Temat 1/14.12.14/SO Lider/Sieci komputerowe

1/ Sieć komputerowa - grupa komputerów lub innych urządzeń połączonych ze sobą za pomocą dowolnego medium transmisyjnego w celu wymiany danych lub współdzielenia zasobów (np. korzystania ze wspólnych urzadzeń pereferyjnych i sieciowych (skaner, drukarka), wspólnego oprogramowania, ogólnej bazy danych, przesylania danych (pliki, e-mail)).

2/ Rodzaje sieci ze względu na obszar działania sieci
  1. LAN (Local Area Network) - sieć lokalna działająca na niewielkim, ograniczonym obszarze.
  2. MAN (Metropolitan Area Network) - sieć działająca na większym obszarze, np. miasta (LODMAN, miejska sięc komputerowa w Łodzi). 
  3. WAN (Wide Area Network) - sięc rozległa działająca na dużym obszarze (POLPAK, POLish PAcKet). 

3/ Topologia fizyczna sieci - to sposób okablowania sieci, fizyczny układ połączeń między urządzeniami w sieci (węzlami).
    a/ Topologia magistrali (bus) - wszystkie elementy podłączone są do jednej wspólnej magistrali. Uniemożliwiona jest tylko jedna transmisja w danym momencie. Sygnał jest nadany przez jedną ze stancje i odebrany przez wszystkie pozostałe stancje i tylko interpretowany. Końcy magistrali są wyposażone w tzw. terminatory dla wyeliminowania odbicia sygnału od końca kabla (dlatego że one zakłocają i nawet uniemożliwiają komunikację w sieci). Kabel - zazwyczaj koncentryczny.

Parametry sieci

  1. Max dlugość segmentu 
    przy cienkim koncentykowi (10Base2) - 185 m 
    przy grubym koncentykowi (10Base5) - 500 m
  2. Max przepustowość 10 Mb/s

Zalety: brak dodatkowych urządzeń sieciowych (np. koncentratorów, przełączników)
            spora odległość pomiędzy węzlami
            użycie niewielkiej ilości kabla
            niska cena instalacji sieci

Wady: częste kolizje
            kłopotliwość lokalizacji usterek
            możliwość przeprowadzenia tylko jednej transmisji w danym momencie
            zagrożenie potencjalnym unieruchomieniam całej sieci (za sprawą awarii głownego komputera lub nawet rozpięcia dowolnego złącza)

    b/ Topologia pierścienia (ring) - wszystkie węzły lub elementy połaczone są za pomocą jednego nośnika w układzie zamkniętym (okablowanie tworzy krąg, nie występują zakończenia okabliowania). Istnieje też metoda podwójnych pieścieni (główny i dublujący). Sygnał wędruje między komputerami. Każdy komputer pełni funkcje wzmacniacza regenerującego sygnał i wysyłającego go dalej. Kabel - kabel koncentryczny lub światłowód.

 

Zalety: użycie niewielkiej ilości przewodów
            elastyczność w zakresie odległości pomiędzy węzłami sieci

Wady: łatwość uszkodzenia sieci
            trudności w lokalizacji uszkodzeń
            rozbudowaność sieci

    c/ Topologia gwiazdy (star) - charakteryzuje się tym, że okablowanie sieciowe (skrętka) łączy elementy sieci w centralnym punkcie, którym jest koncentrator lub przełącznik.
    Topologia gwiazdy rozszerzonej jest oparta na topologii gwiazdy, w której gwiazdy połączone są między sobą za pomocą przełączników lub koncentratorów.  Podobnie jak w topologii gwiazdy, wykorzystywana jest tutaj skrętka.

Zalety: rozszerzenie zasięgu sieci
            wzmocnienie sygnału między segmentami

Wady: wyższy koszt budowy związany z użyciem dodatkowych elementów sieciowych

    

 

 

 

 

    d/ Topologia siatki  - polega na zapewnieniu wszystkim urządzeniom połączeń ze wszystkimi pozostałymi urządzeniami w sieci. Oznacza to, że każdy host ma własne połączenie z pozostałymi.

