Sieci komputerowe

Łącza i sieci międzykomputerowe
Wykład z Technologii
Informacyjnych
dla I roku BO
Piotr Mika
Definicja sieci
• Sieć - stałe połączenie między 2 lub więcej komputerami w
celu wymiany danych lub współdzielenia zasobów
• Ekspansja sieci
– W ciągu 7 lat w 60% amerykańskich domów (telefon – 75 lat,
telewizja kablowa – 40 lat, PC – 20 lat, magnetowidy – 11 lat)
• Zwiększenie możliwości użytkowników
– Możliwość wspólnego korzystania z urządzeń peryferyjnych,
mocy obliczeniowej wszystkich komputerów, praca zdalna…
– Wymiana danych, korzystanie ze wspólnego oprogramowania
– Wymiana poczty i komunikatów
– korzystanie z centralnej bazy danych
– Serwer plików – specjalnie wydzielony komputer, służący do
udostępniania wspólnie używanych programów i danych
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
2/32
Możliwości komunikacyjne
• Wbudowane możliwości komunikacyjne PC
– Złącza równoległe i szeregowe (mała prędkość
transmisji)
• Karta sieciowa – prędkość transmisji rzędu
10-100 Mb/s
– Przewody sieciowe łączące komputery
• Kable koncentryczne
• Skrętki
• światłowody - informacje są przesyłane w postaci
impulsów świetlnych
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
3/32
Media sieciowe
•
Kabel koncentryczny:
– Łatwo ulega uszkodzeniu, wrażliwy na
zginanie
•
Skrętka
– 4 pary przewodów połączone w wiązce,
ekranowane
•
Światłowód
– Do łączenia sieci komputerowych używa się
giętkich włókien szklanych, przez które
dane są przesyłane z wykorzystaniem
światła. Cienkie włókna szklane zamykane
są w plastykowe osłony, co umożliwia ich
zginanie nie powodując łamania. Nadajnik
na jednym końcu światłowodu jest
wyposażony w diodę święcącą lub laser,
które służą do generowania impulsów
świetlnych przesyłanych włóknem
szklanym. Odbiornik na drugim końcu
używa światłoczułego tranzystora do
wykrywania tych impulsów
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
4/32
Maksymalne odległości
• Maksymalne odległości dla poszczególnych mediów
ODLEGŁOŚĆ, [m] RODZAJ MEDIUM
100
Czteroparowa skrętka
telefoniczna
Kabel koncentryczny (cienki/gruby)
180/1000
2000
Wielomodowy kabel
światłowodowy
3000
Jednomodowy kabel
światłowodowy
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
5/32
Pozostałe media sieciowe- łączność
bezprzewodowa
• Fale radiowe
– Brak bezpośredniego fizycznego połączenia pomiędzy
komputerami, komputer posiada antenę, ograniczona ilość danych
• Mikrofale
– Promieniowanie elektromagnetyczne o częstotliwościach spoza
zakresu RTV; nie przechodzą przez struktury metalowe, można
przesłać więcej informacji niż drogą radiową
• Podczerwień
• Światło laserowe
– Nadajnik wykorzystuje laser do przesłania informacji do
odbiornika, nie mogą być przesłonięte
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
6/32
Pozostałe media sieciowe- łączność
bezprzewodowa
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
7/32
Podział komputerów
• świadczące usługi – serwery plików –
rozbudowany komputer, przechowujący
dane, dostarczający plików, obsługujący
drukarki, świadczący usługi obliczeniowe,
zapewniający komunikację z innymi
sieciami
• stacje robocze – (ang. work station),
korzystające z usług, z reguły gorzej
wyposażone od serwera
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
8/32
Topologie (sposób połączenia
komputerów) sieci lokalnych
• Magistrali – jeden kabel
(magistrala) łączący
wszystkie węzły sieci,
otwarty - można
rozbudowywać
• Gwiazdy - duża
niezawodność
