obrazek

Prezentowane materiały są przeznaczone dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych.
Autor artykułu: mgr Jerzy Wałaszek, wersja 1.0

obrazek

Sieci komputerowe

Sieci można klasyfikować na wiele różnych sposobów. Tutaj przedstawimy najbardziej podstawowe informacje o sieciach komputerowych oraz o ich konfiguracjach, składnikach i sposobach pracy. Zainteresowanych odsyłamy do bogatej literatury na ten temat.

Terminologia stosowana w sieciach komputerowych

	Sieć komputerowa (ang. computer network) Zbiór komputerów rozmieszczonych na pewnym obszarze i połączonych ze sobą kanałami transmisyjnymi w celu wymiany informacji.
	Serwer sieciowy (ang. network server) Wydzielony w sieci komputer, zwykle o dużej mocy obliczeniowej i pojemnych dyskach twardych, który steruje pracą sieci i udostępnia różne usługi - pocztę elektroniczną, składowanie plików i programów, dostęp do Internetu, komunikację i wymianę danych w obrębie sieci, itp.
	Administrator sieci, admin (ang. network administrator) Odpowiednio przeszkolona osoba, której zadaniem jest nadzorowanie sieci. Zgodnie z obrazkiem po lewej stronie, praca administratora jest bardzo wyczerpująca i wymaga dużych kwalifikacji. Administrator pracuje na serwerze. Zapamiętaj: Nie zadzieraj z adminem, bo ma on zawsze rację, nawet gdyby jej nie miał!
	Stacja robocza, terminal sieciowy (ang. workstation) Komputer podłączony do sieci, korzystający z jej zasobów. Na terminalu pracuje użytkownik sieci (ang. network user). Użytkownicy posiadają w sieci różne prawa (np. dostępu do wybranych usług lub zasobów). Użytkownik o największych prawach jest awatarem (ang. avatar).

Podział sieci komputerowych ze względu na wielkość

LAN (ang. Local Area Network) - sieć lokalna:

Jest to mała sieć komputerowa zawierająca do kilkuset komputerów zgrupowanych fizycznie na niedużym obszarze, takim jak szkoła, biuro firmy, lotnisko, szpital, fabryka, instytut naukowy, itp. Kanały transmisyjne realizowane są zwykle za pomocą kabli elektrycznych lub radia (przykładem jest standard Ethernet).

MAN (ang. Metropolitan Area Network) - sieć miejska:

Jest to duża sieć komputerowa zawierająca dziesiątki tysięcy komputerów, która rozprzestrzenia się na większym obszarze, obejmującym od kilku budynków do granic strefy miejskiej. Cechuje się szybką transmisją danych. Zwykle sieć posiada kilkunastu różnych właścicieli, którzy zarządzają jej fragmentami. Kanały transmisyjne realizowane są zwykle za pomocą światłowodów o dużej przepustowości lub techniką radiową.

WAN (ang. Wide Area Network) - sieć rozległa:

Jest to sieć komputerowa pokrywająca rozległy obszar wykraczający poza granice miast, regionów, a nawet państw. Przykładem największej sieci WAN jest Internet oplatający całą Ziemię, a wkrótce również obecny w kosmosie. Ilość komputerów wchodzących w skład tej sieci zwykle nie jest ograniczona i liczy się ją milionami sztuk. Typowymi kanałami komunikacyjnymi w sieciach WAN są linie telefoniczne, połączenia krótkofalowe oraz kanały satelitarne. Sieci WAN często łączą ze sobą sieci LAN i MAN w większe grupy.

Podział sieci LAN ze względu na topologię

Topologia sieci komputerowej określa sposób połączenia jej węzłów i wynikające stąd własności. Zasadniczo rozróżniamy następujące topologie sieci LAN (S - serwer, W - stacja robocza):

Gwiazda (ang. star)

Stacje robocze połączone są z serwerem sieci za pomocą osobnych kanałów transmisyjnych. Serwer posiada pełną kontrolę nad pracą sieci. Połączenia są bezpieczne, ponieważ kanały transmisyjne są rozdzielone. Terminale nawzajem się nie zakłócają. W sieci tego typu terminale mogą przesyłać dane z pełną prędkością, o ile nie powoduje to przeciążenia serwera.

Zalety:

Duża szybkość działania.
Bezpieczeństwo przesyłu danych.
Uszkodzenie terminala nie powoduje awarii całej sieci.

Wady:

Skomplikowane okablowanie.
Dosyć wysoki koszt wykonania sieci.
Awaria serwera unieruchamia całą sieć.

