Lekce 1 - Sítě - Typy používaných sítí
Vítejte v kurzu základů sítí. Určen je začátečníkům, kteří chtějí pochopit, jak spolu počítače (a další zařízení) komunikují po síti. V průběhu kurzu se budeme odkazovat na konkrétní věci a zařízení, která máme všichni doma. V tomto prvním tutoriálu si vysvětlíme, na jaké typy počítačových sítí v praxi narazíme. Sítě si rozdělíme podle velikosti (PAN, LAN, WAN,...), podle přenosového média, topologie a zabezpečení.
Předpoklady pro úspěšné zvládnutí kurzu
Pro tento kurz nám postačí základní znalosti práce s PC a orientace v operačním systému. Hlubší znalost Windows nebo Linuxu je ale určitě výhodou stejně jako znalost libovolného skriptovacího jazyka. Jako příklad zmiňme Bash nebo PowerShell.
Typy počítačových sítí
Počítačové sítě jsou soubor počítačů a dalších zařízení, která jsou propojena pomocí kabelů nebo bezdrátového připojení, aby mohla vzájemně komunikovat a sdílet data. Toto propojení umožňuje uživatelům přistupovat k informacím a službám na jiných počítačích v síti a umožňuje také sdílení těchto informací a služeb s ostatními uživateli. Počítačové sítě se vyskytují ve všech velikostech od malých sítí v domácnostech a kancelářích až po velké celosvětové sítě, jako je internet.
Dělení podle rozsáhlosti
Existuje pět hlavních kategorií dělení počítačových sítí podle rozsáhlosti:
- osobní sítě - PAN (Personal Area Network),
- lokální sítě - LAN (Local Area Network),
- metropolitní sítě - MAN (Metropolian Area Network),
- rozsáhlé sítě - WAN (Wide Area Network),
- globální sítě - GAN (Global Area Network).
Osobní síť (PAN)
Osobní síť PAN je typ počítačové sítě, která se používá pro osobní a nerozsáhlou komunikaci, obvykle v rozsahu deseti a méně metrů. Sítě PAN jsou obvykle používány pro připojení osobních zařízení, jako jsou chytré telefony, tablety, počítače a osobní počítače k dalším zařízením. Těmi mohou být například tiskárny, reproduktory a klávesnice. Síť PAN lze vytvořit pomocí různých technologií, jako je Bluetooth, infračervené záření nebo WiFi. Jako příklad uveďme, že své chytré telefony připojujeme k bezdrátovému reproduktoru pomocí technologie WiFi. Dalším příkladem je připojení bezdrátové klávesnice k počítači pomocí Bluetooth. V praxi si tedy PAN představíme takto:
Lokální síť LAN
Lokální síť LAN je typ počítačové sítě, která propojuje zařízení v malé geografické oblasti. Tou může být například domácnost, kancelář nebo budova. Sítě LAN jsou obvykle složené ze skupiny propojených zařízení, jako jsou počítače, servery, tiskárny a síťová úložiště. Tyto zařízení jsou propojené pomocí kabelů nebo opět bezdrátových technologií (WiFi). Hlavním účelem LAN je umožnit zařízením v síti sdílet data a komunikovat mezi sebou. Struktura LAN pak vypadá takto:
Metropolitní síť MAN
Metropolitní síť MAN je typ počítačové sítě, která pokrývá metropolitní oblast, například město nebo obec. Sítě MAN jsou obvykle spravovány jednou organizací nebo jednotlivci a slouží k připojení sítí LAN. MAN se často používají organizacemi, které potřebují propojit v rámci jednoho města nebo městečka více míst. Typicky jde o nemocnice, univerzity nebo vládní agentury. Také se používají poskytovateli internetových služeb pro poskytování přístupu k internetu pro velký počet zákazníků v určité geografické oblasti. Síť MAN si představíme takto:
Rozsáhlá síť WAN
Rozsáhlá síť WAN je typ počítačové sítě, která propojuje zařízení v rozsáhlé geografické oblasti, jako jsou například města, státy nebo dokonce celé země. WAN jsou obvykle složeny z několika LAN nebo MAN propojených pomocí vysokorychlostních komunikačních kanálů. Ty bývají založeny na optických kabelech nebo i satelitním spojení. Hlavním účelem WAN je umožnit zařízením v různých geografických oblastech komunikovat a sdílet zdroje. WAN jsou často poskytovány externími poskytovateli služeb, jako jsou telekomunikační společnosti nebo internetoví poskytovatelé, kteří poskytují připojení mezi různými sítěmi. Jejich schematická struktura vypadá takto:
Globální síť (GAN)
Globální síť GAN je typ počítačové sítě, která propojuje zařízení po celém světě. Tyto sítě pokrývají více zemí a kontinentů. GAN typicky používají satelitní technologii nebo vysokorychlostní podmořské kabely. Obvykle je používají velké organizace, typicky mezinárodní společnosti a vládní agentury, které potřebují propojit a sdílet zdroje mezi více místy po celém světě. GAN také umožňují globální komunikaci a spolupráci mezi zaměstnanci:
Dělení sítí podle přenosového média
Existuje dvoje hlavní dělení počítačových sítí podle přenosového média: drátové a bezdrátové sítě. Zde si ještě udělejme malou odbočku a definujme si, co je to přenosová rychlost. Tento údaj nám říká, jaký objem informace se přenese za jednotku času. Základní jednotkou přenosové rychlosti je bit za sekundu (bps, bits per second). Týká se samozřejmě jak drátových, tak i bezdrátových sítí.
