Toggle menu
Toggle preferences menu
Toggle personal menu
Neprihlásený/á
Your IP address will be publicly visible if you make any edits.
Bez shrnutí editace
Značka: editor wikitextu 2017
Bez shrnutí editace
 
(27 medziľahlých úprav od rovnakého používateľa nie je zobrazených.)
Riadok 1: Riadok 1:
História, Internet a všeobecná štruktúra Internetu, služby Internetu.
História, Internet a všeobecná štruktúra Internetu, základné informácie o počítačových sieťach.


{{Pojmová mapa}}
{{Pojmová mapa}}


== História počítačových sietí ==
== História počítačových sietí ==
{{Pojem|obsah=Sputnik 1|titulok=1.1}}
{{Pojem|obsah=Sputnik 1}}
V roku 1957 vypustil Sovietsky zväz do vesmíru satelit Sputnik 1. Bola to prvá umelá družica Zeme, ktorá odštartovala kozmickú éru ľudstva, a zároveň aj "vesmírne preteky" medzi USA a Sovietskym zväzom.
V roku 1957 vypustil Sovietsky zväz do vesmíru satelit Sputnik 1. Bola to prvá umelá družica Zeme, ktorá odštartovala kozmickú éru ľudstva, a zároveň aj "vesmírne preteky" medzi USA a Sovietskym zväzom.
{{Pojem|obsah=počiatky decentralizovanej siete, prepínanie paketov|titulok=1.2}}
{{Pojem|obsah=počiatky decentralizovanej siete, prepínanie paketov}}
USA vedeli, že je potrebné vytvoriť decentralizovanú komunikačnú sieť ktorá umožňuje ovládať vojenské objekty na diaľku, aj v prípade ak by bola časť siete zničená. Jednou z najväčších výziev bolo zabezpečiť to, že správa sa vždy dostane k adresátovi čo najspoľahlivejšie – ak vypadne zo spojenia jedna podsieť, správa by sa nemala stratiť. U.S. Air Force poverili Paula Barana, aby vypracoval štúdiu na to, ako zabezpečiť spoľahlivú kontrolu nad jadrovými zbraňami aj v prípade, ak by časť siete bola zničená. Nakoniec výskumníci dospeli k záveru, že je potrebná sieť s takzvaným "prepínaním paketov".
USA vedeli, že je potrebné vytvoriť decentralizovanú komunikačnú sieť ktorá umožňuje ovládať vojenské objekty na diaľku, aj v prípade ak by bola časť siete zničená (napríklad, v prípade jadrového útoku). Jednou z najväčších výziev bolo zabezpečiť to, že správa sa vždy dostane k adresátovi čo najspoľahlivejšie – ak vypadne zo spojenia jedna podsieť, správa by sa nemala stratiť a mala by byť doručená aj napriek tomu. U.S. Air Force poverili Paula Barana, aby vypracoval štúdiu na to, ako zabezpečiť spoľahlivú kontrolu nad jadrovými zbraňami aj v prípade, ak by časť siete bola zničená<ref name=":0">P. Švec, J. Reichel, P. Kuna; ''Princípy počítačových sietí''; (UKF, 2020)</ref>. Nakoniec výskumníci dospeli k záveru, že je potrebná sieť s takzvaným "prepínaním paketov".
{{Pojem|obsah=ARPANET|titulok=1.3}}
{{Pojem|obsah=ARPANET}}
Prvou funkčnou sieťou ktorá používala takéto prepínanie paketov (''packet-switched network'') bola ARPANET – predchodca dnešného Internetu. Prvý uzol tejto siete vznikol 30. septembra 1969, postupne bol doplnení o ďalšie uzly a siete.
Prvou funkčnou sieťou ktorá používala takéto prepínanie paketov (''packet-switched network'') bola ARPANET – predchodca dnešného Internetu. Prvý uzol tejto siete vznikol 30. septembra 1969, postupne bol doplnení o ďalšie uzly a siete.


== Internet ==
== Internet ==
{{Pojem|obsah=Internet|titulok=1.4}}
S príchodom telekomunikačných zariadení do stále viac a viac domácností sa postupne začali klásť nároky aj na počítačové siete. Vznikla potreba viesť informácie na dlhšie vzdialenosti, aj naprieč niekoľkými kontinentmi. [[Súbor:U.S. Navy Builder 2nd Class Christopher Farmer, assigned to Dive Detachment Bravo, Underwater Construction Team 2, installs steel armor around a seafloor cable during Maintenance under 100 feet of water off 130814-N-ZZ999-001.jpg|alt=Vojak amerického námorníctva 2. triedy Christopher Farmer inštaluje oceľové pancierovanie okolo podmorského kábla, 30 metrov pod vodou|náhľad|463x463bod|Vojak amerického námorníctva 2. triedy Christopher Farmer inštaluje oceľové pancierovanie okolo podmorského kábla, 30 metrov pod vodou. Takéto káble sú dôležité pre správne fungovanie Internetu, zabezpečujú prenos údajov naprieč kontinentami.]]<div style="background: white; border-radius: 20px; display: inline-block;">[[Súbor:Internetová sieť.png|stred|bezrámu|394x394bod]]
S príchodom telekomunikačných zariadení do stále viac a viac domácností sa postupne začali klásť nároky aj na počítačové siete. Vznikla potreba viesť informácie na dlhšie vzdialenosti, aj naprieč niekoľkými kontinentmi. <div style="background: white; border-radius: 20px; display: inline-block;">[[Súbor:Internetová sieť.png|stred|bezrámu|394x394bod]]
</div>{{Pojem|obsah=Internet}}Internet je '''najrozsiahlejšou sieťou na svete''' – spája milióny menších sietí naprieč poskytovateľmi internetového pripojenia (''Internet Service Provider – ISP'') a umožňuje globálnu komunikáciu medzi elektronickými zariadeniami.{{Pojem|obsah=hostiteľ a aplikácia}}Tieto podsiete obsahujú ďalšie pripojené zariadenia, ktoré sa nazývajú '''hostitelia''' (''hosts''). Niektoré z týchto zariadení môžu poskytovať služby prostredníctvom '''aplikácií''', ktoré sa nachádzajú "na okraji siete" (''network edge'') – môže sa jednať napríklad o rôzne proxy služby, ochrany proti ''DoS (Denial-of-Service'') útokom, siete pre doručovanie obsahu (''CDN – Content-Delivery Network'') a podobne. Takéto služby poskytujú prevádzkovatelia internetového pripojenia, alebo veľké spoločnosti ako Amazon, Google, Cloudflare, a podobne. Ďalším príkladom aplikácií na Internete je v podstate akákoľvek internetová stránka (sledovanie videí, internetové vyhľadávače, a mnohé iné).{{Pojem|obsah=komunikačná linka}}Hostitelia medzi sebou komunikujú prostredníctvom '''dátových komunikačných liniek''' – sú to fyzické média, po ktorých putujú dáta (môžu to byť optické, medené a koaxiálne káble, rádiové veže, satelity...).{{Pojem|obsah=bandwidth (šírka pásma)}}Šírka pásma týchto médií sa v angličtine nazýva '''bandwidth''' – je to maximálna veľkosť dát, ktorú môže sieť zvládnuť preniesť v danom momente. Predstavme si napríklad, že bandwidth je ako diaľnica, po ktorej idú autá (dáta) – čím je diaľnica širšia (máme k dispozícií väčší bandwidth), tým viac áut po nej môže súčasne jazdiť. Šírka pásma sa bežne uvádza v kilobitoch, megabitoch alebo gigabitoch za sekundu.{{Pojem|obsah=rýchlosť siete}}'''Prenosová rýchlosť''' siete predstavuje to, ako rýchlo sa autá (dáta) po diaľnici (kábli) pohybujú. Táto rýchlosť je viac-menej definovaná fyzikálnymi zákonmi (to jest, prenos po optickom kábli je rýchlejší ako prenos pomocou rádiových vĺn). Vo všeobecnosti ale platí, že čím väčší máme bandwidth, tým je vyššia aj prenosová rýchlosť (pretože nám umožní v daný moment v sieti prenášať viacej dát súčasne, čo vlastne vytvára ilúziu akoby dáta putovali rýchlejšie).
</div>
<div style="display: flex; flex-direction: row; justify-items: space-between;">
[[Súbor:Coaxial cable cut.jpg|alt=Preseknutý koaxiálny kábel ktorý zobrazuje jeho vnútornú kompozíciu|náhľad|Koaxiálny kábel, ktorý sa používa pre prenos video signálov, napríklad v satelitných televíziách.|žiadny|249x249bod]]
[[Súbor:Optical fiber cable-01ASD.jpg|alt=Kábel s optickým vláknom, s pravítkom pre porovnanie mierky, preseknutý pre zobrazenie jeho vnútornej kompozície|náhľad|717x717pixelů|Kábel s optickým vláknom. Podobné káble sa používajú pre prenos dát pod zemou na dlhšie vzdialenosti.|žiadny]]
</div>{{Pojem|obsah=zariadenia pripojené k internetu}}V súčasnosti je k internetu pripojené prakticky skoro každé elektronické zariadenie. Samozrejmosťou sú notebooky a smartfóny, ale nesmieme zabudnúť ani na iné spotrebiče – práčky, smart-home zariadenia, elektronické kolobežky, autá, hlasový asistenti, bezpečnostné kamery...


