Počítačové siete a Internet

Typy sietí:

LAN (ang. Local Area Network) -
lokálna počítačová sieť. Označenie prepojenia počítačov v malej oblasti, napr. v jednej budove, príp. v blízkych budovách.

MAN (ang. Metropolitan Area Network) -
mestská počítačová sieť. Označenie prepojenia počítačov v meste alebo obci.

WAN (ang. Wide Area Network) -
rozľahlá počítačová sieť. Prepojenie počítačov vo veľkom meste, prípadne v okrese, kraji, štáte a kontinente.

PAN (ang. Personal Area Network) -
veľmi malá osobná sieť. Spolupracujúce zariadenia obvykle slúžia len jednej osobe (typicky prepojenie mobilu a počítača, PDA, notebooku …) spája zariadenia rádovo v dosahu metrov. Na prepojenie sa obvykle používajú bezdrôtové technológie (WiFi, IrDA, BlueTooth).

Topológie sietí:

Zbernicová topológia siete -
ak sú počítače zapojené za sebou pozdĺž jediného kábla (segmentu)

Hviezdicová topológia siete -
ak sú počítače zapojené k segmentom, ktoré vychádzajú z jediného bodu (rozbočovača)

Prstencová topológia siete -
ak sú počítače zapojené ku káblu, ktorý tvorí prstenec

Stromová topológia -
je typická pre hierarchické systémy s centralizovaným riadením, kde sa nachádza jeden nadradený uzol. Vyskytuje sa v terminálových a lokálnych sieťach. Výhodou je prehľad o situácii v sieti, možnosť rozloženia záťaže a efektívneho využitia zdrojov.

Model klient-server

Model klient-server rozlišuje systémy klienta od systémov servera, ktoré komunikujú cez počítačovú sieť. Pri klient-server architektúre je používaný systém, ktorý sa skladá zo softvéru klienta a zo softvéru servera. Softvér alebo proces klienta môže iniciovať komunikačné spojenie, zatiaľ čo server čaká na požiadavku od klienta.

Peer-to-peer (alebo P2P)

Pri komunikácii typu Peer-to-Peer vystupujú aplikácie ako rovnocenné, teda nie je tu prítomný server. Komunikácia prebieha priamo medzi klientami a každý peer si uchováva informácie o ostatných uzloch u seba. Tento typ komunikácie však vyžaduje väčšie množstvo prenesných dát ako je tomu v prípade klient – server, ale má výhodu, že server nie je potrebný.

Sieťové protokoly

Referenčný model ISO/OSI sa používa ako názorný príklad riešenia komunikácie v počítačových a telekomunikačných sieťach pomocou vrstevnatého modelu, kde sú jednotlivé vrstvy nezávislé a ľahko nahraditeľné

Rozdelenie Sieťového protokolu:

Fyzická vrstva - Je to prvá vrstva obsahujúca dáta vo forme bitov a je to tvrdá vrstva. Je zodpovedný za pohyb bitov z jedného uzla do druhého uzla. Definuje vlastnosti rozhrania medzi zariadeniami a prenosovým médiom a tiež riadi synchronizáciu bitov.

Vrstva dátového spojenia

Vrstva dátového spojenia je druhou vrstvou a je to tiež jeden typ tvrdej vrstvy. Táto vrstva obsahuje dve podvrstvy, ktorými sú LLC a MAC.
LLC: Štandardná forma LLC je „Logical Link Control“, ktorá definuje proces softvéru, ktorý poskytuje služby sieťovej vrstve.
MAC: Štandardná forma MAC je „Media Access Control“, táto vrstva definuje procesy prístupu k médiám vykonávané hardvérom.

Sieťová vrstva

The sieťová vrstva je tretia vrstva, ktorá zaisťuje doručenie každého dátového paketu od zdroja k cieľu, a je to tiež jeden typ pevnej vrstvy. K smerovaniu dochádza na sieťovej vrstve a používa sieťový protokol fyzická adresa sietí.

Transportná vrstva

Transportná vrstva je štvrtá vrstva zodpovedná za proces na komunikáciu a táto vrstva je srdcom OSI. UDP (User Datagram Protocol) a TCP (Transmission Control Protocol) sú dva hlavné protokoly prenosovej vrstvy.

