ΤΟΠΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Σκοπός του Κεφαλαίου Όταν θα έχετε ολοκληρώσει τη μελέτη του κεφαλαίου, θα είστε σε θέση να:

1. Ορισμοί ΔΙΚΤΥΟ (NETWORK): Διασυνδεδεμένο σύστημα υπολογιστών όπου ο καθένας μπορεί να επικοινωνεί με άλλους και να μοιράζεται αρχεία , δεδομένα (data) , και πόρους. ΤΟΠΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ (LAN): Σύστημα επικοινωνίας δεδομένων που αποτελείται από ομάδα διασυνδεδεμένων υπολογιστών οι οποίοι μοιράζονται εφαρμογές , δεδομένα και περιφερειακά . Η γεωγραφική περιοχή στην οποία εκτείνονται είναι συνήθως μια αίθουσα εργαστηρίου , ένα κτίριο ή μια ομάδα γειτονικών κτιρίων . 2. ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ – ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΟΠΙΚΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ 3. Βασικά στοιχεία ενός LAN α) Υπολογιστές β) Μέσα μετάδοσης (πχ καλώδια) και συσκευές επικοινωνίας (modem , κάρτες δικτύου κλπ.) γ) Διασύνδεση του κάθε υπολογιστή με το μέσο μετάδοσης δ) Πρωτόκολλα επικοινωνίας (δηλαδή οι κανόνες ελέγχου μετάδοσης) ε) Τα ειδικά λειτουργικά συστήματα για τοπικά δίκτυα (Windows NT κλπ.) ΔΙΑ-ΑΠΟΔΙΑΜΟΡΦΩΤΗΣ (modem) Συσκευές που μετατρέπουν τα ψηφιακά σήματα των υπολογιστών σε αναλογικά ηλεκτρικά σήματα ακουστικών συχνοτήτων κατάλληλης έντασης και το αντίστροφο , ώστε να πετυχαίνεται η επικοινωνία μεταξύ δύο υπολογιστών μέσω τηλεφωνικού δικτύου Για το ψηφιακό δίκτυο ISDN μας παρέχεται η συσκευή Netmode η οποία μας παρέχει την δυνατότητα ταχύτητας λήψης – αποστολής δεδομένων με ταχύτητα 64000 bps για απλό κανάλι (δηλαδή συνδέεται μόνο η μια τηλεφωνική γραμμή του δικτύου ISDN με το δίκτυο) και 128000 bps για διπλό κανάλι (δηλαδή συνδέονται και οι δύο τηλεφωνικές γραμμές του δικτύου ISDN με το δίκτυο) . Κατά την σύνδεση για διπλό κανάλι η ταχύτητα σύνδεσης μειώνεται στα 64000 bps όταν έχουμε ταυτόχρονη τηλεφωνική επικοινωνία . Σημείωση: bps : bit per second εκφράζει τον αριθμό των δυαδικών ψηφίων ( bit ) που μπορούν να μεταφερθούν μέσω του δικτύου ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ : Σύνολο κανόνων που συμφωνείται από τα μέρη που επικοινωνούν για να πραγματοποιηθεί η μεταξύ τους επικοινωνία . Καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο οι υπολογιστές επικοινωνούν μεταξύ τους καθώς και τις διαδικασίες με τις οποίες ελέγχεται η ορθότητα μετάδοσης της πληροφορίας . Τα πιο γνωστά πρωτοκόλλα αποτελούν το TCP/IP για UNIX , Windows , Windows NT και το IPX για το δίκτυο Novell . Όλα τα πρωτόκολλα δικτύου μοιράζονται την ίδια καλωδίωση με αποτέλεσμα πολλαπλά πρωτόκολλα να συνυπάρχουν στην καλωδίωση επιτρέποντας στον κατασκευαστή να χρησιμοποιεί κοινό υλικό (hardware) για μια ποικιλία πρωτοκόλλων . ΚΑΡΤΑ ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗΣ (Network Interface Card) : Κάρτα που τοποθετείται στον υπολογιστή και αποτελεί το σημείο σύνδεσης του με το τοπικό δίκτυο. Αποτελεί ένα τυπωμένο ηλεκτρικό κύκλωμα που συνδέει έναν υπολογιστή με κάποιον άλλο. ETHERNET Αποτελεί πρωτόκολλο τοπικού δικτύου που χρησιμοποιήθηκε ως βάση για την δημιουργία του προτύπου ΙΕΕΕ 802.3 που δημοσιεύθηκε το 1982 από το Ινστιτούτου Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών . ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ • Επιτυγχάνουν καλή ισορροπία μεταξύ ταχύτητας δεδομένων , κόστους και ευκολίας εγκατάστασης • Υποστηρίζουν σχεδόν όλα τα γνωστά πρωτόκολλα δικτύων . Η έκδοση 10Base-T προσφέρει ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων 10 Mbps . H νεότερη έκδοση 100Base-T της Ethernet , το Fast Ethernet , προσφέρει ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων 100 Mbps . Χρησιμοποιεί τα καλώδια UTP 4 συνεστραμένων ζευγών κατηγορίας 5 . Σε εξέλιξη βρίσκεται η νεότερη έκδοση , το Gigabit Ethernet , που θα υποστηρίζει ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων 1 gigabit ανά sec . 4. ΤΟΠΟΛΟΓΙΕΣ ΔΙΚΤΥΩΝ Α . ΑΣΤΕΡΑ (STAR) Πλεονεκτήματα: Μικρό κόστος και πολύ λιγότερες καλωδιώσεις. Καλή λειτουργία στην αναγνώριση και απομόνωση σφαλμάτων. Μειονεκτήματα: Δυσλειτουργία ή καταστροφή του κεντρικού κόμβου οδηγεί σε κατάρρευση του συστήματος Σημείωση: Μία τοπολογία θεωρείται ανεκτή σε σφάλματα όταν σε περίπτωση βλάβης του καλωδίου δεν λειτουργεί μόνο ένα μέρος του δικτύου ώστε να μην καταρρέει όλο το σύστημα Β . ΤΟΠΟΛΟΓΙΑ ΔΙΑΥΛΟΥ (BUS) Πλεονεκτήματα: Απαιτείται μικρός αριθμός καλωδιώσεων Μπορεί να γίνει σχετικά εύκολη διαχείριση της προσθήκης ή απομάκρυνσης συνδέσεων Μειονεκτήματα: Δυνατότητα σύνδεσης περιορισμένου αριθμού συσκευών Δυσκολία στην απομόνωση σφαλμάτων και στην ανάκαμψη του δικτύου Εξασθένιση σήματος ανάλογη με το μήκος του κεντρικού καλωδίου Σημείωση: Στο κάθε άκρο του διαύλου, δηλαδή στον Τ συνδετήρα του πρώτου και τελευταίου στη σειρά υπολογιστή τοποθετείται μια αντίσταση που ονομάζεται τερματική αντίσταση (terminator), η οποία κάνει την απορρόφηση των σημάτων που μεταδίδονται από τους σταθμούς απομακρύνοντάς τα από το δίκτυο Γ . ΤΟΠΟΛΟΓΙΑ ΔΑΚΤΥΛΙΟΥ (RING) Η τοπολογία διαύλου είναι από της πιο διαδεδομένες στο χώρο των τοπικών δικτύων. Όλοι οι σταθμοί συνδέονται πάνω στο μοναδικό μέσο μετάδοσης, την αρτηρία. Κάθε σταθμός έχει μια μοναδική ταυτότητα (διεύθυνση). Ένας σταθμός για να επικοινωνήσει με κάποιον άλλον τοποθετεί τη διεύθυνση του παραλήπτη στο μήνυμα και το αποστέλλει στην αρτηρία. Οι υπόλοιποι σταθμοί ακούνε το μήνυμα αλλά μόνο αυτός που έχει τη διεύθυνση του παραλήπτη κάνει χρήση των δεδομένων του εκτός αν η διεύθυνση προσδιορίζει πολλούς παραλήπτες. Πλεονεκτήματα: Το σύστημα παρέχει εύκολη πρόσβαση για όλους τους υπολογιστές. Οι επιδόσεις είναι ομοιόμορφες ανεξάρτητα από το πλήθος των χρηστών Μειονεκτήματα: Τυχόν βλάβη σε έναν υπολογιστή μπορεί να επηρεάσει το υπόλοιπο δίκτυο. Ο εντοπισμός των προβλημάτων είναι πολύ δύσκολος. Δ . ΤΟΠΟΛΟΓΙΑ ΠΛΕΓΜΑΤΟΣ (MESH) Σε αυτήν την τοπολογία οι κόμβοι συνδέονται μεταξύ τους με «τυχαίο» τρόπο. Η ακραία περίπτωση αυτής της τοπολογίας είναι η τοπολογία πλήρους διασύνδεσης (fully connected). Σε αυτήν την περίπτωση συνδέονται όλοι με όλους. Αυτό είναι το ακριβότερο μοντέλο αλλά και το πιο ασφαλές όσον αφορά το ότι ένα μήνυμα πάει μόνο στο σωστό παραλήπτη αλλά και ότι όσοι κόμβοι και να χαλάσουν δεν επηρεάζονται καθόλου οι υπόλοιποι. Πλεονεκτήματα: Μηδαμινά ως ελάχιστα προβλήματα κυκλοφορίας Μέγιστη ασφάλεια Αχρήστευση μίας γραμμής δεν οδηγεί σε αχρήστευση του συστήματος Εύκολη ανίχνευση-απομόνωση σφαλμάτων Μειονεκτήματα: Υψηλό έως απαγορευτικά υψηλό κόστος Δυσκολίες στην εγκατάσταση λόγω καλωδιώσεων Σημείωση: Εάν ο αριθμός των θέσεων εργασίας είναι ν τότε απαιτούνται ν ( ν – 1 ) / 2 συνδέσεις Η πιο δημοφιλής τοπολογία θεωρείται η τοπολογία αστέρα . Οι παράμετροι που λαμβάνουμε υπόψη για την επιλογή της πλέον κατάλληλης τοπολογίας είναι : το κόστος , η ευκολία συντήρησης και ανίχνευσης βλάβης , η ευελιξία τροποποίησης του δικτύου και η ανοχή στα σφάλματα των καλωδίων . Ε. ΤΟΠΟΛΟΓΙΑ ΔΕΝΤΡΟΥ Στην τοπολογία δέντρου υπάρχει μόνο ένα μονοπάτι από ένα κόμβο σε έναν άλλο και δεν υπάρχουν κύκλοι. Χρησιμοποιείται ο ελάχιστος αριθμός συνδέσμων για τη σύνδεση όλων των κόμβων, αλλά δεν προσφέρει εναλλακτικό τρόπο επικοινωνίας αν χαλάσει ένας κόμβος στους κόμβους που εξαρτώνται από αυτόν. Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της Τοπολογίας Δέντρου είναι ίδια με την Τοπολογία Αστέρα αλλά εδώ έχουμε μερικά ακόμα πλεονεκτήματα. Επιπλέον Πλεονεκτήματα: Δυνατότητα σύνδεσης περισσοτέρων συσκευών σε μεγαλύτερες αποστάσεις. Παροχή υπηρεσιών προτεραιότητας στην αποστολή πληροφορίας. Υποστήριξη από άλλους παραγωγούς υλικού και λογισμικού. Διασύνδεση σημείου προς σημείου μεταξύ των κόμβων ΣΤ. ΑΛΛΕΣ ΤΟΠΟΛΟΓΙΕΣ Υπάρχουν ακόμα πολλές ευφάνταστες τοπολογίες κάτω από τον τίτλο της υβριδικής τοπολογίας (Hybrid) που συνδυάζουν τις προηγούμενες. Ακόμα, έχουν αρχίσει και αναπτύσσονται μια σειρά από άλλες τοπολογίες όπως η FDDI (Fiber Distributed Data Interface) που είναι μια τοπολογία μορφής διπλού δακτυλίου με οπτική ίνα, η SONET (Synchronous Optical Network) μια τοπολογία μέσω οπτικής ίνας που θα ευνοεί την αποστολή multimedia πακέτων, η SDH (Synchronous Digital Hierarchy) παρόμοια με τη SONET και η SMDS (Switched Multimegabit Data Service) που χρησιμοποιείται για να συνδέει επιμέρους δίκτυα LANs (Local Area Networks) σε ένα μεγαλύτερο

