spájame
slovenskú
IT komunitu
pridaj sa
Registrácia · Login

Dušan Pribišan 2.9.2011
Hodnoť článok:
0 0

Základy počítačových sietí - 3. časť

Tento článok pojednáva o tom, čo sa pod pojmom počítačová sieť rozumie a aké sú jej výhody. Rozoberieme delenie sietí z viacerích hľadísk (podľa rozhlohy, pripojenia, atd.) Predstavíme si referenčný model ISO/OSI a porovnáme ho s modelom TCP/IP, ktorý vyvinulo ministerstvo obrany, ale dnes ide o najrozšírenejší sieťový model. Záverom článku si predstavíme sieťové topológie.

1. Čo je to počítačová sieť?

Počítačová sieť vznika hlavne z dôvodu prenosu informácií na veľké vzdialenosti. Pôvodne bola vyvinutá len pre vojenské účely, ale ako čas postupoval dostala sa postupne až do dnešnej podoby. Počítačová sieť sa teda dá chápať ako nejaká komunikačná sieť, cez ktorú sme schopný posielať rôzne druhy údajov a manipulovať s nimi a to aj na veľmi veľké vzdialenosti.

2. História počítačových sietí

Siete vzniky pôvodne pre potreby armády pre prípad nukleárnej vojny. Toto však dlho nevydržalo pretože prostredníctvom siete sa začali posielať čoraz viac aj súkromné správy. Siete veľmi rýchlo napredovali a ich vývoj bol nezastaviteľný. Siete sa začali rozširovať ale nastal vážny problém, ktorí bolo treba riešiť. Tým problémom bolo, že každá sieť používala svoje vlastné komunikačné pravidlá teda protokoly. A tak nebolo možné siete spájať do väčších celkov. Preto sa roku 1982 vytvoril protokol TCP/IP, ktorí takmer v nezmenenej podobe používane dodnes. Ďalší dodnes používaný a veľmi dôležitý protokol (model siete) je ISO/OSI, ktorí vyvinula organizácia ISO.

3. Výhody sietí

Výhoda počítačových sietí je dnes už zrejme každému jasná ale pre poriadok to sem obsiahneme:

  1. Zdieľanie dát - dokážeme pomocou sietí pracovať na jednom súbore na viacerých počítačoch bez potreby fyzického prenosu dát,
  2. Ľahký prenos súborov - súbory si pošleme z jedného počítača na druhý v priebehu pár sekúnd,
  3. Zdieľanie HW prvkov - stačí nám napríklad jedna tlačiareň, alebo jeden skener pre 20 počítačov,
  4. Komunikácia v sieti - Personal Area Network - najnovší druh počítačovej siete; slúžiaci pre osobné potreby jednotlivcov alebo menších spoločností.

4. Základné delenie sietí

Počítačové siete delíme podľa viacerých kritérií. Napríklad podľa rozlohy. Podľa toho či
je sieť domáca (súkromná), alebo verejná. A podľa mnohých ďalších.
Teraz si v skrate povieme delenie sietí podľa rozlohy:

  1. Siete LAN - LAN, teda Local Area Network, je najmenšia sieť. Ide o lokálnu teda
    miestnu sieť, ktorá je rozlohovo v jednej miestnosti, v jednej budove alebo prípade v
    niekoľkých budovách. Bežný užívatelia sa najčastejšie stretnú práve s týmto druhom
    siete. Rádovo sa to berie do približne 250 počítačov a ďalších koncových zariadení,
  2. Siete MAN - MAN, teda Metropolitan Area Network je sieť rozlohy jedného mesta, dediny, maximálne okresu. Táto sieť je prostrednej veľkosti,
  3. Siete WAN - WAN znamená Wide Area Network. Táto sieť je celosvetová. Je to najväčšia sieť, aká môže existovať. Príkladom siete WAN je sieť Internet.
  4. Siete PAN - Personal Area Network – najnovší druh počítačovej siete; slúžiaci pre osobné potreby jednotlivcov alebo menších spoločností.

