Informační technologie a výpočetní technika

Struktura počítačových sítí

    Počítačová síť je systém vzniklý vzájemným propojením počítačů. Používá se pro řešení složitých úkolů pomocí většího počtu počítačů umístěných daleko od sebe. Tyto počítače mohou sice jednotlivé části zadání zpracovávat nezávisle, ale obvykle je vhodnější propojit je tzv. počítačovou sítí, která zajistí všem počítačům přístup k nejaktuálnějším informacím potřebným pro řešení úlohy. Pravděpodobně nejstručnější definice by proto zněla takto: "Počítačová síť je systém vzájemně propojených a spolupracujících počítačů."

Typy stanic v  síti

    V počítačové síti se mohou vyskytovat uzly dvou druhů. Jedny bývají označovány jako servery, druhé jako pracovní stanice.
    Pro pracovní stanice (Workstation) je typické, že na nich uživatel provádí zpracování dat, a to způsobem podobným jako na samostatném počítači. Rozdíl je pouze v tom, že může navíc použít služby poskytované sítí. Pracovní stanice se neúčastní chodu sítě jinak, než že využívá služeb sítě.

   Server (Obslužná stanice) je naproti tomu charakteristický tím, že zajišťuje chod sítě. Realizuje funkce sítě a poskytuje ostatním uživatelům některé svoje prostředky, jako například paměťovou kapacitu na discích, připojené tiskárny apod. Na servery jsou v síti zpravidla kladeny vyšší požadavky než na pracovní stanice, a proto bývají realizovány na nejvýkonnějších počítačích sítě. To se projevuje také na ceně, ta je většinou až stokrát vyšší než u pracovních stanic.
    V síti může být libovolný počet serverů a pracovních stanic. Je-li serverů několik, mohou se v poskytování služeb a prostředků navzájem doplňovat (tj. každý z nich bude mít jinou specifickou funkci).
    Podle funkce serveru se rozlišují diskové servery (disc server), souborové servery (file server), databázové servery (database server), tiskové servery (print server) a některé další druhy serverů. Dnes jsou v našich podmínkách nejčastěji kombinovány souborové a tiskové servery. Nyní si jednotlivé servery popíšeme.

   Diskový server (disc server) umožňuje uživatelům sdílet rozsáhlý disk, rozdělený na několik tzv. virtuálních disků, s nimiž pracují uživatelé (resp. jejich software) shodně jako s disky svých pracovních stanic (tzn. na fyzické úrovni). Diskový server lze snadno implementovat a je velmi efektivní, ovšem používán je mnohem méně než server souborový.

   Souborový server (file server) rovněž umožňuje sdílet uživatelům vysokokapacitní disk, avšak nikoli na fyzické úrovni, nýbrž na úrovni logické. Tento server může na rozdíl od předchozího implementovat různé způsoby ochrany souborů či vět proti současnému přístupu více uživatelů. Ochrana dat před neoprávněným použitím je obvykle realizována pomocí hesel, popřípadě pomocí přístupových práv jednotlivých uživatelů. Realizace souborového serveru je sice složitější než u serveru diskového, přesto je prvně jmenovaný typ serveru používán mnohem častěji.

   Databázový server (database server) umožňuje uživatelům sdílet data ve společné databázi a poskytuje jim možnost přístupu k ní. Dále zabezpečuje udržení integrity sdílené databáze. Přístup k databázi pomocí databázového serveru (na rozdíl od souborového) výrazně snižuje tok dat sítí, čímž přispívá ke zvýšení jejího výkonu. Databázové servery jsou proto velice perspektivní a už nyní se začínají rozšiřovat.

