Programové prostriedky a poskytované služby lokálnych sietí

ŠTRUKTÚRA SIEŤOVÉHO OPERAČNÉHO SYSTÉMU

Štruktúra sieťového operačného systému je rozličná, podľa toho, či sa jedná o programové vybavenie pracujúce na pracovnej stanici, alebo o programové vybavenie pracujúce na serveri. Základ sieťového operačného systému na pracovnej stanici tvorí tzv. redirektor a sieťové komunikačné vybavenie. Redirektor má za úlohu rozpoznať, či sa požiadavka (prichádzajúca od aplikačného programového vybavenia) týka lokálnych alebo sieťových zariadení (diskových a disketových jednotiek ap.) a podľa toho má túto požiadavku ďalej presmerovať.

- ak sa jedná o lokálnu požiadavku, presmeruje ju na lokálny operačný systém (v našom prípade to bude MS DOS pracujúci na pracovnej stanici), odtiaľ potom bude požiadavka predaná programovému vybaveniu nižšej úrovne pracujúcemu na pracovnej stanici (BIOS a ovládače príslušných zariadení)
- v prípade sieťovej požiadavky bude táto požiadavka presmerovaná na sieťové komunikačné vybavenie, ovládač sieťového adaptéru a ďalej cez tento adaptér a k nemu pripojené sieťové kabely na sieťovú stanicu, vybavenú požadovaným zdieľaným zariadením.

APLIKAČNÉ PROGRAMOVÉ VYBAVENIE

• všeobecne platí, že len nepatrné percento programov nie je možné nakonfigurovať tak, aby nemohli na súčasných sieťach pracovať.

SIEŤOVÉ UTILITY A NADSTAVBY

• špeciálne programové vybavenie serveru - ak je to server nededikovaný, ktorí slúži aj ako pracovná stanica bude toto programové vybavenie doplnené ešte redirektorom
• sieťové komunikačné programové vybavenie

- ak obdrží server od pracovnej stanice nejakú požiadavku na využitie k nemu pripojených zdieľaných zariadení, prejde táto požiadavka zo sieťového adaptéru cez jeho ovládač a sieťové komunikačné programové vybavenie až k serverovému programovému vybaveniu, ktoré preverí, či sa jedná o oprávnenú požiadavku (t.j. preverí prístupové práva užívateľa, ktorý pracuje s aplikáciou, ktorá ho vyslala) a predá ich k vybaveniu operačného systému pracujúceho na danom serveri.
- týmto operačným systémom môže byť napríklad opäť MSDOS, alebo môže ísť o nejaký špeciálny, na mieru šitý, operačný systém, ako je tomu napríklad u lokálnej siete Novell NetWare. Ak používa operačný systém ako sieťové komunikačné programové vybavenie NetBIOS a ako diskový operačný systém MS-DOS, bude ich začlenenie do štruktúry OSI vyzerať nasledovne.

NETBIOS – sieťové komunikačné programové vybavenie
UTILITY + PGM. VYBAVENIE SERVERU
MS-DOS + redirektor
NETBIOS
SIEŤOVÝ HARDVÉR

Úvod do dátovej komunikácie a počítačových sietí

Signál - je fyzikálna veličina premenná v čase, slúžiaca k získaniu informácie, jej prenosu, uchovaniu v pamäti alebo inému spracovaniu.

Dáta-Akékoľvek vyjadrenie skutočnosti v podobe číslicových, abecedných alebo iných grafických znakov, ktorým možno prisúdiť určitý význam a ktoré možno renášať, uchovávať v pamäti a inak spracovávať.

Šírka pásma

- je prenosová kapacita kanála.
- pre analógové okruhy je šírka pásma rozdiel medzi hornou a dolnou frekvenciou, ktorú prenášame cez médium. Je vyjadrená v jednotke hertz [Hz].
- existuje presný matematický vzťah medzi šírkou pásma udanou v hertzoch a maximálnou rýchlosťou prenosu dát. Preto je šírka pásma vyjadrovaná aj v prenesených bitoch za 1 sekundu [bit/sec].

Protokol

je všeobecne definovaný ako množina syntaktických (formáty jednotlivých správ, t.j. príkazov a odpovedí) a sémantických (používanie príkazov a odpovedí) pravidiel, ktoré určujú chovanie funkčných jednotiek pri nejakej činnosti vrátane časovej špecifikácie výskytu jednotlivých udalostí alebo ich postupností.

Kanál, okruh, prenosová cesta, spoj

Kanál je súhrn prostriedkov slúžiacich k prenosu signálu medzi dvoma bodmi jedným smerom. Je charakterizovaný šírkou pásma, prenosovou rýchlosťou, úrovňou šumu, chybovosťou a.i. Prenosová cesta je pojem, ktorý určuje skôr štruktúru trvale existujúcich spojovacích prostriedkov, pokiaľ pojmy kanál a okruh v sebe zahrňujú ich organizáciu. Napr. telefónny okruh vybavený na obidvoch koncoch telefónnymi prístrojmi tvorí telefónny spoj. Pre vytvorenie kanálu alebo okruhu musí existovať vhodná prenosová cesta, ktorá zabezpečuje vlastný prenos signálu.

