Prezentacja modułu

Topologie sieci i czytanie projektu — kurs INF.02: Sieci lokalne

Moduł 01 kursu Sieci lokalne INF.02: topologie sieci, czytanie projektu i rodzaje dokumentacji sieciowej (fizyczna, logiczna, proceduralna) oraz metody dostępu do medium (CSMA/CD, CSMA/CA, przekazywanie żetonu). Teoria w skrócie.

45 min
30 slajdów
Notatki nauczyciela: N
Strona modułu: otwórz

Plan · 45 min

Co dziś robimy

2 minLegenda symboli teza, kod i pytanie kontrolne
3 minRodzaje sieci ze względu na zasięg teza, kod i pytanie kontrolne
5 minGwiazda — standard współczesnego LAN-u Cecha szczególna: każde urządzenie ma własne, niezależne łącze do centrum.
5 minMagistrala — jeden wspólny kabel Cecha szczególna: medium jest współdzielone — w danym momencie nadaje jedna stacja…
5 minPierścień — sygnał krąży w kółko Cecha szczególna: dostęp deterministyczny — stacja nadaje tylko gdy przechwyci wolny…
3 minMetody dostępu do medium: CSMA/CD, CSMA/CA i żeton Sposób radzenia sobie z tym problemem to metoda dostępu do medium (pracująca w…
5 minSiatka (mesh) — każdy z każdym albo prawie Cecha szczególna: redundancja ścieżek — każdy komputer ma bezpośrednie łącze do każdego…
5 minDrzewo — hierarchia gwiazd Cecha szczególna: agregacja ruchu — im wyżej, tym szybsze łącza, bo niosą ruch całych…
5 minCzytanie projektu i rodzaje dokumentacji Zasada etykietowania (norma ANSI/TIA-606): każde gniazdo abonenckie na ścianie musi mieć…
3 minKoncentrator MAU w sieci Token Ring Wewnątrz MAU porty są jednak połączone w zamknięty obieg, po którym nieustannie krąży…
5 minPodsumowanie bilet wyjściowy i zadanie domowe

Zestawienie · atom 2 · ~1 min

Legenda symboli

Symbole w konwencji ikon topologii Cisco (rysunek własny, uproszczony): prostokąt ze skrzyżowanymi strzałkami to przełącznik, okrąg ze strzałkami to router, monitor to komputer, wieża to serwer, pełny klocek to…

Symbol	Element	Rola na schemacie
	Przełącznik	centrum gwiazdy, warstwy drzewa
	Router	granica sieci, łącze do WAN/internetu
	Komputer	stacja końcowa, liść drzewa
	Serwer	usługi (DHCP, DNS, pliki)
	Terminator	zamknięcie końców magistrali

Sprawdzenie · atom 2 · ~1 min

Pytanie do klasy

Który symbol oznacza router?

Zestawienie · atom 3 · ~1 min

Rodzaje sieci ze względu na zasięg

Zanim narysujesz kształt (topologię), nazwij rozmiar. Egzamin pyta o to wprost: „która sieć łączy oddziały w kraju”, „czym jest Bluetooth”.

Rodzaj	Zasięg	Przykłady
PAN	metry (do ~10 m)	Bluetooth: słuchawki, telefon–laptop
LAN	budynek, kampus (do ~1 km)	szkoła, firma, dom — to o niej jest cały kurs
MAN	miasto (kilkadziesiąt km)	sieć miejska, uczelnie, światłowody miejskie
WAN	kraj, świat	sieć operatora, internet

Ilustracja · atom 3 · ~1 min

Rodzaje sieci ze względu na zasięg

Sprawdzenie · atom 3 · ~1 min

Pytanie do klasy

Jaki zasięg ma LAN?

Atom 4 z 11 · ~5 min

Gwiazda — standard współczesnego LAN-u

Jak poznać na schemacie: wszystkie kable schodzą się do jednego urządzenia w centrum (przełącznik, czasem patchpanel + switch w szafie).

