Przejście do strony głównej index.htm

Zagadnienia

Pojęcie sieci, usługi sieciowe.
Niezbędne urządzenia, sieci typu peer to peer, siec typu klient serwer.
Podział sieci ze względu na zasięg.
Typy serwerów, repeatery, mosty, bramy, routery.

Sieć komputerowa - zespół urządzeń i oprogramowania pozwalającego na połączenie komputerów (terminali sieci) w celu wymiany danych, korzystania ze wspólnych zasobów (dysków, pamięci, informacji, programów, urządzeń peryferyjnych).
Jest to zespół komputerów i towarzyszących tym komputerom urządzeń peryferyjnych. Urządzenia i komputery w sieci mogą się ze sobą komunikować.
Sieć komputerowa jest to cały zbiór sprzętu i oprogramowania. Umożliwia wymianę informacji miedzy różnymi komputerami. Głównym zadaniem sieci jest podłączenie użytkowników do wspólnych zasobów, takich jak np. dyski twarde, fax modemy, drukarki.
Urządzeniami niezbędnymi do uruchomienia sieci komputerowej są komputery centralne (serwery, host), karty sieciowe, okablowanie (skrętki, kable koncentryczne) i sieciowy system operacyjny (NOS). Przy większej liczbie terminali pracę sieci komputerowej wspomagają koncentratory aktywne i pasywne (hub) - do realizacji rozgałęzień. Transmisję między różnymi rodzajami sieci mogą wspomagać modemy, routery, bramki komunikacyjne (gateway), mosty (bridge) i tranceivery.

• Klient - serwer (dedykowany serwer)
• Peer to peer (równorzędnych komputerów), gdzie rolę komputera centralnego można określić na poziomie oprogramowania.

LAN (lokalne) oraz rozległe WAN. Wyróżnia się też MAN (metropolitalne).

Dzielenie zasobów sprzętowych

Sieć pozwala nie tylko na posługiwanie się zdalnymi urządzeniami, lecz umożliwia także komunikowanie się z innymi ludźmi. Aplikacje służące do takiej komunikacji dzielą się na 3 kategorie: poczta elektroniczna, rozmowy elektroniczne i grupy robocze.

• łatwe przechowywanie
• możliwość skierowania równoczesnego do wielu osób

Rozmowy w sieci

Grupy robocze

Do aplikacji grup roboczych zaliczamy:

• programy szeregujące,
• wspólnie użytkowane tablice
• wideo konferencje.

Tablice takie pozwalają ilustrować graficznie pewne koncepcje i pomysły. Na tablicy może rysować dowolna ilość osób. Gdy ktoś rysuje na swoim monitorze to rysunek jest widoczny] na ekranach wszystkich uczestników prelekcji.

Wideo konferencje

Sieciowe gry wideo

LAN (Local Area Network) - lokalne - umożliwiają łączenie komputerów w obrębie budynku lub budynków - firma (bank, szkoła).Niewielkie ilości danych w tysięcznych sek. Większe ilości danych przesyłane z szybkością 10 mln do 100 mln bit. sek i szybciej. (1 GB Ethernet). Dopuszczalne połączenie radiowe (podczerwień) między budynkami

MAN (Metropolitan Area Network) - metropolitalne, zasięgiem obejmują miasto. Są to szybkie sieci komputerowe zbudowane w oparciu o światłowody. Udostępniają różne usługi, w tym połączenia miedzy lokalnymi sieciami komputerowymi, z centralami PBX, dają możliwość korzystania z mocy obliczeniowej dużych komputerów "mainframe", przesyłanie głosu i obrazów. Sieci te są budowane w oparciu o protokoły FDDI, IEEE 802.6 DQDB, ATM.

WAN (Wide Area Network) - sieć łączy komputery oddalone o tysiące kilometrów (miast, państw). Do łączenia wykorzystuje się istniejące okablowanie - najczęściej linie telefoniczne. Jest z reguły wolniejsza od LAN. Umożliwia łączenie milionów komputerów na całej kuli ziemskiej. Przesyłanie informacji od 64 Kbit/sek do Gbit/sek. Przykładem sieci jest Internet.

Klasy sieci komputerowych

Miejskie sieci komputerowe MAN - obszar miasta w oparciu o światłowód. Pętle światłowodowe zamknięte. Komunikacja w jednym kierunku poprzez routery. Obecnie ATM jako sieć szkieletowa. Kiedyś FDDI (100 Mbit/sek), ATM (150Mbit/sek). Możliwość przesyłania danych, głosu, obrazów. Banki, instytucje - Warszawa, Kraków, Wrocław, Poznań.

Sieci radiowe - jako medium używa się fal radiowych. Transmisję gwarantują stacje odbiorczo nadawcze, stałe lub ruchome. Zasięg ograniczony. Protokół AX25 (CB radio - dostęp do Internetu)

Sieć satelitarna Motoroli (Irydio?) - telefony komórkowe przez satelitę - ok. 100tys (nie 3 mln).

Sieci satelitarne - budowane w oparciu o satelity geostacjonarne. Transmisje z opóźnieniem do 0.25 sek. Satelity muszą być wymieniane.

Sieci fotoniczne (photonics networks) - na łączach światłowodowych. Impulsy światła o różnej długości fali. 10Gbit/sek - multimedia, telewizja, przystawki do telewizorów - Internet.

HSLN - High Speed Local Network - lepszy protokół (światłowód)

Transmisja w sieciach komputerowych

Transmisja analogowa - przesyłane dane przyjmują ciągłe wartości (przekształcone sinusoidy) i mogą dotyczyć np. natężenia dźwięku, jasności.

Transmisja cyfrowa - dane przyjmują ściśle określone wartości - ze skończonego przedziału - mogą to być impulsy cyfrowe o wartości max.

Komputery są cyfrowe. Transmisja miedzy nimi cyfrowo lub analogowo - używane wtedy są modemy.

Modulacja może być amplitudowa, częstotliwościowa i fazowa.

