2_01 Struktura i charakterystyka sieci komputerowych Strona 3 z 8
PODSTAWY TRANSMISJI DANYCH, URZĄDZENIA I SIECI KOMPUTEROWE
TEMAT 2/1: STRUKTURA I CHARAKTERYSTYKA SIECI KOMPUTEROWYCH
Siecią komputerową nazywamy strukturę składającą się ze stacji sieciowych (tzw. HOSTów) i łączącego je kabla sieciowego, ogólnie zwanego medium transmisyjnym. Inaczej mówiąc, jedna sieć ma jeden wspólny dla wszystkich stacji kabel sieciowy, służący do transmisji informacji między nimi. W praktyce oznacza to, że w tym samym momencie, gdy w sieci odbywa się przesyłanie informacji między dwiema stacjami sieciowymi, nie może się odbywać transmisja między dwiema innymi stacjami. Aby w tak rozumianej sieci informacje wysyłane przez określona stację nadawczą trafiły do określonej stacji odbiorczej, każda z nich musi mieć swój adres odróżniający ją spośród innych stacji zainstalowanych w sieci.
Aplikacja klienta
Oprogramowanie komunikacyjne
Sprzęt sieciowy
¯
Platforma sieci
Rys Model komunikacji w sieci
1. Współużytkowanie programów i plików. Program i jego pliki danych przechowywane są w serwerze plików, a dostęp do nich ma wielu użytkowników sieci.
2. Współużytkowanie zasobów sieci: - zasoby sieci to drukarki, plotery oraz urządzenia pamięci masowych - do których mają dostęp użytkownicy sieci.
3. Współużytkowanie baz danych - system zarządzania bazami danych jest idealną aplikacją dla sieci. Możliwość blokowania rekordów pozwala wielu użytkownikom na jednoczesny dostęp do pliku bez niszczenia danych. Blokowanie rekordów umożliwia jednoczesną edycję rekordu wyłącznie jednemu użytkownikowi.
4. Ograniczenie wydatków na zakup komputerów - sieci umożliwiają wykorzystanie bezdyskowych stacji roboczych, które do przechowywania danych wykorzystują napędy dysków twardych serwera.
5. Grupy robocze - sieć pozwala na tworzenie grup użytkowników, niekoniecznie pracujących w tym samym wydziale. Umożliwia to tworzenie nowych struktur poziomych, w którym ludzie z różnych i odległych wydziałów uczestniczą w tym samym projekcie.
6. Wymiana informacji i wiadomości – Poczta elektroniczna (E-mail) pozwala użytkownikowi na łatwe komunikowanie się. Wiadomości umieszczone są w "skrzynkach pocztowych", umożliwiając ich odczyt w dowolnym czasie
7. Ułatwienie zarządzania zasobami: Sieć umożliwia zgrupowanie serwerów oraz ich danych z zasobami. Udoskonalenie sprzętu, archiwizacja danych, utrzymanie systemu i jego ochrona są łatwiejsze w realizacji, gdy urządzenia zgrupowane są w jednym miejscu.
8. Rozwój organizacji. Sieci mogą zmieniać strukturę organizacyjną firmy i sposób jej zarządzania Użytkownicy pracujący w określonych wydziałach nie muszą przebywać w jednym miejscu Ich biura mogą być ulokowane tam, gdzie jest to najbardziej uzasadnione. Sieć łączy ich ze współpracownikami z tego samego wydziału. Takie rozwiązanie jest użyteczne w specjalnych projektach, gdzie konieczna jest ścisła współpraca osób z różnych wydziałów np. przy badaniach, produkcji i marketingu.
Ze względu na zasięg terytorialny sieci komputerowych dokonano ich podziału na:
1) Sieć lokalna LAN (Local Area Network) – sieć obejmująca swoim zasięgiem budynek lub kilka sąsiadujących budynków na maksymalnym obszarze do 10 km charakteryzująca się dużą szybkością transmisji dochodzącą nawet do 1000 Mbit/sek. o stosunkowo średniej niezawodności.
2) Sieć metropolitalna (miejska) MAN (Metropolitan Area Network) – sieć obejmująca całe miasto na obszarze od 10 – 100 km i więcej wykorzystująca do połączeń gotową infrastrukturę telekomunikacyjną na terenie danego miasta. Sieć o dużej niezawodności i średnich prędkościach transmisji maksymalnie około 100Mbit/sek.
3) Sieć rozległa WAN (Wide Area Network) – sieć o zasięgu ogólnoświatowym, przekraczająca granice miast, państw i kontynentów. Wykorzystuje istniejące rozwiązania telekomunikacyjne włącznie z systemem satelitarnym. Sieć o dość małej szybkości transmisji maksymalnie około 10 Mbit/sek, ale o bardzo dużej niezawodności przez stosowanie wielu dróg komunikacyjnych (rezerwowych).
