Czym jest sieć komputerowa?

Siecią komputerową nazywamy zestaw dwóch lub więcej komputerów połączonych ze sobą jakimś medium transmisyjnym, dzięki któremu możliwa jest komunikacja. Jest to zatem cały system komputerowy i okablowanie, przez które komputery, czyli końcowi użytkownicy sieci, mogą przesyłać informacje pomiędzy sobą.

Każda sieć komputerowa działa według pewnych procedur. Dzięki nim możliwe jest jakiekolwiek połączenie. Taki zestaw reguł zwykło się nazywać protokołem sieciowym. Protokoły sieciowe zapewniają nie tylko bezbłędną transmisję, ale także często bezpieczeństwo danych komputerowych przesyłanych pomiędzy komputerami w sieci. Dzięki temu w sieci zwiększa się wydajność pracy oraz poprawie ulegają sposoby rozsyłania informacji poprzez sieć.

Sieci komputerowe mają jeszcze jedną niewątpliwą zaletę. Kiedy ważne dane przechowywane są tylko na jednym komputerze, ryzyko ich utraty jest ogromne. Dzięki sieciom komputerowym, często tworzonym tak, aby jeden z komputerów mógł odtworzyć dane przy pomocy innych, zwiększają niezawodność całego systemu i wpływają na zmniejszenie ryzyka utraty danych.

Jednak największym sukcesem, dzięki któremu sieci komputerowe odniosły tak wielki sukces, jest współdzielenie zasobów. Kiedy komputery połączone są w sieć, mogą korzystać wzajemnie ze swoich danych, ale także uzyskać dostęp do urządzeń peryferyjnych, głównie drukarek. Dzięki temu w biurze z kilkoma komputerami wystarczy jedna drukarka sieciowa, z której każdy z użytkowników konkretnych komputerów może korzystać. Dokumenty wysyłane są do drukarki poprzez sieć, a drukarka kolejno drukuje każdy z nich.

Przede wszystkim sieć komputerowa to dzielenie informacji. Przesyłanie ich jest bardzo proste, co jest bardzo ważne dla przedsiębiorstw. Zanim pojawiły się sieci komputerowe, jedyną możliwością przesyłania danych było nagranie ich na dyskietkę i przeniesienie do innego komputera. A co, jeśli komputer, do którego musiały być przeniesione dane, znajdował się na przykład w sąsiednim budynku firmy? W sąsiednim miasteczku? W innym kraju?

Rodzaje sieci komputerowych

Sieci komputerowe dzielimy, zwłaszcza ze względu na ich architekturę, ale przede wszystkim ze względu na ich wielkość. Wyróżniamy sieci lokalne (LAN - Local Area Network), sieci komputerowe miejskie (MAN - Metropolitan Area Network), rozległe sieci komputerowe (WAN - Wide Area Network), a także sieci globalne, których przykładem może być Internet.

Lokalne sieci komputerowe są najbardziej rozpowszechnionymi i najczęściej używanymi typami sieci komputerowej. Początkowo był to zaledwie pewien amerykański eksperyment technologiczny. Twórcy i naukowcy biorący w nim udział raczej nie zdawali sobie sprawy z potęgi, jaką będą miały sieci lokalne, zwłaszcza w zastosowaniach biznesowych. Sieci lokalne zostały zaprojektowane jako sposób połączenia kilku, kilkunastu komputerów w jedną strukturę sieciową, wykorzystując geograficznie niewielki obszar, zwykle ograniczający się do jednego pokoju, piętra lub budynku. Rozszerzeniem sieci lokalnych jest sieć kampusowa, dzięki której możliwe jest łączenie w jedną sieć komputerów znajdujących się w sąsiednich budynkach. Oprócz tego, że można rozszerzyć sieć lokalną do kampusowej, można także łączyć ze sobą wiele siei lokalnych dzięki specjalnym urządzeniom, takim jak routery, przekaźniki, mosty i inne.