Najważniejszymi własnościami transmisji są: szybkość w bit/s oraz zasięg w km.

Sposób przekazywania bitów informacji:

• W paśmie podstawowym (bez użycia modulacji - 2 poziomy napięcia: ujemny dla 1, + dla 0) - prosta konstrukcja, niskie ceny
• Szerokopasmowa - przesyłany sygnał jest nakładany na sygnał nośny. Do transmisji niezbędne łącza o dużym paśmie przenoszenia (300 lub 400 MHz), można pasmo dzielić na węższe kanały.

Tryby transmisji w sieciach komputerowych

Asynchroniczny - odstępy między przesyłanymi znakami o dowolnej długości. Musi być początek ramki (bit startu 0) i koniec (bit stopu 1)

Synchroniczny - wymaga synchronizacji komputerów - ta sama podstawa czasu. Sieci bardzo drogie. Sygnały startu i stopu nie są wymagane.

Izochroniczny - ramka opatrzona bitem startu i stopu, przedziały pomiędzy znakami są wielokrotnością czasu trwania - kompromis obu trybów poprzednich.

Przesyłanie danych - komunikacja

1. Komunikacja simpleksowa - dane od nadawcy do odbiorcy tylko w jednym kierunku. Dwa przewody są wystarczające.
2. Komunikacja półdupleksowa - dane mogą przepływać w obu kierunkach ale nie jednocześnie. Łącza 2-przewodowe lub jedno 4-przewodowe.
3. Komunikacja dupleksowa - dane przesyłane w obu kierunkach] jednocześnie - 4-przewodowe łącze (Internet).

TOPOLOGIE I STRUKTURY SIECI KOMPUTEROWYCH

1. Połączenia typu punkt - punkt (między 2 komputerami poprzez pojedynczy kanał)

• Gwiazda - centralny komputer (gwiazda)
• Drzewo

2. Wielopunktowe

• Magistrala
• pierścień

3. Struktury mieszane

Struktury sieci mogą tworzyć hierarchie - lokalne sieci (najniższa warstwa), sieć miejska (warstwa wyższa), komputery odpowiadające za ruch między miastami poziom najwyższy.

Model referencyjny ISO/OSI a standardy sieci komputerowych

1. fizyczna
2. łącza danych
3. sieci
4. transportu
5. sesji
6. prezentacji
7. zastosowań /aplikacji

Warstwa fizyczna leży najniżej, kolejne coraz wyżej, 7-a ma kontakt z procesami
Warstwa fizyczna to podstawowa warstwa komunikacyjna, można ją utożsamiać z medium komunikacyjnym. Są to niejako impulsy elektroniczne wysyłane przez kartę sieciową lub np. drogą radiową. Dotyczy transmisji zer i jedynek. Najbardziej znanym protokołem tej warstwy jest IP (Internet Protocol).

Warstwa łącza danych pozwala na niezawodne przesyłanie pakietów między węzłami. Pakiety w tej warstwie są uzupełniane o informacje kontrolne pozwalające na wykrywanie błędów w transmisji. W tej warstwie są zaimplementowane protokoły sieci Ethernet, Token Ring.

Warstwa sieciowa dokonuje zestawienia fizycznego przez sieć lub kilka sieci. Przetwarza dane w postaci pakietów, w przypadku komutacji pakietów, analizuje adresy.

Warstwa transportowa odpowiada za bezbłędne przekazywanie danych w postaci bloków. Sprawdza ustala kolejność w jakiej zostały wysłane i odpowiednio zestawia. Może zlecić hostowi ponowne wysłanie danych utraconych.
Najczęściej używanymi protokołami tej warstwy są TCP oraz TP4.

Warstwa sesji odpowiada za logiczne połączenie między komputerami. Określa sposób przesyłania danych, początek dialogu i koniec. Warstwa ta pozwala dowolnej stacji roboczej komunikować się z kilkoma urządzeniami na raz, otwierając nowe sesje komunikacyjne. Do programów tej warstwy należy NETBIOS Extender User Interface.

Warstwa prezentacji odpowiada za interpretację danych, dokonuje szyfrowania, deszyfrowania, kompresji. Są w niej zaimplementowane wirtualne terminale.

Warstwa zastosowań (aplikacji) pozwala na różnorodne zastosowania sieci komputerowej. Komunikuje się z programami. Umożliwia zarządzanie bazami danych, korzystanie z poczty, zarządzanie sieciami, umożliwia pracę na zdalnym komputerze, przesyłanie plików itp. Do warstwy tej można zaliczyć dowolny program, który komunikuje się z serwerem za pośrednictwem sieci. Przykłady: aplikacje baz danych oparte na architekturze klient /serwer, programy Internetowe (Telnet, Gopher, przeglądarki WWW), aplikacje grup roboczych (Lotus Notes).

Model OSI/ISO jest standardem dla sieci LAN i MAN.

Podstawowe protokoły w sieci LAN są inne, jest ich mniej, bo sieć lokalna nie zajmuje się trasowaniem i sterowaniem obciążeniem, ale można je odwzorować na OSI.

Warstwy w LAN: Physical, Medium Access Control, Logical Link Control, Interworking.

W 1980 r. stowarzyszenie IEEE powołało komitet Project 802, którego celem było utworzenie standardów sieci LAN. Utworzono najpierw 6 podkomitetów, potem 11, zajmujące się poszczególnymi rodzajami sieci, np. Token Ring, Token Bus, MAN, HILI, BBTAG.

• 802.1 - HILI
• 802.2 - Logical Link Control (skrętka)
• 802.3 - CSMA/CD.
• 802.4 - Token Bus
• 802.5 - Token Ring
• 802.6 - MAN
• 802.7 - BBTAG (superkomputery)
• 802.8 - Fiber Optics Technology Advisory Group (światłowód)
• 802.9 - IVD LAN

1. Mosty (bridges) - 2 warstwy OSI
2. Rutery (routers) - 3 warstwy
3. Bramy (gateways) - 7 warstw

Są to droższe komputery. Różna ilość zaimplementowanych protokołów. Najbardziej zaawansowane bramowe - 7 warstw, do wszystkich zastosowań. Rutery mają tylko do 3 warstwy, mosty tylko 2 warstwy, koncentratory tylko 1 warstwę.

