KJ ja lähiverkot Lähiverkko

1. KJ ja lähiverkotLähiverkko Ahti Kare

2. Mikä lähiverkko on? • Lähiverkko eli Local Area Network (LAN) on rajoitetulla maantieteellisellä alueella toimiva nopea datasiirtoverkko. • alue voi olla esimerkiksi yksi rakennus tai rakennusryhmä • tiedonsiirtonopeus on luokkaa 10 – 1000 Mbps. • tyypillisesti lähiverkko on yhden yrityksen tai yhteisön hallinnassa. Ahti Kare

3. Keskikokoisen organisaation lähiverkko Ahti Kare

4. Lähiverkkoa laajemmat verkkokokonaisuudet • Wide Area Network (WAN) on verkko, joka tyypillisesti ulottuu eri paikkakuntien tai maiden alueille. WAN:sta käytetään myös nimeä Global Area Network eli GAN • Metropolitan Area Network (MAN) on kampusalue-, taajama- tai suurkaupunki verkko Ahti Kare

5. Lisää nimityksistä • Wireless Local Area Network (WLAN) on langattomasti toteutettu lähiverkko tai sen osa. Koska langattoman verkon tietoturva on heikko, niin yritykset tarjoavat sitä yleensä rajoitetusti vierailijoiden käyttöön • Puhekielessä LAN:lla tarkoitetaan sisäverkkoa ja WAN:lla palveluntarjoajan mahdollistamaa ulkoverkkoa, internetiä Ahti Kare

6. Lisää nimityksistä • Internet, verkkojen verkko, on paikallisverkkojen muodostama maailmanlaajuinen verkko Ahti Kare

7. Lähiverkon hyödyt ja mahdollisuudet • keskitetty tuki ja ylläpito • oheislaitteiden yhteiskäyttö • yhteisten ohjelmien käyttö (verkkoversiot) • keskitetty ohjelmien päivitys ja ylläpito • yhteiset tietokannat • tietoverkkopalvelut: sähköposti, www-palvelu • varmuuskopioinnin yksinkertaistuminen • keskitetty virustorjunta Ahti Kare

8. Lähiverkon haitat • tietosuojan heikkeneminen erillisiin koneisiin verrattuna • perustamiskustannukset: palvelimet, kaapelointi, vanhat rakennukset jne. • verkon virhetilanteet: kaapeliviat, sähköhäiriöt, vialliset laitteet ja verkkokortit • ohjelmistojen ja laitteiden yhteensopimattomuusongelmat Ahti Kare

9. Lähiverkon tyyppi Lähiverkon tyypin määrittelee kolme tekijää: • topologia eli verkon muoto • fyysinen siirtotie • protokolla eli yhteyskäytäntö Nykyisin yleisimmin käytetty lähiverkon tyyppi on parikaapelilla toteutettu tähtimuotoinen Ethernet-verkko (dia 10). Ahti Kare

10. Yksinkertainen lähiverkko Ahti Kare

11. Lähiverkko komponentit • Verkkokomponentilla tarkoitetaan verkkoon liitettäviä laitteita ja niiden osia • työasemat ja palvelimet kytketään lähiverkkoon koneen laajennusväylään asennettavalla verkkokortilla, tietoliikennesovittimella • Jokin verkkokäyttöjärjestelmä: Windows NT, Windows Server 2000, 2003 tai 2008; jokin lukuisista Unix-käyttöjärjestelmistä Ahti Kare

12. Lähiverkko komponentit • työasemat (workstation) • palvelimet (server) • verkkokortit ja kaapelointi • oheislaitteet: esim. tulostin • verkkoa ylläpitävät laitteet: keskittimet, kytkimet, sillat, reitittimet ja toistimet • verkko-ohjelmisto: verkkokäyttöjärjestelmä, verkon hallintaohjelmisto • verkkosovellutukset Ahti Kare

13. Lähiverkkotopologiat • Lähiverkon perusrakenteet ovat väylä, rengas ja tähti (dia 14) • Topologiat voidaan määritellä joko fyysisen rakenteen eli kaapeloinnin tai loogisen rakenteen eli signaalin kulun kannalta • perustopologioista muodostuvia yhdistelmä topologioita kutsutaan hybridirakenteeksi Ahti Kare

