Sieć komputerowa. system komunikacyjny służący do przesyłania danych łączy co najmniej dwa komputery i urządzenia peryferyjne

Transkrypt

1 Sieci komputerowe

2 Sieć komputerowa system komunikacyjny służący do przesyłania danych łączy co najmniej dwa komputery i urządzenia peryferyjne

3 Po co łączymy komputery w sieć? wymiana danych wspólne korzystanie z udostępnionych baz danych, gier, czy Internetu swobodny dostęp do dużych przestrzeni dyskowych, programów, wspólnych danych czy drogich urządzeń poczta elektroniczna, szybkie i łatwe komunikowanie się

4 Podział sieci TERMINALOWA posiada jeden bardzo dobry komputer o dużej mocy obliczeniowej i obszernej pamięci masowej (dysk lub dyski twarde), użytkownicy korzystają tylko ze stanowisk składających się z monitora i klawiatury, a wszystkie programy wykonywane są na tym bardzo dobrym komputerze o dużych mocach obliczeniowych. KLIENCKA składa się z wielu samodzielnie pracujących komputerów, które za pomocą sieci połączone są z serwerem. Serwer ten nie musi posiadać dużych mocy obliczeniowych ale dużą pamięć masową (dysk lub dyski twarde). Zarządza on całą siecią i udostępnia pliki zapisane na własnym dysku twardym.

5 Kategorie sieci: PAN LAN MAN WAN INTERNET sieci osobiste. (~10m) sieci lokalne. (~10m -~1km) sieci miejskie. (~10km) sieci rozległe sieć sieci, sieć globalna

6 Topologie fizyczne sieci Gwiazda zawiera jeden centralny węzeł (serwer), do którego są przyłączone pozostałe elementy za pomocą huba Ring Magistrala komputery połączone są za pomocą jednego nośnika informacji w układzie zamkniętym wszystkie elementy sieci są podłączone do jednej magistrali Drzewo forma okablowania przypominająca kształtem rozgałęzione drzewo

7 Gwiazda Zalety łatwa konserwacja i lokalizacja uszkodzeń proste i szybkie oprogramowanie użytkowe sieci centralne sterowanie możliwe wysokie szybkości transmisji Wady duża liczba kabli ograniczona możliwość rozbudowy sieci zależność działania sieci od sprawności komputera centralnego w przypadku awarii huba przestaje działać cała sieć. powrót

8 Pierścień (Ring) Zalety małe zużycie kabla możliwość zastosowania łącz optoelektronicznych możliwe wysokie osiągi, ponieważ każdy kabel łączy dwa konkretne komputery powrót Wady awaria pojedynczego komputera powoduje przerwanie pracy całej sieci złożona diagnostyka sieci trudna lokalizacja uszkodzenia trudna rekonfiguracja sieci wymagane specjalne procedury transmisyjne dołączenie nowych stacji jest utrudnione

9 Magistrala Zalety małe użycie kabla brak dodatkowych urządzeń niska cena sieci łatwość instalacji awaria pojedynczego komputera nie wpływa na całej sieci Wady trudna lokalizacja usterek tylko jedna możliwa transmisja w danym momencie potencjalnie duża ilość kolizji awaria głównego kabla powoduje unieruchomienie całej domeny kolizji niskie bezpieczeństwo powrót

10 Drzewo Zalety łatwa rozbudowa sieci komputerowej przez dodawanie rozgałęźników łatwa rekonfiguracja sieci sieć zwykle może przetrwać uszkodzenie komputera lub kabla Wady duża liczba kabli utrudnione znajdywanie błędów koniec

11 Topologia logiczna sieci Topologia logiczna sieci określa sposób, w jaki komputery komunikują się ze sobą za pośrednictwem medium sieciowego. Dwie najpowszechniejsze topologie logiczne to: Rozgłaszanie Przekazywanie tokenu. Topologia rozgłaszania oznacza, że każdy komputer wysyła przekazywane dane do wszystkich komputerów podłączonych do sieci. Nie ma określonej kolejności korzystania z sieci przez poszczególne stacje. Komputer, który pierwszy wyśle dane, jest obsługiwany jako pierwszy (ang. first come, first serve). W ten sposób działa sieć Ethernet. W drugim typie topologii logicznej dostęp do sieci jest kontrolowany przez przekazywanie elektronicznego tokenu kolejno do każdego komputera. Gdy komputer odbierze token, może wysyłać dane przez sieć. Jeśli nie ma danych do wysłania, przekazuje token do następnego komputera i proces się powtarza.

12 Urządzenia sieciowe Działanie sieci komputerowej polega na wymianie danych pomiędzy poszczególnymi komputerami. Wymianę tą zapewnia sprzęt oraz odpowiednie oprogramowanie. Najpopularniejszymi oraz podstawowymi urządzeniami wchodzącymi w skład sieci komputerowej są: Modemy Karty sieciowe Bridge (most) Hub (koncentrator) Switch (przełącznik) Router Komputery i urządzenia sieciowe muszą być ze sobą w jakiś sposób połączone także ostatnim oraz niezbędnym elementem sieci komputerowej jest okablowanie.

13 Modemy Modem to urządzenie które zamienia cyfrowe sygnały generowane przez komputer na sygnały analogowe i wysyła je w sieć telefoniczną. Podobny proces ma miejsce w przypadku odbierania danych z sieci, gdy sygnały analogowe są zamieniane na informację cyfrową. Mówiąc prościej modem wykorzystujemy aby połączyć komputer z Internetem za pośrednictwem linii telefonicznej. Modemy nowszych generacji (standard V.90) umożliwiają połączenie z maksymalną szybkością 56 kbps. W praktyce modem może łączyć się w zakresie kbps w zależności od jakości łącza telefonicznego.

14 Karty sieciowe Karta sieciowa jest to urządzenie odpowiedzialne za wysyłanie i odbieranie danych w sieciach komputerowych. Głównym zadaniem karty sieciowej jest transmisja i rozszyfrowywanie informacji biegnących łączami komunikacyjnymi. Przesyłanie danych rozpoczyna się od uzgodnienia parametrów transmisji pomiędzy stacjami (prędkość, rozmiar pakietów itp). Następnie dane są przekształcane na sygnały elektryczne, kodowane, kompresowane i wysyłane do odbiorcy. Jego karta dokonuje ich deszyfracji i dekompresji. Tak więc karta odbiera i zamienia pakiety na bajty zrozumiałe dla procesora komputera. Każda karta jest przystosowana tylko do jednego typu sieci (np. Ethernet.) i posiada unikalny w świecie numer (tzw. MAC Address), który ją identyfikuje. Karty mogą pracować z różnymi prędkościami. Obecnie standardem są karty sieciowe pracujące z prędkością 100Mbit.

15 Adres MAC ipconfig/all

16 Bridge (most) Most to urządzenie posiadające dwa lub więcej portów, służące do łączenia segmentów sieci. Na bieżąco identyfikuje swoje porty i kojarzy konkretne komputery. Pozwala na podniesienie wydajności i zwiększenie maksymalnych długości sieci. Są stosowane gównie w sieciach opartych na kablu koncentrycznym. Mosty są proste w instalacji, nie wymagają konfiguracji. Zapewniają proste filtrowanie, odczytują adres zapisany w ramce i określają do jakiego segmentu należy przesłać dany pakiet. Gdy więc komputer z jednego segmentu wysyła wiadomość, mostek analizuje zawarte w niej adresy i jeśli nie jest to konieczne nie rozsyła jej do innego segmentu. W sieci nie krążą wtedy zbędne pakiety.

17 Hub (koncentrator) Hub nazywany jest również koncentratorem, multiportem lub multiplekserem. Jest to urządzenie posiadające wiele portów służących do przyłączania stacji roboczych zestawionych przede wszystkim w topologii gwiazdy. Można wyróżnić huby pasywne i aktywne. Hub pasywny jest tanim urządzeniem pełniącym funkcję skrzynki łączeniowej, jego zadaniem jest rozsyłanie sygnału otrzymanego od jednego komputera do wszystkich pozostałych które są do niego przyłączone. Hub aktywny dodatkowo wzmacnia sygnały ze stacji roboczej i pozwala na wydłużenie połączenia z nią.

18 Switch (przełącznik) Switch (przełącznik) stosowany jest głównie w sieciach UTP, opartych o topologię gwiazdy. Przełącznik oferuje dokładnie te same funkcje co koncentrator z tą różnicą, iż pozwala podzielić sieć na segmenty (podobnie jak most). Urządzenie jest wyposażone w określoną ilość portów przyłączeniowych (mogą one pracować z różnymi prędkościami). Mogą być wykorzystane do podłączenia stacji końcowych, innych przełączników, bądź hubów. Większość przełączników posiada rozbudowane funkcje zarządzania oraz monitoringu sieci.

19 Router Router to najbardziej zaawansowane urządzenie stosowane do łączenia segmentów sieci i zwiększania jej fizycznych rozmiarów. Router jest urządzeniem konfigurowalnym, pozwala sterować przepustowością sieci i zapewnia pełną izolację oraz komunikację pomiędzy segmentami. Routery pełnia także funkcje tzw. firewalli - zabezpieczając sieć przed niepowołanym dostępem. Routery są wykorzystywane do przyłączania sieci LAN do Internetu.