• pierścienia - duża
awaryjność - awaria 1
stacji unieruchamia sieć
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
9/32
Typy sieci lokalnych
• Równorzędny (peer-to-peer)
•
•
•
komputery komunikują się na równych zasadach; udostępniają swoje zasoby
(pliki, urządzenia peryferyjne) i same pobierają dane;
Prosta budowa, mogą działać na bazie istniejących systemów operacyjnych
Duża awaryjność, słaba ochrona danych, spowalnianie prace komputerów
udostępniających zasoby, brak centralnego składu zasobów
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
10/32
Typy sieci lokalnych
• Serwerowy (server based)
•
•
•
zasoby gromadzone na wydzielonych komputerach - serwerach
Pełna kontrola zasobów, łatwość robienia kopii zapasowych
Duże koszty przy zakładaniu; konieczność stosowania specjalnego rodzaju
oprogramowania (Windows NT/2000 Serwer, Linux, Novell
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
11/32
Dodatkowe urządzenia komunikacyjne
•
Repeater
– Informacja przesyłana kablem ulega zniekształceniom proporcjonalnie do
jego długości. Jednym z urządzeń, które wzmacnia i regeneruje sygnały
przesyłane kablem jest repeater (wzmacniak/wzmacniacz) - służy więc do
fizycznego zwiększania rozmiarów sieci .
•
Koncentrator (także z ang. hub)
– urządzenie łączące wiele urządzeń sieciowych w sieci komputerowej o
topologii gwiazdy.
Obecnie wyparty przez:
•
Przełącznik (przełącznica, komutator, także z ang. switch)
– urządzenie łączące segmenty sieci komputerowej
•
Router (po polsku - ruter, trasownik)
– urządzenie sieciowe, pełniące rolę węzła komunikacyjnego. Proces
kierowania ruchem nosi nazwę routingu, routowania, rutowania lub
trasowania.
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
12/32
Zasada klient – serwer
• Komunikacja pomiędzy serwerem a stacją roboczą
odbywa się według zasady klient-serwer
• Każdy proces – klient – zwraca się do systemu z
żądaniem określonej usługi, a system
wykorzystuje odpowiednie serwery obsługujące
dany proces do dostarczenia usługi
• Łączenie większej liczby elementów wymaga
dodatkowych urządzeń komunikacyjnych
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
13/32
Typy serwerów
• Serwery katalogów
– Dostarczają scentralizowanej usługi katalogowej, służącej do
zarządzania kontami użytkowników, grup i stacji sieciowych oraz
usługi umożliwiającej scentralizowanie procedur uwierzytelniania
i autoryzacji.
• Serwery plików i drukarek
– Zapewniają bezpieczne składowanie wszystkich danych. Mogą
również obsługiwać kolejki drukowania, które zapewniają dostęp do
urządzeń drukujących udostępnianych w sieci.
• Serwery aplikacji
– Pełnia funkcje serwera aplikacji typu klient-serwer. W środowisku
typu klient-serwer na kliencie uruchamiana jest jedynie niewielka
wersja programu (tzw. procedura pośredniczącą), która zapewnia
możliwość łączenia się z serwerem. Aplikacja po stronie serwera jest
wykorzystywana do wykonywania silnie obciążających procesor
zapytań klienta. Przykładami serwerów aplikacji mogą być serwery
WWW i serwery baz danych.
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
14/32
Typy serwerów
• Serwery pocztowe
– Zapewniają klientom sieci możliwość korzystania z poczty
elektronicznej. Wykorzystanie bram pozwala przekazywać
pocztę pomiędzy różnorodnymi systemami pocztowymi.
• Serwery bezpieczeństwa
– Zabezpieczają siec lokalna, gdy jest ona połączona z
większymi sieciami, takimi jak Internet. Do tej grupy
należą firewalle i serwery proxy.
