POČÍTAČOVÉ SÍTĚ LAN II Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. Mgr. Petr Němec ©2009

Obsah Metoda přístupu na vedení (CSMA/CD, Token Ring, Token Bus) Model ISO/OSI Přenos po kovovém, optickém kabelu WiFi Aktivní a pasivní prvky Ethernet

Metody přístupu na vedení metoda přístupu udává způsob určování, která ze stanic pracujících v síti a hodlajících ve stejném okamžiku vysílat zprávu, může tuto zprávu skutečně odeslat v sítích LAN rozeznáváme: CSMA/CD Token Ring Token Bus

CSMA/CD metoda náhodného přístupu (carrier sense multiple access with collision detection) všichni vysílají, pak detekují kolize po kolizi se odmlčí na náhodně dlouhou dobu, pak opět zkouší vysílat

CSMA/CD CARRIER SENSE MULTIPLE ACCESS COLLISION DETECTION CSMA/CD zdroj [6]

CSMA/CD Výhody: jednoduchost vysoká rychlost práce v síti Nevýhody: se vzrůstajícím zatížením sítě dochází k zahlcení (mnoho kolizí) není zaručeno doručení zprávy do určité doby (nedeterminovanost)

Token Ring právo vysílat zprávu má v každém okamžiku pouze jediná stanice v síti toto právo (token) si stanice mezi sebou postupně předávají zdroj [7]

Token Ring Výhody: odolnost proti zahlcení doručení zprávy v určeném čase (determinovanost) Nevýhody: složitější nižší rychlost přenosu

Token Bus pracuje v sítích jak se sběrnicovou, tak hvězdicovou topologií (postup předávání práva vysílat zprávy je dán logickým kruhem, do kterého si tato metoda řadí stanice sama) výhody a nevýhody viz. Token Ring

Model ISO/OSI standard sítě LAN, který definuje způsob komunikace mezi počítači ISO/OSI (International Standards Organization/ Open Systems Interconnections) – model definovaný organizací ISO základní princip – vyšší vrstva užívá služeb vrstvy o jednu nižší k propojení dochází jen na nejnižší vrstvě

Model ISO/OSI model sestává ze sedmi vrstev: fyzická vrstva spojová vrstva síťová vrstva transportní vrstva relační vrstva prezentační vrstva aplikační vrstva

Model ISO/OSI úkolem nižší vrstvy je nezatěžovat vyšší vrstvu detaily o způsobu realizace příslušné vrstvy data postupují vrstvami v „paketech“ 7. Aplikační vrstva 6. Prezentační vrstva 5. Relační vrstva 4. Transportní vrstva 3. Síťová vrstva 2. Linková vrstva 1. Fyzická vrstva Počítač A Počítač B zdroj [8]

Přenos dat na fyzické vrstvě Rozlišujeme dva základní způsoby přenosu dat (na základě použitého média pro přenos): pevná spojení (kabelem) elektrická spojení optická spojení bezdrátová spojení (vzduchem) rádiová spojení

Pevné elektrické spojení používá se kabel s vodivým jádrem užívá se různého počtu vodičů, způsobů konstrukce vlastního kabelu a stínění jednotlivých vodičů a vlastního kabelu koaxiální kabel kroucená dvojlinka stíněná kroucená dvojlinka vlastní přenos pak může být na kabelu různým způsobem modulován (kódován)

Koaxiální kabel velká šířka pásma, nízký šum rychlost cca 10 Mbit/s dosah cca 1 km s užitím opakovačů odpor 50 Ohmů izolace (PVC, teflon) plášť vodivé opletení vnitřní vodič zdroj [9]

Koaxiální kabel zdroj [11] zdroj [12] zdroj [10] zdroj [13]

Koaxiální kabel BNC-T koaxiální kabel terminátor zdroj [14] zdroj [16]

Kroucená dvojlinka původně telefonní kabel, kroucením je sníženo rušení na vedení dělí se na nestíněnou (UTP) a stíněnou (STP – menší rušení) dnes standard: CAT6 – 1 Gbit/s (přenos. rychlost) plášť 4 páry stínování zdroj [17]

Kroucená dvojlinka zdroj [18] zdroj [19] kabel UTP kabel STP

Kroucená dvojlinka zdroj [22] zdroj [20] zdroj [21] RJ-45 UTP kabel

Strukturovaná kabeláž jednotná kabeláž pro počítačovou síť i telefony svedení do jediného centra umožňuje snadné přepojování a přizpůsobování topologie dle potřeby, mobilita hub telefonní ústředna nezapojeno propojovací panel rozvaděč zdroj [22]

