Počítačové siete

Počítačové siete
 
1. Úvod
Pojem „počítačová sieť“ patrí v dnešnom svete plnom rôznorodej techniky k najrozšírenejším. Ľudia sa s ňou stretávajú takmer každý deň. Či už naši rodičia v robote, my študenti v škole, no takisto aj doma, v internetových kaviarňach, atď. Práve preto by som chcel Vás, poslucháčov, viac informovať o tejto téme, ktorá sa nachádza všade okolo nás kde sa len pohneme. Chcel by som Vám vysvetliť čo to vlastne počítačová sieť je, ako sa delí, no takisto by som chcel aj poukázať na výhody a nevýhody počítačových sietí.
 
2. Počítačová sieť
Počítačová sieť  je súhrnné označenie počítačov, pomocou ktorých je realizované prepojenie a výmena dát medzi počítačmi. Umožňuje používateľom komunikáciu podľa zadaných pravidiel. Najčastejším dôvodom pripojenia k sieti je zdieľanie informácií a technických zariadení.
Každá  počítačová sieť má svoj server. Je to hlavný počítač siete, čiže stanovište sieťových prostriedkov. Server (host) ponúka svoje lokálne prostriedky ďalším užívateľom siete k ich spoločnému využívaniu. Tak sa vytvárajú sieťové prostriedky. Aby server (host) mohol ponúkať svoje prostriedky, musí byť schopný od iných užívateľov siete prijímať požiadavky na nich a vracať im informácie o plnení ich požiadaviek.
 
3. Rozdelenie počítačových sietí
3.1.  Podľa veľkosti
· Lokálna počítačová sieť – LAN (Local Area Network) – vzdialenosti medzi počítačmi v rámci tejto siete sú stovky metrov, možno pár kilometrov. Jedná sa väčšinou o počítačovú sieť v rámci jednej budovy alebo pár budov, ktoré sú blízko od seba. Prenosové rýchlosti sa pohybujú rádovo v rozsahu 10 Mbps až 10 Gbps. Typickým prenosovým médiom je metalické vedenie, optické a bezdrôtové rádiové spojenie. Takéto siete nevyužívajú prostriedky pre diaľkový prenos údajov (modemy atď.).

· Mestská počítačová sieť – MAN (Metropolitan Area Network) – je to sieť, ktorá navzájom spája LAN rozmiestnené na menšom geografickom území (spravidla medzi niekoľkými budovami až v rozsahu územia mesta či metropoly), do jednej siete. Pôvodne sa používali modemové spoje alebo sieťové technológie Frame Relay a iné. V súčasnosti sa aj v MAN sieťach s úspechom využívajú ethernetovské technológie nad optickými vláknami. Prenosové rýchlosti sa dnes pohybujú v rozmedzí 100kbps až 1Gbps. Dominujúcimi prenosovými médiami sú metalické a optické vedenia, rozširuje sa i použitie bezdrôtových rádiových technológií.

·  Globálna počítačová sieť – WAN (Wide Area Network) – je to sieť, ktorá spája počítače alebo  menšie počítačové siete typu LAN a MAN po celom svete. Vzdialenosti v takejto sieti sú neobmedzené, sú to siete na väčších územiach, napr. štátu, kontinentu, sveta. Použité sieťové technológie sú rozmanité napr. ISDN, ATM, Frame Relay a ďalšie. Technológia Ethernet sa využíva len výnimočne. Prenosové rýchlosti sa nachádzajú v rozmedzí rádovo 100 kbps až 1 Gbps. Využívajú sa všetky druhy prenosových médií – metalické, optické, bezdrôtové rádiové.
Špeciálne postavenie má sieť Internet – je to počítačová sieť, ktorá vznikla prepojením rôznych LAN, MAN, WAN sietí.
Delenie počítačových sietí podľa druhu počítačov zapojených do siete:
· Homogénne – všetky počítače zapojené do siete sú rovnakého typu, napr. IBM, VAX, ...
· Heterogénne - obsahujú viacero druhov počítačov.
 