Wydawać by się mogło, że sieci lokalne muszą być bardzo skomplikowanymi strukturami, niemożliwymi do ogarnięcia przez prostego człowieka. Rzeczywiście, aby sieci komputerowe mogły działać, potrzebny jest specjalistyczny sprzęt i okablowanie, a także administrator, który czuwałby nad działaniem całego systemu. Jednak dla końcowych użytkowników obsługa możliwości sieciowych jest naprawdę prosta. Najważniejszym etapem tworzenia sieci jest jej zaprojektowanie, tak by możliwe było sprostanie wyzwaniom rzucanym przez konkretnych użytkowników. Istnieje wiele komponentów sieciowych, z których trzeba wybrać te potrzebne, a także należy stworzyć plan uwzględniający strukturę sieci. Nie jest to zadanie łatwe i potrzebny jest do tego specjalista.

Sieci miejskie są większe od lokalnych i obejmują swoim zasięgiem całe miasto. Tak naprawdę sieci te zwykle nie są osobnymi sieciami, ale zbiorem połączonych ze sobą sieci lokalnych. Zwykle podłączenie do sieci miejskiej ma wiele zalet, przede wszystkim zwiększenie przepustowości danych. Jest to ważne dla dużych przedsiębiorstw, których filie są rozrzucone po całym mieście. Dzięki sieci miejskiej mogą bardzo szybko wysyłać i otrzymywać dane.

Sieci rozległe są innym typem sieci. Niemożliwe jest pociągnięcie tak wielkich kabli, aby możliwe było połączenie pomiędzy komputerami znajdującymi się na przykład na terytorium całego kraju. Dlatego aby możliwe było takie połączenie, wykorzystuje się zwykle istniejące sieci telefoniczne. Impulsy elektryczne przesyłane przez taką sieć są zamieniane na impulsy cyfrowe, które reprezentują dane, tak samo, jak sygnały elektryczne są zamieniane na głos w telefonach. Dzięki temu sieci rozległe mogą łączyć ze sobą sieci miejskie i lokalne. Jednak im większa sieć, tym więcej przeszkód musi być pokonanych. Aby sieć taka miała prawo istnieć, muszą być zachowane szczególne środki bezpieczeństwa danych i niezawodności łączy. Sieci rozległe często bazują na światłowodach, które są bardziej przepustowe niż zwykłe miedziane kable. Poza tym, aby sygnał nie zanikł i nie został zniekształcony na dużej odległości, muszą być wykorzystane specjalne urządzenia wzmacniające i redukujące szumy. Inaczej większość informacji ginęłaby po drodze od nadawcy do odbiorcy, co oczywiście jest w sprzeczności z całą ideą sieci komputerowych. Takimi urządzeniami są na przykład routery, czyli specjalne komputery bądź maszyny, które potrafią w każdej chwili oszacować ruch, jaki panuje w sieci komputerowej. Następnie przesyłają pakiety informacji taką ścieżką, aby czas oczekiwania po stronie odbiorcy był jak najmniejszy.

Najważniejszą obecnie siecią globalną jest Internet. Sieć globalna łączy ze sobą wiele różnego rodzaju sieci lokalnych, miejskich i rozległych. Aby możliwe było stworzenie połączeń w tak wielkiej sieci komputerowej, potrzebny był zbiór zasad, które będą używane przez wszystkich użytkowników. Standardem stał się protokół internetowy TCP/IP IP (Transport Control Protocol / Internet Protocol).

Topologie, czyli logiczne struktury sieci

Oprócz tego, że sieci komputerowe dzieli się ze względu na ich wielkość, podział stosuje się też ze względu na ich logiczną strukturę. Wyróżniamy cztery podstawowe topologie sieciowe: szynową, pierścieniową, gwiaździstą oraz drzewiastą, która jest połączeniem topologii szynowej i gwiaździstej. Oprócz tego możliwe są też inne zestawienia i wariacje.

Najważniejszą rzeczą, jaką trzeba zrozumieć jest fakt, że topologie to struktury logiczne, które często nie wyglądają wcale jak "szyna", "pierścień" czy "gwiazda". Możliwe jest na przykład, że cała taka topologia jest zorganizowana w jednym urządzeniu. Często jednak bywa, że sieć gwiaździsta przypomina fizycznie gwiazdę.

Najprostszą topologią sieciową jest topologia szynowa. Komputery są podłączone do jednej szyny danych, zwykle jest to długi kabel zakończony po obu stronach elementami tłumiącymi sygnał, aby zapobiegać zakłóceniom. Rozwiązanie takie ma swoje wady i zalety. Przede wszystkim ważne jest, że każdy komputer w sieci pracuje niezależnie, to znaczy od awarii jednego nie zależy los całej sieci, jak to bywa w innych topologiach, na przykład w topologii pierścienia. Niestety, taka sieć może naraz transmitować tylko jeden sygnał, ponieważ jest on rozgłaszany po całym kablu. Inna transmisja mogłaby zakłócać przebieg poprzedniej. Dlatego sieci komputerowe oparte na technologii szynowej są raczej powolne, mimo użycia bardzo szybkich łączy kablowych czy światłowodowych. Kolejną wadą tego rozwiązania jest właściwie brak ochrony danych, ponieważ wystarczy podłączyć się do sieci w którymś miejscu aby mieć wgląd we wszystkie transmisje rozgłaszane przez jeden wspólny kabel. Oczywiście trzeba też pamiętać, że każde przerwanie kabla natychmiast prowadzi do awarii całej sieci. Jest to uciążliwe, zwłaszcza jeśli kabel ulegnie przerwaniu wewnątrz osłony. Wychwycenie takiej awarii jest niezwykle trudne i zwykle wiąże się z wymianą całej magistrali.

Topologia pierścieniowa działa na nieco innej zasadzie. Jak wskazuje nazwa, struktura ta logicznie przypomina pierścień. Każda stacja robocza jest jakby koralikiem w naszyjniku. Okablowanie takiej sieci ma zwykle kształt pierścieniowy. Kiedy jeden z terminali wysyła wiadomość, krąży ona w kółko, zawsze w jedną stronę, dzięki czemu możliwe jest wysyłanie kilku transmisji, które nie będą na siebie nachodzić. Terminal wysyła informację do konkretnego komputera. Kiedy informacja dojdzie do następnego w kolejności komputera, sprawdza on, czy jest to informacja do niego. Jeśli nie, puszcza ją dalej i może też puścić swoją transmisję. Taki sposób wymiany informacji jest stosowany zwłaszcza w sieciach opartych na technologii Token Ring, gdzie oprócz transmisji, w koło pierścienia krąży także "żeton", uprawniający do przekazywania własnych transmisji. Dlatego w jednym momencie może nadawać tylko jeden komputer, ale transmisja krąży w sieci wraz z innymi. W sieci Token Ring awaria jednego komputera powoduje awarię całej sieci, ponieważ przerwany zostaje obwód. Aby temu zapobiegać, w sieci montuje się dodatkowy pierścień zapasowy, który w momencie awarii jednego z terminali jest uruchamiany. W terminalach sąsiadujących z tym , który uległ awarii, pierścienie łączą się i tworzy się nowy pojedynczy pierścień, w którym dalej może płynąć informacja sieciowa. Niestety, kolejnej awarii sieć taka nie potrafi przetrzymać.

Kolejną ważną i często stosowaną topologią jest topologia gwiazdy. Każdy z terminali sieciowych jest podłączony na niezależnym kablu do centralnego odbiornika, zwanego hubem lub koncentratorem. Koncentrator odbiera wszelkie transmisje sieciowe, sprawdza adres, a następnie wysyła transmisję wprost do adresata. Jest to bardzo wygodne, ponieważ naraz może się odbywać wiele transmisji. Kolejną zaletą jest fakt, że awaria pojedynczej stacji roboczej w żadnym stopniu nie wpływa na pracę całej sieci. Należy jednak pamiętać, że koncentratory także ulegają awarii - wtedy następuje awaria całej sieci. Ze względu na swoją prostotę, niezawodność działania i wydajność, topologia gwiaździsta jest chyba najbardziej popularnym schematem tworzenia sieci, zwłaszcza niewielkich sieci lokalnych, gdzie nie potrzeba dużo kabla dla poszczególnych komputerów.

