1 Sieć komputerowa - to grupa komputerów lub innych urządzeń połączonych ze sobą technologiami sieciowymi w celu wymiany danych lub współdzielenia różnych zasobów, np.: a. korzystania ze wspólnych urządzeń, np. drukarek, b. korzystania ze wspólnego oprogramowania, c. korzystania z centralnej bazy danych, d. przesyłania informacji między komputerami (www, komunikaty, listy, pliki). Rodzaje sieci komputerowych a. asymetryczne/dedykowane, w których jeden z komputerów (tzw. serwer sieciowy np. Server NetWare firmy Novell) odgrywa rolę nadrzędną i nadzoruje pracę sieci (architektura klientserwer) b. symetryczne/równorzędne "peer to peer" (skrót P2P), w których wszystkie komputery mają jednakowe uprawnienia (wzajemnie świadczą sobie usługi sieciowe np. udostępnianie katalogów, drukarek). Elementy tworzące sieć komputerową a. serwer sieciowy, zazwyczaj powinien to być komputer o dużej mocy obliczeniowej, zarówno wydajnym jak i pojemnym zasobie dysków niezbędnym do przechowywania oprogramowania i danych użytkowników. Na maszynie tej można uruchomić aplikacje realizujące usługi sieciowe, również nazywane serwerami(http, dns, smtp, ftp). b. komputery - stacje robocze, (terminale), na których instalujemy oprogramowanie sieciowe nazywane klientem (w celu połączenia się z serverem). c. media transmisji - kable miedziane, światłowody, fale radiowe. d. osprzęt sieciowy - karty sieciowe, modemy, rutery, koncentratory (huby), przełączniki (switche), access pointy (nadajniki wlan). e. zasoby sieciowe - wspólny sprzęt, programy, bazy danych. 1. klient-serwer (system użytkownik) - system, w którym serwer świadczy usługi dołączonym stacjom roboczym. W systemie tym programy wykonywane są w całości lub częściowo na stacjach roboczych. 2. host-terminal (system baza) - do komputera głównego (hosta) dołączone zostają terminale lub komputery emulujące terminale. W systemie tym programy wykonywane są na hoście. 3. peer-to-peer - każdy komputer w sieci ma takie same prawa i zadania. Każdy pełni funkcję klienta i serwera (wspólnie świadczą sobie usługi sieciowe). Podział sieci komputerowych pod względem technologi: technologie LAN: Ethernet technologia kolizji techologia rywalizacji dostępu do mediów a. Ethernet - IEEE 802.3-10 Mb Ethernet b. FastEthernet - IEEE 802.3u - 100 Mb Ethernet c. GigabitEthernet - IEEE 802.3z - 1 Gb Ethernet
2 Token Ring FDDI Fiber Distributed Data Interface technologie WAN: a. modemy analogowe; b. ISDN c.frame Relay d. ATM e. xdsl f. Serie nośników T (USA), E (Europa): T1, E1, T3, E3 g. SONET (Synchronous Optical Networks: STS-1 (OC-1), STS-3 (OC-3) Topologia sieci komputerowej - określenie to odnosi się do dwóch terminów: a. Topologia fizyczna a. Zbiór zasad fizycznego łączenia poszczególnych części sieci ze sobą takich jak np. koncentratory, hosty, mosty, routery, przełączniki.
