Wprowadzenie do sieci komputerowych

Transkrypt

1 Sieci komputerowe i bazy danych Wykład 2. Wprowadzenie do sieci komputerowych 1

2 Idea sieci komputerowej Sieć, czyli zbiór autonomicznych komputerów połączonych wzajemnie podsiecią komunikacyjną; umożliwia zwiększenie zasobów i korzystanie z nich przez wielu użytkowników jednocześnie. Definicja sieci lokalnej LAN (Local Area Network): a) (wg. IEEE) Sieć lokalna jest to system umożliwiający bezpośrednią komunikację wielu niezależnych urządzeń, rozmieszczonych na stosunkowo niewielkim obszarze za pośrednictwem fizycznych kanałów komunikacyjnych o umiarkowanej prędkości. b) (wg. leksykonu teleinformatyka) Sieć łącząca grupę użytkowników, pracujących na stosunkowo niewielkim obszarze (grupa robocza, oddział firmy, budynek, przedsiębiorstwo, kampus). Sieci lokalne transmitują dane w trybie bezpołączeniowym z szybkością od 10 Mb/s do 10 Gb/s. Najstarszy, stale rozwijany standard LAN, czyli Ethernet, ma typową przepływność 10 Mb/s, jego szybsza wersja, Fast Ethernet, osiąga 100 Mb/s (100Base-T, 100VGAnyLAN), nowa wersja Gigabit Ethernet pracuje z przepływnością 1 Gb/s. 2

3 Jaki jest cel tworzenia sieci komputerowych? Efektywne wykorzystanie zasobów sprzętowych i programowych będących w dyspozycji rozproszonych użytkowników. Dzielenie zasobów logicznych (baz danych, specjalizowanych programów). Dzielenie zasobów fizycznych (drukarek, ploterów, pamięci masowych, urządzeń łączności). Przesyłanie informacji w postaci elektronicznej tekstowej lub binarnej (poczta elektroniczna, irc, VoIP, wideo) 3

4 Inne ważne cele tworzenia sieci komputerowych to: Wyższa niezawodność usług (udostępnienie alternatywnych źródeł informacji, możliwości obliczeniowych, dróg połączeniowych). Oszczędności finansowe (koszty transmisji małe w porównaniu z jednostkowymi kosztami obliczeń). 4

5 Elementy składowe sieci Elementy sprzętowe Urządzenia transmisji sygnałów kable, nośniki niematerialne Urządzenia dostępu karty sieciowe formatowanie danych umieszczanie danych w sieci Urządzenia wzmacniające przesyłane sygnały regeneracja sygnału wzmocnienie sygnału 5

6 Elementy składowe sieci Elementy programowe Protokoły określają i regulują sposoby komunikowania się urządzeń Sterowniki urządzeń - umożliwiają działanie urządzeniom (takim np. jak karty sieciowe) Oprogramowanie komunikacyjne 6

7 Co to jest protokół komunikacyjny? protokół ludzki oraz protokół komputerowy Cześć Witaj Która jest godzina? 2:00 rządanie połączenia (TCP) odpowiedź na rządanie (TCP) Get <plik> czas 21/10/08 CS4119 #1 7

8 Protokoły komunikacyjne Definicja Protokół to zbiór reguł określający zasady nawiązywania komunikacji, szybkość transmisji, format przesyłania danych oraz sposób potwierdzenia przyjęcia informacji pomiędzy urządzeniami w sieci komputerowej. 8

9 Protokoły sieciowe NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) opracowany w 1985 przez IBM, używany w środowisku Windows TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) opracowany w latach 70 przez agencję DARPA na zlecenie Departamentu Obrony USA. IPX/SPX (Internet Packet Exchange/Sequential Packet Exchange) używany do transmisji w sieciach opartych na systemie Novell Netware 9

10 Rodzaje komputerów w sieci Serwery Dedykowane - umożliwiające użytkownikom dostęp do swoich usług, nie można na nich uruchamiac programów, Niededykowane, umożliwiające dostęp do aplikacji, plików, drukarek, Specjalizowane, przeznaczone do realizacji specjalnych usług, takich jak obsługa poczty elektronicznej. Stacje robocze. 10

