1

Taxonomie počítačových sítí

J. Peterka, 1996Počítačové sítě, v.2.0,lekce č. 2

2

Co je „taxonomie“?• taxonomie =

klasifikace, „škatulkování“, rozdělování podle nejrůznějších kritérií .....

• příklady kritérií:– dosah sítě

– architektura sítě

– role (postavení) uzlů sítě účel, kterému síť slouží

– vlastnické vztahy k síti– použité přenosové

techniky– použité přenosové

technologie– použitá přenosová média– mobilita uživatelů– .....

3

Pozorování

• kritéria nemusí být exaktně definována,– ani výsledné kategorie („škatulky“) nemusí být

přesně vymezeny, hranice mezi nimi nemusí být ostré

– konkrétní klasifikace může mít i subjektivní složku

• kritéria nejsou vzájemně disjunktní!– výsledné „škatulky“, představující dělení podle

různých kritérií, se mohou vzájemně prolínat

– jedna a tatáž síť může patřit do různých „škatulek“ současně (při uvážení různých kritérií)

4

vzdálenost celek příklad

0,1 m motherboard, karta počítač dataflow

1 m systém multipočítač

10 m místnost LAN

100 m budova LAN

1 km campus LAN

10 km město MAN

100 km stát WAN

1000 km kontinent WAN

10 000 km planeta Internet

Kritérium: dosah sítě

příkladklasifikace

dleprof. Tannen-

bauma

příkladklasifikace

dleprof. Tannen-

bauma

5

Srovnání LAN a WANLAN WAN

kvůli čemu se zřizují spíše pro potřeby sdílení spíše pro potřebykomunikace

přenosová rychlost vyšší (např. 10 až 100Mbps)

nižší (např. 64 kbps)

topologie sítě systematická (pravidelná) nesystematická(nepravidelná)

vlastnictví přenosovéinfrastruktury

vlastní provozovatel provozovatel sipronajímá

charakter uzlů „menší“, převažujípracovní stanice

„větší“, převažujíservery

dostupnost uzlů „občas“ (podle potřebuživatelů)

trvale

přenosové zpoždění malé velké

spolehlivost přenosovýchcest

vyšší nižší

6

Srovnání LAN a WAN• hranice mezi LAN a

WAN není ostrá• rozdíly se stále stírají

– sítě LAN se zvětšují

– sítě WAN se zrychlují

• trend: rozdíl mezi oběma druhy sítí se bude neustále zmenšovat

• cílový stav: uživateli bude jedno, zda pracuje v síti LAN či WAN– všude bude mít stejné

možnosti

– všude bude používat stejný styl práce

– nebude si muset uvědomovat rozdíl mezi LAN a WAN

7

Pozorování:• dnes existují přenosové technologie:

– vhodné jen pro LAN (např. Novell IPX/SPX)

– vhodné jen pro WAN (např. X.25)

– vhodné pro LAN i WAN (TCP/IP, ATM)

• důvodem je jejich „fixní“ předpoklad– krátkého přenosového zpoždění (IPX/SPX)

– nespolehlivosti přenosových cest (X.25)

• do budoucna, při splývání LAN a WAN, přežijí jen technologie schopné velkého přizpůsobení– TCP/IP, ATM, ....

8

Odbočení: Sítě MAN (Metropolitan Area Networks)

• jsou pokusem „zabydlet“ předěl mezi sítěmi LAN a WAN

• nikdo přesně neví, co je MAN zač – není všeobecný

konsensus o definici

• příklady možných definic: – sítě s dosahem v rámci

celého města– sítě sloužící potřebám města– použitá technologie je

DQDB (Distributed Queue Dual Bus)

• v rámci IEEE byla založena skupina pro standardy sítí MAN– DQDB=IEEE 802.6

9

Jiné kritérium dělení:podle celkové architektury sítě

• jde hlavně o:– celkovou koncepci

síťového modelu• počet vrstev• roli vrstev

– protokoly jednotlivých vrstev

• hlavně vyšších

– přístup k otázkám spolehlivosti, charakteru služeb, garanci kvality, ....

