Sieci komputerowe - Wydział Informatyki PB

Podstawy informatyki
Sieci komputerowe
dr inż. Adam Klimowicz
Sieć komputerowa
SIEĆ KOMPUTEROWA
to zbiór urządzeń komputerowych połączonych ze sobą za
pomocą medium transmisyjnego w taki sposób aby możliwa była
między nimi wymiana danych.
urządzenia komputerowe:
komputery, drukarki, dedykowane urządzenia sieciowe itp.
medium transmisyjne:
kabel miedziany lub światłowodowy, fale radiowe
wymiana danych:
współdzielenie plików na serwerze, gromadzenie i przesyłanie
poczty elektronicznej, udostępnianie zasobów WWW, strumieniowa
transmisja dźwięków lub obrazu itp.
Rodzaje sieci
●
●
●
●
●
Personal Area Network (PAN)
Local Area Network (LAN)
Metropolitan Area Network (MAN)
Wide Area Network (WAN)
Storage Area Network (SAN)
Urządzenia sieciowe
●
●
●
●
Karta sieciowa
Koncentrator (hub)
Przełącznik (switch)
Router
Urządzenia końcowe
●
●
●
Stacja robocza
Serwer
Drukarka sieciowa
Protokół komunikacyjny
Zbiór ścisłych reguł i kroków postępowania,
które są automatycznie wykonywane przez
urządzenia komunikacyjne w celu nawiązania
łączności i wymiany danych.
Dzięki temu, że połączenia z użyciem protokołu
odbywają się całkowicie automatycznie
typowy użytkownik zwykle nie zdaje sobie
sprawy z jego istnienia i nie musi o nim nic
wiedzieć.
Model ISO/OSI
Aplikacji
Prezentacji
Sesji
Transportowa
Sieciowa
Łącza danych
Fizyczna
Komunikacja w modelu OSI
Aplikacji
Aplikacji
Prezentacji
Prezentacji
Sesji
Sesji
Transportowa
Transportowa
Sieciowa
Sieciowa
Łącza danych
Łącza danych
Fizyczna
Fizyczna
Protokoły warstwy fizycznej
●
●
●
●
RS-232
V.35
X.25
DSL (ADSL, SDSL)
Protokoły warstwy łącza danych
●
●
●
●
●
●
Ethernet
802.11 (WLAN)
Token Ring
FDDI
PPP
Frame Relay
Protokoły warstwy sieciowej
●
●
●
●
IP
ICMP
RIP
IPX
Protokoły warstwy
transportowej
●
●
●
TCP
UDP
SPX
Protokoły warstwy sesji
●
NetBIOS
Protokoły warstwy prezentacji
●
●
●
ASCII
MPEG
SSL
Protokoły warstwy aplikacji
●
●
●
●
●
●
●
●
●
DHCP
FTP
HTTP
NFS
NTP
RTP
SMTP
SNMP
Telnet
Topologie sieci LAN magistrala
Topologia magistrali
Wszystkie węzły sieci przyłączone są do pojedynczego kabla (kabel
nie jest kontrolowany przez żadne urządzenie zew.), a wszystkie
urządzenia są w niej równorzędne. Obecnie stosowane bardzo
rzadko.
Topologie sieci LAN - pierścień
Sieć równorzędna bez centrali sterującej, w której dane krążą
cyklicznie w pierścieniu w jednym kierunku przechwytując tylko
dane do niego skierowane.
Wada takiego układu jest całkowite unieruchomienie sieci w
przypadku awarii jednego z węzłów.
Stosowane jako sieci przemysłowe bardzo rzadko jako sieci
lokalne.
Topologie sieci LAN - gwiazda
Sieć opiera się na centralnym urządzeniu - koncentratorze (ang.
hub) od którego promieniście wychodzą połączenia do wszystkich
węzłów sieci.