   Tiskový server (print server) umožňuje uživatelům počítačové sítě provádět tisky sestav na tiskárnách k  tomuto serveru připojených. Server obvykle pracuje s frontou požadavků na tisk, přičemž uživatel může většinou svému požadavku specifikovat typ výstupního formuláře, počet potřebných kopií atd. Velice často bývá funkce tiskového serveru sdružována s funkcí serveru souborového.
    Vyvstává důležitá otázka, zda v síti provozovat jeden nebo více serverů. Použití jediného serveru vede v případě poruchy k ukončení provozu sítě, naopak při provozování více serverů v síti lze při poruše některého z nich provozovat alespoň ty úlohy, které tento server nevyžadují. Použití více serverů v síti také vede ke zvýšení její výkonnosti, neboť výpočetní kapacita jediného, byť sebevýkonnějšího serveru není nekonečná. Naopak více serverů zvyšuje cenu sítě.
    Jako server se v počítačových sítích obvykle používá velmi výkonný počítač s rozsáhlou pamětí RWM a obrovským diskovým systémem. Naproti tomu jako pracovní stanice stačí standardní počítače nebo tzv. bezdiskové pracovní stanice.

Hlavní důvody zavádění počítačových sítí

    Důvody vedoucí k propojení jednotlivých počítačů do počítačové sítě mohou být čtyři.
    Prvním z nich je zvýšení spolehlivosti celého výpočetního systému. Toho lze dosáhnout především zálohováním jednotlivých prostředků výpočetního systému. Například informace nemusí být ukládány v jediném počítači, ale mohou být v počítačové síti zálohovány jejich "stínováním" v jiném počítači. V takovém případě výpadek jednoho počítače neohrozí zpracování celé úlohy, protože informace je možno získat z jejich záložní kopie a výpočetní kapacitu nepracujícího počítače dokážou nahradit počítače zbývající.
    Druhým důvodem pro zavádění počítačových sítí je možnost sdílení prostředků celého výpočetního systému. Tato možnost vede ke snížení nákladů, neboť mnohá, poměrně drahá zařízení nemusí být v konfiguraci každého počítače, ale postačí, aby byla prostřednictvím počítačové sítě každému jednotlivému počítači dostupná.
    Třetí důvod je možnost sdílení společných informací. Informace mohou být uloženy v počítačové síti pouze jedenkrát (nepočítáme-li jejich záložní kopie) a pro ostatní počítače je postačující, mohou-li sdílená data požadovaným způsobem využívat. Realizace přístupu k datům je závislá na charakteristice a množství dat.
    Konečně posledním důvodem je vytvoření velice výkonného komunikačního prostředí pro jednotlivé uživatele počítačové sítě. Jakákoli komunikace může probíhat prakticky okamžitě (pokud je příjemce připojen k síti a není-li zablokován příjem zpráv), což může přinášet několikadenní úsporu času, obzvláště při operativnosti našich pošt.

Klasifikace sítí dle rozlohy

    Počítačová síť rozprostírající se na omezeném území (stovky metrů až kilometry), se nazývá LAN (Local Area Nerwork - lokální počítačová síť). Pro vzájemné propojení jednotlivých počítačů sítě se zpravidla využívá pevné spojení s vysokou rychlostí přenosu dat (2,5 až 100 Mbit/s) a stálé propojení přenosovým médiem.