Spojenie

- Spojenie predstavuje trvalý, alebo dočasný komunikačný vzťah medzi dvoma, alebo viacerými entitami v komunikačnej sieti.
- Spojenie je identifikované koncovými bodmi spojenia fyzicky, alebo logicky.
- Proces spojenia zahŕňa vo všeobecnosti tri fázy:
- vybudovanie spojenia
- informačná výmena
- zrušenia spojenia.

Paket

Je celok dát obsahujúci riadiace a užívateľské informácie používaný na prenos cez paketové siete

Typy komunikácie

Moderné komunikačné siete sú schopné integrácie a prenosu týchto štyroch typov komunikácie:

• dáta
• hlas
• video
• text

Dátová komunikácia

• je taký druh komunikácie, ktorý zahŕňa diaľkový prenos (vysielanie a prijímanie) a spracovanie dát, pričom prenášané dáta sú veľmi často kódované.
• môže prebiehať medzi dvomi počítačmi, respektíve medzi počítačom a terminálom.

Komunikačný proces

• môžeme posudzovať z rôznych hľadísk, napr. podľa
• spôsobu komunikácie používateľa s počítačom (interaktivita),
• typu vymieňaných údajov,
• času,
• druhu výmeny (iba vysielanie alebo prijímanie, alebo oboje).

DÁTA HLAS

TEXT VIDEO

IP adresa

- Každý počítač v sieti Internet má pridelenú numerickú adresu, ktorá zaberá 32 bitov, tzv. IP adresu.
- Z dôvodov efektívneho smerovania správ je adresa uzla siete zložená z dvoch častí - z adresy siete a z adresy samotného uzla.
- Adresu siete prideľuje centrálny správca Internetu.
- V rámci takejto siete môže pracovať niekoľko počítačov, ktorých adresy si ľubovoľne zvolí správca konkrétnej siete.
- Jednotlivé siete sú navzájom prepojené cez uzly, tzv. routre, ktoré vedia smerovať údajové pakety, pretože poznajú všetky adresy im prístupných sietí.

Dvojbodový spoj sa skladá z dvoch staníc prepojených prenosovou cestou, ktorá slúži na prenos signálov (môžu byť elektrické, elektromagnetické, alebo optické) nesúcich vlastnú informáciu.

Základnou jednotkou pre dátovú komunikáciu je spoj. Umožňuje výmenu informácií (používateľských alebo riadiacich) medzi informačným zdrojom a informačným spotrebičom.

Spoje delíme na:

• dvojbodové – slúžia pre komunikáciu medzi dvoma užívateľmi
• mnohobodové – slúžia pre komunikáciu niekoľkých používateľov

Sieť je charakterizovaná ako Multipočítačový (distribuovaný) systém, ktorý sa skladá z niekoľkých počítačov (s možnosťou vzájomnej komunikácie), ktoré sú schopné aj samostatnej činnosti.

Počítače môžu byť prepojené priamo alebo nepriamo - sprostredkovane.

Na sprostredkovanie spojenia sa používajú dva princípy: - prepájanie okruhov a prepájanie paketov.

Prepájanie okruhov

• je analógiou telefónnej siete. Počas celého spojenia je vytvorená prenosová cesta medzi koncovými uzlami, ktorá slúži iba pre toto spojenie.
• Výhodou je minimálne oneskorenie prenášanej informácie, nevýhodou vysoká cena spojenia.

Prepájanie paketov

• pracuje s blokmi údajov s minimálnou prípustnou dĺžkou (pakety).
• vysielajúca stanica vysiela pakety spolu s cieľovou adresou do komunikačnej siete – v najbližšom prepájacom uzle je paket dočasne uložený, preskúma sa jeho adresa, a potom sa vyšle najvhodnejším smerom ďalej – postupným opakovaním týchto krokov sa dostane paket k adresátovi.
• tento typ siete pracuje pri náhodnom zaťažení siete efektívnejšie ako predchádzajúci.

Základnou jednotkou, ktorá obsahuje ucelenú informáciu je správa.

• dĺžka správy môže byť teda veľmi rozdielna.
• toto je z hľadiska prevádzky siete nevhodné, a preto sa správy prenášajú po úsekoch pevnej dĺžky, ktoré sa nazývajú pakety.
• dlhšie správy sa delia na viac kratších paketov, veľmi krátke správy môžu byť dopĺňané na minimálnu dĺžku.
• aby mohol byť paket prenesený po sieti, musí byť doplnený o ďalšie údaje (synchronizačnú postupnosť, cieľovú a zdrojovú adresu a o kontrolný znak). Takýto paket sa nazýva rámec.

Synchronizačná postupnosť

• slúži na označenie začiatku rámca a sfázovanie generátora hodín na prijímajúcej strane.

Cieľová adresa

• identifikuje cieľovú stanicu resp. toho, kto má paket prijať.

Zdrojová adresa

• identifikuje vysielajúcu stanicu

Kontrolný znak

• umožňuje prijímacej strane rozhodnúť, či bol paket prenesený bez chyby.

