wersja do druku

Podstawy Informatyki
Inżynieria Ciepła, I rok
Wykład 13
Topologie sieci i urządzenia
Magistrala
Zalety:
małe użycie kabla
brak dodatkowych urządzeń (koncentratory, switche)
niska cena sieci
łatwość instalacji
awaria pojedynczego komputera nie powoduje
unieruchomienia 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
Gwiazda
Zalety:
Sieć może działać nawet, gdy jeden lub kilka komputerów
ulegnie awarii.
Sieć jest elastyczna i skalowalna.
Łatwość monitoringu, konserwacji, wykrywania i lokalizacji
kolizji
Wady:
Stosunkowo wysoki koszt spowodowany jest dużą ilością
kabla potrzebnego do podłączenia każdego z węzłów
W wypadku awarii elementu centralnego jakim jest
koncentrator (np. hub, switch) sieć nie działa
Topologie sieci
magistrali
pierścienia
gwiazdy
siatki
Pierścień
Zalety:
małe zużycie przewodów
możliwość zastosowania łącz optoelektronicznych, które wymagają
bezpośredniego nadawania i odbierania transmitowanych sygnałów
możliwe wysokie osiągi, ponieważ każdy przewód łączy dwa konkretne
komputery
Wady:
Awaria jednego węzła lub łącza może być powodem awarii całej sieci.
Utrudniona diagnoza uszkodzeń.
Dołączenie nowego węzła wymaga wyłączenia całej sieci.
Dane poruszają się w jednym kierunku.
Czas propagacji jest zależny od liczby węzłów.
Urządzenia sieciowe
Hub
Jest urządzeniem posiadającym wiele portów do
przyłączania stacji roboczych przede wszystkim w topologii
gwiazdy. Można je traktować jak wieloportowe wzmacniaki,
z tym że nowoczesne koncentratory posiadają obwody
regenerujące przesyłane ramki Ethernetowe.
Zaletą takiego rozwiązania jest, to że przerwanie
komunikacji pomiędzy hubem a jedną ze stacji roboczych
nie powoduje zatrzymania ruchu w całej sieci (każda stacja
ma oddzielne połączenie z koncentratorem), należy jednak
pamiętać, że awaria koncentratora unieruchomi komunikacje
ze wszystkimi podłączonymi do niego urządzeniami. Huby
wymagają zasilania i wzmacniają sygnały ze stacji
roboczych, co pozwala na wydłużenie połączenia.
Przełącznik (switch)
Przełącznik jest urządzeniem które pracuje w warstwie łącza
danych (warstwa 2 modelu OSI). Przełącznik „uczy się”
adresów potrzebnych do sterowania dostępem do nośnika i
przechowuje je w tablicy wyszukiwania. Chwilowo pomiędzy
nadawcą ramki a jej odbiorcą tworzone są ścieżki
przełączane czyli komutowane. Potem ramki przesyłane są
dalej wzdłuż tych tymczasowych ścieżek. Typowe sieci
lokalne oparte o topologię przełączaną zbudowane są tak,
że posiadają wiele połączeń urządzeń z portami
koncentratora. Każdy port oraz urządzenie które do niego
jest przyłączone ma przydzieloną odpowiednią szerokość
pasma.
Most (bridge)
Most to urządzenie warstwy 2. Zadaniem mostów jest
filtrowanie ruchu w sieci LAN - zachowaniu ruchu lokalnego
- umożliwiając zarazem łączność z innymi częściami
(segmentami) sieci LAN wobec ruchu, który jest tam
kierowany.
Każde urządzenie sieciowe ma unikatowy adres MAC na
karcie NIC (Network Interface Card). Most śledzi, które
adresy MAC znajdują się po odpowiedniej stronie mostu i
podejmuje decyzje w oparciu o listę adresu MAC.
