Sieć PIONIER to ogólnopolska szerokopasmowa sieć optyczna stanowiąca bazę dla badań naukowych i prac rozwojowych w obszarze informatyki i telekomunikacji, nauk obliczeniowych (gridy, itp.), aplikacji oraz usług dla społeczeństwa informacyjnego. Wybudowana w całości ze środków KBN, w chwili obecnej łączy 21 ośrodków Miejskich Sieci Akademickich i 5 Centrów Komputerów Dużej Mocy za pomocą własnych łączy światłowodowych. PIONIER jest pierwszą w Europie krajową siecią akademicką wykorzystującą własne światłowody z technologią DWDM i transmisją 10GE.

b.) Cel.

Głównym celem sieci PIONIER jest obsługa całego polskiego środowiska akademickiego i naukowego oraz wspomaganie realizowanych przez to środowisko projektów badawczych i edukacyjnych. Konsorcjum PIONIER określa kierunki rozbudowy, politykę użytkowania sieci PIONIER, zasady jej eksploatacji, zarządzania i współpracy z innymi instytucjami krajowymi i zagranicznymi.

c.) Główne założenia.

Podstawą do budowy sieci PIONIER stał się program „PIONIER: Polski Internet Optyczny – Zaawansowane Aplikacje, Usługi i Technologie dla Społeczeństwa Informacyjnego”. Program został zaakceptowany w roku 2000 i przyjęty do realizacji w roku następnym przez Komitet Badań Naukowych (KBN. Definiuje on program PIONIER jako "Polski Internet Optyczny - Zaawansowane Aplikacje, Usługi i Technologie dla Społeczeństwa Informacyjnego". Program PIONIER zainicjował szereg działań (później dołączyły do niego takie programy jak ePolska, Wrota Polski itp.) mających na celu budowę podstawowych mechanizmów społeczeństwa informacyjnego, umożliwiających Polsce równorzędne partnerstwo z innymi krajami.

Program koncentruje się na trzech obszarach:

· budowie szerokopasmowej infrastruktury sieciowej dla wspomagania nauki, dorównującej podobnym instalacjom w innych krajach europejskich; w chwili obecnej po czterech latach prac możemy z niemałą satysfakcją stwierdzić, iż aktualnie działająca infrastruktura nie odbiega technologicznie od wiodących europejskich sieci, a także naukowych sieci akademickich w USA;

· wytworzeniu i przetestowaniu pilotowych usług i aplikacji dla społeczeństwa informacyjnego, stanowiących podstawę dla wdrożeń w takich dziedzinach, jak: nauka, edukacja, opieka zdrowotna, środowisko naturalne, administracja rządowa i samorządowa, przemysł i usługi;

· stworzeniu konkurencyjnych warunków do aktywnego tworzenia oprogramowania do nowych zastosowań w społeczeństwie informacyjnym.

d.) Rezultaty.

Podstawowym medium transmisyjnym sieci PIONIER są kable światłowodowe ułożone w ziemi lub podwieszone na liniach energetycznych. Obecnie całkowita długość eksploatowanych linii światłowodowych w sieć PIONIER wynosi 5375,5km. W okresie od roku 2001 do chwili obecnej wybudowano 4891 kilometrów własnych linii światłowodowych, w których znajdują się standardowe włókna jedno modowe (G.652) oraz włókna o niezerowej przesuniętej dyspersji (G.655). W sieci PIONIER realizowana jest transmisja z wykorzystaniem systemu DWDM. Aktualnie eksploatowane są 2 lambdy 10Gbit/s. Do końca 2009 roku planowane są odbiory kolejnych odcinków linii optycznych sieci PIONIER o łącznej długości 440 km.

Szerokopasmowa sieć światłowodowa PIONIER jest wykorzystywana aktualnie do:

· obsługi akademickiej sieci Internet;

· budowy dedykowanej sieci dla połączeń pomiędzy centrami superkomputerowymi (ośrodkami KDM) oraz zestawiania dedykowanych połączeń wykorzystywanych w polskich i międzynarodowych projektach badawczych;

· rozwoju sieci regionalnych (poprzez udostępnienie akademickim sieciom MAN włókien światłowodowych, wykorzystywanych do obsługi jednostek terenowych administracji rządowej i samorządowej, szkół, szpitali,...)

e.) Innowacyjność.

