Nätverksteknik

Ett datornätverk består av kommunikationsenheter (devices), transmissionsmedia (kablar), kommunikationsmodeller, regler (protokoll) och tjänster (applikationer). Ett nätverk sammanbinder avsändare och mottagare (maskiner) antingen med en enda kabel eller via ett mer komplicerat nätverk.

Bild 1: Kommunikationsmodeller
  • Kommunikationsenheter eller transmissionsenheter omfattar hårdvara i nätverket allt från en dator med nätverkskort, hubb, switch, router och andra maskiner som är kapabla att föra signaler över ett eller flera nätverk.
  • Transmissionsmedier är olika typer av kablar men även osynliga medier som radio/infraröda vågor.
  • Tjänster och processer är egentligen kommunikationsprogram som körs på nätverksenheterna. Tjänster som förekommer i ett nätverk kallas ”nätverkstjänster” till exempel DNS tjänsten. En nätverkstjänst tillhandahåller information i form av svar på en förfråga.
  • Kommunikationsmodeller anger funktioner och regler som styr kommunikationen över ett nätverk, med andra ord styr dataöverföringen.

Protokoll eller regler

Kommunikation mellan datorer i ett nätverk kräver samverkan mellan flera olika protokoll. Dessa protokoll omfattas i en skiktad kommunikationsmodell med syfte att beskriva och styra funktioner för hårdvara och mjukvara enligt standarder.
En grupp av samman tillhörande protokoll som är nödvändiga för att utföra en kommunikationsfunktion kallas ett protokollstackEtt protokollstack placerar enskilda protokoll på olika skikt eller nivå i någon kommunikationsmodell där lägre skikt tillhandahåller tjänster till högre skikt eller tvärt om. Dessa protokoll implementeras i mjukvara och hårdvara som är installerad på varje nätverksenhet.

 Klientmaskiner och deras roller

Bild 2: Klient-server nätverksenheter

En dator eller andra liknande maskiner (nätverksskrivare, VoIP telefoner, övervakningskameror, mobila enheter, mm.) som kan finnas  i ett lokalt nätverk uppfattas som klientmaskiner eller bara klienter”. På engelska kallas datorklienter som ”end devices”, ett namn som siktar på att just på klientdatorer slutar eller börjar ett nätverk. Klientmaskiner genererar datatrafik.

Mellan två datorklienter finns kommunikationshanterare som möjliggör just kommunikationen mellan datorerna, de hanterar datatrafiken. Dessa kommunikationshanterare kallas mellanliggande nätverkshanterare.

”End-devices” refereras ofta som ”hosts”. En avsändare eller mottagare, det vill säga en server eller en klient med egna adresser som identifikation. Vi skulle kunna definiera ”host” som en kommunikationsmaskin som innehar en adress så att den kan lokaliseras.

Server har högre status en klienter, men i vissa nätverkstyp är de jämlika. Det som avgör rollen (server/klient) är mjukvaran som styr maskinen, exempelvis Windows 7 är ett klient-operativsystem medan Windows server 2012 är ett server-operativsystem. Trots det kan en Windows 7 maskin och Windows server 2012 agera klient eller server beroende på nätverksmiljön dem kan befinna sig. I ett arbetsgrupp kommer alla datorer i nätverket att agera som klient och server, men i en domän kan ej klienter agera som servrar.

 Mellanliggande maskiner och deras roller

Bild 3: Nätverkshanterare

Mellanliggande nätverkshanterare tillhandahåller transmissionskanaler genom att koppla samman flera nätverksenheter i ett nätverk. Några exempel på mellanliggande nätverkshanterare:

  • Uppkopplingsenheter (hubbar, switchar, accesspunkter)
  • Nätverkshanterare (router)
  • Kommunikationsserver och modem
  • Brandväggar

Mellanliggande nätverkshanterare är kapabla till:

  • dirigera dataflödet
  • regenerera och återsända datasignaler
  • tillhandahålla dirigeringsinformation
  • rapportera fel
  • upprätthålla alternativa vägar till destinationen
  • sända data enligt prioriteringar
  • tillåta eller neka dataflödet.

Nätverksmedia

Bild 4: Nätverksmedia

Moderna nätverk använder främst tre typer av media:

  • Kablar med metalliska ledningar
  • Glas- eller plastfibrer (fiberoptiska kablar)
  • Trådlös överföring

För att föra över data genom en specifik media utförs först en signalkodning som är anpassad för varje nätverksmedia: elektriska, ljus eller elektromagnetiska vågor.

