Beheer van computersystemen en netwerken met Windows XP (deel7)

http://ibteam.vvkso-ict.com

INFORMATICABEHEER

Beheer van computersystemen en netwerken met Windows XP (deel7)

Ondersteuning Informaticabeheer Marleen Decuyper Ria Van Eysendeyk IB-1004-01 2002

INFORMATICABEHEER

http://ibteam.vvkso-ict.com

Alle rechten voorbehouden. Behoudens de uitdrukkelijk bij wet bepaalde uitzonderingen mag niets uit deze uitgave worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, op welke wijze ook, zonder de uitdrukkelijke voorafgaande en schriftelijke toestemming van het VVKSO.

Beheer van computersystemen en netwerken met Windows XP (deel7)

Ondersteuning Informaticabeheer Marleen Decuyper Ria Van Eysendeyk IB-1004-01 2002 D/2002/7841/036

Inhoud 26

Netwerkhardware ................................................................................................ 488

26.1 26.2 26.3 26.4 26.4.1 26.5 26.5.1 26.5.2 26.6 26.7 26.8 26.8.1 26.8.2 26.8.3 26.9 26.10

Bekabeling ............................................................................................................ 488 Normen voor bekabeling....................................................................................... 489 Coaxiale kabel ...................................................................................................... 489 TP kabel................................................................................................................ 491 Hulpstukken voor TP-kabel................................................................................... 492 Fiber of glasvezelkabel ......................................................................................... 494 Soorten glasvezelkabel......................................................................................... 496 Connectoren voor glasvezelkabel......................................................................... 497 Gestructureerde bekabeling ................................................................................. 499 Labo 123: Bekabeling ........................................................................................... 499 Draadloze communicatie ...................................................................................... 500 Technologieën voor een draadloos netwerk......................................................... 500 Componenten voor een draadloos netwerk.......................................................... 505 Labo 124: Draadloze communicatie ..................................................................... 507 Verbindingscomponenten ..................................................................................... 507 Verbinden van LAN’s ............................................................................................ 508

27

Netwerkarchitectuur ........................................................................................... 509

27.1 27.2 27.3 27.3.1 27.3.2 27.3.3 27.3.4 27.3.5 27.3.6 27.4 27.4.1 27.4.2 27.5 27.6 27.6.1 27.6.2 27.6.3 27.7 27.8 27.9 27.9.1 27.9.2 27.9.3 27.9.4 27.9.5 27.9.6 27.9.7 27.9.8 27.10 27.11 27.12 27.13 27.13.1 27.13.2 27.13.3 27.13.4 27.13.5 27.13.6 27.14

Bouwstenen van een netwerkarchitectuur............................................................ 509 Basistopologieën................................................................................................... 509 Fysische topologie ................................................................................................ 509 Fysische bustopologie .......................................................................................... 510 Stertopologie......................................................................................................... 510 Fysische ringtopologie .......................................................................................... 511 Dual-ring ............................................................................................................... 511 Boom..................................................................................................................... 512 Maas ..................................................................................................................... 512 Logische topologie ................................................................................................ 513 Logische bus......................................................................................................... 513 Logische ringtopologie.......................................................................................... 513 Labo 125: Netwerktopologie ................................................................................. 513 Toegangsprotocollen ............................................................................................ 513 CSMA/CD ............................................................................................................. 513 Token passing....................................................................................................... 514 Labo 126: Toegangsprotocollen ........................................................................... 515 Voorbeelden van netwerkarchitecturen ................................................................ 515 ARCnet ................................................................................................................. 515 Ethernet ................................................................................................................ 516 Pakketten en frames ............................................................................................. 516 Communicatieprotocollen ..................................................................................... 517 10Base2 of thinnet................................................................................................ 517 10Base5 of thicknet .............................................................................................. 518 10BaseT................................................................................................................ 519 Normen voor de basisvormen van Ethernet ......................................................... 520 Andere vormen van Ethernet................................................................................ 521 Ethernet met glasvezel ......................................................................................... 521 Token-Ring ........................................................................................................... 522 Wireless LAN ........................................................................................................ 523 ATM (Asynchronous Transfer Mode).................................................................... 523 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) ................................................................ 524 Ontstaan van FDDI ............................................................................................... 524 FDDI architectuur.................................................................................................. 525 FDDI specificaties ................................................................................................. 526 FDDI verbindingen ................................................................................................ 527 FDDI Foutafhandeling........................................................................................... 529 Koppeling van FDDI met Ethernet ........................................................................ 531 Labo 127: Netwerkarchitectuur............................................................................. 532

28

Computers verbinden in kleinere netwerken................................................... 533

28.1 28.2 28.2.1

Verbinden met thin of fat-cable?........................................................................... 533 Verbinden op laag 1: fysische laag....................................................................... 533 Bekabeling ............................................................................................................ 533

28.2.2 28.2.3 28.2.4 28.2.5 28.3 28.3.1 28.3.2 28.3.3 28.4 28.5 28.6 28.7 28.7.1 28.7.2 28.7.3 28.7.4

Labo 128: Netwerkkaart........................................................................................ 534 Repeaters ............................................................................................................. 536 Hub ....................................................................................................................... 537 Concentrator ......................................................................................................... 539 Verbinden op laag 2: Datalinklaag........................................................................ 539 Labo 129: Identificatie: MAC-adres ...................................................................... 539 Bridges.................................................................................................................. 540 Switch ................................................................................................................... 541 Labo 130: Kleiner netwerk .................................................................................... 544 Congestie.............................................................................................................. 544 Collision domains.................................................................................................. 545 Praktische voorbeelden ........................................................................................ 547 Twee werkgroepjes............................................................................................... 547 Twee computerklassen......................................................................................... 547 Een administratie in een bedrijf ............................................................................ 548 Labo 131: Congestie............................................................................................. 549

29

Logische adressering......................................................................................... 550

29.1 29.2 29.2.1 29.3 29.3.1 29.3.2 29.3.3 29.3.4 29.3.5 29.4 29.5 29.5.1 29.5.2 29.5.3 29.5.4 29.5.5 29.5.6 29.5.7 29.6 29.7 29.7.1 29.7.2 29.8 29.8.1 29.8.2 29.8.3

IP6......................................................................................................................... 550 IP en Subnetmasker ............................................................................................. 550 Werking van een subnetmasker ........................................................................... 551 Netwerkklassen..................................................................................................... 552 Private en publieke adressen ............................................................................... 553 Statische of dynamische IP-adressen .................................................................. 553 IP-nummers voor lokale netwerken ...................................................................... 553 Speciale IP-adressen............................................................................................ 554 Labo 132: Bepalen van IP-netwerken .................................................................. 555 Labo 133: IP-adressering ..................................................................................... 556 Routers ................................................................................................................. 556 Werking................................................................................................................. 556 Voorbeelden.......................................................................................................... 557 Router als tussensystemen .................................................................................. 557 Kenmerken van routers ........................................................................................ 558 Besturingssysteem van een router ....................................................................... 559 Soorten routers ..................................................................................................... 560 Labo 134: Routers ................................................................................................ 562 Gateways .............................................................................................................. 562 IP-routering ........................................................................................................... 562 Routertabellen....................................................................................................... 565 Labo 135: ARP-protocol ....................................................................................... 566 Broadcastdomein .................................................................................................. 566 Mogelijke manieren van versturen van een pakket op een netwerk .................... 566 Bepalen van een Broadcastdomain...................................................................... 566 Labo 136: Broadcastdomeinen............................................................................. 567

26

Netwerkhardware

Netwerkhardware omvat alle fysieke componenten die nodig zijn om datatransport in het netwerk mogelijk te maken: computers, randapparatuur, netwerkkaarten, bekabeling, materiaal nodig om netwerken te koppelen, … In dit hoofdstuk wordt echter vooral aandacht besteed aan de netwerkbekabeling die voorkomt op laag 1 (de fysische laag) van het OSI-model.

26.1

Bekabeling

http://www.cablesnmor.com/index.html http://www.cablemax.com/cablemax/network-cable-hardware.cfm De bekabeling in een netwerk zorgt voor het overbrengen van de gegevens. Het ganse netwerk kan opgebouwd worden met één kabelsoort, maar dit is niet noodzakelijk. De keuze van de kabel houdt ook verband met de gekozen netwerktopologie (zie verder). Er zijn verschillende kabelsoorten: - Coaxiale kabel - Twisted Pair kabel (TP) - Glasvezelkabel - Draadloze communicatie Over het algemeen zijn kabels beschikbaar in niet-plenum- en in plenumtuypes. •

Een plenum is een ruimte in een gebouw die gevuld is met lucht en voor ventilatie zorgt. Deze wordt gevormd door de componenten van het gebouw, het is bijvoorbeeld een ruimte tussen muren of vloeren. Hiervoor moet je een kabel gebruiken die geen giftige gassen verspreid als hij verbrandt, aangezien de lucht hiervan zich verspreid doorheen de luchtkokers van het gebouw. Hier wordt meestal een teflonproduct gebruikt voor de buitenkant.

•

Niet-plenumkabel heeft een behuizing van PVC en dit produceert wel giftige gassen bij het verbranden. Veiligheidsvoorschriften spelen hier zeker een rol.

Plenumkabel is stukken duurder en kost soms meer dan het dubbele van nietplenumkabel. De kabelsoort bepaalt de snelheid waarmee de gegevens worden overgebracht en de afstand die ze onversterkt kunnen afleggen. Te algemeen stellen zou je kunnen zeggen: V Voor grote afstanden (vanaf 200 m) kan optische vezel overwogen worden. V Coax wordt minder gebruikt vanwege de lagere transportsnelheid en de kwetsbaarheid. V UTP is de standaard voor kleine LAN’s. V Draadloze communicatie wint stilaan steeds meer aandacht.

VVKSO

Ondersteuning IB

Beheer van computersystemen en netwerken met Windows XP - pagina 488

Bij de bekabeling van een netwerk, kun je de volgende algemene bedenkingen maken: •

De bekabeling beslaat steeds een klein deel van de totale kost voor het uitbouwen van een netwerk. Men spreekt van een kostenpercentage tussen de 5 en 10 procent van de totale kost.

•

Toch wordt er geschat dat de bekabeling verantwoordelijk is voor 75 procent van de tijd van inactiviteit.

•

De bekabeling is ook de component van een netwerk die langst gebruikt wordt.

Dit alles geeft aan dat het de moeite loont om bij het netwerk de juiste keuze van de kabel te nemen, een goede kwaliteit te kiezen en er voor te zorgen dat ze op de juiste manier geïnstalleerd wordt.

26.2

Normen voor bekabeling

Sinds 1991 is er een standaard opgesteld voor de kwaliteitsnormen en werkingseisen van verschillende bekabelingstypes voor netwerken. Dit is een noodzaak gebleken omdat een netwerkbekabeling uit materiaal van zoveel verschillende leveranciers kan bestaan. Bij het slecht functioneren is het noodzakelijk om de oorzaak te kunnen duiden en een oplossing te kunnen suggereren. Deze is herzien in 1995 en is bekend onder de naam Commercial Building Telecommunications Cabling Standard of ANSI/TIA/EIA-T568-A. Deze norm definieert een gestructureerd kabelsysteem voor gesproken en datacommunicatie in kantooromgevingen. Het garandeert een levensduur van minstens 10 jaar. Je vindt op het Internet hiervan zeker en vast de juiste en nodige specificaties terug. http://www.anixter.com/techlib/standard/cabling/d0502p08.htm biedt een goede samenvatting. Hierbij moet je wel beseffen dat dit slechts een samenvatting van een bepaald bedrijf is.

26.3

Coaxiale kabel

Een coaxiale kabel bestaat uit een koperen kern, omgeven door isolatiemateriaal (PVC, Teflon) waarrond een geleidende mantel is aangebracht. Deze isolatie is gevat in een cilindrische geleider in de vorm van een dicht vlechtwerk. Dit vlechtwerk voorkomt elektromagnetische interferentie van o.a. verlichting, motoren en andere computers.

VVKSO

Ondersteuning IB


Een coaxiale kabel vervoert boodschappen snel en betrouwbaar over grote afstanden (tot 500 m). Hoe groter de afstand, des te kleiner de transportsnelheid. In een netwerkomgeving worden er twee soorten coaxiale kabel gebruikt: •

thin coax (voor thinnet). Dit is een buigzame kabel van 0.25 inch doorsnede. Met behulp van een T-stuk en BNC-stekkers (Bayone-Neill-Concelman) wordt de coaxiale kabel rechtstreeks op de netwerkkaart aangesloten. De kabel wordt aan beide zijden afgesloten door een weerstand, terminator genoemd. Zonder versterking is het maximum bereik van de kabel 300m.

•

thick coax (voor thicknet). Dit is een onbuigzame kabel van 0.50 inch doorsnede. Deze soort wordt vooral gebruikt als ruggengraat (back-bone) om verschillende netwerken over een grote afstand (300 tot 500 m) met elkaar te verbinden. De verbinding tussen coaxkabel en stations wordt gevormd door een transceiver met een aparte kabel, drop-cable genoemd.

VVKSO

Ondersteuning IB


26.4

TP kabel De TP (Twisted Pair) kabel bestaat uit twee geïsoleerde koperdraden van ongeveer 1 mm dikte. De draden zijn spiraalsgewijs om elkaar gewonden om elektromagnetisch interferentie tegen te gaan. In een TP-kabel voor computergebruik zijn er vier paren van twee draden voorzien.

De afstand waarover datatransport met dit type kabel mogelijk is, is beperkt (100 m) maar het voordeel ervan is de flexibiliteit bij de aanleg en het beheer van de netwerkbekabeling.

De meest bekende vormen zijn: •

Unshielded Twisted Pair (UTP): niet-afgeschermde gevlochten koperdraad en is uiterlijk vergelijkbaar met telefoondraad.

•

Shielded Twisted Pair (STP): de aderparen zijn afgeschermd door een metalen mantel (aluminiumfolie). Dit voorkomt storingen op de paren door bronnen buiten de kabel. Deze soort TP-kabel is duurder dan UTP en wordt vooral gebruikt in ziekenhuizen, zware industrie en labo-omgevingen waar er heel wat interferentie mogelijk is.

VVKSO

Ondersteuning IB


De standaard stekker voor UTP is de RJ-45 stekker (Registered Jack).

RJ-45 stekker

Er zijn verschillende categorieën UTP: Type

Gebruik

Categorie 1

Voice Only (Telefoondraad)

Categorie 2

Data tot 4 Mbps (LocalTalk)

Categorie 3

Data tot 10 Mbps (Ethernet)

Categorie 4

Data tot 20 Mbps (16 Mbps Token Ring)

Categorie 5

Data tot 100 Mbps

Categorie 5E

Data tot 100 Mbps maar met een hogere bandbreedte (Fast Ethernet). Ook Gigabit Ethernet is hierop mogelijk.

Er zijn in testomgevingen nog heel wat andere categorieën mogelijk, maar deze hebben tot op vandaag weinig praktisch nut daar ze niet gebruikt worden voor praktische standaarden. Categorie 6 wordt wel reeds gebruikt voor de snellere netwerken, maar is nog steeds niet 100% gestandaardiseerd. Er zijn twee soorten Twisted Pair-kabel: patched of stranded (gevezeld) en solid (massief) genoemd. Er zijn ook twee verschillende soorten RJ-45-connectoren.

26.4.1

Hulpstukken voor TP-kabel

Om de bekabeling voor een TP-netwerk aan te brengen kun je gebruik maken van heel wat hulpmiddelen. Je kunt bijvoorbeeld zelf de connectoren op een coax- en UTP-kabel aanbrengen met gebruik van een krimptang.

Internationaal werden een aantal afspraken gemaakt voor het correct plaatsen van connectoren op UTP-kabel. Afhankelijk van de functie moeten de connectoren anders bedraad worden. Om 2 pc’s te verbinden: crossover-kabel Als je de connector met de contactpunten van je weghoudt en het lipje naar onder gekeerd dan is de volgorde van de draden in de connector aan het ene uiteinde: Wit met Oranje, Oranje, Wit met Groen, Blauw, Wit met Blauw, Groen, Wit et Bruin, Bruin.

VVKSO

Ondersteuning IB


Aan het andere uiteinde: Wit met Groen, Groen, Wit met Oranje, Blauw, Wit met Blauw, Oranje, Wit met Bruin, Bruin.