Sieć PIONIER jest pierwszą w Europie krajową siecią akademicką, która wykorzystuje własne włókna światłowodowe. Transmisja realizowana jest w systemie DWDM w technologii 10 Gigabit Ethernet (obecnie po dwa kanały 10 GE w każdej relacji). Aktualnie prowadzone są wstępne badania i testy nad implementacją w sieci PIONIER technologii 40 Gigabit Ethernet lub 100 Gigabit Ethernet, w zależności od dostępnych na rynku urządzeń.

Ważnym elementem sieci PIONIER są istniejące i planowane bezpośrednie połączenia światłowodowe do operatorów zagranicznych. Sieć PIONIER, podobnie jak inne sieci naukowe Europy Zachodniej, dołączona jest do europejskiej sieci naukowo-akademickiej i edukacyjnej GEANT2 łączem 10 Gb/s (węzeł sieci GEANT2 zlokalizowany jest w siedzibie IChB PAN-PCSS). Polska sieć jako jedna z pierwszych w Europie zdefiniowała i zrealizowała światłowodowe połączenia trans graniczne (CBDF - Cross Border Dark Fiber) z sąsiednimi sieciami naukowymi. Obecnie funkcjonują w pełni operacyjne połączenia do niemieckiej sieci DFN w Słubicach, czeskiej sieci CESNET w Cieszynie, słowackiej sieci SANET w Zwardoniu oraz ukraińskich sieci UARNET i URAN w Hrebenne.

Poprzez sieć CESNET jest realizowana łączność do austriackiej sieci ACONET. W trakcie realizacji są połączenia z Białorusią, Litwą i Rosją (Obwód Kaliningradzki). Prace poczynione w kierunku połączenia tych sieci z siecią PIONIER dostrzeżono i doceniono na szczeblu europejskim, w wyniku czego operatorowi sieci PIONIER powierzono funkcję koordynatora projektu Porta Optica. Głównym celem tego projektu było zaprojektowanie naukowych sieci optycznych oraz połączeń trans granicznych w Krajach Nadbałtyckich (Litwa, Łotwa, Estonia), Europy Wschodniej (Ukraina, Białoruś, Mołdawia) oraz krajach rejonu Kaukazu (Gruzja, Azerbejdżan, Armenia). Warta podkreślenia jest również obecność sieci PIONIER, reprezentowanej przez PCSS, jako członka stowarzyszonego w amerykańskiej sieci naukowej Internet2 oraz aktywnego członka organizacji TERENA (Trans-European Research and Education Networking Association.

f.) Operator sieci.

Operatorem Polskiej Szerokopasmowej Sieci Naukowej PIONIER jest Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe, które jednocześnie zarządza Miejską Siecią Komputerową POZMAN. Bardzo ważnym aspektem działania sieci PIONIER są jej połączenia zagraniczne. W ramach obsługi połączeń zagranicznych PCSS zarządza połączeniem polskiego środowiska naukowego z europejską GÉANT i światowymi sieciami naukowymi. Nad prawidłowym funkcjonowaniem usług sieci PIONIER nadzór w trybie 24h na dobę przez 365 dni w roku utrzymuje Centrum Zarządzania Siecią PIONIER (NOC PIONIER) (http://noc.pionier.gov.pl) Poznańskiego Centrum Superkomputerowo-Sieciowego. Zgłoszenia do Centrum Zarządzania Siecią można kierować telefonicznie lub pocztą elektroniczną 24h/dobę, 7 dni w tygodniu.

Zakres działania Centrum Zarządzania Siecią obejmuje:

· monitorowanie stanu połączeń zagranicznych sieci PIONIER;

· monitorowanie stanu sieci rozległej PIONIER;

· przyjmowanie zgłoszeń o awariach;

· przyjmowanie zgłoszeń dotyczących usług;

· przyjmowanie zgłoszeń dotyczących naruszenia zasad bezpieczeństwa;

· przyjmowanie informacji o planowanych pracach;

· diagnostyka awarii.

g.) Infrastruktura.

