všetko o PC sieti

Podľa územného rozloženia delíme počítačové siete na:
LAN (Local Area Network) - lokálne siete spájajúce počítače pracoviska, budovy podniku.
MAN (Metropolitan Area Network) - mestské siete spájajúce niekoľko vzdialených LAN. Zaberajú územie mesta.
WAN (Wide Area Network) - verejné siete, ktoré sú svojím rozsahom neobmedzené, môžu zaberať územia štátov a kontinentov.

Podľa funkcie počítačov (nazývaných sieťové uzly alebo sieťové stanice) v sieti môžeme počítače rozdeliť na:
pracovné stanice (workstation),
obslužné stanice (server).

Rozdiel medzi pracovnou stanicou a počítačom nezapojeným do siete je ten, že pracovná stanica môže navyše využívať rôzne služby, ktoré jej lokálna sieť poskytne. Server je počítač, ktorý poskytuje svoje služby a technické zariadenia počítačom zapojeným do siete. Podľa tohto delíme servery na:
súborové servery (file server),
tlačové servery (print server),
komunikačné servery (napr. poštové - mail server),
databázové servery.

Servery ďalej delíme na:
vyhradené (dedikované) - tento typ slúži iba pre potreby siete a nepoužíva sa na spracovanie iných úloh, nie je zároveň pracovnou stanicou,
nevyhradené (nededikované) - mimo práce súvisiacej s potrebami siete sa môžu využívať i v iných aplikáciách.

Členenie LAN na siete typu:
client-server - najvýkonnejší z počítačov zvyčajne pracuje ako server, ostatné počítače sú pracovnými stanicami. Výhodou tohto typu siete je jednoduchšia správa sieťových dát, jednoduchšie zaistenie bezpečnosti dát, ako i celej siete. Nevýhodou je to, že akákoľvek vážna chyba na serveri naruší činnosť celej siete.
peer-to-peer (rovný s rovným) - všetky do siete zapojené počítače môžu pracovať súčasne ako pracovné stanice i ako server. Výhodou sú nižšie vstupné náklady, pretože netreba kupovať výkonný server. Nevýhodou je nižšia rýchlosť celého systému a ťažšie zaistenie bezpečnosti celého systému.

Sieťová architektúra je definovaná:
topológiou siete,
prístupovou metódou,
komunikačnými protokolmi

Topológia sietí LAN:
zbernicová (bus, typ broadcast) - všetci užívatelia siete sú pripojení paralelne na spoločný kábel (zbernicu), inými slovami, existuje jeden komunikačný kanál používaný všetkými systémami v sieti. Správy vysielané jedným systémom prijímajú všetky systémy. Správa obsahuje v sebe adresu určujúcu komu patrí a podľa nej sa systém rozhodne, či ju prijme. V takýchto systémoch sa dá realizovať aj multicasting, t.j. vysielanie správy určenej pre viac systémov naraz. Výhodou tejto topológie je, že pri poruche jedného počítača nenastane havária celej siete, ale porucha kábla, konektorov alebo sieťovej karty je veľmi nepríjemná, pretože bez monitorovacích a testovacích prostriedkov je treba prejsť celou pripojenou vetvou, aby sa zistila chyba.

kruhová (ring) - počítače sú prepojené prenosovým médiom (káblom) do kruhu. Signál postupne prechádza cez všetky pripojené počítače. Nevýhodou je, že porucha ktoréhokoľvek počítača spôsobí haváriu celej siete. 

hviezdicová topológia (star) - v strede pripojenia je tzv. centrálny koncentrátor (hub), k nemu sú pripojené jednotlivé uzly. Správy od všetkých staníc sú posielané na koncentrátor, ktorý otvára, resp. zatvára a udržuje otvorenú, resp. zatvorenú logickú cestu k cieľovej stanici tak, aby nedochádzalo ku konfliktom medzi správami. Zložitejšie konfigurácie môžu obsahovať viac navzájom prepojených koncentrátorov. Takáto topológia sa nazýva strom (tree)

