TEMA 5: XARXES D’ORDINADORS
1. ORIGEN DE LES XARXES D’ORDINADORS
A mesura que els anys passaven i el ordinadors cada vegada eren més potents, va sorgir la necessitat d’unificar els departaments de les empreses per tal d’unir les dades. Aquest sistema de comunicació que proporcionava les dades compartides a les empreses, va rebre el nom de comunicació en xarxa. Es parla de connexions de xarxa d’àrea local o LAN quan els ordinadors estan connectats en el mateix edifici, això permet connectar els ordinadors d’un mateix edifici i poder compartir els arxius de dades i els perifèrics, com per exemple les impressores.
La necessitat de connectar ordinadors que estaven allunyats va fer que els fabricants, comencessin a pensar en les línies telefòniques i les ones electromagnètiques com a mitjans de comunicació. Aquestes xarxes de llarg abast és van anomenar xarxes d’àrea geogràfica extensa WAN.
2. LES XARXES D’ÀREA LOCAL
2.1. Normalització de les xarxes.
Van començar a sorgir els primers problemes gràcies a la demanda de connexions d’ordinador en xarxa, on una empresa no podia connectar ordinadors de diferents fabricants. Doncs, l’Organització Internacional de Normalització (ISO, International Organization for Standardization) va crear unes normes perquè els fabricants poguessin garantir que els seus ordinadors es podien connectar amb tots els que les complien. Es va crear un model de connexió amb xarxes LAN i WAN que es va anomenar OSI (open system interconnection) l’any 1983. El model OSI es compon de set capes, amb una funció determinada:
1. Capa física: transmissió binaria.
2. Capa d’enllaç de dades: s’encarrega de la direcció física.
3. Capa de xarxa: selecciona la ruta entre els dos sistemes.
4. Capa de transport: controla el flux d’informació, detecta/corregeix els errors de transmissió.
5. Capa de sessió: controla la comunicació entre dos ordinadors connectats.
6. Capa de presentació: tradueix les dades per ser transmeses.
7. Capa d’aplicació: programes de xarxa que permeten connectar els programes d’un ordinador amb els programes de l’ordinador remot.
2.2. Descripció física de les xarxes d’àrea local (LAN).
Per connectar xarxes d’àrea local fan falta el protocol estàndard Ethernet i el medi de transmissió, que pot ser un cable específic o les ones electromagnètiques. Hi ha tres tipus de cables:
1. Cable coaxial: format per un conductor central, envoltat per un aïllament dialèctic amb una malla metàl·lica i tot recobert per un material aïllant de plàstic. El connector que s¡’utilitza té el nom BNC, per exemple el cable d’antena dels televisors és un cable coaxial.
2. Parell trencat (TP): és un cable on hi ha quatre parells de cables trenats de un color diferent. És molt fàcil fer les connexions i és el cable més utilitzat avui dia, ja que és molt econòmic. El connector que s’utilitza s’anomena RJ45.
3. Fibra òptica: és el cable més fiable per a les comunicacions, però el més car. Permet fer transmissions de senyals lluminosos a alta velocitat i no és afectada per les interferències electromagnètiques externes. És compon d’un nucli de fibra, cobert d’un revestiment aïllant de la llum. La font lluminosa més utilitzada per enviar informació mitjançant un cable de fibra òptica és el làser.
3. SISTEMA D’ONES/TIPUS DE XARXES
3.1. Sistema d’ones sense fil.
· Sistema d’ones sense fil. El cost de la instal·lació del cable i dels receptors d’ones és bastant més inferior que el de la instal·lació feta totalment per cables. Permeten que els ordinadors es connectin des de qualsevol lloc de l’edifici o infraestructura. La velocitat de comunicació és inferior a la que es pot obtenir mitjançant cables.
· Concentrador (hub). És un perifèric de la xarxa que agrupa un conjunt de dispositius per compartir un mateix cable de transport de la xarxa.
