Wprowadzenie do sieci komputerowych

Definicja sieci komputerowej (1) We will use the term ''computer network'' to mean a collection of autonomous computers interconnected by a single technology. Two computers are said to be interconnected if they are able to exchange information. The connection need not be via a copper wire; fiber optics, microwaves, infrared, and communication satellites can also be used. Networks come in many sizes, shapes and forms, as we will see later. Although it may sound strange to some people, neither the Internet nor the World Wide Web is a computer network. [A. Tanenbaum, Computer Networks]

Definicja sieci komputerowej (2) Sieci komputerowe są definiowane zwykle jako zbiory autonomicznych komputerów (oraz innych urządzeń końcowych) połączonych wzajemnie podsiecią komunikacyjną tworzoną przez węzły komunikacyjne tj. specjalizowane komputery i kanały połączeniowe. [A. Nowicki, J. Woźniak, Sieci LAN, MAN i WAN – protokoły komunikacyjne]

Definicja sieci komputerowej (3) A computer network is composed of multiple connected computers that communicate over a wired or wireless medium to share data and other resources. For instance, a home computer network may consist of two or more computers that share files and a printer using the network. The size and scalability of any computer network are determined both by the physical medium of communication and by the software controlling the communication (i.e., the protocols). [www.wikipedia.org]

Klasyfikacja sieci komputerowych Rozległe sieci komputerowe (ang. Wide Area Network - WAN): 100km-1000km, Kb/s - Tb/s Lokalne sieci komputerowe (ang. Local Area Network LAN): 0km-10km, Mb/s - Gb/s Miejskie (campusowe, korporacyjne) sieci komputerowe (ang. Metropolitan Area Network MAN): 10km-100km, Mb/s - Gb/s Radiowe sieci komputerowe Satelitarne sieci komputerowe (VSAT)

LAN Rozmiar sieci do kilku km Przepustowość do 10Gb/s Technologia Fast Ethernet, Giga Ethernet, 10 Giga Ethernet, Wi-Fi Właściciel zazwyczaj jeden Regulacje prawne prostsze Topologia mniej złożona Koszt korzystania niski

WAN Rozmiar sieci ponad 10 km Przepustowość do Tb/s Technologia X.25, Frame Relay, ATM, Sonet, SDH, WDM Właściciel może być wielu Regulacje prawne trudne Topologia skomplikowana Koszt korzystania wysoki

LAN versus WAN Pytanie: Czy telefon komórkowy połączony z komputerem łączem Bluetooth to sieć LAN? Odpowiedź: Raczej jest to sieć PAN (ang. Personal Area Network).

LAN versus WAN Pytanie: Czy dwa oddziały firmy znajdujące się 1 km od siebie połączone za pomocą Internetu (np. VPN) to sieć LAN? Odpowiedź: Raczej jest to sieć WAN.

LAN versus WAN Pytanie: Czy dziewięć budynków urzędu znajdujące się w na obszarze o powierzchni 5 km2 to sieć LAN? Odpowiedź: Tak. Inaczej taką sieć można nazwać siecią kampusową.

LAN versus WAN Pytanie: Czy dwa oddziały firmy znajdujące się 1000 km od siebie połączone za pomocą usługi VPLS (ang. Virtual Private LAN Services) to sieć LAN? Odpowiedź: Raczej tak.

Skąd się wzięły sieci komputerowe?

Skąd się wzięły sieci komputerowe? Rozwój technologii (loty kosmiczne, zastosowania wojskowe)

Skąd się wzięły sieci komputerowe? Rozwój techniki cyfrowej i optycznej

Skąd się wzięły sieci komputerowe? Rozwój oprogramowania, nowe usługi

Skąd się wzięły sieci komputerowe? Oszczędności finansowe, usprawnienie pracy

Skąd się wzięły sieci LAN? Technologia Ethernet opracowana w firmie Xerox w latach 1972-1977. Pierwszy standard o nazwie DIX opublikowany w 1980 roku. Standard IEEE 802.3 został przyjęty w 1983 roku.

Skąd się wzięły sieci LAN? Komputer osobisty IBM PC wypuszczony na rynek w 1981 roku.

Skąd się wzięły sieci LAN? Sieciowy system operacyjny Novell Netware, którego pierwsza wersja pojawiła się na rynku w 1983 roku.

Organizacje standaryzacyjne IEEE (ang. Institute of Electrical and Electronic Engineers). Grupa IEEE 802 zajmuje się standardami dotyczącymi sieci komputerowych IETF (ang. Internet Engineering Task Force) zajmuje się opracowywaniem dokumentów RFC (ang. Request for Comments) Międzynarodowa Unia Telekomunikacyjna: ITU (ang. International Telecommunication Union) Międzynarodowa Organizacja Standaryzacyjna: ISO (ang. International Organization for Standarization) ATM Forum opracowuje standardy dotyczące ATM.