Prístupové metódy

Úlohou prístupovej metódy je zaistenie odosielania dát iba jednému užívateľovi siete.
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Acess/Colision Detection)
Carrier Sense (CS) - každé zariadenie pripojené do siete nepretržite sleduje stav siete v mieste svojho prepojenia a v každom okamihu vie, či sa realizuje nejaký prenos. Ak chce vysielať, robí to v čase, keď žiadny prenos nebeží.
Multiple Acess (MA) - ak nebeží žiadny prenos, každé zariadenie môže hocikedy vysielať.
Colision Detection (CD) - ak sa stane, že zariadenia začnú súčasne vysielať, nastane kolízia (collision). Každé zo zainteresovaných zariadení kolíziu zaregistruje, prestane vysielať a vysielanie obnoví po istom náhodne zvolenom časovom intervale.
Token passing - metóda predávania vysielacieho práva. Stanica môže svoje dáta odoslať do siete až v tom okamihu, keď získa tzv. vysielacie právo (token-prípustku). Ak dostane stanica tento pokyn, začne prenos, ktorý je vo forme tzv. paketov (časti odosielaných dát), ktoré sú postupne odosielané do siete adresátovi.

Komunikačný protokol
súbor pravidiel, metód a prístupu na sieť a komunikácie po sieti ,
riadenie a usmerňovanie toku informácií medzi dvomi alebo viacerými subjektami (počítačmi),
podmienky, od ktorých závisí začiatok vysielania a nástroje, ktorými sa riešia určité situácie alebo kolízie.

S cieľom umožniť maximálne prepájanie systémov do počítačových sietí a zabezpečiť kompatibilitu medzi rôznymi sieťovými riešeniami sa zaoberala aj medzinárodná organizácia pre štandardizáciu ISO (International Organization For Standardization). Prvým krokom v tomto smere bol referenčný model sieťovej architektúry, tzv. ISO OSI (Open System Interconnection) reference Model. Jednotlivé vrstvy tohto modelu majú presne špecifikované funkcie. Rozdelenie na vrstvy znamená, že zmena špecifikácie určitej vrstvy nemá žiadny vplyv na ostatné vrstvy. Koncová aplikácia je nezávislá od použitého technického a programového riešenia. Model ISO OSI obsahuje sedem vrstiev:
aplikačná
prezentačná
relačná
transportná
sieťová
linková
fyzická 

Zámerom vládnej agentúry USA - ARPA (Advanced Research Project Agency) bolo v roku 1969 vytvorenie technológie pre rozsiahle siete s prepojovaním paketov. Vznikla tak rodina komunikačných protokolov TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) a sieť ARPANET, ktorá pôvodne prepájala dva campusy kalifornskej univerzity, neskôr sa pripojila k vojenským programom. V roku 1983 boli protokoly TCP/IP prijaté ako vojenské štandardy USA a približne v tej istej dobe sa objavil termín Internet, ARPANET bol jeho časťou. Dnes sú protokoly TCP/IP implementované prakticky vo všetkých dôležitých operačných systémoch.

Klasifikácia hlavných protokolov TCP/IP podľa vrstiev:

Aplikačná vrstva:
Telnet (Telecommunications Network) - sieťový virtuálny terminál pre interaktívny prístup k sieťovým počítačom,
SMTP (Simple Mail Transfer Protokol) - prenos elektronickej pošty,
FTP (File Transfer Protocol) - prenos vzdialených súborov,
NFS (Network File System) - zdieľanie vzdialených súborov,
RPC (Remote Procedure Call) - volanie vzdialených procedúr,
DNS (Domain Name system) - mapovanie mien počítačov na ich IP adresy,
TFTP (Trivial File Transfer Protocol) - jednoduchý protokol na prenos súborov, napr. pri zavádzaní systému zo sieťového servera,
BootP (Bootstrap Protocol) - získanie napr. vlastnej IP adresy z BootP servera,
SNMP (Simple Network Management Protocol) - protokol umožňujúci správu vzdialených aktívnych častí siete (mostov, routerov, počítačov), • RIP (Routing Information Protocol) - interný smerovací protokol routerov,
Finger (Finger Protocol) - zistenie informácie o práve pracujúcich užívateľoch na vzdialenom počítači, • NNTP (Network News Transfer Protocol) - prenos "news" správ.

Transportná vrstva:
TCP (Transmission Control Protocol) - spojovaná (potvrdzovaná) služba zaisťujúca spoľahlivý prenos správ medzi dvomi komunikujúcimi procesmi,
UDP (User Datagram Protocol) - nespojovaná (nepotvrdzovaná) služba prenosu správ. 

Internetová vrstva:
IP - Internet Protokol - nespojovaný protokol s čiastočnou detekciou chýb,
ICMP - Internet Control Message Protocol.