Inwestycja sieci optycznej.

Podstawowym medium transmisyjnym sieci PIONIER są kable światłowodowe ułożone w kanalizacji lub podwieszone na słupach energetycznych . W okresie od roku 2001 do października 2009 wybudowano prawie 4900 kilometrów łączy światłowodowych, w których znajdują się standardowe włókna jednomodowe (G.652) oraz włókna o niezerowej przesuniętej dyspersji (G.655). Wraz z włóknami dzierżawionymi od innych operatorów w sieci PIONIER użytkowanych jest 5375,5 km włókien światłowodowych. Na włóknach tych realizowane są transmisje z wykorzystaniem systemu DWDM. Aktualnie wykorzystuje się 2 lambdy 10Gbit/s.

W końcu roku 2009 zostanie oddanych 330 km nowych linii optycznych, co pozwoli zamknąć pętle optyczne na północnym wschodzie kraju i doprowadzic światłowód do granicy z Rosją (Obwód Kaliningradzki).

Szerokopasmowa sieć światłowodowa PIONIER jest wykorzystywana aktualnie do:

· obsługi akademickiej sieci Internet

· budowy dedykowanej sieci dla połączeń pomiędzy centrami superkomputerowymi (ośrodkami KDM)

Ważnym elementem sieci PIONIER są istniejące i planowane bezpośrednie łącza światłowodowe do operatorów zagranicznych. Za pomocą tych łącz możliwe jest tanie i szybkie bezpośrednie dojście do głównych węzłów wymiany Internetu np. we Frankfurcie nad Menem oraz połączenia z sieciami naukowymi innych krajów. W chwili obecnej takie łącza istnieją na granicy z Niemcami (Słubice - połączenie z siecią DFN, Gubin, Kołbaskowo), Czechami (Cieszyn - połączenie z siecią CESNET) i Słowacją (Zwardoń - połączenie z siecią SANET), Ukrainą (Hrebenne – połączenie z siecią UARNET i URAN), Łącza o przepustowości 10 Gb/s (1 lambda) doprowadzone są także do granicy z Białorusią (Kuźnica Białostocka) oraz z Litwą (Ogrodniki). W trakcie budowy jest linia światłowodowa do granicy z Rosją (Obwód Kaliningradzki) w Gronowie.

W trakcie uruchamiania jest system transmisyjny z Poznania przez Słubice do Hamburga, gdzie sieć PIONIER połączy się bezpośrednio z siecią naukową SURFnet i NORDunet. Z Hamburga uruchomione zostanie także połączenie do punktu wymiany ruchu w Amsterdamie (AMSIX).

Aktualnie użytkowana infrastruktura.

Sieć PIONIER obejmuje obecnie 21 akademickich sieci MAN (22 Jednostki Wiodące) zapewniając środowisku naukowo-badawczemu w Polsce (uczelnie wyższe, instytuty badawcze, centra superkomputerowe, biblioteki, itp.) dostęp do zasobów światowego Internetu oraz dedykowane połączenia pomiędzy ośrodkami naukowymi w Polsce i do ośrodków za granicą.

PIONIER łączy 19 akademickich sieci MAN własnymi łączami o szybkości 2 x 10Gbit/s (technologia DWDM) oraz 2 akademickie sieci MAN z wykorzystaniem połączeń w technologii 1 GE dzierżawionych o operatora trzeciego.

Na włóknach światłowodowych G. 652 i G.655 zainstalowano system DWDM firmy ADVA, stanowiący warstwę transmisyjną dla sieci MPLS zbudowanej na urządzeniach szkieletowych NetIron XMR 16000/8000 firmy Foundry Networks. Główny i zapasowy router sieci PIONIER znajdują się w Poznaniu, są to urządzenia klasy operatorskiej Juniper T320.

Rysunek 1 Sieć PIONIER na mapie Polski.

Sieć PIONIER posiada połączenia zagraniczne do europejskiej sieci naukowej GEANT2 oraz do Internetu światowego. Połączenia do sieci GEANT2 zrealizowane zostały w technologii 10 Gbit/s w technologii Packet over Sonet - łącze podstawowe oraz 10 Gbit/s w technologii Gigabit Ethernet i doprowadzone bezpośrednio do węzła sieci GEANT2 w Poznaniu. Połączenie do Internetu zagranicznego posiada aktualnie przepustowość 7,5 Gbit/s.

