Pojmem počítačová síť se rozumí zejména spojení dvou a více počítačů tak aby mohli navzájem sdílet své prostředky. Přitom je jedno zda se jedná o prostředky hardwarové nebo softwarové.
Před nástupem počítačových sítí musel mít každý počítač ze kterého se chtělo tisknout vlastní tiskárnu. Případně se musel dokument k tisku nahrát na disketu a odnést k počítači s tiskárnou a vytisknout. Horší situace nastala pokud s jedním dokumentem nebo databází pracovalo více osob. V takovém případě se nedalo zaručit že všichni mají ve stejném okamžiku stejnou verzi s úpravami které provedl kolega před hodinou. Tyto dva příklady ukazují práci v samostatném prostředí.
Pokud jsou pracovníci spojeni do sítě mohou sdílet:
Síť bez serveru, každý z počítačů nabývá funkce klienta i severu.
V síti je vyhrazen jeden nebo více počítačů, které slouží (poskytují služby) ostatním stanicím.
Zpočátku se používaly malé sítě, s asi deseti navzájem propojenými počítači a tiskárnou. Velikost sítě, včetně počtu počítačů, omezovala dostupná technologie. Dnes už je možné dosáhnou podstatně větších sítí. Takovým sítím na jednom podlaží budovy nebo v jedné malé firmě se říká lokální síť (LAN z anglického Local Area Network). Většina moderních sítí LAN podporuje širokou škálu počítačů a jiných zařízení. Každé zařízení musí používat vlastní fyzické protokoly a protokoly datového spojení pro konkrétní síť a všechna zařízení, která chtějí komunikovat se všemi ostatními v síti, musí používat stejný komunikační protokol. Ačkoliv jednotlivé sítě LAN jsou prostorově omezeny (např. oddělení nebo budova úřadu) mohou být propojeny do větších sítí. Podobné sítě LAN se propojují pomocí mostů (bridge), které slouží jako body přenosu mezi sítěmi, rozdílné sítě LAN se spojují ústřednami (gateways, které přenášejí data a zároveň je konvertují podle protokolů používaných sítí příjemce. Sítě se rozdělují podle poměru doby vysílání a přijímání dat. U LAN je doba vysílání tv vyšší než doba šíření signálu ts po přenosovém médiu (tv > ts).
Veřejná síť pracující vysokou rychlostí a schopná přenášet data na vzdálenost až 80 km. Většinou podporuje data i hlas. Tato síť je menší než WAN ale větší než LAN. Pro klasifikaci pro ní platí přibližně to samé co v síti LAN (viz. nahoře). Síť MAN má přibližně stejnou dobu vysílání jako šíření signálu (tv = ts)
S růstem geografického dosahu sítí připojováním uživatelů v různých městech nebo státech přerůstá síť LAN a MAN do sítě WAN (Wide Area Network). Počet uživatelů v takové síti může činit od deseti do několik tisíc uživatelů. Doba vysílání je menší než doba šíření (tv < ts).
Společnosti si instalují počítačové sítě především proto, aby mohli sdílet zdroje a aby umožnily přímou komunikaci. Zdroje zahrnují data, aplikace a periferní zařízení. Periferním zařízením je například externí disketová mechanika, tiskárna nebo modem. Přímá komunikace zahrnuje posílání zpráv, odpovídání na zprávy nebo e-mail.
Před nástupem sítí bylo potřeba mít svou vlastní tiskárnu, ploter a další periferní zařízení. Než vznikly sítě, jedinou možností, jak sdílet tiskárnu, bylo střídat se u počítače, ke kterému byla tato tiskárna připojena.
Sítě nyní umožňují, aby data i periferie sdílelo současně několik lidí. Pokud velký počet lidí potřebuje používat tiskárnu, mohou všichni používat tiskárnu, která je zapojena do sítě.
Pomocí sítí je možné sjednotit používání aplikací, jako například textového procesoru, a zajistit tak, že všichni pracovníci zapojení do sítě budou používat stejnou aplikaci a její verzi.
Všechny návrhy sítě vycházejí z několika variant topologií:
Sběrnicová topologie je také známa jako lineární sběrnice. Jde o nejjednodušší a nejčastější způsob zapojení počítačů do sítě. Skládá se z jediného kabelu nazývaného hlavní kabel (také páteř nebo segment), který v jedné řadě propojuje všechny počítače v síti.