Mosty - dostarczają połączenia typu punkt-punkt między 2 różnymi LAN-ami. Mosty są wyposażone tylko w 2 pierwsze warstwy protokołów OSI (fizyczna i łącza danych). Most przekopiowuje pakiety. Procesury MAC dokonują retransmisji

Rutery są przeznaczone do połączeń sieci o różnych sposobach adresowania przez warstwę MAC. Pozwalają na budowę sieci rozległych, łączenie LAN z LANem, WANem. Filtrują sieć, sprawdzają, znajdują optymalną drogę. Ruter jest wyposażony w 3 warstwy. Znajduje optymalną drogę. Jest drogi - ok. 150000USD. Każda uczelnia, większa firma ma ruter. Np. w Cyfronecie jest wiodący ruter dla Krakowa.

Bramy są używane do połączenia ze sobą różnych sieci. Są bardzo inteligentne, mają 7 warstw OSI. Mogą zajmować się trasowaniem pakietów działają jako rutery, przełącznikami (switches), konwersją protokołów itp. Software inteligentny. Bramy są bardzo drogie - miliony dolarów. Komputer bramowy jest w Instytucie UW.

Koncentratory są używane w sieciach FDDI. Są to komputery, które posiadają dodatkowe porty. Pozwala to na przyłączenie do nich jednego lub 2 pierścieni FDDI. Są wyposażone tylko w pierwszą warstwę protokołu OSI, tzn. dokonują tylko transmisji bitów, nie sprawdzając pakietów. Brak roli filtrów.

Przełączniki (switches) są urządzeniami stosowanymi w szybkich sieciach komputerowych. Pozwalają osiągnąć skalowanie szerokości pasma transmisji. Fizycznie przełącznik jest wieloportowym mostem tworzącym oddzielne segmenty sieci. Używa się dla sieci z dużymi szybkościami

(FDDI, FastEthernet, ATM) lub dla grup roboczych, np. CAD/CAM.

Token Ring (pierścień) specyfikuje najniższe warstwy OSI, dodatkowo opisano warstwę sieciową i transportową. Obsługę wyższych poziomów zleca innym protokołom.

Ethernet definiuje sposób porozumiewania się komputerów na najniższych warstwach modelu OSI. Wyższe warstwy są obsługiwane przez protokoły takie jak: IPX, TCP/IP i NetBIOS.

Protokół TCP/IP jest niskopoziomowym językiem służącym do określenia miejsca dostarczenia danych. W protokole tym każdy host i sieć mają swe unikatowe adresy - w formie 32-bitowych liczb, 4 x 8 oktetów, oddzielonych kropkami, np. 192.217.215.12 Występuje tu system nazw domen (DNS). Domeną jest grupa hostów.

Protokół IPX/SPX - firmy Novell dla serwerów NetWare. IPX jest protokołem bezpołączeniowym, weryfikacja zostawiona warstwie transportowej lub wyższym. SPX weryfikuje dostarczone dane. Towarzyszy serwerom baz danych. IPX może używać jednego z 2 pakietów: 802.3 - surowy Ethernetowy oraz 802.2 (z zabezpieczeniem)

NetBIOS - prosty protokół dla sieci lokalnych, pozwala włączyć do 255 komputerów. Założenie, że dostępna tylko jedna sieć.

1. statyczne
2. dynamiczne
3. hybrydowe

Statyczne zarządzanie alokacją zasobów w LAN-ach polega na podziale pasma częstotliwości między użytkowników. Metody FDMA (Frequency Division Multiple Access) i TDMA (Time Division..).
W FDMA każdy użytkownik ma przyznaną określoną częstotliwość do wysyłania danych a odbioru może dokonać na wszystkich innych częstotliwościach. Wada - każdy musi mieć możliwość czytania na innych częstotliwościach - przestrajalne odbiorniki. TDMA - każdy użytkownik ma przydzielony kwant czasu. Wadą są puste szczeliny, niewykorzystanie medium gdy nie ma użytkownika.

1. przekazywanie uprawnień (losowo lub inny) - metody tokenowe
   Istnieją 3 warianty przekazywania uprawnień następnej stacji w pierścieniu W wojsku, lotnictwie, energetyce - sieć czasu rzeczywistego - metody deterministyczne.
2. pustej szczeliny - która wędruje przez sieć
3. dostępu losowego - najpopularniejsze

Metody dostępu losowego należą do najpopularniejszych i stosowane są w LANach. Po raz pierwszy zostały użyte w sieci radiowej ALOHA na Hawajach w latach 70.

Szczelinowe ALOHA - podział czasu na szczeliny, stacje nadawcze muszą być zsynchronizowane. Dostęp losowy z badaniem nośnej - technika CSMA (Carrier Sense Multiple Access). Każdorazowo przed wysłaniem danych stacja sprawdza czy środek transmisji jest wolny. W trakcie transmisji sprawdza czy nie ma kolizji. Koncepcja 3COM - standard wszedł do historii.
Po wykryciu kolizji są metody rozwiązań:

• Nietrwałe CSMA - każda stacja sprawdza czy środek transmisji jest wolny i ewentualnie wysyła dane. W przeciwnym razie czeka przez losowy odstęp czasu.
• Trwałe CSMA - bada środek transmisji aż wykryje że jest wolny
• P-trwałe CSMA - po odkryciu bezczynności ośrodka wysyła dane z prawdopodobieństwem p
• CSMA/CD - lub CSMA z detekcją kolizji - najczęściej stosowana. Gdy kolizja to przerywa i wysyła bity ostrzeżenia. Podejmuje następną próbę.
• CSMA/CA lub CSMA z unikaniem kolizji - każdy z wysyłanych pakietów musi być potwierdzony przez odbiorcę. Transmisja pewna ale rzadziej używana.