Nad prawidłowym funkcjonowaniem sieci PIONIER nadzór w trybie 24h na dobę przez 365 dni w roku utrzymuje Centrum Zarządzania Siecią PIONIER (PIONIER NOC) Poznańskiego Centrum Superkomputerowo-Sieciowego wraz z IP-NOC działającym w Centrum Komputerowym Politechniki Łódzkiej.

Połączenia logiczne w sieci PIONIER.

Rysunek 2 Połączenia logiczne w sieci PIONIER

3. Miejska sieć komputerowa KOSMAN.

a.) Wstęp.

Miejska Sieć Komputerowa KosMAN obejmuje swoim zasięgiem dużą część Koszalina, łącząc ze sobą sieci lokalne, w których pracuje kilka tysięcy komputerów osobistych, stacji roboczych i serwerów. Celem sieci jest świadczenie zaawansowanych usług teleinformatycznych dla Politechniki Koszalińskiej oraz innych placówek oświatowych, urzędów państwowych i klientów komercyjnych na terenie miasta.

Sieć funkcjonuje w oparciu o własne i dzierżawione kable światłowodowe oraz miedziane, stanowiące medium transmisyjne dla technologii GigabitEthernet, FastEthernet, xDSL i in. Topologia ringu oraz łącza backupowe gwarantują wysoki poziom niezawodności. KosMAN jest członkiem Konsorcjum PIONIER Akademickich Sieci Komputerowych i Centrów Komputerów Dużej Mocy, zrzeszającym największe krajowe sieci akademickie i naukowe.

Nadzór nad siecią miejską sprawuje Ośrodek Administracji KosMAN funkcjonujący w ramach Centrum Informatycznego Wydziału Elektroniki i Informatyki przy ulicy Partyzantów. Zadaniem OA jest obsługa użytkowników w zakresie dostępu do krajowej i światowej sieci informatycznej, serwisów informacyjnych i baz danych oraz udostępnianie poprzez sieć mocy obliczeniowych serwerów wraz z oprogramowaniem użytkowym.

Obecnie MSK KosMAN w oparciu o posiadaną infrastrukturę prowadzi szeroką działalność, oferując swoim klientom usługi takie jak: dzierżawa łącz internetowych, kanałów punkt-punkt z gwarancją jakości usług (QoS), kolokacja serwerów, prowadzenie kont na serwerach i in.

b.) Schemat.

Rysunek 3 Schemat Miejskiej Sieci Komputerowej KosMAN

c.) Osiągnięcia.

· dynamiczny rozwój zasobów sieci miejskiej integrującej środowisko naukowo akademickie Koszalina;

· inwestycje budowy infrastruktury światłowodowej na terenie miasta;

· współpraca z jednostkami administracji samorządowej - wspólne inwestycje budowy infrastruktury teleinformatyczne;

· wdrożenia nowoczesnych technologii teleinformatycznych - działalność edukacyjna i promocyjna w tym zakresie;

· współrealizacja, w ramach konsorcjum, projektów naukowych i rozwojowych realizowanych przez sieć PIONIER.

d.) Dziedziny zainteresowań.

· wideokonferencje;

· e-learning;

· bezpieczeństwo sieci ;

· bezprzewodowe technologie dostępowe;

· telefonia IP i technologia VoIP;

· Ipv6;

· eduroam;

· multicasty.

e.) Zadania.

KosMAN jest członkiem Konsorcjum PIONIER Akademickich Sieci Komputerowych i Centrów Komputerów Dużej Mocy, zrzeszającym największe krajowe sieci akademickie i naukowe.
Nadzór nad siecią miejską sprawuje Ośrodek Administracji KosMAN funkcjonujący w ramach Uczelnianego Centrum Technologii Informatycznych.
Zadaniem Ośrodka Administracji jest obsługa użytkowników w zakresie dostępu do krajowej i światowej sieci informatycznej, serwisów informacyjnych i baz danych oraz udostępnianie poprzez sieć mocy obliczeniowych serwerów wraz z oprogramowaniem użytkowym.
Sieć funkcjonuje w oparciu o własne oraz dzierżawione łącza światłowodowe i radiowe, stanowiące medium transmisyjne dla technologii GigabitEthernet, FastEthernet i in.
Topologia ringu oraz łącza backupowe gwarantują wysoki poziom niezawodności.

