Sieci Komputerowe Standardy i rodzaje sieci

Sieci KomputeroweStandardy i rodzaje sieci

dr Zbigniew Lipi ński

Instytut Matematyki i Informatyki

ul. Oleska 48

50-204 Opole

[email protected]

Podstawowe pojęcia dotyczące sieci:

• sieć komputerowa

• sieciowy system operacyjny

• topologia fizyczna, topologia logiczna sieci.

Typy sieci: LAN, WLAN, MAN, WAN, VSAT.

Rodzaje topologii sieci: gwiazdy, szyny, pierścienia.

Zagadnienia

2

Standardy sieci LAN: Ethernet, Token Ring, FDDI.

Z. Lipi ński, Instytut Matematyki i Informatyki, Uniwersytet Opolski, Sieci Komputerowe

Podstawowe Pojęcia

Siec komputerowa

grupa połączonych ze sobą urządzeń sieciowych (komputerów, drukarek wyposaŜonych w karty sieciowe) w jeden systemem komunikacyjny.

Sieciowy system operacyjny

system operacyjny pozwalający na współdzielenie zasobów i urządzeń sieciowych.

Topologia fizyczna sieci

sposób okablowania sieci, fizyczny układ połączeń między urządzeniami w sieci (węzłami).

3

sposób okablowania sieci, fizyczny układ połączeń między urządzeniami w sieci (węzłami).

Topologia logiczna

sposób komunikacji między węzłami w sieci.


Sieci LAN - Local Area Network

Sieć lokalna

sieć telekomunikacyjna, rozmieszczona na niewielkim obszarze, np. w jednym budynku, zawierająca do kilkudziesięciu węzłów.

Standardy sieci LAN:

• Ethernet 10 Mb/s, Fast Ethernet 100 Mb/s, Gigabit Ethernet 2 Gb/s

• Token Ring, szybkość transmisji do 128 Mb/s

• Fiber Distributed Data Interface (FDDI), szybkość do 100 Mb/s

• LocalTalk (standard firmy Apple), szybkość 0.2 Mb/s.

4

Oznaczenie: B - bajt, b – bit

Cechy sieci LAN:

• ograniczony zasięg (do 10 km)

• duŜa prędkość transmisji (do 2 Gb/s)

• łatwe w budowie i rozbudowie.


Sieci WLAN - Wireless Local Area Network

WLAN, bezprzewodowa sieć typu LAN.

Standardy sieci bezprzewodowych:• IEEE 802.11b, transmisja w paśmie 2.4 GHz, przepustowość 11 Mbps, 2002.

Schemat modulacji Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS).

• IEEE 802.11a, transmisja w paśmie 5 GHz, przepustowość 54 Mbps, brak zgodności ze standardem IEEE 802.11b 1999. Schemat modulacji Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM).

• IEEE 802.11g, transmisja w paśmie 2.4 GHz, przepustowość 54 Mbps, typ modulacji OFDM.

5

• High Performance Radio LAN (HyperLAN), standard European Telecommunications Standards Institute. Transmisja w paśmie 5,15 - 5,3 GHz i 17,1 - 17,3 GHz.

• IEEE 802.15, BlueTooth, transmisja synchroniczna, metoda rozpraszania Fast-Frequency-Hopping, z szybkością 1 Mbps, w paśmie 2.4 GHz sieci ISM, typ modulacji Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK).

• IEEE 802.16, WiMAX (World Interoperability for Microwave Access), zasięg do 50 km, prędkość transmisji do 70 Mbit/s, pasmo 2.5 GHz, 3.5 GHz licencjonowane i 5.8 GHz nielicencjonowane.

• Infrared, standard Infrared Data Association, sygnał świetlny 850 nm - 950 nm, zakres do 1 m.


Sieci MAN - Metropolitan Area Network

MAN - sieci miejskie.

Sieci MAN składają się z wielu sieci lokalnych LAN.

6Z. Lipi ński, Instytut Matematyki i Informatyki, Uniwersytet Opolski, Sieci Komputerowe

Sieci WAN - Wide Area Network

WAN - sieć rozległa łączy sieci lokalne LAN, miejskie MAN i sieci oparte o technologie bezprzewodowe.

Technologie i standardy sieci WAN:

• protokół X.25

• protokół Frame Relay

• Integrated Services Digital Network (ISDN) (protokół 1, 2, 3 warstwy modelu OSI)

• protokół ppp, (ang.) Point-to-Point Protocol

7

• cyfrowe łącza telefoniczne typu point-to-point:

USA : T1 (1.544Mbps, 24 kanały), T2 (6.312 Mbps, 96), T3 (44.736 Mbps, 672)

Europa: E1 (2.048 Mbps), E2, E3 (34.368 Mbps)

• USA : SONET, (ang.) Synchronous Optical Network

Europa: SDH, (ang.) Synchronous Digital Hierarchy

• ATM, (ang.) Asynchronous Transfer Mode.


