Sieci komputerowe

WYKŁAD - 6

Sieć komputerowa- jest to układ co najmniej dwóch komputerów i urządzeń końcowych powiązanych ze sobą liniami i urządzeniami transmisji danych, służący przesyłania danych;

Cel tworzenia sieci

• współużytkowanie programów i plików;

• współużytkowanie innych zasobów: drukarek, ploterów, pamięci masowych, itd.

• współużytkowanie baz danych;

• ograniczenie wydatków na zakup stacji roboczych;

• tworzenie grup roboczych - ludzie z różnych miejsc mogą uczestniczyć w tym samym projekcie;

• poczta elektroniczna, szybkie i łatwe komunikowanie się;

• oprogramowanie wspomagające pracę grup roboczych i obieg dokumentów;

• rozwój organizacji - sieci mogą zmieniać strukturę organizacyjną firmy i sposób jej zarządzania;

Klasyfikacja sieci

• lokalna sieć komputerowa (LAN - Local Area Network) - jest to sieć łącząca użytkowników na niewielkim obszarze (pomieszczenie, budynek).

• miejska sieć komputerowa (MAN - Metropolitan Area Network) - jest to sieć o zasięgu miasta.

• rozległa sieć komputerowa (WAN - Wide Area Network) - jest to sieć, która przekracza granice miast, państw, kontynentów.

• Sieć korporacyjna (Enterprise Network) - sieć łącząca systemy komputerowe wewnątrz organizacji bez względu na położenie geograficzne, sprzęt komputerowy, system operacyjny i protokoły komunikacyjne.

• Sieć terytorialna, kampusowa (Campus Network) - sieć obejmuje swym zasięgiem kilka budynków znajdujących się np. na terenie uczelni, przedsiębiorstwa;

Składniki sieci - sprzęt i oprogramowanie

• sieciowy system operacyjny -
  to system operacyjny posiadający wbudowane mechanizmy komunikacji z innymi komputerami

• serwery - urządzenia lub oprogramowanie świadczące pewne usługi sieciowe, np.: serwer plików, serwer poczty elektronicznej, serwer komunikacyjny, serwer bazy danych, serwer archiwizujący, itd

• systemy klienta - węzły lub stacje robocze przyłączone do sieci przez karty sieciowe.

• karty sieciowe - adapter pozwalający na przyłączenie komputera do sieci. Stosowane są różne rodzaje kart w zależności od tego do pracy w jakiej sieci są przeznaczone;

• Media transmisyjne - system okablowania łączący stacje robocze i serwery. W przypadku sieci bezprzewodowych może to być podczerwień, lub fale radiowe;

• współdzielone zasoby i urządzenia peryferyjne - mogą to być drukarki, plotery, napędy dysków optycznych, itd.

Typy sieci lokalnych:

Ze względu na funkcje spełniane przez poszczególne komputery wyróżniamy sieci:

• Partnerskie-(peer to peer) -poszczególne komputery są stacjami roboczymi i jednocześnie mogą pełnić rolę serwerów, czyli udostępniają swoje zasoby innym

• Klient- Serwer - jeden bądź więcej komputerów pełnia rolę serwera. Udostępniają swoje zasoby innym.

Topologia sieci

określa rozmieszczenie łączy między stacjami
i samych łączy stacji roboczych.

Można wyróżnić następujące topologie sieci:

• gwiazda,

• pierścień,

• magistrala,

• drzewiasta,

• punkt - punkt.

Topologia gwiazdy

• wszystkie stacje robocze są połączone tylko z jedną stacją centralną przez którą odbywa się komunikacja.

Zalety:

• centralne sterowanie ułatwia zarządzanie siecią oraz jej zasobami

• proste dołączanie nowych stacji

Wady topologii gwiazdy:

• awaria kontrolera powoduje przerwanie całej sieci

• prędkość pracy kontrolera ogranicza szybkość przesyłania danych

• dołączanie nowej stacji wymaga położenia nowego kabla

Topologia pierścienia

• wszystkie stacje włączone w pierścień zajmują się przekazywaniem sygnałów (tylko w jednym kierunku).

Zalety:

• przesyłane dane są dostępne dla wszystkich stacji

• wszystkie stacje oprócz nadawania i odbierania sygnałów zajmują się ich wzmacnianiem

Wady:

• zdarzają się nietypowe zjawiska, jak: krążący w nieskończoność pakiet z danymi

• przerwanie pierścienia zawiesza pracę całej sieci

Topologia magistrali

• wszystkie stacje dołączone są do wspólnego odcinka przewodu magistrali

Zalety:

• transmitowane dane docierają od wszystkich stacji

• brak wrażliwości na uszkodzenia dowolnej stacji

• łatwość dołączenia nowych stacji

Wady topologii magistrali - ograniczony przestrzenny zasięg

Zastosowanie - sieci lokalne

Topologia drzewa

• jest strukturą podobną

do magistrali

główny przewód

komunikacyjny

rozgałęzia się

w wielu miejscach.

Topologia punkt - punkt(point to point):

• Polega na łączeniu komputera
  z wszystkimi innymi pracującymi
  w sieci. Nadaje się tylko dla małych sieci. Przyłączanie kolejnych stanowisk powoduje znaczne zwiększenie liczby połączeń. Rzadko stosowana.

