Sieci komputerowe
Internet
Zagadnienia szczegółowe:
-
sieci komputerowe
-
typy i topologie sieci
-
model ISO/OSI
-
sieci bezprzewodowe
-
Internet
-
adresowanie w sieci
-
podstawowe usługi sieciowe
-
intranety
-
problemy bezpieczeństwa
Sieci komputerowe:
Sieć komputerowa (computer network)
to zespół systemów komputerowych
(sprzętu i oprogramowania), tzw.
węzłów sieci
, połączonych ze sobą wspólnym
medium komunikacyjnym
umożliwiającym wymianę informacji i korzystających ze
wspólnych zasobów
(sprzęt, programy, dane).
Celem budowy sieci jest zapewnienie każdemu użytkownikowi
możliwości dostępu
do wszystkich (wybranych) programów, danych i innych zasobów sieci, niezależnie
od fizycznej lokalizacji danego zasobu i użytkownika; ogólnie mówiąc zapewnienie
możliwości przesyłania, udostępniania
i wymiany informacji.
Drugim ważnym celem jest uzyskanie
dużej niezawodności
przez posiadanie
alternatywnych zasobów mocy obliczeniowej.
Typy sieci komputerowych:
prywatne
(
PAN
Personal Area Network) zazwyczaj o niewielkim zasięgu, używane w
środowisku domowym lub biurowym do transferowania danych, najczęściej
bezprzewodowe
lokalne
(
LAN
Local Area Network) zajmują stosunkowo niewielki, ograniczony
obszar (max. 1-3 km), np. biuro, zakład pracy, duża szybkość przesyłania informacji,
korzysta z okablowania typu skrętka lub kabel koncentryczny
miejskie
(
MAN
Metropolitan Area Network) pośrednie między LAN i WAN; sieć tego
typu może tworzyć szereg sieci LAN na terenie danego miasta połączonych mostami
i routerami, medium transmisji to najczęściej światłowód
rozległe
(
WAN
Wide Area Network) zajmują dowolnie duży obszar, tworzą je lokalne
sieci komputerowe lub sieci MAN połączone ze sobą na duże odległości np. za
pomocą łącz telefonicznych, światłowodów lub łącz satelitarnych. Największą i
najpopularniejszą siecią rozległą jest
Internet
1
Podstawowe elementy sieci
:
urządzenia komputerowe -
serwery
,
stacje robocze
systemy
przewodów
i
złączy
- skrętka miedziana, kabel koncentryczny, światłowód
karty sieciowe
- służą do przekształcania pakietów danych w sygnały, które są
przesyłane w sieci, każda karta ma 48-bitowy unikalny adres fizyczny (MAC) i
pracuje tylko w jednym standardzie np. Ethernet, łączy magistralę komputera z siecią
zasoby sieci
- drukarki, plotery, streamery, dyski
urządzenia do połączeń międzysieciowych
- rutery, mosty, bramy, koncentratory,
przełączniki
oprogramowanie międzysieciowe -
sieciowe systemy operacyjne
- rezydujące na
serwerze np. Novell Netware, Windows NT Server, Windows Server 2003
host
- w pełni funkcjonalny komputer podłączony do sieci, posiadający własny adres
i uczestniczący w wymianie danych przez sieć (udostępnia usługi użytkownikom
łączącym się ze swoich komputerów, umożliwia przesyłanie plików itp.)