Internet je '''najrozsiahlejšou sieťou na svete''' – spája milióny menších sietí a umožňuje globálnu komunikáciu medzi elektronickými zariadeniami.{{Téma|Oblast=Kategória:Počítačové siete|Poradie=10}}
== Počítačové siete ==
{{Pojem|obsah=počítačová sieť}}Poďme od začiatku. Počítačová sieť je '''akákoľvek skupina navzájom prepojených výpočtových zariadení''', ktoré medzi sebou môžu '''odosielať a prijímať údaje'''. Výpočtové zariadenia nie sú iba počítače – môžu to byť aj senzory (meteorologická stanica), tablety, smartfóny, televízie, inteligentné (automatizované) domácnosti a zariadenia, a podobne...<ref>Khan Academy; ''Computers and the Internet''; (odporúčané; [https://www.khanacademy.org/computing/computers-and-internet/xcae6f4a7ff015e7d:the-internet/xcae6f4a7ff015e7d:connecting-networks/a/computer-networks-overview khanacademy.org])</ref>
 
=== Rozdelenie sietí ===
[[Súbor:Typy sietí.svg|alt=Typy sietí|náhľad|341x341bod|Typy sietí.]]
Siete delíme podľa ich veľkosti na:
 
==== PAN siete ====
{{Pojem|obsah=PAN siete}}Osobné siete (''PAN = Personal Area Network'') spájajú dokopy niekoľko zariadení v okruhu niekoľkých metrov. Používajú sa tu protokoly a technológie ako napríklad Bluetooth, USB, a tak ďalej...
 
==== LAN siete ====
{{Pojem|obsah=LAN siete}}Lokálnu počítačovú sieť (''LAN = Local Area Network)'' tvoria dva alebo viac zariadení, ktoré sú navzájom prepojené, pričom tieto zariadenia sú obmedzené na menšie vzdialenosti (napríklad jedno poschodie, jedna domácnosť). Je to sieť, s ktorou sa stretávame každodenne, pretože prepája naše domáce (alebo kancelárske, školské a iné...) zariadenia ako sú napríklad počítače, notebooky, smartfóny, tlačiarne, skenery, inú kancelársku techniku, televíziu, práčky, termostaty a iné spotrebiče so sieťovým prístupom. Tieto zariadenia sa zväčša spájajú pomocou technológie Ethernet, Wi-Fi a podobne...{{Pojem|obsah=typy uzlov podľa funkcií}}Zariadenia zapojené do siete sa nazývajú '''uzly''' (označujeme ich aj ako sieťové stanice). Podľa ich funkcií sa delia na<ref>UPOL; ''Výučbové internetové stránky zaoberajúce sa popisom počítačových sietí;'' (https://upol.jecool.net/sk/)</ref>:
 
* '''pracovné stanice''' (''workstation'') – sú ľubovoľné uzly, ku ktorým má prístup '''používateľ''' (napríklad, prístup k počítaču máme pomocou klávesnice, ku tlačiarni pomocou tlačidiel a podobne);
* '''obslužné stanice''' (''server'') – poskytujú zariadeniam zapojením do siete rôzne služby (napríklad, DNS server, DHCP server, a tak ďalej...). Servery sa ďalej delia na:
** '''súborové servery''' – zabezpečujú prístup k súborovému systému prostredníctvom siete a protokolu (napríklad, FTP protokol);
** '''databázové servery''' – pre úschovu komplexnejších informácií, na ktorých môžeme realizovať efektívne triedenie, vyhľadávanie a podobne (napríklad, MySQL server, PostgreSQL server...);
** '''webové servery''' – poskytujú prevažne statický obsah, ako webové stránky;
** '''aplikačné servery''' – spolupracujú s databázovými servermi, podobné ako webové servery, ale generujú odpovede v reálnom čase na základe požiadaviek používateľov a tým tvoria dynamický obsah;
** '''tlačové servery''' – poskytujú používateľom tlačové služby vo forme spoločných sieťových tlačiarní;
** '''terminálové servery''' – zabezpečujú vzdialenú komunikáciu a ovládanie iných zariadení prostredníctvom protokolov ako je napríklad Telnet (jedná sa o prvotnú verziu vzdialených pracovných plôch – ''remote-desktopov'');
** '''komunikačné servery''' – modemové servery, prístupové servery, multi-protokolové smerovače (''routery'') a iné...;
 
==== MAN siete ====
{{Pojem|obsah=MAN siete}}Metropolitná sieť (''MAN = Metropolitan Area Network'') je rozsiahla počítačová sieť, obvykle v rámci jedného mesta. Technicky je to niekoľko menších podsietí pospájaných dokopy. Predstavuje napríklad komunikáciu v 4G/5G sieti, signalizačné zariadenia...
 
==== WAN siete ====
{{Pojem|obsah=WAN siete}}Rozsiahla sieť (''WAN = Wide Area Network'') je najväčší typ siete. Prepája spolu rôzne krajiny alebo dokonca kontinenty. Najznámejším príkladom WAN siete je '''[[Úvod do počítačových sietí#Internet|Internet]]'''.
 
=== Prenosové médiá ===
{{Pojem|obsah=sieťové prenosové médiá}}Všetky dáta zdieľané a používané výpočtovou technikou sú reprezentované binárne – pomocou logických jednotiek a núl (môžme ich chápať aj ako pravdivostné hodnoty: <code>true</code> alebo <code>false</code>). Celý [[Úvod do počítačových sietí#Internet|Internet]] je na najnižšej úrovni v podstate iba morom jednotiek a núl. V sieti sa snažíme aby bol tento prenos čo najrýchlejší a najlacnejší. Máme viacero možností z ktorých si môžeme vybrať:
 
==== Krútená dvojlinka (''twisted pair'') vodič ====
Pevné linky pôvodne používali medené vodiče. Keďže pre ne už existovala architektúra, prvý [[Úvod do počítačových sietí#Internet|Internet]] použil túto technológiu znovu a zostala s nami až dodnes.{{Pojem|obsah=krútená dvojlinka}}Krútenú dvojlinku (anglicky "''twisted pair''") možno poznáme aj pod označením "Ethernet kábel". Je to väčšinou kábel, ktorý smeruje zo smerovača (''routera'') do počítača. Napríklad, krútená dvojlinka CAT5, ktorá sa používa v počítačových sieťach, vyzerá nejako takto:
[[Súbor:Cat 5.jpg|alt=CAT5 kábel|stred|náhľad|461x461bod|CAT5 kábel.]]
Ak by sme kábel prerezali a pozreli sa dnu, uvideli by sme 4 páry skrútených medených drôtov (preto sa to nazýva "krútená dvojlinka"). Spolu teda obsahuje 8 medených drôtov, čo je dostatok pre prenos 1 bajtu (8 bitov).{{Pojem|obsah=chránená a nechránená krútená dvojlinka}}Z hľadiska vnútornej kompozície sa tieto káble delia ešte na 2 podkategórie<ref>Cables Plus USA; ''The Difference Between UTP, FTP, STP, and S/FTP Cabling''; (26 júna 2023; [https://store.cablesplususa.com/cabling-insider-blog/the-difference-between-utp-ftp-stp-and-sftp-cabling/ cablesplususa.com])</ref>:
 
* '''chránené''' (''shielded'') krútené dvojlinky – tienidlo poskytuje ochranu proti elektromagnetickému šumu, teplu a ostatným rušivým javom ktoré by mohli skresliť informáciu prenášanú vo vodiči. Keďže tienenie je vodivý kovový komponent, musí byť správne uzemnené. Neuzemnené tienenie môže indukovať napätie, ktoré degraduje vlastnosti kábla;
* '''nechránené''' (''unshielded'') krútené dvojlinky – neposkytujú ochranu pred nežiadúcimi vonkajšími vplyvmi;
 
Do týchto kategórií patria konkrétne káble:
[[Súbor:UTP kábel.svg|alt=U/UTP kábel|vľavo|náhľad|241x241bod|UTP kábel.]]
 
