a13) Místní počítačové sítě - LAN

Komunikační prostředky:

Komunikační prostředky jsou v tomto textu uváděny v přímé souvislosti na stavbu počítačových sítí. Přenosové cesty dělíme z hlediska konstrukce na koaxiální kabely, kroucené dvoulinky, optická vlákna, strukturovanou kabeláž a bezdrátové přenosy.

1) Koaxiální kabely

Tento kabel přenáší elektrické signály pomocí dvou vodičů, jejichž postavení (role) není stejná.: jeden z vodičů je tvořen silnějším,

Impedance kabelu

Důležitým parametrem každého koaxiálního kabelu je jeho impedance, měřená v ohmech. Vyjadřuje odpor, který kabel klade střídavému proudu. Ve světě počítačů se používají nejčastěji koaxiální kabely s impedancí 50 ohmů, zatímco například pro rozvody televizního signálu jsou kabely s impedancí 75 ohmů. Jakmile se rozhodneme použít koaxiální kabel pro potřeby propojení počítačů, musíme zakončit oba konce kabelů pomocí tzv. zakončovacích členů (lidově terminátorů). Pokud bychom to neučinili a nechali jeden konec kabelu nezakončený, docházelo by na něm k odrazům přenášeného signálu. Výsledkem by bylo takové zkreslení, které by užitečný signál zcela znehodnotilo.

Tlustý a tenký koaxiální kabel

V souvislosti s technologií Ethernetu (nejužívanější síťová technologie) se "proslavily" dva druhy koaxiálních kabelů - tlustý (průměr asi 1 cm) a tenký (zhruba poloviční). Historicky starší - tlustý - měl několikanásobné vodivé opletení a byl žlutý. Byl ovšem relativně drahý a hlavně málo ohebný. Proto se postupně přešlo na tenký kabel s jednoduchým opletením.

Sběrnicová technologie

Nejznámnější se nazývá Ethernet. Pochází z roku 1980 a byla uzpůsobena vlastnostem tlustého koaxiálního kabelu. Podle této koncepce se využívalo charakteristické vlastnosti koax. kabelu - vytvářet odbočky pro připojování jednotlivých uzlů. Z kabelu se stává přenosové médium, které je přístupné všem připojeným uzlům. Pro tlustý kabel se postupně vytvořil standard, který se označuje jako 10 Base 5.

Číslo 10 znamená přenosovou rychlost - 10 Mbps, slovo Base znamená základní pásmo a číslo 5 udává maximální délku souvislého kabelového segmentu ve stovkách metrů (500 m). Pro tenký kabel, na který se později z vysloveně praktických důvodů přešlo, pak měl poněkud horší přenosové vlastnosti a příslušný standard nese označení 10 Base 2.

V současné době koaxiální kabely ustupují do pozadí, dnes jednoznačně převládá kroucená dvoulinka.

2) Kroucená dvoulinka

Jestliže koaxiální kabely stály u zrodu lokálních počítačových sítí, pak se v současné době nejčastěji používají kroucené dvoulinky, optické vlákna a tzv. strukturované kabeláže.

Kroucená dvoulinka je tvořena dvěma vodiči, které jsou po celé své délce pravidelným způsobem zkrouceny (anglicky twisted). Oba vodiče jsou rovnocenné v tom smyslu, že žádný z nich není spojován se zemí nebo kostrou. To zmenšuje efekt vnějších vlivů, které na kroucenou dvoulinku mohou působit. Protože užitečný signál je dán rozdílem potenciálů mezi oběma vodiči, proudy indukované vnějším rušivým polem se vzájemně vyruší (lépe - vznikají stejně velké a tak neznehodnocují přenášený signál).

Proč je dvoulinka kroucená?

Snaha o minimalizaci nežádoucích vlivů se ovšem také týká opačného směru - vyzařování z kroucené linky směrem ven. Je známo, že souběžné vodiče se chovají jako anténa - pokud jimi prochází střídavý signál, vyzařují do svého okolí elektromagnetické vlny. Efekt vyzařující antény lze výrazně snížit tak, že se oba vodiče pravidelně zkroutí. Praxe si někdy vyžaduje ještě nižší úroveň vyzařování. Pak se musí místo nestíněné kroucené dvoulinky (UTP, Unshielded Twisted Pair) použít dvoulinka stíněná (STP).

Dříve se používalo provedení kroucené dvoulinky, které dokázalo přenosy dat rychlostí 10 Mb/s - právě tolik, co umožňoval klasický Ethernet. Dnes se tento druh kroucené dvoulinky označuje jako kategorie 3. V běžné praxi se dnes používá dvoulinka kategorie 5, která snáší přenosy rychlostí 100 Mb/s nebo dokonce 155 Mb/s a více.

Vliv kroucené dvoulinky na topologii lokálních sítí

Největší odlišnost "twistu" od koaxiálu je v tom, že na kroucené dvoulince není možné dělat odbočky. Kroucená dvoulinka je proto použitelná jen na kratší vzdálenosti (do 100m). Vzniká problém, jak vytvořit sběrnicovou topologii, výhodnou pro Ethernet. Problém s odbočkami se řeší elektronicky například pomocí tzv. rozbočovače (anglicky hub) nebo přepínače (anglicky switch). Ethernet pracuje se sdíleným přenosovým médiem. Jinými slovy - datový signál se šíří ke všem komunikujícím uzlům. Jak je vidět z obrázku je připojení každého uzlu do rozbočovače samostatné a fyzicky má síť hvězdicovou topologii. Rozbočovače se tedy přizpůsobily tak, aby se chovaly i jako opakovače. Tím se zajistil provoz sítě tak, aby se signál šířil do všech uzlů.

Základním úkolem místní počítačové sítě - LAN (Local Area Network) je fyzicky vzájemně propojit několik počítačů a často je spojit i se sálovým počítačem. Spojení se provádí pomocí řady prostředků - kroucené vodiče, vláknová optika, telefonní linky a dokonce infračervené světlo a radiové signály...

Nejobvyklejší situace, se kterou se síť setkává, je přenášení zprávy z jednoho počítače na druhý. Touto zprávou (informací) může být dotaz na data, odpověď na datový požadavek jiného počítače nebo povel pro spuštění programu uloženého v síti. Data nebo program, které zpráva požaduje, mohou být uložena na osobním počítači používaném spolupracovníkem v síti nebo na datovém serveru. Datový server je obvykle vysoce výkonný osobní počítač s velkým pevným diskem, který není výlučně využíván žádným účastníkem sítě. Existuje pouze proto, aby sloužil všem ostatním počítačům, napojeným do sítě jako společné místo pro ukládání dat. Podobným způsobem může síť využívat tiskové servery, který každý z uživatelů LAN může použít pro tisk. Tiskový server je počítač připojený k tiskárně nebo jen inteligentní tiskárna.

Síť musí od jednotlivých počítačů připojených do sítě, neboli uzlů, přijímat požadavky na přístup k ní, umět zpracovat současně vznikající požadavky na její služby. Když počítač jednou služby sítě má, potřebuje síť metodu, jak zaslat zprávu z jednoho uzlu do druhého.