Technologia informacyjna

Technologia
informacyjna
PWSW
wykład 30 h
lab.15 h Mechatronika
lab. 30 h Inżynieria Środowiska
dr inż. Tomasz Bajorek
Wykład - skrót tematyki:
Sieci komputerowe - typy. Internet. Usługi sieciowe. Komunikacja i
bezpieczeństwo w sieci. Urządzenia sieciowe. Topologie. Protokoły
sieciowe.
Podstawy technik informatycznych. Zastosowania komputerów, sprzęt i
oprogramowanie systemowe, programy użytkowe. Systemy operacyjne metody składowania i dostępu do informacji.
Grafika komputerowa – podstawowe operacje edycyjne.
Multimedia – zasady użytkowania i edycji, kompresja mediów.
Prezentacja multimedialna.
Aplikacje biurowe. Edytory tekstu – podstawy edycji, formatowanie
dokumentu, edytor równań, spisy treści, duże dokumenty. Arkusze
kalkulacyjne - typy danych, formuły obliczeniowe, zastosowania, wykresy
2D i 3D. Wspomaganie decyzji w arkuszu. Arkusz jako baza danych.
MS Access – tworzenie prostej bazy relacyjnej. Kwerendy.
Programy narzędziowe – higiena dysków, programy antywirusowe.
Podstawy inżynierii programowania. Zapoznanie z podstawami
programowania w języku algorytmicznym - typy danych, instrukcje proste,
warunkowe i iteracyjne; rola podprogramów. Główne zasady
programowania obiektowego.
Podręczniki, skrypty, pomoce dydaktyczne:
Literatura podstawowa:
1. Materiały dydaktyczne własne (elektroniczne konspekty wykładów i
instrukcje laboratoryjne).
2. Jaronicki A.: „ABC MS Office 2007 PL”, Helion, 2008.
3. Groszek M.: „ABC Access 2007 PL”, Helion, 2007.
4. I. Szymacha „Ćwiczenia z arkusza kalkulacyjnego EXCEL”, MIKOM,
Warszawa 1996
Literatura uzupełniająca:
1. Mendrala, D., Szeliga M: Windows 7PL. Podstawy obsługi systemu ,
Helion, 2010.
2. Sosinsky B.: Sieci komputerowe Biblia, Helion, 2011.
3. S. Uss „PowerPoint 2000. Pierwsza pomoc”, Wydawnictwo HELP,
Warszawa 2000
4. DeBolt V.: HTML i CSS, Mikom, 2005.
5. Kopertowska M.: „Grafika menedżerska i prezentacyjna poziom
zaawansowany”, PWN, 2006.
6. B. V. Liengme B.V.: „Microsoft Excel w nauce i technice”, Wydawnictwo
RM, Warszawa 2002.
7. Middleton M.R.:„Microsoft Excel w analizie danych”, Wydawnictwo RM,
Warszawa 2004
Materiały dydaktyczne
http://tbajorek.prz.edu.pl
menu PWSW
Sieci komputerowe - podstawy
•
•
•
•
Typy sieci
Topologie
Urządzenia sieciowe
Usługi sieciowe
5
Sieć komputerowa
Medium umożliwiające połączenie dwóch lub więcej
komputerów
6
Sieć - połączenie wielu komputerów w celu:
• przesyłu danych różnego typu
• wzajemna komunikacja
• żądań przetwarzania danych na innym
komputerze
• wykonania określonej usługi
• wykorzystania urządzeń w sieci
• zdalnego sterowania, administrowania odległym
komputerem
Pierwsze sieci komputerowe
8
Sieci lokalne
• Standard - konstrukcje oparte na sieciowym systemie
operacyjnym z centralnym serwerem plików, wydruku oraz
poczty elektronicznej
Zapewnia:
• identyfikację użytkowników
• autoryzację dostępu do zasobów.
• Mniejsze firmy - sieci równorzędne - wszystkie komputery nawzajem dla siebie serwerami i klientami.
Systemy budowane w oparciu o sieciowe systemy operacyjne
- centralne zarządzenie siecią i jej zasobami.
9
1990 rok - internet
• łączenie komputerów w lokalne sieci, dołączanie
do innych sieci,
• rozbudowa sieci szkieletowych
• usługi sieciowe,
• bezpieczeństwo sieci,
• zarządzanie i monitoring sieci.
