Sieci komputerowe. Narzędzia Informatyki

Transkrypt

1 Sieci komputerowe Narzędzia Informatyki

2 Rozwój sieci Terminale komputerów mainframe Sieci wewnętrzne firm współdzielenie zasobów współdzielenie informacji ARAPNET INTERNET Dostęp do sieci z domu Sieci domowe Wszystko jest w sieci

3 Typy sieci Odległość między jednostkami Jednostki zlokalizowane w: Przykład 1 m metr kwadratowy sieć osobista PAN 10 m pokój 100 m budynek sieć lokalna LAN 1 km kampus 10 km miasto sieć metropolitalna MAN 100 km kraj 1000 km kontynent WAN km planeta Internet

4 PAN bardzo ograniczony zasięg np. do łączenia peryferiów bluetooth, RFID lub podobne

5 LAN sieć prywatna lub firmowa łączy komputery i umożliwia współdzielenie zasobów może być przewodowa lub bezprzewodowa architektura Klient-Serwer lub Peer-2-Peer prędkość transmisji rzędu 10, 100 lub 1000 Mbps dla sieci przewodowych

6 LAN

7 MAN Pokrywa miasto sieć akademicka w Poznaniu sieci oparte na telewizji kablowej

8 WAN Pokrywają duży obszar, np. kraj, kontynent Często obecnie widziane z logicznego punktu widzenia, a będące podzbiorem Internetu

9 Model OSI Open Systems Interconnection ISO/IEC Opisuje system komunikacyjny za pomocą hierarchicznych warstw abstrakcji Warstwa niższa udostępnia swoje usługi warstwie wyższej

10 Model OSI Nr warstwy Nazwa 7 Warstwa aplikacji 6 Warstwa prezentacji 5 Warstwa sesji 4 Warstwa transportowa 3 Warstwa sieciowa 2 Warstwa łącza danych 1 Warstwa fizyczna

11 Warstwa fizyczna opisuje zasady transmisji surowych danych przez kanał komunikacyjny np. jak kodowane są 1 i 0, jak długo trwa sygnał, czy transmisja jest dwukierunkowa, jak wyglądają złącza,... opisuje własności fizyczne (elektryczne, optyczne, radiowe) łącza

12 Warstwa łącza danych jej głównym zadaniem jest zastąpienie surowej transmisji tak aby wydawała się być wolna od błędów np. dzieli dane na ramki implementuje protokoły korekcji błędów synchronizuje nadawcę z odbiorcą w tej warstwie działa most i przełącznik

13 Warstwa sieciowa zna topologię sieci trasuje pakiety danych używa 4 procesów: adresowanie enkapsulacja routing dekapsulacja

14 Warstwa transportowa jej głównym zadaniem jest odebranie danych z wyższej wartswy, podział na mniejsze pakiety i zapewnienie dostarczenia ich do odbiorcy abstrahuje wyższe warstwy od fizycznej organizacji sieci poniżej

15 Warstwa sesji umożliwia nawiązanie sesji między użytkownikami nadzoruje czyja kolej na nadawanie zarządza tokenami (sekcja krytyczna) synchronizuje umożliwia wznowienie transmisji po przerwaniu

16 Warstwa prezentacji jest związana ze składnią i semantyką przesyłanej informacji np. umożliwia komunikację różnych systemów podając wspólne definicje typów danych

17 Warstwa aplikacji zawiera definicje protokołów, np. HTTP

18

19 Model OSI a TCP/IP

20 Historia Internetu Pod koniec lat 50-tych Departament Obrony USA (DoD) zażyczył sobie sieci komunikacyjnej mogącej przetrwać atak jądrowy Dotychczas wykorzystywana była zwykła sieć telefoniczna W roku 1960 kontrakt zdobyła firma RAND Corporation

21 Sieć telefoniczna Uszkodzenie kilku kluczowych węzów prowadzi do rozkładu sieci Propozycja Paula Baran a z firmy RAND

22 Historia Internetu Ponieważ linie komunikacyjne były za długie dla sygnałów analogowych Baran zaproponował przesyłanie przełączanych pakietów cyfrowych AT&T zostało poproszone o zbudowanie prototypu i stwierdziło, że jest on awykonalny

23 ARPA Advanced Research Project Agency Powstała po 1957 r. w odpowiedzi na przegrany wyście kosmiczny - Sputnik mała agencja udzielająca grantów i kontraktów uniwesytom i firmom W roku 1967 Larry Roberts z ARPA zaczął pracować nad projektem niezawodnej sieci komputerowej

24 ARPA Na konferencji w 1967 r. Roberts zaprezentował pracę opartą na pomyśle Wesley a Clark a Na tej samej konferencji występował Donald Davies z National Physical Laboratory w Anglii Przedstawił system łączący kilka komputerów NPL w sieć opartą na pracach Baran a

25 ARPANET Zapadła decyzja o budowie prototypu sieci Każdy komputer miał być podłączony lokalnie do IMP (Interface Message Protocol) - minikomputera Każdy IMP był połączony z co najmniej dwoma innymi łączem 56 kbps W grudniu 1968 r. firma BBN wygrała przetarg na budowę sieci

