poèítaèová sí

Učební materiál pro 4. ročník
POČÍTAČOVÁ SÍŤ
 technické prostředky realizující spojení a výměnu




informací mezi dvěma a více počítači
umožňuje uživatelům komunikaci podle určitých
pravidel za účelem sdílení společných zdrojů nebo
výměny zpráv
60. léta 20. století - první pokusy s komunikací počítačů
vyvinuta celá řada síťových technologií
v poslední době všechny sítě spojovány do globální
celosvětové sítě Internet - používá sadu protokolů
TCP/IP
CO LZE SDÍLET PO SÍTI???
Prostředky
Data
Tiskárny
Databáze
Disková pole
Soubory
Plottery
Programy
TOPOLOGIE SÍTÍ
 Určuje cestu, po které jsou data přenášena
 Topologie
 Sběrnice – BUS
 Hvězda – STAR
 Kruh - RING
 Výběr závisí na konkrétních požadavcích na síť:
 Spolehlivost
 Náklady na výstavbu sítě
TOPOLOGIE - SBĚRNICE
 Každý počítač v síti připojen na průběžný kabel =
sběrnici
 Jedním z připojených počítačů je server
 Výhoda – malá cena kabeláže, jednoduchá konstrukce
 Nevýhoda – malá stabilita (přerušení kabelu =
nefunkčnost celé sítě), jakmile chtějí dva klienti na síti
vysílat ve stejný okamžik - vzniká kolize.
TOPOLOGIE - SBĚRNICE
TOPOLOGIE - HVĚZDA
 Každý počítač připojen ke společnému uzlu = aktivní prvek sítě:
 Rozbočovač = HUB
 Přepínač = SWITCH
 Od tohoto prvku vede ke každé stanici kabel
 Výhoda – stabilita (přerušený kabel = nefunkčnost pro 1 stanici),
počítače lze přidávat a odebírat za chodu sítě
 Nevýhoda – vyšší pořizovací cena, vyšší spotřeba kabelů
 Nejrozšířenější topologie
 Při zkolabování hubu zkolabuje celá síť  je dobré chránit ho
před výpadkem el. proudu záložním zdrojem energie (UPS)
TOPOLOGIE - HVĚZDA
TOPOLOGIE - KRUH
 Kabel prochází od jednoho počítače ke druhému
 Síť je uzavřena do kruhu
 Výhoda – nízká pořizovací cena, jednoduchá montáž
 Nevýhoda – nízká stabilita, nutnost zakončit síť na
jejím začátku
 Už se téměř nepoužívá
TOPOLOGIE - KRUH
TYPY KABELŮ PRO REALIZACI SÍTÍ
 Koaxiální kabel – dříve u topologie BUS, dnes téměř




