Wprowadzenie do sieci komputerowychdp.utp.edu.pl/assets/files/lan.pdf · LAN (ang. LocalArea...
Transcript of Wprowadzenie do sieci komputerowychdp.utp.edu.pl/assets/files/lan.pdf · LAN (ang. LocalArea...
Wprowadzenie do sieci komputerowych
Dr hab. inż. Dariusz Piwczyński, profesor uczelni
Katedra Biotechnologii i Genetyki Zwierząt,
Wydział Hodowli i Biologii Zwierząt,
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszcz
LAN (ang. Local Area Network/
lokalna sieć komputerowa)
Jest to szybkie połączenie komunikacyjne
pomiędzy komputerami i innymi
urządzeniami do obróbki danych i innym
sprzętem elektronicznym na ograniczonym
terenie.
Zwykle mamy na myśli małe firmy, bloki
osiedlowe, mieszkania.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Cel tworzenia sieci komputerowych
Wspólne zasoby dyskowe, dane
Wspólne drukarki, modemy, plotery itp.
Możliwość kontrolowania dostępu do danych
Większe bezpieczeństwo danych – archiwizacja
Możliwość komunikowania się użytkowników
Wspólne oprogramowanie
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Typ dostępu do sieci
Peer-to-peer (komputer-komputer)
Architektura serwer-klient
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Peer-to-peer
Jest to sieć równorzędna. Sieć taka nie
posiada hierarchii ważności. Każdy
komputer sieci ma takie same prawa w
stosunku do innych.
Tego typ sieć możemy skonstruować
mając do dyspozycji m.in. system
operacyjny Windows.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Architektura serwer-klient.
• Jest to sieć z hierarchią ważności. W sieci znajduje
się serwer. W sieci tej występuje centralne
zarządzanie, stwarza to możliwość większego
bezpieczeństwa.
• Serwer jest wydzielonym komputerem, do którego
mają dostęp uprawnione klienty. Komputer zarządza
siecią i udostępnia sieci swoje zasoby. Pracuje pod
kontrolą specjalnego systemu operacyjnego (NOS),
np. Linux, Windows Server, Novell NetWare (Micro
Focus).
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Łącza komunikacyjne
Zapewniają komunikację między komputerami.
Najwcześniej wykorzystywane były kable
koncentryczne, obecnie kable skręcane (4 pary) –
10 Mb/s-10 Gb/s
Światłowody – najszybsze. Urządzenie nadawcze
zamienia sygnał elektryczny na świetlny. Ten z kolei
przesyłany jest kablem światłowodowym -
109Tb/s
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Łącza komunikacyjne
Łącza radiowe – zapewniają ją nadajniki i
odbiorniki zainstalowane bezpośrednio przy
komputerach oraz urządzenia nadawczo-
odbiorcze podłączone do sieci.
Fale radiowe są to fale elektromagnetyczne o
częstotliwości poniżej 3 x 1012 Hz i długości
poniżej 10-4 m.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Standardy
• Są to uznane normy przemysłowe, określające
strukturę pakietu, metodę dostępu do
okablowania, poziom sygnału, rodzaj kabli oraz
dopuszczalne długości kabli.
• Organizacje zajmujące się publikowaniem
standardów to:
• Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE),
• American National Standards Institute (ANSI),
• International Standards Organization (ISO).
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Ethernet
Standard wykorzystywany w budowie lokalnych sieci komputerowych.
Obejmuje specyfikację kabli oraz przesyłanych nimi sygnałów.
Najpopularniejszy standard w sieciach LAN.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Ethernet - to technologia najczęściej
wykorzystywana w sieciach lokalnych
Różne specyfikacje:
IEEE (Institue of Electrical and Electronics Engineers)
10 Mb/s – 802.3 (10GBASE-T)
Fast Ethernet 100 Mb/s – 802.3u
Gigabit Ethernet – 802.3z
10 Gigabit Ethernet – 12,5 Gb/s – 802.3a.
100 Gigabit Ethernet – 802.3ba
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Wi-Fi – Wireless Fidelity
Zespół standardów służących do budowy
bezprzewodowych sieci komputerowych.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Wi-Fi
802.11 sieć bezprzewodowa, pracuje w paśmie 2,4 GHz, maksymalna transmisja danych 2Mb/s
802.11b sieć, pracuje w paśmie 2,4 GHz, maksymalna transmisja danych 11Mb/s
802.11g 54 Mb/s
802.11n => 102 Mb/s (250 Mb/s)
802.11ac pracuje w paśmie 5 GHz, maksymalna transmisja 1.3 Gb/s
802.11ax – 10 Gb/s – pasmo 2,4-5 Ghz.