ruter
(
router
) - urządzenie sieciowe (komputer lub program), łączy dwie lub więcej
sieci na poziomie
warstwy sieciowej
modelu OSI, przekazuje dane z jednej sieci do
drugiej
most
(
bridge
) – działa w
warstwie łącza danych
, łączy dwie lub więcej lokalnych
sieci LAN oraz umożliwia dostęp do zasobów jednej sieci przez stację roboczą
drugiej, może łączyć odmienne typy nośników sieci, (światłowód i kabel
koncentryczny), ale tylko wtedy, gdy obie strony używają tego samego protokołu
brama
(
gateway
) - pracuje w
warstwie sesji
pozwalając na komunikowanie się sieci
o całkowicie niekompatybilnych protokołach komunikacyjnych
koncentrator
(
hub
) - urządzenie łączące wiele komputerów w sieci o topologii
gwiazdy, podłączany jest do komputera głównego (najczęściej podłączonego do
Internetu), działa w
warstwie fizycznej
przełącznik
(
switch
) - urządzenie pracujące w
warstwie łącza danych
, jego
zadaniem jest przekazywanie ramek
Topologia sieci
:
Zbiór reguł fizycznego łączenia i komunikacji poprzez dany nośnik sieci (medium
transmisyjne):
gwiazda
(star) - jeden centralny komputer zarządzający, do którego osobną
magistralą są połączone inne. W dużych sieciach topologia gwiazdy rozbudowuje się
do topologii „
płatka śniegu
” (wiele elementów dystrybucyjnych)
2
pierścień
(ring) - każdy węzeł ma połączenie z dwoma sąsiednimi (może nie mieć
centralnego zarządzania)
magistrala
(bus) - wszystkie komputery podłączone są do jednej magistrali, nie ma
elementów uprzywilejowanych
drzewo
(tree) - struktura hierarchiczna
siatka
(mesh) - każdy komputer znajdujący się w sieci jest połączony z każdym
innym (rozwiązanie niezwykle kosztowne ale niezawodne)
mieszane
(hybrid) - łączy cechy różnych topologii
sieć szkieletowa
(backbone network) - łączy zwykle mniejsze sieci
Typy sieci
:
klient-serwer
- serwer udostępnia usługi systemowe, pliki i programy
przechowywane są na serwerze, programy wykonywane są w całości lub częściowo
na stacjach roboczych. Aplikacje składają się z dwóch części:
back-end - uruchamiana na serwerze, obsługuje (po stronie serwera) żądania od
komputera-klienta,
front-end - działa u klienta, wysyła żądania (ze strony klienta), udostępnia wyniki
(interfejs użytkownika)
terminal-host
- aplikacja wykonywana jest na komputerze centralnym (hoście);
komputer użytkownika służy jedynie jako terminal do komunikacji z hostem (Unix),
sieci peer-to-peer (P2P)
- sieci partnerskie, pozwalają na udostępnienie innym
użytkownikom zasobów własnego komputera roboczego oraz same korzystają z
komputerów innych użytkowników; każdy komputer może pełnić rolę serwera (i
udostępniać zasoby) lub stacji roboczej korzystającej z zasobów innych komputerów
Protokoły sieciowe
:
Protokoły sieciowe
to zbiory reguł określających sposób komunikacji (reguły
transmisji, formaty komunikatów) między komputerami i innymi urządzeniami w sieci
3
(np. IPX/SPX, TCP/IP). Określają one sposób, w jaki przesyłane są bloki danych
zwane
pakietami.
Zasady przesyłania informacji, budowę sieci i połączeń ich z komputerami określają
standardy
. Od 1978 r standardem jest
model ISO/OSI (International Standards
Organization/ Open Systems Interconnection)
.
W modelu ISO/OSI zaproponowano
siedmiowarstwową
budowę protokołu. Każda
warstwa posiada obiekty (elementy aktywne) i usługi na rzecz warstwy wyższej.
Model ISO/OSI
:
1. Warstwa fizyczna
(najniższa) - definicja nośnika fizycznego - określa techniczne
parametry kanału przesyłania danych (rodzaj kabla np. skrętka, kabel koncentryczny,
światłowód, parametry czasowe sygnałów, poziom napięcia, przepustowość kanału
itp., podstawowy obiekt to
bity
), odpowiada za fizyczną transmisję bitów.
2. Warstwa łącza danych
- odbieranie i wysyłanie danych - odpowiada za
transmisję między komputerami połączonymi fizycznie; na tym poziomie tworzona
jest i przesyłana
ramka
, czyli sekwencja bitów zawierających dane i elementy
kontrolne (w celu wykrywania błędów); podstawowe obiekty to ramki, karty sieciowe i
protokół Ethernet.
3. Warstwa sieciowa
- sterowanie przepływem (routing) - odpowiada za wybór drogi
w sieci na podstawie warunków sieciowych, priorytetu usługi i wielu innych
czynników; tworzy podstawowy obiekt -
pakiet
(pakiet ma adres nadawcy i odbiorcy).
Standardy to:
IP (Internet Protocol), IPX (Internet Packet Exchange
).
4. Warstwa transportowa
- sterowanie transmisją - po ustaleniu połączenia
(dokładnego adresu) odpowiada za transmisję między dwoma użytkownikami. W
przypadku awarii sieci, oprogramowanie warstwy transportowej szuka
alternatywnych tras lub stara się zachować transmitowane dane do chwili
ponownego ustanowienia połączenia w sieci. Dane trafiają do odpowiednich aplikacji
w postaci
komunikatów -segmentów
. Standardy to:
TCP (Transmission Control
Protocol), SPX (Sequenced Packed Exchange)
.