26 ARPANET Sieć zaczęłą działać w grudniu 1969 r. Wybrano na początek 4 węzły: UCLA - University of California, Los Angeles UCSB - University of California, Santa Barbara SRI - Stanford Research Institute UTAH - University of Utah

27 Rozwój ARPANET XII 1969 VII 1970 III 1971 IV 1972 IX 1972

28 TCP/IP Problemem w sieci ARPANET była komunikacja między różnymi systemami W 1974 r. Cerf i Kahn opracowali model i protokół TCP/IP ARPA przyznała granty na implementację TCP/IP dla różnych systemów Naukowcy w University of California, Berkeley opracowali interfejs oparty na socketach i zaimplementowali w wersji 4.2BSD Unix

29 ARPANET W 1973 r. podłączono pierwsze ośrodki poza USA - Norwegia i Anglia W 1975 r. ARPANET zyskał status operacyjny i został wyjęty spod kontroli ARPA W 1983 r. wydzielono MILNET 28 lutego 1990 r. został oficjalnie zamknięty W 1971 wysłano pierwszy W 1973 przesłano pierwszy plik FTP

30 NSFNET ARPANET był dostępny tylko dla instytucji realizujących projekty DoD U.S. National Science Foundation podjęła decyzję o budowie sieci do celów naukowych CSNET w 1981 r. Od początku sieć była oparta na TCP/IP Nie była dostępna dla instytucji komercyjnych

31 NSFNET NSFNET zaczynał od łączy szkieletowych 56 kbps szybko zostały wymieniona na 448 kbps w 1990 r Mbps NFS utworzył organizację non-profit Advanced Networks and Services - ANS w 1990 r. ANS przejął NSFNET i utworzył ANSNET z łączami 45 Mbps - dostęp komercyjny 5 lat później wykupiony przez America Online

32 Europa Delivery of Advanced Network Technology to Europe (DANTE) organizacja non-profit zarządzająca łączami szkieletowymi między europejskimi centrami obliczeniowymi EBONE

33 Polska Naukowa i Akademicka Sieć Komputerowa Powstał w 1991 r. Pierwsze połączenie IP w 1991 r. między Instytutem Fizyki UW a Centrum Komputerowym w Uniwerystetu w Kopenchadze Zarządza obecnie DNS i prowadzi działalność komercyjną

34 Nośnik fizyczny skrętka przewód koncentryczny światłowód radio

35 Sieć telefoniczna publiczna przełączana sieć telefoniczna PSTN każdy z każdym jedna centrala hierarchia wielopoziomowa

36 Sieć telefoniczna Przewidziana do przesyłania sygnału o częstotliwości max 3100 Hz Modem, maksymalna prędkość 56 kbps, pomiędzy dwoma modemami 33.6 kbps

37 Sieć telefoniczna xdsl - Digital Subscriber Line z linii usunięte są filtry max częstotliowść linii 1 MHz ADSL MHz - 24 Mbps

38 Sieć telefoniczna Ważna jest odległość od centrali

39 Przełączanie Przełączanie obwodów - klasyczna sieć telefoniczna Przełączanie pakietów - sieci cyfrowe

40 Telewizja kablowa Początki w latach 40-tych XX w.

41 Telewizja kablowa Modemy - standard DOCSIS Data Over Cable Service Interface Specification

42 CTV a ADSL W kablówce pasmo jest dzielone między użytkowników w ADSL każdy użytkownik dysponuje swoim pasmem Kablówka działa podobnie jak sieć komórkowa

43 Ethernet Standard IEEE klasyczny Ethernet 3 do 10 Mbps przełączany Ethernet od 100 do Mbps nazwa pochodzi od eteru, w który miały rozchodzić się fale elektromagnetyczne

44 Ethernet Opracowany przez Bob a Metcalfe a idavida Boggs a z Xerox Parc w 1976 r. Odeszli i założyli firmę 3Com Wykorzystywany był przewód koncentryczny

45 Klasyczny Ethernet Wykorzystywany był przewód koncentryczny gruby Ethernet 500 m na segment, 100 komputerów cienki Ethernet 185 m na segment, 30 komputerów wykorzytanie repeaterów (max 4)

46 Klasyczny Ethernet wykorzystywany protokół MAC każde urządzenie musi mieć unikalny adres MAC złącza BNC

47 Klasyczny Ethernet Pojedynczy przewód ma wiele wad Zaczęto wykorzystywać istniejące przewody telefoniczne - skrętka Przewody podłączone do koncentratora (hub) Logicznie odpowiada to 1 przewodowi Ograniczenie do 100 m (200 m CAT5)

48 Przełączany Ethernet Zamiast koncenctratora stosujemy przełącznik (switch) Switch inteligentnie rozsyła pakiety tylko do zainteresowanych Ogranicza to wykorzystanie pasma transmisyjnego

