Περιεχόµενα. Επικοινωνίες εδοµένων και ίκτυα Υπολογιστών. Συστατικά στοιχεία ικτύου Η/Υ. Ορισµός ικτύου Υπολογιστών

Transcript

1 Επικοινωνίες εδοµένων και ίκτυα Υπολογιστών Περιεχόµενα Ορισµός ικτύου Η/Υ Από τι απαρτίζεται ένα δίκτυο Η/Υ Κατηγορίες κόµβων Παραδείγµατα Εξυπηρετητών Σχηµατισµοί ικτύων Τοπικά ίκτυα ίκτυα Ευρείας Ζώνης Μητροπολιτικά ίκτυα Τοπικά ίκτυα Πλεονεκτήµατα και Μειονεκτήµατα Τοπολογίες Ορισµός ικτύου Υπολογιστών ίκτυο Η/Υ είναι ένα σύνολο από ανεξάρτητους και αυτόνοµους υπολογιστές οι οποίοι είναι διασυνδεδεµένοι και µπορούν να επικοινωνούν µεταξύ τους. Η επικοινωνία αφορά την ανταλλαγή δεδοµένων (προγράµµατα και αρχεία) αλλά και την κατανοµή του υπολογιστικού έργου. Τα δίκτυα µπορούν να αποτελούνται από οτιδήποτε, από τηλέφωνο µέχρι Η/Υ, τα οποία συνδέονται µε την βοήθεια απλών καλωδίων, οπτικών ινών ή ασύρµατων ζεύξεων. Τα δίκτυα µπορούν να χρησιµοποιηθούν για ποικίλους σκοπούς: Συνεργασία στον ερευνητικό τοµέα (π.χ. σύνδεση ερευνητικών µονάδων από διάφορα πανεπιστήµια) αλλά και διασκέδαση (π.χ. δικτυακά παιχνίδια) Συστατικά στοιχεία ικτύου Η/Υ Ένα δίκτυο Η/Υ αποτελείται από: Κόµβους (Nodes): Κόµβος είναι οτιδήποτε είναι συνδεδεµένο στο δίκτυο (υπολογιστές, εκτυπωτές, fax, µεταγωγείς) Τµήµατα (Segments): Τµήµα είναι κάθε µέρος του δικτύου το οποίο διαχωρίζεται από το υπόλοιπο δίκτυο µέσω switch, router ή γέφυρας. Ραχοκοκαλιά (Backbone): Είναι η κύρια καλωδίωση του δικτύου στην οποία συνδέονται τα διάφορα τµήµατα.

2 Κατηγορίες Κόµβων Σταθµοί Εργασίας (Workstations). Πρόκειται για υπολογιστές οι οποίοι χρησιµοποιούνται από το προσωπικό για την διεκπεραίωση των εργασιών τους. Οι προδιαγραφές των σταθµών εργασίας ποικίλουν ανάλογα µε τις απαιτήσεις των χρηστών τους. Εξυπηρετητές (Servers). Είναι υπολογιστές ή άλλες συσκευές οι οποίες διαθέτουν πόρους (αποθηκευτικό χώρο, προγράµµατα, υπηρεσίες) στο δίκτυο. Παραδείγµατα Εξυπηρετητών Εξυπηρετητές Αρχείων (File Servers). Χρησιµοποιούνται για την αποθήκευση αρχείων έτσι ώστε: Να δίνεται δυνατότητα πρόσβασης σε αυτά από όλους τους υπολογιστές του δικτύου Να βρίσκονται συγκεντρωµένα ώστε να επιτρέπεται ταχεία προσπέλαση και τήρηση αντιγράφων ασφαλείας (backup). Τυπικά οι εξυπηρετητές αρχείων πρέπει να έχουν τα παρακάτω χαρακτηριστικά: Περιφερειακές µονάδες αποθήκευσης µε µεγάλο αποθηκευτικό χώρο, µικρό χρόνο προσπέλασης αλλά και υψηλό ρυθµό ανάγνωσης δεδοµένων. υνατότητα ανάνηψης από σφάλµατα (fault tolerance) Συσκευές για τήρηση αντιγράφων ασφαλείας (backup) Παραδείγµατα Εξυπηρετητών Εξυπηρετητές Βάσεων εδοµένων (Database Servers). Τυπικά είναι υπολογιστές υψηλών προδιαγραφών οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις συνοδεύονται από συστοιχίες δίσκων (disk arrays). Περιλαµβάνουν λογισµικό διαχείρισης βάσεων δεδοµένων (database management system) το οποίο συνήθως βασίζεται στην αρχιτεκτονική client-server. Η ύπαρξη εξυπηρετητών βάσεων δεδοµένων παρέχει τα παρακάτω πλεονεκτήµατα σε ένα δίκτυο: Μειωµένες απαιτήσεις για διαχείριση δεδοµένων από τους σταθµούς εργασίας Μείωση του κυκλοφοριακού φόρτου του δικτύου εξαιτίας της µείωσης των δεδοµένων που διακινούνται στο δίκτυο Αύξηση της ταχύτητας προσπέλασης και ανάκλησης δεδοµένων Κεντρική διαχείριση των δεδοµένων. Παραδείγµατα Εξυπηρετητών Εξυπηρετητές Εκτύπωσης (Print Servers). Πρόκειται για υπολογιστές ή εξειδικευµένες συσκευές οι οποίες ελέγχουν την έξοδο ενός ή περισσότερων εκτυπωτών επιτρέποντας διαδικασίες queuing και spooling. Εξυπηρετητές Τηλεπικοινωνιών (Communication Servers). Είναι συσκευές όπως modem ή routers µε ενσωµατωµένο λογισµικό ώστε να επιτρέπουν την χρήση τους σε πολλούς υπολογιστές. Εξυπηρετητές Fax (Fax Servers). Πρόκειται για υπολογιστές ή εξειδικευµένες συσκευές οι οποίες ελέγχουν την έξοδο ενός ή περισσότερων συσκευών fax.

