SIECI KOPMPUTEROWE
I TECHNOLOGIE INTERNETOWE
(SKiTI)
Wykład 2
Wykład 2
Wprowadzenie, podstawowe pojęcia
Politechnika Gdańska
Wydział Elektrotechniki i Automatyki
Kierunek: Automatyka i Robotyka
Studia stacjonarne I stopnia: rok I, semestr II
Opracowanie: dr inż. Jarosław Tarnawski
dr inż. Jarosław Tarnawski
Katedra Inżynierii Systemów Sterowania 1
Plan Wykładu
Wprowadzenie do tematyki sieci komputerowych
(kontekst, definicje, historia, tempo rozwoju, wpływ na społeczeństwo)
Ośrodki transmisji w sieciach
Podział sieci ze względu na rozległość sieci
(LAN, MAN, WAN)
(LAN, MAN, WAN)
Topologie sieci LAN
(szyna, gwiazda, ring, etc.)
Model ISO/OSI
Podstawowe urządzenia sieciowe
(karty sieciowe, okablowanie, hub, switch, router)
Metody dostępu do łącza w sieciach LAN
(CSMA/CD)
2
Społeczeństwo informacyjne
Społeczeństwo informacyjne
3
" Społeczeństwo informacyjne
Społeczeństwo informacyjne  terminem określa się
społeczeństwo, w którym towarem staje się
informacja traktowana jako szczególne dobro
niematerialne, równoważne lub cenniejsze nawet
od dóbr materialnych.
od dóbr materialnych.
Przewiduje się rozwój usług związanych z 3xP:
przechowywanie,
przesyłanie,
przetwarzanie informacji.
4
" Społeczeństwo informacyjne cd.
Rozwój społeczeństwa informacyjnego obejmuje:
" pełną liberalizację rynku
" rozległą infrastrukturę telekomunikacyjną
" spójne i przejrzyste prawodawstwo
" nakłady finansowe na badania i rozwój
" nieskrępowany dostęp do sieci wszystkich operatorów
" szeroki i tani dostęp do internetu
" publiczny dostęp do informacji
" umiejętność wymiany danych bez względu na odległość
" wysoki odsetek zatrudnienia w usługach
5
Sieć Komputerowa
Sieć Komputerowa
6
Sieci
Drogowe, Lotnicze, Kolejowe
Komórkowe (telefoniczne), Pocztowe, Kurierskie
Wodociągowe, Kanalizacyjne, Energetyczne
Stacje paliw, serwis, obsługi klienta
Handlowe, Spożywcze, Hotelarskie
Prasowe, Radiowe, TV
Prasowe, Radiowe, TV
Rybackie, na motyle, biologiczne - pająki
Sieci umożliwiają: przemieszczać się, wymieniać informacje,
przedmioty, zaopatrywać i odprowadzać, pozyskiwać, integrować,
standaryzować, łapać, pokrywać pewien obszar ;)
Zasięg sieci: lokalne, krajowe ale również ponadnarodowe,
ponadkulturowe, ponadreligijne  globalne i uniwersalne,
powszechnie znane
7
Sieć Komputerowa
Sieć komputerowa to połączone ze sobą dwa lub
większa liczba urządzeń mikroprocesorowych
większa liczba urządzeń mikroprocesorowych
(komputerów) w celu wymiany danych i
współdzielenia zasobów
(wzajemne komunikowanie się)
8
Sieć Komputerowa
Zasoby współdzielone w sieci komputerowej to np.:
oprogramowanie
sprzęt: drukarki sieciowe, skanery
magazyny dyskowe
centralne lub rozproszone bazy danych
moce obliczeniowe
moce obliczeniowe
Możliwości sieci komputerowej to np.:
wymiana danych, informacji
udostępnianie zasobów
wielodostęp
praca grupowa
praca zdalna
9
Podstawowe usługi sieciowe
Witryny internetowe (ang. WWW-World Wide Web)
" informacja, reklama, bankowość, etc.