b. Topologia logiczna a. Opisuje standardy z których powinna korzystać sieć podczas komunikacji. Topologie te definiuje najczęściej IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineres). 3 Topologie fizyczne a. Topologia magistrali(ang. Bus) - wszystkie elementy sieci podłączone do jednej magistrali b. Topologia pierścienia(ang. Ring) - poszczegolne elementy są połączone pomiędzy sobą odcinkami kabla tworząc zamknięty pierścień c. d. Topologia podwójnego pierścienia - poszczególne elemenety są połączone pomiędzy sobą odcinkami tworząc dwa zamknięte pierścienie
4 e. Topologia gwiazdy(ang. Star) - komputery są podłączone do jednego punktu centralnego, koncentratora (koncentrator tworzy fizyczną topologię gwiazdy, ale logiczną magistralę) lub przełącznika f. Topologia rozszerzonej gwiazdy - posiada punkt centralny (podobie do topologii gwiazdy) i punkty poboczne (jedna z częstszych topologii fizycznych Ethernetu) g. Topologia hierarchiczna - zwana także topologią drzewa, jest kombinacją topologii gwiazdy i magistrali, budowa podobna do drzewa binarnego
5 h. Topologia siatki - oprócz koniecznych połączeń sieć zawiera połączenia nadmiarowe; rozwiązanie często stosowane w sieciach, w których jest wymagana wysoka bezawaryjność h. Topologia komórkowa składa się z kulistych lub sześciennych obszarów, z których każdy ma jeden węzeł będący centru. Topologia komórkowa to geograficzny obszar podzielony na regiony (komórki) dla celów technologii bezprzewodowej. Topologie logiczne
Topologia logiczna opisuje reguły komunikacji, z których powinna korzystać każda stacja robocza przy komunikowaniu się w sieci. Poza połączeniem fizycznym hostów i ustaleniem standardu komunikacji, topologia fizyczna zapewnia bezbłędną transmisję danych. Topologia fizyczna jest ściśle powiązana z topologią logiczną. Przykładowo, specyfikacja Ethernet umożliwia wykorzystanie topologii fizycznej gwiaździstej lub magistrali, ale nie umożliwia zbudowania sieci w oparciu o topologię pierścieniową. Najczęściej używane są standardy Ethernetu. Niektóre topologie fizyczne wraz z wybranymi topologiami logicznymi: a. Topologia gwiazdy oraz magistrali: a. IEEE 802.3-10 Mb Ethernet b. IEEE 802.3u - 100 Mb Ethernet c. IEEE 802.3x - Full Duplex Ethernet d. IEEE 802.3z - 1 Gb Ethernet b. Topologia pierścienia a. IEEE 802.5 - Token ring b. IEEE 802.6 - Sieci metropolitalne (MAN) c. Topologia podwójnego pierścienia a. FDDI Media transmisyjne Nosniki sygnałów w sieciach komputerowych nazywa się mediami. Możemy wyróżnić media miedziane, światłowody i bezprzewodowe (fale elektromagnetyczne). Do mediów miedzianych zalicza się: a. sktętki telefoniczne: 1. ekranowana sktętka telefiniczna STP shielded twisted-pair; 2. nieekranowana skrętka telefoniczna UTP unshielded twisted-pair; 3. foliowana skrętka telefoniczna FTP foiled twisted-pair. b. kabel koncentryczny c. światłowód : 1. jednomodowy jednofunkcyjny (Dioda ILD- injection laser diode) 2. wielomodowy wielofunkcyjny (Dioda LED light emitting diode) d. fale elektromagnetyczne. Skrętka UTP 6
7 Skrętka FTP Skrętka STP Światłowody Światłowód jednomodowy i wielomodowy różnią się średnicą rdzenia. Średnica rdzenia włókna jednomodowego wynosi zwykle od 8 10 mikrometrów (standardowo 9 µm), natomiast dla włókna wielomodowego rdzeń ma standardową średnicę 62,5 bądź 50 mikrometrów. Najczęściej spotykana znormalizowana średnica płaszcza wynosi 125 mikrometrów. Jednomodowy
8 Wielomodowy Przewód koncentryczny Karta NIC Karta siwciowa NIC (Network Interface Card) jest podstawowym elementem sprzętowym w komunikacji sieciowej. Tłumaczy ona równoległy sygnał generowany przez komputer (drukarkę sieciową itp.) do formatu szeregowego wysyłanego kablem sieciowym (medium transmisyjne). Adres MAC składa się z 48 bitów, podzielonych na 6 bajtów, zapisanych w systemie szesnastkowym. Podzielony jest na dwie części, pierwsza 3 bajty zawiera numer idetyfikacyjny producenta kart sieciowych przyznany przez IEEE. Druga część, pozostałe bajty to numer kolejny karty sieciowej wyprodukowanej u danego producenta. Wykorzystywany jest w komunikacji w sieciacj LAN. Adres MAC jest na stałe zakodowany w karcie NIC (w układzie scalonym). Protokół Informacje w sieciach komputerowych przesyłane są w postaci pakietów. Dla pakietów wędrujących ze źródła do celu w sieci ważne jest, żeby wszystkie urządzenia mówiły tym samym językiem, czyli protokołem. Protokół sieciowy to zestaw zasad, który sprawia, że łączność sieciowa jest możliwa i bardziej efektywna. W sieci Internet używa się protokołu TCP/IP. Pozwala on komunikować się komputerom nie będącym w sieci lokalnej (sieci rozległe). Wykorzystuje się adresację administracyjną (nadawaną przez administratora sieci) IP. Adres IP składa się z 32 bitów podzielony na 4 bajty. W systemie dziesiętnym jeden bajt (8 bitów) może przyjmować wartość od 0 do 255.