49 Szybki Ethernet Standard IEEE 802.3u Skraca czas ramki ze 100 ns do 10 ns 3 rodzaje: 100Base-T4 dla przewodów Cat3 100Base-TX dla przewodów Cat5 100Base-FX dla światłowodów koniec przewodów koncentrycznych

50 Gigabit Etherner Standard IEEE 802.3ab Czas 1 ns 4 tryby pracy 1000Base-SX światłowód 550 m 1000Base-LX światłowód 5 km 1000Base-CX 2 pary STP 25 m 1000Base-T 4 pary UTP 100 m

51 WiFi Standardy z grupy IEEE wykorzystuje częstotliwości 2.4GHz i 5GHz Zabezpieczenia WPA, WPA2, WEP

52 Adresy IP Przydziałem adresów zarządza ICANN Internet Corporation for Assigned Names and Numbers Adresy są podzielone na 4 klasy: A - 16 milionów adresów /4 B - 65 tys. adresów /8 C adresów /16 D - multicast

53 Adresy IP Ares IPv4 składa się z 32 bitów Najczęściej zapisywany dziesiątkowo Adresy IP są hierarchiczne co umożliwia skalowalność Adres składa się z części sieciowej i części hosta (różnej długości) Podział wyznacza prefix (potęga 2) lub maska podsieci

54 Podsieci maska podsieci dzieli adres na część sieciową i hosta podział na podsieci umożliwia lepsze zarządzanie adresami tabele trasowania (routing) mogą być mniejsze

55 Przykład prefix dla uniwersytetu /16 np *.* hostów dzielimy sieć na 3 wydziały: informatyki - połowa zasobu elektryczny - ćwierć zasobu budowy maszyn - 1/8 zasobu 1/8 zostaje w zapasie

56 Przykład Wydział * * WI WE WBM Rezerwa xxxxxxx xxxxxxxx xxxxxx xxxxxxxx xxxxx xxxxxxxx xxxxx xxxxxxxx

57 Przykład Wydział Liczba hostów Maska podsieci WI WE WBM

58 Adresy specjalne wykorzystywane przy uruchamianiu sieci - ta sieć wszystkie hosty w danej sieci 127.*.*.* - pętla zwrotna

59 Adresy specjalne Sieci wewnętrzne 10.*.*.* / *.* / *.* /16

60 NAT Brak adresów IPv4 dla wszystkich chętnych Native Address Translation Tłumaczy adres sieci wewnętrznej na adres publiczny IP i na odwrót

61 IPv6 Następca IPv4 Znacznie większa pula adresów 128 bitów zamiast 32 Niekompatybilny z IPv4 Problemy z wdrożeniem

62 Protokoły transportowe UDP - bezpołączeniowy TCP - połączeniowy

63 UDP User Datagram Protocol Zaprojektowany w 1980 r. przez Davida P. Reed a Prosty model transmisji do przesyłania komunikatów Zawiera kontrolę błędów

64 TCP Transmission Control Protocol Gwarantuje dostarczenie wszystkich pakietów w całości i bez duplikatów Znacznie bardziej kosztowny od UDP Zalety przeważają nad wadami

65 Porty protokołu UDP i TCP korzystają z portów oba protokoły mogą koszystać z tego samego portu porty mają numery z zakresu : znane porty zarejestrowane porty porty prywatne/dynamiczne >49151

66 Porty 20 i 21 - FTP 22 - SSH 23 -Telnet 25 - SMTP 53 - DNS POP IMAP HTTPS 80 - HTTP

67 DNS Domain Name System Tłumaczy nazwy, np. na adresy IP, w czasach ARPANET wykorzystywano centralnie przechowywany plik hosts.txt powstał w 1983 r. ma strukturę hierarchiczną

68 DNS Zarządzany przez ICANN ok. 250 domen głównych dzielą się na poddomeny

69 Najstarsza aplikacja Wiadomości są wysyłane za pomocą SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

70 Do odbioru wykorzystuje się: POP3 (Post Office Protocol 3) IMAP (Internet Message Access Protocol)

71 Początkowo można było przesyłać tylko znaki ASCII Przesyłanie innych danych umożliwia MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) MIME definiuje też typy danych dla innych aplikacji, np. WWW Definicja dzieli się na nazwę typu i nazwę podtypu

72 MIME typami zarządza IANA Przykłady text/plain text/html image/gif image/jpeg audio/mp4 video/mpeg

73 WWW World Wide Web Początki w roku 1989 w CERN - Tim Berners Lee Pierwsza przeglądarka graficzna - Mosaic 1993 r. W 1994 r. CERN i MIT założyły organizację World Wide Web Consortium W3C Amazon 1994, ebay 1995, Google

74 WWW Wykorzystuje HTTP (HyperText Transfer Protocol) Adresy stron podawane jako URL Treść stron jest zapisana w języku HTML Arkusze styli CSS Strony dynamiczne: PHP, ASP.NET, JSP,...

75 Do zobaczenia 7 stycznia Wesołych Świąt