PV183

1
PV183 Technologie pocítacových sítí

• RNDr. Jaroslav PELIKÁN, Ph.D.
• katedra pocítacových systému a komunikací
• Fakulta informatiky Masarykovy univerzity
• Botanická 68a, 602 00 BRNO
• Kanc. A209, ? 420 549 495 751
• E-mail pelikan_at_fi.muni.cz
• http//www.fi.muni.cz/usr/pelikan

2
Osnova (1)

• Pocítacové síte
• základní pojmy
• komponenty lokálních pocítacových sítí
• rozdelení pocítacových sítí
• Topologie pocítacových sítí
• Prenosová média používaná v pocítacových sítích
• koaxiální kabel
• kroucená dvojlinka
• optický kabel

3
Osnova (2)

• Prístupové metody
• deterministické (centralizované,
  decentralizované)
• pravdepodobnostní
• Architektury pocítacových sítí
• Token-Ring
• Ethernet (10Base2, 10Base5, 10BaseT, )
• Fast Ethernet (100BaseT, 100BaseVG)
• Gigabit Ethernet (1000BaseX, 1000BaseT)
• 10 Gigabit Ethernet

4
Osnova (3)

• FDDI
• ATM
• Bezdrátové lokální pocítacové síte (WLAN)
• topologie pro WLAN
• rozdelení bezdrátových pocítacových sítí
• IR WLAN
• narrowband WLAN
• WLAN s rozprostreným spektrem
• FHSS
• DSSS
• Wireless Ethernet (IEEE 802.11x), Bluetooth

5
Osnova (4)

• Hierarchie digitálních signálu
• Sít SONET/SDH
• Standard ISDN
• ISDN kanály
• rozhraní uživatele v sítích ISDN
• zarízení pro ISDN
• ISDN referencní body
• Technologie DSL
• asymetrické
• symetrické

6
Osnova (5)

• Virtuální lokální síte VLAN
• Referencní model OSI
• vrstvy referencního modelu OSI a jejich funkce
• protokoly pracující na jednotlivých vrstvách
• Síte pracující s protokolovou sadou TCP/IP
• IP adresa
• rozdelení IP adres
• adresa v doménovém tvaru

7
Osnova (6)

• protokol IPv4
• protokoly ARP a RARP
• protokol TCP
• protokol UDP
• Propojování pocítacových sítí
• repeater
• bridge
• router
• gateway

8
Osnova (7)

• Smerování informací pomocí IP protokolu
• smerovací tabulka
• tvorba (nastavování) smerovacích tabulek
• Protokol IPv6
• Zkouška

9
Literatura

• Stallings, William Local Metropolitan Area
  Networks, Prentice Hall 2000
• Velte, Toby Velte, Anthony Sítové technologie
  CISCO, Computer Press 2003
• Thomas, Robert M. Lokální pocítacové síte,
  Praha Computer Press 1996
• Sheldon, Tom Encyclopedia of Networking
  Telecommunications, McGraw-Hill 2001
• Feibel, Werner Encyklopedie pocítacových sítí,
  Praha Computer Press 1996

10
Pocítacová sít Network

• Sít tvorená vzájemne propojenými pocítaci
• Jednotlivé pocítace se oznacují jako stanice
  (workstations), popr. uzly (nodes)
• Propojení pocítacu je realizováno pomocí
• prenosového média
• sítové karty (NIC Network Interface Card)
• Umožnuje prenos dat mezi pocítaci a posky-tování
  sítových služeb (sdílení diskových kapacit, tisk
  na tiskárnách apod.)

11
Základní pojmy (1)

• Server
• v obecném prípade predstavuje entitu, která
  poskytuje nejaký druh sítové služby
• muže se jednat o hardware i software
• hardware
• pocítac zapojený do pocítacové síte, který
  poskytuje své služby ostatním pocítacum
  pracovním stanicím
• napr. diskové kapacity, výpocetní kapacity,
  operacní pamet, organizuje tisk na tiskárnách
  apod.