Počítače v síti se sběrnicovou topologií komunikují tak, že adresují data konkrétnímu počítači a posílají tato data po kabelu ve formě elektrických signálů. Abychom pochopili, jak počítače ve sběrnicové topologii komunikují, musíme se seznámit s několika následujícími pojmy:
Posílání signálu - Data v síti ve formě elektrických signálů jsou posílána všem počítačům v síti, nicméně informaci přijme pouze ten počítač, jehož adresa odpovídá adrese zakódované v počátečním signálu. V daný okamžik může zprávy odesílat vždy pouze jeden počítač. Protože ve sběrnicové síti může v daném okamžiku data posílat vždy pouze jeden počítač, závisí výkon sítě na počtu počítačů připojených ke sběrnici. Čím více počítačů je ke sběrnici připojených, tím více počítačů bude čekat, aby mohly poslat data po sběrnici, a tím bude síť pomalejší. Velikost zpomalení sítě nesouvisí pouze s počtem počítačů v síti. Závisí na mnoha faktorech, včetně:
Sběrnicová topologie je pasivní topologií. Počítače ve sběrnicové síti pouze poslouchají, zda jsou v síti posílána nějaká data. Neodpovídají na přesun dat z jednoho počítače na druhý. Pokud jeden počítač selže, neovlivní to zbytek sítě. V aktivní topologii počítače obnovují signály a přesunují data dále po síti.
Vracející se signál - Protože data, neboli elektrický signál, jsou posílána po celé síti, cestují z jednoho konce kabelu na druhý. Kdyby mohl signál pokračovat bez přerušení, neustále by se vracel tam a zpět podél kabelu a zabránil by tak ostatním počítačům v odesílání jejich signálů. Proto je potřeba signál, co měl možnost dosáhnout cílové adresy, zastavit.
Terminátor - Aby se zastavilo vracení signálu, umístí se na oba konce kabelu terminátor, který pohlcuje volné signály. Pohlcování vyčistí kabel tak, aby mohly data posílat i další počítače. Všechny konce kabelu v síti musí být do něčeho zapojeny. Konec kabelu může být například zapojen do počítače nebo do konektoru prodlužovacího kabelu. Jakýkoliv volný konec kabelu - konec, který není do ničeho zapojen - musí být zakončen tak, aby se předcházelo vracení signálu.
V případě, že je kabel fyzicky rozříznut na dvě části nebo se jeden konec odpojí, dojde k přerušení kabelu. V každém případě nebude mít jeden nebo více konců terminátor a signál se bude vracet. Následkem toho se přeruší činnost v síti. Tehdy se říká, že síť "spadla".
S růstem plochy, na které je síť umístěna, musí růst i samostatná síť LAN. Kabely ve sběrnicové topologii je možné prodlužovat jedním ze dvou následujících způsobů:
Ve hvězdicové topologii jsou počítače propojeny pomocí kabelových segmentů k centrálnímu prvku sítě, nazývanému rozbočovač (HUB). Signály se přenáší z vysílacího počítače přes rozbočovače do všech počítačů v síti. Tato topologie pochází z počátků používání výpočetní techniky, kdy bývaly počítače připojeny k centrálnímu počítači mainframe. Mezi každými dvěma stanicemi musí existovat jen jedna cesta!
Hvězdicová topologie nabízí centralizované zdroje a správu. Protože jsou však všechny počítače připojeny k centrálnímu bodu, vyžaduje tato topologie při instalaci velké sítě velké množství kabelů. Kromě toho, selže-li centrální bod, přestane fungovat celá síť. Pokud ve hvězdicové síti selže jeden počítač nebo kabel, který ho připojuje k rozbočovači, pouze tento nefunkční počítač nebude moci posílat nebo přijímat data ze sítě. Zbývající část sítě bude i nadále fungovat normálně.
Prstencová topologie propojuje počítače pomocí kabelu v jediném okruhu. Neexistují žádné zakončené konce. Signál postupuje po smyčce v jednom směru a prochází všemi počítači. Narozdíl od pasivní sběrnicové topologie funguje každý počítač jako opakovač, tzn. že zesiluje signál a posílá ho do dalšího počítače. Protože signál prochází všemi počítači, může mít selhání jednoho počítače dopad na celou síť.
Jeden způsob přenosu dat po kruhu se nazývá předávání známky. Známka (token) se posílá z jednoho počítače na druhý, dokud se nedostane do počítače, který má data k odeslání. Vysílající počítač známku pozmění, přiřadí datům elektronickou adresu a pošle ji dál po okruhu. Data procházejí všemi počítači, dokud nenaleznou počítač s adresou, která odpovídá jim přiřazené adrese. Přijímací počítač vrátí vysílacímu počítači zprávu, že data byla přijata. Po ověření vytvoří vysílací počítač novou známku a uvolní ji do sítě. Může se zdát, že oběh známky trvá dlouho, ale ve skutečnosti se přenáší přibližně rychlostí světla. Známka proběhne kruhem o průměru 200m asi 10 000krát za sekundu.
Hvězdicově sběrnicová topologie je kombinací hvězdicové a sběrnicové topologie. Ve hvězdicově sběrnicové topologii je několik hvězdicových sítí navzájem propojených pomocí lineárně sběrnicových kabelů. Pokud selže jeden počítač, neovlivní to zbytek sítě. Další počítače budou i nadále schopny komunikovat. Pokud selže některý rozbočovač, žádný počítač na tomto rozbočovači nebude schopen komunikovat. Pokud bude tento rozbočovač připojen k dalším rozbočovačům, selžou i tato spojení.
