Sieci-podstawy
SPIS TREŚCI
1.WIADOMOŚCI OGÓLNE
2.SKŁADNIKI SIECI
3.STANDARDY SIECI
4.TYPY SIECI
5.TOPOLOGIE SIECI
WIADOMOŚCI OGÓLNE
Sieć komputerowa (angielskie computer network) jest to układ komputerów i urządzeń końcowych
(np. drukarka, skaner, ploter itp.) połączonych między sobą łączami komunikacyjnymi, umożliwiającymi wymianę komunikatów między poszczególnymi stanowiskami. Sieć komputerowa zapewnia bezpieczny dostęp użytkowników do wspólnych zasobów takich jak dane lub urządzenia peryferyjne.
Dostęp komputera do sieci komputerowej odbywa się za pośrednictwem interfejsu sieciowego. Niektóre z komputerów działających w sieci mogą pełnić specjalne funkcje, np. bram, mostów lub routerów, inne po prostu korzystają z udogodnień tworzonych przez sieć, np. dzielenia zasobów.
W zależności od odległości między komputerami rozróżnia się sieci lokalne (LAN - Local Area Network), miejskie (MAN - Metropolitan Area Network) i rozległe (WAN - Wide Area Network). Szybkości przesyłania danych w sieciach wahają się w granicach od 56 Kb/s (i mniejszych – w przypadku zagęszczenia) do gigabitów na sekundę (sieci ATM).
Początki sieci komputerowej sięgają połowy lat sześćdziesiątych XX w. - była to sieć ARPANET. Prace nad siecią Arpanet rozpoczęto w 1968 w USA, jej działanie zainaugurowano w 1969 czterema połączonymi ze sobą stanowiskami. Szybkość przesyłania sieci Arpanet wynosiła 56 KB/s. Eksperymentalna sieć z biegiem lat rozrosła się w sieć o zasięgu światowym, Internet.
Sieci komputerowe mają olbrzymie znaczenie na każdym szczeblu komunikacji: od wymiany informacji między dwoma sąsiednimi biurkami w sali giełdy, poprzez skomputeryzowane usługi telefoniczne, radiowe i telewizyjne,
aż po globalną, wielofunkcyjną sieć Internet łączącą dziesiątki milionów użytkowników na całym świecie.
SKŁADNIKI SIECI
Sieć komputerowa składa się zarówno z oprogramowania jak i ze sprzętu. Podstawowe składniki sieci to:
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. sieciowy system operacyjny; sieciowy system operacyjny; systemy klienta - węzły lub stacje robocze przyłączone do sieci przez karty sieciowe; 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, skanery, itd. Są to podstawowe elementy wchodzące w skład sieci (lokalnej).
Karta sieciowa
Karta sieciowa (NIC - Network Interface Card) to urządzenie odpowiedzialne za wysyłanie i odbieranie danych
w sieciach LAN. Każdy komputer, który ma korzystać z sieci, powinien być wyposażony w taką kartę.
Jest to urządzenie wymagane we wszystkich stacjach roboczych przyłączonych do sieci. Każda karta jest przystosowana tylko do jednego typu sieci (np. Ethernet) i posiada niepowtarzalny numer, który identyfikuje zawierający ją komputer. Obecnie karty sieciowe posiadają własny procesor i pamięć RAM. Procesor pozwala przetwarzać dane bez angażowania w to głównego procesora komputera, a pamięć pełni rolę bufora w sytuacji, gdy karta nie jest w stanie przetworzyć napływających z sieci dużych ilości danych. Są one wtedy tymczasowo umieszczane w pamięci
Na karcie sieciowej znajduje się złącze dla medium transmisyjnego. Często, aby zapewnić zgodność karty z różnymi standardami okablowania producenci umieszczają 2 lub 3 typy takich złącz. Obecnie najpopularniejsze są złącza RJ-45 i BNC ze wskazaniem na pierwszy typ. Głównym zadaniem karty sieciowej jest transmisja
i rozszyfrowywanie informacji biegnących łączami komunikacyjnymi. Współczesne karty posiadają programowalną pamięć Remote Boot PROM służącą do startu systemu z serwera sieci, a nie jak dawniej z dyskietki.
Wybór karty sieciowej
Przy wyborze karty sieciowej należy również wziąć pod uwagę budowę sieci.
Jeśli będziesz stosować kabel koncentryczny, kup kartę wyposażoną w złącze typu BNC. § Jeśli będziesz stosować skrętkę, potrzebna jest karta z gniazdem RJ-45. Dodatkowe kryterium stanowi prędkość, z jaką będzie pracować sieć. Jeżeli w przyszłości zamierzasz modernizować swoją sieć, powinieneś wyposażyć ją w karty uniwersalne, mogące pracować zarówno z prędkością 10MB/s, jak i 100 Mb/s, oraz z różnymi typami okablowania. Takie karty automatycznie wykrywają prędkość pracy i nie trzeba ich ręcznie rekonfigurować.
STANDARDY SIECI
Różne organizacje latami opracowują standardy dotyczące tego, w jaki sposób urządzenia elektroniczne wysyłają dane, wymieniają się z nimi i jak radzą sobie w przypadku wystąpieniu problemów.
Oto kilka standardów.