Ostatnią ważną topologią sieciową jest swego rodzaju połączeniem topologii gwiazdy i szyny. Może posiadać wiele odmian. Na przykład, do jednej szyny jest podłączonych kilka koncentratorów, albo w drugą stronę - do koncentratora przyłączonych jest wiele szyn danych.

Trochę historii Internetu

Trudno uwierzyć, że Internet niedługo będzie świętował swoje trzydzieste urodziny. Niewielu użytkowników zdaje sobie sprawę, że początki Internetu są tajne. Pierwsze prototypowe sieci, które mogły być wykorzystywane globalnie, były amerykańskie sieci wojskowe, produkowane w latach siedemdziesiątych. Jedną z nich, która dała początek współczesnemu Internetowi jest sieć ArpaNET, stworzona na jednym z uniwersytetów na zlecenie Pentagonu. Z biegiem czasu ArpaNET rozrósł się do ogromnych rozmiarów, tworząc Internet - intersieć, sieć globalną.

Obecny Internet

Dziś Internet jest największą siecią komputerową na świecie. Składa się on z milionów mniejszych sieci o charakterze lokalnym, miejskim i rozległym. Obecnie Internet jest podstawowym źródłem informacji i potężnym medium transmisyjnym.

Aby połączyć się z Internetem, wystarczy komputer wyposażony w kartę sieciową, oraz porozumienie z jednym z wielu tak zwanych dostawców internetowych. Łączenie się z Internetem za pomocą modemu i gniazdka telefonicznego jest już rzadko spotykane i w gruncie rzeczy bardzo nieopłacalne. Triumfy święcą stałe łącza internetowe - kablowe oraz radiowe. Po dojściu do porozumienia z dostawcą Internetu, wystarczy uiścić opłatę miesięczną i można korzystać z Internetu do woli.

Przedsiębiorstwa zajmujące się dostawą usług internetowych posiadają wiele własnych serwerów rozrzuconych po dużym obszarze. Kiedy zawiążemy umowę, zostajemy podłączeni do takiego serwera, który kontroluje nasz dostęp do sieci globalnej. Oprócz tego, wiele serwerów w Internecie udostępnia użytkownikom różne programy, aplikacje i pliki, które można ściągać - odpłatnie lub darmowo. Inne serwery oferują także miejsce na swoich dyskach, po to, by użytkownik mógł stworzyć własną stronę internetową, trzymać niektóre pliki na zewnętrznym serwerze czy wykorzystywać miejsce na stworzenie bazy danych, która powinna być dostępna z każdego miejsca na świecie.

Usługi internetowe

Internet w dzisiejszych czasach nie jest statyczny, tak jak gazeta. Internet ciągle się zmienia, oferuje coraz to nowsze usługi.

Najważniejszą usługą internetową jest chyba poczta elektroniczna. Usługa ta umożliwia przesyłanie wirtualnych, elektronicznych listów do innych użytkowników Internetu. Każdy z użytkowników powinien założyć sobie tak zwaną skrzynkę pocztową, która daje możliwość wysyłania i odbierania poczty. Każda skrzynka pocztowa posiada swój własny unikalny adres. Zwykle składa się on z dwóch części - nazwy użytkownika oraz nazwy komputera, na którym założona jest skrzynka. Powiedzmy, że komputer nazywa się mojkomputer.pl, zaś nazwą użytkownika jest imienazwisko. Wówczas adres pocztowy będzie wyglądał następująco: . Znak "@" jest nazywany małpą, a z angielskiego czyta się go jako "at".