Meerdere pc’s: Hiervoor gebruik je meestal 8-aderige kabels (die niet allemaal gebruikt worden voor datatransport) die voorzien zijn van een RJ-45 connector waarmee ze via hub’s of andere apparaten aan elkaar gekoppeld worden. De kabels zijn aan beide uiteinden nu op dezelfde manier aan de connector verbonden: Wit met Oranje, Oranje, Wit met Groen, Blauw, Wit met Blauw, Groen, Wit et Bruin, Bruin

In de bovenstaande figuren vind je verschillende standaarden terug van bekabeling. De geïnteresseerden kunnen opzoeken wanneer welke standaard gebruikt wordt. Het heeft eigenlijk geen belang voor meerdere pc's indien je maar langs beide kanten dezelfde combinatie hanteert. Het verdient echter aanbeveling om toch aan te sluiten bij een internationale standaard. Er bestaan nog een groot aantal andere hulpmiddelen bij het bekabelen van een LAN. Denk hierbij aan wandcontactdozen, materiaal om potentiaalverschillen tussen gebouwen weg te werken, kabelverlengers, kabelgleuven, kabelsplitsers en dergelijke. Als beheerder van een netwerk is het niet slecht om op de hoogte te zijn van de mogelijkheden, specificaties en prijzen.

VVKSO

Ondersteuning IB


•

Je kunt een kabelverlenger gebruiken als je een utp-kabel wenst te verlengen. Je bent natuurlijk nog steeds gebonden aan de maximum kabellengte.

•

Overgangsstekker tussen coax en UTP

•

Een kabeltester bestaat in alle mogelijke vormen, maten, prijzen en specificaties.

•

Wandcontactdozen. Wens je de kabels door de muur te laten lopen, dan kun je aan de uiteinden een wandcontactdoos voorzien, eventueel voor meerdere kabels terzelfdertijd. Om de kabel aan deze contactdoosjes te bevestigen, heb je een andere soort tang nodig om de connectie te maken. Dit heet een punchdown.

Goede startsites om nog meer informatie hierover te vinden zijn http://www.blackbox.com, http://www.cablemax.com en http://www.redcorp.com.

26.5

Fiber of glasvezelkabel

De laatste jaren is glasvezelkabel steeds beter betaalbaar geworden. Glasvezel wordt tegenwoordig veel gebruikt in toepassingen waarvoor volledige immuniteit tegen elektrische interferentie is vereist. Glasvezelkabel is ideaal voor systemen met een hoge datasnelheid, zoals FDDI, multimedia, ATM of andere netwerken waarbij tijdrovende transmissie van grote databestanden is vereist.

VVKSO

Ondersteuning IB


Glasvezelkabel is ook de enige kabel die samen met Thick coax zonder problemen buiten gelegd kan worden.

Glasvezelkabel of fiber is een netwerkmedium dat een aantal andere eigenschappen heeft dan netwerkkabel die koper bevat. •

Bij glasvezelkabel is het geen elektrische signaal dat over de kabel verstuurd wordt, maar het zijn lichtpulsen. De binaire 0 en 1 worden omgezet in lichtpulsen.

•

Hierdoor is het signaal dat over de kabel verstuurd wordt niet onderhevig aan elektromagnetische interferentie.

•

Door het gebruik van lichtpulsen kan er ook een veel grotere snelheid gehaald worden dan op andere netwerkmedia. Snelheden kunnen tot 1 Gbps gaan.

•

Doordat er gebruik gemaakt wordt van lichtpulsen kunnen er ook afstanden tot enkele kilometers gehaald worden, afhankelijk van het soort kabel.

•

Glasvezelkabel is duurder dan gewone kabel.

•

De kabel bestaat uit 2 heel dunne cilinders van glas. Deze zijn nogmaals door glas of plastic omgeven. Dit alles is nogmaals omgeven door een buitenrand in Kevlar. In de cilinder passeert de lichtpuls. Elke cilinder wordt in één richting gebruikt.

•

De twee delen van een glasvezelkabel die voor de geleiding van het licht zorgen heten de core (kern) en de cladding (mantel). De core is van puur glas met een grote refractie-index. De cladding is van glas of plastiek met een lage refractie-index dat rond de echte kern aangebracht wordt. Deze mantel zorgt er voor dat de pure glaskern behandelbaar wordt en dat het licht echt in de kern kan gehouden worden.

•

De installatie van glasvezelkabel gebeurt best door specialisten.

•

Als je gebruik maakt van glasvezelkabel heb je ook een grotere bandbreedte, want glasvezel kan meer data verwerken dan koper.

•

Ook kan het signaal niet opgevangen worden van buitenaf. Hierdoor is het een veilige bekabeling, de data kan niet gestolen worden. Afluisterverbindingen in glasvezelkabel zijn eenvoudig op te sporen. Als de kabel wordt afgetapt, lekt er licht, wat voor het hele systeem een probleem oplevert.

VVKSO

Ondersteuning IB


Op de volgende websites kun je nog heel wat informatie vinden over de specificaties van optische vezel: http://www.siemon.com http://www.kannegieter.nl

26.5.1

Soorten glasvezelkabel

Er zijn twee soorten glasvezelkabel: •

Single mode. Men noemt deze kabel soms ook axiale kabel, omdat het lichtsignaal zich net in de as van de kabel voortbeweegt. Bij single mode maakt men meestal gebruik van een ILD (Injection Laser Diode) als lichtbron.

•

Multimode. Bij deze kabel komt het lichtsignaal het medium binnen onder verschillende hoeken. Dit betekent dat het lichtsignaal voortgaat door te botsen tegen de wanden van de glasbuis. Bij multimode maakt men meestal gebruik van een LED als lichtbron.

Single mode glasvezel geeft je een hogere transmissiesnelheid (tot 10 Gbps) en maximaal 50 maal meer afstand dan multi-mode, maar het kost ook meer. Single mode fiber wordt vooral gebruikt voor WAN-connecties zoals om twee sites te verbinden. Single mode fiber is veel dunner dan multimode zodat de lichtpuls niet veel mogelijkheden heeft om af te wijken en tegen de wanden van de glasbuis te botsen. Men kan in bepaalde omstandigheden met singlemode fiber een afstand van meer dan 10 km overbruggen. Multimode glasvezel geeft je een hoge bandbreedte bij hoge snelheden over lange afstanden. Veel voorkomende kerndiameters voor multimode glasvezel zijn 50, 62.5 en 100 micrometer. Maar bij lange kabeltrajecten (groter dan 900 m) kunnen meerdere lichtpaden signalen verstoren aan de ontvangerskant, wat een onduidelijke en onvolledige datatransmissie oplevert. Dit komt door de dispersie van het licht, wat betekent dat het lichtsignaal op verschillende tijdstippen aan het einde van de kabel komt. Deze eigenschap heet ook wel straalverstrooiing (modal dispersion). Straalverstrooiing beperkt zowel de bandbreedte als de afstand van de verbinding en daarom gebruikt men het meestal alleen voor kortere afstanden, zoals binnen gebouwen of binnen ruimtelijk beperkte omgevingen. Multimode kabel is ook dikker dan singlemode waardoor het licht meer ruimte heeft om te botsen tegen de wanden, waardoor het signaal vertraagt en kan verzwakken. Multimode fiber wordt meestal gebruikt binnen LAN’s om een afstand van maximaal 1 km te overbruggen. Bij deze twee soorten glasvezelkabel kun je telkens nog eens onderscheid maken tussen buffered en jacketed fiber. Deze laatste soort is veel beter afgeschermd.

VVKSO

Ondersteuning IB


Je kunt bovendien nog onderscheid maken tussen glasvezelkabel met Loose Tube of een kabel met een Tight Buffer.

26.5.2

Connectoren voor glasvezelkabel

Dit vraagt een speciale soort connectoren die ook op een bepaalde manier moeten gemonteerd worden op de verschillende soorten fiber.

Op de website http://www.siemon.com vind je de manieren hoe een glasvezelkabel moet verbonden worden met de beschikbare connectoren.

VVKSO

Ondersteuning IB


Voor elke soort kabel is er een connector beschikbaar. Deze keuze hangt af van de gebruikte kabel, •

FC, SC en ST voor Ethernet-netwerktoepassingen, telkens beschikbaar voor simplex en duplex mode. ST staat voor Straight Tip en gebruikt een bajonetsluiting. SC staat voor Subscriber Connector en is een vierkante connector die je gewoon sluit door in het aanluitpunt te drukken.

•

FDDI-connectoren voor FDDI-netwerken

•

LC (links) en MT-RJ (rechts) connectoren die de vernieuwde RJ-connectie gebruiken.

•

MU-connectoren die voor patchpanelen met fiberkabel gebruikt worden.

VVKSO

Ondersteuning IB


Glasvezelconnectoren kunnen op verschillende manieren aan de kabel worden bevestigd, via een gekrompen compressiefitting of via tweecomponentenlijm. Een complete set gereedschap voor het krimpen van koperkabels kost meestal niet meer dan 100 EURO, maar voor een vergelijkbare gereedschapsset voor glasvezel betaal je al vlug meer dan 1000 EURO. Het vergt ook aanzienlijk meer vaardigheid, kennis en kunde.

26.6

Gestructureerde bekabeling

Er is een gehele theorie opgebouwd over hoe de netwerkbekabeling in een gebouw moet gelegd worden. Eén van de strategische beslissingen die je moet nemen is: kiezen voor gestructureerde bekabeling of niet. Gestructureerde bekabeling betekent dat je van elke computer of knooppunt in een netwerk een kabel legt naar een centrale plaats. Op deze centrale plaats zorgen ingewikkelde schakelkasten (patch panels) voor de verbindingen.

Het markeren van de bekabeling (van waar, naar waar) is belangrijk om in een wirwar van kabels nog steeds te kunnen uitmaken welke kabel naar welk knooppunt uit het netwerk gaat.

26.7

Labo 123: Bekabeling Noteer welke bekabeling er in de computerklas en in de rest van de school wordt gebruikt.

Zoek de specificaties op van een aantal hulpmiddelen bij het bekabelen van een LAN. Denk hierbij aan wandcontactdozen, materiaal om potentiaalverschillen tusVVKSO

Ondersteuning IB


sen gebouwen weg te werken, kabelverlengers, kabelgleuven en dergelijke. Zorg er voor dat je weet waarvoor deze hulpmiddelen dienen en wat hun kostprijs is. Goede startsites hiervoor zijn: http://www.redcorp.com en http://www.siemon.com.

http://www.blackbox.com,

Beschrijf welke hulpmiddelen hiervan in de computerklas gebruikt worden. Welke mogelijkheden bestaan er om uit te maken of een kabel correct werkt (zie toegepaste natuurkunde)? Zoek ook de kostprijs van specifieke toestellen. Kan men zo maar een netwerkkabel naast een andere elektrische kabel leggen (zie toegepaste natuurkunde)?

26.8

Draadloze communicatie

Communicatie kan ook draadloos verlopen. Dit wordt vooral gebruikt om draagbare of afgelegen computers met een LAN te verbinden. Ook hier zijn er verschillende technieken mogelijk: radiogolven, infrarood licht, laserlicht. Het nadeel is dat draadloze verbindingen voor vergelijkbare transmissiesnelheden, duurder zijn dan kabelverbindingen. De meest voor de hand liggende toepassing van draadloze netwerken is een situatie waarin het onpraktisch of onmogelijk is om een bekabeld netwerk te installeren. Met de moderne handcomputers en een betrouwbaar en redelijk snel draadloos LANprotocol zijn de mogelijkheden echter eindeloos: •

Je hebt een aantal studenten in huis die allemaal dezelfde printer wensen te gebruiken en die een Internetaansluiting delen. Je ziet het niet zitten om een string kabels door je huis te zien liggen.

•

Personeel in winkels of magazijnen kan de inventaris dynamisch bijwerken door de items in te scannen met een handcomputer.

•

Een werknemer kan het kantoor inlopen met zijn laptop. Zodra de computer zich binnen het bereik van het draadloze netwerk bevindt, maakt deze een verbinding met het netwerk, haalt de nieuwe e-mail op en synchroniseert de bestanden van de gebruiker met kopieën op de netwerkserver.

•

Een tweede vestigingsplaats van een bedrijf of een school ligt redelijk dicht bij, je kunt het gebouw ook zien, maar een bekabeling tot daar doortrekken is geen evidentie. Dit kan te maken hebben met andere tussenliggende eigendommen of een straat waar je niet onder of boven mag met een kabel.

Een voorbeeld van een draadloos netwerk is het GSM-netwerk. Er wordt door velen niet bij stilgestaan dat dit een vorm van draadloze communicatie is. Hier spelen vooral WAP (Wireless Application Protocol) en UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) een belangrijke rol. Ook SMS (Short Message Services) is een voorbeeld van een protocol voor een draadloos netwerk. Het is wel een beperkte vorm van gegevensuitwisseling maar ze wordt toch wereldwijd gebruikt en begrepen.

26.8.1

Technologieën voor een draadloos netwerk

Een draadloos netwerk is op dezelfde manier opgebouwd als een bedraad netwerk. Toch zijn er echter duidelijke verschillen, qua technologieën en ook qua beveiliging. VVKSO

Ondersteuning IB


Momenteel zijn er vier veel gebruikte technologieën, elk met hun eigen toepassingsgebied: •

IrDA (Infrared Direct Access)

http://www.irda.org Dit maakt gebruik van infrarood-lichtpulsen om toestellen met elkaar te laten communiceren. Theoretisch zijn hier snelheden tot 4 Mbps mogelijk. Infrarood wordt op dit moment niet echt gebruikt voor netwerktoepassingen. Het grote probleem hier is dat de beide toestellen elkaar moeten 'zien'. Het is een direct-zicht technologie. Indien er iets tussen het signaal komt, wordt dit verstoord en valt de verbinding weg. Het kan vergeleken worden met de afstandbediening van een televisie. Om een hoekje kijken is er niet bij met infrarood, laat staan dat de signalen de barrière van een muur of een gesloten deur zouden kunnen overwinnen. Daarnaast is het bereik van infrarood beperkt tot hooguit een paar meter.

•

HomeRF

http://www.homerf.org Wordt ook wel SWAP (Shared Wireless Access Protocol) genoemd. Deze standaard werd vooral gecreëerd voor de thuisgebruiker. HomeRF is een combinatie van IEEE802.11 en de DECT (Digital European Cordless Telecommunication) standaard. Deze DECT wordt nu gebruikt als standaard voor de draadloze telefoons in ons huis. Daarbij gebruikt HomeRF de techniek van de frequentie-hopping. Dit wil zeggen: het voortdurend wijzigen van de gebruikte frequentie binnen de band. Daardoor wordt afluisteren bemoeilijkt en kan de frequentieband optimaal benut worden. De snelheid van HomeRF bedraagt op dit moment 1.6 Mbps. Experts voorzien dat deze snelheid zal stijgen naar 20 Mbps. Het bereik van deze HomeRF is hetzelfde als bij de klassieke DECT. Tot 300 meter in de open lucht en tot 30 meter binnenshuis.

VVKSO

Ondersteuning IB


•

Bluetooth

http://www.bluetooth.com http://www.bluetooth.org Bluetooth is bedoeld voor goedkope radiolinks tussen draagbare PC's, PDA's, GSM's, MP3-spelers, printers, digitale camera's tot draadloze hoofdtelefoons toe. Bluetooth gebruikt microgolffrequenties om gegevens over een korte afstand tot 10 meter, aan maximaal 721 Kbps te versturen. Bluetooth verbruikt weinig energie, is vooral bedoeld voor apparatuur om elkaar te herkennen en een beperkte hoeveelheid gegevens met elkaar uit te wisselen over korte afstanden en biedt een korte aanmeldingsprocedure. Synchronisatie van agenda's of adressenbestanden is een goed voorbeeld. Bovendien is Bluetooth meer geschikt voor heel kleine netwerken.