Optická kabeláž Využívá vlastnosti lomu světla (dva materiály s vhodným indexem lomu udrží světlo uvnitř jádra kabelu) plášť světlovodu plášť skleněné jádro světlo zdroj [23]

Typy optických vláken Vícevidová vlákna (multimode, MM) – průměr 50/125 nebo 62,5/125 μm – LED diody, různoběžné paprsky – stovky metrů až kilometry Jednovidová vlákna (singlemode, SM) – průměr 9/125 μm – laser, rovnoběžné paprsky – dosah až stovky kilometrů

Optická vlákna zdroj [24] optické kabely zdroj [25] zdroj [25]

Optická vlákna ST konektor SC konektor zdroj [26] zdroj [27]

Optická kabeláž vysoká šířka pásma (až Tbit/s) není rušitelné okolním zářením nevyzařuje (neruší, neodposlouchatelné) nedochází k indukci (venkovní spoje) pouze dvoubodové spoje je však poměrně drahé větší problémy s pokládkou (méně pružné a ohebné)

WDM Přenos více signálů po jednom optickém vláknu (wave division multiplexing) Užívá optický hranol pro míchání barev Znásobuje kapacitu vlákna zdroj [28]

Bezdrátový přenos Radiové signály Optické signály mobilní telefony, paketové rádio komunikace mezi zařízeními (např. BlueTooth) bezdrátová zařízení krátkého dosahu (WiFi) pronajaté bezdrátové okruhy Optické signály místo optického kabelu je použit vzduch míra jejich použití se snižuje vzhledem k problémům se zaměřením zařízení typu Ronja apod.

WiFi Snaha o nalezení přijatelného standardu pro přenos dat v bezlicenčním pásmu 2,4 GHz nebo 5 GHz (domácnosti, školy apod.) Dva režimy práce ad hoc režim (propojení dvou zařízení) režim infrastruktura (speciální body zvané AP zajišťují komunikaci s pevnou sítí) Pásmo 2,4 GHz: 11 kanálů, 3 použitelné, velké zarušení ESSID, WEP, WPA 2, bezpečnost

WiFi informace přenášeny vzduchem dvěma způsoby: infračerveným paprskem – dosah 300 metrů laserovým paprskem – dosah až 2 km na obou propojovaných místech LAN musí být vysílač/přijímač vybavený parabolickou anténou, který se pomocí mostu nebo směrovače připojí na kabelovou LAN mezi oběma místy musí být přímá viditelnost

WiFi výhody: lze použít tam, kde není možné použít kabel (hustá zástavba, řeka) nenaruší se stavby nevýhody: choulostivost (déšť, mlha) vyšší pořizovací náklady

WiFi zdroj [29]

Aktivní a pasivní prvky Při tvorbě rozsáhlejších sítí používáme přídavné prvky, které signál zesilují, rozbočují nebo jinak upravují Dělíme je podle přístupu k přenášeným datům na pasivní a aktivní

Pasivní prvky Pasivní prvky nezajímají přenášená data rozeznáváme: zesilovač (opakovač - repeater) zesiluje procházející signál slouží ke zvětšení rozsahu sítí převodník procházející signál zesiluje a převádí z jednoho typu kabelu na jiný u Ethernetu častý pro koaxiál - optický kabel

Pasivní prvky rozbočovač (hub) rozbočuje signál, tj. větví síť v síti s topologií hvězda je nezbytným prvkem v souvislosti s kroucenou dvojlinkou se označuje koncentrátor

Pasivní prvky hub zdroj [32] zdroj [30] repeater zdroj [31] převodník

Aktivní prvky Zajímají se o přenášená data Rozeznáváme: Most (bridge) Propojuje dva nebo více kabelových segmentů sítě pracuje na úrovni spojové vrstvy (spojované kabelové segmeny se mohou lišit na úrovni fyzické vrstvy) rozeznává jistou část adresy procházejících paketů – filtruje pakety mezi segmenty (paket propustí pouze do segmentu cílového počítače)

Aktivní prvky Směrovač (router) disponuje ještě větší inteligencí než most propojuje kabelové segmenty v rozsáhlých systémech pracuje na úrovni síťové vrstvy (dokonalejší zpracování adres procházejících paketů) shromažďuje informace o všech segmentech sítě, o způsobu jejich propojení a o všech pracujících směrovačích a serverech procházejícímu paketu je schopen určit konkrétní cestu k cíli (neposílá tedy tyto pakety bezmyšlenkovitě do všech segmentů) - směrování paketů