Zalety:  wysoka prędkość transmisji 
            odporność na uszkodzenia

Wady: wysokie koszty urządzeń sieciowych
            wysokie koszty okablowania
            kłopotliwa rozbudowa

    e/ Topologia siatki mieszanej łączy w sobie różne rozwiązania — jest połączeniem co najmniej dwóch innych topologii z różnym rodzajem medium transmisyjnego. Topologia sieci komputerowej tego typu jest stosowana w sieciach metropolitalnych oraz w sieciach rozległych (WAN). Pełna siatka (full mesh) - każdy węzeł sieci ma fizyczne połączenie z każdym innym węzłem w danej sieci. Częsciowa siatka (partial mesh) - węzły mają różnę ilość połączeń sieciowych do innych węzłów.

Zalety: wysoka niezawodność
            brak kolizje/ograniczona liczba kolizje 
            brak wpływu/ograniczony wpływ uszkodzenia jegnego z narzędzi
            przesył anych wieloma ścieżkami

Wady: wysokość kosztów
            skomplikowanośćbudowy

    f/ Topologia hierarchiczna ( czyli topologia dzrwa lub gwiazdki rozproszonej) -  jest utworzona z wielu magistrali liniowych połączonych łańcuchowo. Zasada jej działania polega na dublowaniu poszczególnych magistrali. Początkowa pierwszą magistralę liniową dołącza się do koncentratora, dzieląc ją na dwie lub więcej magistral za pomocą przewodów koncentrycznych - w ten sposób powstają kolejne magistrale. Proces dzielenia można kontynuować, tworząc dodatkowe magistrale liniowe wychodzące z magistral odchodzących od pierwszej magistrali, co nadaje topologii cechy topologii gwiazdy. 

Zalety: łatwa konfiguracja

            sieć zazwyczaj nie jest czuła na uszkodzenie jednego komputera lub kabla
            łatwa rozbudowa sieci

Wady: duża ilość kabli
            trudności w odnajdywaniu błędów

4/ Topologia logiczna sieci - opisuje metodę dostępu urządzeń sieciowych do medium transmisyjnego. Generalnie topologie logiczne są podzielone na topologie rozgłaszania i topologie przekazywania żetonu (token).

    a/ topologia CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection; topologia rozgłaszania) - wykorzystanie protokołu CSMA/CD dla dostępu do medium transmisyjnego w przypadku sieci Ethernet, zbudowanych na bazie fizycznej topologii magistrali, gwiazdy, drzewa oraz siatki.

                        Algorytm blokowy działania
   
 
 
Jeśli dwa urządzenia rozpoczęły nadawanie w tym samym czasie, występuje kolizja, która jest wykrywana przez urządzenia nadawcze. Transmisja danych zostaje wówczas przerwana. Węzły zatrzymują nadawanie na losowo wybrany czas, po którym jest podejmowana kolejna próba uzyskania dostępu do medium.
 
    b/ sieć typu Token Ring - w przypadku dostępu do medium transmisyjnego realizowanego przez przekazywanie żetonu.

        Żeton dostępu (token) - określona sekwencja bitów zawierających informację kontrolną. Przejęcie żetonu przez urządzenie sieciowe zezwala na rozpoczęcie transmisji danych.
Każda sieć ma tylko jeden żeton dostępu przekazywany między kolejnymi węzłami sieci. Jeśli komputer ma dane do wysłania, usuwa żeton z pierścienia i rozpoczyna transmisję. Dane wędrują po kolejnych węzłach sieci aż trafią do adresata. Komputer odbierający wysyła do komputera nadającego komunikat o odebraniu danych. Po weryfikacji komputer wysyłający tworzy nowy żeton dostępu i wysyła go do sieci.
 
 
 
    c/ sieć typu FDDI  (Fiber Distributed Data Interface) - sieć typu Token Ring w dwuma pierścieniami. W przypaku uszkodzenia jednego pierścienia przepływ informacji nadal jest możliwy, bo odbywa się automatyczna rekonfiguracja  i zawracanie danych do drugiego pierścienia.