Sieci Komputerowe – P. Baran
SIECI
KOMPUTEROWE
Paweł Baran
Sieć komputerowa (ang. network) – to zbiór komputerów i innych urządzeń połączonych ze sobą kanałami komunikacyjnymi. Sieć komputerowa umożliwia wzajemne przekazywanie informacji oraz współdzielenia różnych zasobów między podłączonymi do niej urządzeniami, tzw. "punktami sieci".
· współużytkowanie programów i plików,
· korzystania ze wspólnych urządzeń, np. drukarek,
· korzystania ze wspólnego oprogramowania,
· korzystania z centralnej bazy danych,
· przesyłania informacji między komputerami (komunikaty, listy, pliki).
Szczególnym rodzajem sieci komputerowej jest sieć lokalna (ang. Local Area Network stąd używany także w języku polskim skrót LAN) - wewnętrzna sieć, to najmniej rozległa postać sieci komputerowej, zazwyczaj ogranicza się do jednego budynku lub kilku pobliskich budynków (np. bloków na osiedlu).
Karta sieciowa (ang. NIC – Network Interface Card) – karta rozszerzenia, która służy do przekształcania pakietów danych w sygnały, które są przesyłane w sieci komputerowej. Karty NIC pracują w określonym standardzie, np. Ethernet, Token Ring, FDDI, ArcNet, 100VGAnylan.
Dla większości standardów karta NIC posiada własny, unikatowy w skali światowej adres fizyczny, znany jako adres MAC, przyporządkowany w momencie jej produkcji przez producenta, zazwyczaj umieszczony na stałe w jej pamięci ROM. Adres ten można dynamicznie zmieniać o ile stosowane oprogramowanie na to pozwala.
Karta sieciowa pracuje tylko w jednym standardzie np. Ethernet. Nie może pracować w dwóch standardach jednocześnie np. Ethernet i FDDI. Obecnie ze względu na wyraźną dominację standardów rodziny Ethernet pojęcie karty sieciowej i karty Ethernet bywa mylnie utożsamiane. Karty sieciowe, podobnie jak switche są elementami aktywnymi sieci. Zdarzają się karty sieciowe wielokrotne, tj. wyposażone w kilka interfejsów sieciowych. Z logicznego punktu widzenia jest to kilka niezależnych kart sieciowych na jednej płycie drukowanej. Karty takie znajdują głównie zastosowanie w serwerach. W przeszłości istniała nawet karta wyposażone w dwa różne standardy sieciowe, tj. Ethernet i Token Ring (karta OSA-2 ETR do maszyn IBM mainframe rodziny 9672, 2 logiczne porty każdy mógł pracować jako Eth, lub Token Ring, ale miały oddzielne wtyki), jednakże był to ewenement. Jeżeli chodzi o typy interfejsów kart sieciowych to dzielą się one na PCI, PCMCIA i USB. Te ostatnie są coraz powszechniej stosowane.
MAC (ang. Media Access Control) - sprzętowy adres karty sieciowej Ethernet i Token Ring, unikatowy w skali światowej, nadawany przez producenta danej karty podczas produkcji.
Adres MAC (ang. MAC address) jest 48-bitowy i zapisywany jest heksadecymalnie (szesnastkowo). Pierwsze 24 bity oznaczają producenta karty sieciowej, pozostałe 24 bity są unikatowym identyfikatorem danego egzemplarza karty. Na przykład adres 00:0A:E6:3E:FD:E1 oznacza, że karta została wyprodukowana przez Elitegroup Computer System Co. (ECS) i producent nadał jej numer 3E:FD:E1. Czasami można się spotkać z określeniem, że adres MAC jest 6-bajtowy. Ponieważ 1 bajt to 8 bitów, więc 6 bajtów odpowiada 48 bitom. Pierwsze 3 bajty (vendor code) oznaczają producenta, pozostałe 3 bajty oznaczają kolejny (unikatowy) egzemplarz karty. Nowsze karty ethernetowe pozwalają na zmianę nadanego im adresu MAC.
Istnieją zarezerwowane adresy MAC służące chociażby sterowaniu przepływem, testom czy zarezerwowane dla przyszłych zastosowań
Koncentrator (HUB) - urządzenie łączące wiele urządzeń sieciowych w sieci komputerowej o topologii gwiazdy.
Przełącznik (SWITCH)- urządzenie łączące segmenty sieci komputerowej pracujące głównie w drugiej warstwie modelu ISO/OSI, jego zadaniem jest przekazywanie ramki między segmentami sieci z doborem portu przełącznika, na który jest przekazywana.
Przełącznik w sieci Ethernet analizuje adresy MAC nadawcy i odbiorcy przychodzącej ramki. Adres MAC nadawcy jest wykorzystywany do prowadzenia tablicy skojarzeń, zawierającej adresy MAC i odpowiadające im porty przełącznika, tablica ta może zawierać 4096, 8192 a nawet 16384 wpisów. By zapewnić dostosowywanie się przełącznika do zmian w sieci ważność wpisu wygasa jeżeli przez określony czas nie napływają ramki z danym MAC nadawcy.
Po otrzymaniu ramki przełącznik szuka adresu MAC odbiorcy w tablicy skojarzeń, jeżeli adres nie występuje w niej, to ramka wysyłana jest na wszystkie porty z wyjątkiem źródłowego, gdy jest znany, to tylko na port określony w tablicy skojarzeń.
Przez przesyłanie ramki tylko na jeden port przełączniki ograniczają domenę kolizyjną do pojedynczego portu, dzięki czemu są w stanie zapewnić każdemu hostowi podłączonemu do portu osobny kanał transmisyjno-nadawczy, nie zaś współdzielony, jak to jest w przypadku koncentratora.