Ook Bluetooth werkt op 2.4 GHz net zoals IEEE802.11b (zie hieronder). Dit zou tot storingen kunnen leiden tussen netwerken van beide soorten maar uit tests is gebleken dat dit niet het geval is. •

IEEE802.11

De radiofrequenties zijn duidelijk een veel betere optie dan infrarood. Draadloze communicatie die gebruik maakt van radiogolven heeft de beperkingen van infraroodverbindingen niet. Afhankelijk van het vermogen van de zenders en de gevoeligheid van de ontvangers, kan het bereik zelfs worden opgeschroefd tot enige honderden meters. De golven gaan daarbij dwars door vaste objecten als meubels, deuren en zelfs buitenmuren heen. Bij met name het laatste gaat echter wel vrij veel vermogen verloren, zodat het bereik onmiddellijk drastisch afneemt. De typische bandbreedte van radiocommunicatie is van dezelfde orde als die van een traag Ethernet, ongeveer 10Mbps. Daardoor heeft een draadloos netwerk met behulp van radiografische communicatie ongeveer dezelfde eigenschappen als het bekende Ethernet, vandaar de naam Wireless LAN.

VVKSO

Ondersteuning IB


Een Wireless-LAN is, in tegenstelling met de andere technieken, bedoeld voor meer data-intensief gebruik met een hogere snelheid (11 Mbps) en over grotere afstanden, tot zo'n 100 meter met een meer permanent karakter. Daarom kent Wireless-LAN ook een uitgebreidere autorisatie dan Bluetooth. Voor een Wireless-LAN zijn al veel langer producten op de markt, bijvoorbeeld insteekkaartjes voor de pc of notebook. IEEE staat voor Institute of Electrical and Electronical Engineers. Het getal 802 geeft aan dat het een standaard is voor netwerktechnologie. IEEE802.3 bijvoorbeeld is de Ethernet-standaard, IEEE802.4 is de token busspecificatie en IEEE802.5 die voor de token ring.

IEEE802.11 verwijst naar de standaard voor draadloze netwerken. Die standaard valt echter ook uiteen in verschillende subtechnologieën. •

IEEE802.11b werkt op de 2.4 GHz-band. IEEE802.11b heeft een maximumsnelheid van 11 Mbps en dit over een afstand van 100 meter en soms meer.

•

IEEE802.11a werkt op de 5 GHz-band. IEEE802.11a heeft een theoretische snelheid van 54 Mbps maar dit echter over een afstand van +/- 25 meter. Het gebruik van de 5 GHz-band is in veel landen nog niet toegelaten, dus deze norm is nog niet helemaal gestandaardiseerd.

VVKSO

Ondersteuning IB


Dit zou echter wel verbeterd kunnen worden. Beide standaarden voorzien een automatisch aanpassen (stepdown) van de bandbreedte in functie van de afstand. Zo kan de 11 Mbps van de 802.11b over een afstand van 20 meter, gemakkelijk dalen tot slechts 2 Mbps wanneer zender en ontvanger 60 meter van elkaar verwijderd staan.

Nu is 802.11b de meest gebruikte standaard maar 802.11a vindt steeds meer bijval omdat deze een dubbele bandbreedte en hogere snelheden heeft. Hoewel het achtervoegsel a een "eerdere " standaard lijkt aan te duiden, is dit in werkelijkheid een latere en snellere ontwikkeling. Intussen zijn er al enkele nieuwe substandaarden: IEEE802.11e en IEEE802.11g. IEEE802.11e is vooral bedoeld voor spraaktransmissie en IEEE802.11g moet streaming media over het draadloze netwerk mogelijk maken. Hier spreekt men echter al over Whitecap, een afgeleide van de IEEE802.11b standaard die is aangepast om multimedia en andere zware applicaties te ondersteunen. De IEEE 802.11 standaard werd opgesteld door IEEE en aangenomen door WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance). WECA test producten en geeft deze een certificaat. Zo zorgen ze ervoor dat alle draadloze oplossingen die aangeboden zijn, compatibel zijn met de IEEE 802.11b standaard. Deze wordt ook wel eens WiFi (Wireless Fidelity) genoemd naar analogie met HiFi in de audiowereld. Het WiFi-certificaat kun je ook terugvinden op producten die door WECA goedgekeurd zijn.

In principe kunnen alle technologieën met elkaar samenwerken, maar je moet er rekening mee houden dat Bluetooth alleen over korte afstanden werkt. De apparaten mogen niet verder dan 10m van elkaar verwijderd zijn. Bij de 802.11b technologie kan je de te overbruggen afstanden tot 150m brengen. Door het gebruik van meerdere Access Points met overlappende microcellen of ranges kunnen draadloze netwerken gebieden ter grootte van een volledige campus moeiteloos overbruggen.

VVKSO

Ondersteuning IB


26.8.2

Componenten voor een draadloos netwerk

Een typische draadloze verbinding bestaat uit de onderstaande componenten, die je steeds in een uitvoering voor gebruik binnen en een uitvoering voor buitengebruik hebt. •

Network Access Points

De Access Points zijn de gegevenscentra van een draadloos netwerk. Het zijn kleine toestellen die je gewoon van stroom voorziet en dan voor de ontvangst en het versturen van gegevens op een draadloos netwerk zorgen. Eén of meerdere access points worden strategisch opgesteld zodat alle computers binnen een bereik van ongeveer 90 meter kunnen bediend worden. Je kunt een access point ook verbinden via een gewone netwerkkabel met een computer in een LAN. Hierdoor kunnen alle computers die gebruik maken van de diensten van het access point ook van deze netwerkverbinding gebruik maken.

•

Een computer aansluiten op een draadloos netwerk kun je op twee manieren: door een netwerkkaart (PC of PCI) te gebruiken voor een wireless LAN of door een netwerkbridge te gebruiken.

VVKSO

Ondersteuning IB


Een netwerkkaart voor een draadloos netwerk plug je op dezelfde manier in een slot of via PCI in een laptop. De meeste netwerkkaarten hebben een ingebouwde antenne. De duurdere soorten hebben ook een uittrekbare antenne om een betere ontvangst te verzekeren. •

Als je geen extra beschikbaar slot hebt, kun je ook een netwerk bridge gebruiken. Deze verbindt je met de seriële poort van je computer of je hebt er ook die een RJ45-verbinding gebruiken met de netwerkkaart.

•

Draadloze netwerkverbindingen tussen gebouwen vragen speciale apparaten, maar de principes zijn volledig analoog.

VVKSO

Ondersteuning IB


26.8.3

Labo 124: Draadloze communicatie

De ontwikkeling van draadloze communicatie staat niet stil. Zoek de nieuwste ontwikkelingen op onder andere rond •

mogelijk te overbruggen afstand,

•

snelheid,

•

stepdown,

•

kostprijs,

•

materiaal.

26.9

Verbindingscomponenten

Naast de kabels is er meestal nog andere apparatuur nodig om de verschillende onderdelen van een netwerk te verbinden. Deze apparaten worden in de verdere notities besproken omdat zij zich niet noodzakelijk op de fysische laag van het OSI-model bevinden. •

netwerkkaart

•

hub

VVKSO

Ondersteuning IB


•

switch

•

router

26.10

Verbinden van LAN’s

LAN’s kunnen onderling met elkaar verbonden worden. Men spreekt dan van een netwerk bestaande uit verschillende segmenten. Elk segment is een soort subnetwerk. Hieronder vind je een tekening van een netwerk dat bestaat uit verschillende segmenten. Over de onderdelen en mogelijkheden vind je meer in het verdere verloop van deze notities.

VVKSO

Ondersteuning IB


27

Netwerkarchitectuur

27.1

Bouwstenen van een netwerkarchitectuur

Een netwerkarchitectuur wordt gevormd door een aantal componenten op elkaar af te stemmen en bepaalde keuzes te maken van: •

Fysische topologie met de keuze van de bekabeling en de apparaten

•

Logische topologie

•

Toegangsprotocol

27.2

Basistopologieën

De topologie van een netwerk valt uiteen in twee aspecten: de fysische en de logische (ook elektrische) topologie genoemd. •

De fysische topologie van een netwerk omschrijft de fysieke opstelling van de netwerkcomponenten t.o.v. de andere componenten en de netwerkbekabeling. Een component van de topologie wordt node of knooppunt genoemd. Een knooppunt in een netwerk kan bijvoorbeeld een computer of een hub zijn.

•

De logische of elektrische topologie van een netwerk beschrijft de manier waarop een gegevenspakket doorgegeven en ontvangen wordt.

27.3

Fysische topologie

De meest gebruikte fysische topologieën zijn de bustopologie en de stertopologie. Een derde type is de ringtopologie.

Daarnaast bestaan er nog heel wat mengvormen.

VVKSO

Ondersteuning IB


27.3.1

Fysische bustopologie

Werkstations en/of server zijn rechtstreeks aangesloten op een centrale (meestal coaxiale) kabel, de bus. De kabel wordt aan beide uiteinden afgesloten met een weerstand, een terminator.

Een dergelijke structuur vertoont een groot nadeel bij gebruik van thin coax: een breuk in de kabel legt het netwerk plat. Om dezelfde reden is het moeilijk een werkstation toe te voegen zonder de sessies van de andere stations te storen. Bovendien zijn netwerkproblemen moeilijk op te sporen. Een fysische bustopologie wordt ook gebruikt bij een backbone in een netwerk. Deze backbone kan uitgevoerd worden in thick coax of in fiber.

27.3.2

Stertopologie

Elk werkstation is via een eigen kabel (meestal UTP) op een centraal apparaat, een hub of concentrator, aangesloten. Alle berichten lopen via dit centrale knooppunt. Dit centrale apparaat kan ook een switch of router zijn, maar dan zijn de andere apparaten zeker niet steeds gewone werkstations. Er kan bijvoorbeeld ook een ster van routers gemaakt worden. Deze topologie vereist veel kabel, maar maakt het eenvoudig om de oorzaak van een storing te identificeren.

VVKSO

Ondersteuning IB


Een hardwarestoring zal zelden het functioneren van het hele netwerk beïnvloeden. Valt een werkstation uit, dan wordt de verbinding in het centrale knooppunt overbrugd. Daardoor kan je gemakkelijk een werkstation toevoegen, verwijderen of verplaatsen.

27.3.3

Fysische ringtopologie

De werkstations zijn fysisch gekoppeld in een gesloten kring. Het is zo dat de ring gevormd wordt door kabels die steeds van de ene computer naar de volgende lopen en die samen een gesloten kring vormen.

Eén storing in de kabel heeft tot gevolg dat het hele netwerk uitvalt.

27.3.4

Dual-ring

Een mogelijke mengvorm van de basistopologie van de ring is het maken van een dubbele ring, een dual-ring topologie. Alle knooppunten zijn aangesloten op deze dubbele ring.

VVKSO

Ondersteuning IB


Deze dubbele ring wordt gebruikt in een speciale soort glasvezelnetwerken, waarbij de tweede ring slechts gebruikt wordt als de eerste uitvalt.

27.3.5

Boom

Een boomtopologie (tree) verenigt de karakteristieken van een bus en een stertopologie. Ze bestaat uit sterstructuren die via een backbone-kabel, een zwaardere kabel die veel verkeer aankan, met elkaar verbonden zijn. Zo worden eigenlijk verschillende kleinere netwerken verbonden tot een groter netwerk.

27.3.6

Maas

In een maasnetwerk heeft elke node een willekeurig aantal verbindingen met andere nodes: er is dus geen duidelijke structuur. Er moet tenminste één route zijn tussen twee nodes, maar er kunnen er ook vele zijn. Het Internet is een voorbeeld van een maasnetwerk. Je kunt echter ook kleinschaliger maasnetwerken bedenken.

VVKSO

Ondersteuning IB


27.4

Logische topologie

27.4.1

Logische bus

Ieder bericht dat op de kabel wordt gezet, gaat beide richtingen uit tot het einde van de kabel en wordt door ieder station ontvangen. De stations kunnen aan het adresseringsdeel van het informatiepakketje zien of het voor hen bestemd is. Alleen het station waarvoor het bericht is bestemd, leest het bericht volledig in het interne geheugen in. Het netwerk vertraagt bij zwaar netwerkverkeer. Een bustopologie is een passief netwerk, d.w.z. dat de werkstations enkel luisteren naar de signalen die over het netwerk worden verstuurd. Ze zijn niet verantwoordelijk voor het doorzenden van het bericht van het ene station naar het andere. Valt een werkstation uit, dan heeft dat geen invloed op de logische werking van het netwerk.

27.4.2

Logische ringtopologie

Het bericht wordt van station naar station rondgestuurd. Ieder station ontvangt het bericht, ziet aan het adresseringsdeel of het voor hem bestemd is en stuurt het bericht weer door. Een dergelijk netwerk is dus een actief netwerk. Het station waarvoor het bericht bestemd is, leest het in het interne geheugen in en voorziet het bericht van een aanduiding dat het bericht ontvangen is. Het station dat het bericht op de kabel zette, haalt het weer van de kabel. In feite beschikt ieder werkstation over een ontvanger en een zender.

27.5

Labo 125: Netwerktopologie Maak een tekening van de netwerkstructuur waarin de pc’s in je klas worden verbonden. Hou rekening met server en werkstations en met alle randapparatuur. Wat is de topologie van het netwerk in de computerklas? In welk groter netwerk is dit lokale netwerk opgenomen. Maak een schema.

27.6

Toegangsprotocollen

Voor de wijze waarop een werkstation toegang krijgt tot het transmissiemedium – de kabel – van het netwerk, bestaan er verschillende protocollen waarvan de twee meest gebruikte hieronder besproken worden.

27.6.1

CSMA/CD

Het CSMA/CD-protocol (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) bestaat uit verschillende bouwstenen. •

Het protocol steunt op de techniek van lijnaftasting. Wanneer een werkstation een pakketje informatie wil versturen, luistert het station eerst of de weg vrij is. Indien de weg vrij is, wordt het pakketje verstuurd.

VVKSO

Ondersteuning IB


•

Daar alle systemen gelijktijdig toegang hebben tot dezelfde gegevensdrager (Multiple Access) kunnen twee stations tegelijkertijd vaststellen dat het netwerk vrij is voor het versturen van informatie.

•

Ze zenden dan tegelijk, waardoor een botsing ontstaat. Het zendende werkstation zal daarom blijven luisteren of er een botsing plaatsgrijpt (Collision Detection). Vindt er gedurende een bepaald tijdsinterval geen botsing plaats, dan is de overdracht geslaagd. Grijpt er wel een botsing plaats, dan zal de zender na een lukraak vastgesteld tijdsinterval opnieuw trachten het pakketje te versturen.

De andere werkstations op de gegevensdrager gaan na of het bericht voor hen bestemd is en kopiëren het desgevallend. Het is dus een passief netwerk. Netwerken die het CSMA/CD-protocol gebruiken, noemt met ook dikwijls broadcasting: iedere node kan op een willekeurig ogenblik een bericht versturen. Alle andere nodes kunnen dit bericht ‘horen’. Als meerdere stations gelijktijdig berichten verzenden is er kans op botsingen (collisions) en moeten de berichten opnieuw verzonden worden. Deze toegangsregeling levert een hoge efficiëntie op in omgevingen waar de gegevensstroom op het netwerk meestal pieksgewijs verloopt. Bij intensief netwerkverkeer zullen er veel botsingen plaatsgrijpen, waardoor de performantie van het netwerk terugloopt.

27.6.2

Token passing

In ringnetwerken hebben de deelnemers aan de communicatie een strikte volgorde. Om botsingen te vermijden wordt in één richting een signaal (token) langs alle aangesloten stations gestuurd. •

Om informatie te versturen, moet het werkstation wachten tot het voorbijkomend token vrij is.

•

Is het token vrij, dan kan het station een informatiepakket (gegevens en adres van de bestemmeling) aan het token koppelen.

VVKSO

Ondersteuning IB


•

De andere stations bekijken de bestemming van de informatie. Als het token voorbij de bestemmeling komt, kopieert deze de gegevens en markeert het pakket voor ontvangst.

•

Het token gaat verder langs de ring en belandt opnieuw bij de zender, die de bevestiging van ontvangst vaststelt en die het token vrij geeft.

Botsingen zijn op deze manier uitgesloten. Je kunt nu reeds een vergelijking maken (kenmerken, voor- en nadelen) tussen de twee besproken toegangsprotocollen. Wanneer zou je welk protocol verkiezen?

27.6.3

Labo 126: Toegangsprotocollen

Maak een vergelijking (kenmerken, voor- en nadelen) tussen de twee besproken toegangsprotocollen. Wanneer zou je welk protocol verkiezen?