Hvězdicově prstencová topologie (hvězda zapojená do kruhu) je podobná hvězdicově sběrnicové. Jak hvězdicově prstencová, tak hvězdicově sběrnicová topologie jsou soustředěny do rozbočovače, který obsahuje skutečný prstenec nebo sběrnici. Rozbočovače ve hvězdicově sběrnicové topologii jsou propojeny pomocí lineární sběrnice, zatímco rozbočovače ve hvězdicově prstencové topologii jsou hlavním rozbočovačem zapojeny do tvaru hvězdy.
Segmenty sítě jsou zapojeny libovolně mezi sebou. Nejedná se o samostatné počítače, ale o navzájem propojené sítě. Například pro připojení do Internetu.
| Topologie | Výhody | Nevýhody |
| Sběrnicová | Ekonomické využití kabelu. Média nejsou drahá a snadno se s nimi pracuje. Jednoduchá, spolehlivá. Snadno se rozšiřuje. | Síť může při velkém provozu zpomalit. Problémy se obtížně izolují. Porušení kabelu může ovlivnit mnoho uživatelů. |
| Prstencová | Rovnocenný přístup pro všechny počítače. Vyvážený výkon i při velkém počtu uživatelů. | Selhání jednoho počítače může mít dopad na zbytek sítě. Problémy se obtížně izolují. Rekonfigurace sítě přeruší její provoz. |
| Hvězdicová | Snadná modifikace a přidávání nových počítačů. Centrální monitorování a správa. Selhání jednoho počítače neovlivní zbytek sítě. | Pokud selže centrální prvek, selže celá síť. |
Počítače jsou v sítích propojovány kabely nebo bezdrátově.
Kabely:
Existují tři hlavní skupiny kabelů, sloužící k propojení většiny sítí:Koaxiální kabel byl v jednu dobu nejčastěji používaným kabelem pro sítě. Pro
jeho široké používání existovalo několik důvodů. Koaxiální kabel je relativně
levný a navíc je lehký, ohebný a snado se s ním pracuje.
Kroucená dvoulinka v
nejjednodušší podobě sestává ze dvou izolovaných do sebe zkroucených měděných
drátů. V současnosti je nejvíce používaným médiem.
Kabel z optických vláken
je vhodný pro přenos velkých objemů dat velmi vysokou rychlostí, a to díky
čistotě signálu a absenci útlumu.
V jednu dobu byl koaxiální kabel nejčastěji používaným kabelem pro sítě. Pro jeho široké používání existovalo několik důvodů. Koaxiální kabel je relativně levný a navíc je lehký, ohebný a snadno se s ním pracuje. V nejjednodušší podobě sestává koaxiální kabel z jádra vyrobeného z měděného drátu obklopeného izolací, opleteného kovovým stíněním a vnější izolací. Kombinaci jedné vrstvy izolační fólie a jedné vrstvy opleteného kovového stínění se říká dvojité stínění. Pro prostředí s vyšší interferencí je však k dispozici i čtyřnásobné stínění. Čtyřnásobné stínění se skládá ze dvou vrstev izolační fólie a dvou vrstev opleteného kovového stínění.
Koaxiální kabel je vůči interferenci a útlumu odolnější než kroucená dvoulinka. Útlum je pokles síly signálu, který nastává, jak se signál přenáší po měděném drátu. Splétaná ochranná vrstva dokáže pohlcovat chybové elektrické signály, takže tyto signály neovlivní data, která jsou posílána po vnitřním měděném kabelu. Proto je koaxiální kabel dobrým řešením pro větší vzdálenosti a pro spolehlivější podporu větších přenosových rychlostí dat při použití jednoduššího vybavení.
V nejjednodušší podobě kroucená dvoulinka sestává ze dvou izolovaných do sebe zkroucených měděných drátů. Kabel často tvoří několik seskupených párů drátu, uzavřených v jednom ochranném plášti. Skutečný počet párů v kabelu bývá různý. Kroucení odrušuje elektrický šum ze sousedních dvoulinek a z dalších zdrojů, jako jsou motory, relé, transformátory atd. Existují dva typy kroucených dvoulinek:
V tomto kabelu nesou optická vlákna digitální datové signály ve formě modulovaných světelných impulsů. Kabel z optických vláken je vhodný pro přenos velkých objemů dat velmi vysokou rychlostí, a to díky čistotě signálu a absenci útlumu. Většinou se používají na maximálně 2 spoje.
Optická vlákna sestávají z extrémně tenkého skleněného válečku, označovaného jako jádro, obklopeného soustřednými vrstvami skla, označovanými jako plášť. Vlákna jsou někdy vyrobena z plastu. Plast se lépe instaluje, ale nedokáže přenášet světelné impulsy na takové vzdálenosti jako sklo.