· Punt d’accés (AP, acces point). És un perifèric concentrador que permet interconnectar dispositius sense fil per formar una xarxa sense fil WLAN (wireless LAN). La normativa estàndard de certificació de les xarxes sense fil s’anomena WI-FI (wireless fidelity).
3.2. Targetes de xarxa.
Són les encarregades de fer possible que un ordinador es pugui comunicar amb els altres ordinadors d’una xarxa LAN. La més utilitzada és l’Ethernet.
3.3. Targetes de xarxa amb fil.
Cada targeta ha de tenir un connector per al tipus de cable on ha d’anar connectada.
3.4. Targetes de xarxa sense fil.
Cada targeta ha de tenir una antena per poder emetre i rebre ones del punt d’accés més pròxim.
3.5. Tipus de xarxes.
· Tipologia en bus. Són els més fàcils d’instal·lar. Cada ordinador es connecta amb el següent mitjançant un cable coaxial i els connectors BNC. Actualment s’utilitza poc.
· Tipologia en estrella. La majora de xarxes actuals són d’estrella. El cablatge que s’utilitza en aquesta tipologia és trenat i els connectors són els RJ45. Es molt segura i fàcil de mantenir.
· Tipologia en anell. Tots els ordinadors de la xarxa estan connectats al mateix cable i per poder comunicar-se els uns amb els altres han d’esperar el seu torn.
4. HISTÒRIA DE LA XARXA DE XARXES
4.1. Elements que componen una xarxa d’àrea local (LAN).
Tots els ordinadors que es connecten a una xarxa d’àrea local (LAN) han de tenir una targeta Ethernet i la mateixa velocitat de transmissió. Cal decidir la tipologia que s’utilitzarà per connectar els ordinadors, preferentment en estrella. Després s’ha d’escollir el tipus de cable, preferentment el parell trenat de la categoria 5 amb connectors RJ45. Per a cada aula on hi hagi més d’un ordinador, s’ha d’instal·lar el concentrador, que connecta els cables dels ordinadors i els perifèrics a la xarxa per poder rebre i enviar informació.
Es poden modificar les xarxes sense fil perquè funcionen per ones. També és possible dissenyar xarxes mixtes: on una part sigui amb fil i l’altra funcioni per ones.
Per treballar en la xarxa, els ordinadors s’han de configurar mitjançant la configuració del protocol de comunicacions TCP/IP i cal assignar per a cada ordinador: un nom i un número d’identificació. Si es vol que tots els ordinadors connectats d’una xarxa comparteixin programes i arxius, caldrà que es connectin a un servidors de xarxa, aquest controla la seguretat de la utilització de la xarxa, observa els usuaris, controla als usuaris i pot llegir certes dades d’un arxiu. També hi dona l’accés a Internet.
4.2. Història de la xarxa de xarxes.
El concepte de xarxes descentralitzades va començar a final dels anys seixanta. Es va anar desenvolupant i solucionant el problema de la circulació de informació limitada fins que els científics van crear un sistema: en el moment en què la informació és introduïda a la xarxa per ser enviada a un destinatari, no segueix un camí predeterminat, sinó que cada ordinador fa avançar la informació a qualsevol ordinador amb el qual tingui connexió. La informació ha de circular per totes les xarxes, independentment dels sistemes operatius que tinguin els ordinadors o de les avaries. Més tard els científics es van adonar de les moltes possibilitats que té aquest sistema de xarxes i van desenvolupar la xarxa anomenada Internet. L’any 1989 al Centre d’Investigació Europeu (CERN) es va inventar un sistema per intercanviar informació mundialment, es va anomenar World Wide Web.
4.3. Organització de la xarxa Internet.
La xarxa Internet envolta la Terra i cadascun dels punts o nusos d’unió dels fils és una altra xarxa més petita. Cada punt d’unió correspon a una empresa, que s’anomena proveïdor de servei d’Internet i tenen com a clients altres empreses, per exemple bancs i caixes, universitats, multinacionals... Per poder identificar les xarxes i els seus ordinadors s’han assignat uns números a cada xarxa i els ordinadors d’aquestes tenen accés a Internet, aquest número s’anomena IP (per exemple: 198.143.567.897. Aquest número és únic al món.