TCP

– Zaisťuje prenos dát so zárukami, ktorý vyžadujú aplikácie, kde nesmú „chýbať ani paket“. Jedná sa o prenosy súborov , e-mailov , WWW stránok atď. Záruka sa vzťahuje na riešenie strát prenášaných paketov, zachovanie ich poradia a odstránenie duplikácie. Jednotkou posielanej informácie je na tejto vrstve TCP segment.

UDP

UDP – Zaisťuje prenos dát bez záruk, ktorý využívajú aplikácie, pri ktorých by bolo na obtiaž zdržania v sieti spôsobené čakaním na prenos všetkých paketov a straty sa dajú riešiť iným spôsobom (napr. zníženie kvality, opakovanie dotazu). Využíva sa pre DNS , VoIP , streamované video, internetové rádiá, vyhľadávanie zdieľaných súborov v rámci siete DC++, on-line hry atp.

Vrstva relácie

Táto vrstva relácie je piata vrstva zodpovedná za riadenie dialógového okna a synchronizáciu. Umožňuje komunikujúcim systémom vstúpiť do dialógového okna a synchronizácia umožňuje systémom pridať kontrolné body. Taktiež spravuje a nadväzuje spojenia medzi aplikáciami na každom konci.

Prezentačná vrstva

Prezentačná vrstva je šiestou vrstvou, ktorá je zodpovedná za preklad, kompresiu a dešifrovanie / šifrovanie údajov, a je tiež jedným typom softvérovej vrstvy.

Aplikačná vrstva

Aplikačná vrstva je siedma vrstva, ktorá je zároveň softvérovou vrstvou a vrstvou pre pracovnú plochu. Príklad: DNS a e-mail.

Hardvérové prvky počítačových sietí

Sieťová karta

- je pripojená k základnej doske a umožňuje pripojiť počítač káblom do siete. Na pripojenie slúži ethernetový port.

Kábel

- pre prepájanie počítačov na kratšie vzdialenosti slúži najčastejšie krútená dvojlinka. Je to kábel pozostávajúci zo 4 párov vodičov odlíšených farebne. Môže byť UTP (netienená), STP (tienený je kábel ako celok) a FTP (tienený je zvlášť každý pár vodičov). Kábel je ukončený koncovkou RJ - 45.

Prepínač (SWITCH)

- prijatý signál rozposiela jednotlivým počítačom v rámci lokálnej počítačovej siete. Každému počítaču podľa jeho MAC adresy pošle iba tie údaje, ktoré sú mu určené.

Smerovač (Router)

- slúži na prepojenie rozlahlých a lokálnych počítačových sietí medzi sebou. Smeruje teda packety medzi jednotlivými počítačovými sieťami podľa IP adries jednotlivých uzlov.

Patch panel

- je zariadenie alebo jednotka s množstvom konektorov , zvyčajne rovnakého alebo podobného typu, na použitie spojovacích a smerovacích obvodov na monitorovanie, prepájanie a testovanie obvodov pohodlným a flexibilným spôsobom.

Sieťový softvér

Je programové vybavenie, ktoré v spolupráci s hardvérom siete zabezpečuje funkcie siete. U niektorých operačných systémov sú sieťové funkcie už jeho súčasťou. U iných musíme zabezpečiť dodatočné programové vybavenie a spustiť ho na jednotlivých počítačoch siete.

CSMA/CD

Viacnásobný prístup podľa nosiča s detekciou kolízie ( CSMA/CD ) je metóda riadenia prístupu k médiám (MAC), ktorá sa používa najmä v ranej ethernetovej technológii pre lokálne siete . Používa snímanie nosnej frekvencie na odloženie prenosu, kým nevysielajú žiadne iné stanice. Toto sa používa v kombinácii s detekciou kolízií, pri ktorej vysielajúca stanica zisťuje kolízie snímaním prenosov z iných staníc počas vysielania rámca . Keď sa zistí táto kolízna podmienka, stanica prestane vysielať tento rámec, vyšle signál zasekávania a potom čaká na náhodný časový interval, kým sa pokúsi rámec znova odoslať.

Token ring

Funguje na príncípe odosielania paketu menom token v sieti, tento token v sieti koluje, ked niekam dorazí dovolí ďalšiemu užívatelovi/zariadeniu odosielať dáta ak žiadne dáta neodošle tak pošle prázdny token

IP adresovanie

Kombinácia znakov (sieťová adresa) alebo číslic (host adresa) vytvára jedinečnú adresu pre každé zariadenie v sieti. Každý počítač v TCP/IP sieti musí mať jedinečný identifikátor alebo IP adresu. Táto adresa pracuje na 3 vrstve, umožňuje jednému počítaču nájsť iný. Všetky počítače majú jedinečnú fyzickú adresu, známu ako MAC, pracuje na 2 vrstve.

