WYKŁAD nr 8 - SIECI KOMPUTEROWE (1)

Sieć komputerowa

• Sieć komputerowa to medium umożliwiające połączenie grupy komputerów lub innych urządzeń ze sobą w celu wymiany danych i/lub współdzielenia różnych zasobów.

Początki sieci

• Początkowo dostęp do komputerów wyłączenie dla małej grupy osób programistów i obsługi

• Rozwój techniki spowodował upowszechnienie komputerów, co spowodowało, że w latach 60 zdalny dostęp pracy z komputerem był standardem przy użyciu terminala

• Terminale znajdowały się jedynie w centrach obliczeniowych lub miejscach z specjalnie podpiętą linią telefoniczną

• W latach 60 Departament Obrony Stanów Zjednoczonych rozpoczyna tworzenie sieci komputerowych ARPANET. Celem ARPANET było połączenie uniwersytetów.

• Opracowanie i implementacja protokołu TCP/IP w Unix pozwoliła na zwiększenie liczby komunikujących się komputerów w ramach uniwersytetów

• Protokół ETHERNET powstała na bazie prac związanych z odbiornikami krótkofalarskimi. Protokół ten stał się wyznacznikiem standardu sieci lokalnych.

BBS

• W latach 80 opracowano sposób komunikacji punkt-punkt z wykorzystaniem modemów

• Modemy pozwalały na osiągnięcie szybkości na poziomie 1200/2400 bps

• Z wykorzystaniem modemów stworzono tzw. BBS (Bulletin Boards), które pełniły rolę punktów kontaktowych do wymiany wiadomości i plików

• Minusem BBS było:

• ograniczenie związane ilością modemów, które mogą się podłączyć do danego BBS

• konieczność znania numeru, na który trzeba się zadzwonić uwzględniając koszty przy połączeniach międzystrefowych

Sieci lokalne

• Szybki rozwój sprzętu i komputerów powodował trudności w podejmowaniu decyzji związanych z zakupem wyposażenia komputerowego

• Rozwiązanie: standaryzacja sieci lokalnych

• Dwa podejścia w zależności od wielkości firmy:

• Duże firmy: wprowadzenie centralnego serwera biurowego z serwerem plików, wydruków, poczty elektronicznej z autoryzacją i autentykacją użytkowników

• Małe firmy: budowa sieci równorzędnie połączonych komputerów

Internet

• W USA rozwiano sieć w ramach projektów rządowych, tak że w latach 80 lokalne sieci ośrodków badawczych były połączone pomiędzy sobą

• Problemem był fakt, że sieci były budowane z wykorzystaniem różnych technologii w miarę rozwoju

• W 1990 gdy sieć ARPANET zaczęła się dynamicznie rozwijać zmieniono jej nazwę na Internet

Rodzaje sieci

• Cechą fizycznej konstrukcji sieci jest jej typ:

• WAN (ang Wide Area Network) - łączyły uczelnie ośrodki obliczeniowe i placówki naukowo-badawcze

• MAN (ang Metropolitan Area Network) - miejskie sieci łączące uczelnie, instytucje administracyjne, firmy

• LAN (ang Local Area Network) - wykorzystywane do łączenia komputerów w poszczególnych ośrodkach badawczych

• PAN (ang Private Area Network) - sieci instalowane w domach lub w ramach kilku stanowisk pracy znajdujących się w niedalekiej odległości

Topologia sieci

• Topologia sieci to fizyczny sposób łączenia poszczególnych urządzeń:

• Magistrala

• Pierścień

• Gwiazda

• Hierarchiczna

• Siatka

Topologia magistrali

• Wszystkie urządzenia podłączone do jednego współdzielonego medium fizycznego

• Medium stanowi kabel z zakończeniami w postaci oporników dopasowanych do rodzaju kabla

• Wykorzystywana do budowy lokalnych sieci

• Zaleta: niska cena wynikająca z małego zużycia kabli oraz braku urządzeń pośredniczących, łatwość instalacji

• Wady: wrażliwość na rozbudowę sieci oraz awarie

Topologia pierścienia

• Bezpośrednie łączenie urządzeń - każde połączone jest z dwoma sąsiednimi stanowiąc w ten sposób pierścień

• Stosowana do budowy lokalnych sieci komputerowych

• Zasada działania opiera się na przekazywaniu żetonu dostępu. Przejęcie żetonu umożliwia urządzeniu transmisję

• Każde urządzenie pełni rolę wzmacniacza regenerującego sygnału

Topologia pierścienia

• Zalety:

• Małe zużycie przewodów oraz braku aktywnych urządzeń

• Możliwa duża wydajność ponieważ, każdy kabel łączy dwa komputery

• Wada:

• Utrudnienia związane z konserwacją i rozbudową sieci

• Awaryjność: uszkodzenie jednego węzła powoduje wyłącznie sieci

Topologia: podwójny pierścień

• Topologia analogiczna do pojedynczego pierścienia z tą różnicą, że urządzenia połączone są podwójnymi przewodami