• vše tvoří tzv. síťovou architekturu

• příklady: – sítě na bázi TCP/IP

– sítě ISO/OSI

– sítě SNA

– sítě IPX/SPX (Novell)

– proprietární řešení

10

Jiné kritérium dělení: postavení (role) uzlů sítě

• jde o to, zda uzel sítě:– pouze nabízí své vlastní

zdroje k využití ostatním uzlům, formou sdílení

• chová se jako server – pouze využívá zdroje

ostatních uzlů, prostřednictvím sdílení

• chová se jako klienti– nabízí vlastní zdroje a

současně využívají zdroje jiných uzlů

• chová se současně jako klient i server

• def: pokud převažuje současně využívání i nabízení, jde o síť typu peer-to-peer– postavení uzlů je zde

symetrické, uzly komunikují jako „rovný s rovným“

• def: pokud existuje ostrá hranice mezi nabízením a využíváním jde o síť serverového typu– postavení uzlů je asymetrické,

některé uzly se chovají jako klienti, jiné jako servery

11

Srovnání:Síť serverovéhotypu

Síť peer-to-peer

postavení uzlůsítě

asymetrické symerické

umístěnísdílených zdrojů

na jednom místě(na centrálnímserveru)

na více místech(u vlastníků)

optimalizovánona

rychlost a výkon jednoduchost

předpokládá sesprávce sítě

ano ne

cena odvozena odpočtu

uživatelů uzlů

cena jeinkrementální

(typicky) ne (typicky) ano

12

Příklady:• dělení se týká hlavně lokálních sítí• příklady sítí serverového typu:

– Novell NetWare 2.x, 3.x, 4.x– IBM LAN Server, LAN Manager

• příklady sítí peer-to-peer:– Artisoft Lantastic– Novell NetWare Lite, Personal NetWare– Windows 3.11 (WFWG), Windows 95

• trend: rozdíly se zmenšují, obě kategorie postupně splývají

13

Jiné kritérium dělení: k čemu síť slouží

• def: Intranet = síť sloužící potřebám fungování vlastní organizace (podniku, firmy, instituce, ...)– nikoli prezentaci „navenek“

– nikoli zpřístupnění vlastních informací jiným subjektům

– nikoli obchodování a dalším „externím“ aktivitám

• technicky: – využití Internetových

technologií (TCP/IP) „uvnitř“ podnikových sítí

– využití Internetových služeb (hlavně WWW) pro interní informační systémy, sdílení informací, ...

• pro uživatele: – mohou používat jednotný styl

práce směrem „dovnitř“ i „navenek“

– mohou pracovat s jednotným uživatelským rozhraním

14

Intranet vs. Extranet• def.: Extranet = takové

využití sítě, které sleduje „vnější“ cíle– prezentaci firmy, podniku,

instituce atd. směrem navenek

– obchodování• marketing a reklama• dojednávání a uzavírání obchodů• placení a dodávání

– další aktivity zahrnující součinnost externích subjektů

• support• .......

• po technické stránce je Extranet (typicky) založen na technologiích Internetu

– využívá přenosových infrastruktur Internetu

– využívá služeb Internetu

15

Jiné kritérium dělení:vlastnické vztahy k síti

• je třeba uvažovat:– kdo je vlastníkem sítě

jako celku

– kdo je faktickým provozovatelem sítě

– kdo je uživatelem sítě

– komu smí být služby sítě poskytovány

– jaké služby jsou poskytovány

• existují sítě:

– privátní

– poloprivátní

– veřejné

– virtuální privátní

– sítě VAN

16

Privátní počítačová síť

• vlastníkem, provozovatelem i uživatelem je tentýž subjekt– i když některé části (např. přenosové trasy) mohou

být pronajaty od jiných subjektů

– i když tím, kdo síť vybudoval a uvedl do provozu, mohl být jiný subjekt

• variace:– „nevyužitá“ část kapacity může být poskytována jinému

subjektu, např. i na komerční bázi

– faktickým provozovatelem (správcem) může být i jiný subjekt, například na základě tzv. outsourcingu

17

Veřejná (datová) síť• vlastníkem i provozovatelem sítě je určitý

(stejný) subjekt– který sám není uživatelem své sítě

• uživateli mohou být jiné subjekty– služby sítě jsou poskytovány na komerčním principu– služby mohou být nabízeny zájemcům bez omezení

(skutečně „veřejně“)

• nabízené služby mají nejčastěji charakter pouhého přenosu dat– odsud: veřejné datové sítě

18

(Polo)privátní síť• vlastníkem i provozovatelem sítě

je určitý (stejný) subjekt– který sám (typicky) není uživatelem

své sítě

• uživateli mohou být jiné subjekty– služby sítě jsou poskytovány na

komerčním principu

– služby sítě jsou nabízeny jen určitému omezenému okruhu uživatelů

• například: jen vlastním zákazníkům

• příklad: – síť IMNS firmy IBM (v

ČR)

• důvody pro poskytování služeb jen omezenému okruhu zájemců:– obchodní strategie a

záměr provozovatele

– nemožnost získání licence na veřejné poskytování (v ČR do 1/2 1995)

19

Virtuální privátní síť• jde o samostatnou podsíť

jiné sítě– typicky: veřejné datové sítě

• technicky a provozně:– stále je to součást

„mateřské“ (veřejné) sítě

• logicky (z pohledu uživatele):– jde o samostatnou síť

• uživatel si může myslet, že síť je jen jeho a je mu plně k dispozici

• smysl: – uživatel chce mít

vlastní síť, ale nevyplatí se mu ji budovat a provozovat, neboť:

• na to nemá lidi, znalosti, zázemí, ....