9 Adresy IP możemy podzielić na klasy A, B, C wykorzystywane w internecie,i klasy D ie. Aby okreslić klasę adresu IP, należy pierwszy (lewy) bajt przedstawić w postaci ośmiu bitów np.: adres 83.27.159.31 ma pierwszy bajt 83, binarnie 01010011. Jeżeli pierwszy bit (z lewej strony najstarszy) jest równy 0, mamy do czynienia z adresem klasy A. Adresy klasy A zaczynaja się (binarnie) od: 00000000 do 01111111. Dziesietnie od 0 do 127. Adres 130.13.29.213 ma pierwszy bajt 130, binarnie 100000010. Jeżeli pierwsze dwa bity (najstarsze) są równe 10, mamy do czynienia z adresem klasy B. Adresy klasy B zaczynają się (binarnie) od 10000000 do 10111111. Dziesiętnie od 128 do 191. Adres 200.14.245.123 ma pierwszy bajt 200, binarnie 11001000. Jeżeli pierwsze trzy bity (najstarsze) są równe 110, mamy do czynienia z adresem klacy C. Adresy klasy C zaczynają się (binarnie) od 11000000 do 11011111. Dziesiętnie od 192 do 223. Każdy adres IP zawiera w sobie (dzieli się na), adres sieci i adres komputera w danej sieci. I tak np. adres 23.24.234.25 zawiera adres sieci 23.0.0.0 i adres komputera w tej sieci 24.234.25. Pierwszy bajt (najstarszy) zawiera adres sieci a pozostałe tzry bajty numer komputera w sieci. Skrótowo S.K.K.K. W adresach klasy B dwa bajty (najstarsze) zawierają adres sieci a pozostałe dwa adres komputera w tej sieci. Adres 130.13.29.213 zawiera 130.13.0.0 adres sieci i 29.213 adres komputera w tej sieci. Skrótowo S.S.K.K. W adresach klasy C trzy bajty (najstarsze) zawierają adres sieci a pozostały bajt (ostatmi) zawiera adres komputera w tej sieci. Adres 200.14.245.123 zawiers 200.14.245.0 adres sieci i 123 adres komputera w tej sieci. Skrótowo S.S.S.K. bity 1 7 24 Klasa A: 0 Sieć Hosty bity 1 1 14 16 Klasa B: 1 0 Sieć Hosty bity 1 1 1 21 8 Klasa C: 1 1 0 Sieć Hosty
10 bajty 1 2 3 4 Klasa A: 0-127 Hosty Hosty Hosty bajty 1 2 3 4 Klasa B: 128-191 0-255 Hosty Hosty bajty 1 2 3 4 Klasa C: 192-223 0-255 0-255 Hosty Organizacjami zarządzającymi przydziałem adresów IP są ARIN (American Registry for Internet Numbers) i IANA (Internet Assigned Numbers Authority). ARIN organizacja dostartczająca użytkownikom Internetu pomocy i dokumentacji oraz organizująca szkolenia i prowadząca rejestrację domen, nazw i adresów sieciowych. Dawniej nazywała się InterNIC. IANA zajmuje się przydziałem przestrzeni adresów IP oraz przypisywaniem nazw domeny do ARIN (InterNIC) i innych organizacji. IANA przechowuje też bazy danych identyfikatorów protokołów używantych w stosie TCP/IP, włączając w to numery systemów autonomicznych. Pasmo cyfrowe Sieci LAN i WAN używają wspólnego terminu pasma (bandwith). Pasmo to miara tego, jak wiele informacji może przepłynąć między dwoma miejscami w danym czasie. Termin pasmo używany jest w dwóch przypadkach: jeden dotyczy sygnałów analogowych, a drugi sygnałów cyfrowych. Bity na sekundę to jednostka miary pasma. Jednostka pasma Skrót Równoważność Bity na sekundę b/s 1 b/s = podstawowa jednostka pasma Kilobity na sekundę kb/s 1 kb/s = 1000 b/s = 10 3 b/s Megabity na sekundę Mb/s 1 Mb/s = 1000000 b/s = 10 6 b/s
