Główne komponenty komputera PC

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.
Workstation
Workstation
Workstation
Workstation
Workstation
5
Topologia fizyczna: Pierścień (Ring)
Każda jednostka jest połączona z następną a ostatnia z pierwszą.
Powstaje w ten sposób fizyczny pierścień.
Workstation
Workstation
Token-ring
Workstation
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.
Workstation
Workstation
Switch
Workstation
Workstation
Workstation
7
Topologia fizyczna:
Rozszerzona gwiazda (Extended star)
Węzły połączone z punktem centralnym są dalej punktami
centralnymi kolejnej gwiazdy.
Workstation
Hub
Workstation
Workstation
Workstation
Switch
Workstation
Hub
Hub
Workstation
Workstation
Workstation
Workstation
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.
...
Workstation Workstation
...
Workstation
9
Topologia fizyczna: Siatka (Mesh)
Każda jednostka połączona jest bezpośrednio z każdą inną.
Stosuje się tylko w rozwiązaniach wymagających absolutnej
niezawodności połączenia.
Workstation
Workstation
Workstation
Workstation
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:



kabel koncentryczny:



gruby Ethernet (thick) – zasięg 500m
cienki Ethernet (thin) – zasięg 185m
Światłowody:



nieekranowana (UTP) – zasięg 100m
ekranowana (STP) – zasięg 100m
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