10
Rozwój technologii internetowych
1969 – sieć ARPANET
1989-90 Berners-Lee – www, protokół http – Mosaic –
pierwsza przeglądarka 1993
1994 PHP – Rasmus Lerdorf stworzył zbiór narzędzi do obsługi
swojej strony domowej – mechanizm interpretacji zestawu makr;
np.: książka gości, licznik odwiedzin (PHP – Personal Home Pages)
– włączenie baz danych
INTERAKCJA UŻYTKOWNIKÓW
problemy i wojny przeglądarek- Microsoft, Netscape
NAPSTER – Fanning (prawa do własności intelektualnej – Winamp,
iTunes – Steve Jobs z Apple - za 99centów 1 utwór MP3)
komunikacja – e-mail, ICQ a potem inne komunikatory
Napster też umożliwiał dialog i wymianę poglądów
TWORZENIE SIECI PRZEZ SPOŁECZNOŚĆ
digg.com (wykop)
facebook.com – Zuckerberg – nowe myślenie społeczne
(liczba użytkowników i podwaja się co 6 miesięcy) –
sieć społeczna – graf społeczny – powiązania – 6
stopni i każdy zna każdego, Microsoft kupił za prawie
1 mld kilka % akcji
youtube.com – upload – wykupione przez Google w 2006
blogi
wikipedia – Jim Wales
nieprzewidywalny rozwój
darmowe ogłoszenia – craiglist.org
- koncepcja WEB 2.0 - tworzenie większości treści przez
użytkowników.
Portale społecznościowe – możliwości reklamowe
Magnat prasowy Rupert Murdoch kupił za 580 mln dolarów
internetowy serwis wspólnotowy MySpace.com w lipcu 2005 r.
Wg CNN.money - cena reklamy na My Space kosztuje 750.000
dolarów dziennie.
Yahoo!, który sprzedaje swoją home page za 1 mln dolarów
dziennie.
Odsłony - MySpace jest drugim website na świecie po Yahoo!,
przed MSN (Microsoft) i Google
Typy sieci
•
•
•
•
WAN (ang. Wide Area Network)
MAN (ang. Metropolitan Area Network)
LAN (ang. Local Area Network)
PAN (ang. Private Area Network)
Sieci kampusowe
14
LAN
• zlokalizowana na stosunkowo niewielkim obszarze,
• średnica sieci lokalnej może wynosić nawet kilkaset metrów,
krótkie łącza (do ok.. 100m) o wysokiej przepustowości lub
rozwiązania oparte na technice radiowej,
• wysoka niezawodność działania .
15
MAN
•
zadanie - łączenie wielu sieci lokalnych znajdujących się w
obrębie aglomeracji miejskiej,
• połączenia te mają na ogół charakter typowy dla sieci
rozległych.
• dodatkowe zadania - łączenie indywidualnych komputerów,
16
głównie osób prywatnych do Internetu.
WAN
dalekie połączenia zlokalizowane na stosunkowo
dużym obszarze, takim jak województwo, kraj,
kontynent czy cały glob
17
PAN
• konstrukcje stosowane głównie w domach i niewielkich biurach.
• niewielki zasięg geograficzny (do ok. 10m)
• dość duża różnorodność mediów, jak: skrętka UTP, komunikacja
bezprzewodowa, WLAN, BlueTooth, podczerwień, itp..
• Główny cel - komunikacja pojedynczego komputera z Internetem,
łączenie do komputera urządzeń peryferyjnych, urządzeń typu
laptop, palmtop, telefon komórkowy, telefony VoIP.
18
Topologia magistrali
wszystkie urządzenia podłączone są
do jednego, współdzielonego
medium fizycznego (zazwyczaj jest
kabel koncentryczny zakończony z
obu stron terminatorami (oporniki o
parametrach dostosowanych do
typu kabla).
Zastosowanie - budowa lokalnych sieci komputerowych,
Zalety:
• niska cena wynikająca z małego zużycia kabli i braku urządzeń
pośredniczących w dostępie do medium.
• łatwość instalacji.
Wady:
• ograniczenia związane z rozbudową sieci
• wrażliwość na awarię. Przerwanie magistrali w jednym miejscu
oznacza awarię całej sieci.
