Sieci komputerowe. Dr inż. Dariusz Skibicki

Transkrypt

1 Sieci komputerowe V Dr inż. Dariusz Skibicki

2 1. Co to jest sieć komputerowa Sieć komputerowa (angielskie computer network), układ komputerów i urządzeń końcowych (np. drukarka) połączonych między sobą szeregowymi łączami komunikacyjnymi, umożliwiającymi wymianę komunikatów między poszczególnymi stanowiskami. Sieć komputerowa zapewnia dostęp użytkowników do wspólnych zasobów takich jak dane lub urządzenia peryferyjne. Stacje robocze połączone siecią komputerową Stacja robocza (ang. workstation) - komputer wraz z jego oprogramowaniem i urządzeniami, który pracuje w sieci komputerowej.

3 2. Co to jest system wielodostępowy System wielodostępny - zbiór terminali połączonych z centralnym komputerem. Komputer centralny posiada zainstalowane oprogramowanie (system operacyjny oraz aplikacje), z których korzystają terminale. Terminal -urządzenie elektroniczne składające się z monitora i klawiatury. Terminal nie posiada oprogramowania - nie może więc pracować samodzielnie, ani łączyć się z innym terminalem. Specyficzne cechy terminali stanowią główna różnicę pomiędzy siecią komputerową a systemem wieloostępowym System wielodostępowy

4 3.1. Rodzaje sieci komputerowych Ogólny podział sieci komputerowych wg rozmiaru sieci: LAN (Local Area Network) - sieć lokalna, najczęściej obejmuje jedno przedsiębiorstwo i łączy użytkowników zgromadzonych na niewielkim obszarze (kilka budynków), wykonana w jednej technologii (np.: Ethernet) MAN (Metropolitan Area Network) - sieć miejska, łączy oddzielne sieci LAN na przestrzeni jednego miasta. Przykładowo sieć Bydman. WAN (Wide Area Network) - sieć rozległa łącząca ze sobą sieci MAN na terenie jednego kraju. Przykładowo sieć Pol34. Internet -tzw. "sieć sieci", łączy ze sobą wszystkie rodzaje sieci.

5 3.2. Schemat topologiczny sieci BYDMAN

6 4.1. Topologie sieci komputerowych Topologia sieci to zbiór reguł fizycznego łączenia i reguł komunikacji poprzez dany nośnik sieci. W zależności od wybranej topologii sieci istnieją konkretne specyfikacje dotyczące kabli, złączy i standardów komunikacji komputerów ze sobą. Topologia szynowa - jest stosowana przy łączeniu komputerów za pomocą przewodu koncentrycznego. Hosty dołączane są do jednej wspólnej magistrali, za pomocą odczepów w przebiegu przewodu Topologia pierścieniowa - jest stosowana przy łączeniu komputerów ze sobą za pomocą kabla światłowodowego. Najczęściej stosuje się obwód dublujący, ponieważ w przypadku przerwania pierwszego pierścienia komputery tracą ze sobą kontakt i zadania komunikacji przejmuje pierścień dublujący. Topologia ta jest stosowana w sieciach Token Ring.

7 4.2. Topologie sieci komputerowych Topologia gwiazdy - jest stosowana przy łączeniu komputerów za pomocą kabla dwużyłowego skręcanego. Hosty (komputery) podłączane są najczęściej do koncentratora (rzadziej przełącznika). Cechą odróżniającą od topologii magistrali jest łączenie za pomocą jednego przewodu tylko dwóch urządzeń sieciowych. Topologia drzewiasta - jest to typowa topologia będąca kombinacją gwiazdy, pierścienia i magistrali. Do połączeń węzłów wykorzystywane są koncentratory.

