Sieci komputerowe
Wykład 1 & 2 25.02.2010
Warunki korzystania z Internetu
- połączenie fizyczne - karta sieciowa lub specjalizowany adapter np. modem
- połączenie logiczne - wykorzystanie protokołów
- aplikacje
-
Karta sieciowa - obwód drukowany umożliwiający komunikację od i do komputera w sieci
Adapter LAN
Właściwości kart:
- protokół - Ethernet, Token Ring, FDDI (Fiber Distributed Data Interface)
- typ medium - koncentryk, skrętka, światłowód, łącze radiowe
- magistrala - ISA, PCI
Modem
Modulator/demodulator - urządzenie umożliwiające podłączanie komputera do sieci poprzez łącze telefoniczne
Zamienia sygnał cyfrowy na analogowy odpowiadający wymaganiom sieci telefonicznej i odwrotnie
Może być wewnętrzny lub podłączany zewnętrznie
Programy diagnostyczne
ipconfig (winipcfg) - weryfikuje konfigurację interfejsu sieciowego
ping - sprawdzanie osiągalności węzłów sieci (działa/nie działa)
traceroute (tracert) - śledzenie trasy pakietów
netstat - listowanie statystyk sieciowych
arp - listowanie odwzorowania adresów logicznych i sprzętowych
TTL - odejmuje 1 każdy router i sprawdza czy 0, jeśli tak to wyrzuca ramkę
tracert -d - wyłącza DNS
netstat -n - aktywne połączenia protokołu TCP
ping
-t nieskończenie ping
-n 20 ile pingów
-i 10 zmienia TTL
-a ip pokazuje host
Arytmetyka sieciowa
Klasa A 1 . 2 . 3 . 4 mało sieci, ale duże
sieć <-----------------host------------------->
Klasa B 1 . 2 . 3 . 4
<--------sieć----------> <-----------host------->
Klasa C 1 . 2 . 3 . 4
<--------------------sieć--------------> host
Klasa D 1 . 2 . 3 . 4
<-------------------------host-------------------------->
|
Bity najbardziej znaczące |
Zakres adresów pierwszego oktetu |
Liczba bitów adresujących sieć |
liczba bitów adresujących host |
A B C D |
0 10 110 1110 |
0. -127. * 128. - 191. 192. - 223. 223. - 239.
* odpada: 0.0.0.0 , 127.0.0.1 |
8 16 24 28 |
24 16 8 |
128 64 32 16 8 4 2 1
Wykład 3 & 4 2010.03.04
Modem urządzenie DCE
RYS
<-----------------łącze telefoniczne>
<łącze transmisji danych----------->
przepustowość taka, jak najsłabszy element
pół-duplexowy - 2kierunkowa, lecz nie jednoczesna transmisja danych w jednym kanale transmisyjnym
(zarządzana przez sygnały RTS (Request to SEND) i CTS (Clear to Send) zdefiniowane w styku S2.
duplexowy - 2kierunkowa i jednoczesna transmisja przez 1 kanał (musi być połączenie punkt - punkt)
podział pasma dla modemu (~4kHz)
- zewnętrzne pasmo chronione 300Hz
- pasmo docelowe 3,1kHz
- wewnętrzne pasmo ochronne 3,1kHz
- pasmo powrotne 3,1kHz
- zewnętrzne pasmo chronione 300Hz
urządzenia sieciowe:
- końcowe: realizują zadania dla użytkownika, komputery, drukarki, skanery
- sieciowe: komunikacja pomiędzy urządzeniami końcowymi: koncentratory, przełączniki, routery
Funkcje urządzeń sieciowych:
- transmisja między urządzeniami końcowymi
- rozszerzenie skali możliwych połączeń kablowych
- koncentracja połączeń
- konwersja formatu danych
- zarządzanie przesyłem informacji
wtórnik - regenerator sygnału
WTÓRNIK (repeater)
regeneruje sygnał analogowy (zwiększa amplitudę [wzmacniacz]) lub cyfrowy (jak dostaje 0 [np. niedoskonałe] to generuje 0), zatem zwiększa ruch, może powodować kolizje (??? sygnałów)
koncentrator - wieloportowy repeater, grupa hostów widziana jako pojedyncza jednostka
koncentracja pasywna - brak wpływu na transmisję danych
koncentracja aktywna - dodatkowo regeneracja sygnału
Przyjmuje ramkę z jednego i wysyła do wszystkich (duże szanse na kolizje)
Bridge - zapamiętuje gdzie są komputery i inteligentnie wysyła na czas 5-25 sekund
przy przełączeniu miejsca można pingować i zaktualizować w ten sposób adres w bridge;u
* przekształcenie formatu sieciowej transmisji danych
* podstawowe funkcje zarządzania siecią
* łączą 2 segmenty sieci
* filtrowanie pakietów -> zwiększenie wydajności sieci