19
Topologia pierścienia
• stosowana głównie do budowy
lokalnych sieci komputerowych.
• transmisja w sieci polega na
przekazywaniu żetonu dostępu.
• każde urządzenie pełni rolę regeneratora
sygnału.
Zalety:
• niska cena wynikająca z małego zużycia kabli
• brak aktywnych urządzeń pośredniczących w komunikacji między
komputerami,
• do budowy sieci w tej topologii można użyć różnych mediów
transmisyjnych (kabel koncentryczny, skrętkę, kable światłowodowe).
Wady:
• ograniczenia i utrudnienia związane z rozbudową i konserwacją sieci,
• Uszkodzenie jednego z urządzeń lub łączy oznacza przerwę w pracy
20
całej sieci.
Topologia podwójnego pierścienia
• zachowanie transmisji w obszarach ograniczonych punktami awarii
- przypadku jednego punktu uszkodzenia sieć zachowuje możliwość
działania w pełnym zakresie.
• stosowana w budowie sieci szkieletowych lub w sieciach
21
kampusowych i metropolitalnych.
Topologia gwiazdy
urządzenia połączone są w
jednym wspólnym punkcie,
w którym znajduje się
aktywne urządzenie
pośredniczące
(koncentrator) pełniące rolę
regeneratora sygnału.
Zalety:
• przejrzystość konstrukcji
• łączenie urządzeń może odbywać się przy pomocy różnych mediów
transmisyjnych.
• odporność całej sieci na awarię zarówno urządzeń jak i łączy.
Wady:
• koszt okablowania
• dodatkowy koszt związany z obecnością koncentratora.
22
To podstawowa topologia lokalnych sieci komputerowych.
Topologia rozszerzonej gwiazdy
Podstawą konstrukcji - jest topologia gwiazdy ze wszystkimi zaletami i
wadami
Stosowana jest głównie w przypadku rozbudowanych sieci lokalnych
23
oraz sieci kampusowych.
Topologia siatki
• typowa dla sieci metropolitalnych i sieci rozległych.
• Konstrukcja tej topologii oparta jest na takim łączeniu urządzeń, że
każde z nich połączone jest z więcej niż jednym urządzeniem.
• stosowana w celu zapewnienia połączeń między wszystkimi
24
urządzeniami.
Urządzenia sieciowe
25
Urządzenia bierne (pasywne)
Kable, złączki, wtyki, gniazda
Media transmisyjne
• Kable miedziane
• Media optyczne
• Radiowy kanał łączności ruchomej
• Kanał satelitarny
Kabel miedziany
- medium dla transmisji
sygnałów na małe odległości.
Wyróżniamy 3 rodzaje kabli:
• kabel prosty (historyczna telekomunikacja)
• kable koncentryczne
• kable skrętkowe
Kabel koncentryczny ("cienki" lub "gruby" ethernet)
ekranowany w celu odizolowania od zewnętrznych pól
elektromagnetycznych - cienka siatka miedziana.
Mało wrażliwy na zakłócenia ale łatwo ulega
uszkodzeniom - trudnym do lokalizacji.
Kabel skrętkowy
Skrętka w zależności od przepustowości w MB/s
Kabel skrętkowy tworzy tzw. linię zrównoważoną
(symetryczną).
UTP, STP, FTP i inne
Segment do 100 m
FTP do 230 m
FFTP do 300 m
skrętka UTP 4x2
Światłowód
Transmisja na odległość powyżej 100 m - kabel
światłowodowy.
Do budowy światłowodu stosuje się wyłącznie szkło
kwarcowe o dużej czystości – małe tłumienie
Światłowód składa się z dwóch warstw:
• wewnętrzna- rdzeń
• zewnętrzna – płaszcz ochronny.
dodatkowo powłoka zabezpieczająca – tworzywo sztuczne
12 włókien
Światłowód (falowód optyczny – dielektryczny) –
przenosi sygnały świetlne – fiber-optic cable
Zasada działania - wielokrotne wykorzystanie zjawiska
całkowitego wewnętrznego odbicia (odbicie i załamanie
fal) wiązki światła podążającej wzdłuż światłowodów
(odbicie od płaszcza) – propagacja fali
Niewiele firm produkuje światłowody - kilka
tzw.