Ethernet, jako system budowy sieci opracowany został przez firmę Xerox, ale do poziomu standardu podniosła go współpraca trzech firm: Xerox, DEC i Intel. Sieć wykorzystuje wspólny nośnik informacji, wszystkie węzły sieci, które mają do wysłania pakiety informacji, konkurują o czas na kablu połączeniowym. Możemy powiedzieć, ze sieć pracuje wg zasady "Kto pierwszy ten lepszy". Ethernet posiada przepustowość 10 Mbit/s (wyjątek stanowi odmiana Ethernetu: 10Base5 oraz nowsze rozwiązania) i wykorzystuje metodę dostępu CSMA/CD. Do pojedynczej sieci lokalnej można podłączyć do 8000 stacji roboczych. Podstawowe odmiany Ethernetu to: Wersja 10Base-T skonfigurowana jest w topologii gwiazdy, gdzie do każdej stacji biegnie oddzielny przewód od centralnego huba. W przypadkach, kiedy wykorzystywany jest przewód koncentryczny, stacje robocze łączy się w szereg (magistrala).
Token Ring została opracowana przez IBM w latach siedemdziesiątych. Jest to ciągle najpopularniejsza technologia sieciowa IBM i w ogóle druga pod względem popularności (po Ethernecie) technologia sieci lokalnych LAN. Zasada działania Token Ring: stosuje się metodę dostępu nazywaną Token-Passing. Metoda ta jest również stosowana w technologii FDDI. W pierścieniu sieci Token Ring krąży mała ramka zwana token (żeton). Stacja sieciowa uzyskuje prawo do transmisji informacji tylko wtedy, gdy posiada token. Jeśli więc dowolna stacja sieciowa przejmuje token, ale w tym momencie nie zamierza transmitować, to przesyła żeton do następnej w kolejności stacji sieciowej. Każda stacja może przetrzymywać token tylko przez określony czas. Stacja nadawcza, przy której znajdzie się token, mająca informację do przesłania, zmienia jeden bit w token, dając w ten sposób początek sekwencji startu ramki, dodaje informację, którą chce transmitować, po czym całość wysyła do następnej stacji zainstalowanej w pierścieniu. W czasie, gdy ramka przesuwa się w pierścieniu, nie ma w nim żetonu, co oznacza, że inne stacje, chcące w tym czasie rozpocząć transmisję, muszą czekać. Oznacza to także, że w sieciach Token Ring nie występują kolizje. Po zakończeniu transmisji generowany jest nowy token.
Ramka informacyjna, krążąc w pierścieniu, osiąga wreszcie stację odbiorczą, która kopiuje ją do dalszego przetwarzania. Ramka kontynuuje dalszą wędrówkę w pierścieniu aż do momentu osiągnięcia stacji nadawczej. Tutaj zostaje usunięta z pierścienia. Stacja nadawcza może sprawdzić, czy ramka dotarła do stacji odbiorczej i tam została skopiowana.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) jest popularnym rodzajem sieci lokalnej, która ma większą przepływność niż Ethernet. FDDI jest standardem dla kabli światłowodowych. Zapewnia transmisję z szybkością 100 Mbit/s, wykorzystując topologię podwójnego pierścienia. Pozwala na przyłączenie do 500 węzłów przy maksymalnej długości 100 km. Posiada podwójny przeciwbieżny obieg danych , a co za tym idzie - odporność na awarie. W razie uszkodzenia lub zerwania przewodu pierścień rekonfiguruje się automatycznie. Niektóre ze stacji (DAS - Dual Attached Station) przyłączone są do pierścienia dwukrotnie, inne (SAS - Single Attached Station) jeden raz - przez koncentrator.
TYPY SIECI
Typ sieci opisuje sposób, w jaki przyłączone do sieci zasoby są udostępniane. Zasobami mogą być klienci, serwery lub inne urządzenia, pliki itd.., które są przyłączane są do klienta lub serwera. Zasoby te udostępniane są:
Sieci równorzędne - każdy z każdym (p2p - 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, 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, MS Windows 95/NT/XP.
Sieci oparte na serwerach - (server based) 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. Najbardziej popularnym programem obsługującym ten typ sieci jest Novell Netware Client.
Sieci mieszane - połączenie sieci równorzędnych i serwerowych
TOPOLOGIE SIECI
Bardzo ważnym zagadnieniem, szczególnie przy projektowaniu sieci jest wybór odpowiedniej topologii. Można powiedzieć, iż topologia to fizyczny układ sieci lub struktura połączeń pomiędzy gałęziami sieci. Wyróżnia się 3 podstawowe topologie:
Magistrala (szyna, bus) - poszczególne komputery połączone są z kablem centralnym. Na końcach kabla centralnego umieszczone są tzw. terminatory, które to wygłuszają sygnał. W przypadku uszkodzenia kabla przestanie działać cała sieć. Jest to najbardziej popularna konfiguracja, choć jej ograniczeniem jest obszar, na którym mogą być rozmieszczone stacje oraz relatywnie duże problemy
z awaryjnością.
Gwiazda - komputery podłączone są do wspólnego urządzenia - huba. W przypadku uszkodzenia jednego z kabli tylko jeden komputer przestaje działać. W przypadku awarii huba nie działa cała sieć. Wadą tej konfiguracji jest ograniczenie odległości komputera od huba.
Pierścień (ring)- komputery przekazują sobie informacje za pomocą sieci okrężnej, korzystając z łączy jednokierunkowych. Każda stacja jest wyposażona w regenerator sygnału , co wprowadza pewne opóźnienie (na ogół kilka bitów).