4) Sieć korporacyjna (Enterprise Network) – sieć łącząca systemy komputerowe wewnątrz organizacji bez względu na położenie geograficzne, sprzęt komputerowy, system operacyjny i protokoły komunikacyjne. Może to być sieć LAN, MAN jak i WAN
Sieć komputerowa składa się zarówno za sprzętu jak i oprogramowania. Na sprzęt składa się kabel sieciowy łączący karty sieciowe z urządzeniami sieci, karty sieciowe i urządzenia sieci. Na oprogramowanie składa się system operacyjny, drivery kart sieciowych oraz oprogramowanie pomocnicze do monitorowania sieci i zapewnienia jej bezpieczeństwa.
Głównym komputerem w sieci jest serwer. Spełnia on takie zadania jak: przechowywanie i odzyskiwanie plików, współdzielenie urządzeń sieciowych np.: drukarek, ploterów i innych, oraz zarządzanie całą siecią.
Serwery ze względu na spełnianą funkcję można podzielić na:
- serwer plików – wypełnia zadania przechowywania i odzyskiwania plików, uwzględniając bezpieczeństwo i kontrolę praw dostępu do plików i katalogów
- serwer poczty elektronicznej – zapewnia usługi wymiany poczty elektronicznej między użytkownikami sieci oraz jej translację pomiędzy różnymi systemami
- serwer komunikacyjny – zapewnia usługi połączeń z systemami minikomputerowymi, mainframe oraz odległymi sieciami lub systemami poprzez łącza sieci rozległej
- serwer bazy danych – dedykowany serwer do przechowywania bazy danych i obsługi zapytań i odpowiedzi do i od tej bazy
- serwer archiwizujący – serwer dedykowany do tworzenia kopii bezpieczeństwa oraz archiwizowania plików
Ze względu na system połączeń urządzeń w sieci dokonano systematyzacji rodzajów tych połączeń. Fizyczne rozmieszczenie urządzeń w sieci opisuje topologia.
1) Topologia sieci rozgłaszeniowych
WS
WS – WorkStation (Stacja robocza) lub urządzenie sieciowe
Cechy:
- współdzielone medium transmisyjne
- stacja centralna zawsze pośredniczy w komunikacji pomiędzy stacjami
- możliwa do realizacji przez operatora telekomunikacyjnego
(+) tanie medium transmisyjne
(+) możliwość „dowolnej” lokalizacji stacji
(–) współdzielenie medium powoduje konflikty przy dużym ruchu informacji
(–) powszechnie dostępny sygnał transmisyjny – możliwość podsłuchania
(–) niska odporność na zakłócenia zewnętrzne
2) Topologia magistrali
terminator trójnik
- wszystkie stacje są w identyczny sposób podłączone do medium transmisyjnego i są równoprawne
- istnieje standardowy sposób dołączenia stacji do medium
- każdy słyszy wszystko (każdego)
- zjawiska w medium mają charakter falowy
(+) tanie medium
(+) standardowe złącza, sterowniki i medium
(+) identyczne sterowniki w stacjach roboczych
(+) tania realizacja sprzętowa
(–) duża podatność złącz na mechaniczne i elektryczne uszkodzenia
(–) awaria jednego ze złącz dzieli sieć na dwie niezależne podsieci
(–) współdzielenie medium wymaga jednoczesnego nadawania i nasłuchu sygnału w medium wykrywanie kolizji
(–) skomplikowane algorytmy komunikacji implementowane w sterownikach
(–) technologia nakłada ograniczenia na maksymalną rozpiętość jednego segmentu medium
3)
4) Topologia gwiazdy
- jeden punkt centralny, w którym mieści się większość sprzętu i oprogramowania
- scentralizowane zarządzanie systemem
- każda stacja posiada dokładnie zdefiniowany i jedyny styk z centrum
(+) istnieje możliwość skoncentrowania drogiej technologii tylko w jednym punkcie
(+) uproszczone centralne zarządzanie
(+) awaria pojedynczej stacji nie wpływa na pracę pozostałych stacji
(–) awaria centrum powoduje zapaść całej sieci
(–) „piekielnie” drogi sprzęt centrum
(–) brak możliwości podziału sieci na kawałki, o różnym stopniu zaawansowania technologicznego
5) hierarchiczna topologia gwiazdy (lub topologia drzewiasta)
(+) możliwość realizacji sieci „bez” ograniczeń technologicznych, geometrycznych
(+) możliwość realizacji każdego poziomu hierarchii w innej technologii
(+) możliwość „statycznej” agregacji ruchu
(+) względnie niższa cena
(+) możliwość stosowania urządzeń o względnie niższej liczbie portów
(–) rozproszone zarządzanie
(–) różnorodność sprzętu powoduje konieczność utrzymywania dużego zapasu części
5) Topologia pierścienia
- wspólne medium
- potencjalna możliwość dojścia do każdej stacji z dwóch kierunków
- „równoprawność” stacji
- możliwość realizacji połączeń wieloprzewodowych
(+) istnienie zamkniętej pętli pozwala na realizację połączenia zapasowego w przypadku przerwania medium
(+) istnieje centralne następstwo stacji
(+) możliwość zorganizowania komunikacji między stacjami w trybie przekazywania tokenu
(–) skomplikowany mechanizm obsługi tokenu
(–) średnio skomplikowany hardware
6) Topologia podwójnego pierścienia
...
shamballa