27.7

Voorbeelden van netwerkarchitecturen

De netwerkarchitectuur wordt bepaald door de fysische topologieën, de logische topologieën, het toegangsprotocol, de adapters en de verschillende bekabelingen. Elk van deze delen van de architectuur van een netwerk kun je kiezen en deze maken het mogelijk om in theorie tientallen verschillende netwerkarchitecturen op te stellen. Om dit te vermijden en gemakkelijke uitwisseling van gegevens te krijgen, hebben de voornaamste fabrikanten zich verenigd en enkele standaarden voor netwerkarchitecturen vastgelegd. •

Veel gebruikte LAN-netwerk-architecturen zijn: ArcNet, Ethernet, Token-Ring.

•

Voor WAN of voor grotere netwerken worden ook FDDI en ATM gebruikt.

Een belangrijk resultaat van de gekozen netwerkarchitectuur is de bandbreedte. Dit is een wat vage term waarmee men een aanduiding wil geven van de hoeveelheid informatie die per tijdseenheid door het medium kan gaan. De bandbreedte wordt uitgedrukt in bits per seconde.

27.8

ARCnet

http://www.arcnet.com/

VVKSO

Ondersteuning IB


ArcNet (Attached Resource Computer network) is een van de oudste, eenvoudigste en goedkoopste types LAN. De basistopologie is een fysische ster-topologie met tot 255 computers. Er wordt gebruik gemaakt van token passing. Als gegevensdrager wordt meestal een 93 Ω coaxkabel gebruikt, maar ook UTPbekabeling en glasvezelkabel zijn mogelijk, zelfs binnen hetzelfde netwerk. De overdrachtsnelheid is relatief laag, nl. 2,5 Mbps. ArcNet Plus ondersteunt tot 20 Mbps. Arcnet is een product van één bepaald bedrijf, was vooral populair in het beginstadium van netwerken in de VS, is eenvoudig te installeren, maar is niet gestandaardiseerd. Het wordt vandaag nog weinig gebruikt, vooral door de trage snelheid en dus de geringe bandbreedte.

27.9

Ethernet http://www.lantronix.com/technology/tutorials/

Het Ethernet netwerk is ontwikkeld door Xerox en de belangrijkste kenmerken zijn de CSMA/CD-toegangsmethode wat wijst op een logische bustopologie en de toepassing van basisbandtransmissie. Dit betekent dat het elektrisch signaal verstuurd wordt in zijn basisvorm (niet gemoduleerd). In tegenstelling tot deze techniek bestaat ook breedbandtransmissie waarbij ook meerdere signalen terzelfdertijd kunnen verstuurd worden. Het Ethernetprotocol is door de IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) als standaard aanvaard onder de naam 802.3. De belangrijkste voordelen van Ethernet zijn •

de hoge transmissiecapaciteit

•

de technische eenvoud.

De belangrijkste nadelen zijn echter ook niet onbelangrijk: •

teruglopende performantie bij intensief netwerkverkeer

•

afwezigheid van een prioriteitenregeling

•

geen bevestiging van ontvangst van een pakket.

27.9.1

Pakketten en frames

In het netwerk communiceren de computers met elkaar. Er zijn meerdere computers en er zijn geen unieke verbindingen tussen die computers. De verbindingen worden voor meerdere verkeersstromen gebruikt. Soms moeten maar enkele tekens uitgewisseld worden, maar soms ook grote bestanden. Geen enkele verkeersstroom mag het netwerk monopoliseren. Daarom wordt elk transport opgedeeld in pakketten. Elk pakket bevat in de zogenaamde header, identificatiegegevens van de zender en ontvanger en van het bericht waartoe het behoort. De verschillende verkeersstromen kunnen zich zo vermengen. De vorm van een pakket hangt of van de gebruikte architectuur. De vorm van het pakket dat de onderliggende hardware accepteert noemt men een frame. Pakket is een

VVKSO

Ondersteuning IB


algemene benaming, frame is het specifieke soort pakket dat bij de gebruikte architectuur hoort. In de onderstaande figuur vind je een voorstelling van de inhoud van een frame van het type 802.3 en Ethernet.

Om de (data)communicatie feilloos te laten verlopen, moeten de computers dezelfde ‘taal’ spreken. M.a.w. de datatransmissie moet voldoen aan een reeks van regels en voorschriften, zodat de datastroom door alle computers op dezelfde manier wordt geïnterpreteerd. Bovendien moet het transport foutvrij en transparant gebeuren. Een geheel van regels en voorschriften die dit regelt, heet een protocol.

27.9.2

Communicatieprotocollen

Als twee systemen met elkaar communiceren, moeten ze elkaar ook kunnen verstaan. Daarvoor is een communicatieprotocol nodig. Dit protocol bepaalt: •

de grootte, verzendsnelheid en structuur van de gegevenspakketten,

•

het type van foutencorrectie dat gebruikt wordt,

•

de gegevenscompressiemethode die eventueel gebruikt wordt,

•

hoe de zender aangeeft dat hij klaar is met verzenden,

•

hoe de ontvanger aangeeft dat hij een bericht ontvangen heeft.

Veelgebruikte communicatieprotocollen zijn op Ethernet zijn: •

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), het protocol voor het Internet. Het moet geconfigureerd worden. Vermits toegang tot het Internet belangrijk is, wordt dit protocol later in detail bestudeerd.

•

NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface), een eenvoudig en snel protocol dat gemakkelijk te gebruiken is omdat het geen configuratie vereist. Een eventueel nadeel is dat het niet routeerbaar is, wat betekent dat het niet met een ander netwerk (bijvoorbeeld het Internet) kan communiceren. De performantie vermindert sterk bij grote en drukke LAN’s.

•

IPX/SPX (Internetwork Packet eXchange/Sequential Packet eXchange), het protocol voor Novell- en andere netwerken. Het is niet geschikt om een verbinding met het Internet te maken.

27.9.3

10Base2 of thinnet

Eén van de basisvormen van Ethernet is 10Base2, waarbij de 10 verwijst naar de snelheid van maximum 10 Mbps en de 2 naar de maximale spreiding van 185 m (bijna 200 meter).

VVKSO

Ondersteuning IB


Thinnet of 10Base2 heeft de volgende eigenschappen: •

transport via een 50 Ω coaxkabel die zeer flexibel en snel aan te leggen is;

•

basisbandtransmissie tegen 10 Mbps;

•

met een maximale segmentlengte (kabellengte tussen 2 terminators) van 185 m;

•

per segment kunnen maximaal 30 werkstations worden aangesloten;

•

de afstand tussen twee stations is minimaal 0,5 m;

•

met repeaters kan men maximaal 5 segmenten op elkaar aansluiten met in totaal 150 werkstations;

Verder in deze tekst zal je merken dat er bijkomende normen opgelegd worden voor de basisvormen van Ethernet, waardoor je slechts maximaal 90 werkstations kan aansluiten in de plaats van 150.

27.9.4

10Base5 of thicknet

Dit is een vorm van Ethernet die gebruik maakt van een dikkere vorm coaxkabel en wordt vooral gebruikt als ruggengraat om verschillende thinnet-systemen met elkaar te verbinden. De naam 10Base5 verwijst naar een overdracht van 10 Mb/s onder baseband over een maximale segmentlengte van 5 x 100 m. Thicknet heeft de volgende eigenschappen: •

transport via een dikkere en stuggere 50 Ω coaxkabel;

•

basisbandtransmissie tegen 10 Mbps met een maximale segmentlengte van 500 m;

•

het maximale aantal nodes per segment is 100;

•

de afstand tussen twee stations is minimaal 2,5 m;

•

maximaal 5 segmenten kunnen op elkaar worden aangesloten d.m.v. repeaters met in totaal maximaal 500 werkstations;

•

de verbinding tussen coaxkabel en station wordt gevormd door een transceiver met een aparte kabel, drop-cable genoemd.

VVKSO

Ondersteuning IB


•

De drop-cable heeft een aparte connector voor de koppeling met de netwerkkaart en een maximale lengte van 15 m;

27.9.5

10BaseT

•

transport via een TP-kabel;

•

basisbandtransmissie tegen 10 Mbps;

•

met een maximum segmentlengte van 100 m;

•

vormt logisch gezien een busstructuur,

•

maar fysisch is er sprake van een ster-topologie.

•

ieder werkstation wordt aangesloten op een hub (concentrator);

•

de hub kan op zijn beurt aangesloten zijn op andere hubs of zelfs op thin- of thickEthernetsegmenten;

•

het maximum aantal nodes is 1024. Ook hier wordt dit maximum aantal werkstations nooit gehaald, door de regels die Ethernet oplegt aan de basisvormen.

Dit is de meest gekende en meest gebruikte vorm van Ethernet die meestal toegepast wordt in een klein LAN-netwerk.

VVKSO

Ondersteuning IB


27.9.6

Normen voor de basisvormen van Ethernet

Het aantal stations bij 10Base2, 10Base5 en 10BaseT wordt hierboven echt maximaal vermeld. Praktisch geldt er de 5-4-3-regel. Dit betekent: tussen twee knooppunten in het gehele netwerk mogen maximaal 5 segmenten, maximaal 4 repeaters en maximaal 3 segmenten waaraan stations gekoppeld zijn, zitten. •

Daar het maximale aantal nodes bij thin-Ethernet per segment 30 bedraagt, kunnen dus 3 maal 30 nodes (=90 werkstations) opgenomen worden. De twee onderstaande situaties zijn dus toegelaten.

•

Bij thick-Ethernet betekent dit dat er maximaal 300 werkstations kunnen voorkomen.

•

Indien je meerdere repeaters samenbrengt in één toestel, dan heb je een HUB. De beperkingen voor het aantal segmenten blijft ook voor een hub. Het maximum is vijf segmenten, dus je mag 4 hubs plaatsen.

(2)

Hub

Hub

(3)

Hub

(4)

(1)

(5) Hub Hub

(6)

VVKSO

Ondersteuning IB


27.9.7

Andere vormen van Ethernet

• 10BaseF •

transport via glasvezel (te zien aan het symbool F van fiber);

•

snelheid van 10 Mbps;

•

overbrugging van grote afstanden;

•

ongevoelig voor storing door inductie.

• 100Base FX en 100Base TX •

transport via TP-kabel of optische vezel;

•

vereist de aanwezigheid van een hub;

•

basisbandtransmissie tegen 100 Mbps

•

met een maximale afstand van 100 m tot de hub en een maximale afstand van 250m over het netwerk.

Meer informatie en verklaring van de symbolen kan je vinden op de volgende locaties: http://www.3com.com http://www.whatis.com De bovenstaande lijst is zeker niet volledig, maar geeft wel een idee van de betekenis en het gebruik van de symbolen. Zo heb je ook de mogelijkheid om een 10Base36Ethernetnetwerk te bouwen die specifiek voor breedbandtoepassingen gebruikt worden. Over de maximale kabellengte of diameter van het netwerk bestaat er soms verwarring. Het hangt van de specificaties van het netwerk en gebruikte knooppunten af. De kleinste afstand is steeds bepalend voor een goed functionerend netwerk. Het is immers niet zo dat er regels zijn zoals voor de basisvormen van Ethernet. De gebruikte knooppunten, apparaten, … bepalen de grootte en werking van het netwerk.

27.9.8

Ethernet met glasvezel

De vijf veel gebruikte vormen van Ethernet met glasvezelkabel zijn: specificatie

Maximale kabellengte

Soort glasvezelkabel

10BaseFL

802.3

2000m

Fiber

100BaseFx

802.3u

400/2000m

Multimode fiber

100BaseFx

802.3u

10000m

Single-mode fiber

1000BaseSx

802.3z

220-550m

Multimode fiber

1000BaseLx

802.3z

3000m

Single-mode or multimode fiber

VVKSO

Ondersteuning IB


Dit vraagt natuurlijk ook aangepaste apparaten voor het netwerk: netwerkkaarten, switches, routers, … waarvan de prijs niet te versmaden valt.

27.10

Token-Ring

Het ring-netwerk werd door IBM in 1984 ondersteund als een antwoord op Ethernet. Het werd in 1985 door IEEE gestandaardiseerd onder nummer 802.5. Het frame onder een 802.5-standaard heeft de onderstaande lay-out:

Het netwerk dat in een fysische ster-topologie opgesteld wordt, ondersteunt breedbandtransmissie. Tot 16 werkstations kunnen worden aangesloten op een centraal knooppunt, de Multistation Access Unit (MAU), die intern bekabeld is als een logische ring. Binnen in een MAU bevinden zich overbruggingsrelais, die vanuit de stations van spanning worden voorzien. Valt een werkstation uit, dan zal de MAU de verbinding naar het defecte station automatisch overbruggen (het wegvallen van de spanning doet het relais omslaan), zodat geen breuk in de ring ontstaat.

VVKSO

Ondersteuning IB


Voor de toegangscontrole wordt token passing gebruikt en de berichten worden verstuurd met een snelheid van 4 Mbps of 16 Mbps. Bij Token-Ring kan STP- of UTPbekabeling gebruikt worden, waarbij 250 resp. 72 werkstations kunnen per ring worden aangesloten. Een voorspelbare performantie, de mogelijkheid prioriteiten vast te stellen, de controle op de aflevering van het informatiepakket zijn enkele van de belangrijkste voordelen. Daartegenover staan de kostprijs en de vertraging veroorzaakt door het doorgeven van de pakketten langs als knooppunten.

27.11

Wireless LAN

Zoals reeds hierboven vermeld is Wireless LAN een netwerkarchitetuur die gebruik maakt van een frametype 802.11, maar deze is geschoeid op een Ethernetleest. De belangrijkste kenmerken van een Wireless LAN zijn: •

Gebruik van het 802.11-frametype in verschillende vormen.

•

Gebruik van radiogolven voor het transport van gegevens.

•

Beveiliging is nog steeds het grootste probleem bij draadloze netwerken.

•

Het afnemen van de performantie met de afstand.

27.12

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

http://www.atmforum.com De netwerkarchitectuur ATM is ontwikkeld door telefoonmaatschappijen en is gebaseerd op ceel switching. Het basiselement van een ATM-netwerk is een elektronische switch waarmee verscheidene computers of andere knooppunten in een netwerk verbonden zijn. Het gebruikt dus een stertopologie.

ATM-switch ATM is ontworpen voor een hoge bandbreedte en haalt snelheden tussen 100 Mbps en 10 Gps. Dit betekent dat de bekabeling meestal glasvezel zal zijn. Omdat één glasvezel niet gemakkelijk data in twee richtingen kan versturen, gebruikt elke verbinding in wezen twee glasvezelkabels.

VVKSO

Ondersteuning IB


Het gebeurt echter bij sommige apparaten en leveranciers dat de galsvezelkabels tussen de ATM-switch en de computer samengevoegd worden. De output- en inputroute worden meestal door een bepaalde kleur aangeduid. ATM wordt vooral toegepast in backbones en in WAN-netwerken.

27.13

FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

Je kunt op drie manieren gebruik maken van glasvezelkabel in een netwerk: •

Je kunt de Ethernetarchitectuur gebruiken met glasvezelkabel. In vorige delen van deze notities heb je reeds kennis gemaakt met de Ethernetspicificaties. Er zijn vijf veel gebruikte vormen van Ethernet die gebruik maken van glasvezelkabel.

•

Als je een ATM-architectuur gebruikt, heb je ook te maken met glasvezelkabel.

•

Je kunt ook een netwerkarchitectuur gebruiken die specifiek voor glasvezelnetwerken ontworpen werd, namelijk FDDI. FDDI is een afkorting voor Fiber Distributed Data Interface en is een andere architectuur voor het vormen van een netwerk dan Ethernet. In dit netwerk gebruikt men wel enkel glasvezelkabel.

27.13.1

Ontstaan van FDDI

http://www.iol.unh.edu/training/fddi/htmls/ http://www.rad.com/networks/1995/fddi/fddi.htm VVKSO

Ondersteuning IB


FDDI is een afkorting voor Fiber Distributed Data Interface en het is een LAN-architectuur die werkt met een snelheid van 100 Mbps. FDDI maakt meestal gebruik van een glasvezel-netwerk en kan daardoor een relatief grote afstanden overbruggen. Er bestaan tegenwoordig ook FDDI systemen voor koper bekabeling (CDDI genaamd). FDDI is een variant op Token Ring. Dit netwerksysteem werkt ook met tokens, maar gebruikt glasvezel en biedt een snelheid van 100 Mbit/s. FDDI werd ontwikkeld door het ANSI (American National Standards Institute). Op dat ogenblik bestond Fast Ethernet nog niet en sommige hoogvermogenwerkstations (zoals voor zware grafische applicaties of voor technische toepassingen) belastten de bestaande Ethernet en Token Ring netwerken zwaar. Bovendien was toen al een tendens zichtbaar om kritieke applicaties van zware computers naar het netwerk als geheel te verplaatsen, zodat de werking van die applicaties gegarandeerd kon worden ook als zo'n supercomputer uitviel. Een heel netwerk performanter maken kan trouwens economischer geschieden dan een zware computer te gaan upgraden naar nog wat zwaarders, juist omdat je de werkzaamheden kan spreiden over meerdere netwerkbronnen. Omdat men dacht dat de bandbreedte van de bestaande koperoplossingen niet veel verder opgekrikt kon worden, besloot het ANSI maar meteen voor glasvezelverbindingen te kiezen. Het ANSI liet zich verder zwaar inspireren door Token Ring voor de netwerkprotocollen en zo werd FDDI geboren.

