SIECI KOMPUTEROWE I
Wykład 1
Prowadzący
prof. dr hab. inż. Andrzej Pach
Tematy wykładów
1: Wstęp
2: Modele warstwowe
3: Model OSI/ISO
4: Warstwa fizyczna
5: Protokoły zorientowane znakowo
6: Protokoły zorientowane bitowo
7: Podwarstwy MAC i LLC
Sieci komputerowe I - Wykład 1 2
Spis wykładów , cd.
8: Sieci LAN
9: Mosty
10: Warstwa sieciowa
11: Protokół IP
12: A
ączenie sieci
13: Listy sterowania dostępem; NAT
14: Protokoły transportowe
15: Zarządzanie sieciami
Sieci komputerowe I - Wykład 1 3
Literatura do wykładu
W. Stallings: Data and Computer
Communications. Prentice Hall.
W. Stallings: Local and Metropolitan
Area Networks. Prentice Hall.
F. Halsall: Data Communications,
Computer Networks and Open Systems.
Addison-Wesley.
A.S. Tanenbaum: Computer Networks.
Prentice Hall.
Sieci komputerowe I - Wykład 1 4
Literatura do wykladu, cd.
A.R. Pach: Wybrane problemy analizy i
projektowania wielodostępu w sieciach
teleinformatycznych. Wydawnictwo
Fundacji Postępu Telekomunikacji.
R.R. Chodorek: Transmisja multikasowa
w sieciach IP. Wydawnictwo Fundacji
Postępu Telekomunikacji.
A. Chodorek, R.R. Chodorek, A.R. Pach:
Transmisja danych w sieci Internet.
Wydawnictwa Komunikacji i A
ączności.
Sieci komputerowe I - Wykład 1 5
Laboratorium
Prowadzący:
mgr inż. Jacek Rząsa
Sieci komputerowe I - Wykład 1 6
Laboratorium - tematy
1. Organizacja przedmiotu. System
operacyjny rutera i przełącznika,
podłączenie konsoli, okablowanie
strukturalne, interfejsy przełącznika i
rutera
2. Adresacja IP
3. Konfiguracja interfejsu, tablica MAC
4. VLAN, VLAN Trunking Protocol (VTP)
Sieci komputerowe I - Wykład 1 7
Laboratorium  tematy, cd.
5. IEEE 802.1D (Spanning Tree Protocol),
funkcje dodatkowe STP
6. Dawniej: IEEE 802.1s, obecnie IEEE 802.1Q
(Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)),
(Rapid STP (RSTP))
7. Konfiguracja interfejsu do sterowania
przepływem
8. EtherChannel, zdalne zarządzanie
przełącznikiem
Sieci komputerowe I - Wykład 1 8
Laboratorium  tematy, cd.
9. Konfiguracja rutera, InterVLAN ruting, trasy
statyczne, ARP
10. RIPv1, RIPv2, ruting dynamiczny + trasy
statyczne
11. DHCP, Helper Address, zdalne zarządzanie
ruterem
12. Access Lists (ACLs)
13. Case study
Sieci komputerowe I - Wykład 1 9
Różne nazwy przedmiotu
Sieci komputerowe
Sieci teleinformatyczne
Systemy teleinformatyczne
Computer Networks
Computer Communications
Computer Communication Networks
Sieci komputerowe I - Wykład 1 10
Plan wykładu
Własności strumieni danych
Techniki komutacji
Podział sieci
Standaryzacja sieci teleinformatycznych
Protokół komunikacyjny
 Gorące tematy dla sieci teleinformatycznych
Sieci komputerowe I - Wykład 1 11
Własności strumieni danych
Model sieci
prosty
złożony
Własności strumieni danych:
szorstkość (burstiness)
asymetryczność
wrażliwość
Sieci komputerowe I - Wykład 1 12
Strumień danych  szorstkość
Następstwa szorstkości ruchu:
jeden użytkownik nie jest w stanie efektywnie wykorzystywać
łącza - dążenie do multipleksacji ruchu pochodzącego od wielu
użytkowników w jeden strumień
ruch nadawany jest z dużą szybkością chwilową w porównaniu
ze średnią  potrzeba rozsądnego wykorzystywania urządzeń,
stosowania technik komutacji pakietów i wiadomości
Sieci komputerowe I - Wykład 1 13
Strumień danych - asymetryczność
Ruch generowany w sieci jest bardzo zróżnicowany pod
względem ilości informacji przenoszonych w każdym
kierunku: np. średni ruch z komputera (bazy danych,
serwera, itp.) jest znacznie większy od ruchu wprowadza-
nego przez użytkownika.