PRZEŁĄCZNIK (switch)
- koncentracja hostów
- łączy wiele segmentów sieci
- kierują pakiety tylko do jednego odbiorcy
- nie przekształca formatów transmisji danych
- zaawansowane funkcje zarządzania przesyłaniem danych
ROUTER
- łączy wiele sieci
- wyznacza trasę dla pakietów
- możliwe połączenia z sieciami WAN
- przekształca formaty transmisji danych
- zaawansowane funkcje zarządzanie przesyłaniem danych
Router jest barierą do bramek broadcastowych
Każdy port switcha lub bridge'a wyznacza segment sieci (router też)
ramka broadcastowa (do wszystkich)/ unicastowa
ROUTER działa o adresy IP
SWITCH działa o adresy MAC
Topologia sieci - struktura okablowania
topologia magistrali
* wykorzystywany jest pojedynczy kabel szkieletowy
* na obu końcach kabla TERMINATOR
* hosty są podłączone bezpośrednio do tego szkieletu
* bardzo zawodne
topologia pierścienia
* każdy host jest podłączony do następnego, a ostatni jest podłączony do pierwszego
* możliwość wym??? czasu transfr??? danych
* obciążenie komputerów
topologia gwiazdy
* wszystkie kable łączą się w jednym centralnym punkcie
* awaria 1-ego łącza nie powoduje awarii sieci
* duża niezawodność
Wykład 5 & 6 2010.03.18
topologia rozszerzonej gwiazdy
* gwiazda gwiazd
* wykorzystanie koncentratorów lub przełączników
* zwiększenie rozmiaru i zasięgu
topologia hierarchiczna
* sieć zarządzana przez nadrzędnego hosta
topologia siatki
* każdy host połączony z każdym
* rozwiązanie bardzo niezawodne
* drogie
Wariant: siatka niepełna
* często stosowane rozwiązanie
Logiczna topologia sieci
- sposób komunikacji 2ch hostów przez medium
Rodzaje:
* rozgłaszanie - przekazywanie danych do wszystkich hostów przełączonych do medium
* przekazywanie tokenu - przekazywanie uprawnienia do medium
protokół
- formalny opis reguł i konwencji regulujących szczególny aspekt komunikacji między urządzeniami w sieci.
- określa format informacji, zależności czasowe ...
* budowa sieci fizycznej
* sposób łączenia komputera z siecią
* sposób formatowania danych do transmisji
* sposób wysyłania danych
* sposób obsługi błędów
Rodzaje sieci:
- lokalne LAN (Local Area Network)
- rozległe WAN (Wide Area Network)
- metropolitalne MAN (Metropolitan Area Network)
- komputerowe
- sieci pamięci masowej/dostępu do zasobów SAN (Storage Area Network)
LAN
- działają na ograniczonym obszarze geograficznym
- jednoczesny dostęp wielu urządzeń sieciowych do medium
- stały dostęp do usług
- technologie:
- Ethernet
- Token Ring
- FDDI
- Urządzenia
router (jeden port), most, koncentrator, przełącznik sieci, Ethernet, wtórnik
WAN
- działają na dużym obszarze
- dostęp przez relatywnie wolne łącza szeregowe
- integracja oddalonych od siebie sieci LAN
- łączność w pełnym lub ograniczonym wymiarze czasowym
- technologie WAN:
- sieci komputerowe (zwykłe, telefoniczne, szeregowe)
- sieci ISDN
- linie DS2 (jest duża sieć, poje??? klient dostaje jedną trasę, ma gwarantowane prędkość transmisji mimo że ???trasie większa)
- Frame Relay
- Carrier Series w USA (T), w Europie (E). Sieci T1, E1, T3 i E3
- SONET
- urządzenia WAN:
router, serwer komunikujący się, modem CSU, DSU, TAINT1
MAN
- kilka wyjść na świat
komputerowa
- jedno wyjście
SAN
- mirroring lub podział w wielu dyskach
- wydzielona, wysokowydajna sieć używana do przenoszenia danych między serwerami i zasobami dyskowymi
MODEL sieci OSI
http://pl.wikipedia.org/wiki/Model_OSI
7 aplikacji
6 prezentacji
5 sesji
4 transportowa
3 sieci
2 łącza danych
1 fizyczna
korzyści:
- zmniejszenie złożoności
- standaryzacja interfejsów
- projektowanie modułowe
- zapewnienie współdziałania technologii
- przyspieszony rozwój
- uproszczenie procesu ???onia
Warstwa fizyczna (1)
(tylko bity)
* transmisja binarna: przewody, złącza, napięcia, prędkości transmisji