11 Gigabity na sekundę Gb/s 1 Gb/s = 1000000000 b/s = 10 9 b/s Przeliczanie transferu danych Najlepszy czas transferu T = S / BW Typowy czas transferu T = S / P gdzie: BW maksymalne teoretyczne pasmo najwolniejszego łącza między hostem źródłowym a docelowym; P rzeczywista przepustowość w chwili transferu; T czas transferu pliku; S rozmiar pliku w bitach. Osprzęt sieciowy Wzmacniaki (repeater) Wzmacniak (repeater dosł. powtarzak) jest to proste dwuportowe urządzenie działające w warstwie fizycznej. Wzmacniak oczyszcza, wzmacnia i wysyła dalej sygnał osłabiony większą długością kabla, co pozwala na przesłanie go na większe odległości. Funkcje wzmacniaka, może pełnić koncentrator (hub) lub przełącznik (switch) które są wieloportowymi wzmacniakami. Wzmacniaki nie filtrują ruchu. Masty (bridge) Most (ang. bridge) jest układem łączącym identyczne lub różne sieci LAN, pozwalając tym samym na tworzenia większych, rozszerzonych sieci LAN. Mosty realizują szereg skomplikowanych czynności związanych z funkcjonowaniem warstw: fizycznej i łącza danych, a pozornie nawet warstwy sieciowej dokonując uproszczonego routingu ramek. Most uczy się adresów MAC i rozdziela domenę kolizyjną. Symbol BRIDGEa Koncentratory Zaliczamy do nich HUBy iswitche HUB - Koncentrator jest jednym z urządzeń najczęściej spotykanych w sieciach. Do niego właśnie podłączane są wszystkie kable połączeniowe od komputerów. Działa on jako urządzenie wzmacniające i rozsyłające sygnały z komputerów. Nie bada otrzymanej informacji, tylko przekazuje ją dalej. Sygnał wysłany przez komputer dociera do koncentratora, który przesyła go dalej do wszystkich podłączonych komputerów. To właśnie jest główną wadą koncentratorów, ponieważ aby informacja została dostarczona odbiorcy jest ona rozsyłana wszystkim stacjom, powodując zbędny ruch.
12 Symbol HUBa Wyróżnia się dwa rodzaje koncentratorów: aktywny - łączy kable oraz regeneruje sygnał, przez co zwiększa zasięg sieci pasywny - tylko łączy kable SWITCH - Przełącznik wygląda prawie tak samo jak koncentrator. Wzmacnia i rozsyła sygnały z komputerów. Analizuje otrzymywane dane, uczy się do których portu podłączone są komputery. I w ten sposób wysyła dane w przeciwieństwie do koncentratorów tylko odbiorcom. Przez co ogranicza od minimum ruch w sieci. Przełączniki mają możliwość tworzenia wirtualnych sieci VLAN (Virtual Local Area Network) czyli logicznego grupowania użytkowników, niezależnie od ich fizycznej lokalizacji. Symbol SWITCHa ROUTER - Routery są stosowane do łączenia oddzielnych sieci i dostępu Internetu. Routery zapewniają routing przez przenoszenie pakietów i kierowanie ruchu pomiędzy oddzielnymi sieciami na podstawie protokołu sieciowego lub informacji pochodzących z warstwy 3. Routery mogą podejmować decyzje dotyczące wyboru najlepszej trasy dostarczenia danych. Stosując routery w sieci można rozwiązać problem nadmiernego ruchu, ponieważ nie przenoszą ona ramek rozgłoszeniowych, jeśli nie jest to potwierdzone odrębnym poleceniem. Routery pod kilkoma względami różnią się od mostów. Po pierwsze, mosty działają w warstwie 2, to znaczy w warstwie łącza danych, podczas gdy routery działają w warstwie 3, to znaczy w warstwie sieci modelu odniesienia ISO (International Organization for Standarization). Po drugie, mosty korzystają z adresów fizycznych czyli adresów MAC w celu podejmowania decyzji o przekazaniu danych. Routery korzystają z innego schematu adresowania, związanego z warstwą 3. Używają adresów z warstwy sieci, określonego jako IP lub adresy logiczne, a nie adresów MAC. Ponieważ adresy IP są określone programowo i odnoszą się do sieci, w której umieszczone jest urządzenie, są czasem nazywane adresami protokołu lub adresami sieciowymi. Adresy fizyczne MAC są przyporządkowane przez producentów kart NIC i trwale zakodowane na karcie. W przeciwieństwie do nich, adresy IP są przyporządkowane przez administratorów sieci. Symbol ROUTERa MODEM - Modem (ang. MOdulator-DEModulator) to urządzenie, w którym następuje zamiana
sygnału cyfrowego na analogowy (elektryczny). Proces ten nazywamy modulacją. Procesem odwrotnym do modulacji jest demodulacja. Za pomocą modemu można łączyć ze sobą komputery i urządzenia na większą odległość. Ze względu na budowę modemy dzielimy na: zewnętrzne, wewnętrzne. Ze względu na medium transmisyjne modemy dzielimy na: 1. telefoniczne klasyczne- stosowane powszechnie o szybkościach 28,8 Kb/s, 56 Kb/s, do transmisji w technologii DSL. Modemy DSL są dwukierunkowymi, cyfrowymi, końcowymi urządzeniami komunikacyjnymi, zazwyczaj bazującymi na jednej parze przewodów miedzianych. Służą do łączenia użytkownika z węzłem telekomunikacyjnym. Modemy cyfrowe działają w różnych standardach. Niewielkie skrzynki wyposażone są w szereg interfejsów zapewniających łączność z różnego rodzaju sieciami. Panel przedni wyposażany jest zazwyczaj w diody sygnalizujące status urządzenia. Oprócz tego, obsługę mogą ułatwiać takie elementy, jak wyświetlacz LCD, przyciski, za pomocą których ustawia się przepustowość, sprawdza margines szumów, poziom sygnału, tłumienie linii itp. Z tyłu znajdują się gniazda Ethernetu- RJ-45 oraz DSL. Modemami DSL można zdalnie zarządzać za pomocą specjalnego oprogramowania dostarczanego często przez producentów sprzętu. Można też je zdalnie konfigurować lub mierzyć ich wydajność. 2. kablowe- stosowane wśród dostawców telewizji kablowej, gdzie po jednym łączu mamy dostęp zarówno do telewizji jak i internetu. Pracują na kablach koncentrycznych, 3. radiowe- stosowane w sieciach bezprzewodowych. 13 PUNKT DOSTĘPOWY - ( Access Point) zapewnia stacjom bezprzewodowym dostęp do zasobów sieci za pomocą bezprzewodowego medium transmisyjnego. Nazywany jest również mostem, ponieważ może łączyć sieci przewodowe z bezprzewodowymi. Posiada co najmniej 2 interfejsy: bezprzewodowy- komunikuje się z sieciami standardu 802.11, przewodowy- łączy punkt dostępowy z siecią przewodową.
14 Schemat sieci LAN Schemat sieci WAN
15 Adresowanie sieci Zakończenia skrętki telefonicznej: przewód zgodny (prosty) i krzyżowy (krosowany)
16 Protokół IPv6 Adres IP składa się ze 128 bitów, pogrupowanych w 8 grup po16 bitów, przedstawionych w systemie szesnastkowym, oddzielonych dwukropkiem. Stosowane są skróty odnoszące się do wiodących zer w grupie i skracania zer grupowych. Np. 002F:0000:0000:0000:00A7:2300:0000:0001 2F:0:0:0:A7:2300:0:1 2F::A7:2300:0:1 23A5:0000:0000:0000:03A0:0000:0000:000A 23A5:0:0:0:3A0:0:0:A 23A5::3A0:0:0:A ::1 ::