27.13.2

FDDI architectuur

FDDI gaat een stap verder dan Token Ring en gebruikt een architectuur met twee ringen. Het dataverkeer verloopt in elke ring in een tegengestelde richting en men spreekt dan ook wel van tegenroterende dubbelring. De dubbele ring bestaat uit een primaire en een secondaire ring. Normaal gaat de datatransmissie alleen via de primaire ring terwijl de secundaire ring in leegloop blijft. Je kunt wel bedenken dat het doel van het dubbelringsysteem betrouwbaarheid en robuustheid is.

VVKSO

Ondersteuning IB


FDDI ondersteunt glasvezelverbindingen tussen twee netwerkstations van maximaal twee kilometer lengte bij gebruik van multimodeverbindingen en nog langere afstanden voor singlemodeverbindingen. Deze laatste kunnen tot 10 km gaan.

27.13.3

FDDI specificaties

Alhoewel het gebruik en installatie van FDDI netwerken nog niet zo frequent gebeurt als Ethernetnetwerken en Token Ring, vindt FDDI toch steeds meer aanhangers. Een belangrijk positief argument is het dalen van de kostprijs. FDDI wordt vandaag reeds regelmatig gebruikt als backbone-technologie en om supercomputers te verbinden in een netwerk. FDDI heeft vier kenmerken: 1

Media Access Control (MAC) bepaalt hoe het netwerkmedium benaderd en gebruikt wordt, met inbegrip van: •

Formaat en opbouw van een frame.

•

De manier waarop de token behandeld, gecreëerd, behandeld wordt.

•

De manier van adressering in het netwerk.

•

Een algoritme voor redundancy check en foutafhandeling.

2

Physical Layer Protocol (PHY) bepaalt hoe de gegevens ge(de)codeerd worden.

3

Physical Layer Medium (PMD) bepaalt de eigenschappen van het transmissiemedium waaronder de specificaties voor: •

fiber optic link

•

power levels

•

bit error rates

•

optische componenten

•

connectoren

VVKSO

Ondersteuning IB


4

Station Management (SMT) bepaalt de configuratie van het apparaat waaronder de specificaties voor: •

ring configuratie.

•

De mogelijkheden om de ring te configureren.

•

de manier waarop een computer of apparaat kan toegevoegd of verwijderd worden.

•

Initialisatie.

•

Foutdetectie, -afzondering en –herstel.

•

plannen en vastleggen om bepaalde taken op bepaalde tijdstippen te laten uitvoeren.

•

verzamelen van statistische gegevens

FDDI ondersteunt het in real-time toekennen van bandbreedte op een netwerk waardoor het ideaal wordt voor een groot aantal toepassingen. FDDI ondersteunt hiervoor twee soorten verkeer: Synchroon •

Het synchrone verkeer op een FDDI-netwerk kan een gedeelte van de bandbreedte gebruiken terwijl het asynchrone verkeer een ander gedeelte gebruikt.

•

De synchrone bandbreedte wordt meestal toegekend aan die stations of netwerkcomponenten die een gegarandeerde bandbreedte moeten hebben. Dit is onder andere heel nuttig als je werkt met data in de vorm van voice of video.

•

In de FDDI SMT-specificaties is een schema voorzien waarbij deze bandbreedte kan vastgelegd worden. Wie het meeste bandbreedte nodig heeft, kan deze ook krijgen.

Asynchroon •

De asynchrone bandbreedte wordt vastgelegd aan de hand van een prioriteitenschema van 8 niveaus.

•

Elk station of apparaat op het netwerk krijgt een bepaalde prioriteit toegekend.

•

De FDDI-standaard laat toe dat bepaalde stations tijdelijk de gehele bandbreedte die toegekend werd aan het asynchroon verkeer gebruiken.

•

Hierdoor kunnen stations die een lage prioriteit hebben en geen toelating gekregen hebben tot synchroon verkeer, tijdelijk niet communiceren.

27.13.4

FDDI verbindingen

Bij FDDI bestaan er drie manieren om netwerkstations aan het netwerk aan te sluiten. Daartoe zijn er drie soorten aansluitingen gedefinieerd: •

een SAS ('single-attachment station' of éénwegaansluiting)

•

een DAS ('dual-attachment station' of tweewegaansluiting)

•

een DAC ('dual-attachment concentrator' of tweewegconcentrator) of kortweg concentrator.

VVKSO

Ondersteuning IB


Die aansluitingstypes hebben te maken met het dubbelringsysteem. •

Een SAS sluit het netwerkstation alleen aan op de primaire ring, maar dat verloopt via de concentrator.

•

Een DAC of concentrator is direct gekoppeld aan zowel de primaire als de secundaire ring en vangt het aan- of afkoppelen van een SAS op, zodat dat geen effect heeft op de FDD-ring.

VVKSO

Ondersteuning IB


•

Bij een DAS wordt het netwerkstation direct op de beide ringen aangesloten, zodat net zoals bij Token Ring het aan- of afkoppelen van een DAS-station een effect op de FDDI-ring heeft.

27.13.5

FDDI Foutafhandeling

Het dubbelringsysteem bewijst zijn nut bij het uitvallen van een netwerkstation of bij een kabelbreuk of andere netwerkcalamiteit. Omdat er immers twee ringen zijn, kan het systeem gebruik maken van die tweede ring om een probleem met de eerste ring op te lossen. •

wrapped ring

Bij een probleem wordt het dubbelringsysteem dan ook automatisch een enkelringsysteem zoals Token Ring er een is. Die procedure noemt men overigens wrapping. Als er na zo'n wrapping nog een netwerkfout optreedt, is er geen terugvalmogelijkheid meer en is redding niet meer mogelijk. Het gevolg is dat het FDDI-netwerk in meerdere ringsegmenten opgedeeld wordt en die segmenten kunnen dan niet met elkaar communiceren. Daar heeft men ook nog wat op bedacht: de optische 'bypass'-schakelaar. Die gebruikt spiegels om de lichtstralen van de primaire en secundaire ring 'kort te sluiten' als een netwerkstation uitgevallen is. Daar waar het licht normaal doorheen het netwerkstation zou moeten reizen, gaat dat nu via die optische 'bypass' rechtstreeks van in- naar uitgang.

VVKSO

Ondersteuning IB


Op http://www-mm.informatik.uni-mannheim.de/veranstaltungen/animation/mac/fddi/ kun je een simulatie luitvoeren van de werking van een FDDI-netwerk. Je kunt bekijken welke acties er gebeuren •

dual homing

Kritische toepassingen zoals routers en mainframecomputers kunnen nog een andere techniek voor fouttolerantie toepassen die dual homing genoemd wordt. In dit geval wordt de kritische toepassing of apparaat verbonden met twee concentrators zoals hieronder te zien is.

VVKSO

Ondersteuning IB


Eén deel van de verbindingen op de concentrator worden als actief gedeclareerd en de andere als passief. De passieve link blijft in back-up of standby mode totdat de actieve link (of de concentrator waarmee deze verbonden is) niet meer correct werkt. Als dit gebeurt de status van de back-upverbinding automatisch actief gemaakt en kan het netwerk blijven functioneren.

27.13.6

Koppeling van FDDI met Ethernet

In de praktijk zal niet het gehele netwerk ineens uitgerust worden op FDDI. Je kunt ook Ethernettechnologie gebruiken met glasvezelkabel.

Om de koppeling te leggen tussen de twee architecturen, of de overgang te verzekeren tussen de twee soorten kabel, gebruik je een converter. Je hebt deze in alle mogelijke uitvoeringen, vormen, specificaties. Je hebt soms ook switches of routers die in ingebouwde convertorfunctie hebben.

VVKSO

Ondersteuning IB


27.14

Labo 127: Netwerkarchitectuur

Bespreek de netwerkarchitectuur van het klasnetwerk. Bespreek de netwerkarchitectuur van het netwerk van de computerklassen op school. Bespreek de netwerkarchitectuur van het schoolnetwerk.

VVKSO

Ondersteuning IB


28

Computers verbinden in kleinere netwerken

28.1

Verbinden met thin of fat-cable?

Je hebt reeds gezien dat de afstand tussen de nodes van een netwerk beperkt is als je de gewone bekabeling gebruikt. Als deze afstanden overschreden worden, moet er supplementaire apparatuur toegevoegd worden. Wanneer de lengte wordt uitgebreid met behoud van bandbreedte spreekt men van fat cable verbinding. Bij een thin cable verbinding wordt er ingeboet aan transmissiesnelheid. •

THIN CABLE

Deze uitbreidingen van het netwerk gebeuren in hoofdzaak via telecommunicatielijnen. Bij gebruik van telefoonlijnen heb je de keuze tussen twee soorten: de dial-up lijnen en de huurlijnen. De eerste soort verzorgt een tijdelijke verbinding die na het datatransport afgebroken wordt, terwijl de tweede permanent ter beschikking blijft. Beide typen worden gebruikt om LAN’S met elkaar in verbinding te stellen door middel van modems. •

FAT CABLE

Hierbij wordt er meestal gekozen om verder te werken met vaste bekabeling. Wanneer er langere afstanden overbrugd moeten worden, zal er zeker apparatuur bij moeten komen om de snelheid en betrouwbaarheid van de gegevens te verzekeren. Hoe groter de te overbruggen afstand, hoe duurder het zal worden.

28.2

Verbinden op laag 1: fysische laag

28.2.1

Bekabeling

Een heel belangrijk element van de verbinding op laag 1 van het OSI-model is de bekabeling. Deze is uitgebreid besproken in een vorige deel van deze notities. Voor een verbinding van een klein netwerk wordt er nu meestal UTP-bekabeling gebruikt in een Ethernet-sternetwerk. Hierbij wordt meestal een hub gebruikt, eventueel met meerdere snelheden.

VVKSO

Ondersteuning IB


28.2.2

Labo 128: Netwerkkaart

http://www.cablesnmor.com/network.html

Om te kunnen aansluiten op een netwerk, moet een pc voorzien zijn van een netwerkkaart. De netwerkkaart is de hardwarekoppeling tussen de pc en de netwerkkabel. De netwerkkaart zorgt voor het transport van de data van de netwerkkabel naar het geheugen of naar de processor van de pc. Alle netwerkkaarten worden onderling verbonden met netwerkkabels. Er zijn verschillende types netwerkkaarten op de markt die geschikt zijn voor een specifieke netwerktarchitectuur. Een pc die gekoppeld wordt aan een netwerk met een bepaalde architectuur heeft een netwerkkaart nodig die hiervoor geschikt is en het juiste type bekabeling ondersteunt.

Op de netwerkkaart bevindt zich een aansluitpunt voor de bekabeling van het netwerk. Er zijn kaarten die enkel een aansluiting hebben voor een bepaald type kabel, bijvoorbeeld UTP en kaarten die meerdere types bekabelingen ondersteunen. Deze laatste noemt men combokaarten.

Bij aankoop van een netwerkkaart is het meestal voldoende om te melden voor welke netwerkarchitectuur en voor welk slot deze dient gebruikt te worden. In de meeste recente computers wordt er gebruik gemaakt van een PCI Ethernet-netwerkkaart. Hoeveel aansluitingen heeft de netwerkkaart in jouw computer?

VVKSO

Ondersteuning IB


Microsoft gebruikt de algemenere term netwerkadapter. Een netwerkadapter kan een netwerkkaart zijn maar ook algemener de interface met een netwerk. De meeste netwerkkaarten zijn PnP (Plug and Play)-kaarten, dit wil zeggen dat ze automatisch geïnstalleerd worden nadat ze ingeplugd zijn. Via het tabblad Apparaatbeheer van het Configuratiescherm krijg je informatie over de ‘apparaten’ die beschikbaar zijn in de computer en dus ook de netwerkkaarten.

Externe-toegangsadapter, VMWare Virtual Ethernetadapter en Microsoft VPN-adapter zijn geen netwerkkaarten. Het zijn adapters die Windows standaard voorziet om een verbinding te maken met een extern netwerk, een virtuele machine via bridging of een externe computer via modem. Welke netwerkadapters zijn er geïnstalleerd op jouw computer? Indien de ingeplugde netwerkkaart niet te zien is in het tabblad Apparaatbeheer, kan je ze installeren met de Wizard Nieuwe hardware die je vindt in Configuratiescherm. Als je in het dialoogvenster Apparaatbeheer, Apparaten weergeven op verbinding kiest, kun je zien of de netwerkkaart op een PCI of een ISA-bus is aangesloten.

VVKSO

Ondersteuning IB


Welke aansluiting is dat in jouw geval? Opdat de netwerkkaart zou kunnen communiceren met de rest van de pc moet er een stuurprogramma geïnstalleerd worden. Door te dubbelklikken op de netwerkkaart of door de Eigenschappen op te vragen, kun je nagaan welk stuurprogramma geïnstalleerd is.

Geef de naam van het stuurprogramma. Kun je op het Internet een beschrijving vinden van de kaart die in jouw computer zit? Een netwerkkaart is een apparaat dat zich op de laag 1 (fysische laag) en laag 2 (verbindingslaag) van het OSI-model bevindt. •

Laag 1 omdat een aantal van de specificaties van de netwerkkaart te maken hebben met het gewoon versturen van 0 en 1 over het netwerk. Het is ook zo dat de netwerkkaart de directe koppeling is aan de bekabeling. De netwerkkaart heeft ook te maken met het controleren van de juiste spanning.

•

Laag 2 omdat een deel van de identificatie van een computer bepaald wordt door de eigenschappen van de gebruikte netwerkkaart. Een netwerkkaart kan ook uit een frame beslissen of een pakket voor zijn computer bestemd is of niet. Dit is ook een bewerking op niveau van laag 2.

28.2.3

Repeaters

De data worden door de kabels getransporteerd via een elektrisch signaal. Dit signaal verzwakt als het over een grote afstand getransporteerd wordt. Indien je een langere afstand moet overbruggen, gebruik je een repeater. Dit is een elektronische schakeling die het elektrisch signaal op de netwerkkabel in twee richtingen versterkt, en doorgeeft.

VVKSO

Ondersteuning IB


Een repeater is het simpelste toestel om een LAN uit te breiden. De informatie die binnenkomt wordt opnieuw gegenereerd en de kabel opgestuurd. Repeaters zijn niets anders dan signaalversterkers, ze hebben geen enkele controlerende functie binnen het netwerk. Dit betekent dat ook collisions, corrupte pakketten, of foutieve transmissies van defecte netwerkkaarten, jabber genoemd, zonder meer worden doorgestuurd. De enige vorm van intelligentie die je soms terugvindt in een repeater is de mogelijkheid om het netwerk te partitioneren: als er zich een elektrische fout (korstluiting, open lijn, …) voor doet op een netwerkkabel, zijn de meeste repeaters in staat deze kabel te isoleren van de rest van het netwerk, dat dan gewoon verder operationeel blijft. Het aantal repeaters dat tussen de twee uiterste stations van een netwerk mag geplaatst worden is beperkt (10base5, 10base2, 10base-T: 4 repeaters, andere Ethernetvormen: afhankelijk van de specificaties van de gebruikte repeaters). Samen met de maximale kabellengte legt deze norm de totale lengte van een Ethernet-netwerk vast. Hieronder vind je een aantal illustraties van repeaters.

28.2.4

Hub

Een hub is niets meer dan een repeater met meerdere poorten. Indien je meerdere repeaters samenbrengt in één toestel, dan heb je een hub.