Každé skleněné vlákno propouští signály pouze do jednoho směru, proto se kabel skládá ze dvou vláken v samostatném plášti. Jedno vlákno vysílá a druhé přijímá. Přenosy pomocí optických vláken nepodléhají elektrické interferenci a navíc jsou extrémně rychlé (až 1 Gbps).
Bezdrátová řešení:
Wi-Fi
Je standard pro lokální bezdrátové sítě (Wireless LAN, WLAN) a vychází ze
specifikace IEEE 802.11.
Původním cílem Wi-Fi sítí bylo zajišťovat vzájemné bezdrátové propojení přenosných zařízení a dále jejich připojování na lokální (např. firemní) sítě LAN. S postupem času začala být využívána i k bezdrátovému připojení do sítě Internet v rámci rozsáhlejších lokalit a tzv. hotspotů. Wi-Fi zařízení jsou dnes prakticky ve všech přenosných počítačích a i v některých mobilních telefonech. Úspěch Wi-Fi přineslo využívání bezlicenčního pásma, což má negativní důsledky ve formě silného zarušení příslušného frekvenčního spektra a dále častých bezpečnostních incidentů.
Následníkem Wi-Fi by měla být bezdrátová technologie WiMax, která se zaměřuje na zlepšení přenosu signálu na větší vzdálenosti.
Bluetooth
Je bezdrátová komunikační technologie sloužící k bezdrátovému propojení mezi
dvěma a více elektronickými zařízeními, jakými jsou například mobilní telefon,
PDA, osobní počítač nebo náhlavní souprava.
GSM
GSM (Globální Systém pro Mobilní komunikaci) je nejoblíbenější standard pro
mobilní telefony na světě. Datové přenosy jsou možné dalších technologií
založených na základě GSM:
jako GPRS (pomalé, široké pokrytí), vyšší přenosové rychlosti dat byly
představeny jako EDGE, UMTS, CDMA.
Satelitní řešení
Geostacionární družice - vždy sledují stejné území na Zemi. Užívají se na např.
pro telekomunikaci, satelitní televizi ...
GPS - nyní až 36 družic, které obíhají ve výšce 20 200 km nad povrchem Země.
GPS přijímače přijímá signál s několika družic a vypočítá souřadnice své polohy
na Zemi.
Jestliže chceme v rámci sítě navázat spojení s jiným počítačem, musíme znát jeho IP adresu. IP adresu musí mít každý počítač jinou. Protože jinak by nebylo možné rozlišit s jakým počítačem chceme komunikovat. Jeden počítač může mít i víc IP adres. To pokud má víc síťových adaptérů. IP adresy si nemůžeme jen tak libovolně vymyslet. Přiděluje je mezinárodní autorita pověřená správou IP adres. V současné době je 32 bitová verze IPv4. Protože dovoluje adreování pouze 4 miliard počítačů, je připravena nová verze IPv6. IPv6 už bude 128 bitová a k její impementaci by mělo dojít okolo roku 2005 - 2015.
IPv4 adresa má velikost 4 byte = 32 bitů. Nejčastěji se zapisuje v desítkové soustavě, kdy jednotlivé byte jsou odděleny tečkou. Každý byte může logicky nabývat hodnot od 0 - 255. Například: 192.44.118.192
Adresa IP se skládá ze dvou částí net - ID (adresa sítě) a host - ID (adresa počítače). Podle toho jak jsou jednotlivé sítě rozlehlé (kolik mají hostů) rozlišujeme tři hlavní třídy IP adres:
IP adresu třídy A v České republice nikdo nemá. Mají ji hlavně nadnárodní společnosti, vládní organizace USA atp. Dovoluje adresování jen 126 sítí, ale v každé z nich může být až 16 miliónů počítačů. Rozsah hodnot IP adres je: 0.0.0.0 až 127.255.255.255.
Třída B umožňuje adresovat už 16 tisíc sítí a 65 tisíc počítačů v každé síti. První dva byte je adresa sítě a další dva adresa počítače. V Čechách ji mají významné organizace. Rozsah hodnot ve třídě B je: 128.0.0.0 až do 191.255.255.255. Například:
IP adresou třídy C dokážeme adresovat až 2 milióny sítí. V každé síti může být 254 počítačů. IP adresa třídy C je v Čechách nejpoužívanější. První tři byte jsou adresou sítě a jeden byte adresou počítače. Rozsah je: 192.0.0.0. až 223.255.255.255
Na následujícím obrázku vidíme celkovou strukturu protokolů TCP/IP.
