Cel (przyczyny) 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;

Możliwości sieci komputerowych:

• Udostępnianie folderów,

• Mapowanie dysku sieciowego,

• Wiadomości pojawiające się na ekranie,

• Skrzynki,

• Rozmowa (chat),

• Praca biurowa,

• Gry,

• Elementy intranetu.

Podział sieci na klasy (kryterium - zasięg, przeznaczenie i przepustowość):

lokalna sieć komputerowa (LAN) - jest to sieć łącząca użytkowników na niewielkim obszarze (pomieszczenie, budynek). Sieci te charakteryzują się przede wszystkim małym kosztem dołączenia stacji, prostym oprogramowaniem komunikacyjnym i łatwością rozbudowy. Typową cechą sieci lokalnej jest korzystanie ze wspólnego medium transmisyjnego przez komunikujące się stacje;

sieć terytorialna, kampusowa (campus network) - sieć obejmująca swym zasięgiem kilka budynków znajdujących się np. na terenie uczelni, przedsiębiorstwa;

miejska sieć (MAN) - Sieć typu szkieletowego o zasięgu miejskim. Najczęściej są to szybkie sieci wybudowane w oparciu o łącza światłowodowe. Sieci te udostępniają różne usługi, np.: połączenia między sieciami lokalnymi, możliwość bezpośredniego dołączenia stacji roboczych lub korzystanie z mocy obliczeniowej „dużych” komputerów pracujących w sieci, zapewnia usługi w zakresie przesyłania danych, dźwięku i wideo;

rozległa sieć (WAN) - sieć przekraczająca granice. Sieć taka składa się z węzłów i wiążących je łączy transmisyjnych. Dostęp do sieci rozległej uzyskuje się poprzez dołączenie systemów użytkownika do węzłów sieci. Łączność pomiędzy węzłami realizowana jest za pomocą publicznej sieci telefonicznej, specjalnie wybudowanych łączy, kanałów satelitarnych, radiowych lub innych.

Składniki sieci komputerowej

Sieć komputerowa składa się zarówno z oprogramowania jak i ze sprzętu:

serwery - urządzenia lub oprogramowanie świadczące pewne usługi sieciowe,

sieciowy system operacyjny;

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

karty sieciowe - adaptery pozwalające na przyłączenie komputera do sieci. Stosowane są różne rodzaje kart w zależności od tego do pracy, w jakiej sieci są przeznaczone;

system okablowania - medium transmisyjne łączące stacje robocze i serwery. W przypadku sieci bezprzewodowych może to być podczerwień lub kanały radiowe;

współdzielone zasoby i urządzenia peryferyjne - mogą to być drukarki, napędy dysków, skanery, itd.

Inne aktywne i pasywne urządzenia sieciowe.

Urządzenia aktywne i pasywne:

Wzmacniak (Repeater)

Urządzenia które wzmacniają oraz regenerują sygnały, co pozwala na zastosowanie większych odległości.

Koncentrator (hub)

Element sieci, który łączy poszczególne stacje w jednym segmencie sieci. Hub pasywny nie wzmacnia sygnału. Hub aktywny zawiera obwody elektroniczne wzmacniające sygnał, co pozwala na zwiększenie długości przewodów między stacjami. Nowoczesne huby pozwalają na tworzenie w jednym hubie kilku grup roboczych i przenoszenie użytkownika między segmentami, bez potrzeby fizycznego przełączania jego stacji do innego miejsca w hubie.

Przełącznik (Switch)

Urządzenie które łączy oddzielne sieci LAN oraz zapewnia filtrowanie pakietów między nimi.

Most (bridge)

Element służący do połączenia jednego lub więcej segmentów sieci między sobą. Most dopuszcza łączenie różnych segmentów. Umożliwia także zwiększenie wydajności sieci przez podzielenie jej na części, ograniczając ruch lokalnie do segmentu. Filtruje komunikaty, przesyłając do segmentów tylko te, które są dla nich przeznaczone.

Router

Urządzenie do kierowania pakietów w sieci zgodnie z informacją adresową, zawartą w warstwie sieciowej pakietu. Służy do tworzenia sieci rozległych, zapewniając filtrację pakietów i kontrolę ruchu między sieciami LAN. W celu określenia dróg przesyłania pakietów przechowuje tablice adresowe innych routerów w sieci. Routery mają możliwość komunikowania się przez sieć o dowolnej topologii: pakiet jest przesyłany po najlepszej drodze.