12
Základní pojmy (2)

• podle služeb, které poskytuje, je možné rozlišit
  nekteré základní typy serveru
• souborový (file server) rídí prístup k
  souborovým a disko-vým zdrojum na síti, zajištuje
  bezpecnost (prístupová práva) a synchronizaci
  (zamykání souboru) síte
• tiskový (print server) poskytuje prístup k
  sítovým tiskár-nám. Provozuje programy nutné pro
  vytvárení a rízení tiskových font
• aplikacní (application server) provozuje
  aplikace urcené pro pracovní stanice. Na pracovní
  stanici beží tzv. klientské aplikace vyžadující
  prenos datových souboru ze/na server(u)

13
Základní pojmy (3)

• komunikacní (communication server) poskytuje
  prístup k modemum (modem server), telefonním
  linkám, propoju-je dve a více sítí
• databázový (database server) poskytuje prístup k
  databá-zovým záznamum pro programy bežící na
  jiných pocítacích
• vetšinou je vyžadováno, aby server disponoval
  kvalitním a výkonným technickým vybavením
• software
• program pracující na nejakém pocítaci, který
  zpros-tredkovává urcité sítové služby
• napr. DNS (Domain Name Server), FTP server, WWW
  server, mail server

14
Základní pojmy (4)

• Dedicated server (vyhrazený server)
• server sloužící pouze pro správu síte
• nemuže být využíván jako pracovní stanice
• Non-dedicated server (nevyhrazený server)
• server, který muže sloužit zároven pro správu
  síte i jako pracovní stanice
• nedoporucuje se pro vetší síte

15
Základní pojmy (5)

• Client (workstation, pracovní stanice)
• pocítac zapojený v pocítacové sítí sloužící
• k práci uživatele
• jeho prostrednictvím jsou uživateli dostupné
  služby pocítacové síte
• pojem client rovnež muže znacit aplikaci, která
  vytvárí požadavky na další aplikace, služby,
  informace, nebo na prístup k prostredkum

16
Základní pojmy (6)

• Administrátor (supervisor) správce síte
• clovek zodpovedný za chod síte
• má v síti neomezená práva
• Sítový protokol
• množina pravidel v sítové komunikaci, která
  urcuje, jak spolu pocítace komunikují
• smluvená množina dat, kterou je schopen jak
  odesílatel, tak príjemce zpracovat

17
Základní pojmy (7)

• Packet (paket)
• skupina bitu s pevne definovaným formátem
• jsou jimi prenášeny informace v síti
• zpravidla obsahuje
• adresu odesílatele
• adresu príjemce
• poradové císlo
• délku
• prenášená data
• kontrolní informace

18
Základní pojmy (8)

• Sítová karta (sítový adaptér)
• karta umožnující pripojení pocítace do
  pocíta-cové síte
• urcuje, do jakého typu síte muže být pocítac
  pripojen
• Ethernet (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet)
• Token-Ring
• ARCnet
• ATM (Asynchronous Transfer Mode)

19
Základní pojmy (9)

• bývá vybavena konektory pro pripojení
  preno-sového média
• BNC pro tenký koaxiální kabel
• Canon (AUI) pro silný koaxiální kabel
• RJ-45 pro kroucenou dvojlinku

20
Rozdelení pocítacových sítí (1)

• Podle rozsahu
• LAN (Local Area Network)
• rozsah cca do 1 km
• vetšinou sít v rámci jedné organizace
• obsahuje rádove desítky až stovky pocítacu
• spravovaná jedním administrátorem ci skupinou
  vzájemne spolupracujících administrátoru
• príklad pocítacová sít ve škole

21
Rozdelení pocítacových sítí (2)

• MAN (Metropolitan Area Network)
• rozsah cca do 160 km
• používá zpravidla prenosové rychlosti nad 100
  Mb/s
• WAN (Wide Area Network)
• síte velkého rozsahu (stovky, tisíce km)
• spojuje jednotlivé LAN, MAN, ...
• obsahuje tisíce pocítacu
• spravovaná na sobe nezávislými skupinami
  administrátoru
• príklad Internet

22
Rozdelení pocítacových sítí (3)

• Podle prístupu pocítace do síte
• peer-to-peer
• vhodné pro síte s menším poctem pocítacu (do 10)
• žádný pocítac není stále server a žádný pocítac
  není stále client
• každý pocítac muže být v jistém okamžiku serverem
  i clientem
• podporovány OS MS-Windows 3.11 (9x, Me, NT, 2000,
  XP, Vista, 7), Lantastic, NetWare Lite

23
Rozdelení pocítacových sítí (4)

• Client-Server
• pevne je urceno, které pocítace jsou servery a
  které jsou pracovní stanice
• vhodné pro síte s vetším poctem pocítacu (nad 10)
• podporovány OS MS-Windows NT (2000, XP, Vista,
  7), Novell NetWare, UNIX