| IP | Internet Protocol - nejzákladnější protokol, neobsahuje potvrzování (počítač neví jestli data které vyslal, přijmul vzdálený počítač). Zabezpečuje správné doručování dat k jednotlivým počítačům v síti. |
| ARP | Address Resolution Protocol - Převádí 32 bitovou IP adresu na 48 bitovou MAC adresu. |
| RARP | Reverse Address Resolution Protocol - Naopak převádí MAC adresu na IP adresu. Tento protokol používají bezdiskové pracovní stanice, které neznají svojí IP adresu. |
| ICMP | Internet Control Message Protocol - Používá se k signalizaci chyb a různých nestandardních situací (ale pouze potřebám signalizace, ICMP sám nezajišťuje jejich nápravu). |
| IGMP | Internet Group Management Protocol - Podporující tzv. skupinové vysílání (multicasting) |
| TCP/UDP | Musíme zavěst další rozdělení - port. Na jednom počítači lze provozovat několik programů, které poskytují své služby. Aby se rozlišilo na kterou službu program přistupuje musí být nějak rozlišeny. A to takzvaným portem. Například služba www serveru HTTP má standartně port 80 atd. Maximálně může být najednou spuštěno 65 tisíc portů (programů). SOCKET = IP adesa + port. |
| TCP | Transmission Control Protocol - Je potvrzovaný. TCP vytváří takzvané virtuální spojení. Toto spojení trvá po dobu než aplikace spojení ukončí. |
| UDP | User Datagram Protocol - Nepotvrzovaný protokol. Od IP se liší jen tím, že má navíc port. Mužu tak poslat konkrétnímu programu dotaz. Moc se nepoužívá, spíše jen na služební komunikaci. Např. routery když každých 30 sec. hlásí kdo je připojen. |
| FTP/TFTP | File Transfer Protocol/Trivial - Slouží k přenosu souborů mezi počítači spojenými do sítě. TFTP je jednoduší varianta k FTP. |
| HTTP/HTTPS | Hyper Text Transfer Protocol - Slouží ke stahování www stránek. HTTPS je zabezpečený přenos www stránek. |
| TELNET | Telecommunication Network - Vytváří terminálový provoz. Můžeme pracovat se vzdáleným počítačem stejně jako bychom seděli u terminálu bezprostředně k němu připojeném. |
| POP3 | Post Office Protocol - Slouží k přijímání elektronické pošty poštovním klientem. |
| SMTP | Simple Mail Transfer Protocol - Slouží k odesílání elektronické pošty poštovním klientem |
| RPC/XDR | Vzdálené volání procedur. Pokud chci provést výpočet programu na jiném počítači než kam ukládám data. |
Pro podrobné vysvětlení TCP/IP doporučuji navštívit stránku nepustilp.webpark.cz/tcpip/obsah.htm
S protokolem IPX/SPX se setkáváme denně, zejména v prostředí Novell NetWare, kde je klíčovým protokolem. Protokol IPX/SPX počítá s vysokou rychlostí a nízkou chybovostí lokálních sítí a je jednodušší než protokol TCP/IP který je používán v rozlehlém světě Interentu. To je hlavní důvod, proč je v lokálních sítích tolik používán. Jeho konfigurace i implementace je jednoduchá a neskrývá mnoho úskalí. Protokol IPX (Internetwork Packet eXchange) pracuje jako datagramová služba a je tak obdobou protokolu IP. Naproti tomu SPX (Sequenced Packet eXchange) je navazováním spojení velice blízké protokolu TCP.
Model ISO/OSI je referenční komunikační model označený zkratkou slovního spojení "International Standards Organization / Open Systen Interconnection" (Mezinárodní organizace pro normalizaci / propojení otevřených systémů). Jedná se o doporučený model definovaný organizací ISO v roce 1983, který rozděluje vzájemnou komunikaci mezi počítači do sedmi souvisejících vrstev. Zmíněné vrstvy jsou též známé pod označením Sada vrstev protokolu.
Úkolem každé vrstvy je poskytovat služby následující vyšší vrstvě a nezatěžovat vyšší vrstvu detaily o tom jak je služba ve skutečnosti realizována. Než se data přesunou z jedné vrstvy do druhé, rozdělí se do paketů. V každé vrstvě se pak k paketu přidávají další doplňkové informace (formátování, adresa), které jsou nezbytné pro úspěšný přenos po síti.
Uvedený model obsahuje následující vrstvy (každá vyšší vrstva využívá funkce vrstvy nižší.