===== UTP káble =====
{{Pojem|obsah=U/UTP kábel}}UTP káble (značené aj ako <u>U</u>/UTP, prvé písmeno <u>U</u> znamená ''unshielded'') '''neobsahujú tienidlo''' (nie sú chránené). Sú vhodné pre väčšinu LAN inštalácií v komerčných prostrediach a dátových centrách so šírkou paśma do 10 Gb/s.
 
Ich spájkovanie je jednoduchšie, pretože nemusíme brať ohľad na tienidlo, ktoré sa tam nenachádza. Vo všeobecnosti sú teda aj o niečo lacnejšie.{{Pojem|obsah=F/UPT kábel}}
 
===== FTP káble =====
[[Súbor:FTP kábel.svg|alt=FTP kábel|náhľad|294x294bod|FTP/STP kábel.]]
FTP káble (formálne značené ako <u>F</u>/UTP; <u>F</u> = ''foil'') sú UTP káble, ktoré sú celé '''chránené''' tenkou vrstvou ľahkého hliníkového materiálu.
 
So 100&nbsp;% pokrytím FTP káble dobre odolávajú vysokofrekvenčnému šumu. Sú preto ideálne pre priemyselné a zdravotnícke prostredia. Často sa používajú aj v kritických a životu-ohrozujúcich situáciách, kde skreslenie signálu v dôsledku šumu nie je prípustné.
 
===== STP káble =====
{{Pojem|obsah=STP kábel}}STP káble majú (podobne ako FTP káble) tienenie, ktoré nie je hliníkové, ale je tvorené z pletenej kovovej mriežky malých medených alebo cínových prameňov (to predstavuje prvé písmeno <u>S</u> = ''screen shielding'').
 
Takáto konštrukcia dodáva tomuto typu káblov lepšiu mechanickú výdrž, ale neposkytuje 100 % pokrytie. Káble STP dosahujú najlepšie výsledky v nízkofrekvenčných použitiach, napríklad pri rýchlostiach do 1000 Mb/s. Nejedná sa o bežne používaný typ tieneného kábla, ale ponúka ochranu pred nízkofrekvenčným šumom v prostrediach vyžadujúcich pevné a flexibilné káble (napríklad, v elektrických obvodoch, domácich spotrebičoch, elektrárňach, železničných systémoch...).{{Pojem|obsah=STP <i>shielded</i> kábel}}
 
===== STP ''shielded'' káble =====
[[Súbor:STP shielded kábel.svg|alt=STP shielded kábel|vľavo|náhľad|294x294bod|STP shielded kábel.]]
STP ''shielded'' káble, formálne označované aj ako S/FTP káble, majú pletené (''screen'') tienenie okolo všetkých štyroch párov, pričom každý je obklopený hliníkovým (''foil'') tienením. Vďaka celkovému aj individuálnemu tieneniu párov sa káble S/FTP považujú za plne tienené a poskytujú maximálnu ochranu pred nízkofrekvenčným aj vysokofrekvenčným šumom.
 
Konštrukcia káblov S/FTP ich robí drahšími a časovo náročnejšími na spájkovanie kvôli množstvu kovu, ktorý je potrebné odstrániť. Káble S/FTP sa používajú predovšetkým v náročnejších priemyselných prostrediach.
 
==== Optické vlákno ====
{{Pojem|obsah=optické vlákno}}Tento kábel (anglicky ''fiber-optic cable'') obsahuje optické vlákno, ktoré dokáže prenášať svetlo (namiesto elektrického prúdu). Toto vlákno je obalené vo vrstvách plastu a zapuzdrené v ochrannej tube. Optické vlákna fungujú na fyzikálnom princípe '''totálnej reflexie svetelného lúča'''. Vďaka svojej rýchlosti, schopnosti prenosu na dlhé vzdialenosti a šírke pásma (niekoľko terabitov za sekundu) sú vhodným riešením pre komunikáciu naprieč kontinentami (napríklad cez morské dno).
 
V súčasnosti sú lacnejšie ako v minulosti, preto sa začínajú používať vo veľkom aj pre komunikáciu naprieč mestami a v dedinách (takzvaný, moderný "optický internet"). Keďže svetlo je odolné voči elektromagnetickému šumu a rôznym iným vplyvom, prenos údajov cez optické vlákno sa považuje za '''bezstratový'''.
 
=== Spôsoby prenosu dát ===
Existujú rôzne spôsoby prenosu dát z rôznych pohľadov<ref name=":0" />:
 
# V závislosti od počtu súčasne prenášaných bitov: '''[[Úvod do počítačových sietí#Sériový prenos|sériový]]''' alebo '''[[Úvod do počítačových sietí#Paralelný prenos|paralelný]]''' prenos;
# V závislosti od času: '''[[Úvod do počítačových sietí#Synchrónny prenos|synchrónny]]''', '''[[Úvod do počítačových sietí#Asynchrónny prenos|asynchrónny]]''' a '''[[Úvod do počítačových sietí#Paketový prenos|paketový]]''' prenos;
# V závislosti od počtu a smeru toku kanálov: '''[[Úvod do počítačových sietí#Simplexný prenos|simplexný]]''', '''[[Úvod do počítačových sietí#Polo-duplexný prenos|polo-duplexný]]''', '''[[Úvod do počítačových sietí#Duplexný prenos|duplexný]]''' prenos;
 
==== Sériový prenos ====
{{Pojem|obsah=sériový prenos}}Predstavuje prenos '''bit za bitom''' (postupnosti bitov).
[[Súbor:Sériový prenos.svg|alt=Sériový prenos|stred|náhľad|765x765bod|Sériový prenos.]]
 
==== Paralelný prenos ====
{{Pojem|obsah=paralelný prenos}}Je prenos viacerých bitov naraz po viacerých linkách. Podľa počtu bitov prenášaných naraz určujeme o koľko bitový prenos ide. Tento typ prenosu je náchylný na šum a oneskorenie – ak by sa iba jeden bit omeškal, cieľový uzol prijme nezrozumiteľný znak.
[[Súbor:Paralelný prenos.svg|alt=Paralelný prenos|stred|náhľad|666x666bod|Paralelný prenos.]]
 
==== Synchrónny prenos ====
{{Pojem|obsah=synchrónny prenos}}.
 
==== Asynchrónny prenos ====
{{Pojem|obsah=asynchrónny prenos}}.
 
==== Paketový prenos ====
{{Pojem|obsah=paketový prenos}}.
 
==== Simplexný prenos ====
{{Pojem|obsah=simplexný prenos}}.
 
==== Polo-duplexný prenos ====
{{Pojem|obsah=polo-duplexný prenos}}.
 
==== Duplexný prenos ====
{{Pojem|obsah=duplexný prenos}}.
 
