1. Εισαγωγικά

Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1950 δεν υπήρχε καμία άμεση επικοινωνία μεταξύ των χρηστών και των προγραμμάτων που εκτελούσαν σε υπολογιστές. Τα προγράμματα έμπαιναν σε μια σειρά προτεραιότητας (batch mode) μέχρι να εκτελεστούν από τον Η/Υ και στη συνέχεια οι χρήστες απλά έπαιρναν τα αποτελέσματα.

Κατά τη δεκαετία του 1960 χρησιμοποιήθηκαν τα τερματικά (dump terminals) που ήταν συνδεδεμένα σε κάποιο κεντρικό υπολογιστή, αν και οι συνδέσεις ήταν χαμηλών ταχυτήτων, δίδοντας έτσι το πλεονέκτημα στους χρήστες να επικοινωνούν άμεσα (interactive communication) με τον υπολογιστή και να αξιοποιούν τους διαθέσιμους πόρους του συστήματος (computer resources). Την ίδια περίοδο αξιοποιήθηκε η τεχνική του καταμερισμού χρόνου (time sharing – βλέπε προηγούμενο μάθημα) για να γίνει δυνατή η εξυπηρέτηση πολλαπλών χρηστών την ίδια χρονική στιγμή.

Κατά τη δεκαετία του 1970 άρχισαν να χρησιμοποιούνται σε μεγάλη έκταση οι μίνι-υπολογιστές, καθώς οι χρήστες πλέον απαιτούσαν την ύπαρξη της επεξεργαστικής ισχύος εκεί που εκτελείτο και η εργασία. Επιπροσθέτως, για κάποιες εφαρμογές οι χρήστες άρχισαν να μοιράζονται (sharing) αρχεία, προγράμματα, συσκευές αποθήκευσης και άλλα περιφερειακά, ενώ η ανάγκη για ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ γεωγραφικά απομακρυσμένων σημείων ήταν γεγονός. Έγινες λοιπόν εμφανής η ανάγκη για επικοινωνία μεταξύ υπολογιστών με ταχύτητες σημαντικά μεγαλύτερες από αυτές που επικοινωνούσαν τα τερματικά με τους κεντρικούς υπολογιστές.

Η σχεδίαση των δικτύων αποσκοπούσε στην εξυπηρέτηση των διαφόρων εργασιών που έπρεπε να εξυπηρετηθούν. Οι μίνι – υπολογιστές βρίσκονταν εκεί που εκτελείτο η εργασία, με κάθε επεξεργαστή να εξυπηρετεί ένα συγκεκριμένη σετ εργασιών. Τα δίκτυα μπορούσαν να επεκταθούν και να ανασχεδιαστούν πολύ εύκολα έτσι ώστε πάντα να ικανοποιούν τις εργασιακές απαιτήσεις.

Τις δεκαετίες του 1980 και 1990 τα πλεονεκτήματα των δικτύων σε πολλά περιβάλλοντα, όπως γραφεία, εργαστήρια, εργοστάσια, έχουν πλέον αναγνωριστεί. Είναι πλέον συνηθισμένο τα επεξεργαστικά συστήματα να τοποθετούνται κοντά στο χώρο εκτέλεσης της εφαρμογής, ενώ δεδομένα από άλλες εφαρμογές μπορούν να μεταφέρονται από / σε άλλα απομακρυσμένα σημεία μέσω δικτύων.

Οι τηλεπικοινωνίες αναφέρονται σε επικοινωνίες μεγάλης απόστασης -που συνήθως γίνονται μέσω τηλεφωνικών γραμμών, μέσω ιδιωτικών γραμμών, ή μέσω δορυφόρου.

2. Γενικά - Εφαρμογές δικτύων

Στο χώρο των επιχειρήσεων τα δίκτυα και γενικότερα οι επικοινωνίες αξιοποιούνται σε μια μεγάλη ποικιλία δραστηριοτήτων.

Κάποτε, οι διάφορες ενέργειες που αφορούσαν την επεξεργασία μιας συναλλαγής, όπως εισπρακτέοι λογαριασμοί και οι εγγραφές παραγγελιών, γίνονταν αποκλειστικά από τα κεντρικά γραφεία μιας επιχείρησης. Η χρήση των συστημάτων επικοινωνίας επέτρεψε τη κατανομή του φόρτου εργασίας σε διάφορες πόλεις. Σήμερα, πολλοί οργανισμοί έχουν διάφορους τύπους συστημάτων κατανεμημένης επεξεργασίας συναλλαγών.

Μερικοί οργανισμοί έχουν προηγμένης τεχνολογίας συστήματα συνεργασίας μεταξύ των οργανισμών (interorganisational systems --IOSs), όπως αυτά που παρέχουν τη δυνατότητα ηλεκτρονικής ανταλλαγής δεδομένων (electronic data interchange --EDI), τα οποία συνδέουν τους υπολογιστές της εταιρίας κατ' ευθείαν με τους υπολογιστές σημαντικών πελατών και προμηθευτών.

Ηλεκτρονικές Γραμματοθυρίδες και Φωνητικό Ταχυδρομείο (Electronic Mailboxes and Voice Mail):

• Οι ηλεκτρονικές γραμματοθυρίδες (electronic mailboxes) είναι τα ισοδύναμα των παραδοσιακών γραμματοκιβωτίων στην εποχή των Η/Υ.
• Οι ηλεκτρονικές γραμματοθυρίδες αποτελούνται από αρχεία στον σκληρό δίσκο τα οποία ανήκουν σε συγκεκριμένα άτομα ή λογαριασμούς (accounts) που είναι εξουσιοδοτημένοι να δέχονται ηλεκτρονικά μηνύματα.
• Μνημόνια μπορούν να σταλούν, για παράδειγμα από τον διευθυντή, επιλεκτικά σε ορισμένους από τους υπαλλήλους, και να διαβασθούν απ' αυτούς κάποια στιγμή που θα έχουν τον καιρό.
• Το φωνητικό ταχυδρομείο (voice mail) , που χρησιμοποιεί σαν δεδομένα φωνητικά μηνύματα, αποτελεί εξέλιξη του ηλεκτρονικού ταχυδρομείου. Το σύστημα αυτό δέχεται και ψηφιοποιεί φωνητικά μηνύματα, τα αποθηκεύει σε δυαδική μορφή σε κάποια συσκευή απαντήσεων στην πλευρά του αποδέκτη, και επαναμετατρέπει τα μηνύματα σε φωνητικά όταν αυτό ζητηθεί.

Σε αντίθεση με τις ηλεκτρονικές γραμματοθυρίδες, οι οποίες αποτελούνται από διάφορα επιμέρους αρχεία, ένας ηλεκτρονικός πίνακας ενημέρωσης (electronic bulletin board) είναι ένα αρχείο που μοιράζονται πολλά άτομα. Αυτά τα άτομα έχουν τη δυνατότητα να διαβάσουν, και ίσως να προσθέσουν ή να διαγράψουν, πληροφορίες από αυτό το αρχείο.

Πολλοί οργανισμοί χρησιμοποιούν εσωτερικούς πίνακες ανακοινώσεων για συσκέψεις μέσω των Η/Υ (computer conferencing), οι οποίες επιτρέπουν την πραγματοποίηση κάποιας σύσκεψης χωρίς τη φυσική παρουσία των αρμοδίων αλλά μέσω του υπολογιστή.

Ανάκτηση Πληροφοριών (Information Retrieval):

• Η ανάκτηση πληροφοριών από κάποιο υπολογιστή με τον οποίο είμαστε άμεσα συνδεδεμένοι (online), παρέχει πληροφοριακές υπηρεσίες, μέσω συνηθισμένων τηλεφωνικών γραμμών, για διασκέδαση, για αγορές, για θέματα επιχειρήσεων, για ερευνητές, καθώς και για άλλους χρήστες μικροϋπολογιστών με ανάγκες ειδικών πληροφοριών. Στους χρήστες με ανάγκες για ειδικές πληροφορίες συμπεριλαμβάνονται οι επιχειρηματίες, οι οικονομικοί σύμβουλοι, οι ερευνητές, οι φυσικοί, και οι δικηγόροι.

Ασύρματα Τηλέφωνα Κυψελών (Cellular Phones):

• Τα ασύρματα τηλέφωνα κυψελών (Cellular Phones) είναι φορητά τηλέφωνα που δεν χρειάζεται να συνδέονται με τηλεφωνική γραμμή για να λειτουργούν.

Συνοψίζοντας: Οι ‘Τηλεπικοινωνίες’ (Telecommunications) αναφέρονται στην ‘αποστολή’ πληροφοριών σε οποιαδήποτε μορφή (π.χ. φωνή, δεδομένα, κείμενο, εικόνες από ένα σημείο σε ένα άλλο με την χρήση ηλεκτρονικών μέσων ή μέσων που βασίζονται στην εκπομπή φωτεινής δέσμης. ‘Τηλεπικοινωνίες‘ είναι η ηλεκτρονική μεταφορά πληροφοριών από ένα σημείο σε ένα άλλο.

Μεταφορά Δεδομένων (Data Communications), ως ειδικότερος όρος αναφέρεται στην μετάδοση και λήψη δεδομένων μέσω επικοινωνιακών συνδέσεων μεταξύ ενός ή περισσοτέρων συστημάτων Η/Υ.

Δίκτυα υπολογιστών (Δίκτυα) είναι η σύνδεση δύο η περισσοτέρων στοιχείων πληροφοριακής τεχνολογίας (information technology (IT)) κυρίως Η/Υ, με το οποίο δίνεται η δυνατότητα στους χρήστες να μοιραστούν υλικό (software), πληροφορίες (information), περιφερειακά (peripherals), να επικοινωνήσουν μεταξύ τους, καθώς επίσης και να μοιραστούν ισχύ επεξεργασίας.

3. Μέσα επικοινωνίας

Δύο μονάδες hardware, σε απόσταση η μια από την άλλη, μεταφέρουν μηνύματα μέσω κάποιου μέσου επικοινωνίας (communication medium).

Κατηγορίες Μέσων

Τα μέσα επικοινωνίας χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: φυσικές γραμμές και σήματα μικροκυμάτων.

Φυσικές γραμμές (Physical lines): Τρεις τύποι φυσικών γραμμών χρησιμοποιούνται στα σημερινά συστήματα επικοινωνιών: τα στριφτά ανά ζεύγη καλώδια, το ομοαξονικό καλώδιο, και το καλώδιο οπτικών ινών.

• Τα στριφτά ανά ζεύγη καλώδια (twisted-pair wires): Το τηλεφωνικό σύστημα, το οποίο μεταφέρει τα περισσότερα από τα δεδομένα που μεταδίδονται από τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα, αποτελείται κυρίως από στριφτά ανά ζεύγη καλώδια. Πρόκειται για μεταλλικά νήματα, τα οποία στρέφονται ανά ζεύγη και συνδυαζόμενα δημιουργούν ένα καλώδιο.
• Το ομοαξονικό καλώδιο (coaxial cable) κατασκευάστηκε για να ικανοποιήσει την ανάγκη ενός μέσου μετάδοσης που θα ήταν γρήγορο αλλά και απαλλαγμένο από παρεμβολές. Το ομοαξονικό καλώδιο χρησιμοποιείται εκτεταμένα και από τις εταιρίες τηλεφώνων, βασικά ως υποκατάστατο των στριφτών ανά ζεύγη καλωδίων.
• Το καλώδιο οπτικών ινών (fiber optic cable) , αποτελείται από εκατοντάδες ίνες καθαρού γυαλιού, η κάθε μια από τις οποίες έχει το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας. Τα δεδομένα μεταδίδονται μέσω των ινών με τη μορφή φωτός που παράγεται από μια πηγή λέιζερ.

Μικροκύματα (Microwaves):

Τα σήματα μικροκυμάτων μπορούν να σταλούν με δύο τρόπους: μέσω γήινων σταθμών και μέσω δορυφόρου.

• Οι γήινοι σταθμοί μικροκυμάτων (terrestrial microwave stations) πρέπει να μην απέχουν περισσότερο από 25 με 30 μίλια εάν πρόκειται να έχουν άμεση επικοινωνία μεταξύ τους. Αυτός ο περιορισμός υπάρχει διότι η υγρασία της επιφάνειας της γης δημιουργεί παρεμβολές που δυσχεραίνουν την μετάδοση.
• Οι δορυφόροι επικοινωνιών (communications satellites) κατασκευάστηκαν για να επιτευχθεί μείωση του κόστους των μεταδόσεων σε μεγάλη απόσταση μέσω των γήινων σταθμών αναμετάδοσης. 'Ένας επιπλέον λόγος ήταν η επίτευξη ενός φθηνότερου και ποιοτικά καλύτερου μέσου υπερπόντιας επικοινωνίας σε σύγκριση με το υποθαλάσσιο καλώδιο.

Ταχύτητα Μέσων και Τρόποι Λειτουργίας των Μέσων

Η ταχύτητα ενός μέσου επικοινωνίας, συνήθως μετριέται με τον αριθμό των μπίτς που μπορούν να μεταδοθούν κάθε δευτερόλεπτο (bits per second, ή bps).

Τα μέσα επικοινωνιών μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με το αν τα μηνύματα μπορούν να σταλθούν σε δύο κατευθύνσεις. Στην ορολογία των επικοινωνιών, ο τρόπος μετάδοσης μπορεί να είναι μονόδρομης, αμφίδρομης εναλλασσόμενης, ή ταυτόχρονης εναλλασσόμενης επικοινωνίας.

• Κατά την μετάδοση με μονόδρομη επικοινωνία (simplex transmission) τα δεδομένα μπορούν να μεταδίδονται μόνο σε μια προκαθορισμένη κατεύθυνση
• Κατά την μετάδοση με αμφίδρομη εναλλασσόμενη επικοινωνία (half-duplex transmission) τα μηνύματα μπορούν να μεταφερθούν και προς τις δύο κατευθύνσεις, αλλά όχι την ίδια στιγμή. Με αυτόν το τρόπο μεταδίδονται τα μηνύματα μέσω των ραδιοτηλεφώνων των αυτοκινήτων της αστυνομίας. Μόνο ένα άτομο μπορεί να μιλήσει κάθε φορά.
• Η μετάδοση με αμφίδρομη ταυτόχρονη επικοινωνία (full-duplex transmission) μοιάζει με την κυκλοφορία σ' ένα πολυσύχναστο δρόμο διπλής κατεύθυνσης. Υπάρχει ροή προς δύο κατευθύνσεις την ίδια στιγμή.