Cecha szczególna: każde urządzenie ma własne, niezależne łącze do centrum.
Awaria jednego kabla odcina tylko jedno stanowisko, a centrum widzi stan każdego portu (diody link/activity) — dlatego usterkę znajduje się w minuty.
Zalety: łatwa rozbudowa (wolny port = nowe stanowisko), izolacja awarii kabla, centralne zarządzanie i monitoring.
Wady: awaria centrum kładzie całość (dlatego na egzaminie i w firmie centrum bywa zdublowane), więcej kabla niż w magistrali, centrum musi udźwignąć ruch wszystkich.

Ilustracja · atom 4 · ~2 min

Gwiazda — standard współczesnego LAN-u

Sprawdzenie · atom 4 · ~1 min

Pytanie do klasy

Awaria którego elementu kładzie całą sieć w gwieździe?

Atom 5 z 11 · ~5 min

Magistrala — jeden wspólny kabel

Jak poznać na schemacie: jedna linia, do której „dopinają się” stacje; na końcach terminatory. Historycznie kabel koncentryczny (10BASE2/10BASE5).

Cecha szczególna: medium jest współdzielone — w danym momencie nadaje jedna stacja, reszta słucha.
Dostęp reguluje CSMA/CD (nasłuchuj, nadaj, wykryj kolizję, czekaj losowo i powtórz).
Zalety: mało kabla, prosta i tania instalacja na małej sali.
Wady: przerwanie kabla dzieli sieć na dwie niesłyszalne części; kolizje rosną z liczbą stacji; trudna lokalizacja usterki (który odcinek?); brak terminatora = odbicia…

Ilustracja · atom 5 · ~2 min

Magistrala — jeden wspólny kabel

Sprawdzenie · atom 5 · ~1 min

Pytanie do klasy

Jaki kabel stosowano historycznie w magistrali?

Atom 6 z 11 · ~5 min

Pierścień — sygnał krąży w kółko

Jak poznać na schemacie: zamknięta pętla, strzałki w jedną stronę; hasło-klucz „żeton” (token).

Cecha szczególna: dostęp deterministyczny — stacja nadaje tylko gdy przechwyci wolny żeton krążący w pierścieniu.
Każda stacja jest po drodze wzmacniakiem (repeaterem): odbiera i przekazuje dalej.
Zalety: brak kolizji w ogóle, przewidywalne maksymalne opóźnienie (wiadomo, kiedy żeton wróci), równy dostęp dla wszystkich.
Wady: jedno przerwanie zatrzymuje cały pierścień (lekarstwo: podwójny pierścień jak w FDDI); dołożenie stacji wymaga przerwania pracy; diagnostyka „który odcinek padł”…

Ilustracja · atom 6 · ~2 min

Pierścień — sygnał krąży w kółko

Sprawdzenie · atom 6 · ~1 min

Pytanie do klasy

Kiedy stacja w pierścieniu może nadawać?

Zestawienie · atom 7 · ~2 min

Metody dostępu do medium: CSMA/CD, CSMA/CA i żeton

Gdy wiele urządzeń dzieli jeden wspólny kabel (magistrala, hub) albo wspólną przestrzeń radiową (Wi-Fi), muszą ustalić, kto i kiedy może nadawać.