    Druhý typ sítě, která se rozprostírá na větším území (vzdálenost je prakticky neomezená), se nazývá WAN (Wide Area Network - rozsáhlá nebo také globální počítačová síť). Zde se pro připojení používá přenosových prostředků veřejné telekomunikační sítě - nejčastěji telefonních kanálů. Jako měniče signálu jsou nejvhodnější modemy podle CCITT V.21 až V.34.
    Zásadním rozdílem WAN oproti LAN je skutečnost, že spojení mezi jednotlivými uzly sítě nebývá trvalé, ale naváže se pouze v případě potřeby komunikace mezi jednotlivými uzly. Po ukončení komunikace se spojení opět zruší. Někdy tvoří výjimku trvalé propojení mezi řídícími uzly sítě, ani to však není pravidlem. Jako servery ve WAN zpravidla nevystupují osobní počítače, ale počítače střediskové (mainframe), popř. superpočítače. Jako uzly WAN mohou vystupovat nejen jednotlivé počítače, ale i celé počítačové sítě.
    Zásadním přínosem WAN je skutečnost, že nabízejí prakticky okamžitě informace z libovolného místa světa. Existuje také několik WAN s celosvětovou působností, které mají i několik desítek uzlů v ČR. Patří sem zejména síť Internet. Jde o "nadsíť", která sdružuje desetitisíce "podsítí" celého světa. Po telefonní síti jde o druhou největší komunikační síť na světě. Internet. umožňuje nejen přenášet informace, ale také využívat výpočetní kapacity superpočítačů, které jsou součástí sítě. Ke komunikaci je využíván protokol TCP/IP (Transmission Control Protocol/InterNetwork Protocol) vyvinutý právě pro tuto síť.

Topologie sítí

    Topologie sítě charakterizuje způsob, jakým jsou mezi sebou propojeny jednotlivé stanice. Je to vlastnost sítě, ke které se přihlíží hlavně ve fázi zavádění sítě, kdy se propojení stanic realizuje, ve vlastním provozu se již příliš neuplatňuje. Topologie sítě je plně určena použitým síťovým hardwarem. V oblasti sítí (a to převážně LAN) jsou v současnosti běžné následující typy:

1. Sběrnice (Bus)

    Základem počítačové sítě je společná sběrnice, na níž jsou připojeny jednotlivé uzly sítě. Jakákoli informace vysílaná některým uzlem je předána na sběrnici, kde postupuje směrem ke všem uzlům až k zakončovacímu prvku sběrnice, tzv. terminátoru. Každý uzel sítě přijímá všechny informace vyslané na sběrnici, avšak zpracovává je jen v případě, že je uveden jako adresát předávané informace.

2. Kruh (Ring)

    Informace jsou v sítích s touto strukturou přenášeny od zdroje ve zvoleném směru přes jednotlivé uzly sítě až k adresátovi. Oproti struktuře typu sběrnice je však možné, aby bylo v jednom okamžiku přenášeno v síti více informací (za předpokladu odlišných tras jejich přenosu).

3. Hvězda (Star)

    Při použití této struktury je každý uzel připojen vlastním spojem k uzlu centrálnímu a komunikuje jen s ním. Centrální uzel buď informace směruje k adresátovi, nebo je předává všem dalším uzlům.

4. Další

    Kombinací struktury typu hvězda a kruh vznikne hvězdicový kruh. Jednotlivé uzly sítě jsou hvězdicově připojeny k uzlům vyššího řádu (tzv. koncentrátory) - ty uzavírají kruh.
    Další modifikací struktury typu hvězda je tzv. stromová struktura, která vlastně odpovídá několika hvězdám, jejichž centrální uzly (tzv. rozvětvovače) jsou propojeny.

    Na toto téma by se dalo ještě hodně napsat, ale my se spokojíme s uvedenými základními znalostmi, protože to jsou neměnné základy, které musí ovládat každý, kdo chce plně využívat možností počítačových sítí.
    Vývoj počítačových sítí zaznamenává prudký rozmach. Asi nejlepším příkladem je Internet, který je využíván ve všech odvětvích lidské činnosti a znám je i laické veřejnosti.

Použitá literatura:

• Ing. Zdeněk Vrátil - Velká encyklopedie PC a výpočetní techniky, GETHON audio and computer Sokolov, 1995
• Oldřich Přichystal - Téměř vše o sítích NOVELL, Grada, 1992
• Petr Česenek - Modemy, faxy, BBS a počítačová komunikace, Grada, 1996

 Hot Tip: Podívejte se na stránky humorného školního časopisu PRD (Pravidelný Redakční Drb):
 

Pokud chcete sledovat tyto stránky (kdy budou změněny, tak se zaregistrujte sem: