SIECI KOMPUTEROWE
Siecią można nazwać każde rozwiązanie, którego celem jest połączenie ze sobą dwóch lub większej ilości komputerów w celu komunikowania się między sobą.
Możliwości sieci: -wspólne użytkowanie wydzielonych urządzeń, oprogramowania, współdzielenie inf, współpraca osób przy realizacji złożonych zadań, bezpośrednie komunikowanie się użytkowników.
LAN- sieć lokalna- umożliwia włączenie urządzeń znajdujących się w niewielkiej odległości.
MAN- sieci miejskie- połączenie grupy sieci lokalnych znajdujących się w obrębie aglomeracji miejskich. Typową cechą jest występowanie centrum miejskiego, zarządzającego sprawami dołączenia nowych sieci lok oraz nadzorem infrastruktury sprzętowej, np. POZNAM.
WAN- sieć rozległa- służą do łączenia sieci LAN i MAN na znaczne odległości.
Model ISO- OSI- ideą było znormalizowanie funkcji i zadań, jakie realizowane były i są przez urządzenia i oprogramowanie sieciowe różnych producentów.
Systemy otwarte to takie, w których możliwe jest stosowanie oprogramowania i urządzeń różnych firm, bez konieczności tworzenia dodatkowych warstw pośredniczących.
Sieć komputerową podzielono na 7 warstw: I) FIZYCZNA odpowiada za przesyłanie strumieni bitów, II) ŁĄCZA DANYCH odpowiada na zadawanie i odbiór, III) SIECI określa trasy między nadawcą i odbiorcą, IV) TRANSPORTOWA podobnie jak łącza, ale może obsługiwać transmisję poza sieć lokalną oraz ustawia w odpowiedniej kolejności ramki, V) SESJI realizuje proces nadzorowania przebiegiem komunikacji, VI) PREZENTACJI obsługuje sposoby kodowania danych aplikacji, pełni rolę interfejsu miedzy uruchamianą aplikacją, a usługami sieciowymi, VII) APLIKACJI rozpoczyna sesje komunikacyjne.
Sprzętowe elementy sieci: urządzenia dostępu, u wzmacniania przesyłu sygnałów, u transmisji.
Programowe elementy sieci: protokoły, sterowniki, oprogramowanie komunikacyjne.
Urządzenia dostępu: w sieciach LAN urządzeniami dostępowymi są karty sieciowe, za pomocą, których komputery są włączone do sieci. Każda karta posiada unikatowy numer identyfikacyjny- adres fizyczny MAC. Zadaniem karty jest zapakowanie danych w ramki, wprowadzenie ich w postaci binarnej do medium transmisyjnego oraz odbiór zaadresowanych pakietów. Umieszczanie w medium transmisyjnym danych wymaga niekiedy od karty zamiany postaci sygnałów np. elektrycznych na optyczne. W sieciach WAN urządzeniami dostępu są tostery. Urządzenia te wykorzystują protokoły, dzięki którym określają optymalne ścieżki przejścia danych w sieciach WAN do określonego adresu.
Urządzenia wzmacniania przesyłu danych: WZMACNIAK- urządzenie, które pobiera dane z sieci, regeneruje je oraz wprowadza ponownie do przesyłu. W sieciach LAN popularną formą wielowypustowego wzmacniaka jest KONCENTRATOR. Jest on dodatkowo w sieci LAN miejscem, gdzie znajdują się punkty dostępowe sieci. Pracuje w warstwie 2 modeli OSI.
Urządzenia transmisji- media używane do transportowania sygnałów.
Podział: I) kablowe: 1) elektryczne: kable koncentryczne, skrętka ekranowana, nieekranowana 2) optyczne: światłowód wielodomowy, jednodomowy II) oś niematerialne- otaczająca przestrzeń.
Warunki pracy urządzeń transmisyjnych: urządzenia transmisji mogą pracować w różnych warunkach atmosferycznych, naprężeń mechanicznych i zakłóceń elektromagnetycznych. Niezależnie od warunków pracy urządzenia transmisji powinny zachowywać poprawną pracę sieci.
Media kablowe elektryczne: -silna zależność tłumienności od częstotliwości przesyłanych sygnałów, -ograniczenie max długości przewodów (100m, 185m), -dla różnych typów różna odporność na zakłócenia zewnętrzne, -dla różnych typów różne masy jednostkowe i sztywność.