Nätverksmedias egenskaper är också specifika, till exempel:

  • Avståndet – kablar med metalliska ledningar (TP eller Twisted Par) är normalt 100 meter medan fiber sträcker sig till flera tusen meter.
  • Miljö – kabelinstallation kan göras inom eller utomhus så att de störs av olika faktorer. Inomhus installeras kablar enligt standarder där oftast undviker man placera nätverkskablar tillsammans med elektriska kablar. Utomhus dominerar fiber i nya kabelinstallationer.
  • Kostnader – klara skillnader i mängd och överföringshastighet samt priser mellan TP-kablar och fiberkablar. Vill man ha fiber så vet man att det kommer att kosta betydligt mer än TP.

Nätverkstyper

Bild 5: Nätverkstyp

Det finns olika definitioner när det gäller typer av nätverk grundad på deras fysiska egenskaper eller funktionalitet. LAN, MAN, och WAN används som en referens till storleken bl a. Arbetsgrupp (workgroup) och server-klient nätverk beskriver nätverksenheternas funktionalitet i nätverket. Internet är ett stort nätverk som omfattar alla typer av nätverk.

Local Area Networks

LAN är beteckning för ett lokalt nätverk inom ett begränsat geografisk område. Det tillhandahåller tjänster för alla nätverksdeltagare inom organisationens nätverk. Jag skulle vilja tillägga att ett LAN är oftast en samling av flera fysiska nätverk som administreras av en organisation.

Några Exempel på LAN:

  • Lokalt nätverk i en byggnad
  • Lokalt nätverk i sammankopplade byggnader
  • Hemnät
  • Skolnät
  • Universitetsnät
  • Företagsnät

Wide area Networks

När ett företag eller en organisation har flera nätverk som skiljs åt av stora geografiska avstånd, kan det vara nödvändigt att använda en serviceoperatör (TSP, Telecom Service Provider) för att koppla samman lokala nätverk på olika platser.

Bild 6: Internet

Telekom leverantörerna äger stora regionala nätverk som kan spänna över långa avstånd. Telekomföretag omfattar hårdvara/produktleverantörer men också operatörer exempelvis Tele2, Telia Sonera, Com Hem, Glocalnet som numera äggs av Telenor, mm. Dessa operatörer säljer en del av deras nätverkskapacitet. Det finns också virtuella operatörer till exempel Universal Telecom. Det gemensamma kännetecken för telekom leverantörer är att de äger fysiska nätverk eller säljer tjänster som drivs av andra nätverksägare.

Tidigare definitioner av LAN som ”små nätverk” lokaliserat i ett begränsat område syftade på ett nätverk var placerat oftast i en och samma plats, till exempel en byggnad. Dagens uppfattning av LAN är ett relativt stort nätverk som kan utsträcka sig i flera byggnader, men fortfarande inom ett begränsat område.

Internet

Internet är ett globalt nätverk som sammankopplar privata och publika nätverk exempelvis telekom/Internet leverantörer, universitet, företag, osv. Internet-baserade kommunikation kräver tillämpningen av lämpliga tekniker och protokoll samt samarbete mellan flera organisationer.

Det kan bli förvirrande begreppet ”internet” med lilla i, det syftar på ett nätverk som omfattar ett begränsat antal nätverk.

Termen intranät används ofta för att hänvisa till en privat anslutning av LAN och WAN som tillhör en organisation och dess medlemmar, anställda eller andra behöriga. Men termen extranät är uppkopplingen till intranätet via Internet.

Serverlöst och serverbaserat nätverk

Bild 7: P2P – Peer-To-Peer nätverk

I ett kontor/hem finns det kanske flera datorer och dessutom andra hårdvara som till exempel skrivare, skanner, webbkamera, mm. Datorerna kan inneha gemensamma dokumentation, bilder, program och så vidare. Med hjälp av ett operativsystem och nätverkshanterare kan man ansluta dessa datorer till varandra och skapa ett lokalt nätverk som också är känd som P2P eller Peer-To-Peer nätverk.
Nätverksbeståndsdelar avgör nätverkstypen inte minst antal datorer i nätverket.

Ett serverlöst nätverk

Ett serverlöst nätverk, eller en arbetsgrupp av datorer, är den vanligaste typen av nätverk i hemmet eller på en mindre arbetsplats. Datorerna kommunicerar direkt med varandra och det krävs ingen server som hanterar nätverksresurserna. Varje användare bestämmer själv vilken information på den egna datorn som ska delas ut i nätverket.

 Ett serverbaserat nätverk

Bild 8: Server-baserat nätverk

Nätverket styrs av ett datoriserade system som oftast består av flera avancerade kommunikationsenheter, nätverkshanterare och servrar. En server tillhandahåller alla nödvändiga tjänster som möjliggör åtkomst till gemensamma nätverksresurser.

En server serverar nätverkstjänster som klienter använder. Ett serverbaserat nätverk kan konfigureras som domän. I en domän finns minst ett par servrar som innehåller alla användarkonton och deras inställningar som avgör deras deltagande i ett nätverk.