Sieci komputerowe Dr inż. Robert Banasiak Sieci Komputerowe 2010/2011 Studia niestacjonarne 1
Sieci LAN (Local Area Network) Podstawowe urządzenia sieci LAN. Ewolucja urządzeń sieciowych. Podstawy przepływu danych przez sieci LAN. Tworzenie sieci LAN. 2
Topologia sieci Topologia określa strukturę sieci. Topologia fizyczna aktualna struktura przewodów i urządzeń sieciowych oraz połączeń pomiędzy nimi. Topologia logiczna sposób dostępu do mediów przez jednostki wysyłające informacje. 3
Topologia fizyczna Szyna (Bus) Pierścień (Ring) Gwiazda (Star) Rozszerzona gwiazda (Extended star) Hierarchiczna (Hierarchical) Siatka (Mesh) Komórki (Cells) 4
Topologia fizyczna: Szyna (Bus) Pojedyncze, szkieletowe łącze (o długości medium), do którego bezpośrednio wpięte są wszystkie jednostki. 5
Topologia fizyczna: Pierścień (Ring) Każda jednostka jest połączona z następną a ostatnia z pierwszą. Powstaje w ten sposób fizyczny pierścień. Token-ring 6
Topologia fizyczna: Gwiazda (Star) Jednostki są połączone z punktem centralnym sieci. Zwykle jest to koncentrator lub przełącznik. Uszkodzenie węzła centralnego powoduje rozłączenie wszystkich jednostek w sieci. Switch 7
Topologia fizyczna: Rozszerzona gwiazda (Extended star) Węzły połączone z punktem centralnym są dalej punktami centralnymi kolejnej gwiazdy. Hub Hub Switch Hub 8
Topologia fizyczna: Hierarchiczna (Hierarchical): Zbliżona do rozszerzonej gwiazdy, lecz brak jest centralnego punktu zbiorczego - rolę zarządcy pełni jednostka na szczycie, pień, z którego odchodzą gałęzie do kolejnych węzłów....... 9
Topologia fizyczna: Siatka (Mesh) Każda jednostka połączona jest bezpośrednio z każdą inną. Stosuje się tylko w rozwiązaniach wymagających absolutnej niezawodności połączenia. 10
Topologia fizyczna: Komórki (Cells) Topologia komórkowa składa się z kulistych lub szesciennych obszarów, z których każdy ma jeden węzeł będący centrum. 11
Topologie logiczne Rozgłaszanie (Broadcast) np. Ethernet Każda jednostka wysyła dane do wszystkich jednostek w sieci. Brak mechanizmów ustalania kolejności wysyłania danych przez jednostki. Kto pierwszy ten nadaje. Przechodzący token (Token-passing) np. Token Ring, FDDI Nadaje tylko ta jednostka, która posiada elektroniczny token. Po określonym czasie token musi być przekazany następnej jednostce. 12
Urządzenia w sieciach LAN (hosts) Komputery: Serwery; Klienci. Drukarki. Skanery. Inne urządzenia otrzymujące, współdzielące, przesyłające informacje przez sieć. 13
Media transmisyjne Kable miedziane: skrętka: nieekranowana (UTP) zasięg 100m ekranowana (STP) zasięg 100m kabel koncentryczny: gruby Ethernet (thick) zasięg 500m cienki Ethernet (thin) zasięg 185m Światłowody: jednomodowe wielomodowe Atmosfera. 14
Media transmisyjne Przy wyborze właściwego dla danej sieci medium transmisyjnego należy brać pod uwagę: Długość kabla; Koszty; Łatwość instalacji; Właściwości fizyczne. 15
Regenerator (Repeater, Wzmacniak) Aby rozszerzyć zasiąg sieci ponad limit długości kabla, należy zastosować regenerator sygnału. Regenerator pracuje w warstwie pierwszej modelu OSI, gdzie jednostką informacji jest pojedynczy bit. Standardowo regenerator ma jeden port wejściowy i jeden port wyjściowy. Symbol: 16
Koncentrator (Hub) Koncentrator to wieloportowy regenerator. Koncentrator pracuje w warstwie pierwszej modelu OSI. Stanowi centralny punkt łączący jednostki w sieci (topologia gwiazdy). Regeneruje otrzymany sygnał i wysyła go na wszystkie porty. Symbol: 17
Koncentrator (Hub) Aktywny: Regeneruje otrzymany sygnał i wysyła na wszystkie porty. Pasywny: Nie regeneruje sygnału jedynie przekazuje go na wszystkie porty. Inteligentny: Można za jego pomocą zarządzać ruchem w sieci (programować sposób przekazywania informacji na określone porty). Głupi: Przekazuje otrzymany sygnał na wszystkie porty. 18
Karta Sieciowa NIC (Network Interface Card) Komputery stacjonarne (PCI). Komputery przenośne (PCMCIA). NIC pracuje w drugiej warstwie modelu OSI. Kontroluje dostęp jednostki do medium. Posiada unikalny identyfikator MAC. Generalnie rodzaj wtyczki określa rodzaj stosowanego medium. Nie ma standardowego symbolu. 19
