LAN – Local Area Networks (Lähiverkot)

Esitys aiheesta: "LAN – Local Area Networks (Lähiverkot)"— Esityksen transkriptio:

1 LAN – Local Area Networks (Lähiverkot)
– Luento 7 LAN – Local Area Networks (Lähiverkot)

2 LAN - lähiverkot Lähiverkkokonsepti kehitetty 1970-luvulla korvaamaan kalliit point-to-point –linkit verkon jakaminen käyttäjien kesken Sittemmin tullut yleisimmäksi verkkotyypiksi Viime vuosina on lähiverkkojen tapahtunut suuria muutoksia teknologioissa suunnittelussa verkkojen kaupallisissa sovelluksissa Erityisesti suurinopeuksiset lähiverkot kehittyneet nopeasti

3 LAN - lähiverkot Lähiverkkojen yleisyyden syitä halpa ja helposti saatavilla oleva tekniikka läheiset suhteet (locality of reference) tietokone on todennäköisemmin yhteydessä fyysisesti lähellä olevan koneen kanssa kuin kaukana olevan tietokone on todennäköisesti yhteydessä tiettyjen koneiden kanssa toistuvasti esim. työpaikat, perheet

4 Lähiverkkojen kehitys
Lähiverkot ovat kehittyneet perinteisesti yhdessä PC-koneiden hyötykäytön kanssa PC-käytön tarpeet luoneet vaatimuksia myös lähiverkkojen kehitykselle Viime vuosiin asti lähiverkkojen tehtävänä on ollut yhdistää PC:t ja keskustietokoneet tai tarjota mahdollisuus työryhmäkommunikointiin verkon käyttö tiedostojen siirtoa, sähköpostia, tulostuspalveluiden käyttöä verkolta ei vaadittu suurta kapasiteettia tekniikoina Ethernet ja Token ring

5 Lähiverkkojen kehitys
Kaksi merkittävää suuntausta PC-koneiden jatkuva tehonkasvu tuo mukanaan yhä monimutkaisemmat sovellukset yrityksissä keksitty uusia tapoja hyödyntää lähiverkkoa client / server –ajattelu intranetit Uudet suuntaukset vaativat myös verkolta enemmän kapasiteetti, viiveettömyys

6 Lähiverkkojen kehitys
Esimerkkejä sovelluksista, jotka vaativat nopeita LAN:eja ”palvelinfarmit” erityisesti kuvan- ja videonkäsittelyssä ”tehotyöryhmät”, esim. työryhmissä tapahtuva CAD-työskentely paikalliset runkoverkot

7 Lähiverkkojen käyttökohteet
PC-LAN yleinen LAN-kokoonpano, yhdistää PC-koneet ja yhteiset resurssit (esim. tulostin) kriteerinä edullisuus ja laitteiden liittämisen helppous Taustaverkot (Backend networks) yhdistää suurien järjestelmien osia toisiinsa (keskustietokoneet, supertietokoneet, tallennusverkot) piirteenä suurien tietomäärien siirto pienellä alueella, hyvä luotettavuus perusvaatimuksena edullinen hinta ei ykköskriteeri

8 Lähiverkkojen käyttökohteet
Nopeat toimistoverkot perinteisten yhteistyötoimintojen lisäksi toimistoissa nykyään usein nopeita verkkoja vaativia toimintoja videon-/kuvankäsittely Yleensä toimita-ala laajempi kuin taustaverkossa Runkoverkko-LAN Korkeakapasiteettinen LAN yhdistämässä useita eri rakennusten tai osastojen LAN:t toisiinsa etuina yhteen LAN:iin nähden skaalattavuus, hinta, luotettavuus

9 Tallennusverkot Erottaa tallennuslaitteet tietyistä palvelimista, kaikki palvelimet voivat käyttää samaa tallennusverkkoa Siirtotie toteutettu yleensä valokuidulla Parantaa asiakaslaitteen ja tallennuslaitteen välistä tehokkuutta ja tallenuslaitteiden välistä yhteistyötä (varmuuskopio, monistus)

10 Tallennusverkot

11 LAN-arkkitehtuuri LAN arkkitehtuurien sisältö: Siirtotien tyyppi (pari- ja koaksiaalikaapelit, optinen kuitu Protokollatasot MAC = Medium Access Control LCC = Logical Link Control Topologiat Väylä ja puu -LANit Rengas-LANit Tähti-LANit Langattomat LANit

12 Lähiverkkojen siirtotiet, yleistä
Erilaiset siirtotiet vaativat erilaiset laitteistot (verkkokortit) Siirtoteinä koaksiaali- ja parikaapeli, optinen kuitu, radiotie Käydään tarkemmin Ethernet-kaapeloinnin tyypit 10Base5, paksu ethernet (thick ethernet) 10Base2, ohut ethernet (thin ethernet) 10BaseT, parikaapeli-ethernet (twisted pair ethernet) 100BaseT (fast ethernet), 1000BaseT (gigabit ethernet)

13 10Base5, thick ethernet AUI – Attached Unit Interface

14 10Base5, thick ethernet multiplexor käytössä

15 10Base2, thin ethernet

16 10BaseT, twisted pair ethernet
parikaapeli, lisäksi keskitin (hub) emuloimassa kaapeleita koneiden välillä