Σήματα Μέσων

Υπάρχουν δύο δυνατοί τρόποι για την ταξινόμηση των σημάτων που στέλνονται μέσα από μια γραμμή: αναλογικά και ψηφιακά.

• Τα σήματα που στέλνονται μέσα από μια τηλεφωνική γραμμή ταξιδεύουν με αναλογικό (analog) τρόπο, σαν συνεχή κύματα.
• Παρ' όλα αυτά οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές και ο εξοπλισμός υποστήριξης είναι ψηφιακές (digital) συσκευές, και χειρίζονται δεδομένα που έχουν κωδικοποιηθεί σε δύο διακριτές καταστάσεις (discrete states) - 0 και 1.

Αναλογικές Γραμμές:

• Για να μπορούν δύο ή περισσότερες ψηφιακές συσκευές να επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω αναλογικών τηλεφωνικών γραμμών, μια συσκευή που ονομάζεται διαμορφωτής / αποδιαμορφωτής (modem) πρέπει να τοποθετηθεί μεταξύ κάθε συσκευής και των τηλεφωνικών γραμμών. Τα modems μετατρέπουν τα σήματα από ψηφιακά σε αναλογικά (και από αναλογικά σε ψηφιακά).

Ψηφιακές Γραμμές:

• Aν και οι φυσικές γραμμές είναι κατά παράδοση αναλογικές, υπάρχουν διαθέσιμες και ψηφιακές γραμμές. Αυτές οι γραμμές έχουν την δυνατότητα να μεταδώσουν δεδομένα γρηγορότερα και με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια απ' ότι οι αναλογικές γραμμές. Και, φυσικά, δεν υπάρχει η ανάγκη για την ύπαρξη modem.
• Κατά την διάρκεια των τελευταίων ετών τα ψηφιακά δίκτυα επικοινωνιών (τα λεγόμενα ψηφιακά δίκτυα ολοκληρωμένων υπηρεσιών -- integrated services digital networks ή ISDN) -- έχουν αρχίσει να κάνουν την εμφάνιση τους.

Παράλληλη Εναντίον Σειριακής Μετάδοσης

Οι συσκευές διαφέρουν στο αριθμό των καναλιών (channels), ή αυλακιών, που χρησιμοποιούν για την μετάδοση δεδομένων. Τα μπίτς που χρησιμοποιούνται για την αναπαράσταση των χαρακτήρων μπορούν να μεταδοθούν σειριακά ή παράλληλα.

Aν τα οκτώ μπίτς που χρειάζονται για την μετάδοση ενός χαρακτήρα στέλνονται συγχρόνως σε οκτώ διαφορετικά κανάλια, τότε έχουμε παράλληλη μετάδοση.

Αν τα μπίτς που αναπαριστούν τον χαρακτήρα στέλνονται ένα κάθε φορά σε ένα μόνο κανάλι, τότε έχουμε σειριακή επικοινωνία.

Ασύγχρονη Εναντίον Σύγχρονης Επικοινωνίας

Η σειριακή μετάδοση μπορεί να διαιρεθεί περαιτέρω σε σύγχρονη και ασύγχρονη.

Κατά την ασύγχρονη μετάδοση κάθε φορά ένας μόνο χαρακτήρας μεταδίδεται μέσω της γραμμής. Καθότι η ποσότητα των δεδομένων που ακόμα και οι πλέον γρήγοροι δακτυλογράφοι μπορούν να συσσωρεύσουν είναι πολύ μικρή σε σχέση με την ποσότητα που μπορεί να δεχτεί η γραμμή, υπάρχει πολύς "νεκρός χρόνος" (idle time) στη γραμμή.

Με την σύγχρονη μετάδοση διορθώνεται αυτό το μειονέκτημα λόγω της δυνατότητας της αποστολής, κάθε φορά, ομάδων χαρακτήρων αντί ενός. Κάθε ομάδα μπορεί να αποτελείται από χιλιάδες χαρακτήρες. Επειδή δεν υπάρχει νεκρός χρόνος μεταξύ των διαφόρων χαρακτήρων της ομάδας, η εκμετάλλευση της γραμμής είναι περισσότερο παραγωγική.

4. Βασικά συστατικά ενός τηλεπικοινωνιακού

Τερματικά (Terminals): δικτυωμένες θέσεις εργασίας μικροϋπολογιστών, VDU’s (video terminals) και οποιαδήποτε συσκευή εισόδου/εξόδου (input/output) η οποία χρησιμοποιεί τηλεπικοινωνιακά δίκτυα για να αποστείλει ή να λάβει δεδομένα είναι ένα τερματικό (συμπεριλαμβανομένων των τηλεφώνων, εξοπλισμού γραφείου, τερματικά συναλλαγών (π.χ. ATM’s) κλπ.

Επεξεργαστές (Telecommunications processors), οι οποίοι υποστηρίζουν μετάδοση (αποστολή (transmission)) και λήψη (reception) δεδομένων μεταξύ τερματικών και υπολογιστών. Αυτά είναι συσκευές όπως modems, και front end processors οι οποίοι εκτελούν διάφορες λειτουργίες υποστήριξης και ελέγχου σε ένα δίκτυο π.χ. μετατρέπουν τα δεδομένα από ψηφιακή μορφή σε αναλογική και το αντίθετο, κωδικοποιούν και αποκωδικοποιούν δεδομένα, ελέγχουν την ακρίβεια και αποτελεσματικότητα της ροής επικοινωνίας μεταξύ υπολογιστών και τερματικών στο δίκτυο.

Κανάλια και μέσα τηλεπικοινωνίας μέσω των οποίων δεδομένα ‘διακινούνται’ (transmitted and received). Τηλεπικοινωνιακά κανάλια χρησιμοποιούν διάφορους συνδυασμούς μέσων όπως καλώδια χαλκού, coaxial καλώδια, οπτικές ίνες, συστήματα μικροκυμάτων και δορυφόρους για την σύνδεση των υπολοίπων στοιχείων ενός τηλεπικοινωνιακού δικτύου.

Η/Υ όλων των μεγεθών και τύπων είναι συνδεδεμένοι μέσω τηλεπικοινωνιακών δικτύων έτσι ώστε να πραγματοποιήσουν το έργο της επεξεργασίας πληροφοριών.

Υλικό (software) τηλεπικοινωνιακού ελέγχου, αποτελείται από προγράμματα τα οποία ελέγχουν τις τηλεπικοινωνιακές δραστηριότητες και διαχειρίζονται τις λειτουργίες του δικτύου. Π.χ. λειτουργικά συστήματα δικτύου (network operating systems), (communication packages for micros).

5. Τοπικά δίκτυα

Όλα τα δίκτυα κατατάσσονται σε μία από τις παρακάτω κατηγορίες: τοπικά δίκτυα (Local Area Networks –LANs) και δίκτυα ευρείας περιοχής (Wide Area Networks – WANs).

Γενικά

Τα τοπικά δίκτυα (Local Area Networks -LANs) αποτελούνται από ιδιωτικές ή ενοικιαζόμενες γραμμές που συνδέουν τερματικά και υπολογιστές που βρίσκονται σχετικά κοντά --για παράδειγμα μέσα στο ίδιο κτίριο ή μέσα στους χώρους ενός πανεπιστημίου.

Χρήση Τοπικών Δικτύων

Ο κύριος σκοπός υλοποίησης τοπικών δικτύων από τις επιχειρήσεις είναι

α) η δυνατότητα παροχής «κοινών πόρων» (shared resources), δηλαδή εφαρμογών, δεδομένων και περιφερειακών και

β) επικοινωνίας μεταξύ των χρηστών σε πραγματικό χρόνο (on-line communication)

Εκτυπωτές και άλλα Περιφερειακά

Πριν από την επικράτηση των δικτύων οι χρήστες χρειαζόντουσαν τους δικούς τους ανεξάρτητους εκτυπωτές και υπόλοιπες περιφερειακές συσκευές. Ο μόνος τρόπος για να αξιοποιηθεί μια τέτοια συσκευή από περισσότερους του ενός χρήστες ήταν είτε να μεταφερθούν τα δεδομένα με δισκέτα στον υπολογιστή που ήταν συνδεδεμένες οι συσκευές, ή όλη η εργασία να γίνεται από την αρχή πάνω στον συγκεκριμένο υπολογιστή.

Σήμερα είναι πλέον δυνατή η χρήση των συσκευών αυτών από πολλούς ταυτόχρονους χρήστες μέσω δικτύου.

Κοινή Χρήση ενός Εκτυπωτή σε Περιβάλλον Δικτύου

Δεδομένα

Πριν τη διάδοση των δικτύων για την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ συνεργατών ήταν απαραίτητο:

• Είτε να μιλήσει ο ένας στον άλλο (φωνητική επικοινωνία) ή
• Να ανταλλάξουν σημειώματα ή
• Να μεταφέρουν την πληροφορία μέσω κάποιας δισκέτας από τον ένα υπολογιστή στον άλλο.

Τα δίκτυα έχουν συμβάλει ουσιαστικά στη μείωση της ανταλλαγής εγγράφων και σημειώσεων μέσα στο περιβάλλον του γραφείου, και πλέον επιτρέπουν την εύκολη ηλεκτρονική διάδοση όλων των ειδών δεδομένων στους χρήστες που τα απαιτούν.

Εφαρμογές

Τα δίκτυα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για τη κοινή και ομοιόμορφη χρήση εφαρμογών, όπως για παράδειγμα επεξεργαστών κειμένων (σιγουρεύοντας έτσι ότι όλοι χρησιμοποιούν την ίδια έκδοση της εφαρμογής).

Μια άλλη βασική κατηγορία εφαρμογών που ανεπτύχθησαν μετά τη διάδοση των δικτύων, όπως έχουμε προαναφέρει, ήταν το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο και τα προγράμματα οργάνωσης ραντεβού, συναντήσεων κ.λ.π. (scheduling programs). Τα στελέχη των επιχειρήσεων αξιοποιούν τις παραπάνω εφαρμογές για την άμεση επικοινωνία τους και οργάνωση των δραστηριοτήτων τους.

Οργάνωση Συνάντησης με Δικτυακή Εφαρμογή

Γενικές Αρχές – Κατηγορίες Τοπικών Δικτύων

Σε γενικές γραμμές όλα τα δίκτυα έχουν κάποια κοινά στοιχεία, κάποιες κοινές λειτουργίες και χαρακτηριστικά. Τα κυριότερα από αυτά είναι τα παρακάτω:

• Εξυπηρετητές (Servers)—Η/Υ για παροχή πόρων στους χρήστες μέσω δικτύου.
• Πελάτες (Clients)—Οι Η/Υ που αξιοποιούν τους παρεχόμενους από τον εξυπηρετητή πόρους.
• Μέσα (Media)—Tο μέσο τι οποίο εξασφαλίζει τη διασύνδεση των Η/Υ.
• Κοινά Δεδομένα (Shared data) –Αρχεία που προσφέρονται από τους εξυπηρετητές προς όλους τους χρήστες του δικτύου .
• Κοινοί Εκτυπωτές (Shared Printers) και άλλα Περιφερειακά (Shared Peripherals) –Εκτυπωτές και άλλα Περιφερειακά που είναι προσπελάσιμα από όλους τους χρήστες μέσω του εξυπηρετητή.
• Πόροι (Resources)—Αρχεία, εκτυπωτές και άλλες συσκευές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τους χρήστες του δικτύου.

Γενική δομή δικτύου

Ακόμα και με όλες τις προαναφερόμενες ομοιότητες τα δίκτυα μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες:

• Peer-to-peer
• Server-based

Κατηγορίες Τοπικών Δικτύων

Η διαφοροποίηση μεταξύ peer-to-peer και server-based δίκτυα είναι σημαντική καθώς το η κάθε κατηγορία έχει διαφορετικές δυνατότητες, Ο τύπος δικτύου που επιλέγεται εξαρτάται από μια πληθώρα παραγόντων, μεταξύ των οποίων :

• Μέγεθος της επιχείρησης.
• Απαιτούμενη ασφάλεια.
• Είδος εργασιών / λειτουργικών αναγκών.
• Προβλεπόμενος φόρτος / κίνηση δικτύου.
• Ανάγκες των χρηστών από το δίκτυο.
• Διαθέσιμο κονδύλι.

Δίκτυα Peer-to-Peer

Σε ένα peer-to-peer δίκτυο, δεν υπάρχουν εξειδικευμένοι εξυπηρετητές ή κάποια άλλου είδους ιεράρχηση των Η/Υ που είναι συνδεδεμένοι. Όλοι οι υπολογιστές είναι ισοδύναμοι και ως εκ τούτου γνωστοί σαν «ταίρια» (-peers-). Στα συγκεκριμένα δίκτυα κάθε υπολογιστής δρα τόσο σαν εξυπηρετητής όσο και σαν πελάτης. Κάθε χρήστης μπορεί να αποφασίσει από μόνος του ποια από τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στον υπολογιστή του μπορούν να κοινοποιηθούν και στους υπόλοιπους χρήστες του δικτύου.

Peer-to-Peer Δίκτυο: Οι Υπολογιστές δρουν σαν servers και clients ταυτόχρονα

Μέγεθος

Τα peer-to-peer δίκτυα συνηθίζεται να καλούνται και «workgroups». Ο όρος «workgroup» υποδηλώνει μια μικρή ομάδα ανθρώπων, Σ’ ένα peer-to-peer δίκτυο συνήθως υπάρχουν το πολύ 10 υπολογιστές.

Κόστος

Ο συγκεκριμένος τύπος δικτύων είναι συνήθως αρκετά απλός. Καθώς κάθε υπολογιστής δρα τόσο σαν εξυπηρετητής όσο και σαν πελάτης, δεν υπάρχει ανάγκη για εξειδικευμένους και ακριβούς κεντρικούς εξυπηρετητές ή για άλλο δικτυακό εξοπλισμό. Ως εκ τούτου το κόστος τους είναι σαφώς μικρότερο από αυτό των δικτύων με εξυπηρετητή.