Inną ważną usługą internetową związaną z pocztą elektroniczną są tak zwane listy dyskusyjne. Dzięki poczcie elektronicznej możliwe jest zapisanie się do takiej grupy i otrzymywanie wiadomości od wszystkich jej członków. Kiedy jeden z członków napisze coś na dany temat, informacja ta jest rozsyłana do wszystkich użytkowników listy. Jest to zatem swego rodzaju forum dyskusyjne.

IRC jest bardzo ciekawą usługą internetową. Z angielskiego skrót ten oznacza Internet Relay Chat. Dzięki tej usłudze możliwe jest prowadzenie internetowych pogawędek tekstowych z różnymi ludźmi. Wielu ludzi bardzo często używa takiej formy komunikacji. Na IRCu można wcielić się w konkretną osobę, można wymyślić inną tożsamość. Nieśmiali stają się odważni, znikają kompleksy związane z wyglądem. Obecnie IRC stracił nieco zainteresowania na rzecz różnego rodzaju czatów internetowych oraz komunikatorów, takich jak gadu-gadu, jednak idea nadal pozostaje ta sama - można porozmawiać na różne tematy z każdym człowiekiem na świecie bez wychodzenia z domu. Oczywiście IRC ma swoje ograniczenia, takie jak fakt, że pogawędka jest tylko i wyłącznie tekstowa. Z tego względu komunikatory mają przewagę nad starym dobrym IRCem, ponieważ mogą obsługiwać nowe standardy komunikacji - głos i obraz.

Jeśli chodzi o IRC i czaty, warto przestrzegać zasad netykiety, czyli specjalnego savoir-vivre'u internetowego. Na przykład, na kanałach IRCa i na czatach nie powinno się "krzyczeć", czyli używać samych wielkich liter. Oprócz tego oczywiście nie powinno się przeklinać i obrażać innych użytkowników. Za nieprzestrzeganie podstawowych zasad kultury można otrzymać tak zwanego "bana", czyli blokadę kanału na dobę, tydzień lub dożywotnio.

Kolejną usługą, jaką chcę tu omówić jest usługa pozwalająca na przesyłanie różnych plików pomiędzy komputerami. Głównie używa się do tego tak zwanego protokołu transferu plików (File Tranfser Protocol - FTP). Kiedy na jakimś odległym serwerze udostępnione są do ściągnięcia jakieś pliki, najwygodniej jest je pobrać używając właśnie programów FTP. Jest to o wiele bardziej efektywne niż ściąganie plików ze stron internetowych, gdzie przepustowość jest najczęściej żenująco niska.

Aby przesłać plik za pośrednictwem protokołu FTP, możemy to zrobić na dwa sposoby. Pierwszy sposób to przesyłanie plików w trybie binarnym, czyli bit po bicie. Wówczas mamy pewność, że nie zostanie on zniekształcony. Jednak nie zaleca się tego dla plików tekstowych, gdzie niektóre kody znaków mogą się różnić na różnych komputerach. Do przesyłania plików tekstowych przez FTP jest używany tryb tekstowy.

Najważniejszą, prężnie rozwijającą się usługą internetową jest WWW. Dzięki tej usłudze możliwe jest przeglądanie stron internetowych. Stroną internetową nazywamy zbiór dokumentów napisanych najczęściej w tak zwanym trybie hipertekstowym. Strony internetowe mogą być tworzone wprost w języku hipertekstowym, jakim jest HTML, jednak obecnie wykorzystuje się także inne technologie, takie jak języki skryptowe PHP czy też JavaScript, a także języki programowania, takie jak Java.

Ważną usługą internetową jest możliwość pracy na odległym komputerze. Jest to tak zwana usługa Telnet, dzięki której można tego dokonać. Obecnie rzadko używa się tej usługi i pozostała ona popularna głównie w kręgach informatyków, specjalistów i administratorów systemów komputerowych.