3. diel - Sieťový hardvér - Základné sieťové zariadenia Nové

V predchádzajúcej lekcii, Sieťový hardvér - Prenosové médiá , sme si ukázali prehľad typov a vlastností rôznych prenosových médií, najmä káblov a konektorov.

V dnešnom tutoriále Návrhov štruktúry sietí si preberieme rôzne sieťové zariadenia. Zameriame sa na ich hlavné funkcie, praktické využitie a úlohu v sieťovej infraštruktúre. Rozdelíme si ich podľa ich role v sieti, preberieme switche, routery, firewall a ďalšie.

Sieťové prvky

Zariadenie v sieťach rozdeľujeme podľa ich funkčnosti - na aktívne a pasívne. Pasívne prvky (ako napríklad káble) zaisťujú iba prenos signálu, zatiaľ čo aktívne (napríklad router) dáta spracovávajú, smerujú alebo zosilňujú.

Pasívne prvky

Na rozdiel od aktívnych prvkov pasívne nepotrebujú napájanie. Ak by sme si sieťové pripojenia predstavili ako železnicu, pasívne prvky v sieti by potom plnili funkciu akýchsi koľají, po ktorých posielame naše dáta. Medzi pasívne prvky v sieťach radíme:

• Káble – UTP, optické, koaxiálne,
• Konektory a zásuvky – napríklad RJ-45,
• Patch panely – pre organizáciu káblov,
• Rozbočovače (splittery) – na rozdelenie signálu.

Aktívne prvky

Tieto zariadenia sa už aktívne podieľajú na sieťovej prevádzke a plnia rôzne funkcie. Typicky majú vlastné napájanie a pracujú s dátami. Môžu ich smerovať, prepínať, zosilňovať alebo filtrovať. Všetky používané zariadenia si postupne predstavíme.

Húb

Hub, slovensky rozbočovač, je jednoduché sieťové zariadenie, ktoré slúži na prepojenie viacerých zariadení v jednej lokálnej sieti. Nie je inteligentný - dáta, ktoré prijme, rozosiela na všetky porty bez ohľadu na to, komu sú určené. To znamená, že každé zariadenie v sieti dostane všetky dáta, aj keď nie sú pre neho. Tento spôsob prenosu môže spôsobovať zahltenie siete a nižšiu efektivitu. Dnes sa považuje za zastaraný a je nahrádzaný výkonnejšími switchmi.

Switch

Switch je zariadenie, ktoré prepája jednotlivé počítače v lokálnej sieti a vie dáta posielať presne na konkrétne zariadenie. Na rozdiel od staršieho hubu je switch inteligentný, pretože vie adresovať dáta podľa MAC adresy.

MAC adresa je unikátny identifikátor, ktorý dostane každé zariadenie pri jeho výrobe. Niekedy sa tiež nazýva „burned-in number“, doslova ako vypálené, alebo vyrazené číslo.

Switch sa tieto MAC adresy učí sám. Keď zariadenie pošle dáta do siete, switch si prečíta zdrojovú MAC adresu a zapíše si ju do svojej MAC tabuľky spolu s portom, na ktorom dáta prišli. Keď prídu ďalšie dáta s určitou cieľovou MAC adresou, switch sa pozrie do svojej tabuľky a pošle ich len na port, kde sa zariadenie nachádza. Pokiaľ cieľová MAC adresa v tabuľke nie je, switch dáta dočasne rozosiela na všetky porty (tzv. flooding), aby sa našlo správne zariadenie. Akonáhle zariadenie odpovie, switch si jeho MAC adresu uloží a nabudúce už dáta posiela cielene. Týmto spôsobom switch dynamicky buduje prehľad o sieti a efektívne smeruje prevádzku.

Access point

Access Point (AP) je zariadenie alebo funkcia v sieti, ktorá umožňuje bezdrôtovým zariadeniam, ako sú telefóny, tablety alebo notebooky, pripojiť sa k lokálnej sieti alebo internetu pomocou Wi-Fi. Pomocou access pointov môžeme napríklad predĺžiť dosah našej Wi-Fi, alebo zaistiť pokrytie v miestach, kde je signál slabý alebo vôbec nedostupný. AP funguje ako most medzi káblovou sieťou a bezdrôtovými klientmi. Prijíma dáta z káblovej siete a vysiela ich bezdrôtovo, prípadne naopak. V moderných sieťach sa často používa viacero access pointov, ktoré spoločne vytvárajú stabilné a plynulé bezdrôtové pokrytie v celej budove.

