VOD DO POTAOVCH SIET A KONVERGOVANCH DTOVCH SIET

ÚVOD DO POČÍTAČOVÝCH SIETÍ A KONVERGOVANÝCH DÁTOVÝCH SIETÍ Ing. Jaromír Tříska aktualizácia: September 2017

Vývoj komunikačných a dátových sietí V minulosti existovalo množstvo samostatných sietí, ktoré slúžili rôznemu účelu: telekomunikačná (telefónna) sieť televízne vysielanie rozhlasové vysielanie počítačová sieť

Vývoj komunikačných a dátových sietí V minulosti existovalo množstvo samostatných sietí, ktoré slúžili rôznemu účelu: alarm priemyselná televízia ďalekopis priemyselné a signalizačné siete Prevažná časť týchto sietí pracovala na analógovom princípe (spojité signály)

Vývoj komunikačných a dátových sietí Počítačové siete pracovali od počiatku na digitálnom princípe slúžili výhradne na prenos dát medzi počítačmi v 90 -tych rokoch sa objavuje a prudko rozvíja celosvetová počítačová sieť: Internet súčasne sa prudko rozvíja nový fenomén v oblasti PC techniky: výpočtový výkon procesorov a nástup CD, neskôr DVD umožňuje využívať multimediálne aplikácie

Vývoj komunikačných a dátových sietí Vývoj v oblasti telekomunikačných sietí: Pôvodné telekomunikačné siete pracovali na analógovom princípe 90 -te roky - príchod sietí mobilných operátorov telefónnych sietí, proces digitalizácie telekomunikačných sietí: telefónne hovory sú digitalizované a prenášané telekomunikačnou sieťou

Porovnanie odolnosti analógových a digitálnych prenosov voči rušeniu Rekonštruovať degradovaný analógový signál do podoby pôvodného signálu je prakticky nemožné, alebo veľmi problematické. Degradovaný digitálny signál je rekonštruovaný do pôvodnej podoby pri každom spracovaní v podstate automaticky. Úroveň rušenia ovšem nesmie spôsobiť prekročenie rozhodovacej úrovne medzi logickou nulou a logickou jednotkou.

Vývoj komunikačných a dátových sietí Vývoj v oblasti telekomunikačných sietí: Po roku 2000 – operátori telekomunikačných služieb si uvedomujú, že proces digitalizácie telekomunikačných sietí prináša možnosť prenášať bez nutnosti zložitej konverzie aj počítačové dáta. Implementácia internetových služieb do mobilných telefónov nie je technologicky náročná a užívateľmi je búrlivo vítaná

Vývoj komunikačných a dátových sietí V priebehu rokov 2005 – 2015 nastáva prudký proces integrácie telekomunikačných služieb so službami zábavného priemyslu (hudba, videa, TV, digifoto, so sprístupnením GPS potom mapy a navigácia) siete telekomunikačných operátorov, predovšetkým vďaka mobilným operátorom, sa stávajú hlavným prostriedkom na prenos digitálnych dát, vrátane Internetu

Vývoj komunikačných a dátových sietí moderné digitálne telekomunikačné siete sú postavené na kombinácii bezkáblových prenosov (smerom ku klientom) a optických vláknach (v rámci infraštruktúry operátorov) súčasne prichádza éra mobilných zariadení: notebooky (laptopy) prevažujú nad desktopmi, rozširujú sa tablety, mobilné telefóny sa stávajú naplno integrovanou súčasťou Internetu a poskytujú množstvo funkcií, kedysi vyhradených osobným počítačom

Vývoj komunikačných a dátových sietí za tejto situácie už nemôžno hovoriť o počítačovej sieti alebo telekomunikačnej sieti ako o samostatnom prvku, ale hovoríme o konvergovanej dátovej sieti: siete neslúžia iba prenos dát medzi počítačmi, alebo iba v rámci telefónnych hovorov, ale prepájajajú najrôznejšie druhy komunikačných zariadení počítače mobilné telefóny, smartfóny tablety televízory, . . .

