Taxonomie počítačových sítí
description
Transcript of Taxonomie počítačových sítí
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