=== Fyzické topológie LAN sietí ===
{{Pojem|obsah=jednoduchá sieť}}Ak máme definované káble a spôsoby prenášania dát, môžeme konečne medzi sebou začať prepájať nejaké zariadenia. Najjednoduchšia sieť medzi sebou prepája iba dve zariadenia:
[[Súbor:Jednoduchá počítačová sieť.svg|alt=Jednoduchá počítačová sieť|stred|náhľad|450x450bod|Jednoduchá počítačová sieť.]]
Schéma vyššie sa formálne nazýva '''sieťová topológia'''. Táto konkrétna sieť s dvomi zariadeniami medzi sebou dokáže posielať údaje aj bez adresovania (tieto zariadenia teoreticky nemusia mať pridelené identifikátory). Inými slovami: vieme, že ak idú informácie von, tak ich posielame tomu druhému. Naopak, ak dáta prijímame, tak sú to informácie od toho druhého. Neexistuje žiadny tretí hostiteľ ktorý by nám vedel niečo poslať, vieme že odosielateľom alebo príjemcom je ten druhý.{{Pojem|obsah=štandardné schémy fyzických topológií LAN siete}}Akonáhle by sme ale do siete pridali jedno alebo viacej zariadení, museli by sme hostiteľov medzi sebou aj zoznámiť – prideliť im nejakú adresu, inak by sa nevedelo, komu je nejaká správa určená.
 
V zásade existuje 5 štandardných zapojení fyzických topológií:
 
=== Zbernicová topológia ===
V zbernicovej (''bus'') topológií sú zariadenia zapojené do jedného centrálneho uzlu, ktorý zbiera všetku komunikáciu. Jedná sa o najstaršie (a najľahšie) zapojenie.
 
V tomto zapojení sa používa sa koaxiálny kábel, a to buď '''10BASE2''' (takzvaný "tenký" Ethernet) alebo '''10BASE5''' ("hrubý" Ethernet). Hrubý Ethernet sa už nepoužíva a tenký Ethernet len veľmi zriedka. Pripojenie tenkého Ethernetu sa realizuje pomocou '''BNC konektoru''' (na začiatku/naľavo). Na konci komunikačnej linky musí byť zapojený takzvaný terminátor (koniec, napravo), čo je 50&nbsp;Ω rezistor, ktorý zabraňuje spätnému odrazu signálu<ref name=":0" />.{{Pojem|obsah=zbernicová topológia}}
[[Súbor:Zbernicová_topológia.svg|alt=Zbernicová topológia|stred|400x400bod|Zbernicová topológia.]]
 
==== 10BASE2 ("tenký" Ethernet) ====
{{Pojem|obsah=10BASE2, tenký Ethernet}}Je to štandard siete Ethernet, dnes sa už nepoužíva. Prenos je založený na tenkom koaxiálnom kábli s rýchlosťou prenosu do 10 Mbit/s (preto je aj v názve na začiatku číslo 10) a vzdialenosťou medzi uzlami maximálne 200 metrov (preto je v názve na konci číslo 2). Na jednom segmente môže byť najviac 30 zariadení.
 
Slovo "''base''" naznačuje, že prenos je realizovaný v takzvanom "[https://cs.wikipedia.org/wiki/Z%C3%A1kladn%C3%AD_p%C3%A1smo základnom pásme]" (''base-band transmission)'' – inými slovami, nie je vykonávaná žiadna modulácia signálu. Prenos je viazaný na fyzické médium.
 
==== 10BASE5 ("hrubý" Ethernet) ====
{{Pojem|obsah=10BASE5, hrubý Ethernet}}Nástupca [[Úvod do počítačových sietí#10BASE2|10BASE2]], označuje historicky najstarší Ethernet. Pracuje s rýchlosťou do 10 Mbit/s (ako prvé číslo v názve) a dovoľuje vytvárať segmenty dĺžky okolo 500 metrov (posledné číslo v názve). Na jednom segmente môže byť nanajvýš 100 zariadení. Prenos je taktiež viazaný na fyzické médium.
 
==== 10BASE-T ("hrubý" Ethernet) ====
{{Pojem|obsah=10BASE-T}}Označenie pre (už prekonaný) štandard siete Ethernet, ktorý používa dva páry [[Úvod do počítačových sietí#Krútená dvojlinka (twisted pair) vodič|krútených dvojliniek]] (CAT3 alebo CAT5) pre pripojenie medzi počítačom a rozbočovačom (''hub'') alebo prepínačom (''switch''). Takéto zapojenie dosahuje rýchlosť taktiež do 10 Mbit/s, so zaručenou vzdialenosťou okolo 100 metrov. Písmeno "T" v názve vyjadruje, že prenos je viazaný na ''twisted pair'' (krútenú dvojlinku) ako fyzické médium.
 
=== Kruhová topológia ===
{{Pojem|obsah=kruhová topológia}}V kruhovej (''circle'') topológií sú pospájané zariadenia do kruhu. Nevýhodou je, že ak vypadne z prevádzky jedno zariadenie, sieť môže prestať fungovať pretože sa naruší spojenie. Ak vypadnú dve alebo viac protiľahlých zariadení, znamená to že zariadenia medzi týmito uzlami budú z hľadiska komunikácie nedosiahnuteľné.
 
Používa sa tu takzvaný '''Token Ring''' protokol: v kruhovej sieti nenastáva kolízia, pretože vysielať údaje môže len stanica ktorá aktuálne vlastní token (má akési "právo vysielať"). Po ukončení vysielania je stanica povinná odovzdať token svojmu susedovi<ref name=":0" />.
[[Súbor:Kruhová_topológia.svg|alt=Kruhová topológia|stred|náhľad|435x435bod|Kruhová topológia.]]
 
=== Kompletná (polygonálna) topológia ===
{{Pojem|obsah=kompletná topológia}}V kompletnej (''complete'') topológií sú navzájom prepojené spolu všetky zariadenia so všetkými. Výhodou je, že takéto zapojenie je veľmi odolné voči výpadkom. Nevýhodou je množstvo pripojených portov a náklady spojené s kabelážou.
[[Súbor:Polygonálna_topológia.svg|alt=Kompletná topológia|stred|náhľad|436x436bod|Polygonálna topológia.]]
 
=== Hviezdicová topológia ===
{{Pojem|obsah=hviezdicová topológia}}V topológií hviezdy (''star'') sú všetky zariadenia pripojené k jednému centrálnemu, napríklad prepínaču (''switch''), smerovaču (''router'') a podobne. Nevýhodou je, že ak vypadne toto centrálne zariadenie, celá sieť prestane fungovať. Na druhú stranu, výpadok ostatných zariadení nevyradí sieť z prevádzky (vyradí to iba ten jeden komunikačný uzol).
[[Súbor:Hviezdicová_topológia.svg|alt=Hviezdicová topológia|stred|náhľad|436x436bod|Hviezdicová topológia.]]
 
=== Logické topológie LAN sietí ===
{{Pojem|obsah=logické topológie LAN sietí}}Logická topológia popisuje spôsob akým sú prenášané samotné údaje, bez ohľadu na fyzické prepojenie staníc a rozloženie káblov<ref name=":0" />.
 
Logické topológie delíme na:
 
==== Unicast ====
{{Pojem|obsah=unicast}}Je to topológia, pri ktorej posielame dáta '''práve jednej stanici''' (zariadeniu).
[[Súbor:Unicast.svg|alt=Unicast|stred|náhľad|Unicast.|280x280bod]]
 
==== Multicast ====
{{Pojem|obsah=multicast}}Pri multicast posielame dáta '''súčasne viacerým staniciam'''. Každý [[Sieťová vrstva#Paket|paket]] posielame iba raz a kópia sa vytvorí iba vtedy, ak sa rozdvojí komunikačná linka k cieľovým staniciam. Multicast sa využíva napríklad pri šírení dátového toku internetového rádia.
[[Súbor:Multicast.svg|alt=Multicast|stred|náhľad|Multicast.|280x280bod]]
 
==== Broadcast ====
{{Pojem|obsah=broadcast}}Je spôsob vysielania, pri ktorom sú dáta posielané '''na všetky dostupné stanice'''. Toto môže spôsobiť zahltenie siete, preto sa broadcast používa len v lokálnych sieťach a nie vo väčších sieťach.
[[Súbor:Broadcast.svg|alt=Broadcast|stred|náhľad|Broadcast.|280x280bod]]
 