Poczta elektroniczna (ang. E-mail)
" prywatna, korporacyjna,
Komunikatory (ang. messengers)
" przeznaczone do krótkich rozmów tekstowych
" przeznaczone do krótkich rozmów tekstowych
Grupy dyskusyjne (ang. newsgroups) i fora internetowe
" uporządkowane tematycznie formy dyskusji i wymiany opinii
Transmisje strumieniowe (ang. Stream media)
" dz
więk, obraz, ciągłe relacje tekstowe
Udostępnianie plików
" dokumentacja, ebooki, muzyka, filmy, grafika
Udostępnianie przestrzeni dyskowych
" archiwizacja, dokumentacja
Wynajmowanie mocy obliczeniowych
10
Historia - sieci komputerowe,
Historia - sieci komputerowe,
Internet, Ethernet
11
Historia  sieci komputerowe, Internet, Ethernet
Lata 40te XX wieku powstają pierwsze komputery,
bezpośredni dostęp do nich mają programiści w specjalnych
budynkach, pomieszczeniach gdzie znajdują się te
komputery
Lata 50te XX wieku powstaje pierwszy układ scalony,
postępująca miniaturyzacja, rozwój systemów operacyjnych
i języków programowania wysokiego poziomu
Lata 60te XX wieku, wzrasta liczba komputerów, komputery
znajdują się nadal w specjalnych budynkach, możliwy jest
jednak do nich dostęp poprzez terminale tekstowe
12
Historia  sieci komputerowe, Internet, Ethernet
Powstanie w 1958 roku ARPA (ang. Advanced Research Project Agency),
której zadaniem było obserwowanie i wspieranie inicjatyw powstających na
uczelniach w USA, które miały szczególne znaczenie dla obronności USA
Lata 70te XX wieku rozwój wielu technologii firmowych, rozwój branży
komputerów osobistych (niepewny)
Lata 1968  1978, na na Uniwersytecie Hawajskim powstaje prekursor sieci
Lata 1968  1978, na na Uniwersytecie Hawajskim powstaje prekursor sieci
Ethernet w postaci sieć komputerowej Aloha opartej o komunikację radiowa
Lata 1972  1977 prace nad Ethernetem zakończone patentem numer
4063220 w 1977 pod nazwą:  Multipoint Data Communication System With
Collision Detection
Rok 1980 powstaje specyfikacja Ethernetu v1.0 (Digital-Intel-Xerox Ethernet -
10Mbps )
Rok 1982 powstaje specyfikacja Ethernetu v2.0
Lata 80te w USA istnieje już rozbudowana struktura łącząca sieci uczelniane
13
Historia  sieci komputerowe, Internet, Ethernet
Rok 1985 komisja 802.3 bazując na DIX opublikowała standard IEEE pod nazwą:
 IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access witch Collision Detection (CSMA/CD)
Access Method and Physical Layer Specifications
Lata 90te pojawia się pojęcie  internet , oznaczające połączone sieci uczelniane
wykonane w różnych technologiach, co wynikało z ich różnego rozwoju w czasie
Lata 90te opracowano całą gamę standardów 802.3 uwzględniających bieżący stan
rozwoju technologii w zakresie przesyłania sygnałów, wprowadzenie skrętki,
światłowodu (ethernet: 100Mb, 1Gb i 10Gb)
W 1990 roku gdy ARPA Net zaczęła się gwałtownie rozrastać zmieniono jej nazwę na
INTERNET
Sieć ARPA Net jest bezpośrednim przodkiem Internetu  obecnie jest oddzielona od
cywilnego Internetu
14
Sieci Komputerowe  historia
Jeden z pierwszych rysunków przedstawiających ideę działania sieci
Ethernet wykonany w 1976 roku przez dra Roberta M. Metcalfe a.
15
Rozwój Sieci Komputerowych
16
Rozwój Sieci Komputerowych
17
Rozwój Sieci Komputerowych
18
Rozwój Sieci Komputerowych
19
Podstawowe typy sieci
Podstawowe typy sieci
20
Podział sieci ze względu na&
...ośrodek transmisji:
przewodowe
bezprzewodowe
bezprzewodowe
21
Podział sieci ze względu
na ośrodek transmisji
przewodowe
kabel miedziany
" koncentryczny
" koncentryczny
" skrętka
światłowód
22
Podział sieci ze względu
na ośrodek transmisji
bezprzewodowe
fale radiowe
mikrofale
mikrofale
podczerwień
ultradz
więki
światło laserowe
23
Podział sieci ze względu na&
&  dostępność :
Internet
" Nazywana siecią wszystkich sieci  łączy wiele sieci różnego typu (sieci
" Nazywana siecią wszystkich sieci  łączy wiele sieci różnego typu (sieci
heterogeniczne)
Intranet
" Sieci korporacyjne, często odłączone od innych sieci (Internetu), rozległość
determinowana przez organizację, korporację  użytkownika intranetu
24
Podział sieci ze względu na&
& rozległość:
WAN (ang. Wide Area Network)
" Sieci rozległe łączące miasta, kraje, kontynenty
MAN (ang. Metropolitan Area Network)
MAN (ang. Metropolitan Area Network)
" Sieci miejskie, aglomeracyjne
LAN (ang. Local Area Network)
" Sieć lokalna najczęściej ograniczona do jednego budynku lub grupy
budynków (kampusu)
PAN (ang. Personal Area Network)
" Sieci osobiste, domy, niewielkie biura
25
Orientacyjna mapa
europejskiej sieci szkieletowej Ebone
26
Sieć NASK w Polsce  pionier sieci
WAN w Polsce
Sieć NASK-WAN ma 43 węzły,
dzięki którym klienci z całego
kraju mogą dołączyć się do
Internetu oraz skorzystać z
oferowanych przez NASK usług.
Sieć połączona jest z zagranicą
przez Szwecję łączem o
przez Szwecję łączem o
maksymalnej przepustowości
155 Mb/s (przy czym całe to
pasmo nie jest
wykorzystywane), zaś wewnątrz
kraju możliwe są transmisje do
34 Mb/s.
Stan na 1999r
27
Sieć PIONIER
" Sieć PIONIER to
ogólnopolska
optyczna sieć Internet
dla nauki.
Wybudowana w
całości ze środków
KBN, w chwili obecnej
łączy 21 ośrodków
Miejskich Sieci
Miejskich Sieci
Akademickich za
pomocą własnych
łączy
światłowodowych.
PIONIER jest pierwszą
krajową siecią
akademicką
wykorzystującą
własne światłowody z
technologią DWDM i
transmisją 10GE w
Europie.
28
Sieć TASK  task.gda.pl
29
Akademickie sieci miejskie w Polsce
Akademickie sieci miejskie w Polsce - według danych Komitetu Badań Naukowych
(2000r), jest ich 22.