Vrstva sieťového rozhrania:
Ethernet,
Token Ring,
PPP (Point to Point Protocol) - dvojbodové sériové linky,
FDDI,
... prakticky všetky priemyslové štandardy.

Sieťové technológie

Prvé technológie prepojenia počítačov boli založené na nízkorýchlostných terminálových sieťach, kde jednotlivé terminály komunikovali s centrálnym počítačom po sériovej linke rýchlosťou niekoľko stoviek bitov za sekundu. Podstatné zlepšenie priniesli nové komunikačné protokoly:
Arcnet - 2,5 Mb/s
Token Ring - 4 Mb/s
Ethernet - 10 Mb/s

Na prevádzkovanie systémov používajúcich tieto protokoly stačil koaxiálny kábel. Takto bolo vybudovaných veľa počítačových sietí. Koaxiálne rozvody však postupne prestali spĺňať nároky na flexibilitu a jednoduchú prekonfigurovateľnosť. Nastal čas nástupu štruktúrovaných kabelážnych systémov na báze krútených párov medených vodičov v kombinácii s optickou kabelážou.

Pri prvých elektrických rozvodoch bol kábel vedený priamo k spotrebiču, o niečo neskôr sa silnoprúdový rozvod sa stal integrálnou súčasťou stavby a miestnosti sa začali štandardne vybavovať zásuvkami. Analogicky k tomuto rozvoju prebieha aj rozvoj káblových káblových rozvodov pre lokálne dátové stiete. Na ich inštaláciu by sa malo myslieť vždy už pri projektovaní budovy presne tak, ako sa myslí na silnoprúdový rozvod vrátane vybavenia dátovými zásuvkami. Pre kabeláž v budove môžeme počítať s týmito typmi káblov: koaxiálny, optický a káble na báze krútenej dvojlinky. Štruktúrovaný kabelážny systém sa skladá z pasívnych prvkov pre prenos signálu (káble, konektory) a z montážnych a nosných častí (rozvádzače, prepojovacie panely, zásuvky, káblové žľaby, inštalačnétrubky, nosníky, závesy). Základným rysom štrukturovaného kabelážneho systému je univerzálnosť, ktorá zabezpečuje inštaláciu kabelážneho systému nezávisle od aplikácií, ktoré sa budú neskôr realizovať. Aktívne prvky siete (opakovače, smerovače, rozbočovače a pod.) nie sú priamou súčasťou štrukturovaného kabelážneho systému, ale sú bežnou súčasťou lokálnej komunikačnej siete.

Za štandardné káble pre backbone a horizontálnu kabeláž sa považuje krútená dvojlinka a optický kábel. Z metalických káblov je najlepší a najlacnejší koaxiálny kábel. Krútená dvojlinka - UTP (Unshielded Twisted Pair - netienená), - STP (Shielded Twisted Pair - tienená).

Štruktúrovaná kabeláž je určená:
na prenos dát,
na prenos zvuku (telefónny),
na prenos obrazu.

Výhody:
nadčasovosť (15-20 rokov, vyššie prenosové rýchlosti),
vysoká variabilita (organizačné zmeny, sťahovanie),
ľahká možnosť rozšírenia siete,
ľahká úprava siete pri porušení káblov.