Metoda	Rozwinięcie i zasada działania	Gdzie występuje
CSMA/CD	Collision Detection (wykrywanie kolizji). Karta nasłuchuje, czy kabel jest wolny. Jeśli tak — nadaje. Gdy w trakcie nadawania wykryje zderzenie sygnałów, przerywa transmisję, wysyła sygnał zagłuszający (jam signal), odczekuje losowy czas (algorytm backoff) i próbuje ponownie.	Klasyczny Ethernet kablowy (IEEE 802.3) w trybie half-duplex (koncentryk, hub).
CSMA/CA	Collision Avoidance (unikanie kolizji). W radiu karta nie potrafi jednocześnie nadawać z pełną mocą i nasłuchiwać kolizji. Dlatego zanim wyśle dane, „rezerwuje” czas w eterze (krótkie ramki kontrolne RTS/CTS) i czeka na potwierdzenie odbioru (ACK) każdej ramki.	Sieci bezprzewodowe Wi-Fi (IEEE 802.11).
Token Passing	Przekazywanie żetonu (metoda deterministyczna). W sieci krąży specjalna ramka (żeton / token). Nadawać może wyłącznie ten komputer, który aktualnie posiada żeton — dzięki temu kolizje są całkowicie wyeliminowane.	Topologia pierścienia: historyczne sieci Token Ring (802.5) oraz światłowodowe FDDI.

Sprawdzenie · atom 7 · ~1 min

Pytanie do klasy

W której podwarstwie działa metoda dostępu do medium?

Atom 8 z 11 · ~5 min

Siatka (mesh) — każdy z każdym albo prawie

Jak poznać na schemacie: wiele połączeń między tymi samymi węzłami, alternatywne drogi między dowolną parą. Pełna (każdy z każdym) albo częściowa (tylko kluczowe redundancje).

Cecha szczególna: redundancja ścieżek — każdy komputer ma bezpośrednie łącze do każdego innego, więc awaria jednego łącza nie zrywa łączności: ruch idzie inną drogą.
Przy 4 hostach to 6 kabli; przy 10 byłoby ich już 45 — stąd wada niżej.
Zalety: najwyższa odporność na awarie, rozkład obciążenia na wiele dróg, brak pojedynczego punktu awarii.
Wady: koszt rośnie z kwadratem liczby węzłów (kable, porty); skomplikowana konfiguracja i diagnostyka.

Ilustracja · atom 8 · ~2 min

Siatka (mesh) — każdy z każdym albo prawie

Sprawdzenie · atom 8 · ~1 min

Pytanie do klasy

Ile kabli potrzeba do pełnej siatki z czterech hostów?

Atom 9 z 11 · ~5 min

Drzewo — hierarchia gwiazd

Jak poznać na schemacie: warstwy: rdzeń na górze, pod nim dystrybucja (piętra/budynki), na dole dostęp (sale). Klasyczny schemat szkoły i firmy.

Cecha szczególna: agregacja ruchu — im wyżej, tym szybsze łącza, bo niosą ruch całych gałęzi.
Warstwy mapują się na VLAN-y i podsieci (np.
Zalety: skalowalność (dokładasz gałąź, nie przebudowujesz całości), czytelna administracja i segmentacja, awaria na dole nie wychodzi poza gałąź.
Wady: awaria wyżej odcina całą gałąź pod spodem; rdzeń i dystrybucja muszą być wydajne i najlepiej redundantne.

Na egzaminie. Pytanie o topologię to zwykle opis objawu: „padło jedno stanowisko” (gwiazda/drzewo — szukaj kabla), „padła cała sieć po awarii jednego urządzenia” (centrum gwiazdy albo rdzeń drzewa), „kolizje rosną z liczbą stacji” (magistrala), „alternatywne drogi” (mesh), „żeton” (pierścień). Najpierw nazwij topologię, potem odpowiedz.

Ilustracja · atom 9 · ~2 min

Drzewo — hierarchia gwiazd

Sprawdzenie · atom 9 · ~1 min

Pytanie do klasy

Co dzieje się z siecią, gdy zawiedzie urządzenie na najniższym poziomie drzewa?

