Sieť

1. Projekt vzdelávania správcov počítačových učební Sieť

2. Kapitoly Úvod do počítačových sietí Realizácia počítačovej siete Sieťové protokoly Konfigurácia prístupu k internetu Základy správy počítačovej siete na báze MS Windows Network Diagnostika a odstraňovanie porúch na počítačovej sieti

3. 1. Úvod do počítačových sietí Zámer kapitoly: Zorientovať v základných pojmoch týkajúcich sa sietí Ustáliť elementárnu terminológiu Vysvetliť princíp fungovania najbežnejších druhov sietí

4. 1.1 Informácia a jej elektronická podoba Čo je to informácia? Pre naše účely: správa, údaj či dáta, ktoré sú pre nás relevantné Informácia v elektronických systémoch musí mať elektronickú podobu – najčastejšie ako elektrický signál Informácie musíme konvertovať do elektronickej podoby Stretávame sa s dvomi kategóriami signálov: analógové digitálne

5. 1.1 Informácia a jej elektronická podoba Analógový signál smie nadobúdať ktorúkoľvek hodnotu z intervalu prípustných hodnôt má v čase spojitý priebeh je prirodzený pre fyzikálnedeje – zvuk, okamžitárýchlosť, poloha, ...

6. 1.1 Informácia a jej elektronická podoba Digitálny signál smie nadobúdať iba konečný počet povolených úrovní, spravidla dve prirodzený pre počítačea digitálne systémy

7. 1.1 Informácia a jej elektronická podoba Potreba konverzie signálu medzi analógovou a digitálnou formou Číslicové spracovanie analógových signálov digitalizácia zvuku, obrazu, ... digitálna telefónia riadenie technologických procesov vo výrobe ... a mnohé ďalšie Prispôsobenie signálu pre jeho prenos medzi dvomi systémami

8. 1.2 Prepínanie okruhov a prepínanie paketov Komunikačné siete môžu pracovať v dvoch základných režimoch: prepojovanie okruhov a prepojovanie paketov Prepínanie okruhov okruh: komunikačná cestamedzi dvomi účastníkmi,po ktorej sa medzi nimiprenášajú informácie sieť vyhradí pre dvojicukomunikujúcich účastníkovsamostatný okruh po celý časich spojenia

9. 1.2 Prepínanie okruhov a prepínanie paketov Prepínanie okruhov: Okruh môže byť tvorený fyzicky spojenými vodičmialebo vyhradenými prostriedkami siete Typický režim pre telefónnu alebo ISDN sieť Výhody: vyhradený komunikačnýokruh s možnosťou garanciekvality Nevýhody: zložitosť sietea prístupových procedúr,menej efektívne využívanieprostriedkov siete

10. 1.2 Prepínanie okruhov a prepínanie paketov Prepínanie paketov: paket: úsek dát, ktorý sa samostatne prenáša sieťou Dáta sa rozdelia do paketova v každom uzle sietesa deje rozhodovanie,ktorou cestou má paketpokračovať, aby dorazilk príjemcovi Typický režim prácepočítačových a dátovýchsietí

11. 1.2 Prepínanie okruhov a prepínanie paketov Prepínanie paketov: Výhody: relatívne nižšiazložitosť siete, efektívnejšievyužitie jej prostriedkov Nevýhody: zložitejšiagarancia kvality čiprenosovej rýchlosti,možnosť straty úsekovdát, potreba mechanizmovpre emuláciu spojovanejslužby

12. 1.2 Prepínanie okruhov a prepínanie paketov Nevyhnutný predpoklad komunikácie v sieti: schopnosť identifikovať – adresovať jednotlivých účastníkov Každý účastník musí mať adresu, aby bol dosiahnuteľný Dva druhy adries: logická adresa: adresa, ktorá závisí od identity zariadenia a jeho polohy v sieti fyzická adresa: adresa, ktorá závisí len od identity zariadenia a je nemenná

13. 1.3 Referenčný model OSI Referenčný model (RM): teoretický model sietí Vrstva: časť funkcií siete Z pohľadu RM je sieť sústava vrstiev Vrstvy RM sú spravidlahierarchicky usporiadané,každá vrstva využíva funkcienižších vrstiev a ponúka svojeslužby vyšším vrstvám Pri komunikácii dvochúčastníkov komunikujú medzi sebou rovnaké vrstvy