Príklady využitia súčasných konvergovaných dátových sietí telefonovanie, videokomunikácia e-mail, chat digitálna TV, video na požiadanie sociálne siete učenie sa – e-learning, e-library získavanie najrôznejších informácií (cestovné poriadky, počasie, mapy, rezervácie, on-line nákupy, úradné záležitosti, bankovníctvo, . . ) zábava

Príklady využitia súčasných konvergovaných dátových sietí

Príklady využitia súčasných konvergovaných dátových sietí

Príklady využitia súčasných konvergovaných dátových sietí

Príklady využitia súčasných konvergovaných dátových sietí

Príklady využitia súčasných konvergovaných dátových sietí

Príklady využitia súčasných konvergovaných dátových sietí

Príklady využitia súčasných konvergovaných dátových sietí

Príklady využitia súčasných konvergovaných dátových sietí • žiadosti • výkazy • doklady • voľby

Príklady využitia súčasných konvergovaných dátových sietí

Príklady využitia súčasných konvergovaných dátových sietí

Príklady využitia súčasných konvergovaných dátových sietí

Ďalší rozvoj konvergovaných sietí S nárastom spoľahlivosti a komunikačnej rýchlosti sietí začínajú byť dátové siete využívané aj na účely diagnostiky a riadenie dopravy - mestá, mýtne systémy, letecká doprava, . . . energetické siete, vodovody, inteligentné budovy (alarm, vykurovanie a klimatizácia, výťahy, osvetlenie, . . . )

Príklady využitia súčasných konvergovaných dátových sietí

Príklady využitia súčasných konvergovaných dátových sietí

Klasické riešenie sietí V minulosti bol každý systém realizovaný na báze samostatnej siete, ktorá pracovala so svojimi zariadeniami, komunikačnými prostriedkami, signálmi, komunikačnými protokolmi atď. Systémy boli vzájomne nekompatibilné, nekomunikovali navzájom

Konvergovaná sieť Súčasná konvergovaná sieť predstavuje komplexný systém, ktorý umožňuje všetkým subsystémom pracovať na jednotnej technologickej báze: komunikačné prostriedky, signály, protokoly, ale aj organizácia a správa systémov je riešená jednotne. Výhodou je okrem finančných úspor aj možnosť spolupráce medzi subsystémami -> výsledný efekt nie je iba súčtom jednotlivých systémov, ale ich funkcionalita sa vzájomne násobí

Konvergovaná sieť Pojem KONVERGENCIA: Znamená zbiehanie, zbližovanie, vývoj smerujúci ku spoločnému cieľu. Opakom konvergencie je divergencia

Ďalší rozvoj konvergovaných sietí Konvergované siete implementujú do seba okrem komunikácie ľudí navzájom množstvo navzájom komunikujúcich systémov (automatizačná technika) V súčasnosti prevyšuje počet „neživých“ komunikujúcich entít na Internete počet ľuďmi priamo využívaných zariadení(telefónov, notebookov) Prichádza éra Internet of Things („Internet vecí“)

Ďalší rozvoj konvergovaných sietí: Internet of Things A metódy využitia sietí sa stále znásobujú: l diagnostika technického stavu auta, (súčasný monopost F 1 disponuje vyše 100 sieťovými rozhraniami), diagnostika systémov dopravných lietadiel už v priebehu letu l Každý motor moderných lietadiel Airbus A 380 alebo Boeing 737 obsahuje až 5000 senzorov, ktoré vyprodukujú dátový tok 10 GB/s z každého motora. l A 350 vyprodukuje denne 2, 5 TB on-line prenášaných dát.

Systémy Internet of Things „inteligentné“ parkovanie smetné koše chladničky konvektomaty kávovary robotické systémy správa fariem, závlahové systémy vykurovacie systémy riadenia dopravy

Systémy Internet of Things Implementáciou množstva zariadení do siete prichádza ďalšia éra rozvoja digitálnych sietí:

Príklad využitia konvergovanej siete V miestnosti vypukne požiar (I. ) snímač dymu aktivuje na dispečingu alarm automaticky sa na monitore otvára okno s plánom budovy a vyznačením ohrozenej oblasti automaticky sa na monitore otvára okno s videoprenosom z ohrozenej oblasti automaticky sa otvára hlasové spojenie (cez telefón alebo PC sieť) s ohrozenou oblasťou v budove je automaticky, bez nutnosti zásahu obsluhy, aktivovaný požiarny poplach, evakuácia budovy je riadená sveteľnými displejmi na chodbách

Príklad využitia konvergovanej siete V miestnosti vypukne požiar (II. ) automaticky je v ohrozenej oblasti odpojený prívod elektrického prúdu, ale tak, aby nebola ohrozená evakuácia budovy (núdzové osvetlenie, výťahy, navigačné displeje, alarmy) snímače pohybu v ohrozenej oblasti dávajú rýchly prehľad o situácii – v ktorej časti sa nachádzajú osoby, ktoré miestnosti a chodby sú už vypratané