Acces Point D-link
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
IrDA (Infrared Data Association
Łącza na podczerwień – fale elektromagnetyczne
w zakresie podczerwieni.
Są to fale o długości od 780 nm do 1mm
Warunkiem komunikacji jest wzajemna
widoczność urządzeń.
IrDA 1.1 ~ 4 Mb/s
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Technologia PowerLine Communication
Przesyłanie danych linią
energetyczną
Adaptery pracują w
napięciu 100-240 V i
częstotliwości 50-60 Hz,
dLAN – Direct LANAdaptery PLC
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Topologia okablowania
Fizyczny układ okablowania,
Liniowa, gwiazdowa i pierścieniowa.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Topologia liniowa (magistrala)
Wszystkie urządzenia połączone są do wspólnego zestawu kabli.
Maksymalna odległość między dwoma komputerami to 185 m, na jednym kablu maksymalnie 10 komputerów. Więcej, to nakładanie się sygnału, przeciążenie sieci. Kabel koncentryczny (BNC).
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Topologia gwiazdowa
Centralnie połączone
urządzenie rozdzielające
sygnały, np. koncentratory i
switche.
Długość kabla ~ 100 m, jeśli
więcej, to konieczne są
wzmacniaki: repeater
(odtwarzają zniekształcony
sygnał). Kabel typu skrętka lub
światłowody.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Urządzenia w sieci
Router – stoi na pograniczu
sieci, umożliwia ich łączenie.
Urządzenie to analizuje
przychodzące pakiety danych i
na podstawie adresu decyduje,
gdzie je wysłać. Router często
jest wykorzystywany do łączenia
sieci LAN z Internetem.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Modem ADSL
Urządzenie pozwalające na połączenie z
Internetem za pomocą linii telefonicznej.
Często jest to urządzenie zintegrowane z
routerem.
Asymmetric Digital Subscriber Line
(asymetryczna cyfrowa linia abonencka) –
technologia pozwalająca na szerokopasmowy
dostęp do Internetu.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Hub i Switch
Koncentrator pozwala obsłużyć 20-30 komputerów. Jego zadaniem jest wzmacnianie sygnałów i przekazywanie ich do wszystkich komputerów.
Switch analizuje sygnały i wysyła je do określonego urządzenia.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Urządzenia w sieci
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Repeater
Urządzenie służy do wzmacniania sygnału
w sieci, w konsekwencji zwiększania
zasięgu sieci. Repeater regeneruje sygnał.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Złącza sieciowe (karty
sieciowe)
Jest to fizyczne połączenie pomiędzy komputerami a
okablowaniem sieci. Złącze sieciowe decyduje o
metodzie używanej do przesyłania danych pomiędzy
komputerem a systemem okablowania.
Decydują one o współczynniku transmisji, o
wielkości i strukturze jednostek przesyłanej
informacji (zwanych pakietami), o tym w jaki sposób
poszczególne stanowiska uzyskują dostęp do
systemu okablowania.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
10 Mb/s (marzec 2010)
http://www.newscientist.com/article/dn18648-human-arm-transmits-
broadband.html
Eksperyment
przeprowadzony przez
naukowców z Uniwersytetu
Koreańskiego w Seulu.
Udało im się przesłać dane z
prędkością 10 megabitów na
sekundę przez ludzkie ramię,
pomiędzy dwiema
elektrodami umieszczonymi
na skórze w odległości 30
cm.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
BEZPRZEWODOWA Sieć BAN, BODY AREA NETWORK
• Przekazywanie danych
(technologia nRF24L01+)
w czasie rzeczywistym z
sensorów EKG.
• Sensory umieszczone są
na ludzkim ciele.