24
Rozdelení pocítacových sítí (5)

• Podle rychlosti prenosu dat
• do 256 kb/s
• první síte s pocítaci Apple MacIntosh
• do 10 Mb/s
• síte pro kancelárské aplikace
• Ethernet, ARCnet, Token-Ring
• do 100 Mb/s
• prumyslové aplikce
• Fast Ethernet (100 Mb/s)
• nad 100 Mb/s
• Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet (1, 10
  Gb/s)
• ATM (155,52 Mb/s až 2,488 Gb/s)

25
Rozdelení pocítacových sítí (6)

• Komunikace mezi pocítaci
• prepojování okruhu (circuit switching)
• spocívá ve vytvorení fyzického datového spoje
  mezi úcastnickými pocítaci nebo uživateli
  terminálu
• vytvorí se cesta mezi koncovými uzly na celou
  dobu spojení
• data mezi dvema pocítaci se prenášejí v celku
• v okamžiku prenosu dat nemuže k síti pristoupit
  nikdo tretí
• vhodné pro telefonní linky
• príklad protokol UUCP

26
Rozdelení pocítacových sítí (7)

• prepínání packetu (packet switching)
• data se prenášejí v malých blocích packetech
• je možné, aby nekolik packetu cestovalo ke svému
  cíli soubežne
• vyslané packety nemusí používat stejnou datovou
  cestu a nemusí dorazit k cíli v poradí, ve kterém
  byly vyslány
• v dobe prenosu mezi dvema pocítaci mohou k síti
  pristupovat jiní uživatelé

27
Režimy komunikace

• Simplex prenos informací muže probíhat pouze v
  jednom smeru (vysílac ? prijímac)
• Half Duplex (HDX) prenos informací muže probíhat
  obecne v obou smerech, ale nikoliv zároven. V
  jednom okamžiku se mohou informace prenášet pouze
  jedním smerem.
• Full Duplex (FDX) prenos informací muže probíhat
  v obou smerech zároven

28
Topologie sítí

• Fyzická
• je dána zpusobem fyzického propojení všech
  komponent síte (pracovních stanic, serveru a
  speciálních komunikacních zarízení)
• definuje kabelové rozložení síte
• Logická
• definuje logické rozložení síte
• specifikuje, jakým zpusobem mezi sebou
  komu-nikují prvky v síti, a jak se prenášejí
  informace
• nemusí být shodná s fyzickou topologií

29
Topologie sbernice (1)





Terminátor
30
Topologie sbernice (2)

• Všechny komponenty (uzly) jsou pripojeny na jedno
  spolecné médium sbernici
• Každá stanice má prímý prístup ke sbernici (tzn.
  nikoliv pres jinou stanici)
• Pripojení stanice je realizováno pomocí odbocek,
  což umožnuje snadné pripojování (odpojování)
  stanice k (od) síti (síte), aniž by byla
  ovlivnena správná cinnost sbernice

31
Topologie sbernice (3)

• Zpráva vyslaná z daného uzlu se šírí ke koncovým
  uzlum sbernice
• Výpadek stanice neohrozí funkci síte
• Prerušení sbernice zpusobí výpadek síte
• Je nutné zakoncit oba konce síte zakoncova-cími
  odpory terminátory. Tyto odpory provádí
  impedancní prizpusobení, címž se eliminují
  nežádoucí odrazy signálu na koncích vedení
  (sbernice).

32
Topologie sbernice (4)

• Jednoduchá neobsahuje aktivní prvky
• Levná
• Není príliš spolehlivá
• Typickým príkladem je sít Ethernet budo-vaná
  pomocí tenkého koaxiálního kabelu

33
Topologie kruh (1)





34
Topologie kruh (2)

• Každý pocítac je propojen prímo s následu-jícím a
  s predchozím pocítacem
• Kabelové linky jsou vetšinou usporádány tak, že
  po jedné lince pocítac signál posílá a po druhé
  prijímá
• Data se tímto zpusobem pohybují v kruhu od
  odesílatele postupne pres všechny nás-ledníky až
  k príjemci

35
Topologie kruh (3)

• Každý pocítac je pripojen k síti aktivne
  prijatá data urcená jinému prevezme a pošle dál.
  Pri tom rovnež dochází k elektrické i lo-gické
  regeneraci signálu.
• Narozdíl od sbernicové topologie (s obou-smerným
  šírením signálu), existuje v kruho-vé síti rízený
  jednosmerný tok dat
• Výpadek libovolné stanice zpusobí (u klasic-ké
  kruhové síte) havárii celé síte