Λειτουργικό Σύστημα Δικτύων Peer-to-Peer

Οι δυνατότητες του λογισμικού (απόδοση, ασφάλεια κ.λ.π.) ενός peer-to-peer δικτύου δεν είναι τόσο εξελιγμένες όσο ενός δικτύου με εξυπηρετητή. Σε λειτουργικά συστήματα όπως τα Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows for Workgroups, and Microsoft Windows 95, το λογισμικό που απαιτείται για την υλοποίηση peer-to-peer δικτύων είναι ενσωματωμένο. Πέραν αυτού δεν απαιτείται κανένα άλλο λογισμικό.

Υλοποίηση

Κατά την υλοποίηση ενός peer-to-peer δικτύου υπάρχει ένας αριθμός από ερωτήματα που έχουν συγκεκριμένες απαντήσεις και πιο συγκεκριμένα:

• Οι υπολογιστές τοποθετούνται πάντα στα γραφεία των χρηστών.
• Οι χρήστες ενεργούν και σαν διαχειριστές των δικών τους μηχανημάτων και αποφασίζουν για τα επίπεδα ασφάλειας που επιθυμούν.
• Η διασύνδεση όλων των υπολογιστών είναι απλή και υλοποιείται μέσω ενός και μόνο καλωδίου .

Πού τα Peer-to-Peer Δίκτυα είναι Χρήσιμα

Ο συγκεκριμένος τύπος δικτύων είναι η καλύτερη επιλογή για περιπτώσεις όπου:

• Ο αριθμός των χρηστών είναι μικρότερος από 10
• Οι χρήστες βρίσκονται στον ίδιο φυσικό χώρο.
• Η ασφάλεια δεν είναι και τόσο σημαντική
• Η επέκταση του δικτύου δεν προβλέπεται να είναι ουσιαστική στο άμεσο μέλλον.

Προβληματισμοί για τα Peer-to-Peer Δίκτυα

Αν και τα peer-to-peer δίκτυα καλύπτουν τις ανάγκες μικρών επιχειρήσεων, ο συγκεκριμένος τρόπος προσέγγισης μπορεί να μην είναι ο ενδεικνυόμενος σε άλλες περιπτώσεις. Κάποιοι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν σοβαρά υπόψη πριν από τη σχεδίαση της αρχιτεκτονικής-τύπου του δικτύου είναι οι παρακάτω.

Διαχείριση

Η διαχείριση του δικτύου περιλαμβάνει τα παρακάτω:

• Διαχείριση Χρηστών και καθορισμός ασφάλειας.
• Διάθεση δικτυακών πόρων.
• Συντήρηση Εφαρμογών και Δεδομένων.
• Εγκατάσταση και αναβάθμιση εφαρμογών.

Για το συγκεκριμένο τύπο δικτύου δεν υπάρχει διαχειριστής, αλλά ο κάθε χρήστης είναι υπεύθυνος για τον δικό του υπολογιστή.

Κοινή Χρήση Πόρων

Όλοι οι χρήστες μπορούν να «προσφέρουν» πόρους (εφαρμογές, δεδομένα, περιφερειακά κ.λ.π.) στους υπόλοιπους χρήστες του δικτύου.

Απαιτήσεις για τη λειτουργία των υπολογιστών και σαν εξυπηρετητές

Σ’ ένα περιβάλλον δικτύου της μορφής peer-to-peer ο κάθε υπολογιστής πρέπει:

• Να χρησιμοποιεί ένα μεγάλο ποσοστό των διαθέσιμων πόρων του για την υποστήριξη του τοπικού χρήστη (client).
• Να χρησιμοποιεί επιπρόσθετους πόρους για την υποστήριξη των απομακρυσμένων χρηστών (server)

Ένα δίκτυο βασισμένο σε εξυπηρετητή χρειάζεται να διαθέτει ένα υπολογιστή αρκετά υψηλών προδιαγραφών για να υποστηρίζει όλους τους «πελάτες» του δικτύου.

Ασφάλεια

Ένας τομέας ασφάλειας είναι η προφύλαξη προσφερόμενων πόρων μέσω κάποιου κωδικού (password). Καθώς ο κάθε χρήστης ενός peer-to-peer δικτύου χρησιμοποιεί τους δικούς του κανόνες ασφάλειας και επιπροσθέτως πόροι για κοινή χρήση μπορούν να προσφέρονται από κάθε υπολογιστή και όχι μόνο από κάποιο κεντρικό, δεν είναι δυνατή η κεντρική διαχείριση / παρακολούθηση του δικτύου. Γίνεται κατανοητό ότι το γεγονός αυτό μπορεί να επηρεάσει άμεσα την ασφάλεια του δικτύου καθώς κάποιος από τους χρήστες μπορεί να αφήσει όλους τους πόρους που προσφέρει ελεύθερα προσπελάσιμους από τον καθένα.

Εκπαίδευση

Καθώς κάθε υπολογιστής σ’ένα peer-to-peer δίκτυο ενεργεί τόσο σαν πελάτης όσο και σαν εξυπηρετητής, οι χρήστες πρέπει να εκπαιδευτούν έτσι ώστε να μπορούν να αντεπεξέλθουν τόσο σαν χρήστες όσο και σαν διαχειριστές του συστήματος τους.

Server-based Δίκτυα

Σε κάποιο περιβάλλον με περισσότερους από 10 χρήστες, ένα peer-to-peer δίκτυο δεν θα ήταν ικανοποιητικό. Ως εκ τούτου τα περισσότερα δίκτυα σήμερα διαθέτουν κεντρικούς εξυπηρετητές. Ο εξυπηρετητής χρησιμοποιείται αποκλειστικά και μόνο για την εξυπηρέτηση των αιτήσεων που γίνονται από τους υπόλοιπους σταθμούς (clients) του δικτύου. Επίσης είναι υπεύθυνοι στο να διασφαλίζουν την ασφάλεια των κοινών αρχείων, καταλόγων και περιφερειακών του δικτύου.

Server-based δίκτυο

Καθώς το δίκτυο μεγαλώνει σε μέγεθος και κίνηση, χρειάζονται περισσότεροι από ένας εξυπηρετητές. Η κατανομή των εργασιών στους πολλαπλούς εξυπηρετητές βεβαιώνει το ότι η κάθε εργασία θα εκτελεστεί με τον πλέον αποδοτικό τρόπο.

Εξειδικευμένοι Εξυπηρετητές

Οι εργασίες που ένας εξυπηρετητής καλείται να εκτελέσει μπορεί να διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους. Ως εκ τούτου έχει προκύψει η ανάγκη για την ύπαρξη «εξειδικευμένων εξυπηρετητών» για την εκτέλεση μιας συγκεκριμένης ομάδας σχετικά όμοιων εργασιών. Για παράδειγμα, σ’ένα δίκτυο με εξυπηρετητή Windows NT, οι διάφοροι τύποι των εξειδικευμένων εξυπηρετητών είναι οι παρακάτω:

• Εξυπηρετητής για αποθήκευση αρχείων και εκτύπωση. Το συγκεκριμένο είδος εξυπηρετητή ελέγχει την πρόσβαση των χρηστών καθώς επίσης και τη χρήση των αρχείων και εκτυπωτών του δικτύου. Για παράδειγμα, αν γράφεται κάποιο κείμενο με ένα επεξεργαστή κειμένων, η μεν εφαρμογή τρέχει τοπικά στον υπολογιστή σας ενώ το αρχείο μπορεί να αποθηκευθεί στον εξυπηρετητή
• Εξυπηρετητές Εφαρμογών. Οι εξυπηρετητές εφαρμογών αποτελούν το «server» κομμάτι των εφαρμογών “client-server” και επίσης προσφέρουν στους χρήστες (clients) τα δεδομένα που επιθυμούν. Για παράδειγμα οι εξυπηρετητές αυτοί μπορεί να αποθηκεύσουν μια πολύ μεγάλη βάση δεδομένων. Πρέπει να τονιστεί ότι αυτό διαφέρει από την προηγούμενη περίπτωση (εξυπηρετητές για αποθήκευση αρχείων και εκτύπωση) καθώς τώρα τα δεδομένα δεν μεταφέρονται από τον εξυπηρετητή στον πελάτη αλλά παραμένουν στον εξυπηρετητή και μόνο το αποτέλεσμα μιας διεργασίας / αίτησης ανακοινώνεται στον πελάτη. Για παράδειγμα μια εφαρμογή που εκτελείται στον client και αξιοποιεί μια βάση δεδομένων από τον εξυπηρετητή, λαμβάνει από τον εξυπηρετητή μόνο τα δεδομένα που σχετίζονται με την αίτηση που έκανε και όχι ολόκληρη τη βάση δεδομένων.
• Εξυπηρετητές Ηλεκτρονικού Ταχυδρομείου. Ασχολούνται αποκλειστικά και μόνο με τη διακίνηση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου μεταξύ των χρηστών.
• Εξυπηρετητές Fax. Εξυπηρετούν τη διακίνηση fax από και προς το δίκτυο, κάνοντας διαθέσιμες για κοινή χρήση στο δίκτυο μία ή δύο συσκευές fax.
• Εξυπηρετητές Επικοινωνιών. Οι εξυπηρετητές επικοινωνιών χειρίζονται τη κίνηση των δεδομένων μεταξύ του εξυπηρετητή του δικτύου και άλλων δικτύων ή απομακρυσμένων χρηστών που χρησιμοποιούν κάποιο modem για τη σύνδεση τους με τον εξυπηρετητή.
• Εξυπηρετητές για Υπηρεσίες Καταλόγων (Directory Service Servers). Αυτή η κατηγορία εξυπηρετητών υποβοηθάει τους χρήστες του δικτύου να εντοπίσουν, αποθηκεύσουν και ασφαλίσουν δεδομένα πάνω στο δίκτυο.

Η σχεδίαση ενός δικτύου με διάφορους εξυπηρετητές είναι ιδιαίτερα σημαντική. Ο σχεδιαστής πρέπει να λάβει υπόψη του τη πιθανή επέκταση του δικτύου, έτσι ώστε η λειτουργία του να μην παρεμποδιστεί ακόμα και αν ο ρόλος κάποιου συγκεκριμένου εξυπηρετητή χρειαστεί να αλλάξει.

Εξειδικευμένοι Εξυπηρετητές

Πλεονεκτήματα Server-Based Δικτύων

Κοινή Χρήση Πόρων

Ένας εξυπηρετητής έχει σχεδιαστεί για να παρέχει πρόσβαση σε αρχεία, εκτυπωτές και άλλα περιφερειακά μέσω του δικτύου, ενώ ταυτόχρονα διασφαλίζει σταθερή ταχύτητα και ασφάλεια στον πελάτη (client).

Η χρήση εξυπηρετητή για τις παραπάνω εργασίες δίνει την δυνατότητα για κεντρική διαχείριση και έλεγχο.

Ασφάλεια

Τις περισσότερες φορές ο κύριος λόγος για την επιλογή του server-based δικτύου είναι η ασφάλεια. Σ’ένα τέτοιο περιβάλλον η διαχείριση της ασφάλειας γίνεται κεντρικά από τον διαχειριστή του δικτύου ο οποίος μπορεί να θέσει τους κανόνες και στη συνέχεια να τους εφαρμόσει σ’ όλους τους χρήστες του δικτύου.

Αντίγραφα Ασφαλείας

Καθώς όλα τα σημαντικά δεδομένα είναι συγκεντρωμένα στους εξυπηρετητές του δικτύου η δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας είναι πολύ εύκολη.

Redundancy

Με τη χρήση εξειδικευμένου λογισμικού είναι δυνατόν τα δεδομένα που αποθηκεύονται σε κάποιον εξυπηρετητή να αποθηκεύονται ταυτόχρονα και σε κάποιο άλλο μηχάνημα. Με τον τρόπο αυτό ακόμα και αν συμβεί κάτι στον εξυπηρετητή τα δεδομένα είναι άμεσα διαθέσιμα στους χρήστες.

Αριθμός Χρηστών

Τα δίκτυα που βασίζονται στη χρήση εξυπηρετητών μπορούν να υποστηρίξουν ένα πολύ μεγάλο αριθμό χρηστών.

Απαιτήσεις Υλικού

Οι υπολογιστές των χρηστών μπορούν πλέον να περιορίζονται αποκλειστικά και μόνο στην εξυπηρέτηση των τοπικών αναγκών του χρήστη. Ως εκ τούτου και οι απαιτήσεις σε hardware περιορίζονται ανάλογα.

Συνδυασμός Δικτύων

Είναι πολύ συνηθισμένο πλέον για τα μοντέρνα δίκτυα να συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα των peer-to-peer δικτύων και των δικτύων με εξυπηρετητή. Σ’ ένα συνδυασμένο δίκτυο δύο διαφορετικά λειτουργικά συστήματα συνεργάζονται για να προσφέρουν αυτό που πολλοί διαχειριστές δικτύου θέλουν να υλοποιήσουν.

Ένα λειτουργικό σύστημα για εξυπηρετητές δικτύου όπως το Microsoft Windows NT Server or NovellTM NetWare είναι υπεύθυνο για την κοινή χρήση των εφαρμογών και δεδομένων. Οι υπολογιστές - πελάτες (clients) μπορούν να εκτελούν ένα λειτουργικό σύστημα όπως τα Microsoft Windows NT Workstation or Windows 95. Οι clients μπορούν ταυτόχρονα να προσπελάσουν τους παρεχόμενους, από τον εξυπηρετητή, δικτυακούς πόρους και ταυτόχρονα να προσφέρουν για κοινή χρήση μέσω του δικτύου δικά τους αρχεία και περιφερειακά.

Συνδυασμός Δικτύων

Σχεδιασμός Δικτύου - Τοπολογίες

Ο όρος τοπολογία δικτύου αναφέρεται στη φυσική διασύνδεση των υπολογιστών και των υπολοίπων συσκευών του δικτύου. Ο όρος αυτός χρησιμοποιείται πάντα από τους επαγγελματίες δικτύων όταν αναφέρονται στη σχεδίαση ενός δικτύου.

Η τοπολογία ενός δικτύου επηρεάζει:

• τον τύπο και τις προδιαγραφές του δικτυακού εξοπλισμού που πρέπει να χρησιμοποιηθεί.
• την υποδομή επέκτασης του δικτύου
• τον τρόπο διαχείρισης του δικτύου

Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των διαφορετικών τοπολογιών βοηθάει και στη κατανόηση των δυνατοτήτων που προσφέρονται από κάθε τύπο δικτύου. Οι υπολογιστές για να μπορέσουν να μοιραστούν τους διαθέσιμους πόρους και περιφερειακά πρέπει να συνδεθούν μέσω κάποιου καλωδίου. Παρ’ όλα αυτά δεν είναι τόσο απλό όσο ακούγεται. Διαφορετικοί τύποι καλωδίου, σε συνδυασμό με τις ανάλογες κάρτες δικτύου, δικτυακά λειτουργικά συστήματα και άλλες δικτυακές συσκευές προκαλούν και διαφορετικούς τρόπους διασύνδεσης.

