Počítačové sítě

• Information Technology
• Secondary Education

Introduction to Networks

• https://www.netacad.com/portal/learning
• Výuka probíhá dle modulů 1 a 3

Dělení sítě podle postavení uzlů v síti

• Každý počítač v síti nazýváme koncovým zařízením nebo hostitelem
• Servery poskytují nějaké služby – mail server, web server, file server
• Klienti posílají dotazy na server, aby získali informace
• Je potřeba si pevně stanovit, kdo je příjemce a kdo odesílatel dat

Peer-to-peer

• Zařízení může být klientem i serverem
• Ztráta jednoho nemusí znamenat výpadek služeb
• Pouze pro velmi malé sítě
• Označuje se i jako P2P

Klient/server

• Servery poskytují služby, jsou výkonnější a mají lepší vybavení
  
• Klienti využívají služby serveru
• Výpadek serveru znamená výpadek poskytovaných služeb

Reprezentace, topologie a typy sítí

• Reprezentace sítí
• Síťové topologie
• Rozdělení sítí dle velikosti a účelu
• Alternativní dělení sítí dle velikosti
• Internet, Extranet, Intranet

Síťové reprezentace

• Síťová schémata (topologická schémata), znázorňují zařízení v síti
• Síťová karta (NIC)
• Fyzický port
• Rozhraní (interface)

Síťové topologie

• Fyzická topologie znázorňuje fyzické umístění zařízení a instalaci kabelů
• Logická topologie znázorňuje zařízení, porty a adresní schéma sítě

Typy sítí

Typ sítě záleží na:

• Velikosti pokryté oblasti
• počtu připojených uživatelů
• počtu a typů dostupných služeb
• Oblasti odpovědnosti

PAN (Personal Area Network)

• Osobní síť
  
• Nízká energetická náročnost
  
• Malý dosah, několik metrů až desítky metrů (dle technologie Bluetooth)
  
• Drátové a bezdrátové (Bluetooth, NFC)

LAN (Local Area Network)

• Sítě, které svojí rozlohou pokrývají budovy, domácnosti, firmy
  
• Správcem je jednotlivec nebo IT oddělení
  
• Desítky až stovky uzlů
• Účelem je umožnění vnitřní komunikace
  

MAN (Metropolitan Area Network)

• Spojuje jednotlivé LAN
  
• Svým rozsahem nepřesahuje velikost města (výjimkou je WMAN)
• Spravuje ji jedna nebo více nezávislých organizací

WAN (Wide Area Network)

• Nejrozlehlejší síť, která pokrývá státy a kontinenty
  
• Nejznámější sítí WAN je internet
• ISP (Internet Service Provider) – každý spravuje svoji oblast
• Páteřní sítě
  
• Distribuční sítě

Další typy sítí

VLAN (Virtuální LAN)

• vzniká logicky uvnitř fyzické LAN
  

WLAN (Wireless LAN)

• obdoba klasické LAN, ale prvky jsou propojeny bezdrátově
  
• šíření signálu je bezpečnostní hrozbou, protože se špatně omezuje
  

SAN (Storage Area Network)

CAN (Campus Area Network)

Alternativní pojetí typů sítí

Small Home - propojuje několik počítačů dohromady a připojuje je k internetu

 

Small Office/Home Office – umožňuje počítačům doma připojit se vzdáleně k firemní síti

Alternativní pojetí typů sítí

Medium to Large Networks - mnoho lokací se stovkami či tisíci propojených počítačů

World Wide Networks - propojuje stovky milionů počítačů po celém světě - například internet

Internet

• Celosvětová síť propojených sítí LAN a WAN
• Nevlastní ho žádný jednotlivec ani skupina
• IETF
• ICANN
• IAB

Intranet a Extranet

• Intranet je soukromý soubor sítí LAN a WAN uvnitř organizace, který je přístupný pouze členům organizace nebo jiným osobám s oprávněním
• Extranet slouží k zajištění bezpečného přístupu do své sítě pro osoby, které pracují pro jinou organizaci a potřebují přístup ke svým datům v její síti

Prvky počítačových sítí

• Aktivní a pasivní
• Mezilehlá síťová zařízení
• Koncová zařízení
• Přenosová média
• Možnost posílání dat
• Provoz na různých spojích

Aktivní prvky

1. Mezilehlé – modifikují (zpracovávají) data a posílají je dál
2. Koncové prvky – data zde vznikají a končí

Mezilehlá síťová zařízení

• Propojují koncová zařízení, nazýváme je také síťovými prvky
• Jedná se o routery (směrovače), switche (přepínače), bezdrátové přístupové body (Access point) a firewall

• Spravují data, která cestují sítí 
• Obnovují a opakují datové přenosy
• Udržují informace o tom, jaké cesty v síti existují
• Upozorňují ostatní zařízení na chyby a selhání komunikace

Router

• Pracuje na 3. vrstvě OSI modelu (síťová vrstva)
  
• Pracuje s pakety
  
• Umožňuje komunikaci mezi vnitřní sítí a vnější sítí (internetem)
  
• Pakety posílá dle IP adres
  
• Musí mít routovací tabulku
  
• Vypočítá optimální cestu
  
• Forwarduje paket na výstupní rozhraní, kterým se paket dostane blíže k cílové síti
  

Switch

• Pracuje na 2. vrstvě OSI modelu (linková vrstva)
  
• Pracuje s rámci (MAC adresace)
  
• Uzly propojené se switchem tvoří broadcastové domény
  
• Má MAC tabulku, ve které má dvojici port – MAC adresa
  
• Multilayer switch (L3)