3.2.  Podľa funkčného vzťahu
· Client-server – server poskytuje služby staniciam – klientom (workstation, pracovná stanica). Serverov môže byť viacero typov - podľa typu poskytovaných služieb - súborový server, tlačový server, poštový server, www server, ftp server ... nemusí platiť vzťah, že jeden server je jeden počítač. Na jednom fyzickom počítači môže existovať viacero serverov.
· Peer-to-peer - Termín pochádza z angličtiny a znamená „rovný k rovnému“, označuje sa tiež ako p2p sieť. Každá stanica v sieti môže vyčleniť nejaký svoj prostriedok (diskový priestor, tlačiareň, mechaniku ...) na zdieľanie. Iná stanica môže tieto prostriedky využívať. Tento typ siete obvykle nemá centrálnu správu, každý uzol sa spravuje sám. Zdieľanie prostriedkov je možné aj cez internet.
 
3.3.  Podľa topológie
Kľúčovú úlohu v sietiach aké  hokoľvek typu zohrávajú aktívne prvky. Ich úlohou je prepájať jednotlivé časti sietí, menia typy rozhraní, spôsoby komunikácie, zaisťujú bezpečnosť a riadia sieť. Sieť môže byť prepojená priamo z počítača do počítača, alebo s využitím týchto aktívnych prvkov.
Všetky návrhy siete vychádzajú z troch základných topológií:
Sieťová topológia definuje štruktúru siete. Topológia môže byť:
· Fyzická – ako sú fyzicky zariadenia navzájom zapojené.
· Logická – definuje tok informácií v sieti (ktoré zariadenie zapojené do siete môže vysielať a prijímať informácie)

FYZICKÁ TOPOLÓGIA SIETE
Všetky návrhy sietí vychádzajú z troch základných fyzických topológií:
· Zbernicová topológia siete (bus) – všetky uzly sú pripojené k jednému vedeniu a žiadne iné spojenie medzi nimi neexistuje. Výhoda: všetky zariadenia sú navzájom prepojené a teda spolu komunikujú. Nevýhoda: porušený kábel (zlom) odpojí zariadenia, malá prenosová rýchlosť. Umožňuje pre všetky zariadeniazariadeniavidieť všetky správy, zariadenie, pre ktoré je správa určená, ju prijme.

· Hviezdicová topológia siete (star) – hviezda má centrálny uzol, ku ktorému sa pripájajú všetky ostatné uzly, zvyčajne je to rozbočovač (hub) alebo prepínač (swich). Výhoda: všetky prepojenia prechádzajú cez stred, čo umožňuje pohodlnú komunikáciu medzi zariadeniami. Nevýhoda: ak sa centrálny uzol pokazí, zruší sa  celá sieť. Všetky informácie prechádzajú cez centrálne zariadenie – výhodné kvôli bezpečnosti. Správa sa šíri po celom vedení, cieľová stanica ju prijíma.

· Kruhová (prstencová) topológia siete (ring) – je to jednoduchý uzavretý kruh, v ktorom každý bod je spojený s dvomi susednými. Všetky zariadenia sú vzájomne prepojené. Správa sa šíri jedným smerom od jedného zariadenia k druhému a každé ho posiela ďalej k svojmu susedovi, až kým nepríde k cieľovému počítaču.

Ďalšie typy fyzických topológií:
 
· Stromová (hierarchická) topológia siete (tree) – môžeme si ju predstaviť ako časť rozšírenej hviezdice, s kmeňom stromu, miesto centra. Strom môže byť binárny, alebo chrbticový (backbone). Kmeň stromu je kábel, ktorý má niekoľko úrovní. Tok informácií je hierarchický.

· Zmiešaná topológia siete (mesh) – Všetky uzly sú vzájomne prepojené. Výhody: z prepojenia vyplýva, že pri poruche niektorého z vedení sa sieť nenaruší. Nevýhody: je použiteľná len pre malé siete. Celkovo správanie sa siete a tok informácií vo veľkej miere závisí od zariadenia pripojených do siete.

· Celuárna topológia siete (celluar) – táto topológia sa využíva pri bezdrôtovom spojení (informácie sa šíriapomocou elektromagnetických vĺn). Delí určitú geografickú oblasť na regióny tzv. bunky. Výhody: nepoužíva fyzické médium na prenos informácií. Nevýhody: rušivé prvky v jednotlivých bunkách, nie je zaručená bezpečnosť údajov. Komunikácia medzi jednotlivými uzlami je priama.
 