• Serwery dostępu zdalnego
– umożliwienie przepływu danych pomiędzy sieciami a
odległymi klientami
– klient zdalny może użyć modemu do podłączenia się do
sieci lub wykorzystać „tunelowanie (VPN) i połączyć się z
siecią lokalną za pośrednictwem np. Internetu
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
15/32
Zastosowania firmowych sieci
komputerowych
• Instalacja oprogramowania sieciowego, do
którego każdy ma dostęp; w przypadku
szybkich łączy - nie ma różnicy w jakości
pracy
• Licencje „pływające”, aspekt ekonomiczny
• Wymiana informacji i danych pomiędzy
wszystkimi użytkownikami sieci
• Użycie do obliczeń wszystkich komputerów
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
16/32
Protokoły komunikacyjne
• Analogia do central telefonicznych –
telefonistka zestawiała połączenie ręcznie
• Obecnie centrale telefoniczne zestawiają
połączenia automatyczne, posiadają złożony
system komunikacji, niewidoczny z
poziomu użytkownika
• W sieci komputerowej – konieczność
przesłania w sposób równoległy wielu
danych 1 „przewodem”
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
17/32
Protokoły komunikacyjne
• Konieczność zapewnienia niezawodności i
szybkości przekazu
• Umożliwia do protokół komunikacyjny – system
sygnałów i odpowiedzi, dzięki któremu komputery
komunikują się nawzajem
– połączenie z komputerem w pobliżu - tylko poprawność
przekazu
– miliony komputerów na świecie - poprawność adresacji
– problem opóźnień
– weryfikacja kompletności przekazu
– Efektywność – różny rodzaj transmisji do różnych
zadań
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
18/32
Poczta elektroniczna
• Podstawowa usługa sieci – wysyłanie poczty
elektronicznej (e-mail)
– Pierwszy e-mail - 1971 r - przesłanie wiadomości
pomiędzy 2 komputerami sieci ARPAnet - dla
wyróżnienia poczty odkrył symbol @
– Pierwszy e-mail dyplomatyczny – 1994 r. prezydent
USA i premier Szwecji – wymiana not
dyplomatycznych
– Adres e-mailowy polskiego premiera:
[email protected]
– UWAGA: zawsze wiadomo z jakiego komputera i
prawie zawsze wiadomo kto wysłał list
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
19/32
Usługi sieciowe
•
•
•
•
listy dyskusyjne
korzystanie z danych
ściąganie programów użytkowych
zdalne obliczenia
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
20/32
Podział sieci komputerowych
• LAN – local area nework – sieć lokalna
• MAN- sieć metropolitalna – w Krakowie, na Śląsku,
w Trójmieście
• WAN – (wide area nework) sieć rozległa – np.
KOLPAK, TELBANK, NASK (Naukowa i
Akademicka Sieć Komputerowa, finansowana przez
Komitet Badań Naukowych), ISDN - Integrated
Services Digital Network) - wykorzystująca łącza
telefoniczne, rozwinięta w krajach zachodnich, USA
i Japonii
• Internet – międzynarodowa, rodzaj WAN
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
21/32
Standardowy model sieci
• Aby zapewnić wymianę danych pomiędzy
różnymi systemami danych, wprowadzono
standardy sieciowe, w których rozdzielono
liczne zagadnienia dotyczące przesyłania
danych – warstwowy model architektury
sieci
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
22/32
Warstwowy model sieci
Nazwa warstwy Opis
Łącza fizyczne
Łącza danych
Warstwa
sieciowa
Interfejs, kable, wtyczki, karty
sieciowe
Tworzenie i transmisja
przesyłanych siecią minimalnych
porcji informacji, tzw. Ramek;
zestaw urządzeń i programów
zapewniających przesyłanie
danych przez sieć (np. router)
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
23/32
Warstwowy model sieci
Nazwa warstwy
Warstwa
transportowa
Warstwa sesji
Warstwa
prezentacji
Warstwa obsługi
aplikacji
Opis
Niezawodność i multipleksowanie
danych, protokoły komunikacyjne
Nawiązywanie, nadzór i zamknięcie
sesji