3 Σχηµατισµοί ικτύων Ανάλογα µε την γεωγραφική έκταση στην οποία ευρίσκονται οι κόµβοι τους τα δίκτυα διακρίνονται σε: ίκτυα Τοπικής Ζώνης (Local Area Networks LAN). Είναι περισσότερο γνωστά ως τοπικά δίκτυα. Οι κόµβοι βρίσκονται σε µια µικρή (0-2km) γεωγραφική έκταση (π.χ. σε ένα κτίριο). Είναι η πιο διαδεδοµένη µορφή δικτύων. ίκτυα Μητροπολιτικής Ζώνης (Metropolitan Area Networks MAN). Είναι περισσότερο γνωστά ως µητροπολιτικά δίκτυα. Οι κόµβοι βρίσκονται διεσπαρµένοι στα όρια µιας πόλης (2-50 km) και συνδέονται µε ιδιωτικές τηλεπικοινωνιακές συνδέσεις υψηλών ταχυτήτων (π.χ. οπτικές ίνες, ασύρµατες ζεύξεις) Σχηµατισµοί ικτύων ίκτυα Ευρείας Ζώνης (Wide Area Networks WAN). Αποτελούνται από πολλά τοπικά δίκτυα και µεµονωµένους υπολογιστές οι οποίοι συνδέονται µεταξύ τους µε την βοήθεια της υποδοµής τηλεπικοινωνιακών φορέων (π.χ. CYTA). Μπορούν να εκτείνονται σε µια πόλη, χώρα ή και ήπειρο. Για την διασύνδεση των υπολογιστών απαιτούνται συσκευές µεταγωγής (δροµολογητές, µεταγωγείς). Τοπικά ίκτυα Βασική αρχή λειτουργίας: broadcasting και Ακρόαση. Η πληροφορία εκπέµπεται στο δίκτυο. Όλοι µπορούν να την ακούσουν αλλά την παραλαµβάνει µόνο εκείνος στον οποίον αναφέρεται (του οποίου η διεύθυνση είναι ίδια µε την διεύθυνση παραλήπτη) Βασικά χαρακτηριστικά: Μικρή απόσταση µεταξύ υπολογιστών (0-2km) πράγµα που επιτρέπει µετάδοση δεδοµένων σε υψηλές ταχύτητες (10 Μbps- 100 Mbps). εν είναι απαραίτητη η χρήση µεταγωγέων (switches) ή δροµολογητών (routers) Οι υπολογιστές συνδέονται µε απλά µέσα µετάδοσης (UTP, οµοαξονικό καλώδιο, ασύρµατες ζεύξεις). Τοπικά ίκτυα Πλεονεκτήµατα χρήσης τοπικών δικτύων: Βελτίωση επικοινωνίας µεταξύ των χρηστών και της παραγωγικότητας τους Κοινή χρήση υπολογιστικών πόρων και µείωση λειτουργικών εξόδων (κοινή χρήση εκτυπωτών, fax κ.λ.π) Μείωση κόστους επέκτασης του συστήµατος Μείωση προβληµάτων που προκαλεί η αστοχία λογισµικού Βελτίωση της αξιοπιστίας του υπολογιστικού συστήµατος Μειονεκτήµατα χρήσης τοπικών δικτύων: Μεγάλο κόστος εγκατάστασης. Αυξηµένο κόστος εκπαίδευσης προσωπικού Ανάγκη ύπαρξης προσωπικού υποστήριξης