BIAA
YSTOK - Miejska Sieć Komputerowa BIAMAN
BIELSKO-BIAA
A - Miejska Sieć Komputerowa BIELMAN
BYDGOSZCZ - Miejska Sieć Komputerowa BYDMAN
CZ
STOCHOWA - Miejska Sieć Komputerowa CZESTMAN
GDAC
SK - Trójmiejska Akademicka Sieć Komputerowa TASK
KIELCE - Miejska Sieć Komputerowa KIELMAN
KIELCE - Miejska Sieć Komputerowa KIELMAN
KOSZALIN - Miejska Sieć Komputerowa KOSMAN
KRAKÓW - Miejska Sieć Komputerowa w Krakowie
LUBLIN - Miejska Sieć Komputerowa LUBMAN
A
ÓDy
- Miejska Sieć Komputerowa LODMAN
OLSZTYN - Miejska Sieć Komputerowa OLMAN
OPOLE - Miejska Sieć Komputerowa w Opolu
POZNAC
- Miejska Sieć Komputerowa POZMAN
PUA
AWY - Miejska Sieć Komputerowa PULMAN
RADOM - Miejska Sieć Komputerowa RAMAN
RZESZÓW - Rzeszowska Miejska Sieć Komputerowa RMSK
ŚLASK - Śląska Akademicka Sieć Komputerowa SASK
SZCZECIN - Miejska Sieć Komputerowa MSK
TORUC
- Miejska Sieć Komputerowa TORMAN
WARSZAWA - Miejska Sieć Komputerowa WARMAN
WROCA
AW - Wrocławska Akademicka Sieć Komputerowa WASK
ZIELONA GÓRA - Miejska Sieć Komputerowa ZIELMAN
30
Topologie sieci
Topologie sieci
31
" Topologia magistrali inaczej
szynowa (ang. bus)
Wszystkie komputery podłączone są do jednej
magistrali - zazwyczaj kabla koncentrycznego.
Zalety:
" małe użycie kabla
" małe użycie kabla
" brak dodatkowych urządzeń (koncentratory, przełączniki)
" niska cena sieci
" łatwość instalacji
" awaria pojedynczego komputera nie powoduje unieruchomienia całej sieci
Wady:
" trudna lokalizacja usterek
" tylko jedna możliwa transmisja w danym momencie
" potencjalnie duża ilość kolizji
" awaria głównego kabla powoduje unieruchomienie całej sieci
" słaba skalowalność
32
" niskie bezpieczeństwo
" Topologia pierścienia (ang. ring)
Komputery połączone są za pomocą jednego nośnika informacji w
układzie zamkniętym - okablowanie nie ma żadnych zakończeń
(tworzy krąg). Sygnał wędruje w pętli od komputera do
komputera, który pełni rolę wzmacniacza regenerującego sygnał i
wysyłającego go do następnego komputera. Metoda transmisji
danych w pętli nazywana jest przekazywaniem żetonu dostępu.
Przejęcie żetonu zezwala urządzeniu w sieci na transmisję danych
Przejęcie żetonu zezwala urządzeniu w sieci na transmisję danych
w sieci. Każda sieć posiada tylko jeden żeton dostępu.
Komputer wysyłający, usuwa żeton z pierścienia i wysyła dane przez sieć. Każdy komputer
przekazuje dane dalej, dopóki nie zostanie znaleziony komputer adresat pakietu. Następnie
komputer odbierający wysyła komunikat do komputera wysyłającego o odebraniu danych. Po
weryfikacji, komputer wysyłający tworzy nowy żeton dostępu i wysyła go do sieci.
Zalety: Wady:
" małe zużycie przewodów " awaria pojedynczego przewodu lub komputera powoduje
" możliwe wysokie osiągi przerwanie pracy całej sieci
" Determinizm dostępu do " złożona diagnostyka sieci
łącza " trudna lokalizacja uszkodzenia
33
" trudna rozbudowa
" Topologia gwiazdy (ang. star)
Komputery połączone są w jednym wspólnym punkcie, w
którym znajduje się koncentrator lub przełącznik.
Topologia gwiazdy zawiera serwer i łączący do niego HUB/SWITCH
pozostałe elementy sieci hub (koncentrator). Większość
zasobów znajduje się na serwerze, którego zadaniem jest
przetwarzać dane i zarządzać siecią. Pozostałe elementy
przetwarzać dane i zarządzać siecią. Pozostałe elementy
tej sieci nazywamy terminalami  korzystają one z
zasobów zgromadzonych na serwerze. Same zazwyczaj
mają małe możliwości obliczeniowe. Zadaniem huba jest
Wady:
nie tylko łączyć elementy sieci, ale także rozsyłać sygnały,
" Potrzeba dodatkowego
a także wykrywać kolizje w sieci. Nadawane przez hub
sprzętu sieciowego (hub)
sygnały samoczynnie znikają.
" Uszkodzenie koncentratora
Zalety:
unieruchamia całą sieć
" Duża skalowalność
" A
atwa rozbudowa
" Uszkodzenie jednej stacji lub jednego kabla nie przerywa
pracy całej sieci
34
" Topologia podwójnego pierścienia
Topologia podwójnego pierścienia - składa się z dwóch
pierścieni o wspólnym środku (dwa pierścienie nie są
połączone ze sobą). Topologia podwójnego pierścienia jest
tym samym co topologia pierścienia, z tym wyjątkiem, że
drugi zapasowy pierścień łączy te same urządzenia. Innymi
słowy w celu zapewnienia niezawodności i elastyczności w
sieci, każde urządzenie sieciowe jest częścią dwóch
sieci, każde urządzenie sieciowe jest częścią dwóch
niezależnych topologii pierścienia. Dzięki funkcjom
tolerancji na uszkodzenia i odtwarzania, pierścienie można
przekonfigurować tak, żeby tworzyły jeden większy
pierścień, a sieć mogła funkcjonować w przypadku
uszkodzenia medium. Jest to topologia NADMIAROWA.