Η τοπολογία ενός δικτύου καθορίζει ένα αριθμό από παράγοντες, όπως για παράδειγμα τον τρόπο με τον οποίο ο συγκεκριμένος τύπος καλωδίου θα διατρέξει τον χώρο στον οποίο υλοποιείται το δίκτυο ή την μέθοδο με την οποία οι υπολογιστές επικοινωνούν μέσω του δικτύου.

Οι τρεις βασικές τοπολογίες δικτύου είναι:

• Δίαυλος (Bus )
• Αστέρας (Star)
• Δακτύλιος (Ring )

Αν οι υπολογιστές συνδέονται στη σειρά μέσω ενός καλωδίου η τοπολογία είναι γνωστή σαν bus. Αν οι υπολογιστές συνδέονται μέσω καλωδίων που συγκεντρώνονται σ’ ένα σημείο (hub) τότε η τοπολογία είναι γνωστή σαν star. Τέλος, αν οι υπολογιστές διασυνδέονται μ’ένα καλώδιο που δημιουργεί ένα δακτύλιο, η τοπολογία είναι γνωστή σαν Ring.

Τοπολογία Bus

Το δίκτυο σε δίαυλο (bus network) εργάζεται με τρόπο παρόμοιο με το σύστημα κίνησης των λεωφορείων στις επίγειες συγκοινωνίες. Οι ενεργές hardware συσκευές είναι σαν "στάσεις λεωφορείων" και τα δεδομένα σαν "επιβάτες". Τα τοπικά δίκτυα οργανώνονται συχνά σε διαυλική τοπολογία δικτύου

Είναι η πλέον απλή τοπολογία και αρκετά διαδεδομένη. Χρησιμοποιείται ένα ομοαξονικό καλώδιο που διασυνδέει όλους τους υπολογιστές σε σειρά.

Τοπολογία Διαύλου

Οι υπολογιστές σε τοπολογία διαύλου επικοινωνούν στέλνοντας δεδομένα σ’ ένα συγκεκριμένο υπολογιστή του δικτύου, αφού πρώτα τα μετατρέψουν σε μορφή ηλεκτρικών σημάτων που είναι κατάλληλα για διάδοση μέσω του καλωδίου. Για να γίνει απόλυτα κατανοητός ο τρόπος που οι υπολογιστές επικοινωνούν μέσω της τοπολογίας του διαύλου πρέπει να εξοικειωθείτε με τις παρακάτω έννοιες:

• Αποστολή του Σήματος
• Παλινδρόμηση σήματος
• Τερματική Αντίσταση

Αποστολή Σήματος

Τα δεδομένα, σε μορφή ηλεκτρικών σημάτων, αποστέλλονται σε όλους τους υπολογιστές του δικτύου. Παρ’ όλα αυτά η πληροφορία γίνεται αποδεκτή μόνο από τον υπολογιστή η διεύθυνση του οποίου ταιριάζει με τη διεύθυνση στην οποία έχει γίνει η αποστολή των δεδομένων. Μόνο ένας υπολογιστής κάθε φορά μπορεί να στείλει δεδομένα πάνω στο δίκτυο. Ως εκ τούτου η ταχύτητα του δικτύου επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τον αριθμό των υπολογιστών πάνω στο δίκτυο.

Ο δίαυλος αποτελεί «παθητική» τοπολογία. Οι υπολογιστές απλά «ακούν» πάνω στο καλώδιο για δεδομένα που μπορεί να απευθύνονται σε αυτά. Δεν είναι υπεύθυνοι για να ενισχύουν το σήμα και να το αποστέλλουν στον επόμενο υπολογιστή. Αν λοιπόν ένας υπολογιστής έχει κάποιο πρόβλημα δεν επηρεάζει το υπόλοιπο του δικτύου. (Αντίθετα σε μια «ενεργή» τοπολογία –βλέπε τοπολογία δακτυλίου- ο κάθε υπολογιστής ενισχύει το σήμα που λαμβάνει από το δίκτυο με στόχο να το αποστείλει στον επόμενο υπολογιστή.

Παλινδρόμηση Σήματος

Τα δεδομένα, ή σωστότερα τα ηλεκτρικά σήματα, τα οποία αποστέλλονται πάνω στο δίκτυο ταξιδεύουν από τη μία άκρη του καλωδίου στην άλλη. Αν δεν υπήρχε τρόπος να σταματήσουμε αυτή τη παλινδρόμηση του σήματος, θα συνεχιζόταν συνέχεια με αποτέλεσμα όλοι οι υπολογιστές να μην μπορούν να αποστείλουν άλλα δεδομένα. Ως εκ τούτου για να σταματάει αυτή η παλινδρόμηση, αφού το σήμα φθάσει στον υπολογιστή για τον οποίο προορίζεται, χρησιμοποιείται η τερματική αντίσταση.

Η Τερματική Αντίσταση

Για να εμποδιστεί η συνεχής παλινδρόμηση του σήματος πάνω στο καλώδιο, μια «τερματική αντίσταση» τοποθετείται στις δύο άκρες του καλωδίου με στόχο την απορρόφηση του σήματος. Η απορρόφηση του σήματος καθαρίζει το καλώδιο έτσι ώστε άλλοι υπολογιστές να μπορέσουν να αποστείλουν δεδομένα.

Τερματική Αντίσταση

Αν για οποιοδήποτε λόγο το καλώδιο κοπεί σε κάποιο σημείο του, ή αποσυνδεθεί από κάποιον υπολογιστή, αυτόματα σημαίνει ότι υπάρχουν δύο άκρα χωρίς τερματικές αντιστάσεις. Για τους λόγους τους οποίους ήδη αναφέραμε αυτό σημαίνει ότι όλο το δίκτυο θα βγει εκτός λειτουργίας.

Τοπολογία Star

Στην τοπολογία αυτή όλοι οι υπολογιστές συνδέονται μεταξύ τους μέσω ενός κεντρικού σημείου / συσκευής που ονομάζεται hub. Τα σήματα κάποιου υπολογιστή μεταφέρονται σε όλους τους υπόλοιπους υπολογιστές του δικτύου μέσω αυτού του hub. Η τοπολογία αυτή ξεκίνησε από παλαιά συνδέοντας τους υπολογιστές με κάποιον κεντρικό υπολογιστή (main frame computer).

Σύνδεση Hub σε δίκτυο

Η τοπολογία αυτή προσφέρει τη δυνατότητα κεντρικής διαχείρισης και παροχής πόρων. Παρ’ όλα αυτά επειδή κάθε υπολογιστής είναι συνδεδεμένος με το hub (κεντρικό σημείο) η συγκεκριμένη τοπολογία απαιτεί αρκετά μεγάλες ποσότητες καλωδίων. Επίσης αν υπάρξει πρόβλημα στο hub ολόκληρο το δίκτυο βγαίνει εκτός λειτουργίας. Στη περίπτωση όμως που κάποιος από τους υπολογιστές στο δίκτυο ή το καλώδιο που τον συνδέει στο hub παρουσιάσει κάποιο πρόβλημα τότε μόνο ο συγκεκριμένος υπολογιστής βγαίνει εκτός λειτουργίας – το υπόλοιπο δίκτυο συνεχίζει να λειτουργεί κανονικά.

Τοπολογία Ring

Με τη συγκεκριμένη τοπολογία όλοι οι υπολογιστές διασυνδέονται μεταξύ τους δημιουργώντας ένα κύκλο – δακτύλιο, χωρίς να υπάρχουν τερματισμοί στο καλώδιο. Τα σήματα ταξιδεύουν γύρω-γύρω στο δακτύλιο σε μια κατεύθυνση και περνάνε από όλους τους υπολογιστές. Σε αντίθεση με την τοπολογία του bus, κάθε υπολογιστής ενεργεί σαν ενισχυτής (repeater) του σήματος. Καθώς το σήμα περνάει από κάθε υπολογιστή σε περίπτωση προβλήματος σε κάποιον από αυτούς, υπάρχει περίπτωση να επηρεαστεί όλο το δίκτυο.

Τοπολογία Ring

Token Passing

Μια μέθοδος για την αποστολή δεδομένων πάνω στο δίκτυο τύπου ring ονομάζεται “token passing”. Το token περνάει από υπολογιστή σε υπολογιστή, μέχρι να φθάσει σε κάποιον υπολογιστή που έχει δεδομένα να αποστείλει. Αυτός ο υπολογιστής γεμίζει το token, βάζει μια ηλεκτρονική διεύθυνση και το ξαναστέλνει στο δακτύλιο.

Η μέθοδος Token Passing

Τα δεδομένα περνάνε από όλους τους υπολογιστές μέχρι να φθάσουν σε αυτόν που η διεύθυνση του ταιριάζει με τη διεύθυνση αποστολής των δεδομένων. Ο παραλήπτης υπολογιστής επιστρέφει ένα μήνυμα στον υπολογιστή που απέστειλε τα δεδομένα, επιβεβαιώνοντας την παραλαβή. Στη συνέχεια ο παραλήπτης δημιουργεί έναν νέο άδειο token το οποίο και αποστέλλει στο δακτύλιο.

Ίσως να δημιουργείτε η εντύπωση ότι η διαδικασία αποστολής και λήψης «token” παίρνει πολύ χρόνο, όμως ένα “token” στην πραγματικότητα ταξιδεύει με περίπου την ταχύτητα του φωτός. Έτσι, ένα «token” μπορεί να διατρέχει ένα δακτύλιο με διάμετρο 200 μέτρων με περίπου 10.000 φορές το δευτερόλεπτο.

Hubs

Μία από τις συσκευές που απατούνται όλο και πιο συχνά στα περισσότερα δίκτυα είναι το «Hub». Το «Hub» αποτελεί την κεντρική συσκευή στην τοπολογία star.

Λειτουργίες Hubs

Ενεργά Hubs

Τα πιο πολλά Hubs χαρακτηρίζονται ως active (ενεργά), διότι αναδημιουργούν και ξαναστέλνουν τα σήματα με τον ίδιο τρόπο που κάνει ένας repeater. Στην πραγματικότητα, επειδή τα Hubs συνήθως έχουν 8 με 12 πόρτες (ports) πάνω στις οποίες συνδέονται οι υπολογιστές του δικτύου, πολλές φορές ονομάζονται multiport repeaters. Όλα τα active Hubs χρειάζονται ηλεκτρική τροφοδοσία για να λειτουργήσουν.

Παθητικά Hubs

Μερικοί τύποι Hubs χαρακτηρίζονται ως Passive (παθητικά), όπως για παράδειγμα οι πίνακες καλωδιώσεων. Ενεργούν ως σημεία συνδέσεων και δεν ενισχύουν ούτε αναδημιουργούν σήματα. Τα σήματα απλώς διαπερνούν το Hub. Τα Passive Hubs δεν απαιτούν ηλεκτρική τροφοδότηση για να λειτουργήσουν.

Υβριδικά Hubs

Μερικά εξελιγμένα Hubs που εξυπηρετούν ταυτόχρονα πολλά διαφορετικά μεταξύ τους είδη καλωδίων ονομάζονται Hydrid (υβριδικά) Hubs. Δίκτυα βασισμένα σε Hubs μπορούν να επεκταθούν με τη σύνδεση πολλών Hubs.

Συνδυασμός πολλών Hubs

Περί Hub

Τα Hubs θεωρούνται «έξυπνες» συσκευές και πλεονεκτούν σε πολλά σημεία από συστήματα που δεν τα χρησιμοποιούν.

Στις σειριακές τοπολογίες, ένα σπάσιμο του καλωδίου θα έχει σαν αποτέλεσμα να διακοπεί η λειτουργία όλου του δικτύου. Με τη χρησιμοποίηση όμως των Hubs, ένα σπάσιμο του ενός οποιουδήποτε καλωδίου που συνδέεται στο Hub, επηρεάζει μόνο το κομμάτι του δικτύου που εξυπηρετεί αυτό το καλώδιο. Το υπόλοιπο δίκτυο παραμένει ανεπηρέαστο σε λειτουργία.

To σπάσιμο του ενός οποιουδήποτε καλωδίου που συνδέεται στο Hub, επηρεάζει μόνο το κομμάτι του δικτύου που εξυπηρετεί αυτό το καλώδιο αυτό

Μερικά ακόμα πλεονεκτήματα των τοπολογιών που βασίζονται σε Hubs είναι:

• Εύκολη αλλαγή και επέκταση των δικτύων. Απλά συνδέουμε πάνω σε ένα Hub επιπλέον υπολογιστές ή Hubs.
• Υποστήριξη πολλαπλών ειδών καλωδίων
• Κεντρική παρακολούθηση της κίνησης και της λειτουργίας του δικτύου. Μερικά Active Hubs περιλαμβάνουν διαγνωστικές ικανότητες οι οποίες δείχνουν αν μία σύνδεση λειτουργεί ή όχι.

Συνδυασμοί των βασικών Τοπολογιών

Σήμερα, πολλές από τις ενεργεία τοπολογίες είναι συνδυασμοί των τοπολογιών bus, star και ring.

Star Bus

Η τοπολογία star bus είναι ένας συνδυασμός των τοπολογιών bus και star. Στην τοπολογία αυτή μερικά star δίκτυα συνδέονται μεταξύ τους με σειριακούς διαύλους

Εάν μία σύνδεση με κάποιον υπολογιστή χαλάσει, δεν επηρεάζεται το υπόλοιπο δίκτυο. Οι υπόλοιποι υπολογιστές θα συνεχίσουν να επικοινωνούν χωρίς πρόβλημα. Εάν ένα Hub χαλάσει, όλοι οι υπολογιστές που συνδέονται σε αυτό το Hub, θα σταματήσουν να επικοινωνούν. Ενώ, εάν το συγκεκριμένο Hub συνδέεται με άλλα Hub, και αυτές οι συνδέσεις θα κοπούν.