Mosty filtrują ruch sieciowy operując się tylko na adresach
MAC. Dlatego też mogą bardzo szybko przesłać ruch
reprezentujący dowolny protokół warstwy sieci. Ponieważ
mosty interesują tylko adresy MAC, nie zajmują się
protokołami sieci. Zajmują się tylko przekazywaniem ramek
w oparciu o dowolne adresy MAC.
Model warstwowy sieci
Różne protokoły muszą ze sobą współdziałać – w
szczególności TCP/IP z innymi protokołami –
jest to możliwe dzięki warstwowej budowie sieci.
Opracowany przez OSI (Open System
Interconnection) w 1984 r model warstwowy
sieci – opisuje sposób przepływu informacji
pomiędzy komputerami połączonymi w sieć
Router
Działanie warstwie trzeciej pozwala routerowi podejmować
decyzje w oparciu o adresy sieciowe zamiast adresów MAC
warstwie drugiej. Routery mogą łączyć różne technologie
warstwie drugiej, na przykład Ethernet, Token Ring i FDDI.
Zadaniem routera jest sprawdzenie przechodzących
pakietów (danych warstwie trzeciej), wyznaczenie najlepszej
ścieżki w sieci i przesłanie ich do właściwego portu wyjścia.
Routery to najważniejsze urządzenie regulujące ruch w
dużych sieciach. Pozwalają na komunikację między
praktycznie każdym komputerem a dowolnym innym
komputerem w dowolnym miejscu na świecie.
Warstwy sieci
7
aplikacji
6
prezentacji
5
sesyjna
4
transportu
3
sieciowa
2
łącza danych
1
fizyczna
Warstwy sieci
Warstwy sieci
fizyczna – kable i urządzenia aktywne stosowane
do połączenia komputerów; odpowiada za
przesyłanie i odbiór poszczególnych bitów,
określa wymagania stawiane sprzętowi (np.
charakterystyki wydajności kabli, kart)
łącza danych – ustala nawiązanie połączenia i
jego zakończenie, zapewnia kontrolę adresów
oraz poprawności transmisji (każdy pakiet
pakowany jest w ramkę (frame), którą tworzy:
nagłówek, pakiet oraz sekwencja kontrolna; na
poziomie tej warstwy sprawdzane jest, czy
wszystkie pakiety dotarły do adresata
sieciowa – odpowiada za trasę przesyłki, ustala
gdzie jest „wolna droga”; ustala protokoły w tym
IP oraz IPX, które zawierają informacje o
adresie źródłowym i docelowym
transportu – nadzoruje przesyłanie danych, np.
kolejność pakietów, ich kodowanie i
rozkodowanie, w razie konieczności wysyła
żądanie ponownego przesłania brakującego
pakietu
sesji – odpowiada za koordynację komunikacji
m. komputerami – kto wysyła i kiedy (dot. relacji
klient-klient oraz klient-serwer (sesji)
Warstwy sieci
Warstwy sieci
prezentacji – odpowiada za sposób kodowania
danych (szyfrowanie i deszyfrowanie), ich
kompresję i dekompresję oraz korektę
reprezentacji binarnej
aplikacji – pełni rolę pośrednika między
systemem operacyjnym i jego aplikacjami a
siecią (np. polecenie FTP powoduje
uruchomienie programu-klienta FTP
W połączeniu sieciowym dane przychodzące
płyną zawsze od najwyższej warstwy do
najniższej, przez sieć do innego komputera, a
tam od najniższej warstwy do najwyższej
7
7
1
1
Sieć komputerowa
Model warstwowy DoD
Warstwa aplikacji - zapewnia interfejs
pomiędzy aplikacjami użytkowymi, a usługami
sieciowymi.
Warstwa transportowa - obsługuje strumień
danych między dwoma zdalnymi maszynami
Warstwa Internet - przesyła pakiety z danymi
od maszyny źródłowej do maszyny docelowej
Warstwa fizyczna - odpowiada za
przyjmowanie ciągów danych z warstwy
Internet, łączenie danych i przesyłanie ich
zawartości oraz samą transmisję strumienia
bitów.