Úvod do počítačových sítí

Počítačová síť je spojení dvou a více počítačů kabelem, telefonní linkou,
optickým vláknem nebo jiným způsobem tak, aby spolu mohly vzájemně komunikovat.

Historie internetu
http://www.videacesky.cz/ostatni-zabavna-videa/historie-internetu
Do jakého roku se datuje počátek sítě internet?
Jak se jmenovala první počítačová síť a ve kterém roce se začala vyvíjet?
Jaký byl hlavní důvod vývoje počítačových sítí?
Jaký protokol dnes využívají počítačové sítě ke své komunikaci?

K čemu slouží počítačové sítě
Sdílení prostředků
Pomocí sítě můžeme sdílet (společně používat) některá drahá zařízení, například tiskárny, skenery, optické mechaniky a podobně. Zařízení je tak v síti pouze jedno a nemusí se každému nakupovat zvlášť.
Sdílení dat
V počítačové síti může více uživatelů používat stejné programy a data umístěná na jednom místě. Tím, že jsou data v síti pouze jednou, jakákoliv změna se projeví všem uživatelům současně. V lokální (místní) síti můžeme také sdílet připojení k internetu přes jeden chráněný přítupový bod.
Komunikace
Počítačová síť nám umožňuje vzájemnou komunikaci pomocí elektronické pošty, chatu nebo ICQ. V součané době také narůstá IP telefonování, online sledování televize, webových kamer či rozhlasových pořadů.

Rozdělení sítí podle rozsahu - pokračování
Síť WAN
Globální počítačová síť (Wide Area Network) tvoří spojení mezi počítači, sítěmi a počítačovými uzly na velké vzdálenosti. Spojuje města státy a kontinenty.
Umožněním veřejného přístupu k jednotlivým počítačům (serverům) v této síti a za pomoci vzájemně propojeného směrování je tvořena celosvětová síť internet.
Síť MAN
Jedná se o metropolitní síť (Metropolitan Area Network), která vytváří spojení na střední vzdálenosti – obvykle v rámci jednoho města nebo městské části.
Provozovatel této sítě zde obvykle poskytuje informace (data) související s danou lokalitou, například adresář místních firem, ordinační hodiny na zdravotním středisku, zprávy z regionu a podobně.

Rozdělení sítí podle rozsahu
Sítě LAN
Jedná se o místní sítě (Local Area Network), která je umístěny v menší oblastích, například v bytě, v budově nebo v organizaci. Obvykle mívají rozsah několika desítek stanic. Sítě LAN velkých firem však mohou mít i několik stovek počítačů, případně mohou být rozděleny do několika vzájemně propojených podsítí.
Místní sítě umožňují sdílení prostředků (v praxi většinou tiskáren) a dat.
Sdílení dat, například firemní databáze je možné povolit i uživatelům mimo lokální síť a to většinou pomocí připojení k internetu. Příkladem může být firma provozující internetový obchod.

Rozdělení sítí podle rozsahu - pokračování
Síť PAN
Osobní síť (Personal Area Network) je používána hlavně pro osobní použití. Typickým zástupcem tohoto modelu je technologie Bluetooth (modrý zub). Je využívána koncovými uživateli, nejčastěji je využíváno u mobilních telefonů, notebooků, televizorů, ale dnes již i třeba ledniček. Dvě zařízení se vzájemně mohou propojit až na teoretickou vzdálenost 100 metrů. Tím tvoří nejmenší možné sítě.
Dalším zástupcem je NFC (Near Field Communication) – komunikace do 4 cm. Je používáná zejména pro platby, kdy Váš mobilní telefon, který obsahuje NFC čip, můžete použít podobně jako platební kartu. Přiložením telefonu k platebnímu terminálu proběhne finanční transakce.

WAN
MAN
MAN
MAN
LAN
LAN
LAN
PAN
PAN

Otázky:
1. Zkuste najít alespoň 3 města, kde je používána metropolitní síť
2. Co je to páteřní síť?
3. Najděte mapu páteřní sítě v čr

Mapa páteřní sítě v ČR

Páteřní sítě
http://www.cablemap.info/

Architektura sítě
Síť typu peer to peer
Síť typu peer to peer znamená zapojení každý s každým. V takovéto síti není počítač typu server (viz dále). Podle zvolených přístupových práv mohou jednotliví uživatelé „nahlížet“ do jiných počítačů v této síti a sdílet jejich data a prostředky.
Výhodou této sítě jsou zejména nižší pořizovací naklady, dané nepřítomností obvykle drahého serveru a síťového operačního systému.
Nevýhody sítě peer to peer jsou zejména ve sdílení prostředků a dat, které je podmíněno chodem počítače, na kterém jsou tato data umístěna. Rychlost přístupu k nim může být také ovlivněna momentálním vytížením daného počítače. Velkým nedostatkem je také to, že uživatelé mají svoje programy, data a nastavení k dispozici pouze na „svém“ počítači.
Protože nevýhody zapojení typu peer to peer převažují, je jejich použití omezeno zejména na malé domácí sítě nebo na spojení několika stanic například v rámci jedné kanceláře.