| 1. Fyzická vrstva | Definuje prostředky pro komunikaci s přenosovým médiem a s technickými prostředky rozhraní. Dále definuje fyzické, elektrické, mechanické a funkční parametry týkající se fyzického propojení jednotlivých zařízení. Je hardwarová. |
| 2. Linková vrstva | Zajišťuje integritu toku dat z jednoho uzlu sítě na druhý. V rámci této činnosti je prováděna synchronizace bloků dat a řízení jejich toku. Je hardwarová. |
| 3. Síťová vrstva | Definuje protokoly pro směrování dat, jejichž prostřednictvím je zajištěn přenos informací do požadovaného cílového uzlu. V lokální síti vůbec nemusí být pokud se nepoužívá směrování. Je hardwarová ale když směrování řeší PC s dvěma síťovými kartami je softwarová. |
| 4. Transportní vrstva | Definuje protokoly pro strukturované zprávy a zabezpečuje bezchybnost přenosu (provádí některé chybové kontroly). Řeší například rozdělení souboru na pakety a potvrzování. Je softwarová. |
| 5. Relační vrstva | Koordinuje komunikace a udržuje relaci tak dlouho, dokud je potřebná. Dále zajišťuje zabezpečovací, přihlašovací a správní funkce. Je softwarová. |
| 6. Prezentační vrstva | Specifikuje způsob, jakým jsou data formátována, prezentována, transformována a kódována. Řeší například háčky a čárky, CRC, kompresi a dekompresi, šifrování dat. Je softwarová. |
| 7. Aplikační vrstva | Je to v modelu vrstva nejvyšší. Definuje způsob, jakým komunikují se sítí aplikace, například databázové systémy, elektronická pošta nebo programy pro emulaci terminálů. Používá služby nižších vrstev a díky tomu je izolována od problémů síťových technických prostředků. Je softwarová. |
Síťové karty fungují jako fyzické rozhraní nebo spojení mezi počítačem a síťovým kabelem. Karty se instalují do rozšiřujícího slotu každého počítače a serveru v síti. Často se lze setkat se zkratkou NIC z anglického Network Integrad Card.
Pokud musí komunikovat novější, rychlejší a vyspělejší karta se starším a pomalejším modelem, musí obě karty najít společnou přenosovou rychlost, kterou obě zvládnou. Obě karty pošlou té druhé signály označující její parametry a přijmou nebo se přizpůsobí parametrům karty. Po stanovení všech detailů pro komunikaci zahájí obě karty posílání a přijímání dat.
Síťové karty mají často konfigurovatelné volby, které je potřeba nastavit, aby síťová karta správně fungovala:
Zde se budeme zabývat jen huby pro sítě typu Ethernet. Mimo ně dále existují huby pro síť Token Ring kterým se říká MAU (Multistation Access Unit). MAU spojují počítače do kruhu.
Hub je rozbočovací zařízení, které 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.
Na přední straně jsou zásuvky (porty), které jsou uvnitř vzájemně
elektricky propojeny. Tyto zásuvky jsou u malých hubů většinou zezadu. Do těchto
zásuvek se připojují kabely které vedou od počítačů.
Dále bývá na přední straně několik indikačních LED diod. Tyto LEDky nám dávají základní informace o tom zda počítač připojený k hubu je aktivní a v jaké rychlosti komunikuje se serverem (10/100 Mbps). Některé huby mají také indikátor zatížení v procentech. Pokud se zatížení neustále pohybuje přes 50% měli bychom přemýšlet o rozdělení sítě na více oddělených segmentů.
Huby jsou už nyní výhradně aktivní. To znamená že přenášený signál je také zesílen a hrany signálu jsou upraveny do pravoúhlého stavu. Tím je možné dosáhnout větší délky kabelů. Aktivní hub samozřejmě ke své práci potřebuje napájení. Selhání hubu ve hvězdicové topologii způsobí "spadnutí" sítě u stanic k němu připojených. Je proto vhodné ho chránit před výpadkem el. proudu zdrojem UPS.
Asi nejčastěji sledovaným údajem u hubů je kolik má portů. Počet portů se může pohybovat od 8 do 48. Osmi portové huby jsou určeny pro malé sítě, nebo jako doplnění když pár portů chybí. Většinou jsou to malé krabičky které se vejdou všude (na stůl, za stůl atd). 24 a více portové se už většinou prodávají ve standardní velikosti pro zamontování do 19 palcového racku.
| Kaskádováním - | z jednoho portu prvního hubu přivedeme síťový kabel na přímý vstup druhého hubu. Většinou mají huby tlačítko které přepíná jeden port buď jako normální nebo pro spojení s jiným hubem. Pokud toto tlačítko chybí lze použít crosover (překřížený) kabel. |
| Zestohováním - | některé huby lze mezi sebou propojovat pomocí SCSI kabelu. Výhodou je vysoká datová propustnost propojení dosahující téměř hodnot propustnosti datové sběrnice hubu (2 - 4 Gbps). Takovéto huby které lze stohovat jsou dražší, ale najdou své místo tam kde je předpokládáno rozšiřování přípojných míst. |
Datová rychlost hubu je dalším parametrem. Dnes nejčastěji narazíme na dualspeed huby, které podporují rychlost 10/100 Mbps. Lze se ale také setkat se staršími 10 Mbps huby.