Router - (po polsku - trasownik) – urządzenie sieciowe pracujące w trzeciej warstwie modelu OSI. Służy do łączenia różnych sieci komputerowych (różnych w sensie informatycznym, czyli np. o różnych klasach, maskach itd.), pełni więc rolę węzła komunikacyjnego. Na podstawie informacji zawartych w pakietach TCP/IP jest w stanie przekazać pakiety z dołączonej do siebie sieci źródłowej do docelowej, rozróżniając ją spośród wielu dołączonych do siebie sieci. Proces kierowania ruchem nosi nazwę trasowania, routingu lub rutowania.
Choć w roli ruterów można używać zwykłych komputerów, to nowoczesne modele są wysoce wyspecjalizowanymi urządzeniami, w których interfejsy sieciowe połączone są bardzo szybką magistralą wewnętrzną. Wyróżnia się routery modularne (przeznaczone dla operatorów oraz środowisk korporacyjnych) oraz o stałej budowie (zwykle pozycjonowane na brzegu sieci operatorskiej lub dla użytkowników domowych). Routery realizują obsługę ruchu za pomocą procesorów sieciowych (NP) lub dedykowanych, wysokospecjalizowanych układów cyfrowych (ASIC/FPGA).
Routery posiadają z reguły wiele różnego rodzaju interfejsów - przez coraz bardziej popularnych interfejsów Ethernet (od 10Mbit/s do 100Gbit/s), ATM, Frame Relay, SONET/SDH czy 3G. W zależności od typu urządzenia, interfejsy znajdują się na osobnych kartach (tzw. kartach liniowych) lub zabudowane na stałe w urządzeniu. Nowoczesne routery brzegowe posiadają wiele różnego rodzaju dodatkowych funkcji - takich jak mechanizmy wspierające funkcje lokalnej centrali wideotelefonii IP, ściany ogniowej, systemu IDS/IPS, optymizacji połączeń w sieciach rozległych itp. itd. Routery szkieletowe budowane są ze zwróceniem szczególnej uwagi na skalowalność - z zachowaniem minimalnych rozmiarów i zapotrzebowania na prąd i chłodzenie. Coraz częściej, routery optymalizowane są pod kątem przetwarzania ruchu Ethernet i IPv4/IPv6.
Access Point - urządzenie zapewniające stacjom bezprzewodowym dostęp do zasobów sieci za pomocą bezprzewodowego medium transmisyjnego.
Wtórnik - to urządzenie stosowane w telekomunikacji do regeneracji sygnału.
Bridge - urządzenie łączące dwie lub więcej sieci lub segmenty sieci dokonując filtrowania ruchu sieciowego. Sieci podłączone do mostu mogą korzystać z różnych fizycznych i logicznych protokołów łącza.
Kabel RJ45 (Skrętka) - typ złącza stosowany do podłączania modemów.
Kabel krosowy (ang. patch cord) – krótki przewód służący do przesyłania sygnałów elektrycznych lub optycznych. Najczęściej jest on kojarzony z sieciami komputerowymi – skrętką. Wtedy jest to przewód połączony według specyfikacji RJ-45100BASE-T568A lub 100BASE-T568B. Zwykle kablem krosowym określa się gotowy przewód o znormalizowanej długości (1, 2, 3, 5m) zakończony z obu stron końcówkami zgodnymi z technologią, dla której został przygotowany (skrętka RJ45, światłowód: SC, FC, ST, LC, E2000).
Kabel koncentryczny - przewód telekomunikacyjny, wykorzystywany do transmisji sygnałów zmiennych małej mocy.
· Przewód
· Izolacja wewnętrzna
· Oplot
· Izolacja zewnętrzna
Światłowód - przezroczyste włókno (szklane lub wykonane z tworzyw sztucznych), w którym odbywa się propagacja światła.
Fale radiowe - promieniowanie elektromagnetyczne, które może być wytwarzane przez prąd przemienny płynący w antenie.
Podział sieci komputerowych ze względu na topologię fizyczną:
Szynowa (magistralowa) - jedna z topologii fizycznych sieci komputerowych charakteryzująca się tym, że wszystkie elementy sieci są podłączone do jednej magistrali.
Pierścieniowa (Token Ring) - jedna z fizycznych topologii sieci komputerowych. Komputery połączone są za pomocą jednego nośnika informacji w układzie zamkniętym - okablowanie nie ma żadnych zakończeń (tworzy krąg).
Gwiazdy - sposób połączenia komputerów w sieci komputerowej, charakteryzujący się tym, że kable sieciowe połączone są w jednym wspólnym punkcie, w którym znajduje się koncentrator lub przełącznik.
Podział sieci ze względu na organizację – topologię logiczną:
Klient - serwer w sieciach tego rodzaju występuje jeden lub więcej komputerów pełniący funkcje zarządzania pracą sieci, autoryzacji użytkowników, udostępniania plików, usług sieciowych.
Peer-to-Peer (P2P) - wszystkie komputery mają jednakowe uprawnienia, sieć posiada płynną strukturę.
Podział sieci komputerowych ze względu na zasięg:
Sieć lokalna LAN (wewnętrzna sieć) – najmniej rozległa postać sieci komputerowej, zazwyczaj ogranicza się do jednego budynku lub kilku pobliskich budynków (np. bloków na osiedlu).
Sieć WAN - sieć komputerowa znajdująca się na obszarze wykraczającym poza jedno miasto (bądź kompleks miejski).
Sieć MAN - to duża sieć komputerowa, której zasięg obejmuje aglomerację lub miasto. Tego typu sieci używają najczęściej połączeń światłowodowych do komunikacji pomiędzy wchodzącymi w jej skład rozrzuconymi sieciami LAN.
Ethernet - technika...
mateussz7