Lekce 3 - Síťový hardware - Základní síťová zařízení

V předchozí lekci, Síťový hardware - Přenosová média, jsme si ukázali přehled typů a vlastností různých přenosových médií, zejména kabelů a konektorů.

V dnešním tutoriálu Návrhů struktury sítí představíme základní síťová zařízení, jejich funkce a význam v síťové infrastruktuře. Zaměříme se na prvky, které zajišťují propojení zařízení, směrování provozu, bezdrátový přístup i zabezpečení komunikace.

Síťové prvky

Zařízení v sítích rozdělujeme podle jejich funkčnosti – na aktivní a pasivní. Pasivní prvky (jako například kabely) zajišťují pouze přenos signálu, zatímco aktivní (například router) data zpracovávají, směrují nebo zesilují.

Pasivní prvky

Na rozdíl od aktivních prvků ty pasivní nepotřebují napájení. Pokud bychom si síťová připojení představili jako železnici, pasivní prvky v síti by plnily funkci jakýchsi kolejí, po kterých posíláme naše data. Mezi pasivní prvky v sítích řadíme:

• kabely – UTP, optické, koaxiální,
• konektory a zásuvky – například RJ-45,
• patch panely – pro organizaci kabelů.

Aktivní prvky

Tato zařízení se už aktivně podílejí na síťovém provozu a plní různé funkce. Typicky mají vlastní napájení a pracují s daty. Mohou je směrovat, přepínat, zesilovat nebo filtrovat. Všechna používaná zařízení si postupně představíme.

Hub

Hub, česky rozbočovač, je jednoduché síťové zařízení, které slouží k propojení více zařízení v jedné lokální síti. Není inteligentní – data, která přijme, rozesílá na všechny porty bez ohledu na to, komu jsou určena. To znamená, že každé zařízení v síti obdrží všechna data, i když nejsou pro něj. Tento způsob přenosu může způsobovat zahlcení sítě a nižší efektivitu. Dnes se považuje za zastaralý a je nahrazován výkonnějšími switchi.

Switch

Switch je zařízení, které propojuje jednotlivé počítače v lokální síti a umí data posílat přesně na konkrétní zařízení. Na rozdíl od staršího hubu je switch inteligentní, protože umí adresovat data podle MAC adresy.

MAC adresa je unikátní identifikátor, který je přidělen každému zařízení při výrobě. Někdy se MAC adresa také nazývá "burned-in number", doslova tedy vypálené nebo vyražené číslo.

Switch se tyto MAC adresy učí sám. Když zařízení pošle data do sítě, switch si přečte zdrojovou MAC adresu a zapíše si ji do své MAC tabulky spolu s portem, na kterém data přišla. Když přijdou další data s určitou cílovou MAC adresou, switch se podívá do své tabulky a data pošle jen na port, kde se zařízení nachází. Pokud cílová MAC adresa v tabulce není, switch data dočasně rozesílá na všechny porty (tzv. flooding), aby se našlo správné zařízení. Jakmile zařízení odpoví, switch si jeho MAC adresu uloží a příště už data posílá cíleně. Tímto způsobem switch dynamicky buduje přehled o síti a efektivně směruje provoz.

Access point

Access point (AP) je zařízení nebo funkce v síti, která umožňuje bezdrátovým zařízením, jako jsou telefony, tablety nebo notebooky, připojit se k lokální síti nebo internetu pomocí Wi-Fi. Díky access pointům můžeme například prodloužit dosah naší Wi-Fi nebo zajistit pokrytí v místech, kde je signál slabý nebo úplně nedostupný. AP funguje jako most mezi kabelovou sítí a bezdrátovými klienty. Přijímá data z kabelové sítě a vysílá je bezdrátově, případně naopak. V moderních sítích se často používá více access pointů, které společně vytvářejí stabilní a plynulé bezdrátové pokrytí v celé budově.

Router

Router je síťové zařízení, které propojuje různé sítě, nejčastěji naši lokální síť (LAN) s internetem. Na rozdíl od switche, který přepíná data uvnitř jedné sítě, router rozhoduje, kam data putují mezi sítěmi. Informaci o tom, kam data poslat, získává router z IP adresy, která určuje umístění zařízení v síti. Router má rozsáhlý seznam těchto sítí ve směrovacích tabulkách, podle kterých se rozhoduje, kudy data poslat.

Router zajišťuje směrování dat mezi naší lokální sítí a dalšími sítěmi, nejčastěji internetem. V domácnostech jsou tyto funkce často součástí jednoho kombinovaného zařízení, které v sobě spojuje router, switch i bezdrátový access point.

Firewall

Firewall je zařízení nebo software, které blokují zakázaný síťový provoz. Tím chrání naše zařízení před útoky z vnějšku. Zakázaná komunikace může být například nevyžádaný přístup z internetu, škodlivý datový přenos nebo pokus o průnik do systému.

Softwarový firewall máme s největší pravděpodobností všichni zapnutý na našich zařízeních – je součástí operačního systému (např. Windows Defender Firewall nebo firewalld v Linuxu).

Hardwarový firewall je naopak samostatné zařízení, podobné například síťovému routeru, které chrání celou síť (např. firemní nebo domácí) před útoky z internetu.

Modem

Modem je zařízení, které umožňuje připojení k internetu prostřednictvím různých typů přenosových technologií, například DSL, kabelovou televizi nebo mobilní síť. Slovo "modem" vzniklo spojením výrazů modulátor a demodulátor – tedy zařízení, které převádí digitální signál z počítače na analogový pro přenos po telefonní lince a naopak.

Modem zajišťuje fyzické připojení k poskytovateli internetových služeb a převod signálu podle použité přenosové technologie (např. DSL, kabelová síť nebo mobilní připojení). I modem bývá v domácnostech často součástí stejného kombinovaného zařízení.

Repeater

Repeater, česky zesilovač nebo opakovač, slouží k prodloužení dosahu signálu v síti. Používá se hlavně v bezdrátových sítích, kde pomáhá překonat vzdálenosti nebo překážky, které by jinak oslabily Wi-Fi signál.

Repeater přijme signál z access pointu nebo routeru, zesílí ho a odešle dál. Tím se zlepší pokrytí v místech, kde je signál slabý – například v rozlehlých budovách nebo přes několik pater.

Bridge

Bridge (most) je zařízení, které propojuje dva nebo více síťových segmentů a umožňuje jim komunikovat jako jedné síti. Sleduje MAC adresy zařízení v jednotlivých segmentech a rozhoduje, zda má data mezi nimi přeposlat. Pokud jsou obě zařízení ve stejném segmentu, data se nepřeposílají. V opačném případě bridge data odešle správným směrem.

Dnes se samostatné bridge nepoužívají tak často, protože jejich funkce bývá integrována do moderních switchů nebo routerů. Přesto se s nimi můžeme setkat ve specifických síťových řešeních nebo při rozšiřování starších sítí.

Gateway

Gateway (brána) je zařízení, které propojuje různé typy sítí nebo protokolů. Na rozdíl od routeru, který spojuje podobné sítě, gateway umožňuje komunikaci mezi zcela odlišnými systémy – například mezi LAN sítí a IoT zařízeními (Internet of Things – internet věcí), případně mezi různými typy protokolů (např. TCP/IP – Modbus).

Gateway může být samostatné zařízení nebo funkce integrovaná v routeru. V praxi se používá například v průmyslových sítích, chytrých domácnostech nebo při propojení cloudových služeb s lokální infrastrukturou.

V následujícím kvízu, Kvíz - Úvod, přenosová média a základní síťová zařízení, si vyzkoušíme nabyté zkušenosti z předchozích lekcí.