Τοπικό μπορεί να είναι ένα δίκτυο ενός ή περισσότερων δωματίων, ενός κτιρίου ή ακόμα και κοντινών κτιρίων. Για παράδειγμα, το δίκτυο μιας εταιρείας που έχει αποθήκες, τμήμα παραγγελιών, λογιστήριο και άλλες υπηρεσίες στο ίδιο κτίριο αποτελεί ένα τοπικό δίκτυο.

Σε ένα τοπικό δίκτυο (Local Area Network, LAN), οι υπολογιστές είναι εφοδιασμένοι με μια κάρτα δικτύου που συνδέεται με το καλώδιο του δικτύου. Οι υπολογιστές, μαζί με έναν εξυπηρετητή αρχείων (file server) ο οποίος παρέχει αποθηκευτικό χώρο, και τις υπόλοιπες περιφερειακές συσκευές, όπως οι εκτυπωτές, αποτελούν τους κόμβους (nodes) του δικτύου. Όλοι οι κόμβοι ενός τοπικού δικτύου βρίσκονται συγκεντρωμένοι σε μια περιορισμένη γεωγραφικά περιοχή, ας πούμε σε μια ακτίνα μερικών εκατοντάδων μέτρων.

Οι πιο δημοφιλείς τύποι LAN είναι το Ethernet και το Token Ring, τα οποία ακολουθούν τις τοπολογίες αρτηρίας και δακτυλίου αντίστοιχα. Ο σχεδιασμός αυτών των αρχιτεκτονικών είναι παλιός και αρχικά προορίζονταν για συνήθεις εφαρμογές και για μεταφορά αρχείων περιορισμένου όγκου. Ο βασικός περιορισμός αυτών των δικτύων βρίσκεται στο γεγονός ότι πολλοί κόμβοι μοιράζονται το ίδιο φυσικό μέσο. Αυτό οδηγεί αναπόφευκτα σε συγκρούσεις, που είτε οδηγούν στην αναμονή κάποιου αποστολέα ή σε απώλεια των δεδομένων και επαναποστολή των δεδομένων αργότερα. Με άλλα λόγια, ο ρυθμός εξυπηρέτησης είναι συνήθως μικρότερος από την ταχύτητα πρόσβασης του δικτύου και μικραίνει όσο μεγαλώνει η κίνηση στο δίκτυο. Αυτό σημαίνει ότι η αποστολή μεγάλων όγκων από ένα χρήστη, έχει επιπτώσεις για όλους του χρήστες του δικτύου. Επιπλέον, η στατιστική φύση των καθυστερήσεων μεταφοράς δυσχεραίνει την αποστολή χρονικά εξαρτώμενης πληροφορίας. Ένα πλεονέκτημα του κοινού μέσου μεταφοράς είναι η εγγενής υποστήριξη του multicasting, γιατί κάθε πλαίσιο φθάνει σε όλους τους σταθμούς.

Τι είναι το ETHERNET

Το αρχικό Ethernet επέτρεπε ονομαστικούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων της τάξης των 3 Mbps, μέσω ενός ομοαξονικού καλωδίου στο οποίο συνδέονταν οι επιμέρους υπολογιστές του δικτύου (σύνδεση token ring). Τη διασύνδεση αναλάμβανε μία κάρτα δικτύου Ethernet προσαρτημένη σε κάθε κόμβο, με κάθε κάρτα να χαρακτηρίζεται από μία μοναδική, εργοστασιακή 48-bit διεύθυνση MAC. Σήμερα η σύνδεση token ring έχει εγκαταλειφθεί ολοκληρωτικά και οι επιμέρους υπολογιστές του δικτύου συνδέονται ο καθένας σε ανεξάρτητη θύρα ενός router ή διανομέα (hub). Εχουν εμφανιστεί νεότερες εκδόσεις του Ethernet οι οποίες χρησιμοποιούν είτε κοινά καλώδια χαλκού με αθωράκιστα (καλώδια UTP) ή θωρακισμένα (καλώδια STP) συνεστραμμένα ζεύγη αγωγών ή οπτικές ίνες: Ethernet (10Mbps) Fast Ethernet (100 Mbps) Gigabit Ethernet (1 Gbps) 10 Gigabit Ethernet (10Gbps)

Διαφορές μεταξύ LAN, WAN, SUBNET

Τοπολογίες Δικτύων

Παράδειγμα ενός Μητροπολιτικού δικτύου που αποτελείται από 4 δίκτυα