VVKSO

Ondersteuning IB


In de betekenis van het woord hub ligt de functie. Hub is van oorsprong een Engels woord. LAN’s met UTP-bekabeling maken steeds gebruik van hubs. Zo’n klein lokaal netwerk met behulp van een hub heeft de volgende eigenschappen en specificaties: •

Vanaf iedere pc vertrekt er een kabel naar de hub die dan de onderlinge verbindingen tussen de pc's beheert.

•

Wanneer er een slechte verbinding ontstaat tussen de hub en een pc is dit in principe onbelangrijk voor de andere werkstations.

•

Kenmerkend voor een hub is dat een datastroom die van een computer komt doorgestuurd wordt naar alle andere toestellen.

•

Passieve hub's fungeren louter als verbindingsstuk. Bij intelligente hub's is een zekere mate van beheer mogelijk.

•

Er bestaan hub's voor 2, 4, 8 of 16 of meerdere werkstations. Je kunt op het Internet een aantal specificaties van repeaters en hubs opzoeken. Een aantal belangrijke merken zijn 3Com, Dlink, OfficeConnect. Je zal merken dat de kostprijs van deze producten veel verschilt. Het is dan ook heel belangrijk om steeds de specificaties te lezen en de mogelijkheden van elk toestel te onderzoeken.

De beperkingen voor het aantal segmenten blijft ook voor een hub. Het maximum is vijf segmenten, dus je mag 4 hubs plaatsen.

(2)

Hub

Hub

(3)

Hub

(4)

(1)

(5) Hub Hub

(6)

VVKSO

Ondersteuning IB


28.2.5

Concentrator

Een hub is bruikbaar in een netwerk dat gebruik maakt van één en dezelfde bekabeling. Bij verschillende bekabelingen zal men een concentrator gebruiken. Dit is een toestel waar verschillende soorten bekabeling ingeplugd kunnen worden. De mogelijkheden van een concentrator zijn enorm. Zaken als routers, bridges, powersupplies enz., kunnen hier aangehecht worden. In bepaalde gevallen kunnen werkstations op bepaalde tijdstippen afgekoppeld worden.

28.3

Verbinden op laag 2: Datalinklaag

28.3.1

Labo 129: Identificatie: MAC-adres

Elke netwerkkaart heeft een uniek nummer dat in een netwerk kan gebruikt worden voor de identificatie (adres) van de computer in het netwerk op niveau van de datalinklaag. In een lokale LAN is het MAC (Media Access Control)-adres het unieke nummer, waaraan de computer kan herkend worden. Dit nummer is afkomstig van het ingebakken unieke nummer in de netwerkkaart. Het MAC-adres is 6 bytes lang, verdeeld in twee delen. De eerste drie bytes identificeren de hardwareproducent van de netwerkkaart. De volgende drie bytes zijn een uniek volgnummer voor de netwerkkaart zelf. Het MAC-adres is dus afhankelijk van de hardware van de computer en zeker niet van de plaats van de computer in het netwerk. Met TCPNetview, een freewaretool die op het Internet te vinden is, kun je gemakkelijk de MAC-adressen van de verschillende computers in een klein netwerk opvragen.

De eerste cijfers uit een MAC-adres zijn hetzelfde voor alle netwerkkaarten van een bepaalde leverancier. Je kunt dus ook aan de hand van het MAC-adres in een VVKSO

Ondersteuning IB


netwerk bepalen welke computer een netwerkkaart van een andere leverancier gekregen heeft, bijvoorbeeld na een vervanging bij een defect. Maak een overzicht van de MAC-adressen in het klasnetwerk.

28.3.2

Bridges

Een bridge is een hardware-device dat twee LAN-segmenten met elkaar verbindt en frames van het ene segment naar het andere kopieert. Daar waar de repeater geen controlerende functie had, zullen bridges alleen de data doorgeven naar een ander segment als dit nodig is. De bridges zullen het adres van de bestemming uit het datapakket lezen. Frames worden doorgegeven van het ene netwerk naar het andere op basis van de store & forward techniek: een binnenkomend frame wordt gebufferd tot het compleet is. Daarna wordt op basis van het MAC-adres van de bestemmeling beslist of, en naar welke poort het moet doorgegeven worden.

P1 P2

A

C

B

Wanneer in voorgaande situatie •

een frame van A naar B verstuurd wordt, luistert de bridge mee maar negeert het pakket.

•

Wanneer A een frame verzendt met als bestemming het MAC-adres van C, dan zal de bridge het bewuste frame doorgeven naar het netwerk waarop C aangesloten is.

De beslissing of en naar waar een frame moet doorgegeven worden, gebeurt op basis van een tabel, waarin voor een aantal machines het MAC-adres en de ermee gekoppelde poort (van de bridge) genoteerd staat. 0080C8273FF9

P1

0040F401C467

P1

0050BA6B8BF4

P2

…

…

Deze tabel wordt in principe door de bridge zelf ingevuld naarmate die meer machines leert kennen. Voor elk pakket dat de bridge te verwerken krijgt, zal het afzendadres nagegaan worden en indien nog niet vroeger gekend, in de tabel opgeslagen worden. Een frame voor een nog niet bekende host wordt simpelweg naar alle poorten (behalve de poort van aankomst in de bridge) doorgestuurd. Een dergelijke operatie wordt flooding genoemd. Om eventuele wijzigingen van de toestand op het netwerk te kunnen volgen zal een rij uit de tabel gewist worden indien er gedurende lange tijd langs de opgeslagen weg geen pakketten van de overeenkomstige computer meer ontvangen worden. VVKSO

Ondersteuning IB


De werking van een bridge heeft een aantal specifieke eigenschappen tot gevolg. -

Door een bridge te gebruiken kan een logisch netwerk opgesplitst worden in meerdere fysische netwerken of segmenten die geen last meer hebben van het verkeer dat lokaal is op de verschillende netwerksegmenten. Op elk van de netwerksegmenten kunnen dus frames lokaal verstuurd worden zonder dat dit invloed heeft op de andere segmenten. De totale beschikbaarheid van het netwerkmedium zal hierdoor stijgen terwijl de kans op botsingen ook nog eens verkleint.

-

Daarnaast is er nog het bijkomend voordeel dat botsingen en verminkte frames nooit verder gaan dan hun eigen lokale netwerksegment.

-

Bridges werken onafhankelijk van de gebruikte netwerkprotocollen. Daarnaast is een bridge in staat om netwerken te verbinden waarin verschillende frame-types of technologieën gebruikt worden zoals Ethernet of token-ring.

-

Er bestaat geen limiet op het aantal bridges tussen twee stations die frames uitwisselen: deze worden immers doorgegeven langs de verschillende netwerken, waarbij de specifieke beperkingen als kabellengte en detectie van botsingen slechts relevant zijn binnen elk netwerk afzonderlijk.

Om deze redenen zijn bridges dan ook bij uitstek geschikt om verschillende werkgroepen met elkaar te verbinden. De werkgroepen hebben geen enkele last van het netwerkverkeer in andere werkgroepen, maar toch kan elke computer communiceren met elke andere (ongeacht de werkgroep). Zoals hierboven aangegeven zijn bridges zeer interessant om grotere netwerken uit te bouwen, en daarbij dan nog de netwerkbelasting zo efficiënt mogelijk te beheren. Toch hebben ze een nadeel: in een klassieke bridge gebeurt het verwerken en doorgeven van de frames volledig softwarematig door een klassieke processor. Dit heeft uiteraard tot gevolg dat de verwerkingscapaciteit en de vertraging een probleem wordt voor netwerken met druk verkeer. Een bridge is in de huidige netwerken slechts een theoretisch begrip.

28.3.3

Switch

Gelukkig komt op dit punt een nieuwere technologie te hulp: de switching hub of switch. Een switch is een toestel met meerdere poorten, waarbij een frame dat binnenkomt op één poort vanuit de hardware doorgeschakeld wordt naar de poort van bestemming net zoals een bridge dat zou doen.

VVKSO

Ondersteuning IB


Het grote voordeel van een switch ten opzichte van een bridge is de snelheid: vermits het doorgeven van frames volledig in hardware gebeurt die daar speciaal voor ontworpen is (uiteraard nog steeds onder controle van een processorsysteem), zal een veel hogere snelheid mogelijk zijn dan bij een bridge. Functioneel kan een switch eigenlijk vergeleken worden met een snelle backbone-kabel, waarop via een aantal bridges afzonderlijke netwerken gekoppeld zijn. Deze analogie ligt aan de basis van de term collapsed backbone die ook wel eens gebruikt wordt voor een switch. De techniek die door switches gebruikt wordt is gebaseerd op packet-switching. De verbinding die tot stand gebracht wordt tussen twee werkstations blijft net lang genoeg bestaan om een frame door te geven. Binnenkomende frames worden tijdelijk opgeslagen in een buffer. In switches worden drie specifieke technieken gebruikt bij het doorschakelen van frames: -

store & forward: dezelfde techniek als bij bridges. Een frame wordt eerst volledig ingelezen en pas dan doorgegeven. Voor het doorgegeven wordt, wordt het nagekeken op fouten door het uitvoeren van een CRC-check. Dit geeft een relatief grote vertraging, maar het frame kan onderzocht worden zodat botsingen en slechte frames niet doorgegeven worden.

-

cut through: zodra van een binnenkomend frame de zes bytes van het MACbestemmingsadres gelezen is, wordt het frame doorgegeven naar de betreffende poort. Dit gebeurt zelfs indien het frame op dat moment nog niet volledig binnengekomen is bij de switch. Bit voor bit wordt dan onmiddellijk van de ene poort naar de andere doorgegeven. Gevolg is een veel kleinere vertraging, maar ook verminkte frames en sommige botsingen worden doorgegeven omdat op de totale frame geen controle kan uitgevoerd worden. Heel wat switchen ondersteunen de beide technieken. Meestal zijn ze als volgt intelligent uitgebouwd: ze gebruiken de technieken cut through totdat een bepaald niveau van fouten ontdekt wordt. Eens dit gebeurt, schakelen ze vanzelf over naar de store & forwardtechniek.

-

fragment-free: Deze soort switchen werkt op een analoge manier als cut through, maar nu worden de eerste 64 bytes van een frame ingelezen. Dit is een betere foutdetectie, aangezien er reeds herhaaldelijk vastgesteld werd dat de meeste fouten zich voordoen binnen de eerste stukken van een frame. Wanneer een switch de drie technieken aankan, zal die over het algemeen op basis van analyse van het netwerkverkeer autonoom kunnen beslissen welke techniek gebruikt dient te worden. Is dat niet zo, dan zal je het kunnen instellen.

Heel specifiek voor switches is de configuratie waarbij één of meerdere ‘uplink’ poorten met hoge snelheid beschikbaar zijn, gecombineerd met een aantal poorten geschikt voor lagere snelheid (bv. 12 x 100 Mbps + 2 x 1 Gps).

VVKSO

Ondersteuning IB


1 Gps

100 Mps

Een dergelijke switch is bij uitstek geschikt om een aantal werkstations of werkgroepen samen te koppelen op een snelle verbinding naar één of meerdere servers. In die opstelling kan het grotere debiet naar de servers gedeeld worden door de verschillende werkstations of werkgroepen, zonder dat deze gehinderd worden door het verkeer veroorzaakt door de anderen. Zeker bij netwerken waar de belasting te groot wordt, maar waar een volledige ombouw naar een snellere transmissie te duur zou uitvallen, wordt hier een zeer aantrekkelijk alternatief geboden. Terwijl bridges en switches het mogelijk maken om verschillende netwerksegmenten op een eenvoudige wijze, d.w.z. zonder extra beheer, aan elkaar te koppelen, zijn er ook daar praktische beperkingen:

•

Voor gebruiker en beheerder zijn bridges en switches transparant. De voor het transport gebruikte MAC-adressen staan op geen enkele manier in verband met de plaats of functie die het betreffende toestel heeft.

•

De tabellen met informatie over MAC-adressen en de ermee gekoppelde poort, zijn beperkt in grootte. Indien er meer computers op het netwerk zijn, dan er plaats is in die tabellen, dan zullen een aantal computers onbekend blijven met als resultaat dat de bridge voor die toestellen het netwerkverkeer niet meer lokaal houdt binnen de segmenten.

•

Het aanleren van de MAC-adressen van alle aangesloten computers vraagt enige tijd bij het opstarten van het netwerk, en elke bijkomende host zal pas na verloop van tijd gekend zijn in alle bridges en switches. Het effect van het gebruik van switches en bridges zal dus maar geleidelijk merkbaar worden. Voor relatief kleine netwerken (< 500 computers) zal die leerperiode vrij kort zijn, terwijl het extra verkeer vanwege het inschakelen van bijkomende toestellen beperkt is.

Er zijn tal van verschillende soorten switchen ter beschikking, maar op dit moment zijn vooral de drie soorten onderstaande soorten te vinden. •

Shared memory. Bij dit type switch is het zo dat alle binnenkomende frames opgeslagen worden in een gemeenschappelijke buffer. Hierin komen dan pakketten terecht afkomstig van alle poorten van de switch. Stuk voor stuk wordt het frame dat aan de beurt is, verwerkt.

VVKSO

Ondersteuning IB


•

Matrix. In deze soort switch bevindt zich een matrix van buffers. Een rij voor elke binnenkomende stroom en een kolom voor het uitgaande verkeer op elke poort. Het door te geven frame wordt tijdelijk bijgehouden in een buffer die gekoppeld is aan de juiste binnenkomende en uitgaande datastroom. Deze relatie wordt gelegd door in de tabel de juiste relatie op te zoeken.

•

Bus architectuur. In deze soort switch is eren deel van het geheugen dat als buffer voorbehouden wordt voor één bepaalde poort van de switch.

28.4

Labo 130: Kleiner netwerk Zoek op het Internet een aantal specificaties van repeaters en hubs op. Een aantal belangrijke merken zijn 3Com, Cisco, Dlink, OfficeConnect. Wat is de kostprijs van deze producten? Waaraan zou het prijsverschil kunnen liggen? Zoek op het Internet een aantal specificaties op over bridges en switches. Zoek nog andere leveranciers en zoek enkele gelijkwaardige producten uit. Maak een overzicht van de gebruikte apparaten in het schoolnetwerk. Noteer hierbij de belangrijkste specificaties van de verschillende apparaten en de bekabeling.

28.5

Congestie

Voor elke gebruiker van een netwerk moeten er voldoende basisvoorzieningen beschikbaar zijn. Met een overbelast netwerk, kun je niemand een dienst bewijzen.

Men spreekt van congestie van een netwerk als er door de gebruikers duidelijk kan vastgesteld worden dat een netwerk overbelast is. Dit betekent dat: •

Er een te geringe transportcapaciteit ter beschikking is over één of meerdere verbindingen.

•

Er een te geringe overslagcapaciteit ter beschikking is in de netwerkknooppunten.

Deze problemen doen zich op een bepaald moment voor, … en het komt heel snel tot het feit dat het netwerk echt verzadigd is. Dit betekent dat het kan gebeuren dat je een VVKSO

Ondersteuning IB


goed functionerend netwerk hebt, maar je voegt er één werkstation bij, en het verloopt ineens heel slecht tot niet meer.

Maximale netwerkcapaciteit Aantal afgeleverde pakketten

Theoretisch gedrag van het netwerk

Goede flow en congestiebeheersing

verstopt netwerk

Aantal verzonden pakketten

28.6

Collision domains

Zoals je reeds weet, als bij Ethernet twee knooppunten terzelfdertijd uitzenden, ontstaat een botsing (collision). Dit betekent dat twee frames, afkomstig van twee verschillende knooppunten, elkaar tegenkomen op het fysische medium van het netwerk. Door de botsing worden ze bit per bit afgebroken en blijven de resten nog steeds op het netwerk verder bewegen totdat ze uitsterven. De beide knooppunten die deze frames verstuurd hebben, wachten een bepaalde tijd, en versturen daarna het frame opnieuw. Een gedeelte van een netwerk waarin het mogelijk is dat pakketten van twee of meerdere knooppunten botsen met elkaar, noemt met een collision domain. In een collision domein blijven corrupte frames, ontstaan door botsingen, nog verder bestaan en kunnen worden doorgegeven.

VVKSO

Ondersteuning IB


Repeaters en hubs geven de botsingen op een Ethernet-netwerk door. LAN switches, bridges en routers doen dit niet. Dit betekent dat indien de netwerkperformatie fel naar beneden gaat door botsingen, het een oplossing kan bieden om een switch of router te plaatsen. Een heel belangrijk verschil tussen een hub en een switch is te vinden in de mogelijke bandbreedte. •

Alle knooppunten verbonden aan een hub, delen de beschikbare bandbreedte. Als er een 100 Mbps-netwerk is waarop verschillende computers verbonden worden met een hub, dan is geen enkele die de volle 100 Mbps voor zichzelf kan gebruiken.