Warstwa łącza danych (2) - bezpośrednie sterowanie łączem, dostęp do medium
(tu już ramka)
* zapewnia niezawodne przesyłanie danych poprzez media transmisji
* łączność i wybór ścieżki pomiędzy hostami
* dobra ramka - bierzemy ; zła - wywalam
switch , most , karta
Warstwa sieci (3) - adresacja sieciowa i wybór najlepszej ścieżki
* zapewnia niezawodne przesyłanie danych poprzez media transmisji
* łączność i wybór ścieżki pomiędzy hostami
* adresowanie logiczne
* dostarczanie przy użyciu dostępnych możliwości
Warstwa transportowa (4) - połączenie end-to-end
* rozwiązanie problemów transportu między hostami
* niezawodność transportu danych
* ustanawianie, utrzymywanie i zamykanie obwodów wirtualnych
* sterowanie przepływem danych dotyczących wykrywania błędów i informacji służących do przywracania sprawności sieci
Tutaj powtarzanie transmisji
Warstwa sesji (5) - komunikacja między hostami
* ustanawianie i zamykanie sesji między aplikacjami oraz zarządzanie sesjami
Warstwa prezentacji (6) - reprezentacja danych
* zapewnienie możliwości odczytu danych przez system odbierający
* format danych
* struktury danych
* negocjowanie składni przesyłu danych dla warstwy aplikacji
Warstwa aplikacji (7) - połączenie procesów sieciowych z aplikacjami
* zapewnienie usług sieciowych procesom aplikacji
Model OSI |
Model TCP/IP dla Internetu |
Aplikacji (7) -> Dane |
Aplikacji |
Prezentacji (6) -> Dane |
|
Sesji (5) -> Dane |
|
Transportowa (4) -> Segmenty |
Transportowa |
Sieciowa (3) -> Pakiety |
Internet |
Łącza danych (2) -> Ramki |
Dostęp do sieci |
Fizyczna (1) -> Bity |
|
IP w warstwie sieciowej (3)
Adresem w warstwie transportowej jest numer portu
TCP - potwierdzanie
UDP - bez potwierdzenia
Wykład 7 & 8 2010.03.30
rodzaje mediów sieciowych:
miedziane - różne typy kabli (koncentryczne, skrętki), nośnik danych, prąd elektryczny
światłowody (nośnik - promień świetlny) - wykorzystywane do transmisji danych na duże odległości
bezprzewodowe - nie umożliwia dużych prędkości transmisji ; bardzo elastyczne i mobilne rozwiązanie, ale nie gwarantuje bezpiecznego transferu danych
Specyfikacja kabli
nnBBzz
nn - liczba określająca prędkość transmisji w Mbps
BB - rodzaj transmisji:
BASE (baseband) - transmisja cyfrową czyli w paśmie podstawowym
BROAD - transmisja analogowa czyli szerokopasmowa
miedziane, bezprzewodowe
zz - typ kabla albo max długość podana w setkach metrów
T (twisted) - skrętka
przykłady:
dla 10Base-T (Ethernet):
10BASE-T 10Mbps skrętka, wtyczki RJ-45 http://pl.wikipedia.org/wiki/10Base-T
10BASE2 10Mbps cienki koncentryk 185m http://pl.wikipedia.org/wiki/10BASE2
10BASE5 10Mbps gruby koncentryk 500m tylko pół-duplex http://pl.wikipedia.org/wiki/10BASE5
dla 100Base-T (Fast Ethernet):
100BASE-TX 100Mbps skrętka UTP 100m najpopularniejsze http://pl.wikipedia.org/wiki/100Base-TX
100BASE-FX 100Mbps światłowód MM 412m http://pl.wikipedia.org/wiki/100BASE-FX
Kable koncentryczne
* gruby - średnica 12mm, max długość segmentu 500m
* średni - średnica 3,5mm, max długość segmentu 185m
* Właściwości:
prędkość 10Mbps
max 30 węzłów w 1 segmencie
min odległość między węzłami 0,5m
terminatory na końcach kabli
Kable skrętkowe
STP (Shielded Twisted Pair) - 4ro parowa skrętka ekranowana (każda para osobno ekranowana)
ScTP (Screened Twisted Pair) / FTP (Foil Twisted Pair) - 4ro parowa skrętka ekranowana (wszystkie pary w jednym)
UTP (Unshielded Twisted Pair) - nieekranowana skrętka 4ro parowa
STP
- prędkość transmisji 10,100,1000Mbps
- impedancja 150 OM
- max długość 100m (dla 1000Mbps - 25m)
- odporny na zakłócenia i przesłuchy
- nie emituje zakłóceń
- drogi i trudny w zainstalowaniu
ScTP
- prędkość transmisji 10,100,1000Mbps
- impedancja 150 OM lub 120 OM
- max długość segmentu 100m
- odporny na zakłócenia i przesłuchy