Sieci VSAT - Sieci Satelitarne

Sieci i systemy w których dane są transmitowane miedzy węzłami przez satelity.

Technologie i standardy sieci VSAT:

• Global System for Mobile Communications (GSM)

• Code Division Multiple Access (CDMA)

• Personal Communications Services (PCS), standard ITU.


Rodzaje topologii sieci

Rodzaje topologii sieci:

• topologia gwiazdy

• topologia pierścienia

• topologia szyny

• topologia 'mesh' (kaŜdy-z-kaŜdym)

• inne.

Topologia fizyczna sieci - sposób okablowania sieci, fizyczny układ połączeń między węzłami w sieci.

Topologia logiczna - sposób w jaki węzły sieci są połączone i komunikują się między sobą.

9

Topologia logiczna - sposób w jaki węzły sieci są połączone i komunikują się między sobą.

Przyczyny powstania ro Ŝnych topologii sieci:

• koszty instalacji sieci, koszty urządzeń transmisyjnych, kabli

• elastyczność architektury, tzn. łatwość rozbudowy, zmiany konfiguracji sieci

• niezawodność komunikacji

• zapewnienie odpowiedniej szybkość transmisji

• bezpieczeństwo sieci.

Topologie sieci a metody dostępu do medium transmisyjnego

Wybrane metody dost ępu do medium transmisyjnego:

Podział cz ęstotliwo ści - zakres częstotliwości jest dzielony na uŜytkowników sieci.

Podział czasu - czas dostępu jest dzielony na uŜytkowników sieci.

CDMA - węzły mają pełny dostęp do medium.

CSMA - węzły mają pełny dostęp do medium, ale tylko jedna stacja moŜe nadawać.

Znacznik -dostęp do medium ma posiadacz znacznika (tokenu).

10

W sieciach Ethernet węzły mają dostęp do medium typu CSMA/CD.

W sieciach bezprzewodowych stosowana jest metoda dostępu CSMA/CA .

W sieciach typu Token Ring , FDDI dostęp do medium ma posiadacz znacznika .


Code Division Multiple Access

CDMA (Code Division Multiple Access) – metoda dostępu stosowana w bezprzewodowej

broadcastowej transmisji kanałowej (satelity, telefony komórkowe).

Cechy:

• KaŜdemu uŜytkownikowi sieci nadawany jest unikalny kod.

• Wszyscy uŜytkownicy wykorzystują tą samą częstotliwość, ale kaŜdy uŜytkownik ma swoją własną

sekwencje kodowania danych.

11

• Kodowanie wymaga wysokich częstotliwości (chipping frequency).

• Wielu uŜytkowników ma jednoczesny dostęp do medium.


Przykład sieci w topologii gwiazdy

koncentrator

host

drukarkaskaner

host

host

host

host

Fizyczna Topologia gwiazdy

12

C om3

Com3

Com3

Com3

Topologia gwiazdy

Fizyczna topologia gwiazdy - wszystkie węzły podłączone są do wspólnego urządzenia transmisyjnego (np. koncentratora).

W sieci o logicznej topologii gwiazdy dwa węzły mogą komunikować się bezpośrednio między sobą.

Logiczna topologia gwiazdy jest rozszerzeniem połączeń punkt-punkt.

Połączenie punkt-punkt zbudowane przez przełącznik nazywa się obwodem wirtualnym (dwupunktowa domena kolizyjna)

13

Zalety topologii gwiazdy:

• łatwa budowa i rozbudowa sieci

• prosta administracja i monitorowanie sieci

• łatwa lokalizacja uszkodzeń.


Topologia pierścienia

Fizyczna topologia pier ścienia - kaŜdy węzeł sieci połączony jest tylko z dwoma sąsiadującymi węzłami. Połączenia tworzą zamknięta pętle.

W transmisji między dwoma węzłami biorą udział wszystkie węzły które znajdują się miedzy danymi węzłami.

Węzły pośredniczące retransmitują i wzmacniają sygnał.

Zalety topologii pier ścienia:

• łatwa lokalizacja uszkodzeń

małe zuŜycie kabla

14

• małe zuŜycie kabla

• duŜa szybkość transmisji.

host

host

host

host

Topologia pierscienia

drukarka

skaner

Topologia szyny

Fizyczna topologia szyny - wszystkie węzły sieci podłączone są do wspólnego kabla (szyny, magistrali).