Połączenie metod deterministycznych (token) z losowymi. Eliminacja ujemnych stron. Dane synchroniczne (np. video) i asynchroniczne (dane komputerowe). Specjalne karty - kosztowne.

Elementy sieci komputerowej

• komputery i urządzenia peryferyjne
• oprogramowanie działające na komputerach - system operacyjny komputerów i sieciowy system operacyjny (NOS - Network Operating System)
• elementy łączące - karty sieciowe i kable

Komputer do zainstalowania w sieci lokalnej powinien mieć wolny slot do włożenia karty sieciowej (NIC - Networking Intarface Card) - gniazdo ISA, EISA lub PCI.

Okablowanie

Kabel koncentryczny jest zakończony wtykiem BNC (Bayonet-Neill-Connection).

Skrętka ekranowana (STP - shielded twisted-pair) wyposażona jest dodatkowo w specjalny ekran, chroniący przed zakłóceniami wywołanymi interferencją elektromagnetyczną. Ekran pokrywa każdy z przewodów i z powłoki, która pokrywa wszystkie skręcone pary. W kablach STP są z reguły 2 skręcone pary, a w UTP aż 4 pary.

PIERWSZA GENERACJA LOKALNYCH SIECI KOMPUTEROWYCH

Sieć została zbudowana przez Xerox Corporation a następnie była rozpowszechniana przez DEC, Intel i Xerox.
Oparta jest o metodę CSMA/CD. Używa się kabla koncentrycznego o przepustowości 10 Mbit/s, max 1024 stacje, odległości między stacjami do 2.5 km. Architektura oparta o magistralę wielopunktową, które mogą być łączone dzięki regeneratorom (repeaters). Długość magistrali do 500 m. Wykorzystano 2 warstwy OSI. Poziom łączy danych ograniczony do detekcji kolizji i błędów transmisji dokonywanej przez warstwę fizyczną. Długość pola danych w ramce o długości 1518B wynosi max 1500B. Każda ramka jest datagramem, który może samodzielnie wędrować przez sieć.
Postać ramki danych:

Lokalna sieć Cambridge Ring została zbudowana w Laboratorium Komputerowym Uniwersytetu w Cambridge.
Do budowy użyto skręconej pary ekranowanych przewodów, tzw. skrętki (twisted wire pairs) tworzącej zamknięta pętlę przechodzącą przez 2 rodzaje regeneratorów (repeaters). Jeden regeneruje sygnał, drugi jest połączony ze stacją. Jedna ze stacji monitoruje pracę i koryguje.

Lokalna sieć utworzona przez IBM, działa w paśmie podstawowym, w oparciu o metodę przekazywania uprawnień. Przepustowość 4 Mbit/s, potem 16 Mbit/s. Architektura hierarchiczna. Centralny węzeł - most (bridge), regeneruje sygnały i przekazuje z jednego pierścienia do drugiego (łączenie pierścieni przez mosty). W każdym pierścieniu może być 100-200 stacji, w tym jedna monitorująca. Dane mogą być asynchroniczne (znacznik ramki TM=0) lub synchroniczne (TM=1).

DRUGA GENERACJA LOKALNYCH SIECI KOMPUTEROWYCH

• jednomodowy skokowy
• wielomodowy skokowy - impulsy o różnych długościach
• wielomodowy gradientowy - współczynnik załamania się zmienia

W oparciu o światłowody zostały zbudowane sieci komputerowe drugiej generacji, m.in. Fastnet, Expressnett, FDDI, FDDI-II.

Istnieją 2 rodzaje stacji:

• stacje typu SAS (Single Attachment Station) - połączona z siecią przez pojedynczy kabel (2 światłowody)
• stacje typu DAS (Dual Attachment Station) - przyłączona do 2 logicznych pierścieni - 2 kable, 4 światłowody

Koncentratory mogą mieć różne zakończenia: NAC (Null Attachement Concentrator), SAC (Single), DAC (Double)
Węzeł SAS lub SAC ma jeden port - slave, węzeł DAS lub DAC ma 2 porty (A i B). Węzły mogą być również wyposażone w M-porty (master), od których światłowody są przyłączone do portów slave.

• transmisji synchronicznej - deterministycznie określony czas uzyskania dostępu oraz stałe dla stacji pasmo transmisji
• transmisji asynchronicznej - przydział stacjom pasma w sposób dynamiczny, zależnie od obciążenia

Mechanizmy sieciowe systemu operacyjnego UNIX

1. System NFS - Network File System (SUN)

• UDP - User Datagram Protocol
• TCP - Transmission Control Protocol
• IP - Internet Protocol
• ISMP - Internet Control Message Protocol
• NIS - Network Information Service - dawne Yellow Pages
• XDR - eXternal Data Reprentation
• RPC - Remote Procedure Call

Protokół NFS jest bezstanowy. Argumenty każdej wywoływanej procedury mają komplet danych do jej zdalnego wykonania, a po stronie usługodawcy nie przechowuje się żadnych informacji o stanie klientów. Jest to nieocenione na wypadek awarii usługodawcy. Bezstanowość NFS umożliwia korzystanie w warstwie transportowej z protokołu UDP, który w przypadku lokalnych sieci komputerowych jest efektywniejszy niż TCP. Protokół ten może gubic pakiety, klient NFS wysyła je ponownie. Protokół UDP jest bezstanowy. Stany klienta i serwera nieustalone - gdy awaria to dane możemy stracić. Protokół by się nie sprawdził w wojskowości, bankach.

2. System RFS - Remote File System (AT&T)

Skonstruowany przez koncern AT&T do przetwarzania rozproszonego przy użyciu systemu UNIX System V. Jest niezależny od protokołów sieciowych, które są dopiero włączane do RFS, zapewniając jego zgodność z ISO. Komputer-klient wysyła komunikat do serwera, ten wykonuje usługę oraz wysyła odpowiedź. Węzły udostępniają swoje pliki i katalogi gdy nastąpiła zgoda na tę usługę. W RFS przyjęto koncepcję w pełni stanowego serwera, w przeciwieństwie do NFS. Dane nie są gubione. Zastosowania: wojsko, banki.