Prehľad sieťových technológií:
Apple Talk a ARCnet - veľmi pomalé, zastaralé. Prenosové rýchlosti: 256 kb/s - 4 Mb, Arcnet 2,5 MB/s. Ako prenosové médium sa pri sieťach ARCnet používa koaxiálny kábel, ktorý sa od "ethernetovského" kábla líši impedanciou (93 W). Stromová štruktúra siete je budovaná pomocou aktívnych a pasívnych rozbočovačov (hub). Ako prístupová metóda je použitá metóda token bus.
Token Ring - kruhová topológia, prístupová metóda Token passing - metóda predávania vysielacieho práva. Token Ring je osvedčená technológia firmy IBM, ale postupne prechádza do úzadia. Je už dostupný prepínač pre siete Token Ring, pozornosť bola venovaná rýchlemu Ethernetu. Medzi hlavných užívateľov patria predovšetkým banky. · Ethernet - základným princípom je prístupová metóda CSMA/CD (Carrier Sense Multiply Access with Collision Detection) - na prenos citlivý viacnásobný prístup s detekciou kolízií. Používajú sa 3 druhy káblov: 10BASE5 (thick - silný Ethernet) 10BASE2 (thin - tenký Ethernet) 10BASET (twisted pair - krútená dvojlinka) Používaná topológia je pri 10BASE5 a 10BASE2 zbernica, pri 10BASET hviezdicová topológia - strom. Elektrické vlastnosti káblov určujú maximálnu dĺžku jedného úseku zbernice, tzv. segmentu. Ak pri prvých dvoch typoch potrebujeme spojiť viac pracovných staníc ako je povolený počet, musíme na seba napojiť viac segmentov pomocou tzv. opakovačov (repeater). Signál prichádzajúci do opakovača zo strany jednej časti siete (napr. z jedného sieťového segmentu) je v opakovači zosilnený a je okamžite predaný do ďalšej časti siete. Stanice sú k silnému koaxiálnemu káblu pripojené pomocou tzv. transceiveru, k tenkému koaxiálnemu káblu pomocou BNC T-konektorov. UTP káble sa klasifikujú podľa prenosovej rýchlosti, UTP Level 3 vyhovuje pre rýchlosť do 10 Mb/s, UTP Level 5 pre rýchlosť 100 Mb/s. Technológia 10 Mb Ethernetu na UTP je stále výhodná, ako variant sa presadzuje rýchly Ethernet (100Base-TX alebo 100VG-AnyLAN). Je podstatne lacnejšia ko ATM a FDDI.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface), prípadne CDDI siete sú založené na UTP kabeláži. Je to osvedčené, dobre štandardizované, ale drahé riešenie - vysoká cena optických vlákien a vysoká cena sieťových FDDI kariet a FDDI koncentrátorov. (Lacnejší je rýchly Ethernet). FDDI je veľmi rýchla sieť pracujúca s prenosovými rýchlosťami 100 Mb/s, ako prenosové médium sú použité optické káble. Topológia siete je kruhová, prístupová metóda je prakticky totožná s Token Ring. Sieť FDDI je možné využiť na vzájomné prepojenie počítačov, ale jej typické využitie je ako chrbticová sieť prepájajúca lokálne siete, ako je ETHERNET, Token Ring a pod. Pri takejto aplikácii sa výrazne uplatnia vynikajúce vlastnosti tejto siete, ako je vysoká rýchlosť a spoľahlivosť.
ATM (Asynchronous Transfer Mode) - technológia, ktorá umožňuje nielen prenos počítačových dát, ale aj hlasu, faxov, videa a iných izochrónnych informácií (typ informácie, kde je nutné zachovať presné časové intervaly medzi jednotlivými vzorkami, napr. digitalizovaný hlas) pri zachovaní jednotného spôsobu komunikácie od lokálnych spojení ku globálnym. Nevyhnutná je široká škála prenosových rýchlostí, pretože každý druh komunikácie vyžaduje rozličnú úroveň prenosovej kapacity. Prenosové rýchlosti sa pohybujú až do tisícov megabitov za sekundu. Pripojenie do globálnej siete ATM zatiaľ nie je možné, nič však nebráni použitiu siete ATM vnútri organizácie s perspektívou neskoršieho pripojenia ku globálnej sieti ATM. Ak použijeme ATM ako centrálnu sieť v organizácii, môžeme s výhodou použiť jej vysokú prenosovú rýchlosť. Relatívne jednoduché je pripojiť už existujúce siete LAN pomocou tzv. ATM/LAN Bridge. Výhodné je použitie ATM na pripojenie multimediálnych pracovných staníc, kde je výhodou nielen vysoká prenosová rýchlosť, ale aj zabudovaná podpora prenosu multimediálnych informácií. Pri ATM nie je prenosová rýchlosť presne daná, možno ju voliť podľa používanej aplikácie. Voľba veľkosti prenosového pásma je možná práve tým, že medzi "účastníkmi" sa naviaže dočasne udržované "virtuálne spojenie", tak ako telefónny hovor medzi telefónnymi účastníkmi. Funkciu telefónnej ústredne plní ATM prepínač. ATM prepínače sú ťažiskovými zariadeniami ATM siete. ATM prichádza aj ku koncovým zariadeniam, vyrábajú sa sieťové adaptéry pre prenosovú rýchlosť 155 Mb/s pre najrôznejšie HW platformy serverov, pre pracovné stanice s rýchlosťou 25 Mb/s. · Prepínanie sietí - nahrádza smerovač - pakety posiela na porty podľa MAC (Media Access Control) adries v hlavičke druhej sieťovej vrstvy. Pôvodne lineárny reťazec čiastkových segmentov sa nahradí zapojením do hviezdy, v ktorej strede bude centrálny prepojovací prvok. Nevýhody smerovačov oproti prepínačom - náročné nastavovanie, pomalosť. Nevýhody prepínačov - menšia bezpečnosť (dáta sa spracovávajú v druhej vrstve, u smerovačov v tretej), nerozoznáva druhy protokolov.

