Počítačové sítě

Užitek sítě roste se čtvercem počtu jeho uživatelů. (Robeert Metcalfe – otec ethernetu, podnikatel, novinář…)

Co je počítačová síť? Počítačová síť je propojení počítačů (příp. dalších zařízení) umožňující jejich komunikaci a sdílení hardwaru, softwaru a dat.

Využití sítí Sdílení prostředků – datových souborů (programy, data), – technických prostředků (drahé periferie, kapacity), – mezi uživateli/mezi programy. Vyšší spolehlivost – zálohování. Úspora peněz – více malých počítačů je lepších než 1 superpočítač.               

Komponenty počítačových sítí Hardwarové uzly (počítače a karty pro síťová rozhraní), topologie (fyzická a logická), pasivní a aktivní prvky sítě, pomocné komponenty (periferní zařízení, bezpečnostní zařízení a nástroje); Softwarové: síťové operační systémy a software prac. stanic, prostředky (programové vybavení serverů a ovladače HW), aplikace - síťové programové vybavení.

Počítačové sítě můžeme dělit podle: přenosové rychlosti, rozsahu, typu uzlů, vztahu mezi uzly, topologie, architektury, možnosti přístupu.

Architektura sítě zpravidla organizována do úrovní (vrstev) jedna vrstva řeší vymezenou část problému vrstva n vrstva n-1 vrstva n+1 rozhraní n/n+1 Protokol vrstvy n rozhraní n-1/n Uživatel A Uživatel B

Protokol – jak se domlouvají dva počítače na téže vrstvě (hlavičky, dotazy, odpovědi, příkazy,…) – vytvořené zprávy jsou předávány k přepravě podřízené vrstvě Rozhraní – definice služeb nabízených nadřízené vrstvě, – implementaci určuje zdejší protokol, nadřízená vrstva o ní nic neví – rozhraní závisí na implementaci (např. OS)

Rozdělení počítačových sítí podle přenosové rychlosti první sítě - rychlost řádově kb/s (kilobit za sekundu); další generace (Ethernet, Token Ring, ARCnet) -rozsah 1-20 Mb/s; současné sítě (Fast Ethernet, FDDI, ATM, Gigabit Ethernet) - rychlosti 100-1000 Mb/s; současnost 2,5 – 10 Gb/s (páteř CESNET2, 10 Gb Ethernet); další generace - rychlosti vyšší než 10Gb/s (výzkum - Tb/s).

Typy sítí podle rozsahu LAN (Local Area Network) pokrývá místnost až areál, vlastní kabeláž (kroucená dvojlinka, optické vlákno…), vysoké rychlosti (10 Mb/s až 10 Gb/s), nízká chybovost, primární sdílení prostředků. WAN (Wide Area Network) pokrývá region až planetu, pronajatá kabeláž (optická vlákna, mikrovlnné trasy, satelity), velké rozpětí rychlostí (64 kb/s až 10 Gb/s), chybovost závislá na technologii, primárně pro vzdálený přístup.

Rozdělení počítačových sítí podle typu uzlů Sítě mohou být tvořeny: osobními počítači (většina LAN); minipočítači a mainframy (např. servery v univerzitní síti nebo ve výpočetním centru); jinými sítěmi (tzv. páteřní sítě, Internet – síť sítí).

Rozdělení počítačových sítí podle vztahu mezi uzly • peer to peer: každý počítač v síti má rovnocenné postavení vůči ostatním, každý počítač může nabízet svá zařízení ostatním a využívat zařízení ostatních. • klient-server: server - počítač nabízející svůj hardware nebo software ostatním, řídí přístup ke sdíleným zdrojům a do sítě, klient - počítač využívající hardware nebo software serverů. Zdroje sítě (zařízení, data) jsou soustředěny na centrální místa (servery), odkud jsou sdíleny ostatním.

Způsoby propojení stanic - topologie Hvězda (star) + výpadek kabelu odstaví pouze jediný počítač, - spousta kabelů, - výpadek středu je fatální,  nejčastější (Ethernet na kroucené dvojlince).

Kruh (ring) + rovnocenný přístup pro všechny počítače, + vyvážený výkon i při velkém počtu uživatelů, - selhání jednoho počítače je fatální, nepružné,  Token Ring, FDDI.

Sběrnice (bus) + snadné připojení k síti, + malá kabeláž, - výpadek kabelu ovlivní více uživatelů, - dochází k zahlcení sítě, - není na dlouhé vzdálenosti,  Ethernet na koaxiálním kabelu.

Typy sítí podle použité technologie ArcNet - počítačová síť s propojenými prostředky. Token-ring - dvoubodové spoje na UTP, rychlost 4, později 16 Mb/s. 100VG-AnyLAN - bezkolizní přístupová metoda, umožňující dvě úrovně priority (nízkou a vysokou). FDDI - optické rozhraní pro distribuovaná data. Ethernet - jeden z typů lokálních sítí, který realizuje vrstvu síťového rozhraní. Charakteristický jednoduchostí protokolu, snadnou implementací a instalací.