Podczas projektowania sieci komputerowej należy uwzględnić liczne czynniki wśród których zasadniczą rolę odgrywają trzy:

• koszty instalacji kablowej, kart sterujących i osprzętu sieciowego,

• elastyczność architektury sieci dającą możliwość jej rekonfiguracji lub wprowadzenie dodatkowych węzłów (komputerów, urządzeń peryferyjnych),

• niezawodność realizacji zadań informatycznych w sieci komputerowej, uzyskiwaną na drodze redundancji komunikacyjnej między węzłami sieci i dodatkowych węzłów sieci stosownie do wagi zadań informatycznych.

Topologia sieci - rozproszenie przestrzenne i sposób łączenia elementów

Podstawowe warianty topologiczne:

• Magistrala,

• Pierścień,

• Gwiazda,

• Drzewo.

a) Magistrala (ang. Bus) - jedna z najbardziej popularnych konfiguracji sieci komputerowych.

Dane, nim dotrą do stacji przeznaczenia, przechodzą po drodze przez wszystkie pozostałe stacje. Pakiety odbierane są tylko przez stację, do której są adresowane - każda stacja sprawdza, czy dane są skierowane do niej.

Zalety magistrali:

• każdy komputer jest podłączony tylko do jednego kabla,

• małe zużycie kabla,

• prosta instalacja, niska cena instalacji,

• bardzo prosta rozbudowa sieci,

• łatwe łączenie segmentów sieci w jeden system (bez zmian oprogramowania komunikacyjnego),

• pojedyncze uszkodzenie (przerwa w kablu lub awaria komputera) nie powoduje unieruchomienia całej sieci,

Wady magistrali:

• konkurencja o dostęp - wszystkie komputery muszą dzielić się kablem,

• utrudniona diagnostyka błędów z powodu braku centralnego systemu zarządzającego siecią,

• rozproszenie zadań zarządzających siecią, co w określonych przypadkach niekorzystnie wpływa na szybkość realizacji zadań,

b) Pierścień (ang. Ring)

Każdy węzeł sieci bierze bezpośredni udział w transmisji informacji. Jest połączony z dwoma innymi "sąsiadami". Węzły przekazują sobie także komunikaty sterujące (tokeny); węzeł aktualnie mający token może wysyłać komunikat. Informacja wędruje w jednym kierunku. Podczas przechodzenia przez kolejne węzły sygnał w każdym z nich jest wzmacniany.

Zalety pierścienia:

• małe zużycie kabla,

• możliwe wysokie osiągi, ponieważ każdy kabel łączy dwa konkretne komputery;

Wady pierścienia:

• awaria pojedynczego kabla lub komputera powoduje przerwanie pracy całej sieci (jeśli nie jest zainstalowany dodatkowy sprzęt),

• trudna lokalizacja uszkodzenia,

• trudna rekonfiguracja sieci,

• wymagane specjalne procedury transmisyjne,

• dołączenie nowych stacji jest utrudnione, jeśli w pierścieniu jest wiele stacji.

c) Gwiazda (ang. Star)

Jest to sieć zawierająca jeden centralny węzeł (serwer), do którego zostają przyłączone pozostałe elementy składowe sieci za pomocą huba. Awaria jednego łącza nie powoduje unieruchomienia całej sieci. Większość zasobów sieci znajduje się w komputerze centralnym przetwarzającym i zarządzającym siecią. Topologia ta może być określona jako drzewo z jednym poziomem połączeń.

Zalety gwiazdy:

• łatwa konserwacja i lokalizacja uszkodzeń,

• prosta rekonfiguracja,

• centralne sterowanie i centralna programowa diagnostyka sieci,

• możliwe wysokie szybkości transmisji (warunek - szybki komputer centralny);

Wady gwiazdy:

• duża liczba kabli,

• wszystkie maszyny wymagają podłączenia wprost do głównego komputera,

• ograniczona możliwość rozbudowy sieci,

• zależność działania sieci od sprawności komputera centralnego,

• ograniczenie odległości komputera od huba,

• w przypadku awarii huba przestaje działać cała sieć.

d) Drzewo (ang. Tree)

Jest to forma okablowania przypominająca kształtem rozgałęzione drzewo. Gałęzie drzewa dzielą się na podgałęzie, które z kolei znowu się dzielą. W każdym punkcie podziału komputer rozsyła sygnały. Topologia ta jest bardzo elastyczna i może w niektórych systemach transportu sieciowego umożliwić praktycznie dowolne konfiguracje.

Zalety drzewa:

• łatwa rozbudowa sieci komputerowej przez dodawanie rozgałęźników,

• łatwa rekonfiguracja sieci,

• sieć zwykle może przetrwać uszkodzenie komputera lub kabla.