ISDN (Integrated Services Digital Network) - plne digitálna sieť, v ktorej sa okrem telefónnych služieb poskytujú i ďalšie služby - digitálna sieť s integrovanými službami (mimo bežných či vylepšených telefónnych služieb, všetky služby spojené s prenosom dát). K jednej ISDN prípojke možno pripojiť súčasne ISDN telefón i počítač a telefonovať a prenášať dáta súčasne. Kanály s rýchlosťou 64Kb/s sa na prvý dojem zdajú pomalé, ale ak ich má užívateľ Internetu len pre seba, sú veľmi výhodné. Popri použitiu bežných modemov s rýchlosťou 28,8 Kb/s, je 64 Kb kanál ponúkaný technológiou ISDN lákavý.
Virtuálne siete (VLAN) - siete vymedzené nie fyzickými kritériami (umiestnením, spôsobom vedenia prenosových ciest, …), ale predovšetkým kritériami logického charakteru (napr. príslušnosťou užívateľa k určitej pracovnej skupine). Výsledkom budú také siete, ktorých existencia bude daná programovými prostriedkami (nakonfigurovaním existujúcich aktívnych sieťových prvkov). 

Informačné technológie

V úvode sme stručne spomenuli najnovšie produkty z oblasti informačných technológií. Môžeme však povedať, že v informačných technológiách sa výrazne presadil Internet a architektúra klient/server. Pred rokom boli známi 2 poskytovatelia pripojenia k Internetu, dnes už počet poskytovateľov prekročil desiatku. Najmä rozvojom služby WWW (Word Wide Web) nastal veľký rozvoj Internetu a zvýšil sa podstatne jeho význam v získavaní a spracovávaní informácií. Rok 1995 priniesol nový pohľad vo využití multimédií na Internete, v roku 1996 priniesol jazyk Java nový rozmer v manipuláciami s virtuálnymi objektami na strane klienta.

V minulom roku sa dostal do povedomia verejnosti ďalší pojem - intranet. Intranet je súkromná podniková počítačová sieť, ktorá využíva technológiu Internetu a jeho produkty. Siete intranet sú buď oddelené od externých užívateľov Internetu ochrannými bariérami alebo nie sú vôbec pripojené ku globálnej počítačovej sieti. Podniky takýmto spôsobom vlastne šíria informácie v rámci svojej infraštruktúry. Medzi typické príklady použitia intranetu patrí školenie zamestnancov, podporné balíky pre údržbu, produkty s periodickou obnovou a pravidelne obnovované firemné informácie.

V spracovaní údajov sa výrazne presadila architektúra klient/server, najmä pochopením jej základnej, pritom jednoduchej myšlienky: údaje by sa mali spracovávať predovšetkým tam, kde sú k dispozícii. Znamená to, že ak nie sú uložené na pracovnej stanici, nemajú sa tam presúvať, aby sa mohli spracovať, ale je dôležité správne rozdeliť prácu medzi užívateľskou stanicou a počítačom, kde sú uložené. Takto sa podstatne obmedzuje tok dát po sieti, zamedzuje sa redundacii dát, je umožnený viacužívateľský prístup k údajom, atď. Rozdiely medzi jednotlivými charakteristikami spracovania dát sú uvedené na nasledujúcich obrázkoch.

Architektúra host/terminál

Celé spracovanie prebieha na hostiteľskom počítači, terminály slúžia iba na komunikáciu s užívateľom.

Architektúra file-server

Na file serveri sú umiestnené zdieľané súbory (vrátane databázových súborov). Spracovanie prebieha na užívateľských staniciach.

Architektúra klient/server

Na file serveri beží databázový server, ktorý zabezpečuje operácie medzi dátami. Na klientských staniciach bežia procesy klientov, ktoré vyžadujú služby od databázového serveru.