•

Een knooppunt dat aan een switch hangt, heeft wel de volledige bandbreedte voor zichzelf.

Men spreekt van een fully switched network, indien alle hubs uit een Ethernetnetwerk vervangen werden door switches. Op deze manier kunnen er heel wat boodschappen terzelfdertijd verstuurd worden op een netwerk. Elk knooppunt bevindt zich immers op een afzonderlijk segment van een netwerk, begrensd door een switch. Je kunt dit bereiken door switchen samen te brengen in een stack. Dit zijn afzonderlijke hardwareswitchen die samen één logische switch vormen voor het netwerk.

VVKSO

Ondersteuning IB


28.7

Praktische voorbeelden

28.7.1

Twee werkgroepjes

In het onderstaande voorbeeld zijn er twee collision domeinen. De werkgroep langs de linkerkant heeft geen last van het netwerkgebeuren in de rechtergroep.

De bovenstaande netwerkomgeving is niet zo ideaal uitgebouwd, want als iemand gebruik wenst te maken van de diensten van de server, voelt iedereen het netwerkverkeer. Indien een server diensten aan biedt op een netwerk is het ideaal om de server alleen op een poort van de switch aan te sluiten.

28.7.2

Twee computerklassen

Een typisch voorbeeld van het segmenteren van een netwerk met behulp van een switch is het ontkoppelen van het netwerkverkeer met twee werkgroepen, te vergelijken met twee computerklassen.

VVKSO

Ondersteuning IB


Het ontkoppelen van deze twee klassen heeft minder zwaar netwerkverkeer tot gevolg in de onderstaande situaties:

•

Het aanmelden bij de server.

•

Het gebruik van het Internet van de twee klassen samen.

•

Het afdrukken op de printer die aan de server hangt.

•

Bestandsbewerkingen op de server.

28.7.3

Een administratie in een bedrijf

Internet

switch

Manager facturatie Switch Boekhouding

Server

Server

Server

leveranciers

Hub Boekhouding herstelling1

herstelling2

herstelling3

In het bovenstaande bedrijf is het netwerk zo opgebouwd dat: •

De manager, de computers van de boekhouding of één werkstation van de herstellingsdienst geen last heeft van de bewerkingen op het netwerk van de anderen.

VVKSO

Ondersteuning IB


•

Van welke server een gebruiker de diensten ook gebruikt, het maakt geen verschil uit.

•

Als één van de werknemers zijn e-mail wenst na te kijken, heeft niemand anders daar last van, tenminste als het geen werknemer van de herstellingsdienst is.

•

Het nog niet vervangen van de hub uit de herstellingsdienst heeft als reden dat het netwerkverkeer op dat segment in het netwerk niet zo intensief is als op de andere delen van het netwerk.

28.7.4

Labo 131: Congestie

Duid op het gemaakte schema van het schoolnetwerk de verschillende collisiondomeinen aan. Maak een bespreking van het beschikbare netwerk op school. Welke verbeteringen zou je eventueel kunnen aanbrengen? Wat is hiervan het kostenplaatje?

VVKSO

Ondersteuning IB


29

Logische adressering

Een computer die voorkomt in een Ethernetnetwerk wordt op niveau van laag 3 (netwerklaag) van het OSI-model geïdentificeerd aan de hand van een IP-nummer. Nu wordt er meestal nog gewerkt met IP4 (4 groepjes van 8 bits) maar IPv6 werkt met een 128-bitsadres.

29.1

IP6

IP6, IPv6 of IPng is reeds beschikbaar op Windows XP, maar niet op de oudere besturingssystemen. Het grote voordeel is het feit dat er veel meer IP-nummers ter beschikking zijn om computers op het Internet te identificeren. Het pakket van IPv6 is anders opgebouwd dan een pakket van IP4, aangezien er een veel groter gedeelte moet voorzien worden voor de twee maal 128 bitsadressen van de verzender en bestemmeling.

In het verdere verloop van deze notities wordt echter met IP4 gewerkt.

29.2

IP en Subnetmasker

Je vermeldt steeds een subnetmasker in combinatie met het IP-adres. Dit subnetmasker bepaalt welke andere computers nog in het logische netwerk voorkomen en is ook gedeeltelijk bepalend voor het netwerkverkeer. Een IP-adres is een binair 32-bit-adres, gegroepeerd in vier groepjes van 8 bits.

VVKSO

Ondersteuning IB


Het bestaat uit een gedeelte dat het netwerk bepaalt waartoe de computer behoort, het netwerkgedeelte. Het tweede gedeelte bepaalt de computer binnen het reeds gedefinieerde netwerk en wordt het hostgedeelte genoemd.

29.2.1

Werking van een subnetmasker

Door de keuze van een subnetmasker, bepaal je of een computer binnen hetzelfde netwerk zit of niet. De werking van een subnetmasker maakt gebruik van de AND-operator. De binaire AND-bewerking is te vergelijken met een logische werking van een AND-operator. 1 AND 1 = 1 1 AND 0 = 0 0 AND 1 = 0 0 AND 0 = 0 De werking hiervan is het gemakkelijkste te begrijpen aan de hand van een voorbeeld. Voorbeeld Stel de verzender van een pakket heeft IP-nummer 10.15.1.3 en subnetmasker 255.0.0.0. De bestemming heeft IP-nummer 10.15.8.4. Je voert een AND-operatie uit van de binaire vorm van het IP-nummer van de verzender en het subnetmasker. Je doet hetzelfde met het IP-nummer van de bestemming. Indien je twee keer hetzelfde resultaat uitkomt, bevinden beide computers zich in het zelfde netwerk, in het andere geval uiteraard niet. verzender

10.15.1.3

00001010.00001111.00000001.00000011

subnetmasker

255.0.0.0

11111111.00000000.00000000.00000000 00001010.00000000.00000000.00000000

Bestemming1

10.15.8.4

00001010.00001111.00001000.00000100

subnetmasker

255.0.0.0

11111111.00000000.00000000.00000000 00001010.00000000.00000000.00000000

Bestemming2

44.15.1.3

00101100.00001111.00000001.00000011

subnetmasker

255.0.0.0

11111111.00000000.00000000.00000000 00101100.00000000.00000000.00000000

VVKSO

Ondersteuning IB


Je merkt dus dat bestemming1 wel in hetzelfde netwerk ligt en bestemming2 niet.

29.3

Netwerkklassen

De netwerken worden meestal verdeeld in drie verschillende klassen: klasse A 9

het netwerkadres begint met een getal tussen 1 en 126

9

het subnetmasker is 255.0.0.0

9

klein aantal netwerken, groot aantal computers

klasse B 9


9


9

gemiddeld aantal netwerken,gemiddeld aantal computers

klasse C

9


9


9

veel netwerken, een klein aantal computers

Het gebruik en de verdeling van de netwerken hostbits kun je zien op de onderstaande figuur.

VVKSO

Ondersteuning IB


29.3.1

Private en publieke adressen

Elke computer die wereldwijd gebruik maakt van het Internet of diensten aanbiedt op het Internet, moet eenduidig herkenbaar zijn via een uniek IP-nummer. Hiervoor zijn er afspraken gemaakt in verband met de verdeling van de beschikbare range. De verschillende ranges worden per continent, land of regio verdeeld. Een computer kan drie verschillende soorten IP-nummer hebben: •

Een computer kan een vast IP-nummer hebben en op deze manier steeds herkenbaar en lokaliseerbaar zijn door een router op het Internet. Dit wordt onder andere gebruikt voor DNS-servers en sommige webservers. Dit is een publiek nummer. Eens dit nummer toegekend aan een computer kan het nooit meer door een andere computer gebruikt worden.

•

Een computer kan een IP-nummer leasen van een Internet-provider en op deze manier bereikbaar zijn. Je krijgt een nummer via DHCP van de provider, maar dit kan veranderen van dag tot dag, bij heel wat provider zelfs van uur tot uur. Dit is een dynamisch adres. Dit is ook een publiek nummer.

•

Een computer die binnen een bedrijfs- of lokaal netwerk zit kan niet steeds een uniek nummer hebben om bijvoorbeeld te kunnen surfen. Hiervoor zijn er veel te weinig IP-nummers wereldwijd ter beschikking. Om dit probleem op te lossen gebruikt men voor de verbinding van het lokale netwerk met het Internet een router (software of hardware) die een NAT-vertaling (network address translation) doet. De computer krijgt binnen het netwerk een IP-nummer uit de lokale ranges (bereiken) zoals deze hieronder beschreven zijn. Dit is een lokaal of privaat nummer. De router die de verbinding met het Internet vormt, krijgt een IP-nummer van één van de twee bovenstaande categorieën.

29.3.2

Statische of dynamische IP-adressen

Het IP-adres van een computer kan steeds hetzelfde zijn, statisch IP-adres, of worden toegekend op het moment dat de verbinding met het Internet tot stand komt, dynamisch IP-adres. Elke Internet-provider heeft een aantal IP-adressen ter beschikking die kunnen gebruikt worden voor de abonnees. Zodra het IP-adres is toegekend kan de informatie die je opvraagt van het Internet je computer bereiken. Een gebruiker wordt geïdentificeerd door een samenvoeging van gebruikersnaam en IPadres, gescheiden door het @-teken, bijvoorbeeld: albert.vansaxencoburgh @193.78.240.12. Op het Internet kan je hierover heel wat informatie vinden. Een goed startadres is: http://www.ezine.com/TechLAN.html.

29.3.3

IP-nummers voor lokale netwerken

De volgende IP-nummers werden gereserveerd voor lokale netwerken en kunnen dus nooit gebruikt worden om bijvoorbeeld een webserver op het Internet te identificeren. •

Netwerken klasse A: 10.x.x.x voor subnetmasker 255.0.0.0

•

Netwerken klasse B: 172.16.x.x tot 172.31.x.x voor subnetmasker 255.255.0.0

•

Netwerken klasse 255.255.255.0

VVKSO

Ondersteuning IB

C:

192.168.0.x

tot

192.168.255.x

voor

subnetmasker


29.3.4

Speciale IP-adressen

Een computer krijgt een IP-nummer en je kunt in combinatie met het subnetmasker bepalen, welk het netwerk is. Er zijn echter nog een paar speciale IP-nummers gekoppeld aan een computer en een netwerk. •

Netwerkadres

Het netwerkadres wordt gevormd door overal binair 0 te plaatsen in de hostbits. Dit adres is het laagste uit de range en wordt nooit gebruikt als adres voor een host. Voorbeeld IP: 10.1.2.5 voor een klasse A-netwerk heeft als netwerkadres: 10.0.0.0 IP: 176.15.12.3 voor een klasse B-netwerk heeft als netwerkadres: 176.15.0.0 IP: 192.14.45.7 voor een klasse C-netwerk heeft als netwerkadres: 192.14.45.0 •

Broadcastadres

Het broadcastadres is de hoogste IP in het netwerk, bijvoorbeeld 192.168.0.255. Het broadcastadres wordt gevormd door overal binair 1 te plaatsen in de hostbits. Pakketten die naar dat IP worden gestuurd komen op alle IP's in dat netwerk aan. Voorbeeld IP: 10.1.2.5 voor een klasse A-netwerk heeft als broadcastadres: 10.255.255.255 IP: 176.15.12.3 voor een klasse B-netwerk heeft broadcastadres: 176.15.255.255 IP: 192.14.45.7 voor een klasse C-netwerk heeft als broadcastadres: 192.14.45.255 Normaal gesproken heeft een IP-pakket één computer als bestemmeling. Broadcasting is een techniek waarbij IP-pakketten gericht zijn aan alle systemen binnen een bepaald netwerk. Door het gebruik van een netwerkadres en een broadcastadres in een netwerk wordt wel het aantal IP-adressen beperkt want deze IP-nummer kunnen niet als hostnummers gebruikt worden. In het klasse C-netwerk 195.5.5 kunnen 254 computers opgenomen worden met IPnummers van 195.5.5.1 tot 195.5.5.254. Het netwerkadres is 195.5.5.0 en het broadcastadres is 195.5.5.255.

VVKSO

Ondersteuning IB


•

Loopbackadres

Het netwerk 127 is het zogenaamde loopback-netwerk. De meeste toepassingen gebruiken van dit netwerk enkel het adres 127.0.0.1. Dit adres is het loopbackadres en staat voor de eigen computer. Dit kan bijvoorbeeld gebruikt worden om serverdiensten te benaderen die op de eigen computer staan.

29.3.5

Labo 132: Bepalen van IP-netwerken

Om te bepalen of een computer in een zelfde netwerk zit als een andere computer of een gevraagd IP-schema te maken, kun je meerdere methodes toepassen: •

Je kunt het gewoon rekenkundig berekenen met binaire getallen zoals hierboven uitgelegd werd.

•

Je kunt een commerciële tool gebruiken, zoals IPCalc. Je vindt deze op verschillende plaatsen op het Internet.

•

Je kunt gebruik maken van een webpagina die hiervoor speciaal ontworpen is, en die je terugvindt op de website: test_subnetmasks.htm. Je geeft hierbij een IP-adres en subnetmasker op en door een klik op de knop krijg je alle benodigde informatie over het gebruikte netwerk.

VVKSO

Ondersteuning IB


Download en installeer deze tool. Verken de mogelijkheden van de twee beschikbare tools. Maak de oefeningen van hierboven opnieuw.

29.4

Labo 133: IP-adressering Noteer de IP-adressering in het schoolnetwerk. Achterhaal waarom deze keuze gemaakt werd. Wat zou je eventueel zelf veranderen? Waarom?

29.5

Routers

29.5.1

Werking

Om pakketten uit te wisselen tussen computers op totaal verschillende netwerken, moet er een mechanisme gebruikt worden waarbij de pakketten van het ene netwerk naar het andere doorgegeven worden via een aantal tussenstations. Een dergelijk tussenstation dat bepaalt welke route een pakket zal nemen wordt een router genoemd. Een router is een toestel dat instaat voor het doorgeven van pakketten van het ene netwerk naar het andere, net zoals een bridge, maar deze keer op basis van het logische adres. Een router is gesofisticeerder dan een bridge. Routers openen datapakketten, zetten de inhoud om in een ander type pakket en versturen dat pakket. De ontvangende router zal de data opnieuw omzetten en verder versturen. Hierbij gebruikt hij packetswitching: in elk tussenstation wordt op basis van het netwerkadres van de bestemming beslist wat het volgende tussenstation is waar het pakket naar toe moet. Dit wordt de next hop genoemd.

Net zoals bij een bridge worden voor de routing tabellen gebruikt. Een belangrijk verschil met de equivalente werking van een bridge is dat wanneer een bestemmingsnetVVKSO

Ondersteuning IB


werk niet voorkomt in de routertabellen, het pakket niet zal doorgegeven worden naar alle poorten, maar naar één welbepaalde default router. Hierdoor kan de lengte van de routertabellen sterk beperkt worden, en wordt ook het inter-netwerk verkeer beperkt.

29.5.2

Voorbeelden PC1

PC2

PC4 Router 1

A

Router 2

C

D

PC3

B

Eerste situatie: een pakket moet van pc1 naar pc2 Pc1 detecteert op basis van het IP-adres van pc2 dat beiden op hetzelfde netwerk aangesloten zijn. Pc1 bepaalt het MAC-adres van pc2, en verstuurt het pakket rechtstreeks naar pc2. Tweede situatie: een pakket moet van pc1 naar pc3 pc1 detecteert dat pc3 niet op hetzelfde netwerk aangesloten is, en geeft het pakket door naar de default router. Voor pc1 is dit router 1. Router 1 ziet dat het pakket bedoeld is voor een computer op een aanliggend netwerk (B). Router1 bepaalt het MACadres van pc3 en geeft het pakket dan rechtsreeks door naar pc3 via netwerk B. Derde situatie: een pakket moet van pc1 naar pc4 pc1 detecteert dat pc4 niet op hetzelfde netwerk aangesloten is, en geeft het pakket door naar router 1. Na raadpleging van zijn interne routertabellen geeft router 1 het pakket door naar router 2. Router 2 ziet dat het pakket bedoeld is voor een computer op een aanliggend netwerk (D), bepaalt het MAC-adres van pc4 en geeft het pakket dan door naar pc3 via netwerk D.

