POČÍTAČOVÉ SIETE

1. POČÍTAČOVÉ SIETE Osnova: Základné pojmy Hardwarové prvky sietí Komunikácia v sieťach Model ISI/OSI Topológia sietí Prístupové metódy Aktívne prvky siete

2. Základné pojmy • Počítačová sieť je spojenie hardvéru, kabeláže (prípadne iného prenosového prostredia) a softvéru, ktoré ako celok dokážu zabezpečiť komunikáciu rôznych počítačových a technických zariadení, ktoré sú do siete pripojené. • Výhody sietí: - zdieľanie dát, - jednoduchý prenos dát, - zdieľanie hardvérových prostriedkov, - komunikácia v sieti, - ochrana dát. • Druhy sietí: - LAN (Local area networks), - WAN (Wide area networks), - MAN (Metropolitan area networks).

4. Základné prvky sietí

5. Hardvérové prvky siete • možno sem zaradiť všetky technické prostriedky, ktoré sa používajú k výstavbe sieti a za pomoci ktorých prebieha komunikácia v sieti a prenos dát. Patria sem sieťové karty, metalické káble, optické káble, serveri a pracovné stanice, smerovače, prepínače, koncentrátory, rozbočovače, opakovače, modulátory/demodulátory a iné. • Prenosové média: • metalické káble, • optické káble, • vzduch.

6. Metalická kabeláž • najrozšírenejšie prenosové médium tvorené krútenými vodičmi po ktorých prebieha prenos elektrického signálu, • pri krútenej dvojlinke spočíva ochrana proti vzájomnému rušeniu v „krútení“, • metalickú kabeláž ďalej rozdeľujeme podľa tienenia proti elektromagnetickému rušeniu do dvoch základných skupín: - netienená metalická kabeláž UTP (Unshielded Twisted Pair), - tienená metalická kabeláž STP (Shielded Twisted Pair).

7. Metalická kabeláž • kábel je možné deliť podľa plášťa vonkajšej ochrany, • metalické vedenia rozlišujeme podľa kategórie:

8. Optická kabeláž • Dáta nie sú prenášané elektricky v kovových vodičoch ale svetelnými impulzmi v svetlovodných vláknach. • Optické vlákno je veľmi malého prierezu, ktorý sa udáva v μm. • Pre každý smer je minimálne jedno vlákno. • V praxi sa používa delenie optických káblov na dva základné druhy, ktoré sa líšia zdrojom svetla a spôsobom vedenia lúča vo vlákne: - mnohovidové vlákna, - jednovidové vlákna.

9. Optická kabeláž • Zo sieťovej karty počítača vystupujú údaje vo forme elektrických impulzov. Optické vlákna však prenášajú dáta svetelným lúčom. Z toho dôvodu je potrebný na konci optického kábla prevodník (transceiver). Funkcia prevodníka je prevod svetelných lúčov na elektrické impulzy a naopak.

10. Vzduch • na rozdiel od metalického a optického vedenia sa signál vzduchom šíri elektromagnetickými vlnami, • elektromagnetické vlny sa líšia frekvenciou a vlnovou dĺžkou, • jednotlivé prenosové linky je nutné od seba oddeliť, čo dosiahneme tým, že pre každú z nich použijeme inú frekvenciu. V súčasnosti na nelicencované voľné frekvencie sú uvoľnené pásma 2,4 GHz a 5 GHz. • Výhodou bezkáblového prenosu je to, že na svoju prevádzku nepotrebuje optickú alebo metalickú kabeláž. Má však tieto nevýhody: - nižšia prenosová rýchlosť v porovnaní s vedením kabelážou, - náchylnosť na rušenie prenosu v závislosti od vonkajších vplyvov, - zabezpečenie bezpečnosti prenášaných dát je náročnejšie, - vplyvy elektromagnetického vlnenie na človeka.