• Transfer następuje do
telefonu komórkowego
wyposażonego w system
Android.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Grupy użytkowników
Składa się z jednego lub więcej użytkowników,
którzy korzystają z podobnych zasobów.
Posiadają oni podobne prawa.
Zaletą tworzenia grup jest to, że zmiana praw dla
GRUPY powoduje zmianę tychże praw dla
wszystkich użytkowników, którzy do niej
przynależą.
Prawa te dotyczą dostępu do danych, urządzeń
sieciowych.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Grupy użytkowników
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
PAKIETY
LAN są sieciami komutacji pakietów. Przesyłane dane z jednego urządzenia do drugiego w sieci są w formie pakietów, tj. małych jednostek informacji, najczęściej pomiędzy 500bajtów a 4KB. Jeżeli zadany strumień informacji jest większy, to jest on dzielony na wiele wspomnianych pakietów.
Każde urządzenie w sieci posiada swój adres. Z tego też względu, pakiety oprócz danych zawierają informację o adresie urządzenia źródłowego, docelowego oraz informację niezbędną przy sprawdzaniu poprawności przesyłu.
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
WAN
Sieć rozległa – łączy ze sobą komputery
oddalone od siebie o znaczną odległość.
Do połączeń między komputerami
wykorzystywane są światłowody, zwykłe
linie telefoniczne, łącza satelitarne, łącza
radiowe.
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Nieco historii...
1958 USA. ARPA (Advanced Research Project Agency – Instytut Rozwoju Zaawansowanych Technologii).
1967 Los Angeles uruchomiono pierwszy węzeł sieci, następne w Utah i dwa w Kalifornii.
ARPANET (1969). Szybkość transmisji danych wynosiła 50 bps, połączono 4 uniwersytety: Stanforda, Kalifornijski, Santa Barbara, Utah.
1971 wprowadzono do użytku protokół sieciowy - ftp.
1973 powstało pierwsze połączenie międzynarodowe pomiędzy Anglią i Norwegią.
1974 Bob Kahn i Vinton Cerf podali szczegóły funkcjonowania protokołu TCP/IP. Jednak dopiero w 1982 roku został ona usankcjonowany.
1975 przemianowano ARPA zmieniła na DARPA. (D - defence - obrona). Stąd powstała nazwa sieci DARPANET.
1980 roku było ok. 400 serwerów i 10 tysięcy użytkowników.
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Czym się zajmuje DARPA obecnie?
https://www.youtube.com/watch?v=arIJm2lAfR8
11.04.2020 Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
Nieco historii cd. ...
1983 podział DARPANET na MILNET oraz ARPANET.
1986 w USA powstaje organizacja National Science Fundation (NSF), 55,6Kb/s. W 1989 do NSFNET podłączono Niemcy, Finlandii oraz Kanady.
1990 Anglik Tim Berners Lee opracował usługę WWW
1991 100 tys. użytkowników. Początki elektronicznego handlu.
1992 1 milion użytkowników
1993 graficzna przeglądarka WWW o nazwie "Mosaic".
1997 zaczyna funkcjonować pojęcie „telepracy” – odległość do biura nie ma znaczenia.
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
PLEARN, 1990
Sieć EARN (European Academic and ResearchNetwork) łącząca ośrodki akademickie, nadzorowana przez Zespół Koordynujący Naukowych i Akademickich Sieci Komputerowych.
Pierwszą siecią lokalną w Polsce podłączoną do Internetu była sieć Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.
PLEARN była to sieć zbudowana na komputerach firmy IBM 3090. Pracowała w oparciu o jeden schemat komunikacyjny. Wykorzystana wyłącznie do poczty elektronicznej.
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
MAN (Metropolitan Area Network)
Miejskie sieci komputerowe, wyposażone są z reguły w komputery dużej mocy.