4. Sieć lokalna.

a.) Wstęp.

Sieć lokalna (ang. Local Area Network stąd używany także w języku polskim skrótowiec LAN) (wewnętrzna sieć) – najmniej rozległa postać sieci komputerowej, większa jednak od sieci osobistej PAN (ang. Personal Area Network), zazwyczaj ogranicza się do jednego budynku (biura) lub kilku pobliskich budynków (np. bloków na osiedlu).Techniki stosowane w sieciach lokalnych można podzielić na rozwiązanie oparte na przewodach (kable miedziane, światłowody) lub komunikacji radiowej (bezprzewodowe). W sieciach lokalnych przewodowych najczęściej używaną techniką jest Ethernet (za pośrednictwem kart sieciowych i przełączników, ang. switch, dawniej koncentratorów, ang. hub). Czasem są to takie urządzenia, jak np. port szeregowy, port równoległy czy port podczerwieni. W sieciach lokalnych bezprzewodowych najczęściej używaną techniką jest Wi-Fi, określony standardami IEEE 802.11. Sieci lokalne podłączone są często do Internetu wspólnym łączem, takim jak DSL, ADSL lub coraz częściej modemem kablowym od dostawcy telewizji kablowej lub dedykowanym łączem symetrycznym.

b.) Schemat.

Rysunek 7 Sieć lokalna LAN

c.) Topologie sieci lokalnych LAN

Topologie sieci LAN można podzielić na trzy podstawowe: magistrali, pierścienia oraz gwiazdy. Wymienione rodzaje topologii można ze sobą łączyć, powstają wtedy topologie złożone.
Topologie magistrali wyróżnia to, że wszystkie węzły sieci połączone są ze sobą za pomocą pojedynczego, otwartego (umożliwiającego przyłączenie kolejnych urządzeń) kabla. Kabel ten obsługuje tylko jeden kanał i nosi on nazwę magistrali. Niektóre technologie oparte na magistrali korzystają z więcej niż jednego kabla, dzięki czemu obsługiwać mogą więcej niż jeden kanał, mimo że każdy z kabli obsługuje niezmiennie tylko jeden kanał transmisyjny. Oba końce magistrali muszą być zakończone opornikami ograniczającymi - terminatorami. Oporniki te chronią przed odbiciem sygnału. Zawsze gdy komputer wysyła sygnał, rozchodzi się on w przewodzie automatycznie w obu kierunkach. Jeśli sygnał napotka na swojej drodze terminatora, to dochodzi do końca magistrali, gdzie zmienia kierunek biegu. Typowa magistrala składa się z pojedynczego kabla łączącego wszystkie węzły w sposób charakterystyczny dla sieci równorzędnej. Kabel nie jest obsługiwany przez żadne urządzenia zewnętrzne. Zatem wszystkie przyłączone do sieci urządzenia „słuchają” transmisji przesyłanych magistralą i odbierają pakiety do nich zaadresowane. Brak jakichkolwiek urządzeń zewnętrznych, w tym wzmacniaczy, sprawia, że magistrale sieci lokalnych są proste i niedrogie.
Topologia pierścienia. Każda przyłączona do sieci stacja robocza ma w ramach takiej topologii dwa połączenia, po jednym dla każdego ze swoich najbliższych sąsiadów. Połączenie takie musiało tworzyć fizyczną pętlę, czyli pierścień. Dane przesyłane były wokół pierścienia w jednym kierunku. Każda stacja robocza działała podobnie jak wzmacniacz, pobierając i odpowiadając na pakiety do nich zaadresowane, a także przesyłając dalej pozostałe pakiety do następnej stacji roboczej wchodzącej w skład sieci.
Pierwotna pierścieniowa topologia sieci LAN umożliwiała tworzenie połączeń równorzędnych między stacjami roboczymi. Połączenia te musiały być zamknięte; czyli musiały tworzyć pierścień. Pierścienie te zostały wyparte przez sieci Token Ring (o których mowa w punkcie „Standardy sieci LAN”), które to korzystały z koncentratorów wzmacniających. Wyeliminowało to podatność sieci pierścieniowej na zawieszenia się przez wyeliminowanie konstrukcji każdy-z-każdym pierścienia.
Połączenie sieci LAN o topologii gwiazdy z przyłączonymi do niej urządzeniami rozchodzą się z jednego, wspólnego punktu, którym jest koncentrator. Każde urządzenie przyłączone do sieci w topologii gwiazdy może uzyskiwać bezpośredni i niezależny od innych urządzeń dostęp do nośnika. W tym celu urządzenia te muszą współdzielić dostępne szerokości pasma koncentratora. Topologie gwiazdy stały się dominującym we współczesnych sieciach LAN rodzajem topologii. Są one elastyczne i stosunkowo tanie.

