🗺️ Druhy a topologie sítí

Od domova po svět

O čem to je

Doma máš notebook, mobil a tiskárnu. Mobil pošle fotku do tiskárny a notebook si přehraje film ze serveru na druhém konci světa. Všechno to funguje díky počítačovým sítím.

Když síť navrhuješ nebo opravuješ, musíš vědět, jak je velká a jak jsou zařízení propojená. Podle toho volíš kabely, krabičky i způsob hledání závady.

Nové pojmy

Počítačová síťDvě a více zařízení propojených tak, aby si mohla posílat data a sdílet prostředky (soubory, tiskárnu, internet).Notebook a tiskárna připojené ke stejnému domácímu routeru.

UzelKaždé zařízení připojené do sítě: počítač, mobil, tiskárna, server, ale i přepínač nebo router.Ve třídě s 30 počítači a jednou tiskárnou je aspoň 31 uzlů.

TopologieTvar sítě: jak jsou uzly propojené. Fyzická topologie popisuje, kudy vedou kabely. Logická popisuje, kudy skutečně tečou data.Kabely vedou do jedné krabice uprostřed → fyzická hvězda.

Sítě podle velikosti

Zkratka	Celý název	Rozsah	Příklad
PAN	Personal Area Network	pár metrů kolem člověka	mobil + sluchátka přes Bluetooth
LAN	Local Area Network	místnost, budova, areál	síť školy nebo firmy
MAN	Metropolitan Area Network	město	metropolitní síť propojující městské úřady
WAN	Wide Area Network	státy, kontinenty	propojení poboček firmy, internet

WLAN je bezdrátová LAN, tedy síť Wi-Fi. Internet je největší WAN: síť sítí, která propojuje miliony LAN po celém světě.

Topologie: jak jsou uzly propojené

Přepínač (switch)Krabička s mnoha zásuvkami pro síťové kabely. Propojí zařízení v jedné LAN a posílá data jen tomu, komu patří.Přepínač s 24 porty v serverovně školy.

Topologie	Jak vypadá	Výhoda	Nevýhoda
sběrnice	všichni na jednom společném kabelu	málo kabelu	přerušení kabelu vyřadí celou síť
kruh	každý uzel spojený se dvěma sousedy, dokola	pravidelný provoz	výpadek jednoho uzlu může přerušit kruh
hvězda	všichni připojení k jednomu středu (přepínači)	snadné hledání závady, výpadek kabelu vyřadí jen jeden uzel	výpadek středu vyřadí všechny
strom (rozšířená hvězda)	hvězdy napojené na další hvězdy	dobře roste s velikostí sítě	výpadek horního přepínače odřízne celou větev
mesh (síť)	uzly propojené mnoha cestami, úplný mesh = každý s každým	když jedna cesta padne, data jdou jinudy	drahé, hodně kabelů

Dnešní kabelové LAN jsou skoro vždy hvězda nebo strom. Páteř internetu je částečný mesh: mezi uzly vede víc cest.

Ve škole vede z každé učebny 20 kabelů do přepínače na chodbě. Přepínače z chodeb vedou do hlavního přepínače v serverovně. Jaká je to topologie?

Každá učebna je hvězda kolem svého přepínače. Ty hvězdy jsou napojené na hlavní přepínač. Hvězda složená z hvězd je strom (rozšířená hvězda).

V hvězdě s 12 počítači se přetrhne kabel k počítači č. 5. Kolik počítačů přijde o síť? A co když vyhoří přepínač?

Přetržený kabel vede jen k počítači č. 5, takže síť ztratí 1 počítač. Ostatní komunikují dál. Když vyhoří přepínač, je to střed hvězdy: o síť přijde všech 12.

Kdo komu slouží

Klient–serverUspořádání, kde server nabízí službu (web, soubory, tisk) a klienti si o ni žádají.Prohlížeč (klient) si stáhne stránku z webového serveru.

Peer-to-peer (P2P)Uspořádání, kde jsou si všichni rovni: každý počítač je klient i server zároveň.Dva notebooky si přímo sdílejí složku, nebo sdílení souborů přes BitTorrent.

✗Hvězda je spolehlivá, protože nemá žádné slabé místo.

