Εισαγωγή στην πληροφορική

Transcript

1 Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Εισαγωγή στην πληροφορική Ενότητα 7: Εισαγωγή στα δίκτυα Η/Υ (μέρος Α) Αγγελίδης Παντελής Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ψηφιακά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοπός Σ αυτή την ενότητα θα γίνει εισαγωγή στα δίκτυα Η/Υ. Θα αναφερθούμε στις μορφές σημάτων, και τους τρόπους μετάδοσης, στις τοπολογίες, τις τεχνικές και αρχιτεκτονικές των δικτύων Η/Υ. 4

5 Περίγραμμα διάλεξης Εισαγωγή στις Επικοινωνίες. Μορφές Σημάτων και τρόποι μετάδοσης. Τοπολογίες και αρχιτεκτονικές δικτύων ΗΥ. Τεχνολογία και τεχνικές Δικτύων. Δικτυακός εξοπλισμός. 5

6 Μετάδοση Δεδομένων Τηλεπικοινωνιακό Σύστημα 6

7 Αναλογικό Ψηφιακό σήμα 7

8 Παράδειγμα μετατροπής αναλογικού σήματος σε ψηφιακό 8

9 Διαμορφωτής (modem modulator/ demodulator) Μετατρέπει τα ψηφιακά σε αναλογικά σήματα και το αντίστροφο. Συνδέει απομακρυσμένους υπολογιστές που χρησιμοποιούν το τηλεφωνικό δίκτυο για να επικοινωνήσουν. 9

10 Μεταγωγή Κυκλώματος, Πακέτου (1) Η διακίνηση των δεδομένων μέσα σε ένα δίκτυο υλοποιείται με τη μεταγωγή τους μέσω των διάφορων κόμβων που απαρτίζουν ένα δίκτυο. Οι δύο πιο σημαντικές τεχνολογίες μεταγωγής που εφαρμόζονται σήμερα στα δίκτυα Η/Υ είναι η μεταγωγή κυκλώματος και η μεταγωγή πακέτου (εφαρμογή στα Δίκτυα ΗΥ). Μεταγωγή κυκλώματος σε μια τηλεφωνική κλήση (A) και σε μια κλήση δεδομένων (B) 10

11 Μεταγωγή Κυκλώματος, Πακέτου (2) 11

12 LAN (Local Area Network) Τα LAN εκτείνονται σε περιορισμένη γεωγραφικά περιοχή όπως για παράδειγμα ένα κτήριο ή συγκρότημα κτηρίων και σε έκταση μερικών μέτρων και σπάνια λίγων χιλιομέτρων. Τεχνολογία μετάδοσης: συνήθως χρησιμοποιείται κοινόχρηστο καλώδιο με ταχύτητες Mbps με καθυστέρηση της τάξεως μsec ή nsec και ελάχιστα σφάλματα. Τοπολογία: δίαυλος (bus) (π.χ., Ethernet), δακτύλιος (ring) (π.χ., IBM token ring), κ.λπ. 12

13 Τοπολογίες Δικτύων Δίαυλος: Ανά πάσα στιγμή το πολύ μια μηχανή είναι ο κύριος (master) και της επιτρέπεται να μεταδίδει δεδομένα, ενώ όλες οι άλλες μηχανές πρέπει να αποφεύγουν τη μετάδοση. Απαιτείται μηχανισμός διαιτησίας ο οποίος μπορεί να είναι συγκεντρωτικός ή αποκεντρωμένος. Δακτύλιος: Κάθε bit μεταδίδεται μόνο του, χωρίς να περιμένει το υπόλοιπο πακέτο στο οποίο ανήκει. Συνήθως κάθε bit μπορεί να καλύψει ολόκληρο το δακτύλιο στο διάστημα που απαιτείται για τη μετάδοση λίγων bits, πριν καν μεταδοθεί ολόκληρο το πακέτο. Απαιτείται μηχανισμός διαιτησίας. 13

14 Τρόπος λειτουργίας τοπικών δικτύων Υπάρχουν δύο είδη τοπικών δικτύων, με μεγάλες διαφορές στον τρόπο λειτουργίας τους: Ομότιμα δίκτυα (Peer-to-Peer): Όλοι οι υπολογιστές θεωρούνται ισοδύναμοι. Περιορισμένες δυνατότητες ασφάλειας και κεντρικής διαχείρισης. Σχετικά μικρό κόστος εγκατάστασης και συντήρησης. Δίκτυα πελάτη/διακομιστή (Client/Server): Ο εξυπηρετητής (Server), που είναι συνήθως ισχυρότερος από τους υπόλοιπους, περιλαμβάνει την κεντρική αποθήκευση αρχείων και παρέχει τη δυνατότητα κεντρικού ελέγχου της πρόσβασης στους πόρους του δικτύου. Το κόστος εγκατάστασης και συντήρησης είναι υψηλότερο. 14

15 WAN (Wide Area Network) (1) Τα WAN καλύπτουν μια εκτεταμένη γεωγραφικά περιοχή, όπως για παράδειγμα μια πόλη, ή απομακρυσμένες περιοχές που βρίσκονται στο ίδιο ή και σε διαφορετικά κράτη. Αποτελείται από δύο μέρη τα οποία προορίζονται για: Εφαρμογές, όντας μηχανήματα που εκτελούν τα προγράμματα των χρηστών και καλούνται υπολογιστές υπηρεσίας (hosts). Επικοινωνία, όπου οι hosts συνδέονται με ένα υποδίκτυο επικοινωνίας (communication subnet, ή απλώς subnet), το οποίο αναλαμβάνει να μεταφέρει μηνύματα από host σε host. Το υποδίκτυο αποτελείται από δύο διακριτά συστατικά: Τις γραμμές μετάδοσης (transmission lines) (που υλοποιούνται με χάλκινα σύρματα, οπτικές ίνες, ασύρματες συνδέσεις,...), οι οποίες μετακινούν bits ανάμεσα σε μηχανές. Τα στοιχεία μεταγωγής (switching elements) (που ονομάζονται δρομολογητές - routers), τα οποία είναι εξειδικευμένοι υπολογιστές που συνδέουν τρεις ή περισσότερες γραμμές μετάδοσης. 15