Príklad využitia konvergovanej siete V miestnosti vypukne požiar (III. ) na jediné kliknutie obsluhy na dispečingu je požiarny poplach distribuovaný ku hasičom súčasne môže byť na požiarnu stanicu prenášaný on-line prenos o situácii (záznam z kamery v ohrozenej oblasti, plán budovy s vyznačením hydrantov a hasiacich prístrojov, signály z požiarnych hlásičov, stav počtu ľudí v jednotlivých častiach budovy atď. )

Počítačová sieť V nasledovnom tematickom celku sa venujeme klasickej počítačovej sieti

Počítačová sieť V nasledovnom tematickom celku sa venujeme klasickej počítačovej sieti Budeme riešiť jej l l l charakteristiku komponenty delenie sietí podľa veľkosti delenie služieb podľa vzájomného postavenia počítačov v sieti základné princípy fungovania technológie

Charakteristika počítačovej siete komplexný systém, umožňujúci vzdialenú správu, zabezpečujúci komunikáciu, výmenu dát a primeranú bezpečnosť l l l hardware: uzly siete (aktívne prvky – koncové, medziľahlé), prenosové médiá software: komunikačné protokoly, sieťový operačný systém, sieťové aplikácie dáta: sú prenášané sieťou; architektúra siete musí byť prispôsobená rôznym typom prenášaných dát (binárne dáta, textové, multimediálne)

Charakteristika počítačovej siete používatelia: sú predstavovaní buď človekom – koncovým používateľom, alebo strojom (automatom, robotom, . . . ); architektúra siete musí zohľadňovať charakter a potreby rôznych typov používateľov l organizačné a bezpečnostné opatrenia: systém sprístupnenia prostriedkov siete klientom a zabezpečenia prenášaných dát a zariadení siete pred neoprávneným prístupom l

Význam počítačových sietí komunikácia medzi počítačmi (message) prenos dát, výmena dát medzi stanicami zdieľanie dát viacerými stanicami – centralizovaná správa dát zdieľanie hardware zdieľanie software – sieťové inštalácie, ľahšia administrácia vzdialená správa – správa serverov a sieťových zariadení Dôležitou zložkou sieťového systému je bezpečnosť – komunikácia a prístup k dátam sú zabezpečené před neoprávneným prístupom

Základné typy počítačových sietí Existuje množstvo kritérií, podľa ktorých sa siete môžu rozdeliť. My použijeme: • podľa rozľahlosti • podľa vzájomného postavenia počítačov v sieti

Podľa rozľahlosti siete Lokálne siete l Local Area Network – LAN Rozľahlé siete l Wide Area Network - WAN Menej používané označenia: Mestské siete l Metropolitan Area Network - MAN Globálne siete l Global Area Network – GAN Personálne siete l Personal Area Network - PAN

Charakteristika LAN obmedzené územie - rádovo stovky metrov, jednotky kilometrov využíva spravidla jediná organizácia, ktorá je aj vlastníkom a správcom siete typické je homogénne prostredie - býva postavená na jedinom priemyselnom štandarde, využíva iba jednu protokolovú architektúru, rovnaký operačný systém (výnimky sú bežné) vysokorýchlostný prenos spravidla stovky Mb/s až desiatky Gb/s, veľké objemy dát bezpečnosť prístupov má vysokú prioritu

Charakteristika WAN (1) rozľahlé územie - stovky kilometrov, štáty, kontinenty, celý svet vlastníkom a správcom je spravidla jediná organizácia, poskytujúca telekomunikačné a dátové služby prenajíma sieť množstvu užívateľov (paušál, od objemu prenesených dát, časové obmedzenie. . . ) WAN jednotlivých providerov sa spájajú vzájomne do hierarchicky členeného systému tak, že menšie WAN vytvárajú väčšiu WAN, ktorá pokrýva rozľahlejšie územie heterogénne prostredie: prepája veľmi rôznorodé systémy rôzna HW základňa počítačov (PC, Mac, mainframe), rôzny sieťový HW aj v priebehu jediného prenosu (ethernet, ATM, optika, rádio), rôzne operačné systémy, rôzne komunikačné protokoly

Charakteristika WAN (2) veľmi rozdielne nároky na prenosovú rýchlosť, spravidla upstream < downstream, na magistrálach potrebná veľmi vysoká prenosová rýchlosť rádu stoviek Gb/s až Tb/s, všeobecne je prenosová rýchlosť veľmi rozdielna od desiatok kb/s až desiatky Tb/s. najznámejšia GAN súčasnosti: Internet výrazná slabina Internetu: malá bezpečnosť prenášaných dát privátne WAN: banky, nadnárodné korporácie, záchranné služby, armády - vysoká bezpečnosť

