Wprowadzenie do sieci komputerowych

Sieci komputerowe i bazy danych
Wykład 2.
Wprowadzenie do sieci
komputerowych
1
Idea sieci komputerowej
Sieć, czyli zbiór autonomicznych komputerów połączonych
wzajemnie
podsiecią
komunikacyjną;
umożliwia
zwiększenie zasobów i korzystanie z nich przez wielu
użytkowników jednocześnie.
Definicja sieci lokalnej LAN (Local Area Network):
a) (wg. IEEE) Sieć lokalna jest to system umożliwiający bezpośrednią
komunikację wielu niezależnych urządzeń, rozmieszczonych na stosunkowo
niewielkim obszarze za pośrednictwem fizycznych kanałów komunikacyjnych o
umiarkowanej prędkości.
b) (wg. leksykonu teleinformatyka) Sieć łącząca grupę użytkowników,
pracujących na stosunkowo niewielkim obszarze (grupa robocza, oddział firmy,
budynek, przedsiębiorstwo, kampus). Sieci lokalne transmitują dane w trybie
bezpołączeniowym z szybkością od 10 Mb/s do 10 Gb/s. Najstarszy, stale
rozwijany standard LAN, czyli Ethernet, ma typową przepływność 10 Mb/s , jego
szybsza wersja, Fast Ethernet, osiąga 100 Mb/s (100Base-T, 100VGAnyLAN),
nowa wersja Gigabit Ethernet pracuje z przepływnością 1 Gb/s.
2
Jaki jest cel tworzenia sieci
komputerowych?
• Efektywne wykorzystanie zasobów sprzętowych i
programowych będących w dyspozycji rozproszonych
użytkowników.
• Dzielenie zasobów logicznych (baz danych,
specjalizowanych programów).
• Dzielenie zasobów fizycznych (drukarek, ploterów,
pamięci masowych, urządzeń łączności).
• Przesyłanie informacji w postaci elektronicznej
tekstowej lub binarnej (poczta elektroniczna, irc,
VoIP, wideo)
3
Inne ważne cele tworzenia
sieci komputerowych to:
• Wyższa niezawodność usług (udostępnienie
alternatywnych źródeł informacji, możliwości
obliczeniowych, dróg połączeniowych).
• Oszczędności finansowe (koszty transmisji małe w
porównaniu z jednostkowymi kosztami obliczeń).
4
Elementy składowe sieci
Elementy sprzętowe
• Urządzenia transmisji sygnałów – kable,
nośniki niematerialne
• Urządzenia dostępu – karty sieciowe
– formatowanie danych
– umieszczanie danych w sieci
• Urządzenia wzmacniające przesyłane sygnały
– regeneracja sygnału
– wzmocnienie sygnału
5
Elementy składowe sieci
Elementy programowe
• Protokoły – określają i regulują sposoby
komunikowania się urządzeń
• Sterowniki urządzeń - umożliwiają działanie
urządzeniom (takim np. jak karty sieciowe)
• Oprogramowanie komunikacyjne
6
Co to jest protokół komunikacyjny?
protokół “ludzki” oraz protokół komputerowy
rządanie
połączenia (TCP)
Cześć
Witaj
odpowiedź
na rządanie (TCP)
Która jest
godzina?
Get http://www.agh.edu.pl/index.html
2:00
<plik>
czas
21/10/08
CS4119 #1
7
Protokoły komunikacyjne
Definicja
• Protokół to zbiór reguł określający zasady
nawiązywania komunikacji, szybkość transmisji,
format przesyłania danych oraz sposób potwierdzenia
przyjęcia informacji pomiędzy urządzeniami w sieci
komputerowej.
8
Protokoły sieciowe
• NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface)
– opracowany w 1985 przez IBM, używany w
środowisku Windows
• TCP/IP (Transmission Control
Protocol/Internet Protocol) – opracowany w
latach ’70 przez agencję DARPA na zlecenie
Departamentu Obrony USA.
• IPX/SPX (Internet Packet
Exchange/Sequential Packet Exchange) –
używany do transmisji w sieciach opartych
na systemie Novell Netware
9
Rodzaje komputerów w sieci
• Serwery
• Dedykowane - umożliwiające użytkownikom dostęp
do swoich usług, nie można na nich uruchamiac
programów,
• Niededykowane, umożliwiające dostęp do aplikacji,
plików, drukarek,
• Specjalizowane, przeznaczone do realizacji
specjalnych usług, takich jak obsługa poczty
elektronicznej.