5. COM VIATJA LA INFORMACIÓ PER LA XARXA
5.1. Com viatja la informació per la xarxa.
· El protocol TCP. Quan s’ha aconseguit que l’ordinador tingui connexió amb un altre, comença a funcionar el control de protocol de transmissió (TCP), aquest analitza la quantitat d’informació que ha d’0enviar i comença a fragmentar-la en petits paquets d’informació. El protocol (TCP) posa una etiqueta a cada paquet i cada paquet perquè l’ordinador que els rebi els pugui identificar.
· El protocol IP. La feina del protocol IP comença quan acaba el protocol TCP. És l’encarregat d’afegir a cada paquet que s’ha d’enviar l’adreça de l’ordinador de destí i de l’ordinador que l’envia. Aquestes adreces són uns números IP que identifiquen cada ordinador que té accés a la xarxa d’Internet. Quan l’ordinador amb l’adreça (IP) de destí ha rebut un nombre de paquets, fa que el protocol TCP analitzi i ordeni la informació, que controli si hi ha tots els paquets i que comprovis si tots tenen la quantitat d’informació que diu l’etiqueta.
6. PROGRAMES I SERVEIS
6.1. Programes per verificar els codis IP i comprovar la connexió a la xarxa Internet del nostre ordinador.
Utilitzem el programa IPCONFIG per saber el número de l’adreça IP del nostre ordinador. Anem a Inici, Executar, escriure cmd, prémer l’opció Acceptar i s’obrirà una nova finestra on escriurem el nom dels programes que volem executar. Després del signe >, s’ha d’escriure IPCONFIG. Aquest programa ens informa del nom de la xarxa que en dóna servei a Internet i el número IP que ens ha assignat. Per saber per quin camí passen els paquets de la nostra connexió, utilitzem el programa TRACERT i l’adreça on volem anar.
· Correu electrònic. Permet enviar i rebre textos, imatges, etc...
· Llistes de correu. Envien informació a tots els membres subscrits del grup.
· News. Són grups de notícies que estan classificats per temes: escacs, informàtica, motos, cinema...
· World Wide Web (pàgines web). És el sistema que ens permet visualitzar la informació en format de pàgines multimèdia amb text, imatges, sons i vídeos.
· Comerç electrònic. Es compren productes des de la xarxa i es paguen amb targetes de crèdit.
· IRC (Internet relay chat). Permet conversar amb moltes persones d’arreu del món a l’instant.
· FTP (file transfer protocol). Permet enviar o rebre qualsevol tipus de fitxer, dades.... ràpidament.
· Telnet. Permet connectar l’ordinador personal com si fos una terminal d’un servidor remot.
· VOIP. Telefonia per Internet, permet utilitzar la connexió d’Internet per parlar per telèfon.
7. COMUNICACIONS
7.1. La xarxa de satèl·lits de posicionament global (GPS).
El sistema de posicionament global és format per una xarxa de 27 satèl·lits que envolten la Terra. Estan situats en una òrbita circular intermèdia a 20.200 km de distància de la superfície de la Terra. Aquest sistema va ser desenvolupat pel departament de Defensa dels Estats Units i ofereix cobertura a tota la Terra.
7.2. Funcionament del sistema GPS.
El funcionament del sistema GPS consta de: quan una persona vol determinar una posició, només ha de connectar l’aparell GPS en un lloc obert i esperar uns segons que aquest rebi el senyal d’un determinat nombre de satèl·lits de la xarxa de posicionament global. L’aparell GPS rep la informació de la posició i els valors del rellotge de cada un dels satèl·lits que ha pogut localitzar des del zenit del lloc on fem la mesura fins l’horitzó. El GPS sincronitza el rellotge que porta incorporat amb els dels satèl·lits i mesura el temps que hi tarda a rebre la informació. L’aparell fa els càlculs de triangulació i obté les coordinades de longitud i latitud reals del punt on ens trobem.