Aktivní prvky Brána (gateway) pracuje na nejvyšší úrovni - aplikační vrstvě slouží k připojování sítí LAN na cizí prostředí (např. k sálovým počítačům IBM)

Most zdroj [33] zdroj [34]

Router zdroj [36] zdroj [36] zdroj [35]

Gateway zdroj [37]

Směrování zdroj [38]

Ethernet Nejčastějí typ propojení Užívá komunikaci CSMA/CD Všichni vysílají, pak detekují kolize Po kolizi se odmlčí na náhodně dlouhou dobu Paradoxně málo kvalitní protokol (při velkém množství účastníků) převládl Nevýhody odstraní přepínaná síť

Použité zdroje [1] NĚMEC, P. Počítačové sítě LAN, studijní text na Gymnáziu Jevíčko, 1998 [2] ŠORM, M. Počítačové sítě ve školách I., studijní text pro posluchače ICTK studia na MZLU v Brně, 2006 [3] Crystal_Clear_app_Internet_Connection_Tools: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Crystal_Clear_app_Internet_Connection_Tools.png [4] Crystal_Clear_app_package_network.png: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Crystal_Clear_app_package_network.png [5] Magnetic_Pole_(PSF).png : Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Magnetic_Pole_(PSF).png [6] CSMA/CD: autor [7] TokenRing: autor, [online], dostupné 9. 9. 2009 na adrese: http://www.gliffy.com/gliffy/#d=1815960&t=token [8] ISO/OSI: autor, Wikipedia Commons, [online], dostupné 4. 9. 2009 na adrese : http://commons.wikimedia.org/w/thumb.php?f=Desktop-PC.svg&width=200px [9] Coax: autor [10] Coaxial cable cut.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 4. 9. 2009 na adrese : http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Coaxial_cable_cut.jpg [11] Leaky1.JPG: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Leaky1.JPG [12] 10base2_t-piece.png: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:10base2_t-piece.png [13] 10base2_cable.png: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9a/10base2_cable.png [14] BNC-T.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/63/BNC-T.jpg [15] 10BASE2_terminator: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/30/10BASE2_terminator.jpg [16] BNC connector 20050720 001.jpg : Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:BNC_connector_20050720_001.jpg [17] FTP_cable.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FTP_cable.jpg

Použité zdroje [18] UTP_cable.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:UTP_cable.jpg [19] FTP_cable3.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FTP_cable3.jpg [20] RJ45_20070127_002.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:RJ45_20070127_002.jpg [21] File:Patchkable black 20m.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 4. 9. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Patchkable_black_20m.jpg [22] Strukturovaná kabeláž: autor, Wikipedia Commons, [online], dostupné 4. 9. 2009 na adrese : http://commons.wikimedia.org/w/thumb.php?f=Desktop-PC.svg&width=200px [23] Principe_fibre_optique_2.png: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Principe_fibre_optique_2.png [24] Fiber_optic_illuminated.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fiber_optic_illuminated.jpg [25] Fibreoptic.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/49/Fibreoptic.jpg [26] ST_connector.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f0/ST_connector.jpg [27] SC-optical-fiber-connector-hdr-0a.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e0/SC-optical-fiber-connector-hdr-0a.jpg [28] WDM: autor [29] WiFi: autor s použitím SmartDraw Free [30] Ethernet-extender.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 4. 9. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ethernet-extender.jpg [31] Transceiver 10Base2 CentreCom.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 4. 9. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Transceiver_10Base2_CentreCom.jpg [32] IMG 0060.JPG: Wikipedia Commons, [online], dostupné 4. 9. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:IMG_0060.JPG [33] ] Bridge: autor s použitím SmartDraw Free

Použité zdroje [34] Wl 500w.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 9. 9. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wl_500w.jpg [35] router: autor, [online], dostupné 9. 9. 2009 na adrese: http://www.gliffy.com/gliffy/#d=1815910&t=net4 [36] Routeur-wifi.jpg: Wikipedia Commons, [online], dostupné 2. 6. 2009 na adrese: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Routeur-wifi.jpg [37] Gateway: autor s použitím SmartDraw Free [38] Optická síť národního výzkumu a její nové aplikace 2005: se svolením správce Cesnet.cz, [online], dostupné 9. 9. 2009 na adrese: http://www.cesnet.cz/doc/2005/zprava/