Wady drzewa:

• duża liczba kabli,

• utrudnione znajdywanie błędów.

Zasady współdziałania w sieci:

Sieci równorzędne - każdy z każdym (p2p - peer-to-peer ) - umożliwia użytkownikom udostępnienie zasobów swojego komputera oraz dostęp do zasobów innych komputerów. Wszystkie systemy w sieci mają taki sam status. Żaden z nich nie jest podporządkowany innemu. Tworzenie takich sieci umożliwiają m.in. MS Windows 95/NT/XP.

Sieci oparte na serwerach - (server based) dedykowany serwer - jeden lub więcej komputerów spełnia rolę serwera i nie wykonuje innych zadań. Serwer spełnia takie zadania jak: przechowywanie i udostępnianie plików, zarządzanie współdzieleniem drukarek oraz funkcje związane z bezpieczeństwem danych. Najbardziej popularnym programem obsługującym ten typ sieci jest Novell Netware Client.

Sieci mieszane - połączenie sieci równorzędnych i serwerowych.

Klient-serwer - metoda współdzielenia komputerów i zasobów sieciowych przez scentralizowanie pewnych funkcji na serwerze i udostępnianie klientom pewnych informacji za pomocą tych funkcji. Zasadniczą zaletą architektury klient-serwer jest to, że przez sieć biegną jedynie konkretne odpowiedzi na konkretne pytania, a nie całe pliki, czy aplikacje do wykonania lokalnego, jak to miało miejsce w dawnych architekturach serwerowych.

Serwer - .Strona świadcząca usługi na zasadzie klient - serwer; komputer, na którym jest oprogramowanie realizujące funkcje serwera. Podstawowy element środowiska sieciowego - obsługa użytkowa i administracyjna. Zadania: przechowywanie modułów programów narzędziowych systemu operacyjnego, przechowywanie programów i danych użytkownika, zarządzanie systemem plików, zarządzanie dostępem użytkownika do zasobów sieci, zarządzanie siecią i śledzenie jej pracy. Przykładowo mogą to być usługi typu podawanie plików, obsługa drukarek, archiwizacja danych, przesyłanie poczty, itp.

Specjalizacje serwerów:

• komunikacyjne - zarządzanie połączeniami między węzłami sieci, komputerami, łączami telekomunikacyjnymi oraz komputerowymi, backupy,

• plików - zasoby pamięci masowej serwera dostępne są i współdzielone z każdego miejsca w sieci w takim zakresie, jaki administrator przewidział dla danej osoby.

• wydruku - udostępnianie zdalnych drukarek, kolejkowanie wydruków, sterowanie sposobem druku,

• aplikacji - przechowują aplikacje potrzebne do realizacji usług sieciowych na zasadzie jedna aplikacja - wielu użytkowników; uruchamianie aplikacji, usługi typu klient-serwer, nasłuchujące żądań nadchodzących ze strony sieci. W ten sposób działają m.in. serwery SQL. WWW, FTP i inne.

• baz danych - przechowuje uporządkowane strukturalnie dane lub obiektowo zorientowane aplikacje,

• poczty elektronicznej - organizacja skrzynek poczty elektronicznej, konwersja różnych protokołów, szyfrowanie.

• faksowe - dwukierunkowy przepływ faksów w sieci lokalnej, automatyzacja,.

• usług katalogowych - informacje o użytkownikach i zasobach sieci.

Warstwa aplikacji - zarządzanie świadczeniem usług sieciowych (np. poczta, transfer plików, zdalne uruchamianie programów)

Warstwa prezentacji - tłumaczenie danych, definiowanie ich formatu - przekształcanie danych na postać standardową, niezależną od aplikacji (w tym szyfrowanie i kompresja danych).

Warstwa sesji - zarządza współdziałaniem funkcji i programów, odpowiada za logowanie w sieci; negocjuje warunki połączenia.

Warstwa transportowa - kontroluje procesy sieciowe (np. obsługa routerów).

Warstwa sieciowa - ustanawia, utrzymuje i rozłącza połączenie sieciowe, odpowiedzialna za obsługę błędów komunikacji. Odpowiedzialna za wyznaczenie optymalnej trasy połączenia.

Warstwa łącza danych - definiuje sposoby tworzenia pakietów, ich wysyłania i odbioru.

Warstwa fizyczna - połączenie elektryczne i transmisja sygnałów między urządzeniami sieci (obsługa kart, przewodów, modemów, wzmacniaków, koncentratorów)

---