Sieć komputerowa (ang. computer network) to układ komputerów oraz urządzeń końcowych (np. drukarek) połączonych ze sobą medium transmisyjnym umożliwiającym wymianę informacji pomiędzy poszczególnymi stanowiskami. Układ ten gwarantuje bezpieczny dostęp do współdzielonych zasobów jak dane czy urządzenia peryferyjne. Dostęp komputerów do sieci przebiega z wykorzystaniem interfejsu sieciowego. Pewne komputery działające w sieci pełnią specjalne funkcje, np. routerów, bram czy mostów, inne zwyczajnie korzystają z udogodnień jakie stwarza sieć (np. dzielenie zasobów).

Zależnie od odległości jaka dzieli komputery wyróżnia się sieci LAN (lokalne), MAN (miejskie) oraz WAN (rozległe). Prędkość transferu danych w sieci waha się od 56 Kb/s (i mniejszych) do gigabitów na sekundę (sieci ATM).

Początek sieci komputerowych to połowa lat 60-tych XX wieku (wojskowa sieć ARPANET). Sieci komputerowe posiadają olbrzymie znaczenie niemal na każdym szczeblu komunikacji: począwszy od wymiany danych pomiędzy dwoma sąsiednimi stanowiskami w sali giełdowej, przez cyfrowe usługi telefoniczne, telewizyjne i radiowe, po globalną sieć Internet, która łączy dziesiątki milionów komputerów na świecie.

Sieć komputerowa, rodzaje sieci

Sieć to system komunikacyjny, pozwalający komputerom na wymianę między sobą informacji. Sieci funkcjonuję według określonej grupy reguł, gwarantującej bezpieczeństwo oraz niezawodność przesyłania danych. Sieci podnoszą wydajność pracy, pomagając unormować metody działania, obowiązujące procedury oraz stosowanie praktyki pośród swych użytkowników, ułatwiają prezentację różnych pomysłów na publicznym forum i pomagają rozprzestrzenianiu się informacji.

Sieć komputerowa jest połączeniem wielu komputerów przy pomocy medium transmisyjnego w celu realizacji następujących zdań:

  • wymiany informacji między połączonymi komputerami
  • udostępniania użytkownikom zasobów sieciowych
  • podniesieniu stopnia niezawodności systemów

Sieci zyskały ogromną popularność gdyż umożliwiają dzielenie zasobów komputerowych, peryferiów takich jak: pamięci masowe czy drukarki, aplikacji, oraz informacji niezbędnych ludziom do pracy. Przed nadejściem sieci lokalnych, poszczególne komputery były od siebie izolowane oraz ograniczone do swoich możliwości. Poprzez złączenie tych komputerów w sieci, ich efektywność oraz przydatność znacznie wzrosły.

Wyróżnia się następujące typy sieci:

  • równorzędne (peer to peer)
  • lokalne (LAN)
  • miejskie (MAN)
  • rozległe (WAN)
  • globalne (np. Internet)

W sieciach typu p2p nie jest wymagany serwer. Wszystkie komputery w obrębie tej sieci funkcjonują w oparciu o te same prawa. Aplikacje działają na każdej podłączonej maszynie, natomiast przy pomocy sieci wysyłane są tylko niezbędne dane.

Sieć LAN (ang. Local Area Network) - z technologii eksperymentalnej stała się głównym narzędziem biznesu na świecie. Sieć LAN to bardzo szybki system, zaprojektowany w celu połączenia komputerów i innych urządzeń w całość na niedużym obszarze, jak pojedyncze pomieszczenie, biuro, piętro a nawet obszar całego budynku. Sieci LAN w celu zwiększenia zasięgu mogą być ze sobą łączone.

Współczesne sieci lokalne oraz sieci intranetowe stanowią potężne narzędzie, jednak dość łatwe w użyciu dla końcowych użytkowników. Takie sieci zawierają jednak wiele bardzo skomplikowanych rozwiązań technologicznych współpracujących ze sobą. Aby sieć była wykorzystana w pełni, musi być tak zaprojektowana, by sprostać wszelkim wymaganiom użytkowników, zarówno indywidualnych jak i zbiorowych. Budowa sieci polega na wyborze właściwych komponentów oraz połączenia ich razem.

Sieci MAN (ang. Metropolitan Area Network) tworzone są w dużych miastach. Charakteryzuje je wysoka przepustowość i są wykorzystywane głównie przez aparaturę badawcze oraz w działaniach o zwiększonym przepływie danych. Sieci MAN składają się z sieci lokalnych połączonych ze sobą z różny sposób.

Sieć WAN (ang. Wide Arena Network) to bazująca na telefonicznych połączeniach rozległa sieć, zbudowana z komputerów, które znajdują się w znacznych odległościach od siebie. Do prawidłowego funkcjonowania sieