SIECI KOMPUTEROWE
Opracowanie powstało w celach edukacyjnych, dla studentów III roku informatyki Politechniki Poznańskiej. Wykorzystano w nim materiały z niżej wymienionej literatury. Obejmuje materiał pierwszej części wykładu „Sieci komputerowe”. Jego znajomość na pewno pozwoli na zbliżenie się do kolejnego semestru, ale jego osiągnięcia nie gwarantuje. Dziękujemy wszystkim, którzy pomogli nam w opracowaniu poniższego materiału.
I. Wprowadzenie.
II. Organizacje standaryzacyjne.
III. Systemy otwarte - model odniesienia ISO - OSI.
IV. Techniki komutacji.
V. Lokalne sieci komputerowe - wprowadzenie. Transmisja cyfrowa.
VI. Rodzaje łączy i ich właściwości. Składniki okablowania.
VII. Topologie sieci lokalnych.
VIII. Warstwa liniowa w LSK.
IX. Podwarstwa dostępu.
X. Podwarstwa łącza logicznego.
XI. Protokoły dostępu do łącza fizycznego.
XII. Ethernet.
XIII. Token Ring.
XIV. Token Bus.
XV. Sieć FDDI.
XVI. Sieć ATM.
XVII. Współpraca sieci lokalnych.
XVIII. Narzędzia i techniki diagnozowania. Pomiary w sieci.
XIX. Rodzina protokołów TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).
XX. Zarządzanie sieciami. Protokół SNMP.
Literatura:
) Sheldon T., Wielka encyklopedia sieci komputerowych.
) Wolisz A., Podstawy lokalnych sieci komputerowych.
) Nunenmacher G., Przewodnik po sieciach lokalnych.
) Comer D. E., Sieci komputerowe TCP/IP.
) Rozległe sieci komputerowe.
Wykorzystano również materiały z wykładu „Sieci komputerowe” prowadzonego przez dr hab. inż. M. Stroińskiego.
) Wprowadzenie.
W ostatnich latach sieci komputerowe stały się niezbędnym narzędziem w przemyśle, bankowości, administracji, wojsku, nauce i innych działach gospodarki. Na rynku dostępne są różnorodne technologie sieciowe, których kierunki rozwoju określone są przez międzynarodowe organizacje standaryzacyjne i grupy robocze przy współudziale największych firm dostarczających sprzęt i oprogramowanie sieciowe.
Sieć komputerowa jest systemem komunikacyjnym służącym do przesyłania danych, łączącym co najmniej dwa komputery i urządzenia peryferyjne.
) Cel tworzenia sieci.
Przyczyny zakładania sieci komputerowych i ich podstawowe cechy są następujące:
) współużytkowanie programów i plików;
) współużytkowanie innych zasobów: drukarek, ploterów, pamięci masowych, itd.
) współużytkowanie baz danych;
) ograniczenie wydatków na zakup stacji roboczych;
) tworzenie grup roboczych - ludzie z różnych miejsc mogą uczestniczyć w tym samym projekcie;
) poczta elektroniczna, szybkie i łatwe komunikowanie się;
) oprogramowanie wspomagające pracę grup roboczych i obieg dokumentów;
) rozwój organizacji - sieci mogą zmieniać strukturę organizacyjną firmy i sposób jej zarządzania;
) Klasyfikacja sieci.