Delenie sietí podľa pripojenia:

Dalo by sa povedať, že siete vieme rozdeliť na dva celky. Siete drôtové a bezdrôtové, teda
Wi-Fi. Názvy prezrádzajú základnú charakteristiku týchto sietí. Ale pre poriadok si dáme
pár riadkov o každej:

  1. Drôtové - Sú to siete, ktoré sa prepájajú drôtmi. Najstaršie siete boli prepájané tzv.
    koaxiálnym káblom. Je to kábel ako sa používa na antény. Pri týchto sieťach sa
    najčastejšie využívala zbernicová topológia siete, ale o topológiách neskôr. Potom sa
    prešlo na metalické káble, alebo tiež krútenú dvojlinku, ktorú využívame dodnes.
    Krútené dvojlinky sú netienené (UTP) a tienené (STP), rozdiel je v tom, ako dokážu
    ignorovať rušivé elektrické impulzy z vonka. Tieto dvojliky sa ešte delia na rôzne
    kategórie 5, 5e, 6, 7 ..., pričom každá má svoje charakteristické znaky. Pri metalických
    kábloch sa používa tzv. hviezdicová topológia. Ešte existuje aj kruhová topológia, ale tá
    sa používa málo. Najnovšia technológia je optický kábel, ktorý prevádza svetelné
    impulzy a teda rýchlosť prenosu dát by sa dala prirovnať rýchlosti svetla.
  2. Bezdrôtové (Wi-Fi) - Sú to siete, ktoré "bežia" na prenose dát princípom vĺn podobne
    ako mobily, rádiá, vysielačky atp. Pred istým časom sa mohlo vysielať len na frekvencií
    2,4GHz ale v poslednej dobe je povolená už aj frekvencia 5GHz. Výhoda wi-fi je, že
    nepotrebujeme žiadne vodiče, ale nevýhoda sú menšie prenosové rýchlosti. V
    bezdrôtových sieťach máme viac štandardov, napríklad 801.11a, b, g, i, n. Každý sa
    niečim vyznačuje. Dosahom, rýchlosťou, frekvenciou a podobne. Problematika
    počítačových sietí je veľmi zložitá a nieje možné všetko obsiahnuť v jednej časti. Ako
    sa vraví, aj o wi-fi by sa dala napísať knižka.

Delenie sietí podľa použitia servera:

  1. Siete typu peer-to-peer, teda rovný s rovným. Je to klasická sieť LAN. Nepotrebuje
    žiadny server. Dáta si počítače vymieňajú medzi sebou. Dalo by sa povedať, že každý z
    počítačov v čase keď je zapnutý môže byť naraz aj klient aj server. Dokážeme v nich
    zdieľať súbory, tlačiarne a podobne, ale po vypnutí počítača, na ktorom sa nachádza
    zdieľaná tlačiareň alebo súbor, už nieje k dispozícií pre ďalších členov LAN-ký.
  2. Siete typu klient-server. Ide o siete v ktorých máme server. Server je počítač, ktorí sa
    nikdy nevypína a preto je k dispozícií pre všetkých prakticky kedykoľvek. Server je
    však veľmi finančne náročný na HW. I keď by sa server dal spraviť z každého počítača
    (teoreticky), jeho možnosti by boli veľmi obmedzené a bol by veľmi poruchový. V
    prípade tejto siete je výhodné použiť aj štruktúrovanú kabeláž, vzhľadom k tomu, že
    toto nieje štandardná sieť pre domácnosť.

Bezdrôtové siete - delenie prístupu a komunikácie:

  1. Siete typu AD-HOC - Ide o siete, ktoré nepoužívajú prístupový bod - Access Point
    (niečo ako router). Tieto siete sú založené na princípe priamej komunikácie zariadení
    medzi sebou. To znamená, že máme vedľa seba napr. 4 notebooky a len tieto medzi
    sebou komunikujú a vymieňajú si dáta.