==== Anycast ====
{{Pojem|obsah=anycast}}Predstavuje spôsob vysielania pri ktorom sú dáta smerované na '''najbližšiu''' (najlepšiu) '''stanicu'''. Podobne ako pri [[Úvod do počítačových sietí#Multicast|multicast]] sa určí viacero staníc, ale potom sa z nich vyberie tá ktorá je najbližšie, čo znamená že dáta sa rýchlejšie dostanú k cieľovej stanici.
[[Súbor:Anycast.svg|alt=Anycast|stred|náhľad|Anycast.|280x280bod]]
 
==== Token passing ====
{{Pojem|obsah=token passing}}Kontroluje prístup k sieti posúvaním elektronického tokenu postupne každej stanici. Posielať dáta smie iba stanica, ktorá práve vlastní token. Ak už nechce posielať, odovzdá token nasledujúcej stanici. Používa sa pri [[Úvod do počítačových sietí#Kruhová topológia|kruhovej topológií]] v sieťach s protokolmi Token Ring alebo FDDI (''Fiber Distributed Data Interface'').
[[Súbor:Token passing.svg|alt=Token passing|stred|náhľad|Token passing.|280x280bod]]
 
== Protokol ==
{{Pojem|obsah=protokol}}Aby si zariadenia navzájom rozumeli, musia mať medzi sebou dohodnuté protokoly. '''Protokol''' definuje formát a poradie správ ktoré sa odosielajú a prijímajú medzi sieťovými entitami, a akcie ktoré sa majú vykonať pri prenose a potvrdení správ<ref>J. F. Kurose, K. W. Ross; ''Computer Networking: A Top-Down Approach (8th edition)''; 2020 (http://gaia.cs.umass.edu/kurose_ross/ppt.php; voľný preklad do slovenčiny)</ref>.{{Pojem|obsah=typické internetové protokoly}}Medzi najznámejšie protokoly v sieťovej komunikácií patria napríklad: ''Hypertext Transfer Protocol (HTTP)'', ''Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)'', ''File Transfer Protocol (FTP)'', ''Transmission Control Protocol (TCP)'', ''Internet Protocol verzia 4 a 6 (IPv4,'' ''IPv6)'', ''Ethernet'', ''Wi-Fi'' a mnohé iné.
 
Tieto protokoly sa môžu organizovať do dvoch konvenčných, referenčných modelov (vrstiev):
 
* OSI model;
* TCP/IP referenčný model;
 
== OSI Model ==
{{Pojem|obsah=OSI model}}
[[Súbor:Osi-model-sk.png|alt=Referenčný model OSI|náhľad|Referenčný model OSI, ktorým je možné opísať balík internetových protokolov.|327x327bod]]
''Open Systems Interconnection'' (OSI) model funkčne rozdeľuje sieťové protokoly do 7 vrstiev. Každá vrstva má vlastnosť, že používa funkcie vrstiev pod ňou (je závislá na podradených vrstvách):
 
# '''Aplikačná vrstva''' – sieťové procesy aplikácií, každý typ aplikácie má svoj vlastný sieťový protokol ktorému rozumie (webové prehliadače používajú HTTP, manažéri súborov používajú FTP, a tak ďalej...);
# '''Prezentačná''' '''vrstva''' – reprezentácia dát a kryptografia (šifrovanie);
# '''Relačná vrstva''' – predstavuje komunikáciu medzi strojmi;
# '''Transportná vrstva''' – spoľahlivosť siete, end-to-end spojenia (TCP, UDP, RTP...);
# '''Sieťová vrstva''' – určovanie cesty paketov a logické adresovanie pomocou internetového protokolu (IP adries);
# '''Spojová vrstva''' – fyzické adresovanie (napríklad: MAC adresa);
# '''Fyzická vrstva''' – predstavuje fyzické médiá (káble, binárne prenosy, atď...);
OSI model vznikol ešte v skoršej fáze vývoja počítačových sietí, a popisuje takzvaný ''[https://simple.wikipedia.org/wiki/Protocol_stack protocol stack]''.
 
=== TCP/IP Model ===
{{Pojem|obsah=TCP/IP model, vrstvy v TCP/IP modeli}}Ako sa [[Úvod do počítačových sietí#Internet|Internet]] vyvíjal, dospelo sa k presnejšiemu modelu ktorý sa nazýva ''TCP/IP Model''. Jeho analógiou je pôvodný [[Úvod do počítačových sietí#OSI Model|OSI Model]], avšak TCP/IP je model ktorý sa používa v praxi.
 
TCP/IP model obsahuje tieto vrstvy:
 
# '''Aplikačná vrstva''' – predstavuje koncové aplikácie, ktoré využívajú transportnú vrstvu, každá aplikácia si definuje svoj vlastný protokol ktorému rozumie (napríklad: webové prehliadače používajú HTTP, pre prenos súborov sa používa FTP...);
# '''Transportná vrstva''' – rieši spoľahlivosť siete – aby prišli pakety v správnom poradí (napríklad: TCP, UDP, RTP...);
# '''Sieťová vrstva''' – rieši problém transportu paketov v rámci jednej siete (IPv4 a IPv6);
# '''Linková vrstva''' – špecifikuje spôsob prenosu paketov (napríklad: Ethernet, Token Ring);
# '''Fyzická vrstva''' – predstavuje fyzické médiá (drôty, optické káble...);
V nasledujúcich témach si popíšeme jednotlivé vrstvy [[Úvod do počítačových sietí#OSI Model|OSI Modelu]], od najspodnejšej vrstvy po najvrchnejšiu.{{Téma|Oblast=Kategória:Počítačové siete|Poradie=10}}
 
== Referencie ==
<references />
{{PojemConfig
| nadradene_cislo = 1
}}
[[Kategória:Počítačové siete]]
[[Kategória:Počítačové siete]]

Aktuálna revízia z 18:56, 10. máj 2025

História, Internet a všeobecná štruktúra Internetu, základné informácie o počítačových sieťach.


História počítačových sietí

V roku 1957 vypustil Sovietsky zväz do vesmíru satelit Sputnik 1. Bola to prvá umelá družica Zeme, ktorá odštartovala kozmickú éru ľudstva, a zároveň aj "vesmírne preteky" medzi USA a Sovietskym zväzom.

USA vedeli, že je potrebné vytvoriť decentralizovanú komunikačnú sieť ktorá umožňuje ovládať vojenské objekty na diaľku, aj v prípade ak by bola časť siete zničená (napríklad, v prípade jadrového útoku). Jednou z najväčších výziev bolo zabezpečiť to, že správa sa vždy dostane k adresátovi čo najspoľahlivejšie – ak vypadne zo spojenia jedna podsieť, správa by sa nemala stratiť a mala by byť doručená aj napriek tomu. U.S. Air Force poverili Paula Barana, aby vypracoval štúdiu na to, ako zabezpečiť spoľahlivú kontrolu nad jadrovými zbraňami aj v prípade, ak by časť siete bola zničená[1]. Nakoniec výskumníci dospeli k záveru, že je potrebná sieť s takzvaným "prepínaním paketov".

Prvou funkčnou sieťou ktorá používala takéto prepínanie paketov (packet-switched network) bola ARPANET – predchodca dnešného Internetu. Prvý uzol tejto siete vznikol 30. septembra 1969, postupne bol doplnení o ďalšie uzly a siete.

Internet

S príchodom telekomunikačných zariadení do stále viac a viac domácností sa postupne začali klásť nároky aj na počítačové siete. Vznikla potreba viesť informácie na dlhšie vzdialenosti, aj naprieč niekoľkými kontinentmi.

Vojak amerického námorníctva 2. triedy Christopher Farmer inštaluje oceľové pancierovanie okolo podmorského kábla, 30 metrov pod vodou
Vojak amerického námorníctva 2. triedy Christopher Farmer inštaluje oceľové pancierovanie okolo podmorského kábla, 30 metrov pod vodou. Takéto káble sú dôležité pre správne fungovanie Internetu, zabezpečujú prenos údajov naprieč kontinentami.

Internet je najrozsiahlejšou sieťou na svete – spája milióny menších sietí naprieč poskytovateľmi internetového pripojenia (Internet Service Provider – ISP) a umožňuje globálnu komunikáciu medzi elektronickými zariadeniami.