Δίκτυο Star bus

Star Ring

Η τοπολογία star ring φαίνεται παρόμοια με την star bus. Και οι δύο τοπολογίες συγκεντρώνονται γύρω από ένα Hub το οποίο περιέχει το δακτύλιο ή το δίαυλο. Στην star bus τα Hubs συνδέονται μεταξύ τους με ένα σειριακό δίαυλο, ενώ τα Hubs στην star ring συνδέονται σε ένα δακτύλιο γύρω από ένα κεντρικό Hub.

Δίκτυο Star ring

Επιλέγοντας Τοπολογία

Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν την επιλογή μιας τοπολογίας, που εξυπηρετεί καλύτερα τις δικτυακές ανάγκες ενός οργανισμού. Ο παρακάτω πίνακας δίνει κάποιες ενδεικτικές αρχές για την επιλογή μιας τοπολογίας:

6. Υλοποίηση δικτύων

Τύποι Καλωδίων

Τα περισσότερα δίκτυα υπολογιστών, σήμερα, συνδέονται με κάποιο είδος καλωδίου ή σύρματος, το οποίο παίζει το ρόλο του δικτυακού μέσου, μεταφέροντας σήματα μεταξύ υπολογιστών. Υπάρχει μια πληθώρα καλωδίων που ικανοποιούν τις ανάγκες διαφορετικών δικτύων, ωστόσο υπάρχουν, όπως είδαμε και στα πρώτα κεφάλαια, 3 βασικά είδη πού συνδέουν τα περισσότερα σύγχρονα δίκτυα :

• Το Ομοαξονικό Καλώδιο (Coaxial)
• Το στριφτό ανά ζεύγη σύρμα (Twisted Pair wire)
• Το καλώδιο Οπτικής ίνας (Fiber-optic cable)

Ομοαξωνικό Καλώδιο

Το ομοαξονικό καλώδιο αποτελείται από ένα κεντρικό χάλκινο, αγώγιμο πυρήνα, οποίος περιβάλλεται από ένα μονωτικό υλικό. Η μόνωση, με τη σειρά της, περιβάλλεται από ένα δεύτερο αγώγιμο στρώμα, που μπορεί να αποτελείται είτε από μία συρμάτινη κορδέλα ή από ένα συμπαγής κάλυμμα. Εάν προστατευτικό κάλυμμα από μη αγώγιμο υλικό προστατεύει τον εξωτερικό αγωγό. Το ομοαξονικό καλώδιο επηρεάζεται σε μικρότερο βαθμό από εξωτερικές παρεμβολές από το στριφτό ανά ζεύγη σύρμα και υποστηρίζει ταχύτητες δεδομένων ως και 100Mbps.

Υπάρχουν δύο είδη ομοαξονικών καλωδίων που χρησιμοποιούνται στα σύγχρονα δίκτυα:

• Thin (thinnet)
• Thick (thicknet)

Thinnet (Προδιαγραφή 10Base2) αποτελείται από ένα εύκαμπτο ομοαξονικό καλώδιο, πάχους περίπου 0,25 ιντσών. Επειδή το καλώδιο αυτό είναι εύκαμπτο και εύκολο στη διαχείριση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σχεδόν όλους τους τύπους δικτύων.

Τα δίκτυα που χρησιμοποιούν thinnet έχουν τα καλώδια συνδεμένα κατευθείαν πάνω στην κάρτα δικτύου του υπολογιστή.

Το ομοαξονικό καλώδιο Thinnet μπορεί να μεταφέρει ένα σήμα σε απόσταση περίπου 185 μέτρων, πριν το σήμα αρχίζει να παρουσιάζει συμπτώματα εξασθένησης.

Thicknet (Προδιαγραφή 10Base5) αποτελείται από ένα μάλλον άκαμπτο καλώδιο, διαμέτρου περίπου 0,5 ιντσών. Πολλές φορές αναφέρεται ως Standard Ethernet, διότι ήταν το πρώτο είδος καλωδίου που χρησιμοποιήθηκε στην Ethernet αρχιτεκτονική δικτύων. Ο χάλκινος πυρήνας του είναι πιο παχύς από του αντίστοιχου thinnet.

ΥΛΙΚΟ ΟΜΟΑΞΩΝΙΚΩΝ ΣΥΝΔΕΣΕΩΝ

Και οι δύο τύποι ομοαξονικών καλωδίων χρησιμοποιούν εξαρτήματα γνωστά ως BNC (British Naval Connector), για τη σύνδεση μεταξύ καλωδίου και υπολογιστών. Υπάρχουν αρκετά είδη σημαντικών εξαρτημάτων που ανήκουν στην BNC οικογένεια, τα σπουδαιότερα από τα οποία είναι:

The BNC cable connector. (συνδετήρας καλωδίου)

Ο συνδετήρας καλωδίου είναι προσκολλημένος στην άκρη του καλωδίου

The BNC T connector (συνδετήρας Τ)

Ο συνδετήρας Τ συνδέει την κάρτα δικτύου του υπολογιστή με το καλώδιο του δικτύου

The BNC Barrel connector (συνδετήρας βαρελάκι)

Ο συνδετήρας βαρελάκι συνδέει δύο κομμάτια thinnet καλωδίου σε ένα μεγαλύτερου μήκους.

The BNC Terminator (τερματιστής)

Ο τερματιστής «κλείνει» τα δύο άκρα του διαύλου-καλωδίου για να απορροφά «αδέσποτα» σήματα. Χωρίς τον τερματιστή ένα δίκτυο διαύλου δεν λειτουργεί.

Στριφτό ανά ζεύγη σύρμα

TWISTED PAIR CABLE (Προδιαγραφή 10BaseT ) Το χωρίς προστασία στριφτό ανά ζεύγη σύρμα (UTP), αποτελείται από δύο μονωμένα, πλεγμένα μεταξύ τους χάλκινα σύρματα. Πολλές φορές αρκετά τέτοια σύρματα ομαδοποιούνται και εσωκλείνονται σε ένα προστατευτικό κάλυμμα ή περίβλημα για να αποτελέσουν ένα καλώδιο.

Η καλωδίωση που χρησιμοποιείται σε όλα τα κτήρια για τα τηλεφωνικά συστήματα, αποτελείται από τέτοιου είδους σύρματα.

Ένας από τους λόγους, για τους οποίους χρησιμοποιείται αυτό το είδος καλωδίου για την υλοποίηση τοπικών δικτύων, είναι ότι υπάρχουν ήδη εγκαταστημένα σε πολλούς χώρους για διαφορετικούς λόγους. Κάποια προϊόντα δικτύων χρησιμοποιούν αυτό το είδος καλωδίωσης για την υποστήριξη ταχύτητας μεταφοράς ως και 10MBPS. Τα πιο πολλά από τα τοπικά δίκτυα υψηλής απόδοσης, χρησιμοποιούν ένα ειδικό τύπο twisted pair καλωδίου, το οποίο χρησιμοποιεί ένα υψηλής ποιότητας προστατευτικό περίβλημα, που ονομάζεται προστατευμένο twisted pair (shield-twisted pair ,STP). Ο τελευταίος τύπος καλωδίου υποστηρίζει υψηλές ταχύτητες μεταφορών σε μεγάλες αποστάσεις.

ΥΛΙΚΟ TWISTED-PAIR ΣΥΝΔΕΣΕΩΝ

Το Twisted-pair χρησιμοποιεί τηλεφωνικούς RJ-45 συνδετήρες για τη σύνδεσή του σε υπολογιστή. Ο συνδετήρας αυτός, είναι παρόμοιος με τον απλό, τηλεφωνικό RJ-11. Παρόλο που με την πρώτη ματιά φαίνονται ίδιοι, υπάρχουν βασικές διαφορές μεταξύ τους.

Το RJ-45 είναι ελάχιστα μεγαλύτερο, και δεν χωράει να συνδεθεί με στο RJ-11 φις. Το RJ-45 «φιλοξενεί» 8 καλωδιακές συνδέσεις, ενώ το RJ-11 μόνο τέσσερις.

Καλώδιο Οπτικής Ίνας

Οι οπτικές ίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μεταφέρουν σήματα δεδομένων σε μορφή διαμορφωμένων ακτινών φωτός. Μια οπτική ίνα αποτελείται από έναν εξαιρετικά λεπτό γυάλινο κύλινδρο, που ονομάζεται πυρήνας, και περιβάλλεται από ένα ομόκεντρο στρώμα γυαλιού, γνωστού ως cladding. Ο δείκτης διάθλασης του cladding είναι μικρότερος από τον αντίστοιχο του πυρήνα, κάτι που αναγκάζει το φως που ταξιδεύει μέσα στον πυρήνα να αντανακλάται πίσω σε αυτόν όταν χτυπάει το cladding. Στην πράξη, ένα αριθμός τέτοιων ινών ομαδοποιούνται ώστε να σχηματίσουν ένα καλώδιο, με όλες τις ίνες να περιβάλλονται από ένα προστατευτικό περίβλημα.

Τα καλώδια οπτικών ινών υποστηρίζουν ένα μεγάλο αριθμό ρυθμών μετάδοσης δεδομένων. Ρυθμοί μετάδοσης ως και 565 MBPS επιτυγχάνονται συχνά σε πολλά διαθέσιμα εμπορικά συστήματα, και ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων ως και 200.000 MBPS έχουν παρουσιαστεί σε επιδείξεις. Τα σήματα που μεταδίδονται με οπτικές ίνες δεν επηρεάζονται από ηλεκτρικές παρεμβολές και τα οπτικά καλώδια είναι λεπτότερα και ελαφρύτερα από τα ηλεκτρικά καλώδια. Όμως τα οπτικά καλώδια είναι συνήθως πιο ακριβά στην αγορά και την εγκατάσταση από τα αντίστοιχα ηλεκτρικά.

Κάρτες Δικτύων (Network Adapters)

Οι κάρτες δικτύου δρουν ως το φυσικό ενδιάμεσο ανάμεσα στον υπολογιστή και το καλώδιο του δικτύου. Οι κάρτες εγκαθίστανται σε μία θέση επέκτασης, σε κάθε υπολογιστή και εξυπηρετητή του δικτύου

Αφού η κάρτα δικτύου εγκατασταθεί στον υπολογιστή, το καλώδιο του δικτύου προσαρμόζεται στην «πόρτα» της κάρτας ώστε να επιτευχθεί η φυσική σύνδεση του υπολογιστή με το υπόλοιπο δίκτυο.

Ο ρόλος που παίζει η κάρτα δικτύου, περιλαμβάνει:

• Την προετοιμασία των δεδομένων του υπολογιστή για το καλώδιο του δικτύου.
• Την αποστολή των δεδομένων σε άλλο υπολογιστή
• Τον έλεγχο της ροής των δεδομένων μεταξύ του υπολογιστή και της

Επίσης, η κάρτα δικτύου, δέχεται δεδομένα από το καλώδιο και τα μετατρέπει σε bytes, που η κεντρική μονάδα επεξεργασίας του υπολογιστή μπορεί να καταλάβει.

Σε πιο τεχνικό επίπεδο, η κάρτα δικτύου περιέχει τι απαραίτητο προγραμματισμένο υλικό και firmware (ρουτίνες λογισμικού αποθηκευμένες σε μνήμες μόνο-ανάγνωσης), ώστε να υλοποιεί τις Logical Link Control και τις Media Access Control λειτουργίες του επιπέδου Data Link του μοντέλου OSI (βλ. Επόμενο κεφάλαιο).

Εγκατάσταση του οδηγού της κάρτας δικτύου

Ο οδηγός συσκευής είναι λογισμικό που επιτρέπει σε έναν υπολογιστή να συνεργαστεί με μια συγκεκριμένη συσκευή. Παρόλο που μια κάρτα δικτύου μπορεί να εγκατασταθεί σε μια θέση επέκτασης, ο λειτουργικό σύστημα του υπολογιστή δεν μπορεί να επικοινωνήσει με τη συσκευή , ώσπου ο οδηγός της τελευταίας εγκατασταθεί και τεθούν οι κατάλληλοι παράμετροι για τον συγκεκριμένο υπολογιστή. Ο οδηγός αυτός «λέει» στον υπολογιστή πώς να οδηγήσει ή να συνεργαστεί με την κάρτα ώστε αυτή να επιτελέσει τη δουλειά που πρέπει με τον τρόπο που πρέπει. Πολύ συχνά, οι κατασκευαστές καρτών δικτύων παρέχουν τους κατάλληλους οδηγούς για την κάρτα δικτύου, καθώς και εγχειρίδιο εγκατάστασής τους.

Παρόλα’ αυτά , είναι απαραίτητο να βεβαιωθείτε ότι συγκεκριμένη κάρτα δικτύου που θα προμηθευτείτε, περιέχει τον απαραίτητο οδηγό για το λειτουργικό σύστημα που χρησιμοποιείται στο δίκτυό σας.

7. Πως λειτουργούν τα δίκτυα

Η δραστηριότητα του δικτύου περιλαμβάνει την αποστολή δεδομένων μεταξύ υπολογιστών. Η πολύπλοκη αυτή διαδικασία, μπορεί να διασπαστεί σε μικρότερες διακριτές δραστηριότητες:

• Αναγνώριση δεδομένων
• Διάσπαση των δεδομένων σε τμήματα (chunks) , εύκολα στη διαχείριση
• Πρόσθεση επιπλέον πληροφορίας σε κάθε τμήμα, ώστε α. Να καθορίζεται η θέση του τμήματος μέσα στα δεδομένα, β. Να αναγνωρίζεται ο παραλήπτης
• Πρόσθεση πληροφορίας χρόνου και ελέγχου λαθών
• «Τοποθέτηση» των δεδομένων στο δίκτυο και αποστολή

Το δικτυακό λειτουργικό σύστημα ακολουθεί έναν αυστηρό κύκλο διαδικασιών για να επιτελέσει κάθε μία από τις παραπάνω δραστηριότητες. Οι διαδικασίες αυτές ονομάζονται πρωτόκολλα (protocols) ή «κανόνες συμπεριφορές» (rules of behavior). Τα πρωτόκολλα εξασφαλίζουν την επιτυχή έκβαση κάθε δικτυακής δραστηριότητας.