14. Lähiverkkotopologiat Ahti Kare

15. Lähiverkkostandardit • TookenRing eli vuororengasverkko: IBM:n kehittämä TokenRing–verkko on loogisesti rengasverkko, mutta rakennettu niin sanotun multiplexerin (MUX) avulla tähtimäiseksi (dia 16) • yhteentörmäykset eri koneiden välillä vältetään renkaassa kiertävän vuoron eli Tookenin avulla • vanhentunut Ahti Kare

16. Lähiverkkostandardit Ahti Kare

17. Lähiverkkostandardit • Ethernet- eli väyläverkko: alun perin Digitalin, Intelin ja Xeroxin kehittämä • Laitteet liitetään väylään joko koaksiaalikaapelin tai keskitintä käytettäessä parikaapelin avulla • fyysiseltä topologialtaan Ethernet-väyläverkko voi olla joko väylä tai tähtiverkko (dia 18) Ahti Kare

18. Lähiverkkostandardit Ahti Kare

19. Lähiverkon kaapelointi (dia 21) • Työpistekaapelointi toteutetaan tavallisesti parikaapeloinnilla. Aiemmin työpistekaapelointi toteutettiin ohut-Ethernet-koaksiaalikaapeloinilla • Runkokaapelointi (esim. eri kerrosten välit) toteutetaan tavallisesti joko yksimuoto- tai monimuotovalokuidulla. Aiemmin runkokaapelointiin käytettiin paksu-Ethernet-koaksiaalikaapelia Ahti Kare

20. Lähiverkon kaapelointi • Aluekaapaloinnissa (esim. eri rakennusten yhdistäminen) käytetään yksimuotokuitua Helpointa kaapelointi on toteuttaa yleiskaapelointina, jolloin lähiverkon kaapelointi hyödyntää samaa kaapelointijärjestelmää kuin puhelinverkko ja sähköverkko (uusissa taloissa) Ahti Kare

21. Lähiverkon kaapelointi Ahti Kare

22. Koaksiaalikaapeli • Koaksiaalikaapeli rakentuu yksi tai monisäikeisistä signaalijohtimesta, jota ympäröi eristekerros (dia 23). Eristekerrosta ympäröi putkimainen paluujohdinkerros. Johtimet ovat kuparia ja eristekerros muovia • muistuttaa televisiossa käytettävää koaksiaalikaapelia, mutta on ohuempi ja sen vastus on pienempi Ahti Kare

23. Koaksiaalikaapeli Ahti Kare

24. Parikaapelit • Parikaapeli koostuu kahdesta eristetystä kuparijohtimesta (dia 25). Kuparijohtimet ovat tavallisesti kierretty toistensa ympäri häiriöiden vaimentamiseksi. • kaksi standardisoitua parikaapeliratkaisua: • 10BaseT (10 Mbps, T = twisted pair eli parikaapeli) • UTP (unshielded twisted pair = suojaamaton parikaapeli), cat5 categoria 5 Ahti Kare

25. Parikaapeli Ahti Kare

26. Valokaapelit • Valonkaapeli perustuu valon kulkuun kvartsilasissa ja valon kokonaisheijastukseen kaapelin seinämistä (dia 28). • Valon kulkutavan mukaan valokaapelit jaetaan yksimuotokuituihin ja monimuotokuituihin. Yksimuotokuidun ydinosa on ohut ja valo ei taivu sen sisällä suoraan vaan kaareutumalla, kun taas monimuotokuidussa valo kokonaisheijastuu Ahti Kare

27. Valokaapeli Ahti Kare

28. Valokaapelit Valokaapelin hyödyt: • suuri tiedon siirto nopeus • tunteeton sähkömagneettisille häiriöille • salakuuntelu vaikeaa Valokaapelin haitat: • kallis • vaikea asentaa, etenkin yksimuotokuitu • tiedonsiirron yksisuuntaisuus Ahti Kare

