Aktivní síťové prvky – 1. část

Připravili jsme pro vás dvojdílný seriál o základním rozdělení aktivních prvků datové sítě. Ukážeme vám, jak se postupně jednotlivé prvky vyvíjely, k čemu se daná zařízení dají využít a v čem se příležitostně prolínají. V prvním díle se zaměříme na huby, bridge a switche.

Začátky síťových systémů

První více používané sítě (v 70. letech 20. století) byly tvořeny jednoduchým koaxiálním kabelem s terminály na koncích. Jednotlivé terminály (počítače) se snažily dostat do malých mezer mezi tím, co vysílaly ostatní počítače na stejném kabelu. To byl začátek sítí, jak je známe dnes, takzvaný sběrnicový typ. Jejich problém však spočíval ve vysokém počtu kolizí mezi jednotlivými vysíláními, omezeném počtu stanic a délce samotného kabelu.

Kolizní doména – jde o část sítě, která je sdílena jedním a více síťovými zařízeními. Tato zařízení se snaží vysílat a přitom může docházet k souběžnému vysílání a tím k takzvané kolizi. Dojde tak ke znehodnocení vysílané informace a vysílání se musí opakovat.
Broadcastová doména – je síť nebo její část, kde může síťový uzel (hub, switch, router – vysvětlení dále v článku) komunikovat se všemi zařízeními této domény nebo s jinými síťovými uzly. Tato doména bývá obvykle omezena zařízením schopným směrováním (routováním).

Vývoj aktivních prvků lokálních sítí

Prvním skokem vpřed od sběrnicového typu sítě k námi nejčastěji používanému typu hvězdy (propojení počítačů do útvaru tvarem připomínající hvězdici), byl vývoj aktivních prvků lokální sítě. Ze začátku to byl hub (rozbočovač), nejednalo se o nic jiného než o fyzické propojení mezi porty RJ45, kdy vše co dorazilo na jeden port, bylo automaticky nasměrováno na všechny zbylé porty. Tato technologie poprvé umožnila určité organizování sítě do větších celků stromové struktury.

Taktéž se nyní mnohonásobně rozrostl problém kolizní a broadcastové domény, který byl omezený na několik počítačů na sběrnici. Proto došlo k vývoji protokolu, který by dohlédnul na to, že se jednotlivá zařízení nebudou nekontrolovaně překřikovat, ale zavede se v sítích řád.
Tento protokol se jmenuje CSMA (Carrier sense Multiple access), jde o složeninu dvou hlavních vlastností nutných k bezkoliznímu provozu.

Carrier sense – zařízení poslouchá nosnou vlnu, snaží se tedy detekovat, zda někdo jiný nevysílá
Multiple access – přijetí existence jiných vysílajících zařízení

Základní protokol je rozšířen i o informace, jakým způsobem se budou jednotlivé prvky provozu datových sítí chovat. Nejpoužívanějším je CSMA/CD (Collision detection), kde mají uzly schopnost detekovat vzniklou kolizi, přestat vysílat a začít znovu po uplynutí určité doby. Zatímco skrze protokol CSMA/CA (Collision avoidance) se zařízení navzájem upozorňují na to, že budou vysílat. Další protokoly jsou např.: BA (Bitwise arbitration) nebo CP (Collison prevention).

Přepínáme aneb switchujeme

Dalším technologickým krokem vpřed od hubu (rozbočovače) byl bridge (most) a hlavně "inteligentnější" switch (přepínač). V těchto zařízeních (bridge a switche) už nejsou jen propojení mezi jednotlivými porty, ale nad jejich fyzickou částí je i aplikační rozhodovací část. Čím více se dnes rozvíjejí síťové prvky, tím více možností pro nastavení dostávají i switche. Některé funkce ale zůstávají stejné, jako například snížení počtu kolizních domén na jednotlivých portech a možnost zmenšení i broadcastových domén pomocí logického dělení sítě na takzvané VLANy.