Charakteristika menej obvyklých označení sietí MAN – používa technológie typické pre WAN, pokrýva však oblasť na úrovni väčšieho mesta alebo regiónu GAN – používa technológie typické pre WAN, pomenovanie zdôrazňuje, že sieť pokrýva celú zemeguľu; spravidla využíva na prenos dát aj satelity PAN – poskytuje prepojenie rôznych zariadení pre jediného používateľa (PC, mobilný telefón, tablet, tlačiareň. . . )

Charakteristiky sietí Podľa vzájomného postavenia počítačov siete peer - to – peer siete klient – server host – terminál (vzdialený prístup ) sieťové riešenia typu cloud konvergované siete (siete novej generácie NGN, 2005) Internet of Things („Internet vecí“ 2015)

siete peer - to - peer znamená „rovný s rovným“, označenie je P 2 P sieť nemá vyhradený server každý počítač môže ponúkať prostriedky na zdieľanie (slúžiť ako server) a využívať prostriedky druhých (pracovať ako klient), a to dokonca aj v jedinom okamihu nevýhody: vysoké zaťaženie staníc využívaných ako servery (znemožnená práca obsluhy danej stanice po určitý čas) minimálna bezpečnosť siete a uložených dátový chaos zálohovanie dôležitých dát je v kompetencii obsluhy každej stanice výhoda: ušetrí sa za nákup servera a jeho správu použiteľné pre nenáročné siete do desať počítačov

siete peer - to - peer

siete klient - server znamená „slúžiť“ (servis) sieť má vyhradený server, príp. viacero serverov, ktoré slúžia klientom prístup ku dátam na pracovných staniciach ( klientoch ) je možný iba lokálne, nie je možný prostredníctvom siete zdieľané dáta sa nachádzajú výhradne na serveri, kde sú dôkladne zabezpečené presne definovaným systémom prístupových práv - vysoká bezpečnosť server je hardwarovo dimenzovaný tak, aby zvládal požiadavky klientov centralizovaná správa dát: dáta sú jednoznačne usporiadané neexistuje viacero súbežne používaných tých istých súborov zálohovanie dôležitých dát je riešené centrálne - zálohou dát na serveri, zodpovedá administrátor nevýhodou sú náklady na nákup a správu servera

siete klient - server Tenký klient Ide o špeciálny variant riešenia klient – server klient disponuje veľmi redukovaným hardwarom („bezdisková stanica“), má však veľmi dobré pripojenie ku serveru software aj dáta získava po štarte zo servera, lokálne nič neukladá výhody: nízke nároky na HW, vysoká bezpečnosť, bezhlučná prevádzka ide o model host – terminál na technologicky novej úrovni

Host - terminál Z klientského počítača, pracujúceho v úlohe terminálu, sa pristupuje ku vzdialenému systému – „host“. Použitie: správa serverov správa medziľahlých uzlových zariadení (routery, switche) využívanie superpočítačov

Host - terminál

Host - terminál

Host - terminál Prístup ku superpočítačom je riešený vzdialeným prístupom – reláciou terminál - host

Host - terminál Ukážka prístupu ku systému superpočítača

Cloud Moderné riešenie pri ktorom užívateľ využíva minimum lokálnych prostriedkov – ťažisko využívaných prostriedkov je „niekde na Internete“ (diskový priestor, vzdialený software, dáta. . . ) Vyžaduje stále, stabilné a vysoko- rýchlostné pripojenie klienta ku Internetu Príklad: G-Mail účet ponúka široké možnosti

Cloud Súčasťou G-mail účtu je napríklad diskový priestor, ktorého časti je možné zdieľať s vybranými spolupracovníkmi

Konvergované siete Súčasný trend prelínanie počítačových sietí a telekomunikačných sietí do jediného integrovaného systému združuje v sebe funkcie klasickej počítačovej siete, telefónnej siete, teletextu (ďalekopisu), televízneho okruhu, zabezpečovaciho systému, videokonferenčného systému a mnohých ďalších

Konvergované siete Klasické Je dnes riešenie nahradené samostatných konvergovanou sietí sieťou

Konvergované siete telefon PC sieť video zabezpečenie budovy. . .

Konvergované siete Typickými koncovými zariadeniami sú okrem počítačov aj IP telefóny, tablety, digitálne TV prijímače, mobilné telefóny – smartphone, automaty, . . .