nepoužívaný
Kroucená dvojlinka - nejběžnější
Optický kabel – data přenášena světelnými impulzy po
speciálních skleněných nebo optických vláknech
Odolné proti elektromagnetickému rušení, vyšší cena,
nutnost odborné instalace
Ostatní – tam, kde není možné již uvedené spojení se
užívají na krátké vzdálenosti radiové vlny nebo satelit
TYPY KABELŮ – koaxiální kabel
TYPY KABELŮ – kroucená dvojlinka
TYPY KABELŮ – optický kabel
SÍŤOVÁ ARCHITEKTURA
 souhrn řídících činností umožňujících výměnu dat mezi
komunikujícími systémy
 Komunikace a její řízení je složitý problém - rozdělení do několika
skupin, tzv. vrstev
 Každá vrstva sítě je definována
 službou, která je poskytována sousední vrstvě vyšší
 funkcemi, které vykonává v rámci protokolu
 Řízení komunikace slouží ke spolupráci komunikujících prvků, tato
spolupráce musí být koordinována pomocí řídících údajů
 Koordinaci zajišťují protokoly, které definují formální stránku
komunikace, jsou tvořeny souhrnem pravidel, formátů a procedur, které
určují výměnu údajů mezi dvěma či více komunikujícími prvky.
 Praktickou realizací vrstvové síťové architektury je sada protokolů
TCP/IP
TYPY SÍTÍ
Podle přepojování
Podle druhu přenášených
signálů
Podle uživatele
Podle způsobu přenosu dat
Podle rozlohy a účelu
Typy sítí podle přepojování
 komutační sítě = s přepojováním okruhů (např. telefonní síť,
ISDN)
 paketové sítě = s přepojováním paketů (např. Ethernet)- data
posílána postupně po menších částech (pakety, ethernetové
rámce).
 Každá část v sobě nese informaci o cíli své cesty a je
počítačovou sítí doručována samostatně.
 Směrování v uzlech sítě zajišťují specializované
přepínače (tzv. IMP – intermessage procesor, například
switch, router).
 Původní zprávu sestavuje typicky až příjemce, protože
jednotlivé části mohou sítí putovat různými cestami.
 Přepojování paketů se používá v Internetu, kde přepravu
paketů zajišťuje na síťové vrstvě IP protokol a
sestavování původní zprávy zajišťuje na transportní
síťové vrstvě protokol TCP.
Typy sítí podle druhu signálu
 Analogové
 Digitální
Typy sítí podle uživatele
 Veřejná síť
 Privátní síť
 využívá speciální privátní IP adresy, používány pro
domácí, kancelářské a podnikové lokální sítě (LAN), kde
veřejné adresy (tj. globálně směrovatelné v Internetu)
nejsou žádoucí nebo dostupné.
 Privátní adresy označovány jako soukromé, nejsou
přiděleny žádné konkrétní organizaci a jimi adresované
IP pakety nemohou být přenášeny přes veřejný Internet.
 Pokud privátní síť potřebuje připojení k Internetu, musí
používat buď překlad síťových adres (NAT), nebo proxy
server.
Typy sítí podle způsobu přenosu dat
 Kabelová síť
 Bezdrátová síť
 spojení mezi jednotlivými účastníky spojení
uskutečňováno pomocí bezdrátové komunikace
 nejčastěji je spojení uskutečňováno pomocí
elektromagnetických vln
 příkladem je Wi-Fi nebo Bluetooth.
Typy sítí podle rozlohy a účelu
 LAN - Local Area Network, lokální sítě. Spojují uzly v rámci jedné
budovy nebo několika blízkých budov, vzdálenosti stovky metrů až
km (při použití optiky). Nejčastěji je dnes používána technologie
Ethernet
 MAN - Metropolitan Area Network, Metropolitní sítě. Propojují
lokální sítě v městské zástavbě, slouží pro přenos dat, hlasu a
obrazu. Spojuje vzdálenosti řádově jednotek až desítek km.
 WAN - Wide Area Network - rozsáhlé sítě. Spojují LAN a MAN sítě
s působností po celé zemi nebo kontinentu, na libovolné
vzdálenosti.
 PAN - Personal Area Network - osobní síť. Jedná se o velice malou
počítačovou síť (například Bluetooth, IrDA nebo ZigBee), kterou
člověk používá pro propojení jeho osobních elektronických
zařízení, jakými jsou např. mobilní telefon, PDA, notebook apod.






LAN
Lokální sítě propojují koncové uzly typu počítač, tiskárna, server
Spojují uzly na malém území (v rámci jedné budovy nebo několika blízkých budov)
vzdálenosti stovky metrů až km (při použití optiky)
LAN jsou vždy v soukromé správě
Řádově desítky stanic
Připojená zařízení pracují v režimu bez navazování spojení, sdílí jeden přenosový
prostředek (kabel, radiové vlny), ke kterému je umožněn mnohonásobný přístup
 Přenosové rychlosti LAN začínají na desítkách Mbit/s, nejnovější technologie
(r.
2004) umožňují přenos s rychlostí až jednotky Gbit/s.
 Mezi lokální sítě patří:
 Ethernet
 ARCNET
 Token Bus
 Token ring
 Bezdrátové sítě (Wi-Fi)
 Fiber distributed data interface
 Fibre Channel (ANSI X3.x)
MAN
 Umožňují rozšíření působnosti lokálních sítí jejich