11 Rodzaje serwerów, czyli komputerów służących do zarządzania siecią Serwer sieciowy wspólne korzystanie z zasobów sieci Serwer baz danych wspólne korzystanie z danych Serwer WWW wspólne korzystnie ze stron WWW Serwer FTP wspólne korzystnie z usług pobierania plików Serwer druku wspólne korzystanie z drukarek Serwer aplikacji wspólne korzystanie z programów. Stosuje się także sieci bez wydzielonego serwera równorzędne lub równoprawne. 11

12 Czym się różnią od siebie podsieci komunikacyjne? Szybkością transmisji (ilością danych możliwych do przesłania w jednostce czasu). Opóźnieniami propagacyjnymi. Efektywnością wykorzystania łączy. Maksymalnym zasięgiem. 12

13 Sieci PAN IrDA USB PAN jest siecią komputerową pozwalającą na komunikację pomiędzy urządzeniami znajdującymi się blisko siebie. Bluetooth Firewire

14 Sieci LAN Local Area Network Umożliwiają wymianę zbiorów informacji, wspólne użytkowanie zasobów oraz komunikatów między użytkownikami znajdującymi się na niewielkim obszarze geograficznym (zwykle laboratorium, biuro). Szybkość transmisji: 1 Mb/s - kilka Gb/s 14

15 Sieci MAN Metropolitan Area Network Umożliwiają wymianę zbiorów informacji (Files), wspólne użytkowanie zasobów oraz komunikatów między użytkownikami znajdującymi się na obszarze geograficznym o średnicy do około 50 km. Szybkość transmisji: kilka Mb/s - setki Mb/s 15

16 Sieci WAN Widea Area Network Sieci rozległe łączą ze sobą oddzielne sieci LAN, MAN używając do tego celu zwykłych sieci telefonicznych, łącz satelitarnych lub innych rodzajów mediów. Szybkość transmisji: kilka kb/s - kilkadziesiąt Mb/s 16

17 Usługi dostępne w sieci Transfer zbiorów i obsługę poczty elektronicznej. Zdalne uaktualnianie programów i zdalne wykonywanie obliczeń. Zdalny dostęp do: baz danych, serwisów informacyjnych, usług finansowych, informacji bibliotecznych, automatycznych gazet. 17

18 Aplikacje są udostępniane przez nowoczesne sieci komputerowe? Telekonferencje i wideokonferencje. Przekaz mowy, obrazów stałych i ruchomych. Wybór programów TV, bądź filmów wideo na żądanie. 18

19 Model OSI (Open Systems Interconnection) Opisuje sposób przepływu informacji pomiędzy aplikacjami software owymi stacji sieciowych. Opracowany został przez ISO w 1984 roku. Składa się z 7 niezależnych warstw. 19

20 Model OSI Warstwa hosta Warstwa nośnika Model OSI Warstwy Rodzaj danych 7. Aplikacji 6. Prezentacji Dane 5. Sesji 4. Transportowa Segmenty 3. Sieciowa Pakiety 2. Łącza danych Ramki 1. Fizyczna Bity 20

21 MODEL OSI Warstwa 7 - APLIKACJI (bezpośrednie świadczenie usług sieciowych użytkownikowi) Warstwa 6 - PREZENTACJI (interpretacja danych, ich kodowanie i dekodowanie) Warstwa 5 - SESJI Warstwa 4 - TRANSPORTOWA (sprawdzanie poprawności przesyłanej informacji) Warstwa 3 - SIECIOWA (przekazywanie danych przez sieć, podział na pakiety, dodanie adresu odbiorcy) Warstwa 2 - ŁĄCZY DANYCH (tworzenie tzw. ramki, zawierającej adres sieciowy nadawcy i odbiorcy, informacje o długości 21 Warstwa 1 - FIZYCZNA (sprzętowa)

22 OSI Model Warstwa fizyczna Dostarcza specyfikację fizycznych inetrfejsów na potrzeby transmisji danych Definiuje zasady w jaki sposób przesyłać bity z jednego systemu do drugiego za pomocą fizycznego medium. Pokrywa wszystkie aspekty komunikacji fizycznej mechaniczne, elektryczne, funkcjonalne oraz proceduralne. W specyfikacji tej warstwy znajdują się takie parametry jak: poziomy napięć, timingi zmian napięcia, fizyczne wspólczynniki danych, maksymalne odległóści pozwalające na wykonanie transmisji itp.