Logiczna topologia szyny - sygnały, nadawane przez jeden węzeł, docierają do wszystkich węzłów w sieci.

Przykładem sieci o topologii szyny jest sieć typu Ethernet.

Zalety topologii szyny:

• łatwy podział na mniejsze podsieci (łatwa segmentacja sieci)

• prosta instalacja i rozbudowa sieci.

host host

hostdrukarka

skaner

15

• prosta instalacja i rozbudowa sieci.

Wady topologii szyny:

• w tym samym czasie moŜe nadawca tylko jeden węzeł sieci (węzły tworzą jedna domenę kolizyjna)

• nadawane dane docierają do wszystkich węzłów

• zasoby sieci są współdzielone (np. czas dostępu do medium)

• konieczne są mechanizmy obsługi błędów (które spowalniają transmisje).

host

Topologia szyny


Topologia fizyczna a topologia logiczna sieci

host host

hostdrukarka

skaner

Topologia szyny

Com3

Topologia gwiazdy

host

host

host

host

host

drukarkaskaner

16

Sieć Ethernet.

Topologia fizyczna szyny pokrywa się z topologią logiczną.

Topologia szyny Topologia gwiazdy

Sieć Ethernet.

Fizyczna topologia gwiazdy, logiczna topologia szyny.


Standardy sieci LAN

Sieci Ethernet

Sieci Token Ring

Sieci FDDI


Sieci Ethernet

Wykład 'Standard Ethernet'.


Sieci Token Ring

Token Ring jest standardem sieci opracowanym przez firmę IBM.

Siec typu Token Ring jest zgodna ze standardem IEEE 802.5, tzn. moŜe współpracować z innymi standardami sieci LAN, np. Ethernet'em.

Siec Token Ring jest przykładem sieci o topologii pier ścienia .

Prędkość transmisji w sieciach Token Ring wynosi do 128 Mb/s.

19

Węzły sieci token ring przekazują miedzy sobą ramkę sterująca - znacznik , (ang.) token.

Tylko węzeł posiadający token moŜe nadawać.

W sieciach token ring brak jest kolizji.

Token-ring

host

host

host

Siec typu Token Ring

hostdrukarka


Sieci Token Ring

Funkcje tokenu:

• przyznaje przywilej dostępu do sieci

• śluzy do budowy ramek (podstawowa ramka tokenu jest przekształcana w nagłówki roŜnych typów ramek).

W sieci moŜe być tylko jeden token.

Urządzenie nadające wykorzystuje token (modyfikuje go) do tworzenia nagłówków ramek z danymi.

Urządzenie które nie posiada tokenu nie moŜe utworzyć nagłówka ramki i nie moŜe nadawać.

20

Urządzenie które nie posiada tokenu nie moŜe utworzyć nagłówka ramki i nie moŜe nadawać.

W sieciach token ring nadawane sygnały przechodzą przez wszystkie węzły sieci i wracają do węzła

nadającego. JeŜeli urządzenie nie chce więcej nadawać ramka danych jest przekształcana w token i

przesyłana do sąsiedniego węzła.

Pola ramki tokenu:

• pole ogranicznik początku

• pole sterowanie dostępem

• pole ogranicznik końca.

Typy ramek w sieciach Token Ring

KaŜda funkcja, np. przesyłanie danych wymaga ramki o określonej strukturze.

Rodzaje ramek w sieci token ring :

• ramka token

• ramka danych

• ramka danych LLC

• ramki zarządzania MAC

• ramka przerwania.

21

Ramka MAC słu Ŝy do zarz ądzania sieci ą:

• test podłączenia węzła (lobe test)

• inicjalizacja pierścienia

• czyszczenie pierścienia

• token zgłoszenia

• funkcje monitora aktywnego.

Ramka przerywania jest wykorzystywana do zakończenia transmisji.

Ramka przerywania zawiera: pole znak początku, pole znak końca.


Sieci Token Ring

Sieci Token Ring posiadaj ą:

• mechanizm monitorowania sieci

• mechanizm automatycznego wykrywania awarii i informowania o nich innych węzłów pierścienia

• system zarządzania węzłami sieci

• mechanizmy dostrajania działania pierścienia.

Do zarządzania węzłami słuŜą aplikacje 'agenci węzłów.

Agenci zajmują się zbieraniem i wysyłaniem danych do serwerów zarządzających pierścieniem.

22

Rodzaje agentów i serwerów:

• monitor aktywny, monitor oczekujący

• monitor błędów pierścienia

• serwer raportu konfiguracji

• serwer parametrów pierścienia.


Fizyczna budowa sieci Token Ring

W sieciach Token Ring stosowane s ą następuj ące kable:

• skrętka UTP IBM typ 3

• kable telefoniczne (skrętka kat.1.).