Router

Router je sieťové zariadenie, ktoré prepája rôzne siete, najčastejšie našu lokálnu sieť (LAN) s internetom. Na rozdiel od switcha, ktorý prepína dáta vo vnútri jednej siete, router rozhoduje, kam dáta putujú medzi sieťami. Informáciu o tom, kam dáta poslať, získava router z IP adresy, ktorá určuje umiestnenie zariadenia v sieti. Router má rozsiahly zoznam týchto sietí v smerovacích tabuľkách, podľa ktorých sa rozhoduje, kadiaľ dáta poslať.

V domácnostiach často používame kombinované zariadenie, ktoré v sebe spája router, switch a access point. Router je kľúčovým prvkom každej siete, pretože umožňuje komunikáciu s okolitým svetom – teda sieťami mimo našej vlastnej.

Firewall

Firewall je zariadenie, alebo softvér, ktorý blokuje zakázanú sieťovú prevádzku. Tým chráni naše zariadenie pred útokmi zvonku. Zakázaná komunikácia môže byť napríklad nevyžiadaný prístup z internetu, škodlivý dátový prenos alebo pokus o prienik do systému.

Softvérový firewall máme s najväčšou pravdepodobnosťou všetci zapnutý na našich zariadeniach – je súčasťou operačného systému (napr. Windows Defender Firewall alebo firewalld v Linuxe).

Hardvérový firewall je naopak samostatné zariadenie, podobné napríklad sieťovému routeru, ktoré chráni celú sieť (napr. firemnú alebo domácu) pred útokmi z internetu.

Modem

Modem je zariadenie, ktoré umožňuje pripojenie k internetu cez rôzne typy prenosových technológií, napríklad DSL, káblovú televíziu alebo mobilnú sieť. Slovo "modem" vzniklo spojením slov modulátor a demodulátor – teda zariadenie, ktoré prevádza digitálny signál z počítača na analógový na prenos po telefónnej linke, a naopak.

V domácnostiach sa často stretávame s kombinovanými zariadeniami, ktoré v sebe spájajú modem, router a access point. Modem je teda vstupnou bránou do internetu – bez neho by sme sa k sieti vôbec nepripojili.

Repeater

Repeater, česky zosilňovač alebo opakovač, slúži na predĺženie dosahu signálu v sieti. Používa sa hlavne v bezdrôtových sieťach, kde pomáha prekonať vzdialenosti alebo prekážky, ktoré by inak oslabili Wi-Fi signál.

Repeater prijme signál z access pointu alebo routera, zosilní ho a odošle ďalej. Tým sa zlepší pokrytie v miestach, kde je signál slabý – napríklad v rozľahlých budovách alebo cez niekoľko poschodí.

Bridge

Bridge (most) je zariadenie, ktoré prepája dva alebo viac sieťových segmentov a umožňuje im komunikovať ako jednej sieti. Sleduje MAC adresy zariadenia v jednotlivých segmentoch a rozhoduje, či má dáta preposlať medzi nimi. Ak sú obe zariadenia v rovnakom segmente, dáta sa nepreposielajú. Ak sú v rôznych, bridge ich odošle správnym smerom.

Dnes sa samostatné bridge používajú menej často, pretože ich funkcia býva integrovaná do moderných switchov alebo routerov. Napriek tomu sa s nimi môžeme stretnúť v špecifických sieťových riešeniach alebo pri rozširovaní starších sietí.

Gateway

Gateway (brána) je zariadenie, ktoré spája rôzne typy sietí alebo protokolov. Na rozdiel od routera, ktorý spája podobné siete, gateway umožňuje komunikáciu medzi úplne odlišnými systémami – napríklad medzi LAN sieťou a IoT zariadeniami (Internet of Things – internet vecí), alebo medzi rôznymi typmi protokolov (napr. TCP/IP – Modbus).

Gateway môže byť samostatné zariadenie, alebo funkcia integrovaná v routeri. V praxi sa používa napríklad v priemyselných sieťach, chytrých domácnostiach alebo pri prepojení cloudových služieb s lokálnou infraštruktúrou.

V nasledujúcej lekcii, Riadenie prístupu k médiu , si zopakujeme metódy riadenia prístupu k médiu a ukážeme si, ako fungujú v praxi pri zdieľaní prenosového kanála.