Asymetryczność przejawia się także w wymaganiach
nakładanych na jakość usług dostarczanych przez system
teleinformatyczny: np. przy sprawdzaniu stanu konta lub
pracy użytkownika z komputerem: czas reakcji systemu
powinien być rzędu sekund lub milisekund a w przypadku
transferu zbiorów  minut lub godzin.
Sieci komputerowe I - Wykład 1 14
Strumień danych - wrażliwość
Strumienie przesyłanych danych są bardzo
wrażliwe na błędy.
Np. Przekłamanie jednego bitu w transakcjach
finansowych może spowodować duże kłopoty  dla
zwiększenia bezpieczeństwa należy stosować kody
nadmiarowe!
Sieci komputerowe I - Wykład 1 15
Komutacja łączy
Wyznaczana fizyczna droga pomiędzy
z
ródłem informacji i obiektem przeznaczenia. Droga utrzymywana przez
cały czas połączenia, niezależnie od tego czy aktualnie informacja
między z
ródłem i przeznaczeniem jest przesyłana.
Czas sygnalizacji międzywęzłowych i nawiązywania połączenia
(całkowity czas połączenia) jest duży w przypadku małych wiadomości.
Skasowanie połączenia wymaga pewnej ilości czasu.
Przez cały czas dostępna jest pełna przepustowość kanałów,
wchodzących w skład danej drogi fizycznej, przez którą odbywa się
połączenie.
A - sygnalizacja międzywęzłowa
i czas nawiązywania połączenia
B - potwierdzenie połączenia
C - transmisja wiadomości
Sieci komputerowe I - Wykład 1 16
D - rozłączanie
Komutacja wiadomości
y
ródło informacji musi uzupełnić
wiadomość o nagłówek m.in. z adresem odbiorcy.
W każdym węz
le nagłówek jest odczytywany, po czym następuje wybór
kolejnego węzła.
W każdym węz
le odbywa się sprawdzanie wiadomości pod kątem
wystąpienia w niej błędów.
Wiadomość przechowywana do czasu, gdy kanał transmisyjny będzie wolny.
Technika wymaga dużych pamięci na
dyskach w węzłach.
Sieci komputerowe I - Wykład 1 17
Komutacja pakietów
Duże wiadomości dzielone na pakiety.
W przypadku wystąpienia przekłamania retransmitowany jest tylko błędny
pakiet, a nie cała wiadomość jak w komutacji wiadomości.
Pakiety zajmują mniej miejsca w pamięci węzła niż wiadomość.
Stosowana technika: store-and-forward.
Pakiety od nadawcy do odbiorcy mogą wędrować różnymi drogami, mogą ulec
przemieszaniu, więc muszą posiadać dodatkowe dane umożliwiające złożenie
wiadomości u odbiorcy.
Czas dostarczenia wiadomości (od
wysłania pierwszego pakietu przez
nadawcę do dotarcia ostatniego do
odbiorcy) jest losowy. W technice
komutacji kanałów czas ten można było z
góry określić.
Sieci komputerowe I - Wykład 1 18
Kanał wirtualny (virtual circuit) i datagramy
Kanał wirtualny  tworzony między nadawcą i odbiorcą
w celu uniknięcia wędrowania pakietów różnymi
ścieżkami. Pierwszy wysyłany pakiet znaczy drogę, przez
którą  przepływa . Kolejne części wiadomości trafiają
do celu wyznaczoną trasą.
Technika datagramowa  każdy pakiet wędruje
niezależnie przez sieć. A
ączenie pakietów w całość
wiadomości odbywa się dopiero u odbiorcy.
Sieci komputerowe I - Wykład 1 19
Modyfikacje techniki komutacji pakietów
ATM (Asynchronous Transfer Mode)
Informacja przesyłana w postaci bardzo krótkich pakietów
(48 bajtów informacji + 5 bajtów nagłówka).
Technika dobrze gospodarująca pasmem  nadaje się i jest
stosowana w sieciach szkieletowych.
W sieciach LAN technika ATM nie sprawdziła się, Ethernet
gigabitowy i szybki Ethernet jest tańszy.
Frame relay (szybka komutacja pakietów)
Warunkiem stosowania techniki jest wysoka niezawodność łączy,
zwłaszcza realizowanych w technice światłowodowej.