3. Gniazdka Berkeley

Mechanizm gniazdek został wprowadzony do komunikacji pomiędzy procesami w systemie rozproszonym budowanym w oparciu o UNIX. Zbudowano go na uniwersytecie w Berkeley i dołączono do konstruowanych tam systemów operacyjnych UNIX 4.2 BSD, 4.3 BSD, 4.4 BSD (Berkeley System Distribution).

• UNIX,
• Internet,
• w środowisku dla komunikacji przy użyciu protokołów komunikacyjnych Xerox

• gniazdka strumieniowe - interfejs gwarantujący niezawodny 2-kierunkowy przepływ danych bez ograniczeń na rekordy
• gniazdka datagramowe - 2-kierunkowy przepływ danych oraz zachowywanie rekordów. Mogą duplikować dane
• czyste gniazdka - dają bezpośredni dostęp do protokołów komunikacyjnych - dla administratorów
• gniazdka pakietów kolejnościowanych - dostarczają te same możliwości co strumieniowe, gwarantują ponadto ograniczenia rekordów
• gniazdka niezawodnych komunikatów - podobne do datagramowych, lecz dają dużo większą niezawodność

Gniazdka mogą być użyte w trybie połączeniowym (SOCK_STREAM) lub bezpołączeniowym (SOCK_DGRAM) - do kilkuset kilometrów.

4. Strumienie AT&T

Istotą RPC jest zezwolenie programom na wykonywanie procedur znajdujących się na innych komputerach. Gdy proces na komputerze A wywołuje procedurę na komputerze B, to następuje jego zawieszenie, a wykonywanie procedury przebiega na komputerze B. Informacje od procesu wywołującego do wywoływanego są przenoszone za pomocą parametrów, a wracają w postaci wyników procedury. Nie ma przekazywania komunikatów ani wejścia-wyjścia.

Genarator - generuje programy.
Rozproszone bazy danych klient-serwer - mechanizm RPC.

Praktyczne implementacja LAN-ów

1. Stara koncepcja okablowania LAN-ów

a) Standard Ethernet

Sieć Ethernet jest bardzo popularnym rodzajem sieci, ze względu na stosunkowo niskie ceny i szybkość transmisji
Budowa LAN w standardzie Ethernet opierała się na wykorzystaniu jako środka transmisji mediów:

• grubego koncentryka 10Base5
• kabla koncentrycznego 10Base2 (RC-58)
• kabla AUI o długości do 50 m dla odprowadzeń od grubego koncentryka

Stosuje się 2 podstawowe rodzaje kabli: 10Base2 i 10Base5 dla których pierwotnie opracowano specyfikację sieci Ethernet.
10Base5 - kabel gruby (thick) koncentryczny - 0.5 cala średnicy, żółty (yellow), o impedancji 50 omów.
Max 100 komputerów w segmencie sieci o max długości 500 m. Komputery powinny być dołączone do kabla dokładnie co 2.5 m lub wielokrotność tej długości. Jest to kabel drogi, sztywny - stosowany na korytarzu, pomiędzy budynkami. 10 Mbit/sek. Komputery dołączane do tego kabla za pomocą dodatkowego kabla dystansowego, do długości max 50 m, przez złącze AUI.
Przy użyciu kabla 10Base5 buduje się sieci szkieletowe łączące oddalone komputery lub sieci zbudowane w oparciu o kabel koncentryczny. Dodatkowymi elementami niezbędnymi do budowy sieci w oparciu o ten kabel są tap i tranceiver.

10Base2 (RG-58) - kabel cienki: Thinet - cienki Ethernet - 0.25 cala średnica przekroju, 50 omowy kabel koncentryczny. Kabel jest tani. Pozwala na umieszczenie do 30 komputerów w segmencie o max długości 185 m, a minimalna odległość miedzy komputerami 0.5 m. Kabel taki najczęściej służy do budowy sieci w jednym połączeniu. Fizyczne złącze do kabla typu BNC (złącznik bagnetowy) jest podłączane do karty sieciowej w komputerze. Szybkość transmisji 10 Mbit/sek.
Zamiast tego kabla stosowany szeroko kabel RG-58/U co nie jest zalecane.

Kabel UTP - 10BaseT - skrętka.
Kabel tańszy od koncentrycznego, łatwiej jest podłączyć stację roboczą, kable nie są pojedynczym punktem awaryjnym. Sieć 10BaseT jest oparta na topologii gwiazdy. Każda stacja jest podłączona z koncentratorem.

Stosowane do architektury typu magistrali. Przerwa na kablu - uszkodzenie całego segmentu sieci. Przyłączenie nowego komputera drogie - ok. 1500 USD.

Jedna z najstarszych lokalnych sieci komputerowych (Datapoint Corporation, 1977 r). Popularne były rozwiązania w sieci Novell, także Banyan VINES, Microsoft LAN MAnager, PowerLAN. Nie ma poparcia IEEE ale był popularny ze względu na niezawodność, elastyczność, łatwość instalacji i wykrywania błędów. Transmisja 2.5 Mbps. Topologia gwiaździsta z węzłami przyłączonymi do urządzeń rozdzielczych zwanych gniazdami (hub) pasywnymi i aktywnymi. Huby aktywne mogą posiadać 2 i więcej portów - najczęściej 8. Sieć ARCNET może posiadać średnicę 6000 m dzięki zastosowaniu hubów.
Standardowym kablem dla sieci ARCNEt jest kabel koncentryczny RG-62 o impedancji 93 omów.
ARCNET stosuje schemat logicznego przekazywania znacznika pozwolenia do sterowania dostępem do kabla.
MAksymalna liczba stacji 255, max długość kabla między urządzeniami aktywnymi 600 m, max liczba stacji na magistrali z kabla koncentrycznego wynosi 8. Na końcu kabla stosuje się 93 omowe rezystory. Przyłączanie do kabla realizowane za pomocą takich samych łączników BNC T jak w cienkim Ethernecie.

