# Netwerk
Het begrip netwerk hangt nauw samen met het begrip telecommunicatie. Telecommunicatie is niet eenduidig te definiëren maar letterlijk betekent het ‘communicatie op afstand’, en dat is ook wat een netwerk doet.
Een computer is een hulpmiddel voor het werken met gegevens, en netwerken zijn hier een uitbreiding op. Het geeft de computer meer mogelijkheden voor het opslaan, uitwisselen, gedeeld gebruiken en beveiligen van gegevens.
Deze technische hulpmiddelen vormen meestal een combinatie van computersystemen, besturingssystemen, bekabelingen en satellietverbindingen en kunnen opgedeeld worden volgens:
- omvang en geografische plaats (LAN & WAN)
- vorm (verhouding van toestellen in het netwerk)
- gebruik (Peer2Peer, Dedicated server, Host-netwerk, …)
- gebruikte protocol (breedbandnetwerken, …)
Computers die zijn aangesloten op een netwerk kunnen de uitwisseling van gegevens aanzienlijk sneller en gemakkelijker maken.
De gegevens kunnen rechtstreeks verplaatst worden van de ene computer naar de andere zonder dat mensen deze persoonlijk moeten verspreiden. Het meest elementaire netwerk bestaat uit twee onderling verbonden computers die met elkaar kunnen communiceren via een kabel. Bovendien kunnen computers in een netwerk gebruik maken van dezelfde resources, zoals printers en faxmodems, waardoor minder hardware moet aangeschaft worden.
# Soorten netwerken
We kunnen de verschillende soorten netwerken niet eenduidig definiëren. We zullen kijken naar verschillende aspecten van een netwerk en zo soorten netwerken onderscheiden.
# Volgens omvang en geografische plaats
# Mainframe en minicomputer
Een mainframe is een computer waarvan de centrale verwerkingseenheid (zeg maar de processor, harde schijven, intern geheugen of RAM, …) een enorme capaciteit heeft. Aan de centrale verwerkingseenheid of CPU kunnen dan een aantal terminals gekoppeld worden.
Deze terminals kunnen zowel domme terminals zijn die zelf niet beschikken over een geheugen (meestal enkel bestaande uit een scherm en een klavier), of intelligente terminals, dit zijn dan meestal PC’s of minicomputers, voorzien van de nodige hardware om te kunnen samenwerken met de CPU.
De minicomputer is vergelijkbaar met de mainframe, maar zal iets kleiner zijn, met minder terminals en wordt meestal enkel voor bepaalde databasetoepassingen gebruikt (dedicated). Het aantal domme terminals, die samen kunnen werken, kan afhankelijk van de CPU maximaal oplopen tot 50.
In geval men intelligente terminals koppelt, zal de mainframe of mini eveneens dienst doen als server. In dat geval kan men wel spreken van een echt netwerk.
# PAN
Een PAN (Personal Area Network) is een computernetwerk dat gebruikt wordt voor communicatie tussen computer-apparaten (waaronder telefoons en PDA’s) dicht bij één enkele persoon. Het bereik van een PAN is meestal enkele meters. PAN’s kunnen gebruikt worden voor communicatie tussen de persoonlijke apparaten zelf of om te verbinden met een netwerk op hoger niveau en het Internet (een zogenaamde uplink).
# LAN
Een LAN (local area network) is een verzameling computers die systeemelementen zoals schijfruimte, printers, communicatiemiddelen (modems) en andere randapparaten gemeenschappelijk gebruiken. Zoals uit de benaming blijkt gaat het meestal om een fysisch beperkte omgeving. Meestal is de uitgestrektheid van een LAN beperkt tot één gebouw of site.
Na de opkomst van de PC (personal computers) in de jaren tachtig , bleek er in de bedrijfswereld al snel dat er een probleem was bij het uitwisselen van gegevens en het efficiënt gebruik van databanken. Het koppelen van verschillende PC’s tot een netwerk was dan ook een logische stap in de evolutie van de informatieverwerking.