    Princíp AD-HOC sietí je zrejmý z obrázka:

  2. Infraštruktúrny mód - Je to wi-fi sieť založená na prístupovom bode - Access Point. V
    každej takejto sieti musí byť aspoň jeden prístupový bod a zariadenia spolu komunikujú
    cez AP.

    Princíp infraštruktúrneho módu ukazuje obrázok:

5. Model ISO/OSI a TCP/IP

Oba modely ISO/OSI aj TCP/IP sú pre dnešné siete veľmi dôležité.
Na nich praktický stojí princíp komunikácie medzi zariadeniami v sieti. Najprv len
všeobecne: Model ISO/OSI vypracoval medzinárodný ústav pre normalizáciu s názvom ISO
(International Standard Organization).
Skratka OSI znamená Open Systems Interconnection. Tento model rozdelil prácu v sieti
na sedem spolupracujúcich vrstiev.
Čo sa týka modelu TCP/IP je vám asi viac povedomý. Je to tým, že tento model sa v
sieťach používa viac. Má len štyri vrstvy, narozdiel od modelu ISO/OSI, ale na pochopenie
princípov činnosti a komunikácie siete sa viac hodí model ISO/OSI.

Len pre poriadok uvediem aspoň základné charakteristiky:

  1. Physical - Fyzická vrstva

    Na tejto vrstve sa prenášajú elektrické, optické alebo
    bezdrôtové signály. (teda jednotky a nuly, svetelné impulzy alebo vlny),
  2. Data Link - Dátová vrstva

    Uskutočňuje prenos údajov na fyzickom médiu. Pracujú
    na nej zariadenia, ktoré potrebujú na dopravovanie informácií poznať adresu MAC. Sú to
    zariadenia ako bridge (most), alebo switch (prepínač). Oba sú to aktívne prvky kabeláže.
    Na tejto vrstve sa dáta nazývajú Frame (rámec). Táto vrstva rozhoduje o tom či budú
    dáta posunuté vyššej vrstve. Dátová vrstva sa teda stará o fyzické adresovanie.
  3. Network - Sieťová vrstva

    Je zodpovedná za smerovanie medzi dvomi počítačmi.
    Pracuje s adresami IP (Internet Protokol, ktorý v dnešnej dobe rozoznávame v dvoch
    verziách a to:

    • Vo verzií 4 skrátene IPv4, ktorá má 32bitov, rozdelených do 4 oktetov a
    • vo verzií 6 skrátene IPv6, ktorá má 128bitov.

    Na tejto vrstve sa pridá k paketu alebo sa z neho prečíta IP adresa. Na sieťovej vrstve pracujú zariadenia ako router
    (smerovač). Dáta tu nazývame packet. Jednoducho povedané, sieťová vrstva má na
    starosti logické adresovanie. Teda určovanie cesty a IP.

  4. Transport - Transportná vrstva

    Dalo by sa povedať, že úlohou transportnej vrstvy je
    prenášané dáta rozkladať (sekať) na menšie časti (packety) a potom ich opätovne
    skladať. Pri prenose dát sa samozrejme môžu packety pomiešať alebo stratiť. Preto na
    tejto vrstve beží protokol TCP (spoľahlivejší ale pomalší!) alebo protokol UDP (menej
    spoľahlivý ale rýchlejší.) Dalo by sa teda povedať, že úlohou sieťovej vrstvy je end-to-
    end komunikácia a spoľahlivosť prenosu údajov. Dáta ne transportnej vrstve nazývame
    segment.
  5. Session - Relačná vrstva

    Jej úloha je prostá, na začiatku naväzuje, teda otvára
    spojenie a po skončení prenosu údajov toto spojenie zase zavrie. Tu sa už dáta nazývajú
    dátami. Samozrejme ešte zabezpečuje prístup k zariadeniam. Jednoducho povedané,
    zabezpečuje komunikáciu medzi strojmi.
  6. Presentation - Prezentačná vrstva

    Dáta komprimuje, šifruje a má na starosti zjednotenie komunikácie. To znamená že na jednotlivých zariadeniach môžu byť dáta
    rôzne kódované a preto ich musí prevádzať do stavu, aby im rozumeli obe strany
    spojenia.
  7. Application - Aplikačná vrstva

    Je to konkrétna aplikácia, napr. web prehliadač, okno
    e-mailu a podobne.