IPV4

Rútre posúvajú pakety s originálnej siete do cieľovej cez IP protokol. Paket obsahuje identifikátor zdroja a cieľa. Použitím cieľovej adresy pre použitú sieť, rúter môže doručiť paket do správnej siete. V prvej verzii internetu pri IPv4 boli adresy dlhé 32 bitov, zapísané v 10 sústave a každé 4 sú oddelené bodkou.

IPV6

Je viac škálovatelná, používa 128 bitov, sú vyjadrené v hexa, predtým boli v desiatkovej podobe, 1 pole je dlhé 16 bitov, predtým bolo 8, polia sú oddelené „:“

Maska

Maska podsiete obsahuje časť siete s pôvodnej siete plus hostiteľské pole. Na vytvorenie sieťovej masky si požičiame niekoľko bitov s hostiteľského poľa a stanový ich ako sieťové pole. Napr. maska je 255.255.255.0 a po aplikácii bude 255.255.255.248. Minimálny počet požičaných bitov je 2.

IP komunikácia

Zariadenuia, ktoré chcú v internete komunikovať musia mať jedinečnú IP adresu, IP preto, lebo rútre používajú trojvrstvový protokol na nájdenie najlepšej cesty. Na komunikáciu sa používal IP protokol verzie 4. Veľkým nárastom internetu hrozilo rýchle vyčerpanie IP adries, preto sa siete začali deliť do podsietí, Network Address Translation (NAT) Simplex - spojenie, v ktorom je možné prenášať informácie len jedným smerom. (napr. šírenie televýzneho signálu) Polo-duplex - spojenie, v ktorom je možné prenášať informácie v oboch smeroch striedavo. Naraz môže vysielať len jeden účastník.(napr. vysielačky) Duplex - spojenie, v ktorom sa prenášajú informácie v oboch smeroch v jednom časovom okamihu.(napr. telefónna komunikácia) Analógovo-digitálny prevodník alebo analógovo-číslicový prevodník je elektronické zariadenie na prevod analógového signálu na digitálny signál. Vykonáva opačný prevod ako digitálno-analógový prevodník.

DNS

Systém názvov domén alebo systém mien domén alebo systém doménových mien, skr. DNS, je systém, ktorý ukladá prístup k informácii o názve stroja (hostname) a názve domény v istej distribuovanej databáze v počítačových sieťach ako internet. Najdôležitejšie je, že poskytuje mechanizmus získania IP adresy pre každé meno stroja (lookup) a naopak (reverse), a uvádza poštové servery (MX záznam) akceptujúce poštu pre danú doménu. DNS poskytuje na internete všeobecne dôležitú službu, pretože kým počítače a sieťový hardvér pracujú s IP adresami, ľudia si vo všeobecnosti ľahšie pamätajú mená strojov a domén pri použití napr. v URL a e-mailovej adrese. DNS tak tvorí prostredníka medzi potrebami človeka a softvéru.

NAT

Network address translation je spôsob úpravy sieťovej prevádzky cez smerovač prepisom východiskovej a/alebo cieľovej IP adresy, často i zmenu čísla TCP/UDP portu pri prichádzajúcich IP paketoch. K tomu patrí i zmena kontrolného súčtu aby boli zmeny akceptované. NAT sa väčšinou používa pre prístup viacerých počítačov z lokálnej siete na Internet pod jedinou verejnou adresou. NAT však môže spôsobiť problémy v komunikácii medzi klientmi a znížiť rýchlosť prenosu.

PAT

Port address translation (PAT) je rys sieťového zariadenia, ktoré prekladá TCP , alebo UDP komunikácia prebiehajúca medzi miestnymi počítačmi používajúcimi privátne siete a vzdialenými počítačmi používajúcimi siete verejné. Umožňuje to ľuďom používať jednu verejnú IP adresu pre mnoho miestnych počítačov v rámci súkromnej siete, ktorou obvykle je miestna počítačová sieť. PAT je podmnožina NAT a tesne súvisí s konceptom prekladu sieťových adries.