Počítačové sítě

Počítačová síť je souhrnné označení pro technické prostředky, které realizují spojení a výměnu informací mezi počítači. Umožňují tedy uživatelům komunikaci podle určitých pravidel, za účelem sdílení využívání společných zdrojů nebo výměny zpráv. Historie sítí sahá až do 60. let 20. století, kdy začaly první pokusy s komunikací počítačů. V průběhu vývoje byla vyvinuta celá řada síťových technologií. V poslední době jsou všechny sítě postupně spojovány do globální celosvětové sítě Internet, která používá sadu protokolů TCP/IP.

Síťová architektura představuje strukturu řízení komunikace v systémech, tj. souhrn řídících činností umožňujících výměnu dat mezi komunikujícími systémy. Komunikace a její řízení je složitý problém, proto se používá rozdělení tohoto problému do několika skupin, tzv. vrstev. Členění do vrstev odpovídá hierarchii činností, které se při řízení komunikace vykonávají.
Každá vrstva sítě je definována službou, která je poskytována sousední vrstvě vyšší; a funkcemi, které vykonává v rámci protokolu. Řízení komunikace slouží ke spolupráci komunikujících prvků, tato spolupráce musí být koordinována pomocí řídících údajů. Koordinaci zajišťují protokoly, které definují formální stránku komunikace. Protokoly jsou tedy tvořeny souhrnem pravidel, formátů a procedur, které určují výměnu údajů mezi dvěma či více komunikujícími prvky.
Architektura otevřených systémů (Open Systems Architecture, OSA) byla normalizována organizací ISO, která vytvořila referenční model OSI. Praktickou realizací vrstvové síťové architektury je sada protokolů TCP/IP, i když neodpovídá přesně referenčnímu modelu ISO.


Typy sítí:
Podle druhu přenášených signálů můžeme sítě rozdělit na analogové a digitální. Nejzajímavější jsou ale typy sítí z hlediska rozlehlosti a účelu.
Z hlediska rozsahu můžeme sítě rozdělit na tři základní skupiny:
* LAN - Local Area Network, lokální sítě. Spojují uzly v rámci jedné budovy nebo několika blízkých budov, vzdálenosti stovky metrů až km (při použití optiky). Nejčastěji je dnes používána technologie Ethernet.
* MAN - Metropolitan Area Network, Metropolitní sítě. Propojují lokální sítě v městské zástavbě, slouží pro přenos dat, hlasu a obrazu. Spojuje vzdálenosti řádově jednotek až desítek km.
* WAN - Wide Area Network - rozsáhlé sítě. Spojují LAN a MAN sítě s působností po celé zemi nebo kontinentu, na libovolné vzdálenosti.
* PAN (Personal Area Network, osobní síť), který popisuje velice malou počítačovou síť (například Bluetooth, IrDA nebo ZigBee), kterou člověk používá pro propojení jeho osobních elektronických zařízení, jakými jsou např. mobilní telefon, PDA, notebook apod.

LAN
Lokální sítě propojují koncové uzly typu počítač, tiskárna, server. LAN jsou vždy v soukromé správě a působí na malém území. Připojená zařízení pracují v režimu bez navazování spojení, sdílí jeden přenosový prostředek (drát, radiové vlny), ke kterému je umožněn mnohonásobný přístup.
Přenosové rychlosti LAN začínají na desítkách Mbit/s, nejnovější technologie (r. 2004) umožňují přenos s rychlostí až jednotky Gbit/s.
Mezi lokální sítě patří:
* Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet (IEEE 802.3)
* Token Ring (IEEE 802.5)
* Bezdrátové sítě (Wi-Fi, IEEE 802.11)
* a mnoho jiných, méně známých

WAN
Rozlehlé sítě umožňují komunikaci na velké vzdálenosti. Bývají obvykle veřejné, ale existují i soukromé WAN sítě. Typicky pracují prostřednictvím komunikace se spojením, které nepoužívají sdílený přenosový prostředek. Přenosové rychlosti se velmi liší podle typu sítě. Začínají na desítkách kbit/s, ale dosahují i rychlostí řádu Gbit/s. Příkladem takové sítě může být Internet.
Mezi rozlehlé sítě patří:
* Integrated Services Digital Network (ISDN)
* WiMax (IEEE 802.16d)
* a mnoho jiných, méně známých

PAN
Osobní počítačové sítě si nekladou za cíl co nejvyšší přenosovou rychlost (ta u PAN typicky nepřekračuje jednotky Mbit/s), jako spíše odolnost proti rušení, nízkou spotřebu energie nebo snadnou konfigurovatelnost. Jejich dosah je typicky pouze několik metrů.
Nejznámějšími zástupci osobních sítí jsou:
* Bluetooth
* IrDA


Sítě z hlediska vzájemného vztahu stanic (je zajišťováno softwarem sítě)

Client - server
Server poskytuje služby běžným stanicím klientům (workstation, pracovní stanice). Serverů může být více typů podle poskytovaných služeb (souborový server, tiskový server, poštovní server, www server, ftp server atd.). Nemusí platit vztah server = počítač, u malých sítí plní úlohu několika typů serverů jeden fyzický počítač, u velkých sítí může např. jeden fyzický počítač plnit pouze úlohu tiskového serveru. Server může dokonce sloužit i jako běžná pracovní stanice sítě (ojediněle, snižuje se výkonnost a bezpečnost sítě).