8 5. Typy sieci LAN Z uwagi na zastsowanie i wykozystanie komputerów w sieci rozróżniamy dwa rodzaje sieci LAN: peer - to peer (równorzędny do równorzędnego, tj. każdy komputer może być równocześnie serwerem i klientem) serwer - klient (serwer udostępnia swoje zasoby, a klient z nich korzysta)

9 6.1. Model ISO/OSI Model wzorcowy ISO OSI (angielskie Open System Interconnection Reference Model), jest kompleksowy standard komunikacji sieciowej (ISO 7498). Proces komunikacji wg tego modelu został podzielony na 7 etapów, zwanych warstwami, ze względu na sposób przechodzenia informacji pomiędzy nimi. Wg modelu OSI każdy protokół komunikuje się ze swoim odpowiednikiem, będącym implementacją tego samego protokołu w równorzędnej warstwie komunikacyjnej systemu odległego. Dane przekazywane są od wierzchołka stosu, poprzez kolejne warstwy, aż do warstwy fizycznej, która przesyła je poprzez sieć do odległego hosta.

10 6.2. Model ISO/OSI Transmisja danych pomiędzy kolejnymi warstwami ISO/OSI

11 6.3. Warstwy Modelu ISO/OSI 1. Warstwa fizyczna (physical layer): Zapewnia transmisję danych pomiędzy węzłami sieci. Definiuje interfejsy sieciowe i medium transmisji. Określa m.in. sposób połączenia mechanicznego (wtyczki, złącza), elektrycznego (poziomy napięć, prądów), standard fizycznej transmisji danych. W skład jej obiektów wchodzą min.: przewody, karty sieciowe, modemy, wzmacniacze, koncentratory. 2. Warstwa łącza danych (data link layer): Zapewnia niezawodność łącza danych. Definiuje mechanizmy kontroli błędów w przesyłanych ramkach lub pakietach - CRC (Cyclic Redundancy Check). Jest ona ściśle powiązana z warstwą fizyczną, która narzuca topologię. Warstwa ta często zajmuje się również kompresją danych. W skład jej obiektów wchodzą sterowniki urządzeń sieciowych, np.: sterowniki (drivery) kart sieciowych oraz mosty (bridge) i przełączniki (switche). 3. Warstwa sieciowa (network layer): Zapewnia metody ustanawiania, utrzymywania i rozłączania połączenia sieciowego. Obsługuje błędy komunikacji. Ponadto jest odpowiedzialna za trasowanie (routing) pakietów w sieci, czyli wyznaczenie optymalnej trasy dla połączenia. W niektórych warunkach dopuszczalne jest gubienie pakietów przez tę warstwę. W skład jej obiektów wchodzą min.: rutery (routery). 4. Warstwa transportowa (transport layer): Zapewnia przezroczysty transfer danych typu point-to-point. Dba o kolejność pakietów otrzymywanych przez odbiorcę. Sprawdza poprawność (CRC) przesyłanych pakietów i w przypadku ich uszkodzenia lub zaginięcia, zapewnia ich retransmisję.

12 6.4. Warstwy Modelu ISO/OSI 5. Warstwa sesji (session layer): Zapewnia aplikacjom na odległych komputerach realizację wymiany danych pomiędzy nimi. Kontroluje nawiązywanie i zrywanie połączenia przez aplikację. Jest odpowiedzialna za poprawną realizację zapytania o daną usługę. Do warstwy tej można zaliczyć funkcje API udostępniane programiście przez bibliotekę realizującą dostęp do sieci na poziomie powyżej warstwy transportowej takie jak np. biblioteka strumieni i gniazdek BSD. 6. Warstwa prezentacji (presentation layer): Zapewnia tłumaczenie danych, definiowanie ich formatu oraz odpowiednią składnię. Umożliwia przekształcenie danych na postać standardową, niezależną od aplikacji. Rozwiązuje takie problemy jak niezgodność reprezentacji liczb, znaków końca wiersza, liter narodowych itp. Odpowiada także za kompresję i szyfrowanie. 7. Warstwa aplikacji (application layer):zapewnia aplikacjom metody dostępu do środowiska OSI. Warstwa ta świadczy usługi końcowe dla aplikacji, min.: udostępnianie zasobów (plików, drukarek). Na tym poziomie rezydują procesy sieciowe dostępne bezpośrednio dla użytkownika.