prodloužením, zvýšením počtu připojených stanic a
zvýšením rychlosti
Propojují lokální sítě v rámci jedné oblasti (v městské
zástavbě, slouží pro přenos dat, hlasu a obrazu)
Spojují vzdálenosti řádově jednotek až desítek km
Rychlost MAN sítí bývá vysoká
Sítě mohou být jak soukromé, tak veřejné, provozovatel je
pronajímá různým uživatelům
WAN




rozlehlé sítě umožňují komunikaci na velké vzdálenosti
spojují LAN a MAN sítě s působností po celé zemi nebo kontinentu
obvykle veřejné, ale existují i soukromé WAN sítě
pracují prostřednictvím komunikace se spojením, které nepoužívají
sdílený přenosový prostředek
 přenosové rychlosti se velmi liší podle typu sítě, začínají na desítkách
kbit/s, ale dosahují i rychlostí řádu Gbit/s
 Mezi rozlehlé sítě patří:
 Internet
 Integrated Services Digital Network (ISDN)
 X.25
 Frame Relay
 Switched Multimegabit Data Service (SMDS)
 Asynchronous Transfer Mode (ATM)
 WiMax (IEEE 802.16d)
PAN







Osobní počítačové sítě
Malá přenosová rychlost (nepřekračuje jednotky Mbit/s)
odolnost proti rušení
nízká spotřeba energie
snadná konfigurovatelnost
dosah pouze několik metrů
Nejznámějším zástupcem osobní sítě jsou
 Bluetooth
 ZigBee
 IrDA
SÍTĚ Z HLEDISKA VZÁJEMNÉHO VZTAHU
STANIC
 Client – server
 Peer to peer
Client- server
 V síti existuje počítač, který koriguje
její chod = server
 Stanice a server spolu komunikují
přes počítačovou síť
 server poskytuje služby „běžným“
stanicím“ – klientům (pracovní
stanice)
 Na server nainstalován operační
systém sloužící ke správě sítě
 Servery - podle poskytovaných
služeb (souborový server, tiskový
server, poštovní server, www server,
ftp server atd.)
 Malé sítě – jeden „fyzický“ počítač
plní úlohu několika typů serverů
 Velké sítě - jeden „fyzický“ počítač
může plnit pouze úlohu jednoho
např. tiskového serveru
CHARAKTERISTIKY
 Charakteristika klienta




Aktivní
Posílá žádosti serveru
Čeká a dostává odpovědi
Obvykle je připojen k malému
počtu serverů najednou
 Obvykle komunikuje přímo s
koncovými uživateli, pomocí
grafického uživatelského
rozhraní
 Charakteristika serveru
 Pasivní
 Čeká na síti a reaguje na žádosti
připojených, autorizovaných
klientů
 Při přijetí požadavku je obslouží
 Může vzdáleně
instalovat/odinstalovat aplikace
a přenášet data ke klientům
Výhody Client - server
 Rozdělí jednotlivé úkoly a zopovědnosti počítačového systému mezi