Okablowanie strukturalne polega na oddzielnym przyłączeniu każdego komputera. Powstaje topologia gwiazdy. Utworzone przyłącza są łatwe z zarządzaniu i sterowaniu. Aktualną normą jest dokument ISO/IEC 11801. Wyróżnia 3 kategorie komponentów: 3-cią, 4-tą , 5-tą (a także 6 i 7). Nie definiuje zasad fizycznej budowy.
Okablowanie strukturalne wykorzystuje kabel typu skrętka (UTP - Unshielded Twiested Pair) - miedziany, 4-parowy o impedancji 100 omów dla częstotliwości od 1 MHz do 100 MHz.
Każdy komputer podpięty do serwera dzięki topologii gwiazdy. Gniazdka okablowania w ścianach podłączone za pomocą skrętki z gniazdkiem RJ-45 na krosownicy w szafie montażowej, te z kolei są połączone do urządzeń HUB.

Podsystem okablowania: dystrybutor szkieletowy DS - na zewnątrz, dystrybutor budynkowy DB, dystrybutor piętrowy DP - co 3 piętra. Kable UTP/STP/FTP do 90 m. F/O - zewnętrzne.

Projekt wykonuje się samodzielnie (koszty: szafki, gniazda, kable), instalację powierza. Okablowanie poziome - złącza RJ45 - w ścianie. Kable skrętkowe. Krosownice - 16, 32, 48 lub 60 * RJ45 (do 60 komputerów na piętrze). Co 3 piętra dystrybutor piętrowy. Podsystem magistrali budynku - połączenia między dystrybutorami pięter na dole budynku. Podsystem magistrali szkieletowej - połączenie z innymi sieciami - porty dla sieci rozległych.
Koszty bardzo drogie. Całość na światłowodach.

SIEC ATM

Sieć ATM (Asynchronous Transfer Mode) jest powszechnie uważana za docelową technikę komutacji i transmisji danych w sieci szerokopasmowej ISDN. Sieć ISDN jest oparta o kanały cyfrowe PCM o przepustowości 64 kbit/s audio i wideo oraz PDH tzw. Plezjochronicznej Hierarchii Cyfrowej. Jest to wystarczające pasmo dla realizacji wielu usług ale niewystarczające dla transmisji sygnału telewizyjnego i wideo, stąd powstała koncepcja szerokopasmowej ISDN (B-ISDN).
Praca w paśmie 400 MHz lub więcej. Różne usługi dla użytkownika - multimedialne - wideo na żądanie, telekonferencje, wideokonferencje.
W B-ISDN rozdzielono sieć szerokopasmową od sieci ISDN. Sieć szerokopasmowa ma być budowana w oparciu o technikę ATM. Uwzględnia wykorzystanie 2 interfejsów:

Standard ATM posiada własną hierarchię protokołów.
Model wzorcowy ATM

W każdej komórce dane 48 B
Warstwa fizyczna wymaga karty ATM w komputerze. Od jej szybkości zależy zakup kabla.

Dla potrzeb transmisji danych opracowano różne technologie

Warstwa adaptacyjna opisuje sposób podziału na komórki oraz zasady ponownego scalania.
Zdefiniowano 4 klasy ruchu: klasa 1 dotyczy usług ze ścisłą rezerwacją czasową, klasa 2 dotyczy ruchu zmieniającego sie, klasa 3 dla usług wymagających zestawienia połączeń, klasa 4 obejmuje bezpołączeniowy ruch danych.

Klasy jakości usług w sieciach ATM - wyróżnia się 4 klasy: A, B, C, D - połączenia CBR, rt-VBR, nrt-VBR, ABR.

Zarządzanie przepływem danych w sieciach ATM odnosi się do sterowania ruchem. Muszą być spełnione funkcje: sterowanie przyjęciem zgłoszenia (CAC), kontrola parametrów użytkownika (UPC), sterowanie priorytetem (PC), sterowanie przeciążeniem (CC).

System sygnalizacji w ATM został zdefiniowany w zaleceniu Q.2931 i nazywa się DSS 2. Spełnia m. in. funkcje: zestawia połączenia, przesyła żądanie informacji o klasie jakości obsługi, wybiera ścieżki i łącza wirtualne, identyfikuje użytkownika, przesyła informacje, umożliwia subadresowanie, specyfikuje szybkość szczytową, wybiera sieć tranzytową, koryguje błędy.

Protokół X.25 jest zaleceniem organizacji CCITT określającym połączenia komputerów i terminali w sieciach komputerowych z komunikacją pakietów. Dotyczy on tworzenia komunikacji między urządzeniem transmisji danych użytkownika (DTE) a urządzeniem końcowym teletransmisji (DCE).
Protokół X.25 pozwala na przesyłanie danych z szybkością 64 Kbit/s. W 1993 r. przedstawiono nowe założenia - 2.048 Mbit/sek.
Protokół powstał wcześniej niż model OSI, stąd różnice w terminologii. W protokole X.25 zdefiniowano 3 poziomy komunikacji:

• poziom fizyczny (X.25/1) - charakterystyki łącza fizycznego - odpowiada warstwie fizycznej OSI
• poziom łącza (X.25/2) - procedura dostępu do łącza transmisji
• poziom pakietowy (X.25/3) - odpowiada warstwie sieciowej OSI, nie spełnia wszystkich jej funkcji

1. komutowane złącza wirtualne - VC
2. stałe połączenia wirtualne PVC
3. datagram
4. szybkie wybieranie FS

W 1973 r. ARPA (Advanced Research Project Agency) zainicjowała program, którego celem było połączenie różnego rodzaju komputerów. Podjęte działania nazwane zostały projektem międzysieciowym (Internetting Project) a system sieci komputerowych Internet. Po wcześniejszych opracowaniach Transmission Protocol (TCP) i Internet Protocol (IP) powstał zbiór protokołów zwany TCP/IP. W latach 80-tych powstało ponad 100 odmian protokołów TCP/IP. Na początku lat 90-tych powstały protokoły zgodne z OSI co pozwoliło na gwałtowny rozwój Internetu. W 1997 r. ok. 1 mln sieci i 100 mln komputerów.