• Duża bezawaryjność. Wypadnięcie jednego węzła nie powoduje wyłączenia sieci

• Stosowane do budowy sieci szkieletowych lub lokalnych

Topologia gwiazdy

• Urządzenia podłączone do jednego wspólnego punktu, którym jest urządzenie aktywne pośredniczące (koncentrator) pełniące rolę regeneratora sygnału

• Urządzenia mogą być łączone z wykorzystaniem różnych mediów transmisyjnych

• Zalety: przejrzystość konstrukcji i odporność na awarie zarówno łączy jak i urządzeń

• Wada: wysoki koszt okablowania oraz koszt dodatkowego urządzenia

• Aktualnie topologia gwiazdy jest praktycznie standardem w konstrukcji sieci lokalnych

• Istnieje również pojęcie Topologii rozszerzonej gwiazdy

Topologia hierarchiczna

• Podobna do topologii gwiazdy jednak urządzenie koncentratora pełni funkcję sterującą dostępem do sieci

Topologia siatki

• Typowa dla sieci metropolitalnych i rozległych

• Każdy host ma połączenie z wszystkimi pozostałymi

• Częściowe zastosowanie siatki jest w Internecie, gdzie każde dwa punkty łączy klika scieżek

Rodzaje urządzeń sieciowych

• Urządzenia końcowe:

• stacje robocze, serwery, drukarki, terminale, etc …

• Urządzenia sieciowe

• Bierne: kable, koncentratory bierne,

• Aktywne: huby, mosty, przełączniki, routery, konwertery, modemy, punkty dostępowe sieci bezprzewodowych

Urządzenia bierne

• Głównie kable oraz koncentratory bierne

• Rodzaje kabli:

• Koncentryczny

• Skrętka

• Światłowód

• Koncentrator bierny

• urządzenie do rozdzielenia sygnału w LAN

• nie wzmacniał sygnału.

Urządzenia aktywne

• Zadanie:

• Regeneracja sygnału

• Łączenie różnego rodzaju mediów (przetwarzanie sygnału)

• Inne zadania: monitorowanie sieci, sterowanie, filtrowanie

• Wybór urządzeń aktywny zależy od potrzeb:

• Duże odległości

• Określona funkcjonalność

• Aktualnie stosowane są najczęściej w sieci lokalnej przełączniki oraz routery na styku sieci oraz Internetu

• Dla sieci przewodowych stosowanie punktów dostępu

Rodzaje modemów

• Modemy używają połączeń komutowanych, dokonują modulacji sygnału

• Rodzaj modemów ze względu na budowę:

• zewnętrzny - wykorzystywany do łączenia punkt-punkt.

• Wewnętrzny

• Modem DSL - podłączanie po sieci telefonicznej lub kablowej do Internetu

• Modem ADSL, HDSL, SDSL

Koncentrator

• Urządzenie łączące wiele urządzeń w sieci o topologii gwiazdy

• Koncentrator jest podłączany do routera jako rozgałęziacz

• Obecnie urządzenia wyparte przez przełączniki

• Zaleta: brak opóźnień.

• Hub przenosi cały sygnał

• Przełącznik przenosi ramki

Punkt dostępowy

• Zapewnia stacjom bezprzewodowym dostęp do zasobów sieci w paśmie częstotliwości radiowych

• Pełni również funkcję mostu pomiędzy siecią bezprzewodową, a a przewodową

Media konwerter

• Urządzenie pozwalające na łączenie sieci pracujących na różnych mediach:

• Skrętka/światłowód

• Skrętka/kabel koncentryczny

• Najczęściej stosowane do łączenia dwóch odległych linii za pomocą kabli światłowodowych

Przełącznik

• Urządzenie pracujące w warstwie 2 modelu OSI łączące segmenty sieci

• Realizuje przekazywanie ramek między segmentami do adresacji wykorzystywany jest adres MAC

Router

• Pełni rolę węzła komunikacyjnego pomiędzy dwoma podsieciami

• Pracuje w warstwie 3 modelu OSI wykorzystuje najczęściej adres IP do przesyłania pakietów

• Najczęściej kojarzony z protokołem IP, natomiast może obsługiwać inne protokoły np. IPX

Model ISO OSI

• Problem: wielość rozwiązań przy budowie sieci opartych na różnych specyfikacjach (DECnet Digital Equipment Corporation net, TCP/IP, SNA Systems Network Architecture ) utrudniała ich łączenie

• Rozwiązanie: stworzenie globalnego standardu sieci

• W wyniku analizy różnych rozwiązań organizacja ISO (International Organization for Standardization) opracowała model odniesienia specyfikujący zasady współpracy sieci tzw. model OSI Open System Interconnection

Model OSI

• Definiuje jakie zadania oraz rodzaje danych mogą być przesyłane między warstwami abstrakcji (nie patrzymy przez aspekty fizyczne, czy też algorytmiczne)

• Warstwy abstrakcji odnoszą się do: aplikacji, sprzętu oraz mediów

• Każda warstwa ma przypisany specyficzny protokół i świadczy usługi na rzecz warstwy wyższej

• Model OSI separuje na tyle funkcjonalność poszczególnych warstw, iż jest możliwość budowy warstwy w oderwaniu od pozostałych warstw