Tieto podsiete obsahujú ďalšie pripojené zariadenia, ktoré sa nazývajú hostitelia (hosts). Niektoré z týchto zariadení môžu poskytovať služby prostredníctvom aplikácií, ktoré sa nachádzajú "na okraji siete" (network edge) – môže sa jednať napríklad o rôzne proxy služby, ochrany proti DoS (Denial-of-Service) útokom, siete pre doručovanie obsahu (CDN – Content-Delivery Network) a podobne. Takéto služby poskytujú prevádzkovatelia internetového pripojenia, alebo veľké spoločnosti ako Amazon, Google, Cloudflare, a podobne. Ďalším príkladom aplikácií na Internete je v podstate akákoľvek internetová stránka (sledovanie videí, internetové vyhľadávače, a mnohé iné).

Hostitelia medzi sebou komunikujú prostredníctvom dátových komunikačných liniek – sú to fyzické média, po ktorých putujú dáta (môžu to byť optické, medené a koaxiálne káble, rádiové veže, satelity...).

Šírka pásma týchto médií sa v angličtine nazýva bandwidth – je to maximálna veľkosť dát, ktorú môže sieť zvládnuť preniesť v danom momente. Predstavme si napríklad, že bandwidth je ako diaľnica, po ktorej idú autá (dáta) – čím je diaľnica širšia (máme k dispozícií väčší bandwidth), tým viac áut po nej môže súčasne jazdiť. Šírka pásma sa bežne uvádza v kilobitoch, megabitoch alebo gigabitoch za sekundu.

Prenosová rýchlosť siete predstavuje to, ako rýchlo sa autá (dáta) po diaľnici (kábli) pohybujú. Táto rýchlosť je viac-menej definovaná fyzikálnymi zákonmi (to jest, prenos po optickom kábli je rýchlejší ako prenos pomocou rádiových vĺn). Vo všeobecnosti ale platí, že čím väčší máme bandwidth, tým je vyššia aj prenosová rýchlosť (pretože nám umožní v daný moment v sieti prenášať viacej dát súčasne, čo vlastne vytvára ilúziu akoby dáta putovali rýchlejšie).

Preseknutý koaxiálny kábel ktorý zobrazuje jeho vnútornú kompozíciu
Koaxiálny kábel, ktorý sa používa pre prenos video signálov, napríklad v satelitných televíziách.
Kábel s optickým vláknom, s pravítkom pre porovnanie mierky, preseknutý pre zobrazenie jeho vnútornej kompozície
Kábel s optickým vláknom. Podobné káble sa používajú pre prenos dát pod zemou na dlhšie vzdialenosti.

V súčasnosti je k internetu pripojené prakticky skoro každé elektronické zariadenie. Samozrejmosťou sú notebooky a smartfóny, ale nesmieme zabudnúť ani na iné spotrebiče – práčky, smart-home zariadenia, elektronické kolobežky, autá, hlasový asistenti, bezpečnostné kamery...

Počítačové siete

Poďme od začiatku. Počítačová sieť je akákoľvek skupina navzájom prepojených výpočtových zariadení, ktoré medzi sebou môžu odosielať a prijímať údaje. Výpočtové zariadenia nie sú iba počítače – môžu to byť aj senzory (meteorologická stanica), tablety, smartfóny, televízie, inteligentné (automatizované) domácnosti a zariadenia, a podobne...[2]

Rozdelenie sietí

Typy sietí
Typy sietí.

Siete delíme podľa ich veľkosti na:

PAN siete

Osobné siete (PAN = Personal Area Network) spájajú dokopy niekoľko zariadení v okruhu niekoľkých metrov. Používajú sa tu protokoly a technológie ako napríklad Bluetooth, USB, a tak ďalej...

LAN siete

Lokálnu počítačovú sieť (LAN = Local Area Network) tvoria dva alebo viac zariadení, ktoré sú navzájom prepojené, pričom tieto zariadenia sú obmedzené na menšie vzdialenosti (napríklad jedno poschodie, jedna domácnosť). Je to sieť, s ktorou sa stretávame každodenne, pretože prepája naše domáce (alebo kancelárske, školské a iné...) zariadenia ako sú napríklad počítače, notebooky, smartfóny, tlačiarne, skenery, inú kancelársku techniku, televíziu, práčky, termostaty a iné spotrebiče so sieťovým prístupom. Tieto zariadenia sa zväčša spájajú pomocou technológie Ethernet, Wi-Fi a podobne...

Zariadenia zapojené do siete sa nazývajú uzly (označujeme ich aj ako sieťové stanice). Podľa ich funkcií sa delia na[3]:

  • pracovné stanice (workstation) – sú ľubovoľné uzly, ku ktorým má prístup používateľ (napríklad, prístup k počítaču máme pomocou klávesnice, ku tlačiarni pomocou tlačidiel a podobne);
  • obslužné stanice (server) – poskytujú zariadeniam zapojením do siete rôzne služby (napríklad, DNS server, DHCP server, a tak ďalej...). Servery sa ďalej delia na:
    • súborové servery – zabezpečujú prístup k súborovému systému prostredníctvom siete a protokolu (napríklad, FTP protokol);
    • databázové servery – pre úschovu komplexnejších informácií, na ktorých môžeme realizovať efektívne triedenie, vyhľadávanie a podobne (napríklad, MySQL server, PostgreSQL server...);
    • webové servery – poskytujú prevažne statický obsah, ako webové stránky;
    • aplikačné servery – spolupracujú s databázovými servermi, podobné ako webové servery, ale generujú odpovede v reálnom čase na základe požiadaviek používateľov a tým tvoria dynamický obsah;
    • tlačové servery – poskytujú používateľom tlačové služby vo forme spoločných sieťových tlačiarní;
    • terminálové servery – zabezpečujú vzdialenú komunikáciu a ovládanie iných zariadení prostredníctvom protokolov ako je napríklad Telnet (jedná sa o prvotnú verziu vzdialených pracovných plôch – remote-desktopov);
    • komunikačné servery – modemové servery, prístupové servery, multi-protokolové smerovače (routery) a iné...;

MAN siete

Metropolitná sieť (MAN = Metropolitan Area Network) je rozsiahla počítačová sieť, obvykle v rámci jedného mesta. Technicky je to niekoľko menších podsietí pospájaných dokopy. Predstavuje napríklad komunikáciu v 4G/5G sieti, signalizačné zariadenia...

WAN siete

Rozsiahla sieť (WAN = Wide Area Network) je najväčší typ siete. Prepája spolu rôzne krajiny alebo dokonca kontinenty. Najznámejším príkladom WAN siete je Internet.

Prenosové médiá

Všetky dáta zdieľané a používané výpočtovou technikou sú reprezentované binárne – pomocou logických jednotiek a núl (môžme ich chápať aj ako pravdivostné hodnoty: true alebo false). Celý Internet je na najnižšej úrovni v podstate iba morom jednotiek a núl. V sieti sa snažíme aby bol tento prenos čo najrýchlejší a najlacnejší. Máme viacero možností z ktorých si môžeme vybrať:

Krútená dvojlinka (twisted pair) vodič

Pevné linky pôvodne používali medené vodiče. Keďže pre ne už existovala architektúra, prvý Internet použil túto technológiu znovu a zostala s nami až dodnes.

Krútenú dvojlinku (anglicky "twisted pair") možno poznáme aj pod označením "Ethernet kábel". Je to väčšinou kábel, ktorý smeruje zo smerovača (routera) do počítača. Napríklad, krútená dvojlinka CAT5, ktorá sa používa v počítačových sieťach, vyzerá nejako takto:

CAT5 kábel
CAT5 kábel.

Ak by sme kábel prerezali a pozreli sa dnu, uvideli by sme 4 páry skrútených medených drôtov (preto sa to nazýva "krútená dvojlinka"). Spolu teda obsahuje 8 medených drôtov, čo je dostatok pre prenos 1 bajtu (8 bitov).