Stosowane głównie jako sieci lokalne
ze względu na:
● łatwą rozszerzalność,
● odporność na uszkodzenia,
● łatwość zarządzania,
● szybkość lokalizacji usterek
Do wad należą:
• konieczność stosowania huba i
zapewnie mu zasilania,
• większe ryzyko awarii,
● większa długość kabli.
Inne topologie
Topologia gwiazdy rozszerzonej
Topologia hierarchiczna
Media transmisyjne
PRZEWODOWE
kabel koncentryczny, skrętka dwużyłowa, kabel światłowodowy
BEZPRZEWODOWE
Wi-Fi (Wireless Fidelity), podczerwień – IrDA (Infrared Data
Association), Bluetooth
Kabel koncentryczny
przewód miedziany otoczony izolacją, oplotem (ekranem) oraz
zewnętrzną koszulką ochronną.
Media transmisyjne - skrętka
Kabel zbudowany jest z kilku do kilkunastu par przewodników
skręcony z różną długością w celu obniżenia zakłóceń wzajemnych
(przesłuchów) i emisji i wpływu.
W systemach sieci komputerowych stosuje się zazwyczaj cztery
pary przewodów.
Media transmisyjne światłowód
Kabel światłowodowy
Kabel wykonany z włókna szklanego (ewentualnie tworzywa
sztucznego), w którym odbywa się propagacja światła dzięki
"całkowitemu" (niewielka ilość przenika przez płaszcz)
wewnętrznemu odbiciu.
Światłowód wielomodowy
Światłowodowy kabel wielomodowy
jest rodzajem światłowodu przenoszącym wiele modów
(promieni) światła, padających pod różnymi kątami do płaszcza
światłowodu. W porównaniu ze światłowodem jednomodowym
umożliwia transmisję na mniejszą odległość bez wzmacniacza
sygnału.
Światłowód jednomodowy
Światłowodowy kabel jednomodowy
to rodzaj światłowodu służący do przesyłania jednego modu
(promienia) światła, nazywanego modem podstawowym.
W porównaniu ze światłowodem wielomodowym pozwala na
transmisję na dłuższą odległość, bez stosowania wzmacniacza.
Zalety przenoszenia danych za pomocą światłowodów:
zasięg (znacznie większy niż w przypadku kabli miedzianych),
całkowita odporność na zakłócenia elektromagnetyczne,
brak emisji zakłóceń elektromagnetycznych (a tym samym brak
możliwości podsłuchania transmisji).
Wady kabli światłowodowych:
cena,
niska odporność na uszkodzenia mechaniczne (zginanie,
zgniecenie).
Standardy lokalnych sieci
komputerowych
Standardy (zbiór norm) określają takie aspekty jak:
technologia formatowania porcji danych oraz ich postać,
zamiana ich na postać transmisyjną (impuls elektryczny, światło),
metodologia adresowania urządzeń.
Celem tych norm jest możliwość funkcjonowania w układzie
różnego typu sprzętu, różnych producentów.
Organizacją odpowiedzialną za tworzenie standardów jest
Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE
Rodzaje standardów:
Ethernet,
FDDI,
Wi-Fi, i inne (np. Bluetooth)
Ethernet
Ethernet to technologia, w której
zawarte są standardy wykorzystywane w
budowie głównie lokalnych sieci
komputerowych.
Ethernet bazuje na idei węzłów
podłączonych do wspólnego medium,
wysyłających i odbierających za jego
pomocą specjalne komunikaty (ramki).
Wszystkie węzły posiadają unikalny
adres MAC (Media Access Control) po
którym się rozpoznają.
Karta sieciowa
Karta sieciowa
służy do przekształcania pakietów danych w sygnały, które są
przesyłane w sieci komputerowej.
Przykładowy adres MAC:
00-0A-E6-3E-FD-E1
Jak sprawdzić
adres fizyczny MAC?
cmd – wiersz poleceń
ipconfig /all
Format ramki Ethernet
Standaryzacja obejmuje specyfikację kabli oraz przesyłanych nimi
sygnałów. Ethernet opisuje również format ramek i protokoły.
Format ramki Ethernet
Preambuła - okoliczności i cel
SFD (ang. start frame delimiter) - znacznik początkowy ramki
MAC - adres fizyczny urządzenia
Typ ramki - długość ramki
Dane
FCS – suma kontrolna (wykrywanie błędów transmisji danych)
FDDI
FDDI to standard transmisji danych, który oparty jest na technologii
światłowodowej.
Sieć ta zbudowana jest z dwóch pierścieni - pierścień pierwotny i
pierścień zapasowy (wtórny) dodatkowy wykorzystywany w
przypadku awarii sieci.
Zaletą takiej sieci jest to, że mimo uszkodzenia pierścienia sieć jest
nadal sprawna i można przesyłać dane.
Sieci bezprzewodowe
Rodzaje sieci bezprzewodowych ze względu na rozmiar:
WPAN - sieci osobiste (np. Bluetooth),
WLAN - sieci lokalne (np. Wi-Fi),
WMAN/WWAN - sieci miejskie/rozległe (np. WiMAX).
Rodzaje sieci bezprzewodowych ze względu topologie:
BSS - system stacji bazowych
IBSS - sieć niezależnych stacji bazowych
ESS - o strukturze rozszerzonej
Obszary, gdzie można uzyskać dostęp do WiFi nazywa się hotspotami.
Bezpieczeństwo sieci WiFi
Dostęp do medium transmisyjnego (fala radiowa) ma każdy będący
w zasięgu tego medium.
Ma więc możliwość podsłuchania i przechwycenia danych.
Obowiązkowo więc należy stosować dwa mechanizmy
zabezpieczenia:
uwierzytelnienia (autentyfikacji) jej użytkowników (certyfikaty),
szyfrowanie danych przesyłowych (standard WEP i WPA).
WEP jest aktualnie bardzo złym zabezpieczeniem, które nie chroni
nas przed włamaniami z zewnątrz. W średnio obciążonej sieci
klucze WEP można złamać po około 4-5h pasywnego
nasłuchiwania pakietów.
Zalety i wady sieci
bezprzewodowych
Zalety:
● mobilność – końcówki mogą się przemieszczać,
● łatwość instalacji – nie trzeba kłaść przewodów,
● elastyczność – łatwe dokładanie nowych końcówek,
● zasięg – od kilku metrów (w budynkach) do kilkudziesięciu
kilometrów,
● szybka rozbudowa i modyfikacja struktury sieci.
Wady:
● Nieczęsta kompatybilność rozwiązań różnych producentów,
● Poziom bezpieczeństwa niższy od rozwiązań przewodowych,
● Raczej niska prędkość przesyłu danych,
● Zakłócenia sygnału sieci.
Sieci rozległe
SIECI ROZLEGŁE – (WAN) służą połączeniu sieci lokalnych.
Najbardziej rozwiniętą strukturą jest INTERNET, który łączy ze
sobą sieci rozległe i lokalne.
Do funkcjonowania sieci WAN potrzebny jest odpowiedni
sprzęt.
Wykorzystuje do tego celu routery (węzły komunikacyjne).
Sieci takie działają obecnie najczęściej z wykorzystaniem
protokołów TCP/IP.
Sieci rozległe – IP i DNS
Adres IP (Internet Protocol address) to unikatowy numer
przyporządkowany urządzeniom sieci komputerowych, protokół IP.
Adres IP zapisywany jest w postaci czterech oktetów w postaci
dziesiętnej oddzielonych od siebie kropkami,
np. adres IP:
207.142.131.236 lub 85.147.58.245
DNS – Domain Name Server
to system serwerów oraz protokół komunikacyjny zapewniający
zamianę adresów znanych użytkownikom Internetu na adresy
zrozumiałe dla urządzeń tworzących sieć komputerową.
Wiersz poleceń
ping wp.pl
212.77.100.101