Nároky, ktoré prináša konvergencia sietí Wide Bandwidth l široké prenosové pásmo umožňuje vysokorýchlostný prenos Scalability l už pri návrhu siete sa počíta s jednoduchou rozšíriteľnosťou v budúcnosti, bez nadmerných nákladov na upgrade Fault Tolerancy, Redundancy l odolnosť siete proti poruchám a výpadkom, dôležité komponenty sú zálohované Qo. S – Quality of Service l uprednostňované sú pakety s vysokou prioritou

Nároky, ktoré prináša konvergencia sietí Qo. S

Nároky, ktoré prináša konvergencia sietí Qo. S

Nároky, ktoré prináša konvergencia sietí Scalability Fault Tolerancy

Nároky, ktoré prináša konvergencia sietí Scalability

Služby moderných sietí prostredníctvom Internetu sa dnes stretávame s množstvom služieb, ktoré sa stávajú bežnou súčasťou každodenného života: e-mail l e-library l e-learning l e-goverment l e-shop l e-bussiness l e-banking l Aké informácie môžme z Internetu získať ďalej: • denné aktuality • počasie • mapy, navigácia ( v spolupráci s GPS) • cestovné poriadky. . . a množstvo ďalších

Úvod do technológie počítačových sietí

Základné pojmy hardwarové prostriedky softwarové prostriedky charakteristika prenášaných dát charakteristika koncových používateľov organizačné prostriedky a zabezpečenie siete

Hardwarové prostriedky uzol siete l koncový uzol – je zdrojom alebo konečným príjemcom dát l l l pracovná stanica (klient) server medziľahlý aktívny prvok – zabezpečuje doručovanie dát l repeater, bridge, hub, switch, router. . . prenosové médium l metalický kábel l l optický kábel l koaxiálny, krútený pár, twinaxiálny kábel monomódový, multimódový rádiové vlny („mikrovlnka“) laserový lúč

Softwarové prostriedky komunikačný protokol l zabezpečuje jednotné pravidlá komunikácie na danej úrovni určuje význam jednotlivých bitov prenášaných dát pre každú úroveň komunikácie existujú osobitné sady protokolov sieťový operačný systém l l realizuje komunikáciu medzi aplikáciou a komunikačnými protokolmi zabezpečuje prístupové práva sieťový aplikačný software l zabezpečuje služby podľa potrieb a požiadaviek používateľov

Organizácia dátového toku Význam organizácie dátového toku do paketov: l l l umožňuje, resp. zjednodušuje pravideľnú kontrolu bezchybnosti prenášaných dát v prípade chyby pri prenose sa opakovane prenáša iba poškodený paket (malé množstvo dát) umožňuje súbežné využívanie siete viacerými aplikáciami v rámci jediného počítača umožňuje striedanie paketov z rôznych uzlov na agregovaných linkách; umožňuje zdieľanie prenosového média viacerými uzlami umožňuje zdieľať komunikačné médium pre viacerých používateľov, umožňuje TDM umožňuje používať Qo. S– uprednostňovanie paketov s vyššou prioritou

Organizácia dátového toku

Organizácia dátového toku

Organizácia dátového toku

Typy prenášaných dát Binárne dáta l Vysoké nároky na bezchybnosť prenesených dát, malé nároky na rýchlosť Multimediálne dáta - (video, hlas, hudba) l Vysoké nároky na bandwidth (kvalita), na kontinuálny prenos konštantnou rýchlosťou Textové dáta l Malé nároky na výkon siete Ďalšie kritéria – hľadisko bezpečnosti (školská učebňa – malé požiadavky, banka – vysoké požiadavky)

Charakteristika koncových používateľov Je ním človek alebo stroj ? Charakter práce užívateľa, intenzita využívania siete, nároky na bandwidth, spoľahlivosť, bezpečnosť prenášaných dát Odborná erudícia používateľa, nároky na transparentnosť sieťových prostriedkov, schopnosť pracovať s náročnejším prostredím (CLI), schopnosť riešiť elementárne závady. . .

Organizačné opatrenia pravidlá, smernice o prístupe k sieťovým prostriedkom, stratégia zabezpečenia dát a sieťových prostriedkov před neoprávneným prístupom l l l kto má aké oprávnenie pravidlá pre správu HW zariadení pravidlá pre správu kont kategorizácia dát pravidlá pre prístup k dátam pravidlá pre nakladanie so záložnými médiami