Peer to peer
Termín pochází z angličtiny a znamená rovný k rovnému, označuje se také zkratkou P2P. Každá stanice v síti může vyčlenit některý svůj prostředek (tiskárnu, úložné médium, adresář) ke sdílení (s heslem nebo bez). Jiná stanice může tyto prostředky používat, pokud si sdílený prostředek připojí a její uživatel zná případné heslo. Sdílení a hesla mohou být kdykoliv změněna nebo zrušena uživatelem, který u stanice pracuje. Tento typ sítě v podstatě nelze centrálně spravovat. Příklady: Sdílení souborů a systémových prostředků v různých operačních systémech a souborů v internetových sítích.


Technické prostředky pro počítačové sítě

Uzly jsou např.

* počítače a servery,
* tiskárny,
* datová úložiště,
* měřicí a zabezpečovací zařízení atd.

Přenosová média

* Metalické kabely
o kroucená dvojlinka např. telefonní a nebo UTP
o koaxiální kabely
* Optické kabely
o jednovidové
o mnohovidové
o gradienní
* Rádiové bezdrátové spoje
o Bod-Moho bodů např. - bezdrátové sítě Wi-Fi, Motorola Canopy, Wi-Max
o Bod-Bod - mikrovlnná pojítka (Wi-Fi, Motorola Canopy)
* Vzdušné optické spoje (laser, infračervené spoje v otevřeném prostoru)
* Ultrazvukové spoje


Síťové prvky

Router neboli směrovač je síťové zařízení, které procesem zvaným routování přeposílá datagramy směrem k jejich cíli.
Netechnicky řečeno, router spojuje dvě sítě a přenáší mezi nimi data. Router se podstatně liší od switche, který spojuje počítače v místní síti. Rozdílné funkce routerů a switchů si lze představit jako switche coby silnice spojující všechna města ve státě a routery coby hraniční přechody spojující různé země.
Routování je většinou spojováno s protokolem IP, ačkoliv se stále používají i jiné, méně populární protokoly.
Obecně jako router může sloužit jakýkoliv počítač s podporou síťování a pro routování v menších sítích se často dodnes používají běžné osobní počítače, do vysokorychlostních sítí jsou však jako routery používány vysoce účelové počítače obvykle se speciálním hardwarem, optimalizovaným pro běžné přeposílání (forwarding) datagramů.

Switch (česky přepínač) je aktivní síťový prvek, propojující jednotlivé segmenty sítě. Switch obsahuje větší či menší množství portů (až několik stovek), na něž se připojují síťová zařízení nebo části sítě. Pojem switch se používá pro různá zařízení v celé řadě síťových technologií.

Ethernetový hub nebo pouze hub, česky rozbočovač, je aktivní prvek počítačové sítě, který umožňuje její větvení a je základem sítí s hvězdicovou topologií. Chová se jako opakovač. To znamená, že veškerá data, která přijdou na jeden z portů (zásuvek) zkopíruje na všechny ostatní porty, bez ohledu na to kterému portu (počítači a IP adrese) data náleží. To má za následek, že všechny počítače v síti vidí všechna síťová data a u větších sítí to znamená zbytečné přetěžování těch segmentů, kterým data ve skutečnosti nejsou určena. Nástupcem síťových rozbočovačů jsou switche (přepínače), které síťový provoz inteligentně směrují (mají přehled o tom, který počítač je připojený ke kterému portu a data pak odešlou pouze na daný port).

Most (anglicky bridge) označuje v počítačové síti síťové zařízení, které spojuje dvě části sítě na druhé (linkové) vrstvě referenčního modelu ISO/OSI. Most je pro protokoly vyšších vrstev transparentní (neviditelný), odděluje provoz různých segmentů sítě a tím zmenšuje i zatížení sítě.

Firewall (doslovný překlad by zněl "ohnivá zeď") je síťové zařízení, které slouží k řízení a zabezpečování síťového provozu mezi sítěmi s různou úrovní důvěryhodnosti a/nebo zabezpečení. Zjednodušeně se dá říct, že slouží jako kontrolní bod, který definuje pravidla pro komunikaci mezi sítěmi, které od sebe odděluje. Tato pravidla historicky vždy zahrnovala identifikaci zdroje a cíle dat (zdrojovou a cílovou IP adresu) a zdrojový a cílový port, což je však pro dnešní firewally už poměrně nedostatečné - modernější firewally se opírají přinejmenším o informace o stavu spojení a znalost kontrolovaných protokolů.