Το μοντέλο OSI (The OSI Reference Model)

Η ανάγκη για την δημιουργία πρωτοκόλλων γεννήθηκε από την επιθυμία να μπορούν να συνεργαστούν υπολογιστές και προγράμματα από διάφορους κατασκευαστές. Σήμερα, υπάρχουν 2 σετ προτύπων τα οποία ακολουθούν οι περισσότεροι κατασκευαστές: το μοντέλο OSI και μία παραλλαγή αυτού του προτύπου που ονομάζεται Project 802. Το OSI περιγράφηκε από τον Διεθνή Οργανισμό Τυποποίησης (ISO:International Standards Organization) και αποτελείτε από ένα πλαίσιο πάνω στο οποίο, πρωτόκολλα επικοινωνίας μεταξύ ανομοιογενών υπολογιστικών συστημάτων, μπορούν να καθοριστούν. Το μοντέλο OSI βασίστηκε σε μία αρχή η οποία διατυπώθηκε για πρώτη φορά από τον Ιούλιο Καίσαρα: «Διαίρει και Βασίλευε». Η ιδέα ήταν η κατασκευή ενός δικτύου, με την ακολουθία μιας σειράς επιπέδων (layers), όπου κάθε επίπεδο βασίζεται στο προηγούμενο. Κάθε επίπεδο αποτελείται από ένα σύνολο «ζυμώσεων» που βελτιώνονται και επανεπεξεργάζονται στο επόμενο επίπεδο

Το μοντέλο OSI αποτελείται από τα παρακάτω εφτά (7) επίπεδα:

• To application layer το οποίο έχει θέση στην κορυφή του μοντέλου. Το επίπεδο αυτό είναι ο άμεσος δέκτης κάθε εφαρμογής που ζητάει μια υπηρεσία από το δίκτυο. Παρέχει δε υπηρεσίες επικοινωνίας με τον τελικό χρήστη.
• Το presentation layer το οποίο έχει θέση κάτω από το application layer και παρέχει υπηρεσίες σε αυτό. Εδώ διαχειρίζονται για την εξυπηρέτηση της εφαρμογής το φορμάρισμα, οι αλλαγές κώδικα, η παρουσίαση των δεδομένων,η συμπίεση και η κωδικοποίηση.
• Το session layer, το οποίο βρίσκεται κάτω από το presentation layer, είναι υπεύθυνο για την ίδρυση και διατήρηση συνδέσεων σε μια λειτουργία, μεταξύ δύο υπολογιστών ή χρηστών. Ο έλεγχος της κατεύθυνσης της αποστολής δεδομένων καθορίζεται σε αυτό το επίπεδο.
• Το transport layer βρίσκεται ακριβώς κάτω από το session layer. Το transport layer ελέγχει τη σύνδεση για τον διόρθωση σφαλμάτων και τη σωστή ροή των δεδομένων. Είναι υπεύθυνο για την εξασφάλιση της μεταφοράς των δεδομένων χωρίς λάθη με το μικρότερο δυνατό κόστος.

Τα επόμενα τρία επίπεδα ασχολούνται με θέματα της διαδικασίας επικοινωνίας που αφορούν το δίκτυο καθ’ αυτό. Ενώ τα 4 πρώτα επίπεδα ασχολούνται με την επικοινωνία μεταξύ των χρηστών ή των εφαρμογών και την μεταφορά των δεδομένων, τα τελευταία 3 επίπεδα επιβλέπουν την σύνδεση μεταξύ των δύο υπολογιστών. Το κομμάτι αυτό του δικτύου συνήθως παρέχεται από μία οντότητα (όπως το μεταφορέα ή την εταιρεία Τηλεπικοινωνιών)

• Το network layer βρίσκεται ακριβώς κάτω από transport layer και είναι υπεύθυνο για τη διανομή και τη δρομολόγηση της σύνδεσης. Επίσης, είναι υπεύθυνο να πάρει τα δεδομένα που αποστέλλονται από υπολογιστή σε υπολογιστή (όχι από χρήστη σε χρήστη) και να τα σπάσει σε μικρότερα κομμάτια, ώστε να διευκολυνθεί το σύστημα αποστολής. Ο έλεγχος κυκλοφοριακής συμφόρησης, οι υπηρεσίες εναλλακτικής δρομολόγησης και άλλες υπηρεσίες σύνδεσης διεξάγονται σε αυτό το επίπεδο.Το network layer παρέχει τη ίδρυση της σύνδεσης, τη μεταφορά των δεδομένων, την απελευθέρωση της σύνδεσης και μερικές περιπτώσεις τη μεταφορά των δεδομένων σε υπηρεσίες δίχως-σύνδεση (connectionless service)
• Το data link layer είναι υπεύθυνο να μεταβιβάσει την πληροφορία στο μέσο μεταφοράς. Θα δημιουργήσει πλαίσια (frames) πληροφορίας, αν κάτι τέτοιο απαιτείται και θα τα αποστείλει στα καλώδια του δικτύου. Επίσης, είναι υπεύθυνο για την αξιοπιστία των δεδομένων και τον έλεγχο σφαλμάτων των δεδομένων που μεταφέρονται από υπολογιστή σε υπολογιστή.
• Το physical layer που βρίσκεται κάτω από το the data link layer είναι το ηλεκτρολογικό ή μηχανικό μέσο σύνδεσης με το φυσικό μέσο μεταφοράς. Σε αυτό το επίπεδο έχουμε τα φυσικά κομμάτια και τον απαραίτητο εξοπλισμό, οποίος εξαρτάται από το μέσο μεταφοράς. Το επίπεδο αυτό είναι υπεύθυνο για την αποστολή των bits στο φυσικό μέσο (καλώδιο), καθορίζοντας διάφορες φυσικές παραμέτρους, όπως το επίπεδο των volts, σε ποιες υποδοχές (pins) θα εξασφαλίσει ρεύμα, αν το σήμα θα είναι ηλεκτρολογικό ή φωτονίων ή θα διαμορφωθεί για μια υπηρεσία ραδιοεπικοινωνίας.

Το μοντέλο OSI

Ένα δίκτυο υπολογιστών, που βασίζεται στο μοντέλο OSI , είναι κατασκευασμένο να εξυπηρετεί την επικοινωνίας μεταξύ χρηστών, ανεξαρτήτου γλώσσας (φορμαρίσματος και πρωτοκόλλου) και πηγής (κατασκευαστή). Αυτός είναι ο σκοπός για τον οποίο αναπτύχθηκε το μοντέλο OSI.

Πρωτόκολλα

Τα πρωτόκολλα είναι κανόνες και διαδικασίες επικοινωνίας. Οι κανόνες επικοινωνίας έχουν την ίδια εφαρμογή και στο πεδίο των υπολογιστών. Όταν πολλοί υπολογιστές δικτυώνονται, οι κανόνες και οι τεχνικές διαδικασίες που διέπουν την επικοινωνία και τη διασύνδεσή τους, ονομάζονται πρωτόκολλα.

Υπάρχουν 3 σημεία που πρέπει να έχουμε υπόψη μας, όταν ασχολούμαστε με πρωτόκολλα σε δικτυακό περιβάλλον:

1. Υπάρχουν πολλά πρωτόκολλα. Ενώ κάθε πρωτόκολλο επιτρέπει βασικές λειτουργίες επικοινωνίας, ωστόσο εξυπηρετούν διαφορετικούς σκοπούς και υπηρετούν διαφορετικές λειτουργίες. Κάθε πρωτόκολλο έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και περιορισμούς.
2. Μερικά πρωτόκολλα «δουλεύουν» σε διάφορα επίπεδα του OSI. Το επίπεδο που δουλεύει κάθε πρωτόκολλο περιγράφει και τις λειτουργίες του.
3. Πολλά πρωτόκολλα συνεργάζονται και αποτελούν ένα σύνολο πρωτοκόλλων που ονομάζεται Protocol Stack ή Suite.

Πως δουλεύουν τα Πρωτόκολλα

Η τεχνική διαδικασία της αποστολής δεδομένων μέσω ενός δικτύου, πρέπει να σπάσει σε έναν αριθμό διακριτών, συστηματικών βημάτων. Σε κάθε βήμα, λαμβάνουν χώρα συγκεκριμένες ενέργειες, οι οποίες δεν μπορούν να εκτελεστούν από άλλα βήματα. Κάθε βήμα έχει τους δικούς του κανόνες και διαδικασίες, δηλαδή το δικό του πρωτόκολλο.

Τα παραπάνω βήματα, πρέπει να εκτελεστούν με συγκεκριμένη σειρά, ίδια για κάθε υπολογιστή του δικτύου. Στον αποστολέα-υπολογιστή, κάθε βήμα πρέπει να εκτελεστεί από πάνω προς τα κάτω. Στο παραλήπτη-υπολογιστή, τα βήματα αυτά πρέπει να εκτελεστούν από κάτω προς τα πάνω.

Στον αποστολέα-υπολογιστή, το πρωτόκολλο:

• Σπάει τα δεδομένα σε μικρότερα τμήματα, που ονομάζονται πακέτα (packets), τα οποία τα πρωτόκολλα μπορούν να διαχειριστούν
• Εισάγει πληροφορίες διευθυνσιοδότησης στα πακέτα, έτσι ώστε ο παραλήπτης-υπολογιστής στο δίκτυο να ξέρει ότι τα δεδομένα ανήκουν σε αυτόν.
• Προετοιμάζει τα δεδομένα για την αποστολή τους, μέσω της κάρτας δικτύου στο μέσο μεταφοράς.

Στον παραλήπτη-υπολογιστή, το πρωτόκολλο διενεργεί τα ίδια βήματα με την αντίστροφη σειρά:

• Παίρνει τα δεδομένα από το καλώδιο
• Φέρνει τα δεδομένα στον υπολογιστή μέσω της κάρτας δικτύου
• «Απογυμνώνει» τα πακέτα από τις πληροφορίες μετάδοσης που προστέθηκαν στον αποστολέα.
• Αντιγράφει τα δεδομένα από τα πακέτα σε μια προσωρινή μνήμη για επανασυναρμολόγηση
• Δίνει τα συναρμολογημένα δεδομένα στην εφαρμογή σε εύχρηστη μορφή.

Και ο αποστολέας και ο παραλήπτης υπολογιστής πρέπει να εκτελέσουν κάθε βήμα με τον ίδιο τρόπο. Ώστε τα δεδομένα που φτάνουν στον παραλήπτη να είναι τα ίδια με αυτά που έφυγαν από τον αποστολέα.

Το protocol stack είναι ένας συνδυασμός πρωτοκόλλων. Κάθε επίπεδο καθορίζει ένα διαφορετικό πρωτόκολλο για να διενεργήσει μια λειτουργία ή να ελέγξει ένα υποσύστημα της διαδικασίας επικοινωνίας. Κάθε επίπεδο έχει το δικό του σύνολο κανόνων.

Η βιομηχανία των υπολογιστών έχει σχεδιάσει πολλά stacks σαν πρότυπα μοντέλα πρωτοκόλλων. Τα σημαντικότερα από αυτά είναι:

• The ISO/OSI protocol suite
• The IBM Systems Network Architecture (SNA)
• Digital DECnet
• Novell NetWare
• Apple AppleTalk
• The Internet protocol suite, TCP/IP

Υπάρχουν πρωτόκολλα σε καθένα από τα παραπάνω stacks, για κάθε επίπεδο. Ωστόσο στην πράξη, τα πρωτόκολλα διαχωρίζονται σε 3 τύπους.

• Application Protocols
• Transport Protocols
• Network Protocols

Οι τύποι αυτοί, απεικονίζονται χονδρικά στο μοντέλο OSI ώς εξής:

Application Protocols

• APPC (Advanced program-to-program communication) -- IBM’s peer-to-peer SNA protocol
• FTAM (file transfer access and management) -- An OSI file access protocol
• X.400 – A CCITT protocol for international e-mail transmission
• X.500 – A CCITT protocol for file and directory services across several systems
• SMTP (simple mail transfer protocol) – An Internet protocol for transferring e-mail
• FTP (File Transfer Protocol) – An Internet file transfer protocol
• SNMP (simple network management protocol) – An Internet protocol for monitoring networks and network components
• Telnet – An Internet protocol for logging on to remote hosts and processing data locally
• Microsoft SMBs (server message blocks) and client shells or redirectors
• NCP (Novell Netware Core Protocol) and Novell client shells or redirectors
• AppleTalk and Apple Share – Apple’s networking protocol suite
• AFP (AppleTalk filing protocol) Apple’s protocol for remote file access
• DAP (data access protocol) – A DECnet file access protocol

Transport Protocols

• TCP (Transmission Control Protocol) – The TCP/IP protocol for guaranteed delivery of sequenced data
• SPX – Part of Novell’s IPX/SPX (internetwork packetexchange/sequential packet exchange) protocol suite for sequenced protocol
• NWLink is the Microsoft implementation of the IPX/SPX protocol
• NetBEUI [NetBIOS (network basic input/output system) extended user interface)] – Establishes communication sessions between computers (NetBIOS) and provide the underlying data transport services (NetBEUI)
• ATP (AppleTalk transaction protocol), NBP (name binding protocol) – Apple’s communication session and data transport protocols.

Network Protocols

• IP (Internet Protocol) – The TCP/IP protocol for packet forwarding routing
• IPX (internetwork packet exchange) – NetWare’s protocol for packet forwarding and routing
• NWLink – The Microsoft implementation of the IPX/SPX protocol
• NetBEUI – A transport protocol that provided data transport services for NetBIOS sessions and applications
• DDP (datagram delivery protocol) – An AppleTalk data transport protocol

Πρότυπα Πρωτοκόλλων

Το μοντέλο OSI χρησιμοποιείται για να καθοριστούν ποιά πρωτόκολλα θα χρησιμοποιηθούν σε κάθε επίπεδο. Προϊόντα διαφορετικών κατασκευαστών που ακολουθούν αυτό το μοντέλο, μπορούν να επικοινωνήσουν μεταξύ τους.

OSI, Windows NT, Internet Protocol Suite

OSI, NetWare, Apple

Πρωτόκολλα: Συμβατότητα Κατασκευαστών

Οι οργανισμοί τυποποίησης ISO, IEEE, ANSI (American National Standards Institute), CCITT (Comite Consultatif Internationale de Telegraphie et Telephonie) τώρα ονομαζόμενος ITU (International Telecommunications Union) και άλλοι, έχουν αναπτύξει πρωτόκολλα τα οποία αντιστοιχούν σε μερικά από τα επίπεδα του OSI.