Topologie sieci bezprzewodowych

W sieciach bezprzewodowych możemy zastosować dwa typy topologii:

• gwiazdy

• kraty

Realizacja topologii gwiazdy
w sieciach bezprzewodowych

• Topologia gwiazdy jest najczęściej stosowanym typem. Wykorzystuje ona w celach komunikacyjnych punkt dostępowy (Access Point), który kieruje przekaz do poszczególnych komputerów w sieci lub do następnego węzła.

• Access Point może być zastosowany jako most do sieci lokalnej.

• Sieci budowane w tej technologii są bardzo wydajne i łatwe w rozbudowie.

• Rozbudowę przeprowadza się poprzez dodawanie kolejnych punktów dostępu. Punkty centralne łączą się ze sobą, tworząc rozbudowaną sieć bezprzewodową.

Topologia kraty w sieciach bezprzewodowych - sieć "ad-hoc".

• Brak centralnej stacji bazowej

• Komputery komunikują się ze sobą bezpośrednio, czyli bez pośrednictwa punktów dostępowych, każdy węzeł może komunikować się z sąsiednimi.

• decyzje o sposobie przekazywania pakietów podejmują same komputery za pomocą specjalnego oprogramowania.

• Protokoły sieciowe automatycznie wykrywają nowe węzły sieci.

• Każdy komputer buduję sobie własną bazę węzłów znajdujących się w sieci. Baza ta jest na bieżąco uaktualniana.

• Sieć sama wykrywa nowe węzły.

Jednostki miary przesyłania informacji

• pasmo (ang. bandwidth) określające ilość informacji, jaka może przepływać z jednego miejsca do drugiego w jednostce czasu.

• Jednostka miary pasma - 1 bit na sekundę, oznaczany 1 b/s (ang.1 bps) lub 1bit/s.

• Wielokrotności to: 1 Kb/s, 1 Mb/s i 1 Gb/s.

• Pasmo jest wielkością teoretyczną.
  W rzeczywistości na ilość faktycznie przesyłanych informacji w danej chwili ma wpływ wiele czynników, m.in.: topologia sieci, konfiguracja hostów, czynniki zewnętrzne.

• Pasmo, które jest dostępne w danej chwili po uwzględnieniu różnych czynników, nazywamy przepustowością sieci.

Niektóre organizacje ustalające standardy:

• ISO - Międzynarodowa Organizacja Standaryzacyjna (International Organization for Standarization)

• ANSI -Amerykański Narodowy Instytut Normalizacji

• IEEE - Stowarzyszenie Inżynierów Elektryków i Elektroników (ang. The Institute of Electrical and Electronic Engineers)

Systemy otwarte - model odniesienia ISO - OSI

System otwarty to system zgodny z zaleceniami modelu odniesienia i zdolny do wymiany informacji z innymi systemami otwartymi.

Istota modelu odniesienia

• Systemy otwarte realizują pewne funkcje. Jeżeli połączymy ze sobą kilka systemów otwartych, to podsystemy, w których realizowane są takie same funkcje utworzą warstwę.

Warstwy modelu odniesienia

Warstwy modelu odniesienia
i ich funkcje

1. Warstwa fizyczna

• generowanie informacji w postaci ciągu bitów

• kontrola poprawności transmisji

2. Warstwa łącza danych

• zestawianie ciągu bitów w ramki

• eliminacja ewentualnych duplikatów ramek

• odtwarzanie błędnie wygenerowanych ramek

3. Warstwa sieciowa

• tworzenie pakietów informacyjnych

• identyfikacja i wybór drogi do transmisji pakietu (marszrutyzacja)

• ustalanie hierarchii transmisji pakietów

• analiza obciążenia sieci

• taryfikacja

4. Warstwa transportowa

• kontrola poprawności transmisji

• realizacja transmisji rozsiewnej (rozsyłanie tego samego komunikatu równocześnie do wszystkich odbiorców pewnej podsieci - np. konkretnej grupy roboczej)

5. Warstwa sesji

• ustalanie rodzaju transmisji (pełny dupleks, półdupleks)

• realizacja połączeń gwarantujących transfer zbiorów

• realizacja transformacji adresowych

6. Warstwa prezentacji

• kompresja tekstu

• kodowanie tekstu

• szyfrowanie tekstu

7. Warstwa aplikacji (oprogramowania użytkowego)

• ustalanie formatów wymienianych informacji (wiadomości)

Pierwsze trzy warstwy stanowią podsystem komunikacyjny, cztery następne - są zorientowane na obsługę użytkownika.

Protokoły, pakiety, ramki

• Protokół jest zdefiniowanym sposobem komunikowania się z innym systemem. Określa czas dla poszczególnych sygnałów oraz strukturę danych.

• W środowiskach sieciowych dane przesyłane są w pakietach przez warstwy protokołów oraz w postaci ramek (strumienia bitów) przez połączenia fizyczne.

• Pakiet jest rodzajem „paczki danych” przesyłanej między urządzeniami przy wykorzystaniu łącza komunikacyjnego.
  Dane umieszczane są w pakietach przez różne podsystemy komunikacyjne (warstwy), następnie tworzone są ramki, które przesyła się przez łącza komunikacyjne.

• Konwersja protokołów jest procesem tłumaczenia sygnałów elektrycznych lub formatów danych jednego systemu komunikacyjnego na postać umożliwiającą transmisję w innym systemie.

Kompresja danych

• W celu umożliwienia szybszego przesyłania danych stosuje się kompresję.

• Kompresja powoduje zapisanie pliku z danymi jako pliku
  o mniejszym rozmiarze

---