Směšovač je dvou nebo více portové zařízení které pracuje na podobném principu jako můstek; rozdíl je v tom, že směrovač pracuje na třetí vrstvě modelu OSI (síťová vrstva) pracuje tedy s logickými adresami a je protokolově závislý, ale relativně nezávislý na použité síťové technologii (pro každou technologii musí mít patřičný adaptér); směrovače jsou v LAN sítích používány převážně pro spojení rozdílných technologií (např. Ethernet a Token Ring) a pro oddělení broadcastových domén (samozřejmě oddělují i kolizní domény) tuto oblast však opouštějí neboť jsou zda nahrazovány směrovacími přepínači; vedle použití v sítích LAN našly směrovače důležité uplatnění ve WAN sítích, kde jsou používány pro připojování vzdálených lokalit
Můstek pracuje s jednou tabulkou a to s tabulkou kde jsou relace mezi MAC adresou a portem zařízení. Směrovač pracuje se dvěmi tabulkami. V první je relace mezi MAC adresou, logickou adresou a portem (tabulka obsahuje údaje pouze o přímo připojených uzlech). V druhé tabulce je seznam sítí (částí logických adres) s portem kudy je na danou síť nejlepší cesta.
Představme si, že kompletní adresa je interpretována dvěma čísly oddělenými tečkou ve formátu síť.uzel (např. 040.001). Část sítě musí být unikátní z globálního hlediska tzv. intersítě (neboli propojení několika lokálních sítí - subsítí). Pokud bude mít pardubická síť logickou adresu 040, žádná jiná lokalita spojená s Pardubicemi nemůže tuto adresu použít. Libovolný prvek může použít adresu uzlu 001, pak však tuto adresu uzlu nesmí použít žádný jiný prvek v dané lokalitě, ale v jiné lokalitě ji může použít bez problému celková adresa 040.001 je totiž jiná než 02.001 !
Směrovač Router 1 ví, že se k prvku D dostane dvěma cestami. Jedna z nich je výhodnější a proto používá ji. Existují však i mechanismy pro rozložení zátěže a používání všech dostupných cest (např. ECMP Equal Cost Mlti Path).
Jde o relativně nový typ zařízení pracující s rychlostmi obvyklými pro druhou vrstvu i s informacemi třetí vrstvy, zajišťuje tedy směrování při rychlosti přepínání tím nahrazuje pomalé směrovače v oddělení broadcastových domén; směrovače vytlačuje do použití pro spojení rozdílných technologií, do prostředí se speciálními protokoly (Banyan Vines, DECNet, ) a do WAN komunikací
Nejmodernějším trendem pro centra počítačových sítí je tzv. přepínání na 3 vrstvě OSI (Layer 3 Switching). Jedná se o vlastně o směrování prováděné hardwarově. Důvod pro zavádění této technologie je následující - před několika lety se pro rozdělení sítí do více skupin používaly směrovače (tzv. colapsed backbone architektura). Při stále narůstajícím zatížení sítí přestaly směrovače vyhovovat (nízký výkon za vysoké ceny, velké zpoždění paketů při průchodu směrovačem viz. tabulka). V té době přišly na svět výkonné přepínače. Začaly jimi být nahrazovány centrální směrovače, ale správci sítí si společně s dodavateli velice záhy ověřili slabinu přepínačů přenášejí broadcasty a tudíž se sítě s vysokým počtem stanic začínají zahlcovat. Směrovače proto znovu našly uplatnění v propojování segmentů sítí postavených na přepínačích (tzv. virtuálních sítí). Protože jsou však směrovače drahé a technologický rozvoj postoupil značně dopředu, začali výrobci hledat cesty jak řešení maximálně zlevnit. Jako jedna z nejschůdnějších se ukázala cesta integrace směrování do přepínačů, tedy tzv. Layer 3 Switching. V podstatě se jedná o obdobu přepínání na druhé vrstvě zde je přepínání na základě tabulky MAC adres; na třetí vrstvě je přepínání také řešeno hardwarově a rozhodovací algoritmy jsou rozšířeny o další tabulku tabulku logických adres (převážně IP, časem i IPX). Definice směrovacího přepínače (Routing Switch), tak jak jej zavedla firma která tento pojem začala používat jako první, tedy Bay Networks, hovoří o několika základních atributech:
Jak bylo již zmíněno, volbou aktivních prvků lze ovlivnit chování a propustnost sítě. Použití by samozřejmě mělo být smysluplné, nicméně určitá doporučení lze aplikovat obecně:
Most někdy zvaný brouter rozděluje síť na dvě kolizní domény. Umožňuje stanicím v kterékoliv síti přistupovat na zdroje v druhé síti. Pomocí mostů je možné prodlužovat délku, počet uzlů v síti a redukovat úzké profily vzniklé z přílišného počtu připojených počítačů.