Architektura sítě - pokračování
Síť typu klient – server
Co je to server?
Server je výkonný počítač, který je určen k tomu, aby v počítačové síti obsluhoval klienty – stanice. Jsou na něm například uloženy profily (nastavení) jednotlivých uživatelů, instalovány společně používané programy, nebo data. Server také obvykle zajišťuje sdílené připojení k wan síti (internetu), přiděluje IP adresy stanicím (IP adresa – jedinečná identifikace počítače v síti) a centrálně zajišťuje ochranu před napadením (firewall).
V síti typu klient - server je umístěn jeden nebo více serverů, které pracují v nepřetržitém provozu. Pro maximální využití síťových funkcí je na nich nainstalován speciální síťový operační systém, například Windows 2003 Server. Výhodou těchto sítí je zejména společné sdílení dat a prostředků a jejich centrální správa. Další z mnoha výhod je také nazávislost uživatele na konkrétní stanici – uživatel má všude v síti k dispozici svoje nastavení a data.

Topologie sítě
Co je to topologie?
Topologie sítě nám určuje vzájemné fyzické propojení počítačů v síti.
Sběrnice (BUS)
U topologie typu sběrnice je každý počítač napojený na přůběžné vedení – sběrnici. Tento zastaralý způsob spojení má řadu nevýhod, především malou datovou propustnost a značnou poruchovost.
Výhodou jsou nízké pořizovací náklady.
Poznámka: Přítomnost či nepřítomnost serveru (architektura) nesouvisí s topologií sítě.

Topologie sítě - pokračování
Kruh (ring)
Topologie typu kruh je obdobou topologie sběrnice. Počítače jsou zapojené do kruhu a odpadají tak zakončovací prvky, které jsou u typu sběrnice nezbytné.
Nevýhody jsou stejné, tedy nízká datová propustnost, poruchovost a kolize při přenosu.

Topologie sítě - pokračování
Hvězda (star)
U topologie hvězda jsou všechny počítače a síťová zažízení zapojeny do společného aktivního prvku hubu nebo modernějšího switche. Ke každé stanici vede samostatný kabel. Výhodou tohoto zapojení je rychlost a stabilita. Proto je to nejpoužívanější zapojení středních a velkých sítí. Nevýhodou může být vyšší cena.

Topologie sítě - pokračování
WiFi
Technologie WiFi pracuje v principu jako topologie hvězda s tím, že odpadá kabelové propojení a jednotlivé stanice v síti komunikují s centrálním prvkem pomocí radiových vln.
Výhodou je snadná instalace bez nutnosti kabelových rozvodů. Nevýhodou je
vysoká cena a nižší přenosová rychlost než při propojení kabelem.

Topologie sítě - pokračování

Pasivní prvky sítě
Pasivní prvky sítě jsou ty, které se podílejí na přenosu, ale data
žádným způsobem nemění ani neovlivňují.
Kabely a přípojná místa
UTP (Unshield Twisted Pair – nestíněné kroucené páry) – používá se u sítí topologie hvězda. Umísťují se většinou do lišt a směřují do společného zakončení – patch panelu (vpravo).
Koaxiální kabel – používá se u sítí topologie sběrnice a kruh.
Optické kabely – používají se u vysokorychlostního propojení sítí typu WAN.
U počítače je vedení zakončeno zásuvkou (vlevo). Stanice je se zásuvkou propojena patch kabelem, zakončeným na obou koncích konektorem RJ 45.

Aktivní prvky sítě – topologie hvězda
HUB
HUB je centrální prvek sítě topologie hvězda. Do něj se zapojují vedení (kabely) od jednotlivých stanic. Hub zajistí vzájemné propojení, ale nezná síťové adresy jednotlivých stanic. Po příjmu dat tzv. paketů (paket je obdoba poštovní obálky s daty) je hub rozešle do všech připojených stanic. Tím však neúměrně zvyšuje provoz na síti. Hub se proto hodí pouze do malých sítí.
Původní výhodou byla nízká cena, ale v současné době je výhodnější používat modernější SWITCH.
Aktivní prvky přenášená data mění, zesilují, směrují nebo jiným způsobem ovlivňují.