• Stacje robocze.
10
Rodzaje serwerów, czyli komputerów
służących do zarządzania siecią
•
•
•
•
Serwer
Serwer
Serwer
Serwer
plików
• Serwer
• Serwer
sieciowy – wspólne korzystanie z zasobów sieci
baz danych – wspólne korzystanie z danych
WWW – wspólne korzystnie ze stron WWW
FTP – wspólne korzystnie z usług pobierania
druku – wspólne korzystanie z drukarek
aplikacji – wspólne korzystanie z programów.
Stosuje się także sieci bez wydzielonego serwera –
równorzędne lub równoprawne.
11
Czym się różnią od siebie
podsieci komunikacyjne?
• Szybkością transmisji (ilością danych
możliwych do przesłania w jednostce czasu).
• Opóźnieniami propagacyjnymi.
• Efektywnością wykorzystania łączy.
• Maksymalnym zasięgiem.
12
Sieci PAN

USB
IrDA
Bluetooth
Firewire
PAN jest siecią
komputerową pozwalającą
na komunikację pomiędzy
urządzeniami znajdującymi
się blisko siebie.
Sieci LAN
Local Area Network
Umożliwiają wymianę zbiorów informacji, wspólne
użytkowanie zasobów oraz
komunikatów między użytkownikami
znajdującymi się na niewielkim obszarze
geograficznym (zwykle laboratorium, biuro).
Szybkość transmisji: 1 Mb/s - kilka Gb/s
14
Sieci MAN
Metropolitan Area Network
Umożliwiają wymianę zbiorów informacji
(Files), wspólne użytkowanie zasobów oraz
komunikatów między użytkownikami
znajdującymi się na obszarze geograficznym
o średnicy do około 50 km.
Szybkość transmisji: kilka Mb/s - setki Mb/s
15
Sieci WAN
Widea Area Network
Sieci rozległe łączą ze sobą oddzielne sieci
LAN, MAN używając do tego celu zwykłych
sieci telefonicznych, łącz satelitarnych lub
innych rodzajów mediów.
Szybkość transmisji:
kilka kb/s - kilkadziesiąt Mb/s
16
Usługi dostępne w sieci
• Transfer zbiorów i obsługę poczty
elektronicznej.
• Zdalne uaktualnianie programów i zdalne
wykonywanie obliczeń.
• Zdalny dostęp do:
– baz danych,
– serwisów informacyjnych,
– usług finansowych,
– informacji bibliotecznych,
– automatycznych gazet.
17
Aplikacje są udostępniane przez
nowoczesne sieci komputerowe?
• Telekonferencje i wideokonferencje.
• Przekaz mowy, obrazów stałych i ruchomych.
• Wybór programów TV, bądź filmów wideo na
żądanie.
18
Model OSI
(Open Systems Interconnection)
• Opisuje sposób przepływu informacji pomiędzy
aplikacjami software’owymi stacji sieciowych.
• Opracowany został przez ISO w 1984 roku.
• Składa się z 7 niezależnych warstw.
19
Model OSI
7.
Warstwa 6.
hosta
5.
4.
3.
Warstwa
2.
nośnika
1.
Model OSI
Warstwy
Aplikacji
Prezentacji
Sesji
Transportowa
Sieciowa
Łącza danych
Fizyczna
Rodzaj danych
Dane
Segmenty
Pakiety
Ramki
Bity
20
MODEL OSI
• Warstwa 7 - APLIKACJI (bezpośrednie świadczenie usług
sieciowych użytkownikowi)
• Warstwa 6 - PREZENTACJI (interpretacja danych, ich
kodowanie i dekodowanie)
• Warstwa 5 - SESJI
• Warstwa 4 - TRANSPORTOWA (sprawdzanie poprawności
przesyłanej informacji)
• Warstwa 3 - SIECIOWA (przekazywanie danych przez
sieć, podział na pakiety, dodanie adresu odbiorcy)
• Warstwa 2 - ŁĄCZY DANYCH (tworzenie tzw. ramki,
zawierającej adres sieciowy nadawcy i odbiorcy,
informacje o długości
21
• Warstwa 1 - FIZYCZNA (sprzętowa)
OSI Model
Warstwa fizyczna
Dostarcza specyfikację fizycznych inetrfejsów na
potrzeby transmisji danych
Definiuje zasady w jaki sposób przesyłać bity z
jednego systemu do drugiego za pomocą fizycznego
medium.
