Budování počítačové sítě

informatika

Otázka: Budování počítačové sítě

Předmět: Informační technologie

Přidal(a): Ondřej Šrol

Počítačová síť je systém, který propojuje různá zařízení, jako jsou počítače, servery, tiskárny, a další periferie, aby si mohly navzájem vyměňovat data a sdílet různé zdroje. Každé zařízení v síti může fungovat jako klient, který využívá zdroje, nebo server, který zdroje poskytuje.

Propojení mezi zařízeními může být realizováno pomocí kabelů, světelného signálu nebo bezdrátově. V základu jsou takové sítě založeny na přenosu datových paketů, které nesou informace mezi zařízeními. Každý paket má přesně definovanou strukturu, která obsahuje mimo jiné zdrojovou a cílovou adresu.

Počítačové sítě dnes hrají klíčovou roli téměř ve všech oblastech lidské činnosti. Firmy je využívají k tomu, aby zaměstnanci mohli pracovat na stejných projektech i z různých míst. Školy a univerzity poskytují svým studentům online přístup ke studijním materiálům.

Typy sítí

LAN (Local Area Network) – je lokální síť, která pokrývá omezenou geografickou oblast, například kancelář, školu nebo domácnost. V LAN se často používá Ethernet a typické rychlosti přenosu dat mohou být od 10 Mb/s až po 1 Gb/s.
Příklad: Ve firmě může LAN síť propojit všechny zaměstnance, aby mohli sdílet soubory, přistupovat k tiskárnám a ke společným datovým zdrojům, aniž by museli data přenášet fyzicky například na USB.“
MAN (Metropolitan Area Network) – je metropolitní síť, která propojuje více LAN sítí v jedné oblasti, například město nebo univerzitní kampus. MAN často využívá optická vlákna a může dosahovat vzdálenosti až několik desítek kilometrů.“
Příklad: „Univerzitní kampus může mít vlastní MAN síť, která propojí jednotlivé budovy, a umožní studentům a zaměstnancům přístup k internetu a školním systémům.
WAN (Wide Area Network) – WAN je rozsáhlá síť, která pokrývá velké geografické oblasti, například státy nebo kontinenty. Nejznámějším příkladem WAN sítě je internet. WAN využívá různé technologie, jako jsou satelity, optická vlákna nebo podmořské kabely.

Vlastní počítačová síť je tvořena několika prvky

Pasivní síťové prvky – kabeláž, zásuvky, rozvaděče a další.
Aktivní síťové prvky – switche, routery, access pointy a další.
Software – nějaké programy pro provoz a obsluhu sítě.
Koncová zařízení – počítače, notebooky, síťové tiskárny, telefony a další.
Pasivní prvky sítě jsou komponenty, které nemají vlastní napájení ani neprovádí žádné aktivní zpracování dat. Slouží hlavně k přenosu signálu a propojení jednotlivých částí sítě.

Při budování sítě je zásadní věnovat pozornost kabeláži, která obvykle představuje 50-75 % všech nákladů na výstavbu sítě. Kabeláž je často náročné měnit, takže je důležité důkladně promyslet, kolik a jaké kabely budou v jednotlivých prostorách potřeba. Budování kabeláže se zpravidla plánuje na 5 až 10 let dopředu.

Kabely a vlákna

Kroucená dvoulinka (Twisted pair, TP) – Tento kabel je tvořen dvěma vodiči, které jsou navzájem zkrouceny, aby se minimalizovalo elektromagnetické rušení. Používá se ve většině LAN sítí a je kategorizován podle rychlosti a frekvenčního rozsahu. Obvykle do 100 metrů Nejčastější typy jsou
Kategorie 5e – podporuje rychlosti až 1000 Mb/s (megabit) a používá se běžně v domácnostech
Kategorie 6 a 7 – podporují rychlosti až 10 Gb/s, (do vzdálenosti 55 m) což je vhodné pro velké sítě a datová centra.
Koaxiální kabel – Koaxiální kabel má jeden vnitřní vodič obklopený izolací a vnějším vodičem. Tento kabel je méně citlivý na rušení a často se používá pro televizní a kabelové rozvody, méně již pro počítačové sítě.
Optická vlákna – Optická vlákna jsou tvořena tenkým skleněným vláknem, přenáší data pomocí světelných pulzů. Vysoká odolnost proti rušení, přenos na velké vzdálenosti (až několik kilometrů), a rychlost až 10 Gbps (gigabytu) a více.
> Nevýhodou jsou vyšší náklady na instalaci a křehkost skleněného vlákna.

Typy vláken

Jednovidové (Singlemód): umožňuje přenos až 100 km, zdroj světla laser, konektory typu ST.
Mnohavidové (Multimód): dosah max. 2 km, zdroj světla infračervené LED, konektory typu SC.