4 Τοπολογίες τοπικών δικτύων Τοπολογία: Με τον όρο τοπολογία αναφερόµαστε στον τρόπο µε τον οποίο διασυνδέονται µεταξύ τους οι κόµβοι (τερµατικοί σταθµοί) σε ένα δίκτυο. Υπάρχουν τρεις βασικές τοπολογίες τοπικών δικτύων: Αρτηρίας (Bus) ακτυλίου (Ring) Αστέρα (Star) Τοπικά ίκτυα Αρτηρίας Στην τoπoλoγία αρτηρίας (bus) oι κόµβoί τoυ δικτύoυ συνδέoνται πάνω σε ένα κoινό καλώδιo υψηλής ταχύτητας το οποίο τερµατίζεται στα άκρα του µε αντιστάσεις ώστε να αποφεύγεται ανάκλαση των ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων µέσω των οποίων µεταδίδονται τα δεδοµένα. Στην τoπoλoγία bus oι συσκευές εκµεταλλεύoνται τoν κoινό καλωδιακό δρόµo (bus), εκπέµπoντας data σε διαφoρεττκές χρoνικές στιγµές. Τα data εκπέµπoνται υπό τη µoρφή πακέτων πoυ λαµβάνoνται από όλoυς τoυς σταθµoύς. Κάθε σταθµός απoδέχεται µόνo τα πακέτα πoυ περιέχoυν τη δική τoυ ταυτότητα (διεύθυνση). Τοπικά ίκτυα ακτυλίου Στην τoπoλoγία δακτυλίoυ όλoι oι κόµβοι συνδέoνται σε ένα κλειστό καλωδιακό δρόµo (looρ) όπoυ τα data ταξιδεύoυν σειριακά σε όλo τo δακτύλιo από τoν ένα σταθµό στoν άλλo. Κάθε σταθµός τoυ δικτύoυ λειτoυργεί ως επαναλήπτης (repeater), επανεκπέµπoντας τα δεδoµένα πρoς τoν επόµενo. Τα data διατρέχoυν τoν δακτύλιo σε πακέτα, στo κάθε ένα από τα oπoία περιέχεται η διεύθυνση τoυ απoστoλέα και τoυ παραλήπτη. ιερχόµενo ένα πακέτo από τoν επαναλήπτη (repeater) τoυ σταθµoύ, αναγνωρίζεται κατά πόσo πρooρίζεται για τo σταθµό αυτό απo τα πρώτα bit τoυ πακέτoυ, όπoυ βρίσκεται η διεύθυνση τoυ παραλήπτη και εάν αναφέρεται σε αυτόν τo παραλαµβάνει. Τοπικά ίκτυα ακτυλίου (συν.) Ενδιαφέρoν παρoυσιάζει o τρόπoς απoµάκρυνσης των πακέτων από τo δακτύλιo, αφoύ αυτά έχoυν επιτελέσει την απoστoλή τoυς. Σε αντίθεση µε την τoπoλoγία bus όπoυ τo πακέτo µεταφέρεται µέχρι τoυς terminator όπoυ απoρρoφάται, στην τoπoλoγία δακτυλίoυ τα πακέτα ταξιδεύoυν κάνoντας κύκλους συνεχώς µέχρι έως ότoυ κάπoιoς τα απoµακρύνει. ύo είναι oι βασικότερoι τρόπoι απoµάκρυνσης ενός πακέττoυ. Ο πρώτoς είναι να τα απoµακρύνει o σταθµός παραλαβής. Ο δεύτερoς και πλέoν επιβεβληµένoς είναι να τα απoµακρύνει o απoστoλέας για να ελέγχεται καλύτερα τo κατά πόσo έφθασε στoν παραλήπτη τo πακέτo και ταυτόγχρoνα να µπoρεί να γίνει η απoστoλή µηνύµατoς παράλληλα σε πoλλoύς σταθµoύς.

5 Τοπικά ίκτυα Αστέρα Στην τoπoλoγία αστέρα κάθε κοµβος συνδέεται point to point µε ένα κεντρικό κόµβο, µέσω τoυ oπoίoυ γίνoνται όλες oι επικoινωνίες. Κάθε φoρά πoυ κάπoιoς σταθµός επιθυµεί να στείλει data σε άλλo, κάνει αίτηση στoν κεντρικό σταθµό πρoκειµένoυ να τoυ ανoίξει δρόµo µε τoν επιθυµητό ανταπoκριτή σταθµό. Στην περίπτωση αυτή o κεντρικός σταθµός έχει και τoν έλεγχo των επικoινωνιών τoυ δικτύoυ. Ανάλογα µε το τι είναι ο κεντρικός κόµβος διακρίνουµε τρεις περιπτώσεις στα δίκτυα αστέρα: Υλοποίηση µε χρήση Hub Υλοποίηση µε χρήση Switch (µεταγωγέα) Υλοποίηση µε χρήση κεντρικού υπολογιστή Τοπικά ίκτυα Αστέρα Υλοποίηση µε Hub: Το Hub αναµεταδίδει τα δεδοµένα που δέχεται σε µια θύρα του στις υπόλοιπες Υλοποίηση µε Switch: Το Switch διαβάζει από τα πακέτα τα οποία παραλαµβάνει την διεύθυνση του παραλήπτη και τα µεταδίδει στην αντίστοιχη θύρα Υλοποίηση µε κεντρικό υπολογιστή: Η λειτουργία είναι όµοια µε την περίπτωση του Switch. Η υλοποίηση αυτή απαντάται σε περιπτώσεις που ζητάµε την κατασκευή ιεραρχικών δικτύων στα οποία οι υψηλότερα ιστάµενοι στην ιεραρχία κόµβοι διαθέτουν πόρους στους χαµηλότερα ιστάµενους. Σπάνια χρησιµοποιείται στην πράξη λόγω κόστους Τοπολογίες: Περίληψη Τοπολογίες: Συγκεκριµένοι τύποι δικτύων

6 Ερωτήσεις?