- nie emituje zakłóceń
- tańszy niż STP i trudny do zainstalowania
UTP
- prędkość transmisji 10,100,1000Mbps
- impedancja 100 OM
- max 100m
- wrażliwy na zakłócenia i przesłuchy
- emituje zakłócenia
- tani i łatwy do zainstalowania
rodzaje kabli skrętkowych:
- proste
PC <--> koncentrator
PC <--> switch
router <--> koncentrator
router <--> switch
- z przeplotami
PC <--> PC
router <--> PC
koncentrator <--> koncentrator
switch <--> switch
koncentrator <--> switch
- konsolowe
do podłączania konsoli operatorskiej routera, switcha przez port szeregowy
Kategorie skrętek:
3 do 10 Mb/s
5 100 Mb/s
6
7 drogie, podwójnie ekranowane, S-STP (shielded - shielded twisted pair)
para 1 niebieski (telefon)
para 2 pomarańczowy
para 3 zielony
para 4 brązowy
na obu końcach T568A lub T568B (prosty) ; krosowy odwrotnie
Światłowody
Parametry światłowodów
- wielomodowe - kilka wiązek światła
- jednomodowe - jedna wiązka światła, do 30km
Zjawiska w światłowodach
- scatering - tłumienie rozproszonego światła
- bending - ucieczka promienia świetlnego
Standardy WLAN
IEEE 802.11 1 , 2 Mbps Nośna 2,4Ghz ; podczerwień
IEEE 802.11b 1 , 2 , 5.5 , 11 Mbps Pasmo częstotliwości 2,4 Ghz
IEEE 802.11a 6 - 54 Mbps, zwykle 20-26 Pasmo 5 Ghz ; zarezerwowane dla służb mundurowych
niezgodny z 802.11b
IEEE 802.11g do 108, zwykle max 54Mbps Pasmo 2,4Ghz
zgodny z 802.11a i 802.11b
większa częstotliwość - mniejszy zasięg, sygnały mocniej tłumione przez ściany, większy pobór mocy
źródła szumów:
- pobliskie kable przenoszące sygnały z danymi
- interferencja radiowa
- interferencja elektromagnetyczna, silniki
- szum laserowy w nadajniku lub odbiorniku sygnału optycznego
szerokość pasma
W transmisji analogowej - zakres częstotliwości analogowego systemu elektronicznego, np zakres częstotliwości wysyłanych przez stację radiową (Hz)
W transmisji cyfrowej - przepustowość określająca ilość danych, jakie można przesłać z jednego miejsca do drugiego w danym przedziale czasu
tłumienność - spadek amplitudy sygnału na całej długości łącza
tłumienność przejścia -połączone skutki tłumienia sygnału i nieciągłości impedancji (np. styk kabla i końcówki -> odbicie sygnału) na linii komunikacyjnej
rodzaje przesłuchów:
- zbliżny NEXT (Near-end Crosstalk)
- zdalny FEXT (Far-end Crosstalk)
- przesłuch zbliżony skumulowany w jednej parze PSNEXT (Power Sum Near-end Crosstalk)
Testowanie kabli
- mapa połączeń
- tłumienność przejśca
- przesłuch zbliżny (NEXT)
- przesłuch zbliżny skumulowany w jednej parze (PSNEXT),
- wyrównany współczynnik przesłuchu zdalnego (ELFEXT),
- skumulowany współczynnik przesłuchu zdalnego (PS ELFEXT),
- straty odbiciowe,
- opóźnienie propagacji,
- długość kabla,
- różnica opóźnień (delay skew).
warstwa II
Podstawy Ethernetu
Karta sieciowa w warstwie II i I (ale mówi się, że w II)
MAC (Media Access Control)
24 bity producent i 24 bity unikalny numer dany przez producenta
struktura tamki
Ethernet:
RYS
IEEE 802.3
RYS:
Preambuła:
Bity preambuły nie są wykorzystywane do liczenia sumy kontrolnej. Mogą zostać zniszczone
Ostatni bajt (lub bajt startu) ma końcówkę 11, aby widać było gdzie faktyczna ramka się zaczyna
7preamble + 1start of frame
8preamble
czyli jedno i to samo, tylko inaczej się nazywa
Adres źródłowy - nadawcy
Długość/typ
<1536 (0x600) długość
>=1536 typ protokołu warstwy sieciowej
Wykład 9 2010.04.01
MAC (Media Access Control)
protokoły określające, który węzeł sieci może nadawać przy wykorzystaniu łacza współużytkowanego
kategorie MAC:
* deterministyczne - nadaje ten, kto przechwyci uprawnienia nadawania (token)
środowisko bezkolizyjne (Token ring, FDDI)
* niedeterministyczne - pierwszy wszedł, pierwszy obsługiwany ;
występują kolizje (CSMA/CD)
Funkcje CSMA/CD
-
-
-
Procedura CSMA/CD
rodzaje kolizji
Technologie Ethernetu
end
zazu