Media kablowe optyczne: -brak zależność tłumienia od częstotliwości przesyłanych sygnałów, -zależność tłumienności od dł fali świetlnej, -bardzo mała tłumienność, -całkowita odporność na zewnętrzne pole elektromagnetyczne, -wpływ odkształceń mechanicznych na tłumienność, -mała masa przewodu, -stosunkowo wysoka cena, -utrudnione łączenie.
Transmisja danych odbywa się dla ściśle określonych długości fali świetlnej. Wyznaczenie dł fali świetlnej, dla których tłumienność materiału przyjmuje najmniejsze wartości noszą nazwę okien.
Protokołem nazywa się standardowy, zorganizowany sposób komunikacji komputerów oraz innych urządzeń włączonych do sieci. Wyróżnia się protokoły otwarte (darmowe) oraz protokoły z konkretnym producentem (płatne).
TCP- transportowy, niezawodna komunikacja zorientowana na połączenie.
UDP- transportowy, bezpołączeniowy, zawodny, tryb pracy multicast lub broadcast.
IP- bezpołączeniowy, służący do lokalizacji komputera docelowego w sieci.
ICMP- do rozwiązywania problemów oraz zwracania inf o błędach.
IGMP- zarządzający listą komputerów włączonych do grup multisesji.
ARP- odpowiedzialny za rozwiązania adresów dla pakietów wychodzących. Na pd adresu IP ustala adres fizyczny/
Serwerem określa się komputer wielodostepowy, tzn., z którego jednocześnie może korzystać wiele użytkowników
Rodzaje serwerów: 1) s plików: mechanizm składowania plików, z których mogą korzystać jednocześnie grupy użytkowników. 2) użytkowników wydruków: do współdzielenia drukarek przez użytkowników, 3) użytkowników aplikacji: wykorzystywane do zcentralizowanego składowania aplikacji wielodostepowych.
Sieci równoległe (każdy z każdym): każde urządzenie podłączone do sieci może być klientem jak i serwerem. Każdy komputer jest równoważny w stosunku do innych. Zalety: łatwe wdrożenie i obsługa, bardzo tania eksploatacja, praca pod nadzorem prostych systemów operacyjnych, Wady: użytkownicy muszą pamiętać wiele haseł, brak centralnego udostępniania zasobów, zdecentralizowana konwencja nazewnictwa, małe bezpieczeństwo sieci.
Sieci wykorzystujące serwery- hierarchia w sieci w stosunku do połączonych elementów. Zasoby udostępniane są przez specjalną warstwę urządzeń zwanych serwerami. Ich gł zadaniem jest regulacja udostępniania określonych struktur danych określonym grupom użytkowników. Zastosowanie: duże org, w których konieczne jest wysokie bezpieczeństwo oraz precyzyjne zarządzanie zasobami, wady: koszt sprzętu i instalacji, trudniejsze zarządzanie siecią.
Typy i rodzaje transmisji:
I) unicast (do jednego), broadcast (do wszystkich), multicast (do wielu, ale nie wszystkich).
II) typ połączeniowy- ustanawiane jest stałe połączenie między dwoma obiektami posiadające określony czas trwania. Podczas ustanawiania połączenia negocjowane są parametry transmisji. W przypadku zbyt wysokich wymagań partner może jedynie łagodzić wymagania. Ustanawiane są identyfikatory połączenia.
Tryb bezpołączeniowy: jest to metoda przekazywania miedzy nadawcą a odbiorcą pojedynczych jednostek danych zwanych datagramami. Zakłada się przy tym, ze partnerzy dialogu uzgodnili wcześniej parametry transmisji, ten tym nie gwarantuje dostarczenia informacji, a w przypadku dostarczenia nie zapewnia kolejności odbioru zgodnej z kolejnością nadawania.
III) transmisja w kanale podstawowym polega na przesyłaniu w jednym z mediów transmisyjnych sygnałów sygnałów postaci szeregu impulsów prostokątnych. Jest to technologia dominująca LAN. Problemami są zniekształcenia sygnału prostokątnego przy przesyle mediami elektrycznymi.
Transmisja szerokopasmowa (brodband) polega na tym, ze sygnałem prostokątnym modyfikowany jest sygnał sinusoidalny. Modyfikacja może podlegać dowolny parametr: amplituda, faza, częstotliwość. Ten rodzaj transmisji umożliwia wykorzystanie w jednym medium transmisyjnym wydzielenia kanałów, którymi może nastąpić jednoczesna transmisja różnych sygnałów.