CZĘSTOCHOWA - Miejska Sieć Komputerowa CZESTMAN GDAŃSK - Trójmiejska Akademicka Sieć Komputerowa TASK KOSZALIN - Miejska Sieć Komputerowa KOSMAN LUBLIN - Miejska Sieć Komputerowa LUBMAN ŁÓDŹ - Miejska Sieć Komputerowa LODMAN OLSZTYN - Miejska Sieć Komputerowa OLMAN POZNAŃ - Miejska Sieć Komputerowa POZMAN ŚLASK - Śląska Akademicka Sieć Komputerowa SASK TORUŃ - Miejska Sieć Komputerowa TORMAN WARSZAWA - Miejska Sieć Komputerowa WARMAN WROCŁAW - Wrocławska Akademicka Sieć Komputerowa
WASK
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
BYDMAN
http://www.man.bydgoszcz.pl/
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Sieci kampusowe
(Campus Network)
Sieci terytorialne, obejmujące zasięgiem kilka
budynku. Są to sieci, które często wykorzystują
do łączenia kilku sieci LAN media optyczne.
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Internet a Intranet!!!
Intranet: sieć komputerowa ogarniająca swoim
zasięgiem firmę, organizację.
Jest to sieć, w której użytkownicy mają dostęp
do poczty elektronicznej, WWW.
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Ekstranet
Połączenie dwóch lub kilku sieci intranet.
Ekstranetem może być również sieć
wewnętrzna, ale z ograniczonym dostępem
z zewnątrz, np. za pośrednictwem Internetu.
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Komunikacja w sieci Internet
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy
TCP/IP
11.04.2020
Host
Komputer podłączony do sieci Internet,
posiadający własny adres IP.
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
MAC Adress
(Media Access Control)
Adres karty sieciowej (zakodowany za pomocą
32 bitów) zapisany jest w systemie
szesnastkowym (12 znaków).
Pierwsze 16 bity zawierają informację o
producencie karty.
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Adres IP
Adres IP to ciąg 32 bitów, dzielony jest na 4
oktety (po 8 bitów):
11010100.01111010.11000110.00100010
W systemie dziesiętnym każda z liczb
przyjmować może wartości z przedziału 0-255:
212.122.198.34.
Liczba możliwych do zaadresowania urządzeń
to 232, czyli 4 294 967 296.
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Podział adresów, Organizacja IANA
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Naukowa i Akademicka Sieć Komputerowa
(NASK)
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Na UTP
Dział Miejskiej Akademickiej Sieci
Komputerowej
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Protokół / serwer DHCP
Dynamic Host Configuration Protocol
Dynamiczne przydzielanie adresów IP
komputerom w sieci.
Oprócz adresu IP, podaje również inne
parametry, np. standardowa brama, czy
adresy serwerów nazw.
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Zarezerwowane adresy
Dla sieci lokalnych:
od 10.0.0.0 do 10.255.255.255
od 172.16.0.0 do 172.16.255.255
od 192.168.0.0 do 192.169.255.255
Połączenia testowe:
od 127.0.0.0 do 127.255.255.255
Cele eksperymentalne:
od 240.0.0.0 do 247.255.255.255.
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Klasy adresowe
A – pierwszy oktet bitów określa sieć, pozostałe
3 numer komputera (max 16 milionów), np.
212.121.34.5
B – dwa pierwsze oktety kodują sieć, kolejne dwa
numer komputera w sieci, np. 212.121.34.5
C - trzy pierwsze kodują sieć, a ostatni oktet
numer komputera, np. 212.121.34.5
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
IPv6
8 liczb szesnastkowych rozdzielanych
dwukropkami.
IPv6 pozwala zaadresować 2128 urządzeń,
czyli 340 282 366 920 938 463 463 374 607
431 768 211 456,
tj. 340 sekstylionów.
2001:0:cf2e:308c:2c90:3c08:3f57:fefd
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Jaki numer IP? lub ipconfig/all
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
lub
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Protokoły sieciowe
Zbiór ścisłych zasad i etapów postępowania
niezbędnych do zapewnienia łączności
i wymiany danych.
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020
Protokoły sieciowe TCP/IP
Transmission Control Protocol / Internet
Protocol
TCP nadzoruje transmisję pakietów –
zabezpiecza je przed zagubieniem, sprawdza czy
dotarły do klienta (adresata) nieuszkodzone.
IP jest typowym protokołem komunikacyjnym,
odpowiedzialnym za przesłanie określonych
danych do adresata. IP nadaje adresy wszystkim
komputerom w sieci.
Dariusz Piwczyński; UTP w Bydgoszczy11.04.2020