17 Esimerkki

18 Kaapelointien verkkoliittimet
Parikaapeli-ethernet Paksu ethernet Ohut ethernet

19 LAN arkkitehtuuri LAN:ien arkkitehtuuri määritellään normaalisti kerrosmallin mukaisesti, kattaen 2 OSI:n kerrosta Fyysinen kerros Linkkikerros MAC (Medium Access Control) LLC (Logical Link Control) Ylemmän tason protokollat siirtävät datalohkoja lähiverkon ylitse OSI mallin alimmat 2 kerrosta (3. eli verkko-kerros on jo lähiverkosta riippumaton) IEEE 802 referenssimalli

20 IEEE 802 referenssimalli

21 LAN protokollat, IEEE 802 referenssimalli
Fyysinen kerros Signaalien koodaus ja purku Synkronointi (preamble) Bittien siirto Siirtotie ja topologia Yleensä fyysisen kerroksen “alla”, mutta kuitenkin tärkeä LANien suunnittelulle. Siksi ovat mukana 802-mallissa

22 LAN protokollat, IEEE 802 referenssimalli
Linkkikerros (Yhteys ylempiin kerroksiin) Kokoaa datan kehyksiksi yhdessä osoitteiden ja virheenkorjauksen kanssa Purkaa kehykset vastaanotettaessa Vastaa siirtotien “käyttövuoroista” Vuon valvonta ja virheenkorjaus Yhtenäinen rajapinta erilaisille verkoille Nämä OSI-mallin 2. kerroksen työt jaettu IEEE 802:ssa MAC ja LLC alikerroksille Käyttövuorojen hallinta MAC-protokollilla LLC:lle useita mahdollisia MAC-protokollia

23 MAC / LLC

24 LAN Topologiat Mahdollisia LAN-topologioita: Väylä Puu Rengas Tähti Väylärakenne on puun erikoistapaus (yksi runko, ei oksia) Erotettava fyysinen ja looginen toiminta parikaapeli-ethernet fyysisesti tähti, mutta loogisesti väylä

25 LAN Topologiat

26 Väylä ja puutopologia Yhden aseman lähetys kuuluu kaikille (signaali etenee lähettäjältä molempiin suuntiin) Terminaattorit poistavat signaalin siirtotieltä Vastaanottajan tunnistus (kaikilla asemilla yksikäsitteinen osoite) Lähetysvuorojen hallinta Yhtäaikaisuus / jatkuva lähetys ongelmina Käytetään datan siirtoon lähetyksiä

27 Väylä ja puutopologia

28 Väylä ja puutopologia Siirtotie Parikaapeli Ei parhaimmillaan nopeilla datanopeuksilla Kantataajuuskoaksiaalikaapeli (ohut Ethernet) Ethernet-käytössä Laajakaistakoaksiaalikaapeli (Paksu Ethernet) Sisältyy spesifikaatioon, muttei enää käytössä Optinen kuitu Kallis Saatavuusongelmat Ei yleisessä käytössä lähiverkoissa

29 Rengastopologia Renkaassa yhdistetään joukko toistimia point-to-point linkeillä renkaan muotoon Toistin välittää bitit yksitellen tulevalta linkiltä lähtevälle Linkit toimivat yksisuuntaisesti Asemat liittyvät toistimiin Asemat lähettävät kehyksiä verkkoon, jossa ne kiertävät kunnes saapuvat takaisin lähettäjälle ja lähettäjä poistaa ne verkosta

30 Rengastopologia

31 Rengastopologia Siirtotie: Parikaapeli Koaksiaalikaapeli Optinen kuitu

32 Itsepalautuva rengas

33 Tähtitopologia Asemat on liitetty point-to-point linkeillä keskussolmuun (yleensä kaksi linkkiä) Keskussolmulla kaksi toimintavaihtoehtoa: Broadcast eli lähetys kaikille asemille (keskussolmuna kaapelointia emuloiva keskitin) => Fyysisesti tähti, loogisesti väylä Kytkentä eli saapuva kehys talletetaan keskussolmuun ja välitetään ainoastaan oikealle vastaanottajalle

34 Tähtitopologia Parikaapeliin perustuvat tähdet
Parikaapelin käyttömahdollisuus lisännyt parikaapelitähtiä, koska Joissain tapauksissa ei ole kaapelikuluja (vanhat puhelinkaapelit kelpaavat) Kattavuus (puhelinkaapelit ovat jo lähes kaikkialla) Uuden kaapelin vetäminen edullista ja helppoa Asemat yhdistetään keskittimillä/kytkimillä (hub/switch) Keskittimet/kytkimet toimivat toistimina (toistetaan tuleva data joko kaikille asemille (hub) tai vain oikealle asemalle (switch)) Lähes kaikki nykypäivän lähiverkot ovat topologialtaan kytkettyjä tähtiä Keskittimiä/kytkimiä voidaan asettaa hierarkkisesti tasoihin

35

36 Kytkimen toimintaperiaate

37 Tähtitopologia (Kaksitasoinen)

38 Topologiatyyppien etuja ja haittoja
Rengas- ja väylätopologia verkon saannin koordinointi ja verkon toiminnan tarkkailu helppoa jos rengas tai pääväylä katkaistaan, koko verkko katkeaa Tähti Kaapelin irrottaminen katkaisee vain 1 koneen yhteyden Vaatii enemmän kaapelia kuin toiset tekniikat (toisaalta puhelinkaapelointi usein riittävä)