Klovy.pl – Twoje centrum wiedzy!
Related Articles
Definicja sieci komputerowej
Sieć komputerowa to zbiór urządzeń połączonych ze sobą w celu wymiany danych. Do łączenia urządzeń stosuje się media transmisyjne, a dane przekazywane są za pomocą protokołów komunikacyjnych. Medium transmisyjne to nośnik poprzez który urządzenia wymieniają dane. Protokół komunikacyjny to zbiór reguł określających sposób komunikacji i wymiany danych.
Rola hosta
Host to komputer bądź inne urządzenie podłączone do sieci komputerowej, którego zadaniem jest wysyłanie i odbieranie danych. W zależności od zainstalowanego oprogramowania może pełnić role serwera lub klienta. Serwer to specjalny komputer w sieci, który oferuje różne usługi, takie jak hosting stron WWW czy wymianę plików. Klient to komputer lub oprogramowanie, które korzysta z usług serwera. Mimo, że serwerem może być każdy komputer, to jednak zwykle są to dedykowane maszyny z dużą mocą obliczeniową mogące obsłużyć tysiące lub nawet miliony zapytań od użytkowników.
Modele warstwowe sieci
Cała komunikacja sieciowa oparta jest na dwóch modelach warstwowych: ISO/OSI oraz TCP/IP. Główną korzyścią płynącą ze stosowania modeli warstwowych jest: określenie reguł i zasad komunikacji dla wszystkich, dzięki czemu produkty i oprogramowanie różnych producentów mogą ze sobą współpracować, bo każdy pracuje na tych samych zasadach.
Model ISO/OSI to model teoretyczny, który odpowiada za szczegółowy opis procesów zachodzących podczas komunikacji między urządzeniami. Robi to dzięki rozłożeniu całego ruchu sieciowego na siedem warstw gdzie każda ma inne zadanie. Cechą wspólną warstw w modelu OSI jest to, że obsługują one warstwę nad sobą i warstwę pod sobą. Aktualizacja standardów w jednej warstwie nie wpływa na pozostałe.
Model TCP/IP to model praktyczny, który za pomocą swojego stosu protokołów realizuje procesy opisane w modelu OSI poprzez implementowanie funkcji siedmiu warstw do czterech warstw. Zmniejszona liczba warstw jest spowodowana chęcią uproszczenia modelu, ponieważ w tym przypadku liczy się efektywność, a nie dogłębny i szczegółowy opis.
Krótki, wprowadzający opis każdej warstwy w modelu OSI:
● Warstwa aplikacji (7): Odpowiada za interakcję z użytkownikiem, odbieranie i przekazywanie danych do sieci.
● Warstwa prezentacji (6): Koduje, szyfruje i kompresuje dane, aby były zrozumiałe dla odbiorcy.
● Warstwa sesji (5): Zarządza sesjami komunikacyjnymi, ustanawia, utrzymuje i odnawia połączenia.
● Warstwa transportowa (4): Dzieli dane na segmenty/datagramy, numeruje je i zapewnia niezawodność transmisji.
● Warstwa sieciowa (3): Odpowiada za adresowanie IP i trasowanie danych w sieci.
● Warstwa łącza danych (2): Tworzy ramki do transmisji i określa adresy MAC hostów.
● Warstwa fizyczna (1): Przesyła dane przez medium transmisyjne.
Opis każdej warstwy w modelu TCP/IP:
● Warstwa aplikacji (4): Realizuje funkcje warstw aplikacji, prezentacji i sesji w modelu OSI, zajmuje się interakcją z użytkownikiem i przetwarzaniem danych aplikacji.
● Warstwa transportowa (3): Realizuje funkcje warstwy transportowej w modelu OSI, zapewnia niezawodną transmisję danych.
● Warstwa internetowa (2): Realizuje funkcje warstwy sieciowej w modelu OSI, odpowiedzialna za adresowanie IP i trasowanie.
● Warstwa dostępu do sieci (1): Realizuje funkcje warstw łącza danych i fizycznej w modelu OSI, zajmuje się tworzeniem ramek i transmisją danych.