Drátové sítě
Sítě propojené dráty si dále rozdělíme podle materiálu.
Koaxiální kabel
Koaxiální kabel je typ kabelu, který se skládá z vnitřního vodiče a vnějšího krytu. Koaxiální kabely se používají k přenosu velkých objemů dat rychlostí až několika Gbps.
Měděný kabel
Měděný kabel je typ kabelu, který se skládá z měděných vodičů. Měděné kabely se používají k přenosu dat rychlostí až několika Gbps. Tento typ kabelů se dle provedení dále dělí na kategorie jako UTP (unshielded twisted pair) nebo STP (shielded twisted pair).
Optický kabel
Optický kabel je druh kabelu, který používá k přenosu dat optický signál (světlo). Optické kabely se skládají z vláken z průhledného materiálu, jako je sklo nebo plast, které umožňují světlu procházet.
Bezdrátové sítě
Bezdrátové sítě se využívají k přenosu dat "vzduchem", nejčastěji pomocí elektromagnetického vlnění. Tyto sítě umožňují připojení zařízení bez nutnosti fyzického připojení kabelem.
WiFi
WiFi využívá k přenosu dat elektromagnetické vlnění na frekvenci 2,4 a 5 GHz. Dosah je řádově v jednotkách až nízkých desítkách metrů. Moderní standardy WiFi nabízejí poměrně vysokou přenosovou rychlost.
Bluetooth
Bluetooth slouží k propojení dvou a více elektronických zařízení, jako například mobilní telefon, tablet, PC nebo bezdrátová sluchátka. Pracuje podobně jako WiFi na 2,4 GHz.
WiMAX
WiMax je dnes už téměř nepoužívaná technologie. Oproti WiFi má výhodu v dosahu až desítek kilometrů. Z různých důvodů (předpisy, cena) se od ní upouští.
Typy a vlastnosti jednotlivých kabelů a bezdrátového přenosu budou podrobněji vysvětleny v pozdějších lekcích.
Dělení sítí dle typu propojení
Počítačové sítě dělíme také na základě jejich struktury propojení, jedním slovem topologie.
Peer-to-peer
Peer-to-Peer (P2P) je model, ve kterém každý počítač (uzel) v síti má stejnou roli a může být jak klientem, tak i serverem. V této architektuře není žádný počítač, který by plnil funkci hlavního uzlu nebo centrálního serveru. Data jsou sdílena mezi uzly přímo bez potřeby zprostředkovatele. P2P sítě jsou často využívány pro sdílení souborů, hudby nebo videa.
Klient-server
Klient-server je model, ve kterém existuje jeden nebo více počítačů, které plní roli serveru. Další počítače pak plní roli klientů. Klienti se připojují k serveru a požadují data nebo služby. Server poté klientům poskytuje požadované informace nebo služby. Tento model se často používá v organizacích nebo institucích, kde je potřeba silná centralizace a kontrola přístupu k datům.
Dělení dle vlastnictví
Sítě dělíme i na základě toho, kdo je vlastní a/nebo provozuje.
Veřejné sítě
Veřejné sítě jsou vlastněny a spravovány nezávislými organizacemi nebo vládou. Příkladem veřejné sítě je internet.
Soukromé sítě
Soukromé sítě jsou vlastněny a spravovány jednou organizací nebo společností pro vlastní interní potřeby. Příkladem je síť ve firmě nebo škole.
Hybridní sítě
Hybridní sítě kombinují prvky veřejných a soukromých sítí. Příkladem je síť, která používá veřejnou síť (internet) pro připojení k soukromé síti.
Dělení sítí podle bezpečnosti
Velmi důležitým faktorem dělení sítí je úroveň jejich zabezpečení.
Sítě s vysokou bezpečností
Sítě s vysokou bezpečností jsou navrženy tak, aby chránily citlivá data před neoprávněným přístupem. Tyto sítě se často používají pro kritické aplikace v bankovnictví nebo vládních úřadech. Tyto sítě jsou zpravidla vybaveny firewally, šifrováním, autentizací a dalšími bezpečnostními prvky.
Sítě s normální bezpečností
Sítě s normální bezpečností jsou navrženy tak, aby chránily běžná data před neoprávněným přístupem. Tyto sítě se často používají pro běžné podnikové aplikace nebo pro domácí použití. Obvykle jsou také vybaveny firewally a dalšími základními bezpečnostními prvky.
Sítě s nízkou bezpečností
Sítě s nízkou bezpečností nejsou navrženy tak, aby chránily data před neoprávněným přístupem. Tyto sítě se často používají pro nekritické aplikace nebo pro testovací účely. Neobsahují žádné nebo jen minimální bezpečnostní prvky.
V příští lekci, Sítě - Typy síťových zařízení, si představíme síťová zařízení a vysvětlíme si, na co se používají.