29.5.3

Router als tussensystemen

Zoals reeds aangehaald bij de uitwerking van het OSI-model is het zo dat een pakket bij een tussensysteem (niet verzender en niet ontvanger) slechts tot de netwerklaag in het OSI-model gaat.

VVKSO

Ondersteuning IB


Dit is niet anders bij een router. Het kan echter zijn dat een router toch nog diensten levert op een hoger gelegen laag.

29.5.4

Kenmerken van routers

•

Vermits de adressering specifiek is voor een bepaald netwerk-protocol, zal een router slechts pakketten kunnen verwerken voor de protocols die hijzelf ‘kent’. In de praktijk zijn de meeste routers tegenwoordig ‘multi-protocol-routers’. Dit betekent dat ze meerdere protocollen aankunnen (typisch IP, IPX, Appletalk, XNS).

•

Routers communiceren onder elkaar, onder meer om de goede route te bepalen voor bestemmelingen, om alternatieve routes te melden, enz…

•

Bij het doorgeven van pakketten kunnen in een router verschillende strategieën gevolgd worden: ‘minimal delay’, ‘lowest cost’, ‘maximum capacity’,…

•

Static routers zullen de data altijd langs dezelfde weg versturen, terwijl dynamic routers de …. weg zullen kiezen (zoals vastgelegd in hun specificaties).

VVKSO

Ondersteuning IB


•

In tegenstelling tot de bridges kennen de routers de exacte plaats van bestemming niet. Zij werken met subadressen en versturen de pakketten naar een bepaald netwerk dat er dan zijn plan mee trekt.

•

Om te verhinderen dat pakketten door configuratiefouten blijven circuleren tussen routers, krijgt elk IP-pakket bij de creatie een Time To live mee: een teller die in elke router die gepasseerd wordt verlaagd wordt. Krijgt die teller in een router de waarde nul, dan wordt het pakket niet meer verder doorgegeven, en wordt een foutbericht naar de afzender verstuurd.

•

De verbinding tussen netwerken gebeurt vaak met behulp van WAN-verbindingen over modems en dergelijke. Het kan dan ook gebeuren dat in de router een modem ingebouwd zit of dat er poorten beschikbaar zijn onder de vorm van seriële verbindingen (synchroon, asynchroon, V35).

•

Vrij recent is de technologie van switches ook beschikbaar voor routers. Het doorschakelen van pakketten gebeurt dan volledig in hardware (snelheid), maar wel op basis van het logisch netwerkadres (i.p.v. het MAC-adres). Er wordt dan gesproken over switching routers (of layer-3 switches). Deze toestellen zijn overigens nog relatief duur.

•

Routers zullen individuele pakketten doorsturen maar hebben geen enkel zicht op de verbinding of sessie waar die pakketten deel van uitmaken. Het is dan ook perfect mogelijk dat verschillende pakketten uit één verbinding verschillende routes zullen volgen om uiteindelijk bij de bestemming te geraken. Hierbij kan ook de volgorde waarin pakketten toekomen op de bestemming niet op voorhand gegarandeerd worden.

Behalve voor het onderling verbinden van netwerken, kunnen routers ook gebruikt worden om een netwerk intern te structureren. Er wordt in dat geval gesproken over subnetten en subnetting. Nochtans wordt deze techniek steeds minder toegepast, onder andere vanwege de complexiteit voor het beheer en het aantrekkelijke alternatief van de switches. Je kan op het Internet heel wat specificaties vinden over routers. Je kan bijvoorbeeld starten op de site van de firma Cisco http://www.cisoc.com of bij de firma Dlink http://www.dlink.com.

29.5.5

Besturingssysteem van een router

Een router heeft dezelfde bouw als een computer, deze bezit ook een geheugen, een vorm van een harde schijf die meestal uitgevoerd wordt in Flashgeheugen en een besturingssysteem. Het is niet zo alle fabrikanten hetzelfde besturingssysteem gebruiken. Per fabrikant is meestal een andere versie van het besturingssysteem ter beschikking. Als je gebruik maakt van Cisco-routers, dan noemt het besturingssysteem IOS (Internetwork Operation System). Je hebt het voordeel dat alle routers van deze fabrikant hetzelfde IOS gebruiken en dat nieuwe versies van IOS gemakkelijk implementeerbaar zijn op een oudere router.

VVKSO

Ondersteuning IB


29.5.6

Soorten routers

Er zijn verschillende soorten routers, maar in de praktische netwerken worden ze vooral in twee verschillende functies gebruikt. •

LAN tot Internet-routers

Dit zijn routers die gebruikt worden om een verbinding te maken tussen een lokaal netwerk en het Internet. Er zijn verschillende manieren om een verbinding te realiseren met het Internet. Dit bepaalt ook het type router dat je nodig hebt. Je hebt routers die een ASDL-verbinding ondersteunen, ADSL over een ISDN-lijn, routers waar je nog een modem kunt achter plaatsen, …

Deze soort routers hebben ook bijna altijd een NAT-functie in zich. NAT staat voor Network Adress Translation en betekent dat een computer binnen een lokaal netwerk allemaal een eigen lokaal privaat IP-nummer hebben. De router vertaalt dit inwendig IPnummer in een IP-nummer dat kan gebruikt worden op het Internet. De router verzorgt de communicatie met de buitenkant, zowel voor binnenkomend als voor uitgaand verkeer.

VVKSO

Ondersteuning IB


De computers in het lokale netwerk hebben allemaal de router als default gateway in hun configuratie staan.

•

LAN to LAN-routers

VVKSO

Ondersteuning IB


•

Internetrouters

Op het Internet zijn het routers die de weg bepalen die een pakket dient te volgen om zijn bestemming te bereiken.

29.5.7

Labo 134: Routers

Zoek op het Internet een aantal specificaties van repeaters en hubs op. Een aantal belangrijke merken zijn 3Com, Dlink, Cisco. Zoek op het Internet een aantal specificaties op over routers. Je kunt bijvoorbeeld starten op de site van de firma Dlink. http://www.dlink.com Worden er op school routers gebruikt? Welke soort? Zoek de specificaties en eigenschappen van de gebruikte router(s) op.

29.6

Gateways

Om grote structuurverschillen tussen verschillende systemen op te lossen, gebruikt men gateways. Een gateway leest een datapakket volledig en vormt het om naar een bruikbaar dataformaat voor de ontvanger. Een mainframe heeft meestal een ander frame-formaat dan een gewone pc. Wanneer de pc gekoppeld wordt aan de mainframe is een gateway onvermijdelijk omdat het werkstation anders de gegevens van de mainframe niet kan lezen.

29.7

IP-routering

Een gevolg van de opdeling in een netwerknummer en een host-nummer is dat IProutering gebaseerd kan worden op het netwerknummer: om een IP-pakket af te leveren bij de bestemmeling hoeft alleen bekend te zijn hoe het netwerk van de bestemmeling bereikbaar is. Is het pakket eenmaal op het juiste netwerk aangekomen, dan wordt het vervolgens vanzelf wel bij de juiste machine afgeleverd.

VVKSO

Ondersteuning IB


Als een gebruiker van een computer een e-mailboodschap verstuurt, moet dit bericht over de netwerkkabel kunnen verstuurd worden. Het bericht wordt opgesplitst in stukjes van een vastgelegde grootte, en elke eenheid data wordt ingekapseld in een pakket. Op niveau van de netwerklaag (laag3) uit het OSI-model wordt een pakket voorzien van een header waarin onder andere het IP-nummer van de bestemmeling voorkomt. Een pakket daalt verder af in het OSI-model en wordt op niveau van de verbindingslaag (laag 2) ingekapseld in een frame. Aangezien wij gebruik maken van een Ethernetnetwerk is dit een Ethernetframe. Elk frame krijgt ook een header mee en aangezien een computer op niveau van laag 2 niet meer geidentificeerd wordt aan de hand van een IP-nummer, maar aan de hand van een MAC-adres zal in deze header het MAC-adres van de bestemming moeten voorkomen.

Via de AND-operator wordt bepaald of de bestemmeling tot hetzelfde netwerk behoort. •

Behoort de bestemmeling inderdaad tot hetzelfde netwerk, dan wordt in de header van het frame het MAC-adres van de bestemmeling opgenomen. Dit MAC-adres wordt bekomen via het ARP-protocol.

•

Behoort de bestemmeling niet tot hetzelfde netwerk, dan wordt in de header van het frame het MAC-adres van de default gateway opgenomen. Deze default gateway is een router (software of hardware) en zorgt er voor dat het frame de juiste weg zal volgen om het juiste netwerk te bereiken.

Een computer maakt gebruik van het ARP-protocol om een verband te leggen tussen een gekend IP-nummer en een gevraagd MAC-adres van een computer of een router. ARP gebruikt een broadcastpakket dat naar alle hosts die met een Ethernetnetwerk verbonden zijn, gestuurd wordt. Het pakket bevat het IP-nummer van de computer waarmee de verzender wenst te communiceren. De meeste hosts negeren het pakket. Enkel de bestemmeling herkent dat het gevraagde IP-nummer zijn eigen IP-nummer is en beantwoordt het pakket. Alle computers houden in cache de ARP-antwoorden bij. Dit is ingebouwd in de besturingssystemen omdat men het ARP-protocol dit verplicht. Het is ook te begrijpen want VVKSO

Ondersteuning IB


deze koppeling tussen IP-nummer en MAC-adres wijzigt zelden, m.a.w. men wijzigt een computer in een Ethernetnetwerk zelden van plaats.

Laag 3 netwerk

Laag 2 verbinding

Destination IP P? AR

IP-pakket

Destination ... MAC

trailer

Ethernet-frame In zelfde netwerk: via ARP het MAC-adres van gekend IP-nummer vragen Niet in zelfde netwerk: via ARP het MAC-adres van default gateway vragen

Voorbeeld1 Stel dat computer A met IP-adres 192.0.2.1 data wenst te versturen via een Ethernetmedium naar computer B met IP-adres 192.0.2.2. •

Computer A kijkt na of in zijn ARP-cache reeds een MAC-adres beschikbaar is van Computer B. IS dit zo, dan kan ineens het pakket verstuurd worden naar computer B. Is dit niet zo, dan zal computer A het netwerk bevragen.

•

Computer A verstuurt een pakket naar het broadcastadres van het netwerk waartoe computer A behoort. Dit is een speciaal pakket dat een ARP request bevat, wat in het Nederlands als volgt kan geformuleerd worden: “Zou de computer in dit Ethernetnetwerk dat IP-nummer 192.0.2.2 heeft mij a.u.b. vertellen wat het MAC-adres van de netwerkkaart is?”

•

Aangezien de ARP-request in een broadcastframe verstuurd werd, zal elke computer of knooppunt op het Ethernetnetwerk dit frame zien en doorsturen naar de netwerksoftware van deze computer.

•

Enkel computer B met IP-nummer 192.0.2.2 zal antwoorden met een pakket dat het MAC-adres van computer B bevat. Dit wordt naar de computer A gestuurd, namelijk het knooppunt dat de vraag gesteld heeft.

•

Computer A neemt het IP-nummer en MAC-adres van computer B op in zijn ARPcache om dit bij volgende communicaties niet meer te moeten vragen.

•

Nu beschikt computer A over een MAC-adres van computer B om de benodigde frames die de ingekapselde gegevens van de hogere lagen in het OSI-model bevat.

VVKSO

Ondersteuning IB


•

De communicatie van de hogere lagenprotocollen kan op deze manier starten.

Voorbeeld2 Stel dat computer A met IP-adres 192.0.2.1 data wenst te versturen via een Ethernetmedium naar computer B met IP-adres 195.0.0.201. •

Computer A kijkt na of in zijn ARP-cache reeds een MAC-adres beschikbaar is van Computer B. Dit zal niet zo zijn, aangezien 195.0.0.201 niet in hetzelfde netwerk ligt, en laat ons veronderstellen dat deze ook nu de eerste keer bevraagd wordt.

•

Computer A verstuurt een pakket naar het default gateway-adres van het netwerk waartoe computer A behoort, waarvan eerst het MAC-adres gevraagd wordt op dezelfde manier als hierboven.

•

Dit is een router die het verzoek verder afwerkt.

29.7.1

VVKSO

Routertabellen

Ondersteuning IB


In de router bouwen zich de tabellen op, zoals te zien is in het onderstaande voorbeeld. De router werkt op dezelfde manier, en geeft ook de taak eventueel door aan een andere router. Dit is het verschil tussen een directe of indirecte levering.

29.7.2

Labo 135: ARP-protocol

Open een venster met een command-prompt. Bekijk en bestudeer de verschillende opties van het ARP-commando door het geven van het commando arp /?. Bekijk de beschikbare ARP-tabel. Voer een aantal ping-opdrachten uit naar computers in het beschikbare netwerk. Bekijk tussenin telkens de ARP-tabel. Wat verandert er? Maak de ARP-tabel leeg. Voer een aantal ping-opdrachten uit naar computers buiten het beschikbare netwerk. Bekijk tussenin telkens de ARP-tabel. Wat verandert er? Voeg een statische verwijzing toe. Hoe lang en onder welke omstandigheden blijft deze beschikbaar in de ARP-tabel?

29.8

Broadcastdomein

29.8.1

Mogelijke manieren van versturen van een pakket op een netwerk

Er zijn verschillende manier om een pakket of frame op een netwerk bij de juiste bestemming te krijgen. •

Als je dit via een unicast verbinding doet, dan is er enkel een verbinding tussen één knooppunt en een ander knooppunt. Dit is een één-één verbinding, zoals een brief, waarbij je gericht naar een bepaalde persoon schrijft. Deze brief komt enkel in de brievenbus van de bestemmeling terecht.

•

Als je broadcast gebruikt, verstuur je een pakket of frame naar alle andere knooppunten in een netwerk, waaronder zich dus ook de bestemmeling bevindt. Je kunt dit vergelijken met een firma die een reclamefolder in alle brievenbussen van het land laat deponneren. Enkel de geïnteresseerden zullen deze folder lezen.

•

Een derde techniek is het doorsturen via multicast. Een knooppunt stuurt een pakket door, maar slechts naar een deel van het gehele netwerk. Je kunt dit vergelijken dat je in een bepaalde straat van een wijk reclamefolders in de bus steekt, en niet in een andere. Je weet bijvoorbeeld dat de doelgroep zich vooral in die straat bevindt.

29.8.2

Bepalen van een Broadcastdomain

De knooppunten in een Ethernetnetwerk hebben elk hun eigen functie. Om meerdere netwerkstations of zelfs hele netwerken op elkaar aan te sluiten heb je een soort van schakelkast nodig. Afhankelijk van welke functie deze schakelkast precies heeft, spreek je van een hub, een bridge, een switch, een router of een gateway. VVKSO

Ondersteuning IB


De drie belangrijkste vind je hieronder, telkens met hun eigen functie. •

Een hub wordt typisch gebruikt om in een fysische stertopologie om computers met elkaar te verbinden. Een hub werkt op de fysische laag (laag 1) en laat alles door. Een hub heeft ook een versterkersfunctie. Het signaal op de kabel wordt opnieuw gegenereerd en voldoende sterk gemaakt. Een hub houdt niets tegen, en laat dus in het bijzonder collisions en broadcasts door.

•

Een switch werkt aan de hand van MAC-adressen op de verbindingslaag (laag 2) en houdt botsingen (collisions) tegen. Een switch houdt echter geen broadcasts tegen. Een switch kan gebruikt worden om een collision domain af te bakenen. Alsje een hub vervangt door een switch zullen op het netwerk minder botsingen optreden.

•

Een router werkt met IP-adressen op de netwerklaag (laag 3). Een router houdt broadcasts tegen aangezien dit een pakket is op laag 3. Een broadcast domain wordt dus begrensd door routers. Tel in de volgende tekening het aantal collisiondomains en het aantal broadcastdomains. Duid in het schema de verschillende broadcastdomains en collisiondomains aan.

29.8.3

Labo 136: Broadcastdomeinen

Welke broadcastdomeinen komen voor in het schoolnetwerk? Wat zou je eventueel veranderen? Wat is daarvan het voordeel en het nadeel? Wat is het kostenplaatje?

VVKSO

Ondersteuning IB


Beheer van computersystemen en netwerken met Windows XP (deel7)

Recommend Documents