Przez sieć komputerową rozumiemy wszystko to, co umożliwia komputerom komunikowanie się ze sobą oraz współdzielenie zasobów (np. dysków, drukarek).
Będziemy rozważać głównie dwie kategorie sieci:
LAN (Local Area Networks) - sieci lokalne.
WAN (Wide Area Networks) - sieci rozległe.
Jako przybliżone, nieprecyzyjne kryterium rozróżnienia przyjmuje się odległości między łączonymi komputerami, np. komputery z kilku sąsiadujących budynków łączone są siecią LAN.
Wyróżnia się jeszcze MAN (Metropolitan Area Networks) - sieci miejskie.
Na sieć składają się sprzętowe oraz programowe elementy składowe.
Sprzętowe elementy składowe sieci komputerowych.
Podstawowymi elementami sprzętowymi są:
urządzenia transmisji,
urządzenia dostępu,
urządzenia wzmacniające, filtrujące i kierujące przesyłane sygnały.
Urządzenia transmisji to nośniki transportu sygnałów przesyłanych przez sieć. Są to na przykład kable koncentryczne, skrętki dwużyłowe, kable światłowodowe, ale też powietrze (przesyłanie fal radiowych, mikrofal, światła).
Urządzenia transmisji będą jeszcze omawiane w dalszej części wykładu (m. in. w części powiązanej z warstwą fizyczną sieci - patrz model OSI)
Urządzenia dostępu do nośnika transmisji są odpowiedzialne za formatowanie danych tak, by nadawały się do przesyłania poprzez nośnik transmisji, umieszczanie tych danych w nośniku transmisji oraz odbieranie odpowiednio zaadresowanych danych.
W sieci LAN urządzeniami takimi są karty sieciowe. Karty sieciowe opakowują dane w tzw. ramki.
Urządzenia wzmacniające, filtrujące i kierujące przesyłane sygnały.
Sygnały umieszczane w nośniku transmisji, np. sygnały elektryczne w kablu ulegają zakłóceniom - tłumieniu i zniekształceniu.
Tłumienie to osłabienie siły sygnału, zniekształcenie to niepożądana zmiana kształtu przebiegu czasowego.
Jednym ze sposobów unikania tłumienia jest ograniczenie długości połączeń (kabli). Innym sposobem jest zainstalowanie wzmacniaka (repeater). Wzmacniak odczytuje przesyłane sygnały, wzmacnia je i wysyła z powrotem do sieci. Stosuje się również koncentratory pasywne (passive hubs) łączące komputery i inne urządzenia w topologii gwiazdy i zmniejszające odległości między skrajnymi komputerami w sieci LAN. Koncentratory aktywne (active hubs, czasami nazywane multiport repeaters) są połączeniem koncentratorów pasywnych i wzmacniaków. Współcześnie większość koncentratorów wzmacnia sygnały.
Przeciwdziałanie zniekształceniom polegają na przestrzeganiu zaleceń dotyczących nośnika, korzystaniu z protokołów obsługujących korektę błędów transmisji.
Zadania filtrujące i kierujące sygnały spełniają takie urządzenia jak pomosty (bridges), przełączniki (switches), routery (routers), broutery, bramy (gateways).
Programowe elementy składowe sieci komputerowych.
Elementami programowymi są:
protokoły - określające sposoby komunikowania się urządzeń i programów,
oprogramowanie komunikacyjne,
programy poziomu sprzętowego.
Protokoły - będzie jeszcze o tym dużo.
Oprogramowanie komunikacyjne - np. program telnet, przeglądarki WWW, klienci pocztowi, oprogramowanie umożliwiające mapowanie dysków itd.
Programy poziomu sprzętowego - sterowniki, programy obsługi, mikroprogramy umożliwiające działanie takim urządzeniom, jak karty sieciowe.
Urządzenia przyłączane do sieci LAN.
Stacje robocze. Drukarki.
Komputery z oprogramowaniem serwującym usługi (serwery):
Serwery plików
Zalety:
centralna lokalizacja
zabezpieczenie źródła zasilania
zorganizowane archiwizowanie danych
mechanizmy dyskowe zwiększające bezpieczeństwo i szybkość
Serwery wydruków
Serwery aplikacji
Serwery mocy (duża moc obliczeniowa)
Typy sieci.
Sieci równorzędne, każdy z każdym (peer-to-peer).
Każdy komputer może być jednocześnie klientem i serwerem.
Korzyści:
łatwe do wdrożenia i w obsłudze,
tanie w eksploatacji (nie ma drogich serwerów dedykowanych, niskie koszty administrowania i nauki),
użycie tanich systemów operacyjnych (np. Windows 3.11 for Workgroups, Windows Me)
Wady:
brak centralnego składu udostępnianych zasobów,
niskie bezpieczeństwo,
zdecentralizowana odpowiedzialność,
problemy skoordynowanego tworzenia kopii zapasowych.
Sieci oparte na serwerach.
Korzyści:
Odwrotność wad dla sieci peer-to-peer. Łatwiejsza skalowalność. Duża szybkość działania związana ze specjalizacją.
Wady: odwrotność korzyści dla peer-to-peer.
Topologie sieci lokalnych.
Topologia magistrali.
Topologia pierścienia.
Topologia gwiazdy.
Topologia przełączana - związek z poprzednimi.
Topologie złożone:
Łańcuchy
Hierarchiczne pierścienie i gwiazdy
Niektóre technologie sieciowe i metody dostępu do nośnika transmisji:
Będzie o tym jeszcze mowa na jednym z kolejnych wykładów. Teraz podstawy:
Ethernet (rywalizacja) CSMA/CD, detekcja kolizji.
Pojęcie domeny kolizji (rywalizacji).
Token Ring (przekazywanie znacznika)
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) z parą pierścieni światłowodowych.
Przełączniki - dostęp do nośnika w komutowanych sieciach LAN.
Wprowadzenie przełączników zmienia ustalone wcześniej zasady dotyczące topologii i metody dostępu do nośnika. Przełącznik jest wieloportowym urządzeniem, który tworzy miedzy nadawca i odbiorca ścieżki przełączane.
Przełączanie może być stosowane do wzajemnego łączenia współdzielonych koncentratorów (a więc segmentów) jak i poszczególnych urządzeń.
W protokołach wykorzystujących mechanizm rywalizacji przełączanie portu zmniejsza rozmiar domeny kolizji do dwóch tylko urządzeń: przełączanego portu oraz urządzenia, które za jego pośrednictwem jest przyłączone do sieci.
Model OSI
Utworzony w Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej (ISO International Organization for Standardization w Genewie).
OSI (Open Systems Interconnection) - połączenie systemów otwartych, model referencyjny.
Jest to globalny standard określania warstw funkcjonalnych otwartych (wielosystemowych) połączeń sieciowych.
Model OSI dzieli procesy zachodzące podczas komunikacji w sieci na siedem funkcjonalnych warstw, zorganizowanych według naturalnej sekwencji zdarzeń.
Numer warstwy |
Nazwa warstwy |
7 |
Aplikacji |
6 |
Prezentacji |
5 |
Sesji |
4 |
Transportu |
3 |
Sieci |
2 |
Łącza danych |
1 |
Fizyczna |
Sieci komputerowe wykład 1.
4