7.3. Utilització dels GPS.
Com a sistemes de navegació terrestre, existeixen els navegadors, que disposen d’unes memòries amb bases de dades molt potents que van informant dels punts d’interès (POI) com les benzineres que hi ha per les autopistes o carreteres, hotels, restaurants...
7.4. Aparells que permeten navegar amb GPS.
· Navegador. La seva funció és navegar. Sempre que tingui cobertura amb els satèl·lits ens donarà la posició d’ on ens trobem sobre una imatge d’un plànol digital.
· PDA. Molts models d’agendes electròniques porten incorporades elements per capturar senyals dels satèl·lits GPS.
· Mòbil. Moltes companyies de mòbils ofereixen aparells amb GPS que són capaços d’ensenyar el mapa de la zona i el recorregut que cal fer per arribar al lloc de destí.
8. CONNEXIONS
8.1. Connexió de l’ordinador personal amb l’encaminador (router).
La connexió d’un ordinador PC amb un encaminador per poder accedir al servei d’Internet es pot fer cable o per ones. Per fer la connexió per cable, cal utilitzar un encaminador de parells trenats. Segons el nombre de voltes del trenat del cable, s’obté un grau d’aïllament més alt o més baix de les ones electromagnètiques que circulen per l’aire. L’efecte d’afilament és causat per la poca superfície lineal que representa cada fil a la part més externa del cable trenat.
Els parells trenats dels extrems del cable s’ordenen per color segons una combinació que marca la normativa de fabricació europea. Aquests fils s’introdueixen en el connector RJ45, que serviran per connectar un extrem del cable a la targeta de xarxa (Ethernet) del PC i l’altre extrem al connector corresponent de l’encaminador.
Aquests sistema es diu connector a connector, i permet connectar diversos PC a un concentrador (hub) per poder formar una xarxa local.
8.2. Connexió d’un PC amb un altre PC.
Per fer aquesta connexió, s’utilitza el cable de parells trenats amb connectors RJ45. L’única diferència amb el cable anterior és que, en el moment de col·locar els connectors, els fils dels parells trenats no es connectaran connector a connector.
Aquest cable s’anomena cable encreuat (cross-over) i s’utilitza per connectar dos ordinadors o dos concentradors (hub).
9. TELEFONIA MÒVIL
9.1. Telefonia mòbil cel·lular.
Els sistemes de telefonia mòbil cel·lular permeten la comunicació entre usuaris mitjançant grans xarxes de comunicacions, que ofereixen els serveis següents:
· Telefonia mòbil.
· Enviament i rebuda de missatges curts.
· Enviament i rebuda de dades.
· Serveis d’Internet.
· Trucada amb vídeo.
· TV digital.
9.2. Funcionament de la telefonia mòbil.
El sistema de telefonia mòbil cel·lular es basa en la divisió de els zones geogràfiques en cèl·lules de cobertura. Es subdivideixen en més cèl·lules segons el nombre d’abonats que hi ha a la zona, per poder garantir la cobertura i els serveis.
Un cèl·lula de cobertura és la unitat bàsica de cobertura en què es divideix aquest sistema decimal.
9.3. Procés de comunicació entre mòbils.
El procés de connexió és el següent: El mòbil fa la petició a la cèl·lula que li dóna cobertura, aquest transmet la informació a les altres cèl·lules pròximes fins a arribar a la central. Aleshores, la central acceptarà la petició i anirà fent els enllaços necessaris fins a contactar amb la companyia del destinatari i localitzar l’abonat que ha de rebre la informació.
El temps que l’abonat utilitza la xarxa li és facturat, i quan rep una trucada itinerant a l’estranger (roaming) s’ha de fer càrrec del cost de la part de la connexió itinerant segons la tarifa pactada per la seva pròpia companyia amb el país on es troba aquest.
És la unió d’aquestes Xarxes d’Àrea Extensa el que forma l’entramat d’Internet, la xarxa mundial de les comunicacions entre ordinadors.