Aktivní prvky sítě – pokračování
SWITCH
Také switch slouží k centrálnímu propojení počítačů v síti. Na rozdíl od hubu však zná síťové adresy všech připojených počítačů. To mu umožňuje po identifikaci adresy na paketu přepnout (proto switch = přepínač) na příslušnou větev vedení, na které je počítač připojen.
Použití switche proto urychluje přenos a značně zvyšuje datovou propustnost sítě.
24 portový switch
Malý 5 portový switch pro domácí použití, nebo malé sítě.

Aktivní prvky sítě – pokračování
Router
Úkolem routeru (směrovače) je zajistit spojení z vnitřní sítě (LAN) do vnější, většinou do internetu. Router však může zajistit i propojení mezi několika sítěmi, například v rámci jedné firmy.
Funkce, kterou obvykle plní router v síti se nazývá GATE (brána).
ADSL Router – umožňuje připojení lokální sítě k internetu pomocí linky ADSL.
WiFi Router – umožňuje bezdrátové připojení k internetu

Aktivní prvky sítě – pokračování
Repeater
Také repeater (opakovač) patří k prvkům, které se vyskytují hlavně v sítích WAN.
Jeho úkolem je obnovení a zesílení digitálního signálu, který je oslaben útlumem velmi dlouhého vedení – obvykle stovek metrů.

MAC adresa (Fyzická adresa)
MAC adresu obsahuje každé síťové zařízení (síťová karta, bluetooth, atd.). Je to jednoznačný identifikátor konkrétního zařízení a vždy by měla být originální. V dnešní době ji lze však softwarově měnit (v registrech windowsů).
Pokud budete mít v počítači dvě síťové karty, pak každá z nich bude obsahovat právě jednu MAC adresu, která bude odlišná od té druhé.

MAC adresa (Fyzická adresa)
MAC adresa může vypadat následovně:
00-11-09-95-26-FE
MAC adresu přiděluje danému zařízení konkrétní výrobce. Z hlediska přidělování je rozdělena na dvě poloviny. O první polovinu musí výrobce požádat centrálního správce adresního prostoru a je u všech karet daného výrobce stejná. Výrobce pak každé vyrobené kartě či zařízení přiřazuje jedinečnou hodnotu druhé poloviny adresy.

MAC adresa (Fyzická adresa)
Jak zjistit MAC adresu v OS Windows
Start → Spustit… → napsat cmd a do otevřeného okna napsat ipconfig /all
nebo
Start → Spustit… → napsat cmd a do otevřeného okna napsat getmac

IP adresa
IP adresa je v informatice číslo, které jednoznačně identifikuje síťové rozhraní v počítačové síti, která používá IP (internetový protokol). V současné době je nejrozšířenější verze IPv4, která používá 32 bitové adresy zapsané dekadicky po jednotlivých oktetech (osmicích bitů), například 192.168.0.1. Z důvodu nedostatku IP adres bude nahrazen protokolem IPv6, který používá 128 bitové IP adresy.

IP adresa – veřejná vs. privátní
PC
PC
PC
PC
NAT
Veřejná IP adresa: 81.31.5.5
Privátní IP adresa: 192.168.0.104
Privátní IP adresa: 192.168.0.102
Privátní IP adresa: 192.168.0.103
Privátní IP adresa: 192.168.0.101
Je unikátní číslo identifikující počítač v
síti Internet ve tvaru např. 81.31.5.5 či 1
94.125.189.147. Za jednou IP adresou
se může skrývat celá firma či škola
Internet
PC
Veřejná IP adresa: 81.31.5.7
Veřejná IP adresa: 81.31.5.6

IP adresa – veřejná vs. privátní
NAT (Network Address Translation)
NAT je překladač síťových adres, který je obsažen např. v routeru. Znamená to, že dostaneme od našeho poskytovatele internetového připojení jednu pevně danou IP adresu. Kdyby náš router neobsahoval NAT, mohli bychom připojit pouze jedno síťové zařízení, ale často jich potřebujeme připojit mnohem víc (např. 2xPC, mobilní telefon a notebook) a s tím nám pomáhá právě NAT. Jinak řečeno, NAT řeší problémy s nedostatkem IP adres, které lze oficiálně přidělit.

Co je potřeba pro připojení počítače do sítě.
počítač musí obsahovat sítovou kartu – hardwarové zařízení pro připojení k síti
počítač musí mít operační systém podporující práci v síti s nainstalovaným protokolem TCP/IP.
počítač musí mít přidělenou síťovou adresu – IP adresa = 32 bitové číslo, které se nikde v síti nesmí opakovat. Tuto adresu nastaví administrátor sítě, nebo ji automaticky přiděluje server.
Síťová karta