LOGICKÁ TOPOLÓGIA SIETE
- hovorí o tom akým spôsobom sa dáta v sieti pohybujú medzi stanicami. Logická topológia je nezávislá od fyzickej. V praxi sa používajú dve logické topológie:
· Zbernica – v tejto logickej topológii sa dáta šíria od vysielajúcej stanice k všetkým ostatným staniciam naraz. Typickým predstaviteľom tejto topológie je sieť Ethernet. Zbernicová logická topológia sa v Ethernete používa dodnes, nezávisle na konkrétnej fyzickej topológii inštalovanej ethernetovskej siete. S nástupom prepínačov (switchov) sa tok dát v sieťach zracionalizoval (rámce nie sú posielané všetkým staniciam, ale len do tej časti siete, v ktorej sa nachádza príjemca), avšak povahu zbernicovej topológie to nemení.
· Kruh - v tejto logickej topológii sa doručované dáta posúvajú v istom pevnom poradí od jednej stanice k druhej. Stanica, ktorej dáta patria, si ich preberie, všetky ostatné stanice tieto dáta ignorujú.
 
3.4.  Podľa špecializovanej funkcie
· Storage area network - sieť pre pripojenie zariadení pre uloženie údajov
· Serverová farma – je vzájomné prepojenie viacerých výkonných počítačov. Slúži na uchovávanie a spracovanie veľkých dátových súborov. Príkladom je serverová farma vo výskumnom centre CERN vo Švajčiarsku, ktorá obsahuje okolo 5000 až 6000 počítačov, schopných za jednu sekundu uložiť až 2,5GB dát. Serverové farmy spotrebujú veľké množstvo elektrickej energie, a preto niektoré musia mať vybudovanú vlastnú elektráreň.
· Value added network – sieť poskytujúca skužby s pridanou hodnotou.
· SOHO sieť – LAN pre malú kanceláriu.
· Komunitná bezdrôtová sieť
 
4. Základné časti počítačovej siete
· Hardware – zahrňuje všetky technické prostriedky siete. Patria sem aj prostriedky, ktorými je realizované vlastné prepojenie siete.
o  Samotné počítače (servery a pracovné stanice, ...)
o  Smerovače (router)
o  Prepínače (swiitch)
o  Koncentrátory a rozhlbovače (hub)
o  Sieťové mosty (brigde)
o  Meniče rozhraní (mediakonvertory)
o  Bezpečnostné zábrany (firewall)
o  Opakovače (repeater)
o  Modulátory/demodulátory (modem)
o  Vysielače/prijímače (transceiver)
o  Káble (metalické, optické, ...)
· Software – programové vybavenie, ktoré v spolupráci s hardware-om siete zabezpečuje funkcie siete. U niektorých operačných systémoch (Linux, Windows, Novell Netware, ...) sú tieto funkcie už jeho súčasťou. Väčšinou je realizované pomocou rezidentných programov.
 
5. Význam počítačových sietí
·  Zdieľanie údajov – vďaka tomu, že dátové súbory sú uložené na serveroch siete a pripojení používatelia majú k nim prístup, môže potrebné dátové súbory spracovávať viac používateľov siete súčasne.
·  Zdieľanie prostriedkov – umožňuje pracovným staniciam spoločne používať prostriedky siete, ktoré ponúkajú servery siete. Najčastejšie ide o zdieľanie diskov, keď lokálne disky pracovných staníc nemajú kapacitu a zdieľanie tlačiarní.
·  Zvýšenie spoľahlivosti systému – v súvislosti so zdieľaním prostriedkov je možné v prípade poruchy zdieľaného prostriedku nahradiť tento prostriedok iným (tlačiareň, ...) a systém môže pracovať ďalej.
Ak má používateľ svoje programy a údaje uložené na serveri, je možné v prípade poruchy pracovnej stanice pokračovať v práci na inej pracovnej stanici.
 
6. Záver
V tomto projekte som chcel dostatočne informovať poslucháčov o počítačových sieťach ako takých, o ich zložení, rôznych rozdeleniach počítačových sietí, ako aj o význame a ich výhodách aj nevýhodách. Myslím si, že sa mi to podarilo, a poslucháča zaujali tieto informácie.