topologia-magistrali

Rysunek 4 Topologia magistrali.

Rysunek 5 Topologia pierścieniowa.

Rysunek 6 Topologia gwiaździsta

d.) Standardy sieci LAN.

Najbardziej znaną i szeroko używaną techniką sieciową o topologii szynowej jest Ethernet. Został on opracowany przez Xerox Corporation we wczesnych latach siedemdziesiątych. Była to sieć, w której urządzenia łączone były za pomocą grubego kabla koncentrycznego. Prędkość przesyłania sygnału wynosiła 10 Mbps. Obecnie ten typ sieci znany jest jako PARC Ethernet lub Ethernet I. Jednym z pierwszych kroków było zatwierdzenie Ethernetu jako samodzielnego protokołu sieciowego. Oryginalny Ethernet używał bardzo prymitywnej metody znanej jako wielodostęp do łącza sieci z badaniem stanu kanału lub metody CSMA. Jej istota polegała na tym, że stacja, która chciała przesyłać dane, musiała najpierw upewnić się, że jest to możliwe "nasłuchując", czy linie przesyłowe (kanały) są wolne. Sieci Ethernet mogą pracować w paśmie podstawowym lub mogą być szerokopasmowe, pełnodupleksowe lub półdupleksowe. Mogą wykorzystywać jeden z pięciu różnych nośników i pracować z prędkościami z zakresu od 10 Mbps do 1Gbps.
Fast Ethernet pozwolił na zwiększenie prędkości sieci Ethernet z 10 Mbps do 100 Mbps. Powstał w związku z tym nowy standard Fast Ethernet. Właściwie jest on bardzo podobny do Ethernet 10BaseT, ale działa o wiele szybciej. Fast Ethernet szybko zadomowił się w środowisku sieci lokalnych. Wielu producentów wspomogło ten proces, oferując karty sieciowe obsługujące dwie szybkości transmisji 10 i 100 Mbps. Takie karty są w stanie albo automatycznie wybierać optymalną prędkość, uwzględniając typ okablowania i odległość od koncentratora, lub też prędkość może być wybierana ręcznie.
Token Ring jest kolejną architekturą sieci LAN. Ma ona wiele cech wspólnych z Ethernetem. W rezultacie może z nimi współpracować, korzystając z mostu tłumaczącego. Początkowo Token Ring był technologią dostosowaną do pasma 4 Mbps, później przepustowość podniesiono do 16 Mbps. Dziś istnieją rozwiązania zwiększające prędkość sygnału w sieci Token Ring do 100 lub nawet 128 Mbps.
Istnieją jeszcze interfejsy FDDI (starsza i solidniejsza technologia LAN oparta na przesyłaniu danych światłowodowo) oraz ATM.

5. Literatura.

· http://www.man.koszalin.pl/index.php?ak=o_nas

· http://www.pionier.net.pl/online/consortium.php?id=10

· http://pl.wikipedia.org/wiki/Sie%C4%87_lokalna

· http://www.staff.amu.edu.pl/~psi/informatyka/kluczew/I2_LANbasics.htm

· http://www.sciaga.pl/tekst/12938-13-komputerowe_sieci_lokalne