• je to pro něj takto výhodnější

20

VAN (Value Added Network)• pozorování:

– prodávat „holý“ přenos dat (konektivitu) nepřináší tak velký zisk

• nápad:– prodávání (poskytování) služeb

by mohlo být výnosnější

• myšlenka:– sám si koupím konektivitu,

přidám k tomu určité služby (tím přidám „hodnotu“), a výsledek pak budu prodávat zákazníkům

• kdo nabízí VAN?– někdo jiný, než kdo

poskytuje vlastní konektivitu

• např. vystavovatelé WWW stránek, kteří nejsou současně i providery

– ten, kdo současně poskytuje i vlastní konektivitu

• např. Nextel nabízí mnoho služeb nad svou VDS, např. poštu

21

VAS (Value Added Services)• obecné označení pro

služby, které „zvyšují hodnotu“ dostupné konektivity– které jsou poskytovány v

síťovém prostředí s využitím vhodné konektivity

• příklady (obecné):– el. pošta

– různé informační služby

– přístupy do databází

– ....

• příklady (Internet):– el. pošta

– přenos souborů

– USENET

– WWW

– .....

• příklady (perspektivní):– Video on Demand

– Audio on Demand

– „osobní zpravodajství“

– .....

22

Jiné kritérium dělení:použité přenosové techniky

• týká se hlavně celkového „paradigmatu“ přenosu– s přepojováním okruhů nebo s přepojováním paketů

• a pak i toho, jak velké „kusy“ dat jsou přenášeny najednou:– přepojování zpráv (hodně velké)– přepojování paketů a rámců (velké)– přepojování buněk (malé)

• a na jaké úrovni:– přepojování na úrovni síťové vrstvy (paketů)– přepojování na úrovni linkové vrstvy (rámců a buněk)

23

Základní přenosové paradigma

• varianta „telefon“: – mezi příjemcem a odesilatelem vzniká (fyzicky)

přímá, souvislá cesta, a komunikace probíhá v reálném čase

• představa: od odesilatele vede až k příjemci jednolitá „roura“

– přenášená data se nikde nehromadí

– data nemusí být příjemci explicitně adresována• příjemce je jednoznačně určen: ten, kdo je na druhém konci

„roury“

• jde o tzv. přepojování okruhů (circuit switching)

24

Základní přenosové paradigma• varianta „listovní pošta“

– mezi příjemcem a odesilatelem nevzniká žádná souvislá vyhrazená cesta

• na cestě od příjemce k odesilateli existují přestupní body, které si zásilku postupně předávají, a jsou schopny ji nakonec dopravit až k příjemci

– přenášená data cestují podle principu „store & forward“ • jednotlivé přestupní uzly nejprve přijmou celý přenášený blok dat, a

teprve pak jej předají dál - není to v reálném čase

– přenášená data musí být explicitně adresována• musí nějak identifikovat svého příjemce

• jde o tzv. přepojování paketů (packet switching)

25

Srovnání• přepojování okruhů

– pochází ze „světa spojů“ (funguje tak telefonní síť)

– výhodné pro „rovnoměrné“ přenosy

– vhodné pro multimediální formáty (živý zvuk a obraz)

– používá se např. v sítích ISDN

• přepojování paketů– pochází ze „světa

počítačů“

– výhodné pro „nárazové“ přenosy, např. přenosy souborů

– nevhodné pro zvuk a obraz

– fungují tak prakticky všechny sítě LAN i WAN

26

Přepojování zpráv, paketů, rámců, buněk, ....