# WAN
Een Wide Area Network is een netwerk van computers gekoppeld over een grotere afstand (soms wereldwijd). Het gaat hier om een koppeling via gehuurde datacommunicatie lijnen. De geografische spreiding kan dus enorm zijn. Meestal wordt een WAN beperkt tot één bedrijf, bestaande uit verschillende sites. De beveiliging van een WAN is zeer ingewikkeld en niet alleen afhankelijk van de bezitter van de computerapparatuur, maar ook voor een belangrijk deel de verantwoordelijkheid van de leveranciers van de communicatielijnen (Telecommunicatie Service Providers ofte TSP).
# Wereldwijde netwerken
Als we de schaalvergroting, die gedurende de informatica-evolutie heeft plaatsgevonden, doortrekken dan is een logisch gevolg de wereldwijde netwerken, waarbij het internet het bekendste voorbeeld is. De realisatie van snelle verbindingen, zoals koper- en glasvezelkabels, maar ook microgolf- en satellietcommunicatie, maakt dat de traditionele netwerktechnologie (terminalhost verbinding) voorbijgestreefd is.
Het internet is hier natuurlijk het bekendste voorbeeld van. Nog een bekende en relevante toepassing vooral voor webdevelopers zijn CDN’s of Content Delivery Networks.
Een CDN is een wereldwijd netwerk van servers die met elkaar in verbinding staan. Het doel van deze server is het (tijdelijk) opslaan van de statische content van jouw website, waardoor er wereldwijd kopieën van jouw content beschikbaar zijn. Zo kan een websitebezoeker deze data ontvangen van de server die het dichtst bij gelegen is, wat snellere laadtijden oplevert.
Een CDN wordt aangeboden door een CDN provider. Wanneer je aangesloten bent bij een CDN provider, wordt jouw website toegevoegd aan een wereldwijd netwerk van servers, ook wel Points of Presence (PoP) genoemd.
Deze PoP zijn geplaatst op knooppunten (internet exchange points) over de hele wereld, maar ook in strategische geplaatste datacenters. Binnen deze knooppunten en dataservers vind je de caching servers. De caching servers slaan de statische content van jouw website op. Bij statische content moet je denken aan HTML pagina’s, scripts, stylesheets en afbeeldingen die niet zo veel veranderen. Kort gezegd: jouw afbeeldingen en html pagina’s worden door de CDN provider gekopieerd, opgeslagen over de gehele wereld en klaargezet voor distributie.
Wanneer een gebruiker op jouw site komt, en dus data opvraagt van jouw server, kijkt de CDN provider waar deze gebruiker vandaan komt. Op basis van deze locatie kiest het een PoP binnen zijn netwerk die dichtbij de gebruiker gelegen is en verstuurd vanuit deze locatie de statische content die opgeslagen is naar de gebruiker. Dit is handig, want als een bezoeker uit India op jouw site komt, en jouw webhosting provider heeft zijn servers in Gent, moet de data een flinke afstand overbruggen om bij de gebruiker te komen. Dit levert dus een langzame gebruikerservaring op. In plaats hiervan roept het CDN netwerk de dichtstbijzijnde PoP aan om de statische content aan de gebruiker te leveren. De gebruiker zal verder niet merken of deze data van de website van de originele webserver komt, of dat het via het CDN netwerk aangeleverd is. Wel zal de gebruiker merken dat de website vlot laadt. Dit zal op zijn beurt weer leiden tot een lage bounce rate en goede zoekmachineresultaten.
Alhoewel een CDN bestanden van een website (tijdelijk) opslaat, is het niet hetzelfde als een webhosting. Daar waar een webhosting het CMS draaiende houdt en de database en dynamische en statische content opgeslagen heeft, beperkt een zich enkel tot de statische content. Alle dynamische content zal dus altijd vanaf een webhosting opgeroepen moeten worden. Daarom is een CDN een aanvulling op je bestaande webhosting en geen vervanging.