Rozumí rámci a má vlastní paměť. Celou zprávu uloží do své paměti. Zjistí jestli není poškozená. Pokud ano tak ji zahodí. Pokud je v pořádku zjistí MAC adresu a sestavuje směrovací tabulku. Poté začne odesílat pakety následujícím způsobem:
- Jesliže ve směrovací tabulce není uveden cíl, most odešle pakety na všechny segmenty,Bridge jsou inteligentní v tom smyslu, že se naučí, kam posílat data. Jak bridgem prochází provoz, ukládají se do jeho paměti RAM informace o adresách počítačů. Bridge si poté pomocí informací v RAM sestavuje směrovací tabulku.
Při koupi bridge je směrovací tabulka prázdná. Jak uzel přenáší pakety, kopíruje se do směrovací tabulky zdrojová MAC adresa. Pomocí těchto informací se bridge naučí, které počítače jsou na kterých segmentech v síti.
Jakmile most obdrží paket, srovná se zdojová adresa se směrovací tabulkou. Pokud tam zdrojová adresa není, přidá se do tabulky. Bridge potom porovná cílovou adresu s databází ve směrovací tabulce:
| - | Pokud je cílová adresa ve směrovací tabulce a je na stejném segmentu jako zdrojová adresa, pak se vyřadí. Toto filtrování pomáhá snižovat provoz v síti a izolovat segmenty sítě. |
| - | Pokud je cílová adresa ve směrovací tabulce a není na stejném segmentu jako zdrojová adresa, odešle bridge paket z příslušného portu, tak aby dorazil na cílovou adresu. |
| - | Pokud není cílová adresa ve směrovací tabulce, odešle bridge paket na všechny své porty, s vyjímkou portu, ze kterého přišel. |
Bridge můžou být zapojeny i libovolně mezi sebou (paralelní záloha). Při běžném provozu se jeden automaticky odpojí, při havárii prvního bridge převezme provoz záložní do té doby odpojený.
Protokol DHCP DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) je protokol pro nastavení základních síťových parametrů stanice prostřednictvím DHCP serveru. V protokolu DHCP žádají klientské stanice DHCP server o přidělení IP adresy a případně o další služby, např. přidělení IP masky, DNS, brány (gateway), jména domény atd. Dynamické přidělování také přináší kromě zjednodušení administrace IP adres na síti také výhodu v tom, že je potřeba jen tolik IP adres, kolik je současně přihlášených uživatelů. Protokol DHCP používá protokol UDP, a to na portu 67 a 68. Protokol DHCP vychází ze zkušeností a částečně v sobě také zahrnuje i podporu starších protokolů z této oblasti, tj. protokolů RARP, DRARP a BOOTP. Plný popis DHCP je možné najít především v RFC 2131 a dále také v RFC 1531, 1541, 1534, 2132.
Bezpečnost v síti je zabezpečena několika systémy. Jedním z těchto systémů je zabezpečení pomocí přístupových práv uživatelských účtů.
Uživatelské účty
Každý, kdo v síti pracuje, musí mít uživatelský účet. Na tomto účtu se ukládají všechna data uživatele, nutná pro jeho práci v síti.Právo k zadávání a správě těchto účtů má pouze administrátor. Pro přihlášení uživatele do sítě (případně u windows NT a windows2000 k vlastnímu počítači)se využívá uživatelské jméno ověřené přiděleným heslem.
Základní druhy uživatelských účtů:
Správné nastavení a správa uživatelských účtů, včetně povinných změn uživatelských jmen a hesel, je jedním ze základních předpokladů bezpečného fungování sítě.
| elektronická pošta. Vzájemná komunikace uživatelů realizovaná pomocí počítačů, souborů, internetu a komunikačních linek. Původně byla e-pošta určena pouze pro textové soubory, v dnešní době umožňuje zasílání dalších formátů, které přikládány jako příloha. E-poštou je označována komunikace v rámci internetu i intranetu. Pro práci na internetu musí mít uživatel k dispozici poštovní program podporující protokol POP3 (lépe IMAP4) pro přijímání pošty a SMTP pro odesílání pošty. Musí mít zřízenu poštovní schránku u svého poskytovatele připojení - ISP. |
| dial-up | připojení telefonní (komutovanou) linkou. Velmi častý způsob připojení osobních počítačů. Funguje podobně jako telefonický rozhovor, avšak místo dvou osob komunikují dva modemy. |
|---|
| modem | MOdulátor a DEModukátor. Moduluje odchozí digitální signál z počítače (či jiného digitálního zařízení) na analogový signál pro přenos na konvenčních telefonních linkách a demoduluje příchozí analogový signál na digitální. Zařízení, které umožňuje dočasně připojit počítač k internetu pomocí telefonní linky. V současné době je maximální možná rychlost přenosu dat 56Kbps. |
|---|
| BBS | Bulletin Board System. Počítačový systém, který umožňuje účastníkům komunikovat a přenášet soubory. Stanice BBS se většinou provozují na osobním počítači, k němuž ostatní přistupují pomocí telefonní linky a modemu. |
|---|