Další

Konektory – slouží k fyzickému připojení kabelů k síťovým zařízením. V případě kroucené dvoulinky se používá konektor RJ45, který má 8 pinů. Pro optické kabely se používají například konektory SC nebo ST.
Patch panely jsou zařízení, která umožňují snadné propojení a organizaci kabeláže. Kabely z různých částí sítě jsou připojeny do panelu a z něj vedou další kabely ke switchům nebo routerům. Používají se hlavně v datových centrech. Maximální délka vedení od rozvaděče k zásuvce je 90 m pro UTP kabely. Pro delší vzdálenosti je možné využít optické kabely.
Zásuvky – Síťové zásuvky se používají k připojení koncových zařízení do sítě. Nejčastěji se nacházejí v kancelářích, kde umožňují připojení k síti pomocí ethernetového kabelu.
Bezdrátové technologie – Bezdrátové sítě, například Wi-Fi nebo Bluetooth, přenášejí data vzduchem pomocí elektromagnetických vln. Wi-Fi umožňuje snadné připojení k internetu, ale nevýhodou je omezený dosah, nižší přenosová rychlost při více připojených zařízeních (kvůli sdílení pásma), vyšší náchylnost k rušení a nižší bezpečnost. Výhodou Snadná instalace a mobilita zařízení.

Aktivní prvky sítě

Aktivní prvky jsou zařízení, která přenášejí a zpracovávají data, a proto potřebují napájení.
Switch – Víceportový bridge, který propojuje více síťových segmentů
- Funkce: Příchozí signál na portu zesílí a odešle pouze na port, kde je připojeno zařízení se shodnou MAC adresou. čímž se snižuje zatížení sítě.

Typy switchů

Přístupové (Access) switche: Zpřístupňuje připojení pro koncová zařízení.
Centrální (páteřní) switche: Propojují podružné switche a centrální prvky jako servery a routery.
> Při výběru switchů je důležité zvážit podmínky, protože ceny se pohybují od několika set korun až po desetitisíce. Na rozdíl od kabelových tras, které nelze snadno měnit, je možné switche jednoduše vyměnit a začít s levnějšími modely, které lze později nahradit výkonnějšími.
> Parametry: Počet portů, Provedení, Rychlost, Možnosti správy

Další prvky

Směrovač (router) – pracuje na 3. vrstvě ISO/OSI modelu a zajišťuje směrování paketů na základě adresy sítě, přičemž vybírá nejlepší cestu pro jejich doručení.
Opakovač (Repeater) – jedná se o zesilovač. Jak signál prochází po vedení, je v důsledku útlumu zeslaben. Opakovač umí tento příchozí signál zesílit a odeslat dál na druhou stranu, do dalšího segmentu sítě. Toto zařízení nemá žádnou inteligenci, pouze zesílí signál bez rozlišování toho, co obsahuje. Umožňuje prodloužit vzdálenost spojení mezi počítači.
Access Point (přístupový bod) – Jedná se o zařízení, které vytváří bezdrátovou místní síť (WLAN), obvykle v kanceláři nebo velké budově.

Topologie počítačových sítí

Popisuje způsob zapojení a uspořádání počítačů a zařízení v síti.

Sběrnicová topologie (BUS)

Všechny počítače a zařízení jsou připojeny ke společné komunikační lince (sběrnici).
Data se přenášejí jedním směrem po sběrnici a každý počítač je schopen přijímat informace.
Výhody: Snadná instalace, nízké náklady, efektivní pro malé sítě.
Nevýhody: Pokud dojde k poruše sběrnice, přestane fungovat celá síť; je náchylná ke kolizím.

Hvězdicová topologie (STAR)

Dnes běžně používaná technologie.
Počítače jsou připojeny každý po vlastním kabelu na centrální síťový prvek (switch, hub, router).
V případě výpadku centrálního prvku je celá sít nefunkční.
Výhody: Snadná diagnostika problémů, lze za chodu přidat další počítač, v případě výpadku jednoho počítače zůstává síť funkční.
Nevýhody: Vyšší náklady na kabeláž a zařízení, v případě výpadku centrálního prvku je celá sít nefunkční.

Kruhová topologie (RING)

Počítače jsou propojeny vedením do kruhu a data putují od adresáta k příjemci po tomto kruhu, přes všechna PC tzn. síť není moc efektivní.
V této topologii nemůže probíhat souběžně několik přenosů.
Mohou spolu komunikovat pouze dva počítače, pokud síť není využívána k jiné komunikaci.
Pokud dojde k přerušení kruhu je omezen provoz sítě a některé počítač vůči sobě budou nedostupné, ale sít bude sít dále fungovat.
Někdy existuje druhý kruh (záložní) kde data proudí protisměrně aby bylo možné krýt jednotlivé výpadky.

Stromová topologie (Tree)

Propojení jednotlivých počítačů připomíná strom
Kombinace hvězdicové a sběrnicové topologie, kde jsou uzly propojeny do větví při výpadku nějaké části je zbytek sítě schopen činnosti.

Polygonová topologie (Mesh)

Tomto zapojení je v ideálním případě propojen každý uzel s každým uzlem.
Případě výpadku nějakého spoje jsou data poslána náhradní cestou.
Výhody: protože porucha jedné cesty neohrozí provoz; dobré zabezpečení.
Nevýhody: náročné na kabeláž a na údržbu.