Topológie sietí

Sieťové topológie máme tri: zbernicovú, kruhovú, a hviezdicovú. Prvé dve sa v dnešných
sieťach už takmer nepoužívajú, preto si ich spomenieme len okrajovo.

1. Zbernicová

Ide o topológiu pri ktorej sú počítače pripojené zasebou sériovo na jeden
kábel. Porucha jedenej stanice znamená zrútenie celej siete. Používa sa v nich koaxiálny kábel.

Opäť si dáme obrázok na ozrejmenie toho o čom tu hovoríme:

2. Kruhová

Jej princíp je taký, že všetky počítače sú zapojené do kruhu. Je to vylepšená
verzia zbernicovej topológie, ktorá však neodstránila problém, že ak padne jedna stanica, padne jedna sieť, ale už
nepotrebovala koaxiálny kábel a mohla sa využívať aj krútená dvojlinka. Príklad kruhovej
topológie ukazuje obrázok:

3. Hviezdicová

Posledná dôležitá topológia, ktorá sa dnes pri Ethernete využíva je hviezdicová
topológia. Táto topológia má v strede siete nejaká aktívny prvok , najčastejšie switch. Stanicu sú
od switchu pripájané paralelne. To znamená, že porucha jednej stanice nezapríčiní padnutie celej
siete. Opäť si to vysvetlíme na obrázku:

Dušan Pribišan Dušan Pribišan

Som obyčajný 21 ročný chalan, ktorý pracuje v rodinnej firme (skromný servis IT) a snaží sa vyštudovať Aplikovanú Informatiku na vysokej škole. Vo voľnom čase sa venujem najmä počítačovým sietiam (ktoré sú moje veľké hobby), hardvéru počítača a rád sa šprtám aj v Linuxoch. V poslednej dobe (na VŠ) ma začalo zaujímať aj programovanie v jazyku C a technika/princípy počítačov. Okrajovo sa zaujímam o elektrotechniku. Snažím sa na sebe čo najviac pracovať a dostať zo seba maximum. Asi toľko ;)


Hodnoť článok:
0 0

4 komentáre k článku:

Komentovať môžu iba prihlásení

Zaregistruj sa cez bezplatnú registráciu alebo použi login cez Facebook (FB Connect)

Prihlás sa tu, ak už máš profil na Zajtra.sk:


Zabudol som heslo

0 0 Dušan Pribišan 14.9.2011 16:20:48
@Dalibor Deiky Kundrat, díky za radu ... toto nieje zlý nápad ... je pravda, že z videí sa človek naučí viac, ako z textu a tiež prax je prax tú nenahradí nič.
0 0 Dalibor Deiky Kundrat 14.9.2011 15:24:09
Mne to stale pripomina VS skripta k zakladom siete, ale ak uz nieco dlho funguje (je dane) tazko otom napisat inak, skôr by si vsetky teoreticke veci mohol zaciatocnikom ukazat aj prakticky, skuskami vo forme videa alebo screenov.. : ) je dobre ze si nieco precita ale pokial sam nieco nebude robit (skusat) nikdy si nic z holeho textu neodnesie... ale pre zaciatocnikov dobre : )
0 0 Dušan Pribišan 3.9.2011 16:32:41
@Branislav Rác, ďakujem za pozitívnu kritiku a som rád, že vám článok priniesol niečo nové :)
0 0 Branislav Rác 3.9.2011 14:20:53
Veľmi dobre napísané zase som sa dozvedel dačo viac o sieťach
Zajtra.sk > Technológie > Hardware > Základy počítačových sietí - 3. časť


Kritika

Vieš ako robiť veci lepšie? Pomôž našim odvážnejším členom a skritizuj im projekty!

Reklama

Seriály zo Zajtra.sk

Reklama