36
Topologie kruh (4)

• Klasická forma této síte se príliš casto v pra-xi
  nepoužívá, ale používají se speciální tech-niky
  kabelového propojení, které zabrání výpadku síte
  pri poruše (nebo odpojení) kterékoliv ze sítových
  stanic nebo pri preru-šení kabelu (Star-Wired
  Ring)
• Zprávy od vysílající stanice prochází postup-ne k
  nejbližšímu sousedu (smer je dán zpuso-bem
  propojení) v kruhu, dokud nedorazí k adresované
  stanici

37
Topologie kruh (5)

• Zprávy je nutné ze síte odstranovat, aby
  neobíhaly do nekonecna (provádí prijímac, vysílac
  nebo monitorovací stanice)
• Rízení prístupu k médiu bývá realizováno
  postupným predáváním speciální zprávy token
  (pešek), jejíž príjemce získá právo vysílat

38
Topologie hvezda (1)






39
Topologie hvezda (2)

• Jedna ze stanic je stredem síte (tzv. centrál-ní
  uzel) a ostatní jsou k ní paralelne pripo-jeny
• Veškerá komunikace pak probíhá pres tento
  centrální uzel (rídící stanice, hub)
• Jedná se o nejstarší topologii pocítacových sítí
  (používala se pro pripojování terminálu k
  centrálnímu pocítaci)

40
Topologie hvezda (3)

• Vysoké náklady vzhledem k drahému rídící-mu
  pocítaci, který je nutné porizovat s vel-kou
  technickou rezervou
• Výpadek stanice ani kabelu neohrozí funkci síte
• Vypadne-li centrální stanice, havaruje celá sít
• Neumožnuje efektivne zapojit více rovno-právných
  serveru

41
Topologie hvezda (4)

• U dnešních LAN se casteji používá v roli
  centrálního uzlu nekterý druh propojovací-ho
  zarízení (napr. rozbocovac hub nebo prepínac
  switch) a koncové uzly jsou tvoreny pracovními
  stanicemi a servery
• Je-li uprostred hub, je signál vysílaný
  kterýmkoliv pocítacem šíren po celé síti (podobne
  jako u sbernice)

42
Topologie strom (1)






Terminátor




Terminátor
Head End




Terminátor
43
Topologie strom (2)

• Jedná se o rozvinutí principu sbernicové
  topologie (distribuovaná sbernice)
• Jejím stredem je rídící pocítac oznacovaný jako
  koren
• Pro prenos zpráv se využívají vetšinou u každé
  stanice dva kanály
• pro prenos od korene k dané stanici
• pro prenos od stanice ke koreni

44
Topologie strom (3)

• Komunikace je vedena vždy pres koren
• Pokud dojde k havárii korene, znamená to výpadek
  celé síte
• Podobne výpadek uzlu zpusobí výpadek celého
  podstromu síte
• Snadno rozširitelná (pridání další vetve)
• Tento typ slouží napr. pro poskytování slu-žeb
  kabelové televize

45
Topologie úplná sít (1)




46
Topologie úplná sít (2)

• Speciální prípad topologie mesh (vícecestná
  topologie)
• Každá stanice je propojena se všemi ostatní-mi
  stanicemi
• Vyžaduje velký pocet kabelu
• Vykazuje velkou spolehlivost
• Špatne rozširitelná
• Málo používaná

47
Topologie páterní backbone (1)






Backbone (páter)











48
Topologie páterní backbone (2)

• Jako nosný systém používá sít s vysokou rychlostí
  prenosu, na níž jsou pripojeny jednotlivé LAN (s
  libovolnou topologií)
• Používaná zejména pro WAN
• Spojuje jednotlivé síte LAN

49
Topologie páterní backbone (3)

• Pokud probíhá komunikace uvnitr nekteré LAN
  neprobíhá komunikace pres páter
• Backbone se dostane ke slovu až v okam-žiku, kdy
  je nutné uskutecnit datový prenos z jedné síte
  LAN do druhé

50
Topologie backbone bridge
Bridge 1



Sít A
Bridge 2
Sít B



Bridge 3



Sít C

• Spojuje každou dvojici sítí prímo pomocí mostu

51
Topologie cascaded bridge






Sít A
Sít C
Bridge 1
Bridge 2



Sít B

• Pro prenos dat z jedné síte do druhé muže být
  nutné využít mezilehlou sít

52
Topologie distributed star





Hub 1
Hub 2

• Tvorena dvema a více propojenými huby, z nichž
  každý tvorí centrální uzel hvezdy

53
Logické topologie

• Sbernice informace je vždy zasílána všem uzlum.
  Jednotlivé uzly obdrží každou infor-maci v
  približne stejný okamžik.
• Kruh informace je zasílána sekvencne, podle
  predem daného poradí, z jednoho uzlu na uzel
  následující