11. Komunikácia v sieti • V sieťach prebieha komunikácia podľa dvoch základných komunikačných modelov: • Siete spojové (with connection):

12. Komunikácia v sieti • Siete nespojové (connectionless):

13. Model ISO/OSI Prenosové prostredie LAN, MAN, WAN

14. Model ISO/OSI • Medzinárodný ústav pre normalizáciu ISO (International Standards Organization) vypracoval referenčný model OSI (Open Systems Interconnection), ktorý prácu v sieti delí do siedmich navzájom spolupracujúcich vrstiev. • Samotné komunikácia medzi vrstvami otvoreného systému zahŕňa: - komunikáciu medzi jednotlivými vrstvami systému, ktorá umožňuje využívať služby nižšej vrstvy a zároveň zabezpečiť dáta tak, aby mohli byť poslané prenosovým prostredím, - zmysluplnú a zrozumiteľnú (virtuálnu) komunikáciu medzi entitami v rovnakých vrstvách rôznych systémov.

15. Model ISO/OSI • Aplikačná vrstva (Application Leyer) je vlastne určitou aplikáciou (napr. oknom programu) sprístupňujúcou užívateľovi sieťové služby. • Prezenčná vrstva (Presentation Layer) zabezpečuje transportný prenos správ medzi koncovými stanicami a zaoberá sa len štruktúrou správ. Má na starosti konverziu prenášaných dát. • Relačná vrstva (Session Layer) organizuje a synchronizuje komunikáciu medzi spolupracujúcimi prezenčnými entitami. Relačná vrstva nadväzuje spojenie a po skončení prenosu ho ukončí. • Transportná vrstva (Transport Layer) zabezpečuje transparentný a spoľahlivý prenos s požadovanou kvalitou, pričom zároveň optimalizuje sieťové služby. Skladá z nasledovných fáz: - nadviazanie spojenia - s úlohou získania sieťového spojenia, - prenos dát – usporiadanie poradia dátových jednotiek, riadenie toku, - ukončenie spojenia – oznámenie dôvodu ukončenia.

16. Model ISO/OSI • Sieťová vrstva (Network Layer) zodpovedá za spojenie a smerovanie medzi dvoma stanicami alebo sieťami, medzi ktorými neexistuje priame spojenie. • Spojová vrstva (Data - link Layer) má za úlohu zahájenie, udržovanie a záver vytvorených spojení, rozvetvenie dátových spojení, formovanie rámcov, Spojová vrstva uskutočňuje prenos údajov (dátových rámcov) po fyzickom médiu, pracuje s fyzickými adresami sieťových kariet, odosiela a prijíma rámce, kontroluje cieľové adresy každého pripájaného rámca (6). Má vlastne funkciu doručiť paket vo vnútri podsiete k určenej sieťovej karte. • Fyzická vrstva (Physical Layer) podporuje fyzickú komunikáciu dát medzi systémami. Hlavnou úlohou fyzickej vrstvy ja aktivácia a dezaktivácia fyzických spojení a sprostredkovanie prepojenia dátových okruhov. Popisuje elektrické, optické, mechanické a funkčné vlastnosti. Má funkciu základnej kontroly správy, či nebola porušená pri prenose, napr. v dôsledku šumu.

17. Topológie sietí • Topológia sietí je architektúra, resp. štruktúra, akou sú jednotlivé prvky siete spolu spojené do jedného celku. • V praxi sa stretávame s týmito základnými topológiami siete: - zbernicová topológia (bus topology), - kruhová topológia (ring topology), - hviezdicová topológia (star topology).

18. Prístupové metódy • Popisujú pravidlá prístupu jednotlivých staníc do siete a pravidlá komunikácie v sieti. Pri neriadenom prístupe by došlo ku kolapsu v sieti. Preto pri vysielaní viacerých staníc súčasne do siete dochádza ku kolízii a vzájomnému rušeniu. Z toho dôvodu bolo nutné definovať pravidlá komunikácie v sieti. • Prístupové metódy možno deliť do dvoch základných skupín: - Stochastické – založené na náhodnom prístupe k médiu, kde hlavným predstavitelom je metóda CSMA-CD, - Deterministické – založené na princípe riadeného prístupu, napr. pomocou Tokenu.

19. Prístupové metódy • CSMA-CD (Carrier – sense Multipla Access with Collision Detection) metóda náhodného prístupu s detekciou kolízie.

20. Prístupové metódy • CSMA-CD (Carrier – sense Multipla Access with Collision Detection) metóda náhodného prístupu s detekciou kolízie.

21. Aktívne prvky kabeláže • Zosilovač, opakovač (repeater). • Prevodník (transceiver, media convertor). • Rozbočovač, koncentrátor (hub). • Prepínač (switch). • Most (bridge). • Smerovač (router). • Brána (gateway).