Ze względu na dużą niezawodność  nie w każdym węz
le trzeba
sprawdzać czy pakiet nie zawiera błędów powstałych podczas
transmisji. Wystarczy sprawdzać poprawność pakietu tylko
w ostatnim węz
le.
Pakiet możebyć przesyłany dalej po odczytaniu jedynie nagłówka.
Ramki mogą być różnych długości.
Sieci komputerowe I - Wykład 1 20
Podział sieci
LAN (Local Area Network)  sieci lokalne, łączą niezbyt
oddalone od siebie urządzenia
MAN (Metropolitan Area Network)  sieci miejskie,
rozmiar pośredni między LAN i WAN
WAN (Wide Area Network)  sieci rozległe, łączą ze
sobą różne sieci LAN
Sieci komputerowe I - Wykład 1 21
Sieci LAN
Wykorzystywane technologie :
Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet
Token Ring, Token Bus
WiFi (IEEE 802.11)
ATM
Media transmisyjne :
kabel koncentryczny (cienki i gruby)
skrętka ekranowana (STP) i nieekranowana (UTP)
światłowód jednomodowy i wielomodowy
Metody kodowania :
Manchester
4B/5B, 8B/10B
5-level
Sieci komputerowe I - Wykład 1 22
Sieci MAN
FDDI
IEEE 802.6
WiMAx
Sieci komputerowe I - Wykład 1 23
Sieci WAN
Wykorzystywane technologie :
Modemy analogowe  do 56 kbit/s
Modemy xDSL (w tym ADSL)
Modemy kablowe  do 27 Mbit/s
Linia dzierżawiona E1 lub E3
ISDN
Frame Relay
X.25
ATM
Wydaje się, że w przyszłości szkieletowe sieci
WAN będą składać się wyłącznie z dwóch warstw
 optycznej sieci transportowej oraz warstwy IP
Sieci komputerowe I - Wykład 1 24
Porównanie sieci
Sieci komputerowe I - Wykład 1 25
Sieci SAN (Small Area Network)
Specyficzny rodzaj sieci, służący m.in. do łączenia komponentów
zintegrowanych (Integrated Circuits) na płytce drukowanej, w
urządzeniu lub większym systemie
Główne zadania sieci SAN to kontrola i ochrona różnych urządzeń
Sieć SAN typowo składa się z jednego urządzenia Master
komunikującego się przez magistrale z urządzeniami Slave
Sieć radiowa Bluetooth
Sieci komputerowe I - Wykład 1 26
Sieci GAN (Global Area Network)
Służy do łączenia odległych obszarów, gdzie nie
sięgają tradycyjne sieci WAN
Usługi w sieciach GAN :
Worldwide Satellite Connectivity
Internet Broadband access to remote locations
Voice over IP (VoIP)
Virtual Private Networks (VPN)
Streaming Video and video conferencing
Global data integration and networking
PSTN
Sieci komputerowe I - Wykład 1 27
Sieci GAN (Global Area Network)
Sieci komputerowe I - Wykład 1 28
Topologie sieci komputerowych
Sieci komputerowe I - Wykład 1 29
Standaryzacja sieci teleinformatycznych
Aby umożliwić współdziałanie urządzeń różnych
producentów, konieczne było stworzenie różnorodnych
standardów sieciowych
Najważniejsze organizacje :
IEEE: Projekt 802
Internet Society
ISO
ITU-T
ATM Forum
IAB
Sieci komputerowe I - Wykład 1 30
Protokół komunikacyjny
Zespół reguł służących do komunikowania się
jednostek (Entity) lub systemów (Systems) w sieci
komputerowej. Każdy protokół posiada następujące
elementy :
składnia (syntax)  format wiadomości, poziom sygnałów
semantyka (semantics)  informacje kontrolne do sterowania
przepływem
timing  dopasowanie szybkości transmisji danych i zachowanie
tempa transmisji
Architektura protokołów  stos protokołów
komunikacyjnych
Sieci komputerowe I - Wykład 1 31
 Gorące tematy dla sieci teleinformatycznych
Protokół IPv6
Protokół Mobile IP
Sieci ad hoc
Sieci sensorowe
Sieci 4G
Sieci typu mesh
Next Generation Internet (NGN)
Quality of Service (QoS)
Bezpieczeństwo
Sieci komputerowe I - Wykład 1 32