5. Warstwa sesji
- sterowanie sesjami między komputerami - oferuje usługi przy
dialogu użytkownik-użytkownik; realizuje funkcje, które umożliwiają dwóm aplikacjom
komunikowanie się poprzez sieć, zapewnienie bezpieczeństwa, rozpoznawanie
nazw, hasła, logowanie się (realizuje procedury
login
i
logout
), administrowanie itp.
Użytkownik porozumiewa się bezpośrednio właśnie z tą warstwą.
6. Warstwa prezentacji
- interpretacja danych - interpretuje i formatuje dane do
wyświetlenia i drukowania; przekazuje informacje użytkownikowi, dokonuje konwersji
formatów, szyfrowania, kompresji oraz czuwa nad bezpieczeństwem w sieci;
obsługuje kody sterujące, specjale znaki graficzne i zbiorów innych znaków (protokół
HTTP
jest przykładem protokołu warstwy prezentacji). Oprogramowanie warstwy
prezentacji steruje także drukarkami, ploterami i innymi urządzeniami peryferyjnymi.
System Windows realizuje wiele funkcji warstwy prezentacji.
4
7. Warstwa zastosowań
- warstwa aplikacyjna, programy - jest to warstwa, gdzie
mieści się sieciowy system operacyjny (realizowane są polecenia systemowe) i
programy użytkowe realizujące takie zadania jak: współdzielenie plików, transfer
plików (FTP, telnet), buforowanie zadań drukowania, obsługa poczty elektronicznej,
zarządzanie bazami danych itp.
Sieci bezprzewodowe
:
Bezprzewodowa sieć lokalna (
WLAN - Wireless LAN
) jest elastycznym systemem
komunikacji zaimplementowanym jako uzupełnienie lub jako rozwiązanie
alternatywne dla tradycyjnej sieci kablowej. Medium transmisji informacji są fale
radiowe - częstotliwości od 1.8 do 6 GHz, zwykle 2.4 GHz, prędkość transmisji od
10 do 100 Mb/s.
Integrację z siecią kablową realizuje się z pomocą punktu dostępowego (
Access
Point
) – jest to urządzenie nadawczo/odbiorcze, które łączy się z siecią kablową z
użyciem standardowego okablowania.
Zalety
: szybka i prosta instalacja (sieć można tworzyć w miejscach, gdzie nie ma
możliwości ułożenia kabli, mobilność komputerów sieciowych (możliwość
przeniesienia stanowisk pracy), mobilność całej sieci (zmiana lokalizacji np. firmy),
łatwość integracji z istniejącą siecią przewodową
Wady
: często ograniczony zasięg, podatność na zakłócenia zewnętrzne, możliwości
włamań i podsłuchu (konieczność szyfrowania transmisji).
Technologie sieci bezprzewodowych
:
WPAN (Wireless Personal Area Network)
Sieć o zasięgu kilku metrów służąca do wymiany informacji pomiędzy urządzeniami
przenośnymi typu notebook, palmtop, telefon GSM (obecnie do tych celów
wykorzystuje się technologię Blutooth)
WLAN (Wireless Local Area Network)
Sieć lokalna oparta o technologię bezprzewodową, zlokalizowana w stosunkowo
niewielkim obszarze i obejmująca niewielką liczbę komputerów, zwykle kilka,
kilkanaście.
WWAN (Wireless Wide Area Network)
Rozległa sieć komputerowa oparta o technologię bezprzewodową, która obejmuje
dużą liczbę komputerów na dużej przestrzeni i o dużym zasięgu.
Internet
:
Internet
jest zespołem sieci połączonych logicznie w strukturze hierarchicznej w
jednorodną sieć adresową, korzystającą z protokołu
TCP/IP
. Sieci połączone są za
pomocą bram.
Internet
to rozległa i rozproszona ogólnoświatowa sieć komputerowa.
Rozległa – ponieważ łączy ze sobą wiele odległych systemów komputerowych.
Rozproszona – bo nie można w niej wyróżnić punktu centralnego, który nadzoruje
pracę całej sieci. Każdy fragment sieci jest zdolny do samodzielnego działania.
Internet
wywodzi się z sieci
ARPANET
(koniec lat sześćdziesiątych XX w.) Inne
znane standardy sieci rozległych o zasięgu światowym to:
X.25
,
BITNET, DECnet.
5