35
" Topologia siatki
Używana jest wtedy, gdy zapewniona jest
komunikacja bez żadnych przerwań. W topologii
siatki każdy host ma własne połączenia z wszystkimi
pozostałymi hostami. Siatka częściowa jest
zastosowana w schemacie Internetu, gdzie istnieje
wiele ścieżek do dowolnego miejsca, chociaż nie
ma tu połączeń miedzy wszystkimi hostami.
ma tu połączeń miedzy wszystkimi hostami.
Topologia NADMIAROWA
Zalety: Wady:
Wiele ścieżek połączeń Duża ilość kabla
36
" Topologia hierarchiczna
Urządzenia aktywne
HUB/SWITCH
określają dostęp do sieci
i jej usług
Zaletami topologii
Zaletami topologii
HUB/SWITCH HUB/SWITCH HUB/SWITCH
HUB/SWITCH HUB/SWITCH HUB/SWITCH
drzewa są: łatwość
rozbudowy oraz
ułatwienie lokalizacji
uszkodzeń. Wadą jest
zależność pracy sieci od
głównej magistrali.
37
Modele:
Modele:
" ISO/OSI
" TCP/IP
38
ISO (ang. International Organization for Standardization)
OSI (ang. Open System Interconnection)
Model ISO OSI RM (ang. ISO OSI Reference Model):
Model ISO OSI RM (ang. ISO OSI Reference Model):
model odniesienia łączenia systemów otwartych,
standard zdefiniowany przez organizację ISO
opisujący strukturę komunikacji sieciowej
39
" Protokoły
Zadaniem sprzętu jest przesyłanie bitów danych od jednego hosta do drugiego.
Użytkownicy i aplikacje nie powinni jednak za każdym razem rozpatrywać tych
niskopoziomowych operacji. W celu udostępnienia interfejsu dla aplikacji
opracowano protokoły komunikacyjne realizujące niskopoziomowe operacje
przesyłania dostarczając użytkownikowi niezbędne mechanizmy.
Protokół to zbiór reguł i procedur rządzących komunikacją pomiędzy dwoma i
więcej urządzeniami. Protokoły mogą być różne, ale łączące się w danej chwili
urządzenia muszą wykorzystywać ten sam protokół, aby była możliwa wymiana
danych między nimi.
Zamiast pojedynczego wielkiego protokołu (obsługującego wszystkie media,
rodzaje łączności itd.) opracowano zestaw protokołów.
np. protokoły: FDDI (ANSI X3T9.5), 10 Mb Ethernet (IEEE 802.3), 1 Gb Ethernet
(IEEE 802.3z), Token Ring (IEEE 802.5), Wireless LAN (IEEE 802.11), modem
40
przewodowy (IEEE 802.14)
" Model ISO/OSI sieci
Warstwa 7
Aplikacji
Warstwa 6
Prezentacji
Warstwa 5
Sesji
Warstwa 4
Transportowa
Warstwa 3
Sieciowa
Warstwa 2
A
ącza danych
Warstwa 1
Fizyczna
41
Porównanie modeli ISO/OSI i TCP/IP
Przykładowe protokoły
Model ISO/OSI Model TCP/IP
Warstwa aplikacji
Warstwa aplikacji
Telnet, SHH,
Telnet, SHH,
DNS
DNS
FTP, SFTP,
FTP, SFTP,
Warstwa prezentacji Warstwa aplikacji SNMP SMTP, POP,
Warstwa prezentacji Warstwa aplikacji SNMP SMTP, POP,
IMAP, HTTP,
IMAP, HTTP,
SHTTP
SHTTP
SHTTP
SHTTP
Warstwa sesji
Warstwa sesji
Warstwa Warstwa
Warstwa Warstwa
UDP TCP
UDP TCP
transportowa transportowa
transportowa transportowa
Warstwa sieciowa Warstwa Internetu IP ICMP
Warstwa sieciowa Warstwa Internetu IP ICMP
Warstwa łącza
Warstwa łącza
ARP, RARP
ARP, RARP
danych
danych
PPP
PPP
Warstwa dostępu
Warstwa dostępu
...
...
np.: IEEE 802.3,
np.: IEEE 802.3,
do sieci
do sieci
SLIP
SLIP
802.5, 802.11,
802.5, 802.11,
Warstwa fizyczna
Warstwa fizyczna
802.14
802.14
42
www.3mfuture.com/images/osi-model-7-layers.png
Zadaniem warstw górnych jest współpraca z
oprogramowaniem realizującym zadania zlecane przez
użytkownika systemu komputerowego. Tworzą one
pewien interfejs, który pozwala na komunikację z
warstwami niższymi. Ta sama warstwa realizuje
dokładnie odwrotne zadanie w zależności od kierunku
Aplikacji
przepływu danych. Dla ustalenia uwagi załóżmy, że
Prezentacji dane przepływają w dół Modelu OSI, kiedy płyną od
użytkownika do urządzeń sieciowych oraz w górę w
użytkownika do urządzeń sieciowych oraz w górę w
Sesji
Sesji
przeciwnym wypadku.