Pokrywa wszystkie aspekty komunikacji fizycznej –
mechaniczne,
elektryczne,
funkcjonalne
oraz
proceduralne.
W specyfikacji tej warstwy znajdują się takie
parametry jak: poziomy napięć, timingi zmian
napięcia,
fizyczne
wspólczynniki
danych,
maksymalne odległóści pozwalające na wykonanie
transmisji itp.
OSI Model
Warstwa łącza danych
Warstwa
łącza
danych
dostarcza
specyfikację sposobu komunikacji za
interfejsów warstwy fizycznej
rzetelną
pomocą
Dzieli wychodzące dane na ramki oraz składa
otrzymane ramki w całość
Tworzy oraz wyznacza granice ramek
Pozwala na obsługę błędów poprzez generowanie
potwierdzeń oraz retransmisję danych
Implementuje kontrolę przepływu danych.
 Wspiera zarówno komunikację punkt-punkt jak I
szerokopasową
Pozwala na komunikację w trybach simplex, halfduplex or full-duplex
OSI Model
Warstwa sieciowa
 Zarządza sposobem przepływu ramek (pakietów)
poprzez sieć
 Definiuje optymalne ścieżki przejścia pakietów od
źródła do celu
 Definiuje adresy logiczne po to aby każdy punkt
końcowy był ściśle zdefiniowany
 Obsługuje przeciążenia sieci
 Ułatwia
połączenia
pomiędzy
sieciami
heterogenicznymi (internetworking)
 Warstwa ta definiuje także w jaki sposób dzielić
pakiety na mniejsze części w celu dostosowania
różnych mediów sieciowych.
OSI Model
Warstwa transportowa
Zadaniem
tej
warstwy
jest
dostarczenie
mechanizmów dla wymiany danych pomiędzy
procesami działającymi na różnych komputerach
Zapewnia I gwarantuje dostarczenie danych wolne
od błędów
Zapewnia
kolejności
ułożenie
danych
w
odpowiedniej
Zapewnia że dane nie zostały utracone oraz nie
duplikują się
Dostarcza usługi serwisowe działające w trybie
połączeniowym oraz bezpołączeniowym
Dostarcza środków do zarządzania połączeniami
Pozwala na multipleksowanie wielu połączeń za
pomocą jednego kanału
OSI Model
Warstwa sesji
Warstwa sesji dostarcza mechanizmy kontroli wymiany
informacji pomiędzy systemami końcowymi. Definiuje
sposób rozpoczęcia, kontroli oraz zakończenia wymiany
danych (sesji) pomiędzy aplikacjami
 Na żądanie użytkownika końcowego pozwala na
utworzenie połączenia logicznego
 Zarządza operacjami logowania i uwierzytelniania
użytkownika
 Jest odpowiedzialna za przerywanie połączenia
 Udostępnia mechanizmy kontroli poprawności danych.
Jeśli detektowany jest błąd wysyłane są żądania
retransmisji danych
OSI Model
Warstwa prezentacji
Definiuje formaty w jakich wymieniane są dane
pomiędzy urządzeniami końcowymi
Pozwala także na kompresję oraz dekompresją
przesyłanych danych
OSI Model
Warstwa aplikacji
Warstwa ta współdziała z programami klienckimi
dostarczając im narzędzia interfejsu programowego.
Najwyższa warstwa modelu OSI
Zawiera funkcje zarządzające wspierające obsługę
rozproszonych aplikacji
Przykładami warstwy aplikacji mogą być takie
zastosowania jak: przesyłanie plików, poczta
elektroniczna, połączenia zdalne,...
Topologie sieciowe
• Topologia gwiazdy: wszystkie komputery połączone
są z jednym komputerem, który pełni rolę serwera.
Wymiana danych następuje za pomocą serwera.
29
Topologie sieciowe
• Topologia pierścienia: w rozwiązaniu tego typu kabel
tworzy pętlę. Wszystkie komputery uczestniczą w
przesyłaniu sygnału i jego regeneracji. Zaletą tego
podejścia jest małe zużycie kabla.
30
Topologie sieciowe
• Topologia podwójnego pierścienia: połączenia między
stacjami sieci są podwójne. Przesyłanie danych
odbywa się w przeciwnych kierunkach.
31
Topologie sieciowe
• Topologia magistrali: wszystkie komputery pracujące
w sieci dołączone są do jednego odcinka przewodu –
magistrali.
32
Topologie sieciowe
• Hierarchiczna
33
34