16 WAN (Wide Area Network) (2) 16

17 MAN (Metropolitan Area Network) Τα MAN καλύπτουν συνήθως μια γεωγραφική περιοχή εύρους 5-50 Km, χωρίς βέβαια αυτό να είναι απόλυτο, ενώ συχνά χρησιμοποιούνται για τη διασύνδεση τοπικών δικτύων με δίκτυα ευρείας περιοχής και μπορεί να βασίζονται στο τοπικό δίκτυο καλωδιακής τηλεόρασης. 17

18 Βασικές Τεχνολογίες Πρόσβασης 18

19 Internet (Διαδίκτυο) To Internet είναι ένα σύνολο δικτύων LAN και WAN τα οποία είναι κατανεμημένα σε ολόκληρο τον κόσμο και διασυνδέονται μεταξύ τους μέσω δρομολογητών. επιτρέποντας σε εκατομμύρια χρήστες να ανταλλάσουν πληροφορίες και δεδομένα. Τα δεδομένα μεταφέρονται στο δίκτυο με τη μορφή πακέτων, που το καθένα μεταδίδεται ανεξάρτητα από τα υπόλοιπα και ακολουθεί το δικό του μονοπάτι μέσω πολλών δικτύων μέχρι να φτάσει στον προορισμό του. Το μόνο που θα πρέπει να γνωρίζει ο χρήστης, για να μπορεί να επικοινωνήσει με ένα υπολογιστή στο Ιντερνετ, είναι η διεύθυνση του στο Διαδίκτυο (ΙP address ΙΡ διεύθυνση) η οποία δίνει πληροφορίες, για το πώς θα φθάσει το πακέτο στο σύστημα προορισμού. Συνήθως, για λόγους ευκολίας αναφερόμαστε στα συστήματα με το όνομα τους παρά με την ΙΡ διεύθυνση τους. Όταν προσδιορίσουμε ένα όνομα, το λογισμικό του δικτύου το αναζητεί σε μία βάση δεδομένων και από εκεί παίρνει την αντίστοιχη IP διεύθυνση. 19

20 Τεχνολογία και τεχνικές Δικτύων Μέσα Μετάδοσης 20

21 Δικτυακός Εξοπλισμός (1) Η κάρτα δικτύου, οι οποία είναι υπεύθυνη για τη ροή των πληροφοριών ανάμεσα στον υπολογιστή και το δίκτυο. Για την σύνδεση πολλών υπολογιστών μεταξύ τους, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας διανομέας ή συγκεντρωτής καλωδίωσης (HUB). Το HUB διαθέτει στο πίσω μέρος του θύρες στις οποίες ενώνονται τα καλώδια δικτύωσης των υπολογιστών και ο ρόλος του περιορίζεται στη μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων από μια προς όλες τις υπόλοιπες θύρες του. 21

22 Δικτυακός Εξοπλισμός (2) Για τη σύνδεση μεταξύ δύο μικρών δικτύων χρησιμοποιείται η γέφυρα (bridge). Η γέφυρα δέχεται όλα τα πακέτα που απευθύνονται από το ένα δίκτυο στο άλλο, τα αποθηκεύει και τα αναμεταδίδει στον προορισμό τους. Επέκταση της έννοιας της γέφυρας αποτελεί ο μεταγωγέας (switch) o οποίος έχει τη δυνατότητα διασύνδεσης πολλών Η/Υ ή άλλων δικτύων ενώ μπορεί σε να κατευθύνει τα πακέτα δεδομένων που δέχεται στις κατάλληλες θύρες εξόδου έτσι ώστε να μη φορτώνονται άσκοπα τα δίκτυα που είναι συνδεδεμένα σε αυτόν. 22

23 Δικτυακός Εξοπλισμός (3) Οι δρομολογητές-routers είναι υπεύθυνοι για τη δρομολόγηση (routing) των πακέτων δεδομένων μέχρι τον τελικό τους προορισμό, είτε απευθείας είτε μέσω άλλων δρομολογητών. Σε σχέση με τους μεταγωγείς, οι δρομολογητές παρέχουν προηγμένες δυνατότητες οργάνωσης και διαχείρισης του δικτύου. computer.howstuffworks.com/router1.htm 23

24 Βιβλιογραφία «Τεχνολογίες Σύγχρονων Ασύρματων Δικτύων Δεδομένων», Σημειώσεις Κ. Γεωργακόπουλου, Τ.Ε.Ι Καβάλας. computer.howstuffworks.com/router1.htm# 24

25 Ερωτήσεις Ευχαριστώ για την προσοχή σας Καλό απόγευμα 25

26 Τέλος Ενότητας 26

27 Σημείωμα Αναφοράς Copyright, Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών, Αγγελίδης Παντελής. «Εισαγωγή στην ΠΛηροφορική». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https: //eclass.uowm.gr/courses/icte100/ 27

28 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Όχι Παράγωγα Έργα Μη Εμπορική Χρήση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] h t t p ://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό 28

29 Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 29