Złącza:

• IBM typ 1, typ 2

• RJ-45, dla kabli UTP IBM typ 3

• RJ-11, dla kabli telefonicznych.

23

Karty sieciowe:

• PC Adaptor

• TRN/A Adaptor.

Max. liczba węzłów : 96

Max. liczba 8228 MAU (transceiver) : 12

Max. odległość między węzłem i MAU*: 45m

Max. Odległość między wezlami : 120m

*MAU - Medium Attachment Unit

Sieci FDDI

FDDI, (ang.) Fiber Distributed Data Interface.

Standard światłowodowej sieci LAN, ANSI X3T9.5.

Siec FDDI jest przykładem sieci o topologii podwójnego pier ścienia .

Dostęp do medium jest regulowany przez znacznik , (ang.) token.

Token FDDI jest typu czasowego , tzn. posiadacz tokenu moŜe nadawać tylko przez określony czas.

W sieciach FDDI brak jest kolizji.

24

W sieciach FDDI brak jest kolizji.

FDDI Ring

host

host

host

Siec typu FDDI

host

drukarka


Sieci FDDI

Cechy sieci FDDI:

• max. szybkość transmisji 100 Mbps

• max. odległość między dwoma węzłami 2 km, (światłowód wielomodowy)

• max. odległość miedzy dwoma węzłami 20 km, (światłowód jednomodowy)

• dostęp do transmisji regulowany jest przez token

• siec posiada mechanizm automatycznego wykrywania i usuwania awarii

25

• kable: światłowód wielomodowy 62.5/125mm, światłowód jednomodowy 8.3/125nm, (min. pasmo

przenoszenia 160MHz×km dla fali 850nm, 500MHz×km dla 1300nm)

• max. wielkość pierścienia 100 km

• max. liczba węzłów 500.

Sieci FDDI - Warstwa MAC

Warstwa sterowania dostępem do nośnika (MAC) jest równowaŜna warstwie Łącza Danych modelu OSI.

Warstwa określa zasady dostępu do nośnika oraz definiowanie formatów ramek.

Specyfikacje warstwy MAC okre ślają zasady:

• generowania tokenu i ramki

• zarządzania ramkami

• adresowania fizycznego (MAC)

• wykrywania i usuwania błędów występujących przy odbiorze ramek.

26

• wykrywania i usuwania błędów występujących przy odbiorze ramek.


Sieci FDDI - Warstwa PHY

Protokół warstwy fizycznej (PHY) FDDI odpowiada warstwie Fizycznej modelu OSI.

Protokół odpowiada za przyjmowanie danych (strumienia bitów) i przekształcanie go na format odpowiedni dla transmisji.

Protokół PHY odpowiada za taktowanie sieci.

Siec FDDI jest taktowana z częstotliwością 125 MHz.

Warstwa PHY generuje sygnał taktujący transmisje i synchronizuje go we wszystkich węzłach sieci.


Sieci FDDI - Warstwa PMD

Medium transmisyjne warstwy fizycznej (PMD) okre śla parametry no śnika:

• rodzaj nośnika (kabla)

• poziom sygnału transmisyjnego

• dopuszczalny poziom błędów

• rodzaje złącz.

W standardzie FDDI wykorzystywany jest kabel światłowodowy o średnicy 62,5/125 mikrometrów.

W 1994 r. ANSI opracowało specyfikacje skrętki PMD (TP-PMD).

28

W 1994 r. ANSI opracowało specyfikacje skrętki PMD (TP-PMD).

Standard przesyłania danych po kablu miedzianym nazwany został CDDI (ang.) Copper Distributed Data Interface.


Sieci FDDI - Warstwa SMT

Warstwa zarządzania stacja (SMT) składa się z zestawu protokołów FDDI słuŜących do zarządzania i monitorowania węzłów w pierścieniu FDDI.

Warstwa zarządzania stacja (SMT) komunikuje się bezpośrednio z warstwami MAC, PHY i PMD, aby monitorować i zarządzać węzłami.

Funkcje SMT:

• obsługa ramek SMT

• sterowanie połączeniem

• sterowanie pierścieniem.

29

• sterowanie pierścieniem.

Usługi warstwy SMT:

• przyłączanie stacji

• odłączanie stacji

• zbieranie danych statystycznych

• identyfikacja i usuwanie uszkodzeń.

Standard: ANSI INCITS 229-1994 Information Systems - Fibre Distributed Data interface (FDDI) - Station Management (SMT)

(formerly ANSI X3.229-1994 (R1999)).


Sieci Komputerowe Standardy i rodzaje sieci

Documents

Transcript of Sieci Komputerowe Standardy i rodzaje sieci