14. 1.3 Referenčný model OSI OSI (Open Systems Interconnection): univerzálny referenčný model sietí, ktorý klasifikuje a zatrieďuje štruktúru a funkcie sietí do 7 hierarchických vrstiev OSI model je aj vhodnou metodickou pomôckou: Roztrieďuje množstvo procesov v sieťach do vrstiev, a tak sprehľadňuje ich vzťahy Dovoľuje každej vrstve siete vyvíjať sa nezávisle od ostatných (ak rozhrania zostanú zachované) Predstavuje univerzálny, ucelený a štruktúrovaný náhľad na všetky druhy komunikačných sietí

15. 1.3 Referenčný model OSI Fyzická vrstva: Prenos signálu médiom Špecifikácia typu a vlastností prenosového média, signálov a rozhraní Pasívne komponenty: komponenty, ktoré zabezpečujú prenos signálu, ale neumožňujú jeho modifikáciu káble, koncovky, zásuvky, prepojovacie panely, konektory...

16. 1.3 Referenčný model OSI Fyzická vrstva Aktívne komponenty: zabezpečujú prenos signálu a zároveň ho zosilňujú, modifikujú alebo dodatočne spracúvajú transceiver (prevodník): umožňuje spojenie dvoch sietí rovnakého typu, ktoré používajú rôzne médium

17. 1.3 Referenčný model OSI Fyzická vrstva Aktívne prvky repeater (opakovač): zosilňuje prijatý signál a odosiela ho bezo zmeny ďalším portom hub (rozbočovač): prepája viacero počítačov medzi sebou, signál je vždy šírený ku všetkým staniciam

18. 1.3 Referenčný model OSI Linková vrstva Prostriedky na komunikáciu medzi susednými stanicami v sieti Prenos dát rozdelených do celkov – rámcov – s ustálenou štruktúrou MAC (Media Access Control) adresy – fyzické adresy Riadenie prístupu k zdieľanému prenosovému médiu: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) Token Passing

19. 1.3 Referenčný model OSI Linková vrstva Aktívne prvky: NIC – Network Interface Card:sieťová karta. Je komponentompočítača, ktorý mu umožňujepripojiť sa k počítačovej sieti bridge (most): prepája dve častisiete. Medzi týmito dvomi časťamisiete prepúšťa len tie rámce, ktorých odosielateľ je v jednej časti a príjemca v druhej

20. 1.3 Referenčný model OSI Linková vrstva Aktívne prvky switch (prepínač): prepája viac počítačov alebo častí siete medzi sebou. Switch vyšle prenášaný rámec do toho portu, ku ktorému je pripojený adresát rámca. Riadi sa fyzickými (MAC) adresami staníc.

21. 1.3 Referenčný model OSI Sieťová vrstva Prostriedky na komunikáciu medzi ľubovoľnými dvomi stanicami v ľubovoľných sieťach Možnosť rozdelenia veľkej siete na menšie logické celky s vlastnými adresami Logické adresy – jednoznačná identifikácia ktoréhokoľvek počítača v ktorejkoľvek sieti Prenos dát rozdelených do celkov – paketov – s ustálenou štruktúrou Úloha smerovania paketov, fragmentácie a defragmentácie prenášaných dát

22. 1.3 Referenčný model OSI Sieťová vrstva Aktívne prvky Router (smerovač): prepája viaceré siete a usmerňuje tok dát medzi nimi tak, aby sa každý paket dostal k svojmu príjemcovi. Riadi sa logickými adresami staníc.

23. 1.3 Referenčný model OSI Transportná vrstva Prostriedky na komunikáciu medzi ľubovoľnými aplikáciami Zabezpečenie spoľahlivej sieťovej služby rekonštrukcia prenesených dát v ich chronologickom poradí odoslania automaticky opakované prenesenie stratených alebo zle prenesených paketov Emulácia virtuálnych okruhov Kvalita služieb Identifikácia komunikujúcich aplikácií

24. 1.3 Referenčný model OSI Relačná vrstva Riadenie dialógu medzi aplikáciami Možnosť návratu nazad v dialógu Prezentačná vrstva Identifikácia formátu prenášaných dát Konverzia medzi dátovými formátmi Aplikačná vrstva Jednotlivé sieťové aplikácie

25. 1.4 Topológie sietí Topológia fyzická: spôsob, akým sú počítače rozmiestnené a vzájomne prepojené logická: spôsob, akým sa dáta pohybujú medzi počítačmi