INTERNET jest siecią rozległą obejmujacą cały świat. Eksperymentalna sieć rozległa ARPANET rozrosła się do ogromnych rozmiarów. Internrt obejmuje wiele sieci regionalnych, pracujących pod kontrola protokołów komunikacyjnych z rodziny TCP/IP.

Protokół - język, którym porozumiewają się komputery w sieci. Rozmowy między połączonymi komputerami mają na celu zapewnienie stabilnego działania sieci. Komputery rozmawiają na różne tematy w ściśle określony przez protokoły sposób. Pomimo, że każdy protokół jest odpowiedzialny za inne zadania, silnie wiąże się z innymi protokołami przekazując im wyniki swojej pracy. Badania nad sieciami prowadzone przez organizację DARPA doprowadziły do stworzenia rodziny protokołów TCP/IP. Później rozszerzono rodzinę tych protokołów o protokoły takie jak ARP czy NFS.

Model architektury sieci Internet

Zapewnia przesył pakietów między hostami.
Jest kamieniem węgielnym Internetu. Wszystkie komputery sieci Internet muszą zawierać protokół IP. Jego głównym zadaniem jest adresowanie komputerów, fragmentacja i defragmentacja pakietów, sterowanie przepływem pakietów. Działa w trybie bezpołączeniowym, tzn. wymiana danych odbywa się w postaci datagramów. Nie ustanawia kanału logicznego, nie wykrywa błędów w trakcie transmisji. Takiego sprawdzenia mogą dokonać dopiero protokoły wyższych warstw, np. TCP.

Nagłówek datagramu przesyłanego przez protokół IP ma m. in. pola: numer wersji IP (4 bity), długość nagłówka (4 bity), typ usługi (8 bitów), dugość datagramu z nagłówkiem (16 bitów), identyfikacja (16 b), flagi (3 b), przesunięcie, czas życia, identyfikator protokołu warstwy transportowej, suma kontrolna, pole opcji, wypełnienie.

Klasy adresowe różnią się zakresem numeru sieci i hosta. Wg podziału na klasy może być mało sieci z dużą ilością hostów oraz dużo sieci z małą ilością pracujących w niej hostów.

Poszczególne człony adresu IP w zależności od klasy adresu interpretuje się następująco:

Adresy klasy A mają zasięg od 1.0.0.0 do 126.0.0.0.
Adresy klasy B mają zasięg od 128.1.0.0 do 191.254.0.0.
Adresy klasy C mają zasięg od 191.254.0.0.
Adresy na Politechnice Śląskiej zaczynają się od 157.158 - jest to adres klasy B, przewidziany na średnią ilość sieci i średnią ilość hostów.

Adres może być przedstawiony w postaci binarnej lub dziesiętnie albo w postaci symbolicznej.

Bardzo często potrzeba wydzielić podsieci w obrębie danej sieci. W tym celu tworzy się tzw. maski, czyli 32-bitowe słowa, które przysłaniają lub odsłaniają dany adres IP. Np. maska 255.255.255.0 użyta dla adresu klasy B 135.42.8.39 wskazuje, że pierwsze liczby oznaczają sieć klasy B 135.42, następna liczba określa podsieć, tu 8. Ostatnia podaje komputer 39 w tej podsieci. Jest to podział wewnętrzny danej instytucji, adresowanie z zewnątrz nie ulega zmianie.

Wszystkie pakiety w sieci lokalnej są dostępne dla każdego hosta, ponieważ komputery łączy wspólny kabel. Sieć wysyła w domyśle wszystko do każdego. To odbiorca na podstawie adresu ethernetowego ma określić czy pakiet jest do niego. Każdy komputer zna swój adres ethernetowy i przyjmuje tylko te pakiety, które są adresowane tylko do niego. Wyjątkiem są adresy broadcastowe i multicastowe.Jeżeli wszystkie bity w części przeznaczonej na nr hosta są jedynkami (255), adres jest przeznaczony dla wszystkich komputerów w całym segmencie sieci. Pakiet zaadresowany 157.158.255.255 powinny odebrać wszystkie komputery pracujące w sieci klasy B o adresie 157.158.xx.xx. Adres internetowy 255.255.255.255 jest odbierany przez wszystkie host w całej sieci (broadcast). Jeżel wszystkie bity w tej części adresu są zerami, adres jest dla konkretnej sieci. 157.158.0.0 jest tylko adresem sieciowym i nie odnosi się do żadnego hosta. Jeżeli wszystkie bity w części adresu przeznaczonej na nr sieci są zerami, adres dotyczy konkretnego hosta w sieci lokalne. Adres 0.0.1.3 odnosi się do hosta o numerze 157.158.1.3. Innym adresem specjalnym jest 127.0.0.1 - jest to adres pętli zwrotnej, tzw. localhost. 127.0.0.1 adresuje sam siebie.

Adresy mogą być przedstawione w postaci symbolicznej. Np. zeus.polsl.gliwice.pl to nr 157.158.1.3. Adresy symboliczne specyfikują nazwę hosta oraz domenę, czyli logiczny obszar, gdzie znajduje się host. Np. zeus.polsl.gliwice.pl - zeus to host, domeną jest polsl.gliwice.pl. W tej domenie mogą być inne domeny. W adresie homer.iinf.polsl.gliwice.pl domeną jest iinf.polsl.gliwice.pl. Na nazwę hosta przeznaczony jest zawsze jeden człon adresu.