Najniższe warstwy zajmują się odnajdywaniem drogi
Transportowa
do celu, gdzie ma być przekazana konkretna
informacja. Dzielą również dane na odpowiednie dla
Sieciowa
urządzeń sieciowych pakiety określane często skrótem
PDU (ang. Protocol Data Unit). Dodatkowo zapewniają
A
ącza danych
weryfikację bezbłędności przesyłanych danych. Ważną
cechą warstw dolnych jest całkowite ignorowanie
Fizyczna
sensu przesyłanych danych. Dla warstw dolnych nie
istnieją aplikacje, tylko pakiety (ramki) danych.
43
Górne
Górne
Dolne
Aplikacji
" Warstwa fizyczna
Prezentacji
Fundamentem, na którym zbudowany jest model referencyjny
Sesji
OSI, jest jego warstwa fizyczna. Jest odpowiedzialna za wysyłanie i
Transportowa
odbieranie strumieni bitów ( widzi tylko zera i jedynki ).
Sieciowa
Określa ona procesy i mechanizmy dotyczące przenoszenia
sygnału na nośnik i odbierania z niego sygnałów. Skupia się na A
ącza danych
fizycznych właściwościach elektrycznych, optycznych lub
Fizyczna
Fizyczna
radiowych technik sygnalizowania (np. napięcie prądu
radiowych technik sygnalizowania (np. napięcie prądu
elektrycznego przenoszącego sygnał, rodzaje nośników i
odpowiadające im właściwości impedancji, elektroniczne
składniki kart sieciowych, a nawet fizyczny kształt złącza).
Dolną granicą warstwy fizycznej stanowi złącze nośnika, więc warstwa fizyczna nie
obejmuje medium transmisyjnego  nośnika!
Nieformalnie nośniki klasyfikuje się do warstwy zerowej modelu ISO/OSI.
Nośnik to urządzenia przenoszące sygnał generowane przez mechanizmy warstwy
fizycznej (np. kable miedziane, światłowody). Warstwa fizyczna określa wymagane
44
charakterystyki wydajnościowe nośników na których oparte są jej mechanizmy.
Aplikacji
" Warstwa fizyczna
Prezentacji
Warstwa fizyczna przesyła i odbiera sygnały zaadresowane dla wszystkich
Sesji
protokołów jej stosu oraz aplikacji, które je wykorzystują. Musi ona więc
Transportowa
wykonywać kilka istotnych funkcji  w szczególności:
aby móc nadawać dane, musi ona: Sieciowa
" zamieniać dane znajdujące się w ramkach na strumienie binarne,
A
ącza danych
" wykonywać taką metodę dostępu do nośnika, jakiej żąda warstwa
Fizyczna
Fizyczna
łącza danych,
łącza danych,
" przesyłać ramki danych szeregowo (czyli bit po bicie) w postaci
strumieni binarnych.
w celu odbierania danych konieczne jest natomiast:
" oczekiwanie na transmisje przychodzące do urządzenia hosta i do
niego zaadresowane,
" odbiór odpowiednio zaadresowanych strumieni,
" przesyłanie binarnych strumieni do warstwy danych w celu złożenia
ich z powrotem w ramki.
Lista ta, jak widać, nie obejmuje żadnych sposobów weryfikowania
integralności danych. Warstwa fizyczna nie posiada bowiem
mechanizmu służącego rozpoznawaniu znaczenia wysyłanych jak też
45
otrzymywanych danych (strumieni bitów).
Aplikacji
" Warstwa łącza danych
Prezentacji
Warstwa łącza danych jest czasami nazywana warstwą liniową.
Sesji
Ma ona nadzorować jakość przekazywanych informacji. Nadzór
Transportowa
ten dotyczy wyłącznie warstwy niższej.
Sieciowa
Warstwa łącza danych ma możliwość zmiany parametrów pracy
A
ącza danych
warstwy fizycznej, tak aby obniżyć liczbę pojawiających się
Fizyczna
podczas przekazu błędów. Zajmuje się pakowaniem danych w
podczas przekazu błędów. Zajmuje się pakowaniem danych w
ramki i wysyłaniem do warstwy fizycznej. Rozpoznaje błędy
związane z niedotarciem pakietu oraz uszkodzeniem ramek i
zajmuje się ich naprawą.
Podczas ruchu w dół w warstwie łącza danych zachodzi
enkapsulacja (inaczej kapsułkowanie) pakietów z warstwy
sieciowej tak, aby uzyskać ramki zgodne ze standardem.
46
Aplikacji
" Warstwa sieciowa
Prezentacji
Sesji
Warstwa sieciowa jako jedyna dysponuje wiedzą dotyczącą fizycznej
topologii sieci. Rozpoznaje, jakie drogi łączą poszczególne hosty (ang.
Transportowa
routing) i decyduje, ile informacji należy przesłać jednym z połączeń, a
Sieciowa
ile innym. Jeżeli danych do przesłania jest zbyt wiele, to warstwa
A
ącza danych
sieciowa po prostu je ignoruje. Ona nie musi zapewniać pewności
transmisji, więc w razie błędu pomija niepoprawne pakiety danych.
Fizyczna
Nie znajdują się w nim żadne użyteczne dla użytkowników aplikacje.