26. 1.4 Topológie sietí Fyzické topológie: Zbernica prenosové médium je spoločné, dáta sa šíria ku všetkým staniciam najbežnejšie prístupové metódy: CSMA/CD výhody: relatívna jednoduchosť nevýhody: poškodenie zbernicového kábla znefunkční celú sieť, problém jabberu

27. 1.4 Topológie sietí Fyzické topológie Hviezda každá stanica je spojená vlastným nezdieľaným vedením s centrálnym bodom, ktorý je zodpovedný za distribúciu dát prístupové metódy: CSMA/CD, Token Passing výhody: sieť nie je citlivá na poškodenie kábla medzi centrálnym bodom a stanicou, možnosť riadenia toku dát medzi stanicami nevýhody: potreba samostatného prepojovacieho kábla pre každú stanicu, porucha centrálneho bodu znefunkční celú sieť

28. 1.4 Topológie sietí Fyzické topológie Kruh stanice sú medzi sebou prepojené do kruhu dáta sa pohybujú medzi stanicami v jednom definovanom smere prístupová metóda: Token Passing výhody: predpovedateľnosť oneskorení v sieti, lepšia priepustnosť pri veľkom počte staníc nevýhody: pri malej záťaži spravidla menej výkonná anež iná topológia, citlivá na prerušenie kábla

29. 1.4 Topológie sietí Logické topológie: Zbernica dáta odoslané jednou stanicou sa dostávajú ku všetkým ostatným staniciam naraz, bez definovaného poradia Kruh dáta odoslané jednou stanicou putujú cyklicky od stanici, pokým nedorazia k adresátovi

30. 1.5 Klasifikácia sietí podľa veľkosti a geografickej rozlohy PAN – Personal Area Network “Stolové” siete Rýchlosti medzi 100 kbps až 100 Mbps Bluetooth, IrDA, USB, FireWire, ... LAN – Local Area Network Siete malého rozsahu, spravidla v rámci budovy Rýchlosti cca medzi 10 Mbps až 10 Gbps Ethernet

31. 1.5 Klasifikácia sietí podľa veľkosti a geografickej rozlohy MAN – Metropolitan Area Network Menšie geografické územia, napríklad mesto Rýchlosti medzi 100 kbps až 1 Gbps PSTN, Frame Relay, FDDI, dnes aj Ethernet WAN – Wide Area Network Siete veľkej geografickej rozlohy Rýchlosti medzi 100 kbps až 1 Gbps Frame Relay, ISDN, ATM, X.25, PDH, SDH, SONET, ....

32. 1.6 Sieťové technológie Ethernet V súčasnosti existuje viacero variantov, líšia sa v rýchlostiach a v prenosových médiách Formát rámca je spoločný Pôvodná fyzická i logická topológia: zbernica 10Base2 Segment: celý priebeh koaxiálneho kábla medzi terminátormi

33. 1.6 Sieťové technológie Ethernet S príchodom TP (Twisted Pair) kabeláže zmena fyzickej topológie na hviezdu, zachovanie logickej topológie 10BaseT, spravidla hub 100BaseTx, spravidla switch pojem segment je potrebné predefinovať Kolízna doména časť siete, ktorá je ovplyvnená kolíziou veľkosť kolíznej domény negatívne vplýva na výkon hub zväčšuje kolíznu doménu switch rozdeľuje kolíznu doménu na viac menších

34. 1.6 Sieťové technológie Bezdrôtový Ethernet: Viacero štandardov: 802.11b, 802.11g Aktívne prvky: klient prístupový bod (access point) most (bridge) Antény: smerové sektorové všesmerové

35. 1.6 Sieťové technológie Bezdrôtový Ethernet Otázkou bezdrôtových sietí je ich bezpečnosť Možnosť nepozorovaného odpočúvania Šifrovanie WEP – Wired Equivalent Standard WPA – WiFi Protected Privacy Problém reálnej dosiahnuteľnej prenosovej rýchlosti: praktické rýchlosti sa pohybujú na úrovni jednej polovice nominálnej rýchlosti

36. 2. Realizácia počítačovej siete Zámer kapitoly: Zorientovať v pasívnych sieťových komponentoch, v typoch a vlastnostiach médií Uviesť výber z predpisov a odporúčaní pre realizáciu štruktúrovanej kabeláže

37. 2.1 Prenosové médiá Prenosové médium: materiál alebo prostredie, ktorým sa prenášajú dáta Najbežnejšie médiá: Metalické – kovové Optické Bezdrôtové