• def: přepojování zpráv (message switching)– přenáší se hodně velké bloky dat

najednou– velikost bloku není apriorně

omezena• problematické, co např. s buffery

– dnes se již nepoužívá• def: přepojování paketů

(packet switching)– přenášené bloky mohou být

různě velké– maximální velikost paketu je

omezena• je předem známo, jak veliký

buffer musí stačit

• def: přepojování rámců (frame relay)– „odlehčené“ přepojování

paketů (na úrovni linkové vrstvy)

– velikost rámce je proměnná, ale omezená

• def: přepojování buněk (cell relay)– maximálně odlehčené

přepojování (na linkové vrstvě)

– buňky jsou velmi malé a mají pevnou velikost

27

Příklady:• X.25:

– „klasická“ implementace přepojování paketů

– dnes zbytečně robustní a příliš těžkopádná

• Frame Relay:– „odlehčená“ X.25,

nemá zabezpečovací mechanismy

• Ethernet switching:– zdokonalené

přepojování rámců v prostředí Ethernetu

• ATM:– „klasická“

implementace přepojování buněk

– pracuje s buňkami velikosti 48 + 5 byte

28

Pozorování• čím větší jsou bloky dat, přenášené najednou,

tím větší je rozdíl mezi přepojováním paketů a přepojováním okruhů– například z hlediska podpory přenosu zvuku a

obrazu– zmenšováním velikosti přenášeného bloku se rozdíly

zmenšují

• při extrémně malých blocích (buňkách, resp. při přepojování buněk) se rozdíly téměř ztrácejí– ATM vyhovuje potřebám „světa spojů“ i „světa

počítačů“

29

Routing vs. switching• def: routing =

přepojování na úrovni síťové vrstvy– bere do úvahy topologii

celé sítě– vyžaduje náročnější

rozhodování o dalším směru přenosu dat

– obecně složitější a pomalejší

– řeší se v SW, nelze snadno „zadrátovat“

• def: switching = přepojování na úrovni linkové vrstvy– bere v úvahu jen

nejbližší okolí uzlu– rozhodování o dalším

směru přenosu je jednoduché

– obecně jednodušší a rychlejší

– lze „zadrátovat“ (řešit přímo v HW)

30

Odbočení: sítě VLAN• VLAN = virtuální síť LAN (Virtual LAN)

• dosud: – rozdělení počítačů do samostatných sítí (mezi

kterými dochází k „routování“ je dáno fyzickým umístěním jednotlivých uzlů

• nyní (VLAN):– fyzické umístění nehraje roli, je to záležitost

logická– o zařazení do určité sítě rozhoduje správce,

pomocí konfiguračních nástrojů

31

Představa VLAN

router router

virtuální síť

virtuální síť

objekt A

objekt B

objekt C

32

Jiné kritérium dělení:použité přenosové technologie

• týká se hlavně nejnižších vrstev – fyzické

– linkové

– síťové (někdy)

• v úvahu připadají např. (pro LAN):– Ethernet

– Token Ring

– ...…

• pro WAN:– X.25

– Frame relay

– PPP, SLIP

– HDLC

• univerzálně:– ATM

33

Jiné kritérium dělení:použité přenosové cesty a míra

mobility uživatelů• použité přenosové cesty podmiňují možnost

pohybu uživatelů:– drátové přenosové cesty vylučují mobilitu

– bezdrátové ji připouští

• def: bezdrátová síť = používá bezdrátové přenosové cesty – může umožňovat plnou mobilitu, částečnou

mobilitu, žádnou mobilitu uživatelů

34

Bezdrátové sítě (wireless)• bezdrátové přenosové cesty mohou nahrazovat některé

„drátové“ části přenosových okruhů v sítích WAN– nemá to vliv na mobilitu uživatelů

• bezdrátově může být řešena „účastnická zásuvka“ (připojení uživatelova počítače na nejbližší rozvaděč, tzv. rádiový hub):

– spíše „cordless“ (bezešnůrově)– zde se většinou nepočítá s mobilitou uživatele (nebo např.

jen v rámci místnosti)– důvodem použití je nejčastěji nemožnost pokládky

klasických drátových rozvodů (např. v památkově chráněných objektech)

35

Představa

hub hub hub

místnost A místnost B místnost C

klasické„drátové“rozvody

klasické„drátové“rozvody

36

Roaming a bezdrátové sítě

• roaming: – když uživatel může přecházet z dosahu jednoho

rádiového hub-u do dosahu jiného, a je jím „přebírán“

• některé bezdrátové sítě LAN (spíše „cordless“) umožňují roaming mezi svými rádiovými hub-y– využívá se pro omezenou mobilitu uživatele,

například v rámci budovy či jiného objektu

• pro obecnou mobilitu se používá tzv. buňkový (cellular) princip-I2s2,I2s1

37

Představa buňkové sítě

příjemce přechází z dosahu jednoho

vysílače do dosahujiného vysílače

příjemce přechází z dosahu jednoho

vysílače do dosahujiného vysílače

oblasti dosahuvysílačů vytváří

strukturu připomínajícíplástve (buňky) medu

oblasti dosahuvysílačů vytváří

strukturu připomínajícíplástve (buňky) medu