OSI model

Tento model je konceptem, který představuje součinnosti síťových technologií, avšak nebyl nikdy přesně realizován. Přesto se na něj odkazuje pro snazší pochopení sítí. Celý model má 7 vrstev – fyzickou, linkovou, síťovou, transportní, relační, prezentační a aplikační. Z hlediska sítí nás však zajímají jen první čtyři úrovně:

Fyzická – byla zmiňována v předchozím článku, jedná se o kabely a celkové fyzické parametry linky.
Linková – jde o adresaci zařízení pomocí MAC adres. MAC adresa je jedinečná pro každou entitu síťového provozu. Právě tato vrstva se stará o detekci a řešení chyb vlastního toku při komunikaci jednotlivých zařízení v jedné síti.
Síťová – na této vrstvě dochází již k logické adresaci zařízení pomocí IP adres a z toho vyplývající možnosti směrovat (routovat) data do jiných sítí, ať už lokálních nebo vzdálených.
Transportní – poslední vrstva z pohledu síťového provozu známá jako TCP (UDP) řeší spojení a rozdělení datového toku do menších segmentů, jejich případnou kontrolu a kvalitu přijímaných dat.

Dříve zmíněné switche spadají primárně do druhé vrstvy (linkové vrstvy). Pamatují si MAC adresy zařízení a přímo směřují data k cíli. Tímto omezují jak broadcast, protože cílovou IP adresu požadují hlavně při prvním hledání pomocí tzv. ARP dotazu, tak i kolizní doménu, neboť ta vzniká jen pro zařízení (případně síťové uzly) připojené jen k jednomu danému portu a nekolidují se zařízeními na jiných portech jednoho switche.

Příklady switchů můžete najít na našem e-shopu .

Switch (přepínač) je krokem vpřed od hubu (rozbočovače), jak po technologické stránce, tak i v rámci zmíněného OSI modelu. Hub je součástí vrstvy první (fyzické), zato switch je hlavním představitelem vrstvy druhé (linkové). Někdy potřebujeme, nebo chceme, různě nastavit provoz sítě na lokální vrstvě, z tohoto důvodu se zavedly switche nastavitelné a nenastavitelné.

Nastavitelné (managed) switche – nám dávají větší či menší možnosti nastavení, případně organizování datového provozu, v závislosti na sérii daného výrobce. Nastavení může být přístupné třemi způsoby: websmart – toto označení se vžilo pro nastavování switche přes webové rozhraní prohlížeče, kdy přehledným „klikacím“ způsobem můžete nastavit základní a často i sofistikovanější vlastnosti zařízení; CLI – zkratka pro nastavení pomocí příkazového řádku, kdy k připojení na zařízení dochází pomocí terminálu za využití protokolů telnet popřípadě SSH a následným zadáváním příkazů; nastavení pomocí protokolu SNMP (Simple network management protokol), kdy můžete zařízení na tento způsob nastavit a využívat. Například český výrobce aktivních prvků sítě Metel tento protokol standardizoval pro nastavení svých zařízení.
Nenastavitelné (unmanaged) switche – jde o levné switche, které zůstávají jen na základních vlastnostech přepínání s nemožností cokoliv v nastavení změnit. Fungují na principu Plug and Play.

Důležité: Před pořízením switche je dobré si uvědomit skutečný rozsah jeho použití, aby bylo možné vybrat switch (přepínač), který bude schopen splnit vaše požadavky. Každý switch umí v základu jen přeposílat data, pamatovat si, odkud data přišla a kam je poslat. Vše, co přesahuje rámec těchto funkcí, je nastaveno v závislosti na portfoliu daného výrobce.

Chcete se dozvědět více informací o aktivních prvcích IP sítě? Kontaktujte nás, rádi vaše dotazy zodpovíme.

Chcete být informováni o zajímavostech a novinkách v oboru bezpečnostních technologií? S naším newsletterem vám nic neunikne.

Mohlo by vás zajímat:

Aktivní síťové prvky – 2. část
Připravili jsme pro vás druhou část seriálu o základním rozdělení aktivních prvků datové sítě. Tentokrát vás seznámíme s úlohou routerů a směrovačů při propojování sítí.

Přenos signálu po IP
Kamerové systémy pomocí IP datového řešení jsou s námi již několik let. Víte ale, jak funguje fyzická vrstva přenosu signálu z bodu A do bodu B?

Hledáte přehlednou bezdrátovou síť?
Je tu UBIQUITI Unifi! Bezdrátová síť nabízená společností UBIQUITI má své přednosti, které bychom vám rádi představili. A to především designově velmi dobře zpracované Access pointy.