✓Hvězda snese výpadek kabelu k jednomu uzlu, ale střed (přepínač) je slabé místo celé sítě.

Všechna data tečou přes střed. Když vypadne, nikdo nemá s kým mluvit. Proto se v důležitých sítích zálohují přepínače i trasy.

Podle velikosti dělíme sítě na PAN, LAN, MAN a WAN; internet je největší WAN. Topologie popisuje tvar sítě: sběrnice, kruh, hvězda, strom, mesh. Dnešní LAN jsou hvězda nebo strom.

Tvary a vlastnosti

O čem to je

Představ si, že máš propojit pět domů telefonním drátem. Můžeš natáhnout jeden dlouhý drát kolem všech, každý dům napojit do jedné ústředny, nebo propojit každý dům s každým. Každá možnost stojí jinak a jinak snese poruchu.

Přesně tohle řeší topologie počítačových sítí. A k tomu, jak velkou oblast síť pokrývá, slouží dělení LAN, MAN, WAN.

Nové pojmy

Počítačová síťPropojená zařízení, která si posílají data.Školní síť, na kterou jsou připojené počítače v učebnách.

UzelJakékoli zařízení v síti.počítač, tiskárna, router

TopologieZpůsob propojení uzlů. Fyzická = kudy vedou kabely, logická = jak tečou data.

Přepínač (switch)Zařízení, do kterého se zapojí kabely od počítačů. Tvoří střed hvězdy.

RedundanceZáložní cesta nebo zařízení navíc. Když jedno selže, převezme práci druhé.Dvě linky k internetu od dvou různých operátorů.

Pět základních tvarů

💻 ➖ 💻 ➖ 💻 ➖ 💻Sběrnice: jeden společný kabel

💻 ➖ 🔀 ➖ 💻Hvězda: všichni do přepínače uprostřed

Sběrnice – historická (koaxiální kabel). Všichni slyší všechno. Porucha kabelu = celá síť stojí.
Kruh – data obíhají dokola od souseda k sousedovi. Dnes hlavně v páteřních optických sítích, kde bývá kruh zdvojený.
Hvězda – každý uzel má vlastní kabel do středu. Standard dnešních LAN.
Strom – víc hvězd zapojených pod sebe. Typická síť budovy.
Mesh – mnoho cest mezi uzly. Vysoká redundance, vysoká cena.

Kolik kabelů potřebuješ na úplný mesh pěti počítačů?

Každý počítač se spojí se 4 ostatními: 5 · 4 = 20. Tak by ale byl každý kabel započítaný dvakrát (A–B i B–A). Vzorec je n · (n − 1) / 2 = 5 · 4 / 2 = 10 kabelů.

A kolik kabelů potřebuje hvězda pěti počítačů?

Každý počítač jeden kabel do přepínače: 5 kabelů. Proto je hvězda levná a mesh drahý.

Velikost sítě

PAN – osobní síť do pár metrů (Bluetooth sluchátka).

LAN – místní síť budovy nebo areálu. Patří jednomu vlastníkovi, je rychlá.

MAN – síť města.

WAN – rozlehlá síť přes velké vzdálenosti. Linky si většinou pronajímáš od operátora. Největší WAN je internet.

Klient–server a peer-to-peer

V síti klient–server jeden výkonný počítač (server) poskytuje službu a ostatní (klienti) ji využívají. Správa je centrální, ale server je slabé místo. V síti peer-to-peer jsou si počítače rovné a sdílejí si prostředky navzájem.

Sběrnice – jeden společný kabel, porucha vyřadí všechny
Hvězda – všichni do jednoho přepínače
Strom – hvězdy zapojené pod sebe
Mesh – mnoho cest, vysoká redundance
WAN – rozlehlá síť, např. internet
P2P – všichni jsou klient i server

✗Wi-Fi síť v bytě je WAN, protože je bezdrátová.

✓Wi-Fi v bytě je WLAN, tedy bezdrátová LAN.

Dělení LAN/MAN/WAN se řídí rozlohou, ne tím, jestli síť používá kabel nebo rádio.

Topologie = tvar sítě (sběrnice, kruh, hvězda, strom, mesh). Mesh je nejodolnější, hvězda nejlevnější na správu. Velikost: PAN < LAN < MAN < WAN.

🧅Model OSI a TCP/IP