Hub

• Umožňuje větvení sítě
  
• Na rozdíl od switche pouze replikuje příchozí data na ostatní porty
  
• Nebezpečný způsob komunikace
  

Koncová zařízení

• Vznikají zde data, procházejí sítí a přicházejí do koncového zařízení
  
• Síťové karty počítačů, které umožňují přístup zařízení do sítě – RJ-45, Wi-Fi
  
• Počítače, notebooky

Pasivní prvky

• Přenosová média - jedná se o jediný pasivní prvek v síti
• Umožňují přenos zprávy od zdroje k cíli

Přenosová média

Metalická kabeláž

• Tvořena kovovými vodiči (jsou potřeba alespoň dva)
  
• Pár nebo více párů vodičů
  

Optické přenosové cesty

• Tvořena vlákny (sklo nebo plast) 
• Posílají se světelné impulsy
  

Bezdrátové přenosové cesty

• Elektromagnetické vlnění o různých frekvencí
  

Možnost posílání dat

• Posílání dat jedním nebo oběma směry

1. Simplex – může posílat data pouze jedním směrem
   
2. Half-duplex – může posílat data obousměrně, ale pouze na střídačku
   
3. Full-duplex – posílá v obou směrech najednou
   

Provoz na různých spojích

• Simplex - Jedno optické vlákno  
• na jednom konci se vysílá a na druhé straně přijímá
• Half-duplex - koaxiál, bezdrátová komunikace
• Full-duplex - UTP (kroucená dvojlinka)

forms.office.com

Možnosti připojení k internetu

• Připojení k internetu
• Druhy připojení k internetu pro domácnosti
• Druhy připojení k internetu pro firmy

Možnosti připojení k internetu

• Existuje mnoho způsobů připojení uživatelů a organizací k internetu
• Širokopásmové kabelové připojení, širokopásmové linky DSL, bezdrátové sítě WAN a mobilní služby
• Rychlejší připojení - IP telefony, videokonference a datová center
• Připojení poskytují ISP (Internet Service Provider) a zahrnují podnikové DSL, pronajaté linky a Metro Ethernet

Domácí možnosti připojení

• Kabelové připojení - vysoká šířka pásma, kterou nabízejí poskytovatelé kabelové televize (koaxiální kabely)
• DSL - vysoká šířka pásma, probíhá přes telefonní linku (ADSL, VDSL)
• Mobilní připojení - používá mobilní síť (4G, 5G) 
• Satelit - venkovské oblasti bez ISP (Starlink, Skylink, UPC)
• Vytáčený telefon - levná možnost připojení s malou šířkou pásma pomocí modemu

Podnikové možnosti internetu

• Podniky mohou vyžadovat větší šířku pásma, vyhrazená připojení a spravované služby
• Dedikovaná pronajatá linka - jedná se o vyhrazené okruhy v rámci sítě poskytovatele služeb, které propojují vzdálené kanceláře s privátními hlasovými a/nebo datovými sítěmi
• Ethernet WAN - rozšiřuje technologii LAN do sítě WAN
• DSL - firemní DSL v různých možnostech včetně symetrických linek SDSL
• Satelit - připojení v případě, že není k dispozici kabelové řešení

Konvergování a spolehlivost sítí

• Konvergování sítí
• Kritéria pro zajištění spolehlivosti sítě 
• Tolerance chyb
• Škálovatelnost
• QoS
• Síťová bezpečnost

Konvergování sítí

• Před vznikem konvergovaných sítí byla organizace odděleně připojena k telefonní, video a datové síti
• Každá z těchto sítí k přenosu signálu používala jiné technologie
• Každá z těchto technologií používala jiný soubor pravidel a norem

Konvergování sítí

• Konvergované datové sítě přenášejí více služeb na jednom spoji, včetně hlasu, videa a datového provozu
• Konvergované sítě používají stejnou síťovou infrastrukturu pro více služeb 
• Síťová infrastruktura používá stejný soubor pravidel a standardů

Síťová architektura

• Označuje technologie, které podporují infrastrukturu pro přenos dat v síti
• Existují čtyři základní charakteristiky, které zajišťují spolehlivost sítě

1. Odolnost vůči poruchám
2. Škálovatelnost 
3. Kvalita služeb (QoS)
4. Zabezpečení

Tolerance chyb

• Omezujeme dopad poruchy tím, že omezujeme počet postižených zařízení
• V sítích s přepojováním paketů zajišťujeme spolehlivost pomocí redundance (více cest)
• Přepojování paketů rozděluje provoz na pakety, které jsou směrovány po síti
• Každý paket může teoreticky vést k cíli jinou cestou
• To není možné u sítí s přepojováním okruhů, které vytvářejí vyhrazené okruhy

Škálovatelnost

• Můžeme rychle a snadno rozšiřovat a podporovat nové uživatele a aplikace, aniž by to mělo vliv na výkon služeb pro stávající uživatele
• Řídíme se přijatými standardy a protokoly při návrhu sítí, aby byly škálovatelné

Quality of Service

• Hlasové a livestreaming přenosy kladou vyšší nároky na výkon sítě
• Trhání a zasekávání obrazu je způsobeno tím, že je vyšší požadavek na šířku pásma, než je k dispozici - a QoS není nakonfigurovaný
• Díky správně nastaveným zásadám může router řídit tok datového a hlasového provozu

Síťová bezpečnost

Zabezpečení síťové infrastruktury

• Fyzické zabezpečení síťových zařízení
  
• Zabránění neoprávněnému přístupu k zařízením

Zabezpečení informací

• Ochrana informací nebo dat přenášených po síti
  

Tři cíle zabezpečení sítě (triáda CIA)

• Důvěrnost - data mohou číst pouze určení příjemci
• Integrita - ujištění, že data nebyla během přenosu změněna
• Dostupnost - zajištění včasného a spolehlivého přístupu k datům pro oprávněné uživatele

forms.office.com