Standardy IEEE 802 802.1 architektury sieci LAN 802.2 podwarstwa kanału logicznego 802.3 Ethernet 802.4 Token Bus 802.5 Token Ring 802.6 Dual queue dual bus (DQDB) 802.9 izochroniczne sieci LAN 802.10 sieci wirtualne i bezpieczeństwo

Standardy IEEE 802 cd 802.11 sieci bezprzewodowe 802.12 100VG-AnyLAN 802.13 Unlucky number. Nobody wanted it. 802.14 kable modemowe 802.15 sieci PAN (ang. Personal Area Network) 802.16 szerokopasmowe sieci bezprzewodowe 802.17 niezawodne sieci pierścieniowe

Topologie sieci komputerowych Magistrala, szynowa (ang. Bus) Gwiaździsta (ang. Star) Pierścieniowa (ang. Ring) Drzewiasta (ang. Tree)

Sposoby transmisji w sieciach komputerowych Unicast - transmisja pojedyncza jeden do jeden Multicast - transmisja grupowa jeden do wybranej grupy Broadcast – transmisja rozgłoszeniowa jeden do wszystkich Anycast - transmisja pojedyncza jeden do jeden z wielu

Technika komutacji Techniką komutacji nazywamy sposób zestawiania połączeń fizycznych lub logicznych od węzła źródłowego do węzła docelowego w danej sieci komputerowej z użyciem węzłów tranzytowych

Komutacja kanałów Przesłanie informacji między dwoma użytkownikami jest możliwe po ustanowieniu połączenia, czyli trasy składającej się z pojedynczych kanałów Przesyłanie danych składa się z etapów: ustanowienie połączenia, transfer danych, rozłączenia danych Przykład komutacji połączeń to telefonia stacjonarna

Komutacja pakietów Technika komutacji pakietów polega na dzieleniu danych użytkownika na mniejsze jednostki o stałej długości, zwane pakietami, które następnie są przesyłane w sieci Ostatnia część może być krótsza Każda część informacji (danych użytkownika) jest uzupełniana o nagłówek (część informacyjną) o stałej długości Nagłówek zawiera różne informacje zależne od organizacji sieci, np. adres źródłowy, adres docelowy, identyfikator numeracji, numer kolejności

Komutacja pakietów

Komutacja pakietów Pakiety przesyłane od użytkownika źródłowego do docelowego transmitowane są kolejno między węzłami Pakiet musi być odebrany w całości przed dalszym nadaniem Po odebraniu pakiet jest umieszczany w pamięci węzła, zwanej buforami Węzeł analizując informacje w nagłówku podejmuje decyzje, do którego następnego węzła wysłać pakiet Pakiety są przesyłane w sieci jedną z dwóch metod: metoda połączeniową lub metodą bezpołączeniową Komutacja pakietów stosowana jest w sieciach TCP/IP

Sposoby przesyłania informacji w sieciach komputerowych Metoda połączeniowa. Przed przesłaniem pakietów miedzy dwoma użytkownikami zestawiany jest kanał logiczny, zwany też połączeniem wirtualnym. Rozróżniamy tymczasowe połączenia wirtualne SVC (ang. Switched Virtual Circuit) oraz stałe połączenia wirtualne PVC (ang. Permanent Virtual Circuit) Metoda bezpołączeniowa (metoda datagramów). Każdy pakiet jest traktowany jako niezależna jednostka, zwana datagramem, i porusza się samodzielnie w sieci

Wielostrumieniowa komutacja kanałów Ta technika łączy ze sobą własności techniki komutacji kanałów oraz zasady multipleksacji Na jednej fizycznej linii łączącej dwa węzły sieci można zrealizować wiele kanałów logicznych Przykładem jest łącze sieci rozległej przenoszące ruch wielu użytkowników

Komutacja ramek Technika komutacji ramek jest unowocześnioną techniką komutacji pakietów zaprojektowaną dla sieci o dobrej jakości łączy Dane przesyłane są w porcjach zwanych ramkami poprzez połączenia wirtualne typu PVC lub SVC Stosowane jest dla Frame Relay

Komutacja komórek Ta technika realizuje szybką komutację pakietów Dane przesyłane są w małych porcjach zwanych komórkami (ang. cell), o stałej długości (np. 53 bajtów dla ATM) Transmisja odbywa się zazwyczaj w trybie połączeniowym Przykład to technologia ATM (Asynchronous Transfer Mode)

Porównanie technik komutacji stałe natężenie proste procedury strumienia przetwarzania w węzłach komutacja kanałów wielostrumieniowa komutacja kanałów komutacja komórek komutacja ramek komutacja pakietów zmienne natężenie złożone procedury strumienia przetwarzania w węzłach

Modelowanie sieci komputerowej za pomocą grafu Sieć komputerowa może być zamodelowana za pomocą grafu Grafem nazywamy uporządkowaną parę G=<N,L>, gdzie N oznacza zbiór n węzłów, L to zbiór l łuków (par określonych na zbiorze N) Graf zorientowany to para G=<N,L>, gdzie N oznacza zbiór n węzłów, L to zbiór l uporządkowanych par określonych na zbiorze N

Modelowanie sieci komputerowej za pomocą grafu Parę uporządkowaną <x,y>L nazywamy łukiem zorientowanym, węzeł x określamy jako węzeł początkowy łuku <x,y>, a węzeł y to węzeł końcowy łuku <x,y> Węzły grafu odpowiadają urządzeniom sieciowym służącym do przetwarzania danych umieszczonym w węzłach sieci komputerowym Łuki grafu odpowiadają łączom sieci, kanałom transmisyjnym