Historie internetu 1969: ARPANET uveden do provozu (4 uzly) 1974: Vinton G. Cerf a Robert E. Kahn doporučují nové protokoly – TCP/IP 1979: konečná (současná) podoba TCP/IP 1983: ARPANET podporuje jen TCP/IP, BSD Unix verze 4.2 s podporou TCP/IP 1984: překročeno 1000 uzlů, zavedeno DNS 1987: překročeno 10 000 uzlů 1989: překročeno 100 000 uzlů

1991: vznik www 1992: překročen 1 mil. uzlů, Internet v ČR 1993: vznik akademické sítě CESNET 1996: 10 mil. uzlů, 0,5 mil. WWW serverů 1997: projekty TEN-34 a TEN-34 CZ (34 Mb/s) 1998: projekt TEN-155 2000: 100 mil. uzlů, 25 mil. WWW serverů, první linka 2,5 Gb/s v ČR 2001: GÉANT (10 Gb/s) a CESNET2 (2,5 Gb/s)

Architektura internetu IP TCP UDP ICMP ARP fyzická FTP HTTP IRC DNS TFTP NTP 7. 4. 3. 2. 1. transportní aplikační síťová linková

Fyzická vrstva Koaxiální kabel svého času velmi populární, dnes jen historie, velká šířka pásma, nízký šum, rychlosti kolem 10 Mb/s na 1 km málo ohebný.

Kroucená dvojlinka nestíněná (Unshielded Twisted Pair, UTP), stíněná (Shielded Twisted Pair, STP). původně telefonní kabel, kroucením bylo dosaženo snížení rušení, velmi populární, standardní médium současnosti kvalitu vyjadřuje kategorie (Fast Ethernet 100 Mb/s; ATM 155 Mb/s, 100 m; gigabitový Ethernet 1 Gb/s, 25 m)

Optický kabel dvě vrstvy z materiálů s vhodnými indexy lomu - světlo se udrží uvnitř jádra, obrovská šířka pásma (terabity) jednovidové nebo vícevidové, poměrně drahé, ale dostupné, nevyzařuje – neruší, méně pružné, nerušitelné.

HUB (rozbočovač) SWITCH (přepínač) – větví přenášený signál a tím umožňuje rozšiřování sítě o další pracovní stanice. vše co mu přijde na jeho vstupy, ihned odesílá na všechny výstupy. Je určen pro vytváření sítí s topologií hvězda. SWITCH (přepínač) – inteligentní, příchozí data pošle jen do kabelu obsahujícího adresáta, – store and forward – načte rámec, analyzuje hlavičku a odvysílá do příslušného kabelu. port A port B port C port D a b c d odesilatel adresát x

IP protokol základem je TCP/IP, podpora jednotného IP umožňuje komunikovat se všemi ostatními, každé rozhraní má svou adresu, celosvětově jednoznačné. adresa sítě adresa podsítě adresa počítače přidělí poskytovatel přidělí správce sítě http://www.lupa.cz/clanky/pohnou-se-hranice-v-ipv6-adresach/

URL (Unified Resource Locator) jednotná konvence adresování v Internetu části URL: protokol://počítač/zdroj parametry protokol - udává o jaký typ služby se jedná (http://, ftp://, gopher://, mailto:), počítač - popisuje na kterém počítači se zdroj nachází (je to opět doménové jméno nebo IP adresa), zdroj - popisuje umístění požadovaného informačního zdroje na daném počítači, parametry - používají se pro zadání dalších parametrů.

World Wide Web celosvětová pavučina, dnes nejrozšířenější služba Internetu, hypertextové vzájemně provázané dokumenty, služba je díky jazyku HTML a protokolu HTTP velmi pružná a prudce se rozšiřují její možnosti, musíte znát pouze nějaké URL a umět kliknout myší, jazyk HTML je poměrně jednoduchý a vlastní dokumenty jsou čistě textové soubory.

FTP File Transfer Protocol Služba pro přenášení souborů Přihlášení se vyžaduje uživ. jméno a heslo, mnoho serverů umožňuje anonymní přihlášení uživ. jméno: anonymous, heslo: vase@emailova.adresa, Dnes již uživatelsky příjemné klientské programy, Služba je integrována do prohlížečů WWW.

Další info: http://www.earchiv.cz/l209/ http://www.earchiv.cz/l212/ http://www.kai.tul.cz/~satrapa/vyuka/site/ http://vyuka.panska.cz/serych/DS/materialy/Architektura%20TCP-IP.ppt http://www.cs.cas.cz/~pklan/zpp/zppex2.htm