Atom 10 z 11 · ~5 min

Czytanie projektu i rodzaje dokumentacji

Każda sieć w firmie i na arkuszu egzaminacyjnym ma swoją dokumentację. Zanim zaczniesz zarabiać kable lub wpisywać adresy IP, musisz odróżnić projekt od dokumentacji powykonawczej oraz wiedzieć, czego szukać w warstwie fizycznej, logicznej…

Zasada etykietowania (norma ANSI/TIA-606): każde gniazdo abonenckie na ścianie musi mieć taki sam identyfikator jak odpowiadający mu port na patchpanelu w szafie…
gniazdo G1.04 w pokoju odpowiada portowi 04 na pierwszym patchpanelu).
Na rzutach budowlanych spotkasz też skróty punktów dystrybucyjnych: KDR (kampusowy), BDR (budynkowy — główna serwerownia) oraz PDR (piętrowy — szafa na kondygnacji).

Projekt a dokumentacja powykonawcza. Projekt techniczny (wykonawczy) powstaje przed budową sieci i mówi, jak ją wykonać. Dokumentacja powykonawcza powstaje po zakończeniu prac — uwzględnia wszystkie zmiany wprowadzone w trakcie montażu (np. ominięcie ściany nośnej, rzeczywiste długości kabli z testera) oraz zawiera wyniki pomiarów. Na egzaminie wypełniasz właśnie elementy dokumentacji powykonawczej.

Zestawienie · atom 10 · ~2 min

Czytanie projektu i rodzaje dokumentacji

Każda sieć w firmie i na arkuszu egzaminacyjnym ma swoją dokumentację. Zanim zaczniesz zarabiać kable lub wpisywać adresy IP, musisz odróżnić projekt od dokumentacji powykonawczej oraz wiedzieć, czego szukać w warstwie…

Rodzaj dokumentacji	Co zawiera (czego w niej szukasz)	Przykłady na egzaminie i w pracy
Fizyczna	gdzie leżą kable, gniazda i sprzęt w budynku	rzut architektoniczny ze skalą i legendą, trasy korytek kablowych, schemat szafy RACK (rozmieszczenie w jednostkach `U`), numeracja portów patchpanela i gniazd abonenckich, protokoły pomiarów okablowania
Logiczna	jak płynie ruch i jak zaadresowane są urządzenia	schemat topologii logicznej, tabela adresacji IP i masek, podział na podsieci i VLAN-y (ID, nazwy, porty tagged/untagged), tablice routingu, reguły zapory oraz role serwerów (DHCP, DNS)
Proceduralna (operacyjna)	jak zarządzać siecią i co robić w razie awarii	polityka bezpieczeństwa i haseł, harmonogram kopii zapasowych (backupu), dziennik zmian konfiguracji, procedury awaryjne, kosztorys i specyfikacja materiałowa

Sprawdzenie · atom 10 · ~1 min

Pytanie do klasy

Co zawiera dokumentacja fizyczna?

Atom 11 z 11 · ~3 min

Koncentrator MAU w sieci Token Ring

W sieci Token Ring stacje nie łączyły się w pierścień „kablami w kółko”, tylko schodziły się do jednego urządzenia: MAU ( Multistation Access Unit ). Do MAU podłącza się każdą stację osobnym kablem — wygląda to więc jak gwiazda fizyczna .

Wewnątrz MAU porty są jednak połączone w zamknięty obieg, po którym nieustannie krąży żeton uprawniający do nadawania, czyli pierścień logiczny .
Dlatego o Token Ring mówi się, że ma topologię gwiazdy fizycznej i pierścienia logicznego.
Zaletą MAU jest to, że odłączenie jednej stacji (wyjęcie wtyku) nie zrywa pierścienia — MAU automatycznie zwiera obieg, omijając wolny port.

Sprawdzenie · atom 11 · ~1 min

Pytanie do klasy

Co nieustannie krąży w obiegu wewnątrz MAU?

Zamknięcie · ~2 min

Co zabrać z lekcji

Atom 01
Legenda symboli
Rodzaje sieci ze względu na zasięg
Cecha szczególna: każde urządzenie ma własne, niezależne łącze do centrum.

Bilet wyjściowy: Jaką topologię ma Token Ring z MAU?
Odpowiedź: a) gwiazdę fizyczną, a logicznie pierścień