29. Liittimet Koaksiaalikaapelit: • BNC-liitin (ohut Ethernet) • BNC-T-liitin • päätevastus (50 Ω) • D-liitin (paksu Ethernet) • AUI (työaseman liityntäkaapeli) Parikaapelit: • RJ-45 (muistuttaa puhelinjohdoissa (RJ-11) käytettyä liitintä, mutta on suurempi) Valokaapelit: • holkkiliitin, valokuitu liitetään pienen reiällisen holkin eli ferrulen sisään (esim. ST- eli Straight Tip- liitin) Ahti Kare

30. Verkkokorttien liittimet • RJ-45 (parikaapeli-Ethernet, 10Base-T tai 100Base-T) • BNC (ohut-Ethernet, 10Base-2) • AUI (paksu-Ethernet, 10Base-5) Ahti Kare

31. Langattomat lähiverkot • langaton lähiverkko voi koostua (dia 32): • langattomilla verkkosovittimilla varustetuista työasemista (ad-hoc-verkko) • tai työasemat voivat olla langattomasti yhteydessä runkoverkkoon • yleisin käytetty langaton lähiverkko on radiotaajuinen lähiverkko (Eurooppa 2,4 GHz, USA 900 MHz) • harvemmin käytetty langaton tekniikka on infrapunatekniikka, joka sopii vain lyhyille ja hitaille yhteyksille Ahti Kare

32. Langattoman lähiverkon tyypit Ahti Kare

33. Langattoman lähiverkon käyttö • kotona • kannettavissa työmatkoilla • vierailijoiden käyttöön • julkiset tilat • historiallisesti suojellut rakennukset • kahden eri puolilla katua olevien rakennusten lähiverkkojen yhdistäminen esim. infrapuna Ahti Kare

34. Verkkokortit • tällä hetkellä verkkokortit liitetään yleensä emolevyn pci-laajennusväylään • on myös mahdollista, että emolevyyn integroitu 1-2 verkkoliitäntää • verkkokortit itsessään sisältävät 1-3 liitintä, riippuen siitä, minkä tyyppiseen verkkoon ne on mahdollista liittää (vanhentuneet paksu-Ethenet D-liitin ja ohut-Ethernet T-liitin sekä parikaapeliliitin R-45, dia 35) Ahti Kare

35. Verkkokortin liittimet Ahti Kare

36. Verkkokortit • verkkokortin tärkein osa on transceiver (transmitter-receiver), lähetin-vastaanotin, joka hoitaa muuntimien kanssa verkkoliikenteen • verkkokortti voi myös sisältää piirin, joka mahdollistaa tietokoneen käynnistämisen verkon kautta • kannettavissa tietokoneissa käytetään myös PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association )-verkkokortteja Ahti Kare

37. Verkkoa ylläpitävät laitteet • keskitin (hub) • kytkin (switch) • reititin (router) • silta (bridge) • toistin (repeater) • yhdyskäytävä (gateway) • palvelin (server) • työasema (workstation) • verkkokäyttöjärjestelmä (network os) Ahti Kare

38. Keskitin eli hub (hubi) • keskitin on laite, joka välittää liikennettä sisäisen väylän ja työasemien välillä (dia 39) • teknisesti keskitin on laite, joka ottaa signaalin vastaan ja lähettää sen väylänsä kautta edelleen muuttamattomana jokaiseen porttiin • keskitin perustuu toistimiin ja toimii OSI-mallin kerroksella yksi (fyysinen kerros) Ahti Kare

39. Keskitin eli hub Ahti Kare

40. Kytkin eli switch • kytkin on laite, joka yhdistää pakettikytkentäisen paikallisverkon osia. • kytkin perustuu moniporttiseen siltaukseen • kytkin on laite, jossa Ethernet-varausmenettelyyn kuuluva törmäyksen tunnistus on porttikohtainen • kytkin jakaa liikennettä porttikohtaisesti, kun taas keskitin jakaa liikennettä kaikkiin portteihin • kytkin tehostaa verkon läpäisykykyä ja vähentää verkon kuormitusta Ahti Kare