Jedyne jego zadanie, to zapewnienie sprawnej łączności między bardzo
odległymi punktami sieci.
Rutery są podstawą budowy rozległych sieci informatycznych takich jak
Internet, bo potrafią odnalez
ć najlepszą drogę do przekazania informacji.
Warstwa sieciowa podczas ruchu w dół umieszcza dane wewnątrz
pakietów zrozumiałych dla warstw niższych.
47
Aplikacji
" Warstwa transportowa
Prezentacji
Warstwa transportowa realizuje transport pomiędzy Sesji
punktami końcowymi.
Transportowa
Sieciowa
Kontroluje wiarygodność połączenia poprzez kontrolę
A
ącza danych
przepływu, segmentację / desegmentację i kontrolę błędów.
Fizyczna
Protokoły połączeniowe mogę dodatkowo śledzić, czy
segmenty dotarły do celu i w przypadku porażki dokonywać
retransmisji.
48
Aplikacji
" Warstwa sesji
Prezentacji
Warstwa sesji otrzymuje od różnych aplikacji dane, które muszą
Sesji
zostać odpowiednio zsynchronizowane.
Transportowa
Sieciowa
Synchronizacja jest między warstwami sesji systemu nadawcy i
A
ącza danych
odbiorcy.
Fizyczna
Warstwa sesji "wie", która aplikacja łączy się z którą, dzięki
czemu może zapewnić właściwy kierunek przepływu danych -
nadzoruje połączenie. Wznawia je po przerwaniu.
49
Aplikacji
" Warstwa prezentacji
Prezentacji
Podczas ruchu w dół zadaniem warstwy prezentacji jest
Sesji
przetworzenie danych od aplikacji do postaci kanonicznej (ang.
Transportowa
canonical representation) zgodnej ze specyfikacją OSI-RM, dzięki
Sieciowa
czemu niższe warstwy zawsze otrzymują dane w tym samym
formacie. Kiedy informacje płyną w górę, warstwa prezentacji
A
ącza danych
tłumaczy format otrzymywanych danych na zgodny z wewnętrzną
Fizyczna
reprezentacją systemu docelowego. Wynika to ze zróżnicowania
reprezentacją systemu docelowego. Wynika to ze zróżnicowania
systemów komputerowych, które mogą w różny sposób
interpretować te same dane. Dla przykładu bity w bajcie danych w
niektórych procesorach są interpretowane w odwrotnej kolejności niż
w innych.
50
Aplikacji
" Warstwa aplikacji
Prezentacji
Warstwa aplikacji jest warstwą najwyższą, zajmuje się specyfikacją
Sesji
interfejsu, który wykorzystują aplikacje do przesyłania danych do sieci
Transportowa
(poprzez kolejne warstwy modelu ISO/OSI). W przypadku sieci
komputerowych aplikacje są zwykle procesami uruchomionymi na
Sieciowa
odległych hostach. Interfejs udostępniający programistom usługi
A
ącza danych
dostarczane przez warstwę aplikacji opiera się na obiektach
Fizyczna
nazywanych gniazdami (ang. socket).
nazywanych gniazdami (ang. socket).
Jeżeli użytkownik posługuje się oprogramowaniem działającym w
architekturze klient-serwer, zwykle po jego stronie znajduje się klient,
a serwer działa na maszynie podłączonej do sieci świadczącej usługi
równocześnie wielu osobom.
Zarówno serwer jak i klient znajdują się w warstwie aplikacji.
Komunikacja nigdy nie odbywa się bezpośrednio między tymi
programami. Kiedy klient chce przesłać żądanie do serwera,
przekazuje komunikat w dół do warstw niższych, które fizycznie
przesyłają go do odpowiedniej maszyny, gdzie informacje ponownie
wędrują w górę i są ostatecznie odbierane przez serwer.