Komunikacja pomiędzy warstwami
Gdy host źródłowy wysyła dane do hosta docelowego, to cała komunikacja zaczyna się w warstwie aplikacji i schodzi w dół zaliczając każdą warstwę do momentu aż dotrze do warstwy fizycznej. Dane są następnie przesyłane przez medium transmisyjne i gdy trafią do sieci hosta docelowego, to cały proces się odwraca i końcową warstwą jest warstwa aplikacji.
Każda warstwa implementuje w sobie unikatowe dla siebie funkcje, więc przechodząc w dół warstw modelu OSI, jednostka PDU musi jakoś sobie poradzić z tymi nowościami w każdej warstwie. PDU to forma jaką przyjmują dane, gdy znajdują się w określonej warstwie. Aby sobie z tym poradzić, każda warstwa dodaje do PDU swój własny nagłówek. Dodawanie nagłówków do jednostki PDU nazywamy enkapsulacją.
Uwaga: Gdy używamy protokołu TCP, to jednostka PDU w warstwie transportowej jest segmentem, natomiast gdy używamy protokołu UDP, to jednostka PDU będzie datagramem.
Jak już zostało wyżej wspomniane, gdy wysłane dane dotrą do sieci hosta docelowego, cały proces się odwróci. Mówiąc dokładniej to gdy jednostka PDU będzie przechodziła w górę warstw modelu OSI, to każdy nagłówek lub stopka będzie usuwany, aby zostały tylko dane. Usuwanie nagłówków i/lub stopek z jednostki PDU nazywamy dekapsulacją.
Obszar działania sieci komputerowej
Sieć osobista (PAN) łączy ze sobą urządzenia w zasięgu do maksymalnie kilku metrów i zwykle dotyczy jednego użytkownika. Najpowszechniejszymi przykładami wykorzystania sieci PAN są słuchawki łączące się z telefonem poprzez Bluetooth, pilot komunikujący się z telewizorem za pomocą podczerwieni czy połączenie telefonu z komputerem poprzez kabel USB.
Sieć lokalna (LAN) łączy ze sobą urządzenia na ograniczonym obszarze, takim jak pomieszczenie, budynek czy organizacja. Ze względu na swój rozmiar oferują wysokie przepustowości oraz są jednolicie zarządzane czyli podmiotem odpowiadającym za zarządzanie całą sieć LAN jest pojedyncza osoba lub grupa osób, np. administrator sieci w firmie.
Sieć miejska (MAN) łączy ze sobą urządzenia na terenie miasta. Mimo swojego rozmiaru zwykle są szybkie oraz łącza ze sobą rozproszone sieci LAN w jedną większą sieć na terenie miasta. Powszechnym rozwiązaniem stosowanym przez firmy mających kilka obiektów w jednym mieście stanowiących osobne sieci LAN, jest połączenie tych że obiektów jedną większą sieć MAN.
Sieć rozległa (WAN) łączy ze sobą urządzenia na obszarze przekraczającym granicę miast, województw, państw czy kontynentów. Ze względu na swój rozmiar są wolniejsze niż sieci LAN oraz łącza ze sobą rozproszone sieci LAN i MAN. Zarządzane są zwykle przez kilku różnych dostawców lub organizacji, np. dostawców internetowych.
Grupy urządzeń sieci komputerowej
Internet to globalna sieć komputerowa, która łączy miliony mniejszych sieci na całym świecie. Jest to publiczna i otwarta sieć, do której każdy może się podłączyć, korzystając z odpowiednich urządzeń i usług dostępowych, jakim są dostawcy usług internetowych (ISP). Internet jest najpowszechniejszym przykładem sieci WAN.
Intranet to prywatna sieć komputerowa używana w obrębie organizacji. Działa podobnie jak Internet, ale jest zamknięta i dostępna tylko dla uprawnionych użytkowników wewnątrz organizacji. Intranet wykorzystuje te same technologie co Internet, ale służy do udostępniania wewnętrznych zasobów i informacji, np. stron WWW, do których dostać mogą się tylko pracownicy danej firmy.