41. Kytkimen käyttö • Yhdistämällä kytkimiä toisiinsa voidaan verkkoa laajentaa suuremmaksi • Kytkimillä voidaan parantaa verkon suorituskykyä ja tietoturvallisuutta jakamalla verkko pienempiin osiin (ns virtuaaliset lähiverkot, virtual LAN, VLAN, dia 42) • Kytkimen avulla voidaan myös yhdistää toisiinsa samanlaisia, mutta eri nopeudella toimivia verkkoja (10/100 Mbps ja Gbps) Ahti Kare

42. Virtuaalinen lähiverkko eli VLAN Ahti Kare

43. Reititin eli router • reititin soveltuu suurten verkkojen yhdistämiseen ja eri organisaatioiden välisten yhteyksien luomiseen • lähiverkon kiinteä Internet-yhteys luodaan useimmiten reitittimien avulla • reititintä ohjataan erityisellä reititysprotokollalla (esim. Internet Protocol), jonka päätehtävä on välittää kehyksen vastaanottajan osoite reitittimelle Ahti Kare

44. Reitittimen toiminta • Verrattaessa reitittimiä maantieverkkoon niiden tehtävä on sama kuin tienristeysten, eli mahdollistaa tarvittaessa liikenteen ohjaamiseen johonkin toiseen suuntaan. Tässä analogiassa kytkimen tehtävä on välittää liikennettä yhden tien varrella olevien asukkaiden kesken. Ajatusleikkiä edelleen jatkettaessa keskitin luottaa onneen, se ei kykene välttämään yhteentörmäyksiä Ahti Kare

45. Reitittimen toiminta • Jotta reitittimet pystyvät ohjamaan välittämänsä tiedon kulkua niillä pitää olla tieto verkon topologiasta • Kun lähde- ja kohdeverkkojen välille on useita reittejä, reitittimen tehtävänä on valita paras reitti. Reittivalinta voi perustua reitin minimipituuteen, reitin nopeuteen, reiteille annettuihin prioriteetteihin jne. • Reittivalinnan perusteita kutsutaan metriikaksi. Reitittimet toimivat OSI-mallin verkkokerroksella 3 Ahti Kare

46. Reitittimen lohkokaavio Ahti Kare

47. Silta eli bridge • silta liittää yhteen kaksi erillistä verkkoa eli verkkosegmenttiä (vrt. Wikipedia sillan määritelmä: Silta on rakenne, joka mahdollistaa kulun tai materiaalin kuljetuksen jonkin esteen yli sallien myös kulun itsensä ali) • silta huolehtii kahden verkkosegmentin välisestä liikenteestä ja suodattamisesta • silta päästää lävitseen vain verkkoalueesta toiseen matkalla olevaa tietoa Ahti Kare

48. Sillan käyttö • Siltaa käytetään usein jakamaan raskaasti kuormitettu lähiverkko useampaan segmenttiin. Tällöin yhden segmentin liikenne ei rasita koko verkkoa, eikä yhden segmentin kaatuminen kaada koko verkkoa • Paikallissillan tehtävänä on joko laajentaa tai eristää verkon osien liikennettä • Etäsillalla liitetään yhteen kaukana toisistaan sijaitsevia verkon osia, esimerkiksi valokuidulla Ahti Kare

49. Toistin eli repeater • Toistin kopioi, vahvistaa ja toistaa edelleen vastaanottamansa signaalit muuntamattomina • toistin on eräänlainen kaapeleiden väliin kytketty vahvistinlaite • Toistin toimii OSI -mallin kerroksella yksi (fyysinen kerros) • toistinta käytetään, koska jokaisessa siirtotiessä (kupari, valokuitu) esiintyy vastusta (resistanssi), joka vaimentaa signaalia ja kohinaa (häiriötä) Ahti Kare

50. Yhdyskäytävä eli gateway • Yhdyskäytävä on järjestelmä, jonka tarkoitus on muuntaa verkosta toiseen verkkoon matkaavan tiedon muotoa niin, että tieto on laillinen eli toisessa verkossa ymmärrettävässä muodossa. Verkoissa voi olla käytössä eri protokolllat. • ns. sovellusyhdyskäytävä, toimii sovellusten välisten tietojen muuttamisessa toiselle sovellukselle ymmärrettävään muotoon • reititin on yhdyskäytävän erikoistapaus Ahti Kare