Właściwy format danych i konwersja
kodów różnych systemów
Dostęp programów i użytkowników do
sieci, transmisja danych i zarządzanie
komunikacją między aplikacjami
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
24/32
Sieci otwarte
• Koncepcja polegająca na takiej budowie
sieci, aby umożliwić jej łączenie z innymi
systemami otwartymi
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
25/32
Zarządzanie siecią
• Łatwe dla sieci składającej się z 1 serwera
• Im więcej komputerów - serwerów (kłopoty z
wzajemną komunikacją) i stacji roboczych - tym
trudniej zarządzać
– Bindery – specjalne bazy danych wykorzystywane
przez system zarządzania siecią – ułatwienie dla
administratora
– Obsługa globalna (logowanie tylko do jednego serwera)
– Domena – grupa serwerów fizycznych, która może być
obsługiwana jako jeden serwer (serwer logiczny)
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
26/32
Zarządzanie siecią
• Zarządzanie siecią obejmuje
– Inwentaryzacje zasobów sieci
– Nadzorowanie wykorzystania zasobów (licencje na
programy, opłaty za użytkowanie, udostępnianie kont)
– Automatyczna archiwizacja zbędnych plików
– Monitorowanie dostępu do plików („popularne” na
kilku serwerach)
– Ochrona antywirusowa
– Upgrade – wymiana oprogramowania na nowsze wersje
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
27/32
Sieci globalne
• Początki – sieć ARPANET – departament obrony
USA
– Wynik prób i eksperymentów bez z gry narzuconych
reguł
– Przyjęto rozwiązania akceptowane przez większość
użytkowników
– Zabezpieczenie przed awarią sieci, spowodowaną np.
atakiem terrorystycznym
– Protokół używany do przesyłu danych to TCP/IP
– Wymiana informacji w postaci pakietów
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
28/32
Sieć Internet
• Brak z góry narzuconej struktury organizacyjnej
• Infrastruktura zabezpieczana przez różne firmy i
organizacje wynajęte przez sponsorów
• obsługa często przez ochotników
• Połączenie między sobą sieci lokalnych z wykorzystaniem
routera
– Router kieruje ruchem w sieci w oparciu o adresy logiczne
komputerów
– Funkcje routera może pełnić zwykły PC z odpowiednim
oprogramowaniem, z reguły jest to profesjonalne urządzenie
• Przeglądarki sieciowe
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
29/32
Sieć Internet
• Największa i najważniejsza sieć, obejmuje
zasięgiem cały świat
• Infostrada (pojęcie związane z kampanią Ala
Gore’a)
• Cyberprzestrzeń – brak ograniczeń związanych z
odległością i czasem
– Zasoby sieci są dostępne równie szybko i łatwo z
dowolnego miejsca na Ziemi
– Nie ogranicza nas czas, strefy czasowe; wiadomość
zostawiona w naszej skrzynce pocztowej poczeka na
nas
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
30/32
Przykłady innych sieci
• DECNET – głównie w bankach
– Podstawowe usługi: dostęp terminalowy, poczta
elektroniczna, transfer zbiorów, zdalne uruchamianie
zadań, telekonferencje
• BITNET
– Oparty na serwerach IBM, objął USA i Europę, gdzie
funkcjonuje jako EARN (European Academic ad
Research Memory)
– Obecnie wchłonięty przez Inernet
• FIDO
– Sieć amatorska
• Minitel – sieć francuska
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
31/32
Sieć Internet
•
•
•
•
•
System WWW (World Wide Web)
Dostęp hypertekstowy
Język Java
Hyperlink – łączy informację zawartą w różnych serwerach
HTTP – skrót od podstawowego narzędzia – Hypertext transfer
protocol
• HTML –Hypertext Markup Language – kod stron domowych
• http://www.pk.edu.pl; sejm, senat, rząd, osoby prywatne
• Wyszukiwarki
– Zakładki „bookmarks”
• Możliwości multimedialne, strony miast (Londyn), odpłatność danych,
informacje o studiach
• Chat - rozmowa w sieci w czasie rzeczywistym
Sieci Komputerowe, wer. 2.1
32/32