Z hľadiska vnútornej kompozície sa tieto káble delia ešte na 2 podkategórie[4]:

  • chránené (shielded) krútené dvojlinky – tienidlo poskytuje ochranu proti elektromagnetickému šumu, teplu a ostatným rušivým javom ktoré by mohli skresliť informáciu prenášanú vo vodiči. Keďže tienenie je vodivý kovový komponent, musí byť správne uzemnené. Neuzemnené tienenie môže indukovať napätie, ktoré degraduje vlastnosti kábla;
  • nechránené (unshielded) krútené dvojlinky – neposkytujú ochranu pred nežiadúcimi vonkajšími vplyvmi;

Do týchto kategórií patria konkrétne káble:

U/UTP kábel
UTP kábel.
UTP káble

UTP káble (značené aj ako U/UTP, prvé písmeno U znamená unshielded) neobsahujú tienidlo (nie sú chránené). Sú vhodné pre väčšinu LAN inštalácií v komerčných prostrediach a dátových centrách so šírkou paśma do 10 Gb/s.

Ich spájkovanie je jednoduchšie, pretože nemusíme brať ohľad na tienidlo, ktoré sa tam nenachádza. Vo všeobecnosti sú teda aj o niečo lacnejšie.


FTP káble
FTP kábel
FTP/STP kábel.

FTP káble (formálne značené ako F/UTP; F = foil) sú UTP káble, ktoré sú celé chránené tenkou vrstvou ľahkého hliníkového materiálu.

So 100 % pokrytím FTP káble dobre odolávajú vysokofrekvenčnému šumu. Sú preto ideálne pre priemyselné a zdravotnícke prostredia. Často sa používajú aj v kritických a životu-ohrozujúcich situáciách, kde skreslenie signálu v dôsledku šumu nie je prípustné.

STP káble

STP káble majú (podobne ako FTP káble) tienenie, ktoré nie je hliníkové, ale je tvorené z pletenej kovovej mriežky malých medených alebo cínových prameňov (to predstavuje prvé písmeno S = screen shielding).

Takáto konštrukcia dodáva tomuto typu káblov lepšiu mechanickú výdrž, ale neposkytuje 100 % pokrytie. Káble STP dosahujú najlepšie výsledky v nízkofrekvenčných použitiach, napríklad pri rýchlostiach do 1000 Mb/s. Nejedná sa o bežne používaný typ tieneného kábla, ale ponúka ochranu pred nízkofrekvenčným šumom v prostrediach vyžadujúcich pevné a flexibilné káble (napríklad, v elektrických obvodoch, domácich spotrebičoch, elektrárňach, železničných systémoch...).


STP shielded káble
STP shielded kábel
STP shielded kábel.

STP shielded káble, formálne označované aj ako S/FTP káble, majú pletené (screen) tienenie okolo všetkých štyroch párov, pričom každý je obklopený hliníkovým (foil) tienením. Vďaka celkovému aj individuálnemu tieneniu párov sa káble S/FTP považujú za plne tienené a poskytujú maximálnu ochranu pred nízkofrekvenčným aj vysokofrekvenčným šumom.

Konštrukcia káblov S/FTP ich robí drahšími a časovo náročnejšími na spájkovanie kvôli množstvu kovu, ktorý je potrebné odstrániť. Káble S/FTP sa používajú predovšetkým v náročnejších priemyselných prostrediach.

Optické vlákno

Tento kábel (anglicky fiber-optic cable) obsahuje optické vlákno, ktoré dokáže prenášať svetlo (namiesto elektrického prúdu). Toto vlákno je obalené vo vrstvách plastu a zapuzdrené v ochrannej tube. Optické vlákna fungujú na fyzikálnom princípe totálnej reflexie svetelného lúča. Vďaka svojej rýchlosti, schopnosti prenosu na dlhé vzdialenosti a šírke pásma (niekoľko terabitov za sekundu) sú vhodným riešením pre komunikáciu naprieč kontinentami (napríklad cez morské dno).

V súčasnosti sú lacnejšie ako v minulosti, preto sa začínajú používať vo veľkom aj pre komunikáciu naprieč mestami a v dedinách (takzvaný, moderný "optický internet"). Keďže svetlo je odolné voči elektromagnetickému šumu a rôznym iným vplyvom, prenos údajov cez optické vlákno sa považuje za bezstratový.

Spôsoby prenosu dát

Existujú rôzne spôsoby prenosu dát z rôznych pohľadov[1]:

  1. V závislosti od počtu súčasne prenášaných bitov: sériový alebo paralelný prenos;
  2. V závislosti od času: synchrónny, asynchrónny a paketový prenos;
  3. V závislosti od počtu a smeru toku kanálov: simplexný, polo-duplexný, duplexný prenos;

Sériový prenos

Predstavuje prenos bit za bitom (postupnosti bitov).

Sériový prenos
Sériový prenos.

Paralelný prenos

Je prenos viacerých bitov naraz po viacerých linkách. Podľa počtu bitov prenášaných naraz určujeme o koľko bitový prenos ide. Tento typ prenosu je náchylný na šum a oneskorenie – ak by sa iba jeden bit omeškal, cieľový uzol prijme nezrozumiteľný znak.

Paralelný prenos
Paralelný prenos.

Synchrónny prenos

.

Asynchrónny prenos

.

Paketový prenos

.

Simplexný prenos

.

Polo-duplexný prenos

.

Duplexný prenos

.

Fyzické topológie LAN sietí

Ak máme definované káble a spôsoby prenášania dát, môžeme konečne medzi sebou začať prepájať nejaké zariadenia. Najjednoduchšia sieť medzi sebou prepája iba dve zariadenia:

Jednoduchá počítačová sieť
Jednoduchá počítačová sieť.

Schéma vyššie sa formálne nazýva sieťová topológia. Táto konkrétna sieť s dvomi zariadeniami medzi sebou dokáže posielať údaje aj bez adresovania (tieto zariadenia teoreticky nemusia mať pridelené identifikátory). Inými slovami: vieme, že ak idú informácie von, tak ich posielame tomu druhému. Naopak, ak dáta prijímame, tak sú to informácie od toho druhého. Neexistuje žiadny tretí hostiteľ ktorý by nám vedel niečo poslať, vieme že odosielateľom alebo príjemcom je ten druhý.

Akonáhle by sme ale do siete pridali jedno alebo viacej zariadení, museli by sme hostiteľov medzi sebou aj zoznámiť – prideliť im nejakú adresu, inak by sa nevedelo, komu je nejaká správa určená.

V zásade existuje 5 štandardných zapojení fyzických topológií:

Zbernicová topológia

V zbernicovej (bus) topológií sú zariadenia zapojené do jedného centrálneho uzlu, ktorý zbiera všetku komunikáciu. Jedná sa o najstaršie (a najľahšie) zapojenie.

V tomto zapojení sa používa sa koaxiálny kábel, a to buď 10BASE2 (takzvaný "tenký" Ethernet) alebo 10BASE5 ("hrubý" Ethernet). Hrubý Ethernet sa už nepoužíva a tenký Ethernet len veľmi zriedka. Pripojenie tenkého Ethernetu sa realizuje pomocou BNC konektoru (na začiatku/naľavo). Na konci komunikačnej linky musí byť zapojený takzvaný terminátor (koniec, napravo), čo je 50 Ω rezistor, ktorý zabraňuje spätnému odrazu signálu[1].

Zbernicová topológia
Zbernicová topológia.

10BASE2 ("tenký" Ethernet)

Je to štandard siete Ethernet, dnes sa už nepoužíva. Prenos je založený na tenkom koaxiálnom kábli s rýchlosťou prenosu do 10 Mbit/s (preto je aj v názve na začiatku číslo 10) a vzdialenosťou medzi uzlami maximálne 200 metrov (preto je v názve na konci číslo 2). Na jednom segmente môže byť najviac 30 zariadení.

Slovo "base" naznačuje, že prenos je realizovaný v takzvanom "základnom pásme" (base-band transmission) – inými slovami, nie je vykonávaná žiadna modulácia signálu. Prenos je viazaný na fyzické médium.