Ekstranet to rozszerzenie intranetu, które umożliwia dostęp do zasobów wewnętrznych organizacji użytkownikom spoza organizacji, takim jak partnerzy biznesowi, dostawcy czy klienci. Jest to forma bezpiecznego połączenia zewnętrznych użytkowników z wewnętrznymi zasobami organizacji, często realizowana przez sieci prywatne (VPN) lub specjalne bramy dostępu.
Świadczone usługi w sieci komputerowej
Model sieciowy peer-to-peer polega na tym, że każdy host pełni zarówno rolę serwera, jak i klienta i z tego powodu nie ma potrzeby stosowania serwerów. Takie rozwiązanie ogranicza skalowalność, czyli zdolność do rozbudowy sieci, prowadzi do problemów z wydajnością w przypadku większych sieci P2P oraz utrudnia lokalizowanie usterek, dlatego sieci P2P zalecane są tylko do prostych zadań, np. udostępnianie plików.
Model sieciowy klient-serwer polega na tym, że w sieci istnieje serwer, który udostępnia swoje usługi, a klient z nich korzysta. Jest to najpowszechniejszy model sieciowy i eliminuje wszystkie problemy, z którymi musi mierzyć się sieć oparta na peer-to-peer. Klienci inicjują sesje komunikacyjną z serwerami, które czekają na przychodzące żądania.
Topologia fizyczna i logiczna
Topologia sieci to układ elementów sieci komputerowej. Wykorzystuje się ją do zdefiniowania lub opisania rozmieszczenia różnych typów sieci. Topologia fizyczna odnosi się do fizycznego rozmieszczenia różnych elementów i sposobu ich połączenia, np. hostów i mediów transmisyjnych. Topologia logiczna odnosi się do sposobu, w jaki dane przepływają przez sieć, niezależnie od fizycznego położenia.
Topologia MESH (siatki) charakteryzuje się tym, że każdy host ma bezpośrednie połączenie z każdym innym. Odmianą tego jest topologia częściowej siatki, w której nie wszystkie połączenia są bezpośrednie. Siatka cechuje się niezawodnością, ponieważ jeśli jedno połączenie zawiedzie, dane mogą być przesłane inną ścieżką. Częściowa siatka jest wykorzystywana w procesie routingu do bezpośredniego łączenia ze sobą routerów znajdujących się stosunkowo w bliskiej odległości, np. na terenie miasta. Ze względu na dużą liczbę połączeń, koszty instalacji i utrzymania są wysokie.
Topologia RING (pierścienia) charakteryzuje się tym, że każdy host jest połączony dokładnie z dwoma innymi hostami, tworząc wzór pierścienia. Dane przesyłane są w jednym kierunku (jednokierunkowy pierścień) albo w obu kierunkach (dwukierunkowy pierścień), przechodząc przez każdego hosta aż do osiągnięcia celu. Sieć Token Ring, która jest implementacją topologii RING, do przesyłania danych używa tokena, który wędruje między wszystkimi hostami. Aby host mógł wysłać dane, token musi być obecny. Awaria jednego hosta paraliżuje całą sieć, choć dwukierunkowy pierścień to minimalizuje.
Topologia BUS (magistrali) charakteryzuje się tym, że wszystkie hosty podłączone są do jednego medium transmisyjnego, którym jest kabel koncentryczny. Przesyłane dane są odbierane przez każdego hosta i tylko jeden host w danym momencie może wysyłać dane, aby uniknąć kolizji. Na końcach kabla koncentrycznego w topologii magistrali umieszczane są terminatory, które zapobiegają odbijaniu się sygnału. Główną wadą topologii magistrali jest to, że używa tylko jednego medium, więc jeśli ten nośnik danych ulegnie awarii, cała sieć przestaje działać.
Topologia STAR (gwiazdy) wszystkie hosty podłączone są do centralnego punktu (zwykle przełącznika). Dane przekazywane są do centralnego punktu, który następnie przekazuje je do hosta docelowego. Jest to powszechna topologii stosowana w sieciach LAN, ponieważ cechuje się wydajnością i niezawodnością, ponieważ awaria jednego hosta nie wpływa na pozostałe.
Topologia mieszana (hybrydowa) łączy dwie topologie lub więcej w taki sposób, że nie można przypisać do jednej standardowych topologii. Przykładem może być topologia gwiazdy-magistrali.