Ze względu na obszar jaki obejmują swym zasięgiem, przeznaczenie i przepustowość sieci można podzielić na następujące klasy:
) lokalna sieć komputerowa (LAN - Local Area Network) - jest to sieć łącząca użytkowników na niewielkim obszarze (pomieszczenie, budynek). Sieci te charakteryzują się przede wszystkim małym kosztem dołączenia stacji, prostym oprogramowaniem komunikacyjnym i łatwością rozbudowy. Typową cechą sieci lokalnej jest korzystanie ze wspólnego medium transmisyjnego przez komunikujące się stacje;
) sieć terytorialna, kampusowa (campus network) - sieć obejmująca swym zasięgiem kilka budynków znajdujących się np. na terenie uczelni, przedsiębiorstwa;
) miejska sieć komputerowa (MAN - Metropolitan Area Network) - jest to sieć o zasięgu miasta. Najczęściej są to szybkie sieci wybudowane w oparciu o łącza światłowodowe. Sieci te udostępniają różne usługi, np.: połączenia między sieciami lokalnymi, możliwość bezpośredniego dołączenia stacji roboczych lub korzystanie z mocy obliczeniowej „dużych” komputerów pracujących w sieci;
) rozległa sieć komputerowa (WAN - Wide Area Network) - jest to sieć, która przekracza granice miast, państw, kontynentów. Sieć taka składa się z węzłów i łączących je łączy transmisyjnych. Dostęp do sieci rozległej uzyskuje się poprzez dołączenie systemów użytkownika do węzłów sieci. W węzłach znajdują się urządzenia umożliwiające przesyłanie danych między różnymi użytkownikami. Łączność pomiędzy węzłami realizowana jest za pomocą publicznej sieci telefonicznej, specjalnie wybudowanych łączy, kanałów satelitarnych, radiowych lub innych;
) sieć radiowa (Radio Network) - jest to sieć bezprzewodowa, w której medium transmisyjnym jest kanał radiowy. Przy każdej stacji lub grupie stacji zainstalowane jest urządzenie nadawczo - odbiorcze zapewniające transmisję danych. Zasięg tych sieci jest uwarunkowany zasięgiem stacji nadawczo - odbiorczych;
) sieć satelitarna - sieć, w której sygnały ze stacji naziemnych są transmitowane do satelity, który retransmituje je do innej (innych) stacji naziemnych. Satelita pełni również rolę wzmacniacza sygnału. Zasięg takiego systemu jest znacznie większy od zasięgu sieci radiowej i zależy od mocy nadajnika satelity. Występują tutaj dość duże czasy propagacji (do 0,25 s) co może powodować problemy, gdy transmisja jest uwarunkowana czasowo. Typowym zastosowaniem takich sieci jest tworzenie alternatywnych połączeń, z których korzysta się w razie awarii połączeń naziemnych;
) Środowiska sieci.
Środowisko sieci określone jest przez sieciowy system operacyjny oraz przez protokoły, zapewniające komunikację i usługi sieciowe. Istnieją 2 podstawowe typy sieciowych systemów operacyjnych:
) każdy z każdym (peer-to-peer) - umożliwia użytkownikom udostępnienie zasobów swojego komputera oraz dostęp do zasobów innych komputerów. Wszystkie systemy w sieci mają taki sam status - żaden z nich nie jest podporządkowany innemu. Wszystkie stacje uczestniczące w sesji komunikacyjnej mają podobny stopień kontroli nad sesją, dysponują własną mocą przetwarzania i mogą kontrolować swoje działania. Rozwiązanie takie oferuje spore możliwości, nie jest jednak chętnie stosowane przez administratorów sieci ze względu na niewielkie możliwości zarządzania i niski poziom bezpieczeństwa. Występują tutaj problemy związane z lokalizacją danych, tworzeniem kopii zapasowych oraz z zapewnieniem odpowiedniej ochrony danych. Tworzenie sieci typu „każdy z każdym” umożliwiają m.in. systemy: IBM LAN Server, OS/2, LANtastic, Artisoft, MS Windows NT oraz MS Windows 95;
) dedykowany serwer - jeden lub więcej komputerów spełnia rolę serwera i nie wykonuje innych zadań. Serwer spełnia takie zadania jak: przechowywanie i udostępnianie plików, zarządzanie współdzieleniem drukarek oraz funkcje związane z bezpieczeństwem danych;
) Składniki sieci.
Sieć komputerowa składa się zarówno ze sprzętu jak i z oprogramowania. Podstawowe składniki sieci to:
) sieciowy system operacyjny;
) serwery - urządzenia lub oprogramowanie świadczące pewne usługi sieciowe, np.: serwer plików (przechowywanie i odzyskiwanie plików, włącznie z kontrolą praw dostępu i funkcjami związanymi z bezpieczeństwem), serwer poczty elektronicznej, serwer komunikacyjny (usługi połączeń z innymi systemami lub sieciami poprzez łącza sieci rozległej), serwer bazy danych, serwer archiwizujący, itd.
) systemy klienta - węzły lub stacje robocze przyłączone do sieci przez karty sieciowe. System operacyjny klienta może zawierać oprogramowanie (powłoka - requester) skierowujące żądania sieciowe użytkowników lub aplikacji do serwerów;
) karty sieciowe - adapter pozwalający na przyłączenie komputera do sieci. Stosowane są różne rodzaje kart w zależności od tego do pracy w jakiej sieci są przeznaczone;
) system okablowania - medium transmisyjne łączące stacje robocze i serwery. W przypadku sieci bezprzewodowych może to być podczerwień lub kanały radiowe;
) współdzielone zasoby i urządzenia peryferyjne - mogą to być drukarki, napędy dysków optycznych, plotery, itd.