Voordelen van een CDN:
- Robuustere website: Wanneer je huidige webserver last heeft van hardware problemen, of het lastig gewoon erg zwaar heeft om alle traffic te managen, kan een CDN een uitkomst zijn. Dan kan een gebruiker alsnog data van jouw website laden, door gebruik te maken van andere caching servers.
- Snelheid: Zonder CDN moet iedere gebruiker van jouw website de data van jouw webserver halen. Ook als de gebruiker ver weg is van deze webserver. Data gaat razendsnel over de hele wereld heen, maar data zal sneller geladen worden als de gebruiker deze bij een dichtbij zijnde server kan afroepen. Het verkort dus de laadtijd van deze bestanden. Daarnaast kan een CDN gebruik maken van bestandscompressie, waardoor het kleine bestanden kan verzenden naar de gebruiker.
- Vermindering van bandbreedte: Veel webhosting pakketten leveren oneindig veel bandbreedte. Echter zijn er ook webhosting pakketten waarbij slechts een beperkte hoeveelheid aan bandbreedte gebruikt kan worden. Grote websites kunnen hier al snel overheen gaan, waardoor een CDN interessant kan zijn. Door caching en andere optimalisaties wordt het bandbreedte gebruik verminderd en dus ook de maandelijkse kosten.
- Bescherming tegen DDoS: Een DDoS is een enorme, plotselinge piek in verkeer naar een webserver. Hierdoor kan een webserver helemaal overbelast raken en een site dus niet bereikbaar zijn. Door gebruik te maken van een CDN netwerk verdeel je de last over meerdere webservers.
Nadelen:
- Kostprijs: Er zijn gratis diensten maar een CDN zal in het algemeen geld kosten.
- Vooral voor internationaal publiek: Heb je een website met voornamelijk bezoekers uit de buurt dan is het waarschijnlijk de moeite niet waard. Echter kan je wel populaire frameworks op deze manier toevoegen, dat zou dan wel weer nuttig zijn.
# Volgens vorm/structuur
De topologie is de geografische structuur van communicatieverbindingen en systemen die het netwerk vormen. De topologie van een computernetwerk levert belangrijke randvoorwaarden voor de protocollen, het gebruik en het technisch beheer van het netwerk.
Op het eerste gezicht lijkt een ideale verbindingsstructuur er een te zijn waarbij alles met elkaar is verbonden, dit is natuurlijk niet mogelijk aangezien niet iedereen met elkaar communiceert, het aantal computersystemen voortdurend verandert en het ook gewoon te kostelijk zou zijn.
Bij het optimaliseren van de verbindingen zijn er verschillende topologieën ontstaan zoals de punt-naar-punt, ster, mesh en ringverbindingsstructuur.
# Punt-naar-punt
De punt-naar-punt verbinding is de eenvoudigste topologie. Voor de transmissietechnologie levert deze topologie de minste problemen op, omdat iedere ontvanger slechts op een enkele zender hoeft te worden afgestemd. De punt-naarpunt verbinding vormt de basis voor andere, meer complexe topologieën, zoals de ster-, maasvorm- en ringtopologie.
# Ster
In de sterverbinding wordt een centraal systeem via een aparte verbinding gekoppeld met ieder ander systeem.
Meestal is er een hiërarchische relatie tussen het centrale systeem, of master, en de andere systemen, die dan slaves worden genoemd. De stertopologie is kwetsbaar, omdat uitvallen van het centrale systeem het gehele netwerk platlegt.
Deze topologie wordt vaak aangetroffen bij oudere systemen met gecentraliseerde intelligentie, maar komt ook voor bij moderne netwerken met toegangscomputers.
# Maasvorm (Mesh)
De maasvormtopologie of mesh-structuur ontstaat meestal als de systemen over een groot gebied (bijv. een land of continent) verspreid zijn en de kostenbeheersing van de verbindingen een onregelmatige structuur noodzakelijk maakt.