několik počítačů, které spolu komunikují pouze prostřednictvím sítě
Snadnější údržba - je možné nahradit, opravit, modernizovat,
přemístit server, aniž by to klienti poznali, nebo tím byli nějak
ovlivněni. Tato nezávislost na klientech se nazývá zapouzdření.
Vyšší bezpečnost - všechny údaje jsou uloženy na serverech, které
jsou mnohem bezpečnější než většina klientů, lepší kontrola přístupu a
zdrojů
Přistupovat a měnit data mohou pouze oprávněná klienti.
Jednodušší aktualizace údajů - vzhledem k centralizovanému
ukládání dat
Nevýhody Client - server
 Velkým problémem je přetěžování sítě. Vzhledem k
tomu, že počet souběžných požadavků klientů na daný
server se zvyšuje, server se může snadno přetížit.
 Architektura klient-server není tak robustní jako sítě P2P.
Pokud dojde k výpadku serveru, žádosti klientů nemohou
být splněny.
 Mezi zvláštní druhy serverů patří webové servery, FTP
servery, aplikační servery, databázové servery, poštovní
servery, souborové servery, tiskové servery a terminálové
servery. Většina webových služeb jsou rovněž typy serverů.
PEER-TO-PEER
 „rovný s rovným“
 zkratka P2P
 Každá stanice v síti může
vyčlenit některý svůj prostředek
ke sdílení (s heslem nebo bez)
 Jiná stanice může tyto
prostředky používat, pokud si
sdílený prostředek připojí a její
uživatel zná případné heslo
 Sdílení a hesla mohou být
kdykoliv změněna nebo zrušena
uživatelem, který u stanice
pracuje
 Tento typ sítě v podstatě nelze
centrálně spravovat
PEER-TO-PEER
 spolu komunikují přímo jednotliví klienti (uživatelé)
 P2P architektura vůbec pojem server nezná
 všechny uzly sítě jsou si rovnocenné (a působí současně jako klienti i servery
pro jiné klienty).
 V praxi se však často pro zjednodušení návrhu v protokolu objevují
specializované servery, které ovšem slouží pouze pro počáteční navázání
komunikace, „seznámení“ klientů navzájem, popř. jako proxy server v případě,
že spolu z nějakého důvodu nemohou koncové uzly komunikovat přímo.
 s rostoucím množstvím uživatelů celková dostupná přenosová kapacita roste
přenosová rychlost.
 u P2P sítí se šířka pásma zvětšuje s množstvím klientů, protože každý klient
tvoří uzel sítě
 V P2P sítích jsou zdroje obvykle distribuovány mezi více uzlů. Dokonce i když
více uzlů přeruší sdílení dat, mělo by být možné stáhnou data od zbývajících
uzlů.
NEVÝHODY PEER-TO-PEER
 Mezi slabiny P2P sítí a metody útoků patří:
 „otrava sítě“ – poskytování souborů, které obsahují něco jiného (např. zcela
neužitečná data) než vyplývá z názvu souboru nebo jeho komentáře (angl.
fake),
 DoS útoky – přetěžování sítě či jiné útoky, které síť zpomalují popř. úplně
znefunkční,
 neužiteční uživatelé – pouze získávají obsah od jiných, ale sami žádná užitečná
data nenabízejí
 počítačové viry nebo trojské koně v nabízených souborech
 filtrování protokolů – poskytovatelé mohou blokovat přenos dat pomocí P2P
protokolů
 útoky proti soukromí – zjišťování osobních údajů uživatelů, popř. jejich
obtěžování
 spam – rozesílání nevyžádaných informací pomocí P2P sítě
SÍŤOVÉ PRVKY
 Směrovače (router)
 Přepínače (switch)
 Koncentrátory a rozbočovače (hub)
 Síťové mosty (bridge)
 Měniče rozhraní (mediakonvertory)
 Bezpečnostní zábrany (firewall)
 Opakovače (repeater)
 Modulátory/demodulátory (modem)
 Vysílače/přijímače (transceiver)
ROUTER
 Zařízení provádějící proces routování = přeposílá
datagramy směrem k jejich cíli
 spojuje dvě sítě a přenáší mezi nimi data
 Spojení s vnější sítí (např. k Internetu)  „okrajový
router“ (edge router, někdy též „brána“ – gateway)
 Router přenášející data mezi jinými routery se nazývá
„vnitřní router“ (core router)
Router
HUB
 Rozbočovač
 Umožňuje větvení sítě
 je základem sítí s hvězdicovou topologií
 veškerá data, která přijdou na jeden z portů, zkopíruje
na všechny ostatní porty
 všechny počítače v síti „vidí“ všechna síťová data 
zbytečné přetěžování
 Nástupce HUB = switche (přepínače), které
HUB
SWITCH
 prvek propojující jednotlivé segmenty sítě
 obsahuje porty (až několik stovek)  na ně se
připojují síťová zařízení nebo části sítě
 inteligentně směrují síťový provoz  mají přehled o
tom, který počítač je připojený ke kterému portu a
data pak odešlou pouze na daný port
BRIDGE
 Most, který spojuje dvě části sítě
 pro protokoly vyšších vrstev transparentní
(neviditelný)
 odděluje provoz různých segmentů sítě zmenšuje
zatížení sítě
REPEATER
 Opakovač
 přijímá zkreslený, zašuměný nebo jinak poškozený
signál  opraví ho
 opravený, zesílený a správně časovaný signál vysílá
dále
 Lze snadno zvýšit dosah média bez ztráty kvality a
obsahu signálu
Repeater