Nazwa konta dodana na początku adresu komputera tworzy kompletny adres użytkownika, np.
dziuma@zeus.polsl.gliwice.pl, asa@top.iinf.gliwice.edu.pl

• dostarcza w pełni dupleksowego, 2-kierunkowego połączenia
• z punktu widzenia użytkownika dane przesyła w postaci strumienia (nie w blokach)
• gwarantuje dużą niezawodność
• dla zwiększenia wydajności stosuje mechanizm ruchomego okienka
• używa funkcji pilnych danych oraz wskaźnika potwierdzenia do wskazanego miejsca
• używa 16-bitowego adresu portu
• dokonuje łagodnego zamknięcia połączenia

Numery portów źródłowych i docelowych są podawane w celu ustalenia, która aplikacja jest odbiorcą przesyłanych danych. Użycie portu przez daną aplikację umożliwia jednoczesne komunikowanie się wielu programów z tą aplikacją. Teoretycznie można utworzyć 65535 jednoczesnych połączeń TCP. Porty tych samych aplikacji mają te same numery, np. telnet w protokole TCP ma nr 23, ftp 21, rsh 514 itd.

Działanie protokołu TCP przebiega w 3 fazach:

• faza nawiązania połączenia
• fazy wymiany danych
• faza rozłączenia połączenia

Dostarcza informacji o błędach i punktach kontrolnych między hostami i gatewayami.
W trakcie transmisji danych od czasu do czasu powstają błędy w sieciach i węzłach. Muszą one być odnotowane, zanalizowane i usunięte ich przyczyny - zajmuje się tym protokół ICMP. Pełni on też rolę programu diagnostycznego przy implementacji protokołu IP. Istotą działania ICMP jest powiadamianie o problemach pierwotnego nadawę a nie pośredniczących ruterów.

Trasowanie w sieci Internet

Trasowanie jest czynnością polegającą na określeniu drogi przejścia pakietów czy datagramów przez sieć komputerową. Jest to problem wyboru ścieżki, którego dokonuje ruter. Może on wybrać ścieżkę do samego miejsca przeznaczenia lub przesłać dalej do kolejnego rutera.Trasowanie występuje w sieciach z komunikacją pakietów jak i w sieciach z komunikacją łączy. Sieć z komunikacją pakietów jest bardziej złożona i wymaga również zainstalowania programów do rozwiązywania takich problemów jak uszkodzenie sieci czy przeciążenie. Większa złożoność wynika też z mechanizmu konstruowania tablic tras.
Istnieją następujące metody konstruowania tablic tras:

• Ustalone tablice tras - generowane podczas konfigurowania sieci i mogą być zmieniane po restarcie komputera
• Centralne tablice tras - uwzględnia zmiany. Wymaga istnienia dużego węzła
• Dynamiczne tworzenie tablic - budowane dzięki wymianę informacji między sąsiednimi ruterami lub bramami - używane najczęściej w Internecie - konieczne przyłączenie rutera lub komputera bramowego do co najmniej 2 sieci

Do sprawdzenia usterek w sieci rozległej służą programy

• ping - sprawdza czy host odpowiada (czy włączony i działa oprogramowanie sieciowe)
• traceroute - określa trasę między węzłami, np. $ traceroute new.pdi.lodz.pl

• wspiera mechanizm pozyskiwania sąsiada
• rutery sprawdzają ciągle czy sąsiedzi w EGP odpowiadają
• sąsiedzi w EGP okresowo wymieniają informacje o osiągalności w sieci

Zawdzięcza swoją nazwę bardzo efektywnemu algorytmowi grafowemu Dijkstry. Jest używany przez rutery do konstrukcji optymalnego drzewa połączeń z innymi sieciami.

Pozwalają na odwzorowanie 32-bitowego adresu IP na 48-bitowy adres Ethernetu (tłumaczą adres Internetowy na adres fizyczny) oraz na działanie odwrotne. Działanie ARP polega na wysłaniu specjalnego pakietu do każdego hosta pracującego w sieci np. Ethernet. Takie wysłanie odbywa się w trybie rozgłoszeniowym (broadcast), tzn. jest kierowane do każdego hosta w sieci. Zawiera ono adres IP hosta przeznaczenia oraz żądanie: "Jeśli jesteś właścicielem tego adresu IP, to podaj swój adres sprzętowy".

Sieci SDH - Synchronous Digital Hierarchy

Międzynarodowy standard obejmujący zasady zwielokrotnienia, organizacji sieci i zarządzania nią. Wprowadzenie sieci SDH było związane z zastosowaniem światłowodów i opracowaniem nowego standardu styku optycznego, umożliwiającego transmisję danych komputerowych za pomocą łączy optycznych. Pozwoliło to znacznie obniżyć koszty transmisji.

System ten usuwa wady systemu PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), w którym zastosowano technikę plezjochroniczną, polegającą na zwielokrotnieniu sygnałów cyfrowych. Było kilka standardów PDH, najczęściej używane to europejski, amerykański i japoński.

SIECI OPTYCZNE XXI WIEKU

• Dodatkowa instalacja kabli światłowodowych - wadą duże koszty
• Zwiększenie przepływności systemów transmisyjncych z podziałem czasowym TDM (Time Division Multiplexing). Aktualnie używane systemy zezwalają na przepływ 2.5 Gbit/s (STM-16). Technologia S|TM-64 umożliwi przepływność 10 Gbit/s
• Zastosowanie multipleksacji z podziałem falowym WDM (Wavelength Division Multiplexing). Multipleksacja WDM umożliwia wykorzystanie fal świetlnych o różnych długościach (jkanałów falowych) do transmisji w jednym włóknie światłowodowym. Rozwinięciem tej techniki jest multipleksacja z gęstym podziałem falowym - DWDM (Dense), w którym odstępy miedzy kanałami falowym są bardzo małe (np. 0.8 nm).

Elementy sieci optycznej

• światłowodowe wzmacniacze optyczne
• multipleksery WDM
• optyczne krotnice WDM
• elementy systemów monitorowania sieci optycznych
• włókna światłowodowe
• źródła i detektory sygnałów świetlnych