13 7.1. Protokół TCP TCP (Transmission Control Protocol, Transport Control Protocol), jest popularny protokół sterowania przesyłaniem, odpowiadający warstwie transportu. TCP jest protokołem połączeniowym, niezawodnym i niezależnym od techniczych aspektów przesyłania. Wraz z protokołem IP umożliwia budowanie intersieci złożonych z różnorodnych sieci i łączy. Transportowa Sieciowa Łącza danych Fizyczna TCP IP Ethernet, token ring, FDDI, modem Umiejscowienie protokołu TCP w modelu OSI

14 7.2. Adres IP Adres IP, adres protokołu IP. Cztery bajty określające komputer w Internecie. Każdy podłączony do sieci komputer musi mieć unikalny i niezmienny adres IP. Adres ten zapisuje się jako cztery liczby z zakresu 0 do 255 oddzielone kropkami, np (każda liczba oznacza jeden bajt). Użytkownik sieci nie musi pamiętać takiego adresu, dzięki systemowi DNS (z języka angielskiego Domain Name Server). Format adresu IP: X, Y, Z, W

15 7.3. Współpraca TCP i IP Przykład współpracy protokołów TCP oraz IP podczas pobierania strony WWW: 1. Użytkownik wpisuje w przeglądarce adres strony na serwerze WWW 2. Mechanizm protokołu TCP serwera dzieli dokument HTML na odpowiednią liczbę pakietów 3. Następuje przekazanie pakietów do warstwy protokołu IP, który dołącza do każdego z nich adres komputera użytkownika (dostarczany przez przeglądarkę) i wysyła pakiety. 4. W sieci pakiety poruszają się niezależnie od siebie, przerzucane przez routery do kolejnych punktów pośrednich. W zależności od stanu połączeń ich trasy mogą różnić się od siebie, mogą w różnej kolejności osiągać cel. 5. Po dotarciu do komputera użytkownika, warstwa TCP rozpoznaje pakiety składające na ten sam plik i łączy je ze sobą. Przekazuje je następnie przeglądarce, która wyświetla stronę WWW na monitorze użytkownika.

16 8.1. Elementy składowe sieci komputerowych Stacje robocze, czyli komputery osobiste, Serwery, czyli komputery osobiste o bardzo dużej wydajności, Zasoby sieciowe: dyski twarde, streamery, plotery, drukarki, skanery Sieciowe systemy operacyjne,

17 8.2. Elementy składowe sieci komputerowych - okablowanie sieci oparte na kablu koncentrycznym Elementy łączące okablowanie z kartami sieciowymi Przykładowy schemat okablowania opartego na BNC sieci oparte na kablu Skrętka UTP Przykładowy schemat okablowania opartego na skrętce Gniazdo i wtyk skrętki sieci oparte na przewodzie światłowodowym Gniazdo i wtyk światłowodu

18 8.3. Elementy składowe sieci komputerowych Karty sieciowe Koncetratory (ang. HUB) Przełączniki (ang. switch) Serwery wydruku (ang. Printservers) Routery

19 9. Protokoły sieciowe NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) - opracowany w 1985 r. przez IBM dla małych sieci LAN, obecnie używany w sieciowych systemach operacyjnych Windows NT, Windows 95/98. TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) - opracowany w latach 70-tych przez agencję DARPA na zlecenie Departamentu Obrony USA, w celu połączenia wszystkich komputerów jedną ogólnoświatową sieć na jego bazie powstał dzisiejszy Internet. IPX/SPX (Internet Packet Exchange / Sequential Packet Exchange) - używany w sieciowym systemie operacyjnym Novell Netware. Powoli zostaje wypierany przez protokół TCP/IP.

20 9. Pytania egzaminacyjne Przykładowe pytania egzaminacyjne: zalety i wady sieci komputerowych, topologie sieci. omów model ISO/OSI.