23 OSI Model Warstwa łącza danych Warstwa łącza danych dostarcza rzetelną specyfikację sposobu komunikacji za pomocą interfejsów warstwy fizycznej Dzieli wychodzące dane na ramki oraz składa otrzymane ramki w całość Tworzy oraz wyznacza granice ramek Pozwala na obsługę błędów poprzez generowanie potwierdzeń oraz retransmisję danych Implementuje kontrolę przepływu danych. Wspiera zarówno komunikację punkt-punkt jak I szerokopasową Pozwala na komunikację w trybach simplex, halfduplex or full-duplex

24 OSI Model Warstwa sieciowa Zarządza sposobem przepływu ramek (pakietów) poprzez sieć Definiuje optymalne ścieżki przejścia pakietów od źródła do celu Definiuje adresy logiczne po to aby każdy punkt końcowy był ściśle zdefiniowany Obsługuje przeciążenia sieci Ułatwia połączenia pomiędzy sieciami heterogenicznymi (internetworking) Warstwa ta definiuje także w jaki sposób dzielić pakiety na mniejsze części w celu dostosowania różnych mediów sieciowych.

25 OSI Model Warstwa transportowa Zadaniem tej warstwy jest dostarczenie mechanizmów dla wymiany danych pomiędzy procesami działającymi na różnych komputerach Zapewnia I gwarantuje dostarczenie danych wolne od błędów Zapewnia ułożenie danych w odpowiedniej kolejności Zapewnia że dane nie zostały utracone oraz nie duplikują się Dostarcza usługi serwisowe działające w trybie połączeniowym oraz bezpołączeniowym Dostarcza środków do zarządzania połączeniami Pozwala na multipleksowanie wielu połączeń za pomocą jednego kanału

26 OSI Model Warstwa sesji Warstwa sesji dostarcza mechanizmy kontroli wymiany informacji pomiędzy systemami końcowymi. Definiuje sposób rozpoczęcia, kontroli oraz zakończenia wymiany danych (sesji) pomiędzy aplikacjami Na żądanie użytkownika końcowego pozwala na utworzenie połączenia logicznego Zarządza operacjami logowania i uwierzytelniania użytkownika Jest odpowiedzialna za przerywanie połączenia Udostępnia mechanizmy kontroli poprawności danych. Jeśli detektowany jest błąd wysyłane są żądania retransmisji danych

27 OSI Model Warstwa prezentacji Definiuje formaty w jakich wymieniane są dane pomiędzy urządzeniami końcowymi Pozwala także na kompresję oraz dekompresją przesyłanych danych

28 OSI Model Warstwa aplikacji Warstwa ta współdziała z programami klienckimi dostarczając im narzędzia interfejsu programowego. Najwyższa warstwa modelu OSI Zawiera funkcje zarządzające wspierające obsługę rozproszonych aplikacji Przykładami warstwy aplikacji mogą być takie zastosowania jak: przesyłanie plików, poczta elektroniczna, połączenia zdalne,...

29 Topologie sieciowe Topologia gwiazdy: wszystkie komputery połączone są z jednym komputerem, który pełni rolę serwera. Wymiana danych następuje za pomocą serwera. 29

30 Topologie sieciowe Topologia pierścienia: w rozwiązaniu tego typu kabel tworzy pętlę. Wszystkie komputery uczestniczą w przesyłaniu sygnału i jego regeneracji. Zaletą tego podejścia jest małe zużycie kabla. 30

31 Topologie sieciowe Topologia podwójnego pierścienia: połączenia między stacjami sieci są podwójne. Przesyłanie danych odbywa się w przeciwnych kierunkach. 31

32 Topologie sieciowe Topologia magistrali: wszystkie komputery pracujące w sieci dołączone są do jednego odcinka przewodu magistrali. 32

33 Topologie sieciowe Hierarchiczna 33

34 34