51
" Komunikacja
Host A Host B
Aplikacji (Program) (Program) Aplikacji
Prezentacji Prezentacji
Sesji Sesji
Transportowa Transportowa
Sieciowa Sieciowa
A
ącza danych A
ącza danych
Fizyczna Fizyczna
52
" Komunikacja
Host A Host B
Aplikacji (Program) (Program) Aplikacji
dane
Prezentacji Prezentacji
dane
Sesji Sesji
dane
Transportowa Transportowa
segmenty
Sieciowa Sieciowa
pakiety
A
ącza danych A
ącza danych
ramki
Fizyczna Fizyczna
bity
53
Enkapsulacja
Enkapsulacja
(na przykładzie modelu TCP/IP)
54
Proces enkapsulacji danych
Jeżeli komputer (Host A) chce wysłać dane do
Jeżeli komputer (Host A) chce wysłać dane do
innego komputera (Host B), dane najpierw muszą
innego komputera (Host B), dane najpierw muszą
być spakowane w procesie nazywanym
być spakowane w procesie nazywanym
enkapsulacją
enkapsulacją
Enkapsulacja przed wysłaniem do sieci danych
Enkapsulacja przed wysłaniem do sieci danych
otacza je koniecznymi informacjami na temat
otacza je koniecznymi informacjami na temat
protokołu/protokołow (w miarę przemieszczania
protokołu/protokołow (w miarę przemieszczania
się danych między kolejnymi warstwami modeli
się danych między kolejnymi warstwami modeli
ISO/OSI czy TCP/IP)
ISO/OSI czy TCP/IP)
55
Proces enkapsulacji danych
WYSYA
ANIE ODBIERANIE
Dane
Dane
Warstwa aplikacji Nagłówek
Warstwa aplikacji Nagłówek
Dane
Dane
Warstwa
Warstwa
Nagłówek Nagłówek
Nagłówek Nagłówek
Dane
Dane
transportowa
transportowa
Warstwa Internetu Nagłówek Nagłówek Nagłówek
Warstwa Internetu Nagłówek Nagłówek Nagłówek
Dane
Dane
Warstwa dostępu
Warstwa dostępu
Nagłówek Nagłówek Nagłówek Nagłówek
Nagłówek Nagłówek Nagłówek Nagłówek
Dane
Dane
do sieci
do sieci
56
Proces transmisji pliku za pomocą protokołu FTP
Plik.MP3
Plik.MP3
Host A
Host A
Nagłówek
Nagłówek
Warstwa aplikacji
Warstwa aplikacji
Plik.MP3
Plik.MP3
FTP
FTP
Warstwa Nagłówek Nagłówek
Warstwa Nagłówek Nagłówek
Plik.MP3
Plik.MP3
transportowa TCP FTP
transportowa TCP FTP
Nagłówek Nagłówek Nagłówek
Nagłówek Nagłówek Nagłówek
Warstwa Internetu
Warstwa Internetu
Plik.MP3
Plik.MP3
IP TCP FTP
IP TCP FTP
Warstwa dostępu Nagłówek Nagłówek Nagłówek Nagłówek
Warstwa dostępu Nagłówek Nagłówek Nagłówek Nagłówek
Plik.MP3
Plik.MP3
do sieci Ethernet IP TCP FTP
do sieci Ethernet IP TCP FTP
57
Proces odbierania pliku za pomocą protokołu FTP
Plik.MP3
Plik.MP3
Host B
Host B
Nagłówek
Nagłówek
Warstwa aplikacji
Warstwa aplikacji
Plik.MP3
Plik.MP3
FTP
FTP
Warstwa Nagłówek Nagłówek
Warstwa Nagłówek Nagłówek
Plik.MP3
Plik.MP3
transportowa TCP FTP
transportowa TCP FTP
Nagłówek Nagłówek Nagłówek
Nagłówek Nagłówek Nagłówek
Warstwa Internetu
Warstwa Internetu
Plik.MP3
Plik.MP3
IP TCP FTP
IP TCP FTP
Warstwa dostępu Nagłówek Nagłówek Nagłówek Nagłówek
Warstwa dostępu Nagłówek Nagłówek Nagłówek Nagłówek
Plik.MP3
Plik.MP3
do sieci Ethernet IP TCP FTP
do sieci Ethernet IP TCP FTP
58
Podstawowe elementy sieci
Podstawowe elementy sieci
59
" Podstawowe urządzenia sieciowe  karty
sieciowe
 Karty sieciowe w komputerach
 Karty zintegrowane z płytą główną
 Karty sieciowe USB (WiFi)
 Karty PCMCIA (WiFi)
Głównym zadaniem karty sieciowej jest
kodowanie i dekodowanie informacji
kodowanie i dekodowanie informacji
przesyłanych łączami komunikacyjnymi.
Przesyłanie danych rozpoczyna się od
uzgodnienia parametrów transmisji
pomiędzy stacjami (np. prędkość, rozmiar
pakietów). Następnie dane są
przekształcane na sygnały elektryczne,
kodowane, kompresowane i wysyłane do
odbiorcy. Jego karta dokonuje ich deszyfracji
i dekompresji. Tak więc karta odbiera i
zamienia pakiety na bajty zrozumiałe dla
procesora stacji roboczej.
60
" Podstawowe
urządzenia sieciowe
Okablowanie
 Kable miedziane
 Kable miedziane
" Skrętka
" Koncentryk
 światłowody
61
Podstawowe urządzenia sieciowe cd.
 Wzmacniaki, regeneratory (ang. reapeter)
Jeden z powodów ograniczenia zasięgu sieci lokalnych wynika z tłumienia
sygnałów elektrycznych. W niektórych technikach sieciowych stosuje się
wzmacniaki, aby obejść to ograniczenie. Wzmacniak jest zwykle urządzeniem
analogowym, które stale monitoruje sygnał w obu kablach, które łączy. Po
wykryciu sygnału w jednym kablu przekazuje jego wzmocnioną i zregenerowaną
wykryciu sygnału w jednym kablu przekazuje jego wzmocnioną i zregenerowaną
kopię do drugiego kabla.
Operują tylko w warstwie fizycznej  replikują sygnał i wysyłają do wszystkich
elementów sieci.
Segment 2
Segment 1
3 4
Wzmacniak
1 2
62
" Podstawowe urządzenia sieciowe
 Koncentratory (ang. hub)
Koncentratory to wieloportowe wzmacniaki. Regenerują
i wzmacniają sygnał i rozsyłają do wszystkich portów
huba. Operuje w warstwie fizycznej.
63
" Podstawowe urządzenia sieciowe
Mosty (ang. brigde)
Most jest urządzeniem przeznaczonym do łączenia
segmentów sieci. Most przekazuje poprawne ramki z
jednego segmentu do drugiego. Most wykonuje
filtrowanie ramek. Przekazuje ramki tylko gdy jest to
filtrowanie ramek. Przekazuje ramki tylko gdy jest to
potrzebne - na podstawie adresu przesyłanej ramki.