Datagram

• je paket obsahujúci kompletnú adresu vysielacej a cieľovej stanice, ktorý cestuje po sieti nezávisle od ostatných paketov prenášaných medzi rovnakými stanicami
• pri veľkých sieťach nemusí datagramová služba zaručovať poradie, v ktorom sú pakety doručované.

Virtuálny spoj

• je vytvorený medzi koncovými stanicami pred vlastným začiatkom prenosu správ prostredníctvom špeciálnych paketov.

Metódy spojenia
 
• Určujú, či spojenie umožňuje prenášať dáta v jednom smere alebo v oboch smeroch. V prípade spojenia umožňujúceho prenos v oboch smeroch určujeme, či umožňuje prenášať dáta súčasne. Možné metódy spojenia sú:

Simplexný prenos

• umožňuje iba jednosmerný prenos dát medzi vysielačom a prijímačom a používa iba jedno prenosové médium (televízne vysielanie)
• prenos informácií je tu potrebný len v jednom smere, konkrétne z centrálneho počítača (servera) k počítačom (klientom) resp. terminálom používateľov

Duplexný prenos

• používa dva a viac kanálov, a tak prenos môže prebiehať v rovnakom okamžiku oboma smermi. Na duplexný prenos teda môžeme pozerať ako na dva simplexné prenosy.
• Každá stanica musí byť schopná vysielať a prijímať dáta.
• Pokiaľ prebieha prenos dát v obidvoch smeroch po jednej prenosovej linke, označujeme to ako poloduplexný prenos. Poloduplexný okruh tak dovoľuje obojsmernú komunikáciu ale nie v rovnakom okamihu.
• Tento prenos používajú pri svojich operáciach systémy otázok a odpovedí.

Potvrdzovanie správ

Pri prenose paketov po sieti môže dôjsť v zásade k dvom chybovým situáciám.

1. cieľová stanica síce paket príjme, ale kontrolou kontrolného znaku zistí, že prenos neprebehol správne.
2. cieľová stanica paket vôbec neprijme, a to buď preto, že bolo poškodené jeho adresné pole alebo počas vysielania nebola cieľová stanica pripravená na príjem.

Pri požiadavke bezchybného prenosu informácií, musí vysielacia strana obe tieto chyby detekovať a vysielanie príslušného paketu zopakovať. Pre tento účel sa najčastejšie používa metóda potvrdzovania správ.

Existuje niekoľko metód, ktoré sa v praxi môžu kombinovať a modifikovať:

• pozitívne potvrdzovanie
• negatívne potvrdzovanie
• číslovanie paketov
• skupinové potvrdzovanie

Pozitívne potvrdzovanie

• prijímacia strana v prípade, že prevzala dátový paket bez chyby, vyšle špeciálny potvrdzovací paket.
• Na chybne prijatý paket (a samozrejme neprijatý) stanica nereaguje.
• vysielacia strana po vyslaní paketu musí čakať istú dobu (timeout) na potvrdzovací paket – po prijatí potvrdenia môže pokračovať vysielaním ďalšieho paketu – ak nepríde potvrdenie do istého času (timeout), opakuje vysielanie predchádzajúceho paketu znova.

Pozitívne potvrdzovanie je základom v praxi používaných metód. Vo svojej čistej forme má však nevýhody

• vo veľkom náraste časových oneskorení pri raste chybovosti prenosu
• v relatívne veľkom zaťažení siete pri prenose krátkych paketov.

Negatívne potvrdzovanie

• vysielacia strana je upozornená iba na chybne prijaté pakety prijatím špeciálneho paketu.
• tento postup rýchlo reaguje na chybne prijaté pakety, nedokáže však vyriešiť stratu paketu, preto sa kombinuje s pozitívnym potvrdzovaním. V tejto kombinácii potom rýchlo reaguje na chybne prijatý paket, stratený paket je detekovaný uplynutím časového limitu.
• strata potvrdenia vedie k zdvojeniu paketu na prijímacej strane.

Číslovanie paketov

• je mechanizmus, ktorý umožňuje prijímajúcej strane detekovať zdvojený paket (k tomu dochádza pri strate potvrdzovacieho paketu, vysielacia strana nie je schopná
rozpoznať, či došlo k strate paketu alebo iba k strate jeho potvrdenia a opakuje vysielanie)
• aby prijímacia strana rozpoznala, že ide o už prijatý paket, všetky pakety sú vzostupne očíslované
• z praktických dôvodov sa používa modulárne číslovanie, napr. čísla v rozsahu 0 až 127.
• potom je možné detekovať nielen opakovaný paket (rovnaké číslo), ale aj stratu paketov (vynechané číslo).
• okrem vysielaných môžu byť číslované aj potvrdzovacie pakety.

Skupinové potvrdzovanie

• slúži na potlačenie časových strát, ktoré vznikajú potvrdzovaním každého paketu.
• vysielacia strana očakáva potvrdenie až po odvysielaní n paketov
• prijímacia strana potvrdzuje číslom posledného správne prijatého paketu.