20 Okablowanie Nośnikami transmisji w sieciach są: kable miedziane, światłowody, fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło laserowe. W konwencjonalnych sieciach kable są podstawowym medium łączącym komputery ze względu na ich niską cenę i łatwość instalowania. Przede wszystkim stosuje się kable miedziane ze względu na niską oporność, co sprawia, że sygnał może dotrzeć dalej.

21 Okablowanie kabel koncentryczny Kabel koncentryczny jest zbudowany z rdzenia miedzianego otoczonego izolatorem. Ponieważ kabel koncentryczny jest droższy i zajmuje więcej miejsca w kanałach kablowych, został on wyparty przez nieekranową skrętke dla połączeń wewnątrz budynków i kable światłowodowe dla połączeń o większym zasięgu. Kabel koncentryczny jest relatywnie starym rozwiązaniem dającym małe możliwości rozbudowy a także małe prędkości (do 10 Mbit/s). Ponadto maksymalna długość segmentu sieci opartej o koncentryk to 185m

22 Okablowanie skrętka Skrętka to obecnie najpopularniejsze medium transmisyjne. Używana jest także w telefonii. Wyróżnia się dużą niezawodnością i niewielkimi kosztami realizacji sieci. Składa się z 4 par skręconych przewodów, umieszczonych we wspólnej osłonie. Aby zmniejszyć oddziaływanie par przewodów na siebie, są one wspólnie skręcone. Istnieją 2 rodzaje tego typu kabla: ekranowany (STP, FTP) nieekranowany (UTP) Różnią się one tym, iż ekranowany posiada folie ekranującą, a pokrycie ochronne jest lepszej jakości, więc w efekcie zapewnia mniejsze straty transmisji i większą odporność na zakłócenia. Mimo to powszechnie stosuje się skrętkę UTP. Sieć UTP buduje się w oparciu o topologię gwiazdy Do przyłączania stacji roboczych do koncentratora stosuje się czteroparowy kabel skręcany zakończony z obu stron wtykiem RJ-45. Maksymalna odległość od switch a lub hub a wynosi 100m

23 Okablowanie światłowód Najnowocześniejszym obecnie medium stosowanym do transmisji danych w sieciach LAN jest światłowód (Fiber Optic Cable). Początki stosowania światłowodu w sieciach Ethernet sięgają roku Jest on obecnie powszechnie stosowany jako rdzeń sieci ze względu na bardzo duży zasięg oraz bardzo dużą maksymalną przepustowość. Jedyną jego wadą jest cena. Światłowód jest wykonany ze szkła kwarcowego, składa się z rdzenia (złożonego z jednego lub wielu włókien), okrywającego go płaszcza oraz warstwy ochronnej. Transmisja światłowodowa polega na przepuszczeniu przez szklane włókno wiązki światła generowanej przez diodę lub laser. Wiązka ta to zakodowana informacja binarna, rozkodowywana następnie przez fotodekoder na końcu kabla. Światłowód w przeciwieństwie do kabli miedzianych, nie wytwarza pola elektromagnetycznego, co uniemożliwia podsłuch transmisji.

24 JAK DZIAŁA INTERNET Przepływ informacji w sieci odbywa się w ten sposób, że plik zawierający informację dzielony jest na małe części zwane pakietami, z których każdy przesyłany jest osobno. Nad tym, aby informacja trafiła w odpowiednie miejsce czuwają specjalne urządzenia, np. routery wytyczają one drogę pakietom przesyłanym przez sieć. Wymiana informacji między komputerami odbywa się według ściśle ustalonych reguł. Zbiór takich reguł obowiązujących w sieci to protokół. Podstawowym protokołem Internetu jest TCP/IP (ang. Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Oprócz tego każda z usług posiada własny protokół: sieć WWW protokół HTTP (ang. HyperText TransferProtocol), przesyłanie plików protokół FTP (ang. File Transfer Protocol), poczta elektroniczna protokół SMTP (ang. Simple Mail Transport Protocol). Rozszerzeniem protokołu HTTP jest protokół HTTPS (ang. HyperText Transfer Protocol Secure), który dodatkowo szyfruje przesyłane dane, zwiększając bezpieczeństwo w sieci (banki, sklepy internetowe, instytucje rządowe)