Για παράδειγμα, τα πρωτόκολλα του IEEE για το Physical Layer είναι:

• 802.3 (Ethernet). Είναι ένα δίκτυο διαύλου (bus) το οποίο μπορεί να μεταδώσει δεδομένα με ταχύτητα 10 Mbps. Τα δεδομένα μεταδίδονται για οποιονδήποτε υπολογιστή αποστέλλονται στο καλώδιο. Μόνο, όμως, οι συγκεκριμένοι παραλήπτες για τους οποίους προορίζεται το σήμα αναγνωρίζουν στη μετάδοση. Το πρωτόκολλο CSMA/CD διευθετεί τη κυκλοφορία στο δίκτυο, επιτρέποντας μια μετάδοση μόνο όταν το καλώδιο είναι ελεύθερο και κανένας άλλος υπολογιστής δεν μεταδίδει εκείνη τη στιγμή.
• 802.4 (token passing). Είναι ένα δίκτυο διαύλου που χρησιμοποιεί τη μέθοδο token passing. ‘Όλοι οι υπολογιστές του δικτύου λαμβάνουν όλα τα δεδομένα, αλλά μόνο αυτοί στους οποίους προορίζονταν τα δεδομένα, απαντούν. Ένα token, που διατρέχει το δίκτυο, ελέγχει ποιος υπολογιστής επιτρέπεται να μεταδώσει.
• 802.5 (Token Ring). Είναι ένα δίκτυο δακτυλίου το οποίο μεταδίδει δεδομένα με ταχύτητες 4Mbps ή 16 Mbps. Παρ’ όλο που ονομάζεται ring, μοιάζει με τοπολογία Αστέρα (star), αφού κάθε υπολογιστής συνδέεται με ένα Hub. Ο δακτύλιος (ring) είναι στην πραγματικότητα μέσα στο Hub. Ένα token, που διατρέχει το δίκτυο, ελέγχει ποιος υπολογιστής επιτρέπεται να μεταδώσει.

Λειτουργίες Δικτύων

Δικτυακά Λειτουργικά Συστήματα

Οι λειτουργίες που παρέχονται από τα δύο κατώτερα επίπεδα του μοντέλου OSI έχουν πλέον προτυποποιηθεί. Πάνω από το data link layer, υπάρχει μερική ομοιότητα λειτουργιών. Ωστόσο, δεν υπάρχει το ίδιο επίπεδο προτυποποίησης για το network layer και πάνω, όπως υπάρχει για το data link και physical layer.

Προϊόντα για LAN μπορούν ,και έχουν, υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας προϊόντα που παρέχουν λειτουργίες μόνο για τα δύο κατώτερα επίπεδα. Ένα τέτοιο δίκτυο, παρέχει μια γενική εγκατάσταση επικοινωνίας μεταξύ σταθμών στο δίκτυο. Ωστόσο, για την πλήρη αξιοποίηση των δικτύων, περισσότερες λειτουργίες θεωρούνται απαραίτητες. Αυτές οι λειτουργίες αφορούν τα ανώτερα δικτυακά επίπεδα και παρέχονται από τα δικτυακά λειτουργικά συστήματα (network operating systems).

Ενώ τα κατώτερα επίπεδα υλοποιούνται από hardware και firmware, ένα δικτυακό λειτουργικό σύστημα, υλοποιείται συνήθως σε μορφή λογισμικού το οποίο «τρέχει» στους υπολογιστές που συνδέονται στο δίκτυο. Πολλές λειτουργίες είναι σήμερα κοινές σε όλα τα διαθέσιμα δικτυακά λειτουργικά συστήματα. Μερικές από αυτές, περιγράφονται περιληπτικά στις επόμενες παραγράφους:

Υπηρεσία Εξυπηρέτησης Εκτυπώσεων

Ένα από τα πλεονεκτήματα ενός τοπικού δικτύου είναι η δυνατότητα κοινής χρήσης περιφερειακών συσκευών, όπως οι εκτυπωτές, ειδικά των ακριβών εκτυπωτών όπως laser και φωτοεκτυπωτές. Μια εγκατάσταση εξυπηρέτησης εκτυπώσεων, επιτρέπει σε όλους τους υπολογιστές του δικτύου να χρησιμοποιούν έναν εκτυπωτή που ανήκει σε άλλον υπολογιστή. Η εκτύπωση μπορεί να αποσταλεί στον εκτυπωτή, όπως ακριβώς θα γινόταν αν ο τελευταίος ήταν συνδεδεμένος στον υπολογιστή του συγκεκριμένου χρήστη. Διαδικασίες «ουράς», υλοποιούνται κατά κόρον, ώστε η εκτύπωση να αποσταλεί στον εκτυπωτή, ακόμα και αν αυτόν είναι απασχολημένος.

Υπηρεσία Εξυπηρέτησης Αρχείων

Αποθηκευτικοί δίσκοι μεγάλης χωρητικής ικανότητας, δίδονται επίσης σε κοινή χρήση σε ένα δίκτυο. Ένας εξυπηρετητής αρχείων είναι συνήθως ένας προσωπικός υπολογιστής, που ελέγχει έναν σκληρό δίσκο μεγάλης χωρητικότητας. Η εξυπηρέτηση αρχείων, επιτρέπει σε άλλους υπολογιστές να προσπελάσουν αρχεία αποθηκευμένα στον εξυπηρετητή αρχείων. Η κοινόχρηστη χρήση μπορεί να επιτευχθεί σε πολλούς τρόπους. Ένας τρόπος βασίζεται σε καταλόγους (directories), όπου ο υπολογιστής μπορεί να προσπελάσει έναν κατάλογο και να χρησιμοποιήσει τα αρχεία αυτού του καταλόγου και μόνο. Ένας άλλος τρόπος βασίζεται στην κοινή χρήση αρχείων, όπου ένας υπολογιστής έχει πρόσβαση μόνο σε συγκεκριμένα αρχεία. Η ταυτόχρονη πρόσβαση σε δίσκο αποθήκευσης είναι δυνατή, αλλά τα προγράμματα που διαμοιράζονται ένα αρχείο πρέπει να υλοποιούν μηχανισμούς ακεραιότητας των δεδομένων. Πολλά από τα δικτυακά λειτουργικά συστήματα παρέχουν μηχανισμούς κλειδώματος-εγγραφής, όπου ένα πρόγραμμα μπορεί να «κλειδώσει» έναν αριθμό bytes και να αποτρέψει ένα άλλο πρόγραμμα να προσπελάσει τα δεδομένα αυτά, ώσπου να «ξεκλειδωθούν»

Ηλεκτρονικό Ταχυδρομείο

Τα περισσότερα δικτυακά λειτουργικά συστήματα παρέχουν εφαρμογές ηλεκτρονικού ταχυδρομείου., το οποίο επιτρέπει στους χρήστες να συγγράφουν, να στέλνουν, να λαβαίνουν και να αποθηκεύουν μηνύματα και έγγραφα πολύ εύκολα. Με αυτόν τον τρόπο, οι χρήστες του δικτύου επικοινωνούν μεταξύ τους χρησιμοποιώντας τις υπηρεσίες του τοπικού δικτύου για την «διαφανή» μετάδοση δεδομένων.

Υπηρεσία Δικτυακής Ονομασίας

Οι χρήστες του δικτύου και οι εφαρμογές που αλληλεπιδρούν με το δικτυακό λειτουργικό σύστημα, αιτούν υπηρεσίες χρησιμοποιώντας δικτυακά ονόματα. Τα δικτυακά ονόματα, χρησιμοποιούνται για να αναγνωριστούν χρήστες και κοινές πηγές. Η υπηρεσία δικτυακής ονομασίας μεταφράζει ένα δικτυακό όνομα σε μια διεύθυνση δικτύου, έτσι ώστε τα μηνύματα που απαιτούνται για την εκτέλεση μιας υπηρεσίας να δρομολογηθούν κατάλληλα.

Διασύνδεση

Η «διασύνδεση» είναι ένας γενικός όρος, που αναφέρεται σε επικοινωνία ενός τοπικού δικτύου με άλλα δίκτυα έξω από αυτό. Ένα δικτυακό λειτουργικό σύστημα, μπορεί να υλοποιήσει, αρκετούς τύπους διασύνδεσης, όπως:

• Να επιτρέπει σε έναν προσωπικό υπολογιστή που δεν είναι συνδεμένος με το τοπικό δίκτυο να προσπελάσει το τοπικό δίκτυο, διαμέσου τηλεπικοινωνιακών μέσων όπως οι τηλεφωνικές γραμμές. Η υπηρεσία αυτή ονομάζεται «απομακρυσμένη προσπέλαση» (remote access)
• Να επιτρέπει υπολογιστές του τοπικού δικτύου να προσπελάσουν υπολογιστές που δεν είναι μέρος του δικτύου (για παράδειγμα έναν υπολογιστή στο INTERNET), χρησιμοποιώντας ένα κοινόχρηστο επικοινωνιακό σύστημα, που υποστηρίζεται από έναν υπολογιστή του τοπικού δικτύου. Ο τελευταίος ονομάζεται συνήθως εξυπηρετητής επικοινωνιών (communication server). Οι υπολογιστές που προσπελάζονται μπορεί να συνδεθούν στο τοπικό δίκτυο απ’ ευθείας ή διαμέσου συστημάτων «απομακρυσμένης προσπέλασης»
• Να επιτρέπει τη διασύνδεση δύο ή παραπάνω τοπικών δικτύων. Τα δίκτυα αυτά μπορούν να είναι του ίδιου ή διαφορετικού τύπου. Επίσης, τα δίκτυα μπορούν να διασυνδεθούν απ’ ευθείας ή διαμέσου Δικτύων Ευρείας Περιοχής (Wide Area Networks)

Διαχείριση Δικτύων

Παρ΄όλο που τα πρότυπα των κατώτερων επιπέδων, ασχολούνται ως ένα βαθμό με θέματα διαχείρισης δικτύου, δεν καθορίζουν λεπτομέρειες, ούτε ασχολούνται με τις πολύπλοκες απαιτήσεις διαχείρισης των ανωτέρων επιπέδων. Τα δικτυακά λειτουργικά συστήματα, παρέχουν υπηρεσίες διαχείρισης οι οποίες αποβλέπουν στην διαθεσιμότητα, την αξιοπιστία και την ασφάλεια του δικτύου. Η ακριβής λειτουργία αυτών των υπηρεσιών διαφέρει από δίκτυο σε δίκτυο. Σε μερικές περιπτώσεις, η διαχείριση αφορά μόνο ένα τοπικό δίκτυο. Σε άλλες περιπτώσεις, αφορά τη διαχείριση μιας μεγαλύτερης εγκατάστασης που περιλαμβάνει ένα σύνολο διασυνδεόμενων δικτύων και εγκαταστάσεις επικοινωνιών.

8. Εισαγωγικά - Wide Area Networks – WANs

Τα τοπικά δίκτυα δεν μπορούν να καλύψουν τις ανάγκες ενός μεγάλου οργανισμού με γραφεία σε διάφορα απομακρυσμένα σημεία. Καθώς τα πλεονεκτήματα των επικοινωνιών γίνονται όλο και περισσότερο γνωστά και ταυτόχρονα πολλαπλασιάζονται οι δικτυακές εφαρμογές, οι επιχειρήσεις αναγκάζονται να επεκτείνουν τη δικτυακή υποδομή τους με στόχο να είναι ανταγωνιστικές. Σήμερα τα τοπικά δίκτυα αποτελούν πλέον τα επί μέρους κομμάτια ενός μεγαλύτερου συστήματος.

Όπως η γεωγραφική κάλυψη ενός δικτύου μεγαλώνει συνδέοντας χρήστες σε διαφορετικές πόλεις ή χώρες, το τοπικό δίκτυο (LAN) μεγαλώνει σε εκτεταμένο δίκτυο (Δίκτυο Ευρείας Περιοχής, Wide Area Networks - WANs). Ο αριθμός των χρηστών σε WAN δίκτυα μπορεί να ξεκινήσει από 10 και να φθάσει τις χιλιάδες.

Τύποι Δικτύων Ευρείας Περιοχής

Τρεις συνηθισμένοι τύποι εκτεταμένων δικτύων είναι τα δίκτυα δημόσιας προσπέλασης (public-access networks), τα δίκτυα επιπρόσθετων υπηρεσιών (value-added networks), και τα ιδιωτικά εκτεταμένα δίκτυα (private wide area networks).

Δίκτυα Δημόσιας Προσπέλασης:

Tα δίκτυα δημόσιας προσπέλασης (public-access networks) είναι αυτά που συντηρούνται από τις τηλεφωνικές εταιρίες ή από δημόσιους μεταφορείς. Οι δημόσιοι μεταφορείς (public carriers) είναι εταιρίες που εξουσιοδοτούνται από την κυβέρνηση για την παροχή υπηρεσιών εκτεταμένου δικτύου επικοινωνίας.

Δίκτυα Επιπρόσθετων Υπηρεσιών:

Τα δίκτυα επιπρόσθετων υπηρεσιών (Value-Added Networks --VAN), υποστηρίζονται από εταιρίες που χρησιμοποιούν τις δυνατότητες κάποιου δημόσιου μεταφορέα για να προσφέρουν πρόσθετες υπηρεσίες επικοινωνιών σε συνδρομητές.

Μεταξύ των υπηρεσιών που προσφέρουν οι VAN εταιρίες είναι η επεξεργασία πληροφοριών, η ανάκτηση πληροφοριών, οι ηλεκτρονικές γραμματοθυρίδες, και άλλα παρόμοια. Οι οργανισμοί που χρησιμοποιούν τις υπηρεσίες χρεώνονται από τον δημόσιο μεταφορέα αλλά και από την VAN εταιρία.

Μια από τις πιο διαδεδομένες VAN υπηρεσίες είναι η επεξεργασία πληροφοριών, όπως η CompuServe, Dow Jonew News/Retrieval, και The Source. Μόλις οι χρήστες συνδέονται τηλεφωνικά, το λογισμικό της εταιρίας παρέχει εύχρηστα μενού.

Ιδιωτικά Εκτεταμένα Δίκτυα:

Τα ιδιωτικά εκτεταμένα δίκτυα (private wide area networks) είναι αυτά που εγκαθιστούν οι εταιρίες για ιδιωτική χρήση.

Τα ιδιωτικά εκτεταμένα δίκτυα για να λειτουργήσουν ενοικιάζουν υπηρεσίες, όπως τη σύνδεση με υπάρχοντες δορυφόρους, και γενικά συνδυάζουν διάφορες τεχνολογίες επίγειας και εναέριας επικοινωνίας.