Rodzaje transmisji ze względu na kierunek sygnału: jednokierunkowa (światłowody), dwukierunkowa naprzemienna (koncentryk), dwukierunkowa równoczesna (skrętka).
Transmisja asynchroniczna- w przypadku tego rodzaju transmisji układ ma możliwości rozpoznania pierwszego bitu inf użytkowej. Odbiór inf odbywa się ze stalą częstotliwością równą szybkości sygnalizacji. W tym typie transmisji z góry określona jest długość przesyłanej inf. Stosowana do przesyłania krótkich 6-8 bitowych danych. Podstawowym zabezpieczeniem jest tzw. bit parzystości. Jego wartość określa parzystą ilość „1” w transmitowanym ciągu.
T. synchroniczna- przesyłanie inf użytkowej poprzedzone jest precyzyjnym dostosowaniem faz generatorów nadajnika i odbiornika. Synchronizacja jest uzyskiwana poprzez transmisję ustalonego ciągu zwanego preambułą. Dalej podczas odbioru informacji odbiornik na bieżąco ustala momenty taktowania, czyli może korygować rozbieżności z układem nadajnika.
Kody i kodowanie: W celu zwiększenie pewności transmisji stosowane są różne metody kodowania.
Powody kodowanie inf: wprowadzenie dodatkowych inf synchronizacyjnych, eliminacja składowej stałej w mediach elektrycznych.
Dostęp do nośnika: istotne z punktu widzenia funkcjonalności sieci jest stosowanie przez urządzenia sieciowe metod dostępu do nośnika inf.
Metody dostępu: 1) m rywalizacji- w metodzie tej może wystapić sytuacja jednoczesnego nadawania przez dwie lub więcej stacji. Sytuacja taka nosi nazwę kolizji i jest niedopuszczalna w poprawnej pracy sieci. 2) metoda przesyłania żetony- w metodzie tej specjalny zestaw danych (ramka), zwana żetonem, określa, ze w medium nie ma innych sygnałów.
Topologie sieciowe: sposób połączenia urządzeń sieciowych za pomocą mediów transmisyjnych.
Topologia magistrali: prosta budowa, tania konstrukcja, wrażliwość na przerwanie, niepewne połączenia, trudności w rozbudowie.
Topologia gwiazdy: prosta budowa, awaria jednej ze stacji nie wpływa na pozostałe, łatwa rozbudowa, konieczność zastosowania jądra, którego awaria blokuje pracę całej sieci.
Pierścień: możliwość stosowania różnych rodzajów mediów mediów pierścieniu, wrażliwoaś na przerwanie.
Pełne połączenia: w przypadku awarii możliwość wykorzystania drogi alternatywnej, skomplikowana sieć połączeń, podatność na awarię.
Technologie sieciowe to zespół zasad opisujących pracę określonej sieci. Dotyczy to zarówno części sprzętowej mediów transmisyjnych, stosowanej topologii jak i protokołów.
Ramki Danych: struktura związana z warstwą danych, uporządkowane struktury, które pozwalają zapisać inf w postaci prawidłowo interpretowanej przez systemy końcowe. Prawidłowa identyfikacja inf wymaga podania: 1) komputerów biorących udział w komunikacji, 2) początku i końca przesyłanej inf, 3) lokalizacji danych w przesyłanej strukturze, 4) inf o błędach jakie wystąpiły podczas transmisji.
Każda technologia sieciowa posiada własny ustalony format:
ETHERNET- media kablowe elektryczne, optyczne, metoda dostępu- rywalizacja.
CSMA/CD- wielodostęp do łącza sieci z badaniem stanu kanału i wykrywaniem kolizji.
TOKEN RING- metoda dostępu przekazywanie żetonu, prędkość transmisji 4 do 15 Mb/wszystkich, pierścień fizyczny, pierścień logiczny. .
FDDI- pierścień podstawowy + przeciwbieżny, przekazywanie żetony, pr transferu za pomocą światłowodu do 100 MB/s, max 500 urządzeń przy dł pierścienia fiz 200 km.
ATM- sieć z połączeniem pakietów, typ połączenia: dwupunktowe, jedna stacja z wieloma, metoda: punkt-puntk, transfer o stałym rozmiarze jednego komputera do drugiego, pr za pomocą światłowodów do 622 MB/s.