Pierścień (ang. ring)

Sieć posiada pojedynczy kanał transmisyjny w kształcie pierścienia, w którym krążą dane wymieniane w sieci przez sąsiednie stacje robocze. Serwer nie posiada tutaj pełnej kontroli nad siecią. W sieci typu pierścień występuje problem synchronizacji przesyłu danych. Rozwiązano go wprowadzając mały pakiet TOKEN, który cyklicznie krąży w pierścieniu. Komputer chcący transmitować dane przechwytuje pakiet TOKEN, przesyła dane i zwraca pakiet TOKEN do pierścienia, aby inne komputery też mogły uzyskać dostęp do kanału transmisyjnego.

Zalety:

Niższy koszt niż dla sieci typu gwiazda.
Prostsze okablowanie.
Łatwość dołączania nowych stanowisk.

Wady:

Przerwanie pierścienia lub uszkodzenie terminala blokuje ruch w całej sieci.
Przy dużej liczbie stacji roboczych spada szybkość transmisji.
Zmniejszone bezpieczeństwo przesyłania danych.

Magistrala (ang. bus)

Sieć posiada pojedynczy kanał transmisyjny, do którego podłączone są wszystkie stacje robocze oraz serwer. Dane pojawiają się jednocześnie na całej magistrali. Występuje problem synchronizacji przesyłu danych, który rozwiązano metodą wyścigu: komputer chcący transmitować dane czeka, aż magistrala będzie wolna. Wtedy próbuje rozpocząć transmisję. Jeśli w tym samym czasie zrobi to samo inny komputer, to dojdzie do kolizji. Komputery wykryją kolizję i oba zwolnią magistralę. Następnie każdy z nich odczeka losowy okres czasu (bardzo ważne, w przeciwnym razie znów doszłoby do kolizji, gdyby czasy czekania były u obu komputerów równe) i ponownie próbuje przechwycić magistralę. Ten, który zrobi to pierwszy, wygrywa wyścig i może transmitować dane.

Zalety:

Niski koszt sieci oraz urządzeń sieciowych.
Proste okablowanie - zamiast kabli można wykorzystywać kanał radiowy.
Łatwość dołączania nowych stanowisk.

Wady:

Serwer nie posiada pełnej kontroli nad siecią.
Duża liczba terminali powoduje spadek efektywnej szybkości pracy sieci (częste kolizje).
Zerowe bezpieczeństwo przesyłu danych - każdy może podsłuchiwać każdego.

Adresowanie w sieci LAN

Dane w sieciach przesyłane są zwykle od jednego konkretnego komputera do konkretnego innego. Musi zatem być obecny mechanizm adresowania. Komputery posiadają indywidualne numery sieciowe - adresy MAC (ang. Media Access Control), które pozwalają im się identyfikować. Dane są przesyłane w pakietach, w których umieszcza się informację o adresie nadawcy i odbiorcy. Dzięki temu dane trafiają do właściwego adresata.

Pakiet danych w uproszczeniu wygląda następująco:

Rozbiegówka

Adres MAC
odbiorcy

Adres MAC
nadawcy

Rodzaj
pakietu

Dane

Suma
kontrolna

Rozbiegówka - to pole pozwala odpowiednio zsynchronizować transmisję danych w sieci
Adres MAC odbiorcy - określa komputer docelowy, dla którego są przeznaczone przesyłane dane
Adres MAC nadawcy - określa komputer źródłowy, który wysłał dane
Rodzaj pakietu - identyfikuje typ pakietu, np. pakiet z danymi, pakiet kontrolny.
Dane - zawiera porcję przesyłanych danych - duże dane są dzielone na wiele pakietów.
Suma kontrolna - pozwala wykryć błędy w transmisji danych poprzez sieć.

W sieci LAN typu magistralowego pakiet wysyłany jest do kanału transmisyjnego i odbierają go wszystkie aktywne komputery. Każdy z nich sprawdza, czy jest odbiorcą pakietu - po zawartości pola z adresem odbiorcy. Jeśli zawiera ono inny numer MAC niż posiada dany komputer, to reszta pakietu jest przezeń ignorowana (chyba że zainstalowano na nim oprogramowanie hackerskie, które umożliwia podglądanie przesyłanych w sieci pakietów). Tylko adresat pakietu odczytuje go w całości i przetwarza zawarte w nim dane. Zwróć uwagę, iż pole adresu MAC nadawcy pozwala w prosty sposób na przesłanie odpowiedzi do komputera, który dany pakiet nadał w sieci.

Dokument ten rozpowszechniany jest zgodnie z zasadami licencji
GNU Free Documentation License.

Pytania proszę przesyłać na adres email: i-lo@eduinf.waw.pl

W artykułach serwisu są używane cookies. Jeśli nie chcesz ich otrzymywać,
zablokuj je w swojej przeglądarce.
Informacje dodatkowe