Operuje w warstwie łącza danych
Segment 2
Segment 1
3 4
Most
1 2
64
" Podstawowe urządzenia sieciowe
 Przełączniki (ang. switch)
Przełączniki to wieloportowe mosty. Kierują pakiety do
odpowiednich portów. Generują mniejszy ruch niż
koncentratory.
Operują w warstwie łącza danych
65
" Podstawowe urządzenia sieciowe
" Rutery (ang. router)
" Rutowanie ma miejsce między co najmniej dwiema
podsieciami, w ramach jednej sieci komputerowej.
Ruter tworzy i aktualizuje tablicę routingu, która
przechowuje ścieżki do konkretnych obszarów sieci
oraz metryki (miary jakości  szybkości, odległości
oraz metryki (miary jakości  szybkości, odległości
połączenia) z nimi związane.
" Skuteczne działanie rutera wymaga wiedzy na temat
otaczających go urządzeń, przede wszystkim innych
routerów oraz przełączników. Może być ona
dostarczona w sposób statyczny przez administratora,
Ruter operuje w
wówczas nosi ona nazwę tablicy statycznej lub może
sieciowej warstwie
być pozyskana przez sam router od sąsiadujących
modeli OSI
urządzeń pracujących w trzeciej warstwie, tablice tak
Podstawowa cegiełka
konstruowane nazywane są dynamicznymi.
intersieci.
66
LAN (ang. Local Area Network)
LAN (ang. Local Area Network)
67
O technologii LAN
 Połączenia punkt w punkt (ang. point to point)
 Wspólne medium komunikacyjne
 Lokalność oddziaływania
 Lokalność oddziaływania
 Reguły dostępu do medium
" Deterministyczne
 FDDI
 Token Rong
" Niedeterministyczne
 Ethernet (CSMA/CD)
68
" Połączenie punkt do punktu
Duża liczba
połączeń!
69
" Wspólne medium komunikacyjne
Pojawia się problem który komputer i kiedy może korzystać ze wspólnego łącza!
Przekazywanie tokena  w danym momencie tylko jeden komputer uprawniony
jest do nadawania. Gdy wyczerpie swój czas dostępu do łącza  token zostaje
przekazany do innego komputera sieci.
70
" CSMA (ang. Carrier Sense with Multiple Access)
czyli wykrywanie nośnej w przy wielodostępie (przy
wspólnym medium transmisyjnym)
 Gdy żaden komputer nie nadaje nie ma w eterze
sygnałów elektrycznych.
sygnałów elektrycznych.
 Gdy komputer chce rozpocząć nadawanie sprawdza
czy żadna inna maszyna nie nadaje  i jeśli tak jest
rozpoczyna nadawanie.
 Jeśli eter jest zajęty  komputer czeka na jego
zwolnienie.
71
" CD (ang. Collision Detect)  detekcja kolizji
 Jeśli dwa lub więcej komputery rozpoczną nadawanie
jednocześnie następuje nakładanie się sygnałów
elektrycznych zwane kolizją.
 Po pojawieniu się kolizji komputery odczekują losowy
czas (max czas d) i próbują ponownie nadawać. Jeśli
czas (max czas d) i próbują ponownie nadawać. Jeśli
ponownie nastąpi kolizja czas d jest podwajany i
ponownie z nowego już zakresu (max 2d) losowany
jest czas opóz
nienia przed kolejnym nadawaniem.
Mechanizm ten powoduje, że w końcu losowe czasy w
komputerach które dokonały kolizji będą się różniły i
transmisja będzie możliwa.
72
" Metoda CSMA/CD to jeden z ważniejszych
aspektów komunikacji sieciowej i właściwie
niezmienna od początku Ethernetu.
" W sieci z CSMA/CD nie występuje centralny
ośrodek kontroli, czy przydzielania czasu dla
ośrodek kontroli, czy przydzielania czasu dla
poszczególnych urządzeń sieciowych.
" Reperkusje dla automatyki  niedeterministyczny
czas dostępu do łącza  brak spełnienia postulatu
 czasu rzeczywistego . Dlatego pojawia się w
metodach dostępu tzw. arbitraż.
73
" Protokół CSMA/CD opiera się na trzech prostych
mechanizmach:
 wykrywania kanału
 rozpoznawania kolizji
 wyznaczania czasu po którym nastąpi próba
 wyznaczania czasu po którym nastąpi próba
retransmisji
74
Bibliografia
[1] Sieci komputerowe i intersieci, Douglas E. Comer, WNT, 2000
[2] Sieci komputerowe, Andrew S. Tanenbaum, Helion, 2004
[3] Okablowanie strukturalne sieci, Rafał Pawlak, Helion, 2006
[4] Wydanie specjalne miesięcznika NetWorld Vademecum
Teleinformatyka - Sieci komputerowe, Indeks 328820; ISSN
Teleinformatyka - Sieci komputerowe, Indeks 328820; ISSN
1232-8732, Czerwiec 1998
[5] Ethernet  sieci, mechanizmy, Krzysztof Nowicki, Infotech,
2006
[6] Sieci miejskie w Plsce http://www.man.lodz.pl/many.html
[7] Struktura sieci trójmiejskiej www.task.gda.pl
[8] PC Kurier 2/2000 - Sieć NASK, POLpak
75
Dziękuję za uwagę
Dziękuję za uwagę
76