Bij de maasvormtopologie kunnen berichten via verschillende routes de bestemming bereiken, hetgeen aanleiding geeft tot protocollen voor routering, flow control en congestion control.
Voorbeeld:
# Ring
In de ringtopologie is ieder systeem met twee andere systemen verbonden, nl. een systeem waarvan berichten ontvangen kunnen worden en een systeem waarnaar berichten gestuurd kunnen worden.
De berichten volgen dus een vaste route, waardoor de protocollen voor gegevenstransport relatief eenvoudig kunnen zijn. Een bericht blijft in de ring, totdat een systeem het bericht verwijdert (d.w.z., niet verder doorstuurt).
# Bus
De bustopologie bestaat uit een niet onderbroken communicatiemedium (bijv. een coaxkabel), waarop verschillende systemen zijn aangesloten.
Een systeem kan een bericht op het medium plaatsen, waarna het bericht door ieder systeem gelezen kan worden. De bus heeft hierdoor een inherente broadcast-eigenschap, en t.o.v. de ring de voordelen van:
- minder vertraging, omdat een bericht rechtstreeks en niet via tussenliggende systemen naar zijn bestemming reist.
- grote robuustheid, omdat het uitvallen van een systeem niet de rest van het netwerk uitschakelt.
Maar het heeft natuurlijk ook nadelen, het is mogelijk dat meerdere computers tegelijk hun data verzenden en dan spreekt men van een collision. De data moet opnieuw worden verzonden en hopelijk is de herhaal tijd van de machines verschillend zodat de tweede poging wel slaagt. Je kunt wel voorstellen dat op een druk netwerk hier veel data verloren gaat en de doorstroming snel daalt.
Daarentegen heeft de bustopologie een complexer medium access control protocol nodig, om de toegang tot het gemeenschappelijke medium te controleren en te coördineren.
# Head-end
De head-endtopologie combineert twee logische (éénrichtings-) bussen, de up-link en de down-link, die aan één zijde door een versterker, de head-end, zijn doorverbonden.
Elk systeem is zowel verbonden met de up-link als de down-link. Een systeem kan een bericht op de up-link plaatsen, waarna het bericht zich voortplant naar de head-end, daar wordt versterkt, en op de down-link wordt geplaatst. Daar kan het bericht door ieder systeem worden gelezen.
# Volgens gebruik
We kunnen de netwerken ook indelen naar hun gebruik.
# Peer to peer
Peer to Peer (P2P) netwerken hebben als eigenschap dat er geen server voorzien is. Iedere PC kan direct contact opnemen met de andere PC’s en doet dienst zowel als server én als client. Er is dus geen afzonderlijke PC die dienst doet als server. Als een PC uitvalt, blijft het netwerk toch operationeel. Omdat de server ontbreekt is de beheersbaarheid en beheerbaarheid van de data problematischer. Dit netwerk is meestal niet goed beveiligd.
# Dedicated-server
De data wordt hier central opgeslagen op een server. Bestanden die lokaal worden opgeslagen bij de clients zijn niet toegankelijk bij de andere gebruikers, tenzij sharing wordt toegepast.
Er kunnen een groot aantal clients bediend worden en ook de veiligheid kan beter verzekerd worden. De server is een *single point of failure, wat betekent dat netwerk niet meer functioneert indien éen enkel onderdeel van het netwerk uitvalt, nl. de server.
# Hostnetwerken
Een host-netwerk is een dedicated server netwerk maar hier zal niet enkel de data opgeslagen zijn op de server, maar er zal ook een applicatie op draaien. Het gebruikte protocol is TCP/IP of SNA.
# Volgens protocol
Een netwerkprotocol is een afgesproken communicatiewijze voor netwerkcomponenten. Door het toepassen van een standaard protocol, kunnen componenten van verschillende leveranciers met elkaar gegevens uitwisselen. We gaan hier later verder op in.
FTP, HTTP, SMTP…