Są to podstawowe elementy wchodzące w skład sieci (lokalnej). Składniki te oraz inne urządzenia sieciowe (np. umożliwiające łączenie sieci) zostaną opisane dalej, przy omawianiu sieci lokalnych i łączeniu sieci.
) Organizacje standaryzacyjne.
Organizacje standaryzacyjne opracowują standardy (normy) określające fizyczne i funkcjonalne właściwości sprzętu wykorzystywanego do budowy sieci, sprzętu komunikacyjnego, a także systemów operacyjnych i oprogramowania. Producenci sprzętu i oprogramowania mogą wytwarzać współdziałające ze sobą produkty w oparciu o standardy. Standardy są zaleceniami, które producenci mogą zaakceptować, z drugiej strony producenci dokonują zmian we wcześniej ustanowionych standardach po to, by uwzględnić nowe właściwości oferowanych przez nich produktów.
Standard de facto to standard, który zyskał popularność mimo tego, że nie został uznany przez żadną z organizacji standaryzacyjnych.
Poniżej zostaną wymienione i opisane najważniejsze międzynarodowe i działające w USA organizacje standaryzacyjne, które ustanawiają standardy związane z sieciami komputerowymi.
) Amerykański Instytut Normalizacyjny (American National Standards Institute - ANSI) - jest to organizacja zajmująca się definiowaniem obowiązujących w Stanach Zjednoczonych standardów kodowania i sygnalizacji. Reprezentuje USA w takich międzynarodowych organizacjach jak: ISO, CCITT. W niektórych przypadkach zatwierdza także zgodne standardy przyjęte przez IEEE. Standardy ANSI to m.in.: ANSI 802.1-1985 (IEEE 802.5, specyfikacje definiujące protokoły dostępu, okablowanie i interfejs dla sieci lokalnych typu Token Ring), ANSI/IEEE 802.3 (definiuje sieci typu Ethernet wykorzystujące przewód koncentryczny i metody dostępu: nasłuchiwania i wykrywania kolizji), ANSI X3.135 (specyfikacja języka SQL), ANSI X3.92 (standard algorytmu szyfrowania), ANSI X3T9.5 (definiuje metody przesyłania danych w sieciach światłowodowych o prędkości transmisji 100 Mb/s - FDDI) i inne;
) Common Open Software Environment (COSE) - jest to konsorcjum producentów, do którego należą m.in. IBM, Hewlett-Packard, SunSoft i Novell. Firmy te pracują nad jednolitym środowiskiem pracy użytkownika przeznaczonym dla systemu UNIX. Do głównych celów tej organizacji należą: opracowanie specyfikacji interfejsów API, przyjęcie jednolitych środowisk sieciowych, wybranie do zatwierdzenia technologii graficznych, multimedialnych i obiektowych, zdefiniowanie mechanizmów zarządzania i administracji w systemach rozproszonych;
) Międzynarodowy Komitet Doradczy ds. Telefonii i Telegrafii (Consultative Committee for International Telegraph and Telephone - CCITT) - jest to komitet ITU, którego członkami są osoby wydelegowane przez rządy krajów zrzeszonych w ONZ. Zadania CCITT obejmują analizowanie, wydawanie zaleceń i ustalanie standardów dotyczących technicznych i organizacyjnych aspektów telekomunikacji. W 1993 r. CCITT został przekształcony w Sektor Normalizacji Komunikacji Międzynarodowej Unii Telekomunikacyjnej ITU. Obecnie standardy przyjęte przez CCITT nazywa się standardami ITU-T. Komitet jest podzielony na 15 grup roboczych, które zajmują się m.in.: usługami, konserwacją i utrzymaniem urządzeń, taryfami, sieciami danych i infrastrukturą telekomunikacyjną. Grupy te spotykają się co cztery lata w celu dokonania oceny postępów w pracach, przedstawienia propozycji, przygotowania projektów standardów, proponowania i przyjmowania zaleceń. Niektóre państwa uwzględniają zalecenia CCITT w swoich wewnętrznych przepisach. Zalecenia dotyczą różnych kategorii oznaczanych literami A-Z. Oto niektóre z nich:
A i B procedury działania, terminologia i definicje;
D i E taryfy;
F usługi telegraficzne, teleinformatyczne i niestacjonarne;
G i H transmisje;
I sieci z integracją usług komunikacyjnych ISDN;
J transmisje telewizyjne;
K i L ...
czarna33