Hardware για την Οργάνωση της Κίνησης του Δικτύου Επικοινωνιών

Modems

Το modem (Modulator / Demodulator) είναι μια συσκευή που κάνει δυνατή την επικοινωνία των Ηλεκτρονικών υπολογιστών πάνω από μια αναλογική τηλεφωνική γραμμή. Ουσιαστικά, όταν οι υπολογιστές βρίσκονται σε απόσταση τέτοια που δεν είναι δυνατόν να συνδεθούν με καλώδιο δικτύου, το modem είναι αυτό που κάνει δυνατή την επικοινωνία μεταξύ τους.

Ο λόγος για τον οποίο οι υπολογιστές δεν μπορούν να επικοινωνήσουν αν απλά συνδεθούν σε μια τηλεφωνική γραμμή , είναι ότι η επικοινωνία γίνεται με ψηφιακά σήματα ενώ οι τηλεφωνικές γραμμές μπορούν να μεταφέρουν μόνο αναλογικά σήματα. Ένα ψηφιακό σήμα είναι συνώνυμο με το «δυαδικό» (binary) και μπορεί να πάρει μόνο δύο τιμές: 0 και 1. Ένα αναλογικό σήμα είναι μια καμπύλη που μπορεί να αντιπροσωπεύσει άπειρο αριθμό τιμών.

Το modem στην πλευρά του αποστολέα μετατρέπει τα ψηφιακά σήματα που παράγονται από τον υπολογιστή σε αναλογικά και τα διοχετεύει στην τηλεφωνική γραμμή. To modem στην πλευρά του παραλήπτη μετατρέπει τα εισερχόμενα αναλογικά σήματα σε ψηφιακά, έτσι ώστε να είναι διαχειρίσιμα από τον Η/Υ.

Με άλλα λόγια το ένα modem διαμορφώνει (Modulates) ψηφιακά σήματα σε αναλογικά, και το άλλο αποδιαμορφώνει (DEModulates) τα αναλογικά σήματα πίσω σε ψηφιακά σήματα.

Από τα τέλη του 1980, η διεθνής ένωση τηλεπικοινωνιών (the International Telecommunications Union (ITU)) έχει ορίσει πρότυπα για τα modems. Αυτά εμφανίζονται στον πίνακα που ακολουθεί.

Αρχικά η ταχύτητα ενός modem μετριόταν σε «bps» (bits per second) ή μερικές φορές σε μια μονάδα που ήταν γνωστή σαν “baud rate”. Οι περισσότεροι άνθρωποι θεωρούν ότι και οι δύο μονάδες ταυτίζονται.

Η μονάδα Baud αναφέρεται στη συχνότητα του αναλογικού κύματος μέσω του οποίου ένα bit πληροφορίας μεταφέρεται μέσα από τη τηλεφωνική γραμμή. The baud rate πραγματικά εκείνη την εποχή ταυτιζόταν με την ταχύτητα του modem (bps). Παρ’ όλα αυτά οι μηχανικοί επικοινωνιών έχουν καταφέρει σήμερα μέσω διαφόρων τεχνικών συμπίεσης και κωδικοποίησης των δεδομένων, να μεταφέρουν περισσότερα από ένα bit πληροφορίας σε κάθε περίοδο του αναλογικού κύματος. Ως εκ τούτου, η μονάδα bps είναι πλέον μεγαλύτερη από τη μονάδα baud rate. Για παράδειγμα ένα modem που έχει δυνατότητα διαμόρφωσης σε 28,000 baud μπορεί να υποστηρίξει ρυθμούς μετάδοσης με 115,200 bps. Ως εκ τούτου η μονάδα που σήμερα επικρατεί είναι τα bps.

Άλλες Συσκευές

Καθώς μεγαλώνουν οι ανάγκες μιας επιχείρησης / οργανισμού, έρχεται και η στιγμή που ο διαχειριστής του δικτύου πρέπει να επεκτείνει το δίκτυο και να βελτιώσει τη ταχύτητα του. Τα δίκτυα βέβαια δεν μπορούν να επεκτείνονται απλά προσθέτοντας περισσότερα μέτρα καλωδίου. Κάθε τοπολογία, όπως άλλωστε έχουμε δει, έχει και τα όρια της. Υπάρχουν, ώς εκ τούτου, δικτυακές συσκευές που οι μηχανικοί μπορούν να αξιοποιήσουν για να μεγαλώσουν το μέγεθος του δικτύου τους, υλοποιώντας μια από τις παρακάτω τεχνικές:

• Διαχωρισμός του υπάρχοντος τοπικού δικτύου σε επί μέρους κομμάτια (segments), όπου κάθε segment είναι από μόνο του ένα νέο τοπικό δίκτυο
• Διασύνδεση δύο αυτόνομων τοπικών δικτύων
• Διασύνδεση με άλλα απομακρυσμένα τοπικά δίκτυα για τη δημιουργία ενός μεγαλύτερου δικτύου.

Οι δικτυακές συσκευές που κάνουν δυνατή την υλοποίηση των παραπάνω τεχνικών είναι:

Repeaters

Είναι μια συσκευή που ενισχύει το σήμα που μεταφέρεται στο καλώδιο ενός τοπικού δικτύου. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται η επέκταση του τοπικού δικτύου, από πλευράς μήκους του καλωδίου, χωρίς ουσιαστική εξασθένηση του σήματος. Το repeater δεν θεωρείται «έξυπνη» συσκευή.

Bridges (Γέφυρες)

Η γέφυρα χρησιμοποιείται για τη διασύνδεση δύο ή περισσοτέρων ομοιόμορφων LAN segments (π.χ. Token-Ring με Token-Ring ή Ethernet με Ethernet). Η συγκεκριμένη συσκευή εξυπηρετεί δύο σκοπούς: α) να επεκτείνει τόσο από πλευράς απόστασης όσο και από πλευράς αριθμού τους υπολογιστές πού υποστηρίζει ένα LAN segment και β) να περιορίσει τη κίνηση πάνω στο δίκτυο αφού πακέτα δεδομένων που απευθύνονται στο τοπικό LAN segment δεν μεταδίδονται και στα υπόλοιπα LAN segments με τα οποία είναι συνδεδεμένο. Η γέφυρα θεωρείται «έξυπνη» συσκευή.

Routers (Δρομολογητές)

Χρησιμοποιείται για τη διασύνδεση δύο ή περισσοτέρων απομακρυσμένων και όχι απαραίτητα ομοιόμορφων τοπικών δικτύων.

Ανάμεσα στις πλέον συνηθισμένες συσκευές οργάνωσης επικοινωνιών --εξοπλισμός που χρησιμοποιείται για την βελτιστοποίηση της ροής πάνω στο δίκτυο επικοινωνιών-- είναι οι πολυπλέκτες, οι συγκεντρωτές, και οι επεξεργαστές επικοινωνιών.

• Οι πολυπλέκτες (multiplexers) είναι συσκευές που επιτρέπουν σε διάφορες αργές συσκευές να μοιράζονται μια γραμμή υψηλής ταχύτητας.
• Oι συγκεντρωτές (concentrators) είναι συσκευές που εκτελούν τις λειτουργίες ενός πολυπλέκτη, και επιπροσθέτως αποθηκεύουν και διανέμουν τα μηνύματα.
• Οι επεξεργαστές επικοινωνιών (front-end processor) είναι η πιο περίπλοκη συσκευή οργάνωσης επικοινωνιών - μπορεί να εκτελέσει τις λειτουργίες ενός συγκεντρωτή, και επιπροσθέτως μερικές λειτουργίες που συνήθως γίνονται από τον κεντρικό υπολογιστή.

9. Ψηφιακό Δίκτυο Ολοκληρωμένων Υπηρεσιών - Integrated Services Digital Network (ISDN)

Το ISDN είναι μια υπηρεσία που επιτρέπει τη ψηφιακή επικοινωνία με μεγάλες ταχύτητες μέσω της υπάρχουσας καλωδιακής τηλεφωνικής υποδομής. Με το ISDN παρέχεται η δυνατότητα διασύνδεσης πλήθους συσκευών καθιστώντας το έτσι ιδανικό για περιπτώσεις δικτύων που έχουν στηριχθεί στη παραδοσιακή τηλεφωνική υποδομή (μισθωμένες γραμμές, dial-up συνδέσεις κ.λ.π.) και αντιμετωπίζουν προβλήματα ταχύτητας και αξιοπιστίας.

Καθώς όπως προαναφέρθηκε το ISDN υποστηρίζει ψηφιακή μετάδοση, σε αντίθεση με την αναλογική που υποστηρίζεται από τις συμβατικές τηλεφωνικές γραμμές, είναι πολύ πιο αξιόπιστο και δεν απαιτείται η χρήση modems για διαμόρφωση / αποδιαμόρφωση.

Η βασική σύνδεση με το ISDN είναι γνωστή σαν BRI – Basic Rate Interface, και επιτρέπει αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων με ταχύτητες μέχρι και 128 Kbps. Καθώς το φυσικό μέσο μεταφοράς είναι οι απλές χάλκινες γραμμές που χρησιμοποιούνται και για τις τηλεφωνικές συσκευές, το ISDN μπορεί να προσφερθεί άμεσα στο μεγαλύτερο μέρος των κατοικημένων περιοχών.

Το BRI ISDN αποτελείται από τρία λογικά κανάλια – D, Β1 και Β2. Το D κανάλι λειτουργεί με ταχύτητα 16 Kbps, και μεταφέρει ένα μεγάλο αριθμό από πληροφορίες σχετικά με την ISDN κλήση (π.χ. αριθμό κλήσης κ.λ.π). Κάθε Β κανάλι μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε για μετάδοση φωνής ή για μεταφορά δεδομένων με ταχύτητες μέχρι 64 Kbps. Κάθε κανάλι έχει τη δυνατότητα να λειτουργεί εντελώς ανεξάρτητα από το άλλο, αλλά επίσης μπορούν να συνδυαστούν μαζί και να επιτύχουν ταχύτητα 128 Kbps.

Η PRI ISDN (Primary Rate) λειτουργεί ακριβώς όπως η BRI με τη μόνη διαφορά ότι αντί 2 έχει από 23 έως και 31 Β κανάλια. Επίσης το D κανάλι της PRI γραμμής λειτουργεί και αυτό στα 64 Kbps.

Η Τηλεσυνδιάσκεψη (Video Conference) είναι μια από τις υπηρεσίες που θα ήταν ιδιαίτερα δύσκολες χωρίς το ISDN. Οι μεγάλες ταχύτητες που απαιτούνται για την καλή ποιότητα της εικόνας όπως επίσης και του ήχου σε πραγματικό χρόνο, είναι τώρα διαθέσιμες με το ISDN. Πολλοί είναι οι κατασκευαστές που σήμερα προσφέρουν αρκετά φθηνές λύσεις για τηλεσυνδιάσκεψη από έναν υπολογιστή σε ένα άλλο (desktop-to-desktop) μέσω ISDN.

10. Δορυφορικές Επικοινωνίες

Οι δορυφόροι χρησιμοποιούν μικροκυματικά συστήματα μετάδοσης και θεωρούνται ιδιαίτερα χρήσιμοι σε επικοινωνίες σημείων που βρίσκονται σε ιδιαίτερα μεγάλη απόσταση. Η εφαρμογή των δορυφορικών επικοινωνιών ξεκίνησε στην αρχή της δεκαετίας του 60, ενώ πολλές βελτιώσεις έχουν γίνει από τότε.

Στη πλειοψηφία τους σήμερα οι δορυφόροι που χρησιμοποιούνται για τηλεπικοινωνίες είναι γεωστατικής τροχιάς. Αυτό σημαίνει ότι ο δορυφόρος τίθεται σε τροχιά σ’ένα ύψος περίπου 35.000 Km πάνω από τον ισημερινό και περιστρέφεται με ταχύτητα ίδια με τη ταχύτητα περιστροφής της γής. Αυτό σημαίνει ότι για τους δορυφορικούς σταθμούς εδάφους, ο δορυφόρος εμφανίζεται σαν σταθερός κάτι που συμβάλει τόσο στην αξιοπιστία των επικοινωνιών, όσο και στη μείωση του κόστους του εξοπλισμού εδάφους καθώς μπορούν να χρησιμοποιήσουν σταθερές κεραίες.

Τα πλεονεκτήματα των δορυφορικών επικοινωνιών είναι τα παρακάτω:

• Η τιμή (λειτουργικό κόστος) της επικοινωνίας είναι ανεξάρτητη της απόστασης των τελικών σημείων.
• Ιδιαίτερα χρήσιμες για την επικοινωνία με απομακρυσμένες περιοχές οι οποίες μάλιστα έχουν μειωμένη επίγεια τηλεπικοινωνιακή υποδομή (για παράδειγμα πολλά από τα Ελληνικά νησιά), ή με περιοχές που έχουν αντιμετωπίσει κάποια έκτακτη κατάσταση (π.χ. σεισμός, καιρικά φαινόμενα κ.λ.π.)με αποτέλεσμα τη προβληματική λειτουργία των επίγειων τηλεπικοινωνιών. Επίσης οι δορυφορικές επικοινωνίες χρησιμοποιούνται στη ναυτιλία, όπου όπως άμεσα γίνεται αντιληπτό δεν υπάρχει η δυνατότητα ενσύρματης επικοινωνίας.
• Δυνατότητα ταυτόχρονης εκπομπής σε πολλαπλά σημεία (broadcast technology). Καθώς η περιοχή κάλυψης ενός δορυφόρου (footprint) είναι ιδιαίτερα μεγάλη, το σήμα που αποστέλλεται από το δορυφόρο προς τη γή μπορεί εύκολα να ληφθεί από πολλαπλούς σταθμούς εδάφους. Αυτή η δυνατότητα μπορεί να σαφώς να περιορίσει λειτουργικές δαπάνες όπως επίσης και να επισπεύσει διαδικασίες.
• Υπάρχει διαθέσιμο αρκετά μεγάλο εύρος συχνοτήτων, κάτι που σημαίνει ότι ο πελάτης μπορεί σχετικά εύκολα να εξασφαλίσει ιδιαίτερα μεγάλες ταχύτητες (2-4-8 Mbps) επικοινωνίας μέσω δορυφόρου.

Λαμπρινουδάκης Κώστας
Γκατζώνης Μιχάλης
Απρίλιος – Μάιος 2000
Τελευταία αναθεώρηση : 1/1/2006