Most (Bridge) Most pracuje w drugiej warstwie modelu OSI. Łączy dwa segmenty sieci LAN. Główne zadanie: Filtrowanie ruchu tzn. dane przeznaczone dla jednostki znajdującej się w tym samym segmencie co nadawca, nie są przesyłane do drugiego segmentu. Proces ten wykonywany jest poprzez analizę identyfikatora MAC. Standardowo most ma jeden port wejściowy i jeden port wyjściowy. Symbol: 20
Przełącznik (Switch) Przełącznik pracuje w drugiej warstwie modelu OSI. Jest to wieloportowy most. Przełącznik analizuje identyfikatory MAC i przesyła odebrane dane tylko na port do którego podłączony jest odbiorca. Powoduje to znacznie mniejsze obciążenie sieci lokalnej patrz koncentrator. Symbol graficzny przełącznika: 21
Router Router pracuje w trzeciej warstwie modelu OSI. Podejmuje decyzje o porcie na który zostanie przesłany pakietu na podstawie adresu grupy jednostek (adres sieci część adresu IP) tak aby ścieżka jaką będzie poruszał się pakiet była optymalna. Najważniejsze z urządzeń regulujących ruch w dużych sieciach. Uwaga: Identyfikator MAC warstwy drugiej jest indywidualny dla każdej jednostki. Może łączyć sieci pracujące w różnych technologiach warstwy drugiej np.: Ethernet i Token Ring. Graficzny symbol routera: 22
Chmurka (Cloud) Symbol oznaczający sieć: lokalną lub rozległą (także Internet). Ukrywa szczegóły połączeń, zastosowanych urządzeń i technologii na drodze pomiędzy wybranymi jednostkami. Chmurka pracuje w wszystkich warstwach modelu OSI. LAN WAN Internet 23
Segment 1. Maksymalna odległość na jaką mogą być przesłane dane korzystając z określonego medium transmisyjnego bez korzystania z regeneratorów sygnału. 2. Samodzielne, wydajne sieci LAN, które stanowią część sieci rozległych. 3. Domeny kolizji. 4. Jednostka danych w warstwie czwartej. 24
Podsumowanie Urządzenia warstwy fizycznej (warstwa 1): Regenerator; Koncentrator. Urządzenia warstwy łącza danych (warstwa 2): NIC; Most; Przełącznik. Urządzenia warstwy sieciowej (warstwa 3): Router. Inne: Host (warstwy od 1 do 7); Chmurka (warstwy od 1 do 7). 25
Podstawy przepływu danych w sieci Enkapsulacja. Przepływ danych poprzez urządzenia warstwy fizycznej. Przepływ danych poprzez urządzenia warstwy łącza danych. Przepływ danych poprzez urządzenia warstwy sieciowej. Przepływ danych poprzez urządzenia warstw 1-7. Przykład: program ping. 26
Przykład program ping ping program wysyłający dane do urządzenie o podanym w linii poleceń adresie IP. Jeśli urządzenia otrzyma dane wysyła informacje zwrotną. Dzięki temu mamy pewność, że połączenie funkcjonuje prawidłowo a odbiorca istnieje i jest aktywny. 27
Enkapsulacja Warstwy aplikacji, prezentacji oraz sesji przygotowuj dane do transmisji. Warstwa transportowa dzieli dane na segmenty, dodając w nagłówku informacje umożliwiające odbiorcy poprawne złożenia danych. Warstwa sieciowa tworzy z segmentów pakiety dodając między innymi adresy sieciowe nadawcy i odbiorcy (zazwyczaj adresy IP) 28
Enkapsulacja Warstwa łącza danych tworzy ramki dodając nagłówek i ogon. Najważniejszym elementem są adresy MAC nadawcy i odbiorcy. Dokonuje zamiany ramek na ciąg bitów. Warstwa fizyczna przekazuje bity zamieniając je na sygnały optyczne, elektryczne itp. poprzez określone medium fizyczne. 29
Przepływ danych przez urządzenia warstwy fizycznej (1) Urządzenia pasywne: wtyczki, gniazda, patch panele, media. Prosty transport bitów poprzez wymienione urządzenia. Urządzenia aktywne: regeneratory, koncentratory, konwertery (transceivers). Otrzymane sygnały są regenerowane (na poziomie bitów) i następnie przesyłane dalej. 30
Przepływ danych przez urządzenia warstwy łącza danych (2) Urządzenia warstwy łącza danych: NIC, mosty, przełączniki. Tworzenie i analiza ramek warstwy łącza danych. Najważniejsze pola nagłówka ramki to adresy MAC nadawcy i odbiorcy. 31
Przepływ danych przez urządzenia warstwy sieciowej (3) Urządzenia warstwy sieciowej: routery. Analiza i modyfikacja pakietów. Najważniejsze pola nagłówka pakietu to adresy sieciowe nadawcy i odbiorcy (zazwyczaj adresy IP). 32
Przepływ danych przez urządzenia warstw 1-7 Urządzenia warstw 1 7: komputery, chmurki. Pełny proces enkapsulacji i dekapsulacji, wykonywany kolejno przez wszystkie warstwy modelu OSI. 33
Sieci komputerowe KONIEC 34