38. 2.1 Prenosové médiá Metalické prenosové médiá Všetky druhy kovovej – spravidla medenej – kabeláže Dva základné typy metalickej kabeláže: Koaxiálna kabeláž TP (Twisted Pair) kabeláž

39. 2.1 Prenosové médiá Metalická koaxiálna kabeláž Štruktúra: centrálne uložený vodič dielektrikum opletenie vonkajší plastový plášť Používané druhy: RG-8, RG-58

40. 2.1 Prenosové médiá Metalická koaxiálna kabeláž Výhody: dobré prenosové vlastnosti, vysoká odolnosť voči rušeniu zvonku, malé vyžarovanie rušenia Nevýhody: neumožňuje plne duplexnú prevádzku Súčasné využitie: “dožitie” starých sieťových inštalácií, anténne rozvody, káblové rozvody TV

41. 2.1 Prenosové médiá Metalická TP kabeláž 4 páry vodičov, každý pár je stáčaný do skrutkovnice Vyhotovenie podľa tienenia: UTP – Unshielded Twisted Pair ScTP – Screened Twisted Pair STP – Shielded Twisted Pair Vyhotovenie podľa celistvosti žíl: solid (“drôt”) stranded (“lanko”)

42. 2.1 Prenosové médiá Metalická TP kabeláž UTP – Unshielded Twisted Pair najpoužívanejší variant TP kabeláže, v nových inštaláciách sa však odporúča použiť niektorý z tienených variantov

43. 2.1 Prenosové médiá Metalická TP kabeláž ScTP – Screened Twisted Pair alebo FTP – Foil Twisted Pair 4 TP páry sú obalené spoločnou kovovou tieniacou fóliou odporúčaný pre nové inštalácie pri použití tieneného kábla musia byť tienené všetky komponenty!

44. 2.1 Prenosové médiá Metalická TP kabeláž STP – Shielded Twisted Pair Každý pár je nezávisle tienený a kábel je ako celok tienený ďalšou fóliou

45. 2.1 Prenosové médiá Metalická TP kabeláž Solid (“drôt”) Každá žila pozostáva z jediného vodiča Vhodné pre nepohyblivé vedenia v lištách a pod. Stranded (“lanko”) Každá žila pozostáva z viacerých tenkých ohbných vodičov Vhodný pre pohyblivé prívody Väčší útlm ako solid

46. 2.1 Prenosové médiá Optické médiá Prenos svetla skleným (výnimočne plastovým) vláknom Štruktúra jadro (core) plášť (cladding) obal (buffer)

47. 2.1 Prenosové médiá Optické médiá: Mód prenosu: trasa, ktorou svetelný lúč putuje optickým vláknom Monomódové vlákna: prenášajú len jeden mód (jednu trasu) lúča priemer 9/125 um vhodné pre diaľkové spoje Multimódové vlákna: prenášajú viac módov svetla priemer 50/125 resp. 62.5/125 um lacnejšie, vhodné do vzdialeností cca 2 km

48. 2.1 Prenosové médiá Optické médiá Výhody: prakticky necitlivé na elektromagentické ruešnie zvonku, samé nespôsobujú žiadne rušenie, nemajú presluchy, vhodné pre vonkajšie použitie Nevýhody: technická náročnosť osadzovania a údržby konektorov, spájania kábov, citlivosť na ohyby Súčasné použitie: vysokorýchlostné siete, prepojenia budov, diaľkové spoje

49. 2.1 Prenosové médiá Bezdrôtové médiá: Prenos rádiovým signálom Rádiový signál elektromagnetické vlny rôznej frekvencie Výhody: šíri sa “sám”, možnosť hromadného pokrytia väčšieho územia i náročného terénu, mobilita Nevýhody: odpočúvateľnosť, citlivosť na vonkajšie rušenie, neovládateľnosť vyžiareného signálu Problém voľných frekvencií: Len niektoré rozsahy frekvencií sú voľné V SR spravuje pridelené frekvencie TÚ SR

50. 2.2 Štruktúrovaná kabeláž Štruktúrovaný kabelážny systém Systém kabeláže, ktorý v sebe sústreďuje a zjednocuje siete pre prenos dát, hlasu i pre iné aplikácie Výhody: integrovanosť – mnohé služby, jeden kabelážny systém univerzálnosť – prispôsobivosť pre rôzne účely škálovateľnosť – prispôsobivosť veľkosti požiadavok systematickosť – viazanosť štandardmi a odporúčaniami modulárnosť – zostavený z univerzálnych komponentov štruktúrovanosť – systém je jasne štruktúrovaný