10BASE5 ("hrubý" Ethernet)

Nástupca 10BASE2, označuje historicky najstarší Ethernet. Pracuje s rýchlosťou do 10 Mbit/s (ako prvé číslo v názve) a dovoľuje vytvárať segmenty dĺžky okolo 500 metrov (posledné číslo v názve). Na jednom segmente môže byť nanajvýš 100 zariadení. Prenos je taktiež viazaný na fyzické médium.

10BASE-T ("hrubý" Ethernet)

Označenie pre (už prekonaný) štandard siete Ethernet, ktorý používa dva páry krútených dvojliniek (CAT3 alebo CAT5) pre pripojenie medzi počítačom a rozbočovačom (hub) alebo prepínačom (switch). Takéto zapojenie dosahuje rýchlosť taktiež do 10 Mbit/s, so zaručenou vzdialenosťou okolo 100 metrov. Písmeno "T" v názve vyjadruje, že prenos je viazaný na twisted pair (krútenú dvojlinku) ako fyzické médium.

Kruhová topológia

V kruhovej (circle) topológií sú pospájané zariadenia do kruhu. Nevýhodou je, že ak vypadne z prevádzky jedno zariadenie, sieť môže prestať fungovať pretože sa naruší spojenie. Ak vypadnú dve alebo viac protiľahlých zariadení, znamená to že zariadenia medzi týmito uzlami budú z hľadiska komunikácie nedosiahnuteľné.

Používa sa tu takzvaný Token Ring protokol: v kruhovej sieti nenastáva kolízia, pretože vysielať údaje môže len stanica ktorá aktuálne vlastní token (má akési "právo vysielať"). Po ukončení vysielania je stanica povinná odovzdať token svojmu susedovi[1].

Kruhová topológia
Kruhová topológia.

Kompletná (polygonálna) topológia

V kompletnej (complete) topológií sú navzájom prepojené spolu všetky zariadenia so všetkými. Výhodou je, že takéto zapojenie je veľmi odolné voči výpadkom. Nevýhodou je množstvo pripojených portov a náklady spojené s kabelážou.

Kompletná topológia
Polygonálna topológia.

Hviezdicová topológia

V topológií hviezdy (star) sú všetky zariadenia pripojené k jednému centrálnemu, napríklad prepínaču (switch), smerovaču (router) a podobne. Nevýhodou je, že ak vypadne toto centrálne zariadenie, celá sieť prestane fungovať. Na druhú stranu, výpadok ostatných zariadení nevyradí sieť z prevádzky (vyradí to iba ten jeden komunikačný uzol).

Hviezdicová topológia
Hviezdicová topológia.

Logické topológie LAN sietí

Logická topológia popisuje spôsob akým sú prenášané samotné údaje, bez ohľadu na fyzické prepojenie staníc a rozloženie káblov[1].

Logické topológie delíme na:

Unicast

Je to topológia, pri ktorej posielame dáta práve jednej stanici (zariadeniu).

Unicast
Unicast.

Multicast

Pri multicast posielame dáta súčasne viacerým staniciam. Každý paket posielame iba raz a kópia sa vytvorí iba vtedy, ak sa rozdvojí komunikačná linka k cieľovým staniciam. Multicast sa využíva napríklad pri šírení dátového toku internetového rádia.

Multicast
Multicast.

Broadcast

Je spôsob vysielania, pri ktorom sú dáta posielané na všetky dostupné stanice. Toto môže spôsobiť zahltenie siete, preto sa broadcast používa len v lokálnych sieťach a nie vo väčších sieťach.

Broadcast
Broadcast.

Anycast

Predstavuje spôsob vysielania pri ktorom sú dáta smerované na najbližšiu (najlepšiu) stanicu. Podobne ako pri multicast sa určí viacero staníc, ale potom sa z nich vyberie tá ktorá je najbližšie, čo znamená že dáta sa rýchlejšie dostanú k cieľovej stanici.

Anycast
Anycast.

Token passing

Kontroluje prístup k sieti posúvaním elektronického tokenu postupne každej stanici. Posielať dáta smie iba stanica, ktorá práve vlastní token. Ak už nechce posielať, odovzdá token nasledujúcej stanici. Používa sa pri kruhovej topológií v sieťach s protokolmi Token Ring alebo FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

Token passing
Token passing.

Protokol

Aby si zariadenia navzájom rozumeli, musia mať medzi sebou dohodnuté protokoly. Protokol definuje formát a poradie správ ktoré sa odosielajú a prijímajú medzi sieťovými entitami, a akcie ktoré sa majú vykonať pri prenose a potvrdení správ[5].

Medzi najznámejšie protokoly v sieťovej komunikácií patria napríklad: Hypertext Transfer Protocol (HTTP), Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), File Transfer Protocol (FTP), Transmission Control Protocol (TCP), Internet Protocol verzia 4 a 6 (IPv4, IPv6), Ethernet, Wi-Fi a mnohé iné.

Tieto protokoly sa môžu organizovať do dvoch konvenčných, referenčných modelov (vrstiev):

  • OSI model;
  • TCP/IP referenčný model;

OSI Model

Referenčný model OSI
Referenčný model OSI, ktorým je možné opísať balík internetových protokolov.

Open Systems Interconnection (OSI) model funkčne rozdeľuje sieťové protokoly do 7 vrstiev. Každá vrstva má vlastnosť, že používa funkcie vrstiev pod ňou (je závislá na podradených vrstvách):

  1. Aplikačná vrstva – sieťové procesy aplikácií, každý typ aplikácie má svoj vlastný sieťový protokol ktorému rozumie (webové prehliadače používajú HTTP, manažéri súborov používajú FTP, a tak ďalej...);
  2. Prezentačná vrstva – reprezentácia dát a kryptografia (šifrovanie);
  3. Relačná vrstva – predstavuje komunikáciu medzi strojmi;
  4. Transportná vrstva – spoľahlivosť siete, end-to-end spojenia (TCP, UDP, RTP...);
  5. Sieťová vrstva – určovanie cesty paketov a logické adresovanie pomocou internetového protokolu (IP adries);
  6. Spojová vrstva – fyzické adresovanie (napríklad: MAC adresa);
  7. Fyzická vrstva – predstavuje fyzické médiá (káble, binárne prenosy, atď...);

OSI model vznikol ešte v skoršej fáze vývoja počítačových sietí, a popisuje takzvaný protocol stack.

TCP/IP Model

Ako sa Internet vyvíjal, dospelo sa k presnejšiemu modelu ktorý sa nazýva TCP/IP Model. Jeho analógiou je pôvodný OSI Model, avšak TCP/IP je model ktorý sa používa v praxi.

TCP/IP model obsahuje tieto vrstvy:

  1. Aplikačná vrstva – predstavuje koncové aplikácie, ktoré využívajú transportnú vrstvu, každá aplikácia si definuje svoj vlastný protokol ktorému rozumie (napríklad: webové prehliadače používajú HTTP, pre prenos súborov sa používa FTP...);
  2. Transportná vrstva – rieši spoľahlivosť siete – aby prišli pakety v správnom poradí (napríklad: TCP, UDP, RTP...);
  3. Sieťová vrstva – rieši problém transportu paketov v rámci jednej siete (IPv4 a IPv6);
  4. Linková vrstva – špecifikuje spôsob prenosu paketov (napríklad: Ethernet, Token Ring);
  5. Fyzická vrstva – predstavuje fyzické médiá (drôty, optické káble...);

V nasledujúcich témach si popíšeme jednotlivé vrstvy OSI Modelu, od najspodnejšej vrstvy po najvrchnejšiu.

Referencie

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 P. Švec, J. Reichel, P. Kuna; Princípy počítačových sietí; (UKF, 2020)
  2. Khan Academy; Computers and the Internet; (odporúčané; khanacademy.org)
  3. UPOL; Výučbové internetové stránky zaoberajúce sa popisom počítačových sietí; (https://upol.jecool.net/sk/)
  4. Cables Plus USA; The Difference Between UTP, FTP, STP, and S/FTP Cabling; (26 júna 2023; cablesplususa.com)
  5. J. F. Kurose, K. W. Ross; Computer Networking: A Top-Down Approach (8th edition); 2020 (http://gaia.cs.umass.edu/kurose_ross/ppt.php; voľný preklad do slovenčiny)