25 Adres IP Każdy komputer podłączony do Internetu ma swój własny adres IP. Dzięki temu jest rozpoznawalny w sieci, może więc odbierać i wysyłać pakiety informacji. Adres IP ma postać 32-bitowej liczby składającej się z czterech części po 8 bitów oddzielonych kropkami (czyli każda część może zawierać liczbę od 0 do 255). Np. :adres IP Dla wygody użytkowników serwery w Internecie posiadają dodatkowo adresy symboliczne czyli tzw. nazwy domenowe np. Nazwa taka czytana od prawej do lewej zawiera: domenę najwyższego poziomu, czyli skrót kraju, w którym znajduje się serwer (dla USA skrót jest pomijany), oraz typ instytucji będącej właścicielem serwera. Potem następuje nazwa instytucji lub nazwa własna konkretnego komputera, a na końcu nazwa udostępnianej usługi. Domena com edu gov int mil net org Rodzaj organizacji organizacja komercyjna instytucja edukacyjna instytucja rządowa organizacja międzynarodowa organizacja militarna instytucja sieciowa organizacja non-profit Domena pl au be br cl de es fr hu is it jp nl sk tr tw ua Nazwa kraju Polska Austria Belgia Brazylia Chile Niemcy Hiszpania Francja Węgry Islandia Włochy Japonia Holandia Słowacja Turcja Tajwan Ukraina

26 Adres URL Tłumaczeniem nazw domenowych na adresy IP zajmują się specjalne serwery DNS (ang. Domain Name Server). Posiadają one bazy danych z informacjami o każdym adresie domenowym i odpowiadającym mu adresie IP. ping onet.pl Aby dokładnie wskazać miejsce poszukiwanej informacji adres domenowy uzupełniamy na początku symbolem odpowiedniego protokołu a na końcu dokładną ścieżką dostępu do dokumentu. Otrzymujemy wówczas adres URL (ang. Uniform ResourceLocator) np.:

27 Sieci bezprzewodowe WLAN (ang. Wireless Local Area Network) sieć bezprzewodowa o zasięgu od kilkudziesięciu do ponad stu metrów (w zależności od lokalizacji punktu dostępowego, rozmiaru i wzmocnienia anteny) Wada wolniejszy transfer danych i brak takich zabezpieczeń sieciowych i niezawodności pracy, jakie uzyskuje się w sieciach kablowych Gdy sieć łączy więcej komputerów, instaluje się Access Point (AP punkt dostępowy) odpowiednik koncentratora w sieci LAN. Jest on wyposażony w antenę i zapewnia łączność bezprzewodową na określonym obszarze zw. komórką Otwarty i publicznie dostepny AP jest nazywany hotspotem (ang. hot spot - gorący punkt). Instaluje się je w hotelach, centrach handlowych, lotniskach, dworcach, uczelniach, restauracjach)

28 Wi -Fi Wi-Fi (ang. Wireless Fidelity) to jeden z najbardziej popularnych standardów stworzonych do budowy bezprzewodowych sieci komputerowych. Zasięg od kilku do kilkuset metrów i przepustowości sięgającej 108 Mb/s, Produkty zgodne z Wi-Fi mają na sobie odpowiednie logo, które świadczy o zdolności do współpracy z innymi produktami tego typu. Logo Wi-Fi jest znakiem handlowym należącym do stowarzyszenia Wi-Fi Alliance. Standard Wi-Fi opiera się na IEEE Sieć Wi-Fi działa w darmowym paśmie częstotliwości od 2400 do 2485 MHz (2,4GHz) lub 4915 do 5825 MHz (5GHz). Standardy to określone zasady pracy w sieci, obowiązujące producentów sprzętu i użytkowników sieci. Standardom tym są przypisane odpowiednie oznaczenia kodowe, np. IEEE odpowiednik Ethernetu, IEEE sieci bezprzewodowe czy e nazwa handlowa WIMAX (sieć bezprzewodowa o większym zasięgu).

29 Technologia Bluetooth Bluetooth to sposób bezprzewodowej komunikacji krótkiego zasięgu pomiędzy różnymi urządzeniami elektronicznymi, takimi jak komputery przenośne, telefony komórkowe, słuchawki, myszy itp. Zasięg wynosi około 10 m i nie wymaga specjalnego kierunkowego ustawiania tych urządzeń. Bluetooth wykorzystuje fale radiowe o częstotliwości 2,4 GHz i ma szybkość transmisji do 3 Mb/s.

30 IrDA IrDA to standard sieci w zakresie podczerwieni. Służy głownie to tworzenia sieci tymczasowych, w których mogą się znaleźć komputery przenośne i telefony komórkowe. Technologia IrDA wykorzystuje skupiona wiązkę w paśmie podczerwieni. Prędkość może dochodzić do 4 Mb/s.

31 Powodzenia w tkaniu sieci!