mod – wiązka światła
mody wpadają do światłowodu pod różnym kątem,
skutkiem tego - pokonują różne odległości
Cechy światłowodu
• duża szerokość pasma częstotliwości – do 2.1014 Hz
• mała stratność mocy spowodowana rozpraszaniem – ok. 0,2
dB/km
– Kao i Hockam przewidzieli 20 dB/km,
a wcześniej było 1000 dB/km
• przesył 200 000 km/sek (prędkość światła w szkle)
• odporność na interferencje elektromagnetyczne
• mała waga, wymiary, dobra giętkość i wytrzymałość
• cena ? – wykonane w zasadzie z piasku
λ =380 - 436 nm fiolet,
nanometr
1 nm= 10-9m
mikrometr
λ = 566 - 589 nm żółty (żółty),
λ = 589 - 627 nm pomarańczowy,
f=v/ λ
λ = 627 - 780 nm czerwony.
swiatłowód
1 µm=
10-6m
λ = 436 - 495 nm niebieski,
λ = 495 - 566 nm zielony,
1
4.10-7
8.10-7
UKF
f
5.1014Hz
5.1012Hz
5.108Hz
3/14
Zaleta:
Światłowody nie emitują zewnętrznego pola
elektromagnetycznego, w związku z czym
niemożliwe jest podsłuchanie transmisji.
Wada:
Dyspersja - Impuls biegnący w falowodzie ulega
wydłużeniu (rozmyciu), co ogranicza maksymalną
częstotliwość sygnału przesyłanego przez światłowód.
Wielomodowe – 50 lub 62,5 µm
światłowód skokowy - współczynnik
załamania światła inny dla rdzenia i
płaszcza (duża dyspersja więc
niewielkie odległości)
światłowód gradientowy – gęstość
kwarcu zmienna płynnie, mniejsza
droga promienia to mniejsza
dyspersja (do 2 km)
Jednomodowe – ~8-10 µm
telekomunikacja – tanie ale światło spójne (laser jest drogi) –
duże odległości – do 120 km!!!
Koncentrator (Hub) bierny
39
Wtyk RJ-45
standard dla karty sieciowej
Urządzenia aktywne
Firewall
Serwer
Przełącznik
(switch)
Punkt dostępowy
(acces point)
41
Modem DSL
42
Koncentrator (hub)
hub kiedy otrzyma dane
automatycznie rozsyła je na
wszystkie swoje porty
43
Przełącznik (switch)
switch potrafi rozpoznać dla kogo przeznaczone są dane i
przekierować je na właściwy port
44
Router
Służy do łączenia różnych sieci
komputerowych (np. o różnych
klasach adresów), węzeł
komunikacyjny.
Proces kierowania ruchem nosi
nazwę trasowania, routingu
45
Punkt dostępowy (Acces point) dla
sieci bezprzewodowych
46
Router WI-FI
Router i punkt dostępowy w jednym
Urządzenia końcowe
48
Karta sieciowa ze złączem
PCMCIA (laptopy)
49
Karta sieciowa
Karty Bluetooth
51
Karta sieciowa ze złączem PCI do
sieci bezprzewodowej
52
Usługi sieciowe
• poczta elektroniczna (e-mail)
• transmisja danych - pliki, audio, video
(ftp)
• usługi terminalowe (telnet, rlogin) praca na odległym komputerze
• * talk - rozmowa "ekranowa" – tekstowa
• serwisy informacyjne (www)
• synchronizacja czasu,
• dostęp do informacji o użytkownikach 53
Telnet
54
Komputery też potrzebują
adresacji
Dane adresata
Dane nadawcy
55
Unikalność adresów
Adresacja w sieciach
komputerowych
• Adres MAC – Adresacja fizyczna – zwykle
numer karty sieciowej urządzenia
• Adres IP – Adresacja logiczna
56
Adres fizyczny
Karta sieciowa posiada identyfikator tzw.
MAC
Identyfikuje konkretne urządzenie
nadawany przez producenta
57
Adres IP
adres logiczny
nadawany w zależności od tego do jakiej sieci
zostało podłączone dane urządzenie sieciowe
58
START… Uruchom: cmd
c:/ipconfig
59
Wersje adresacji
• IPv4 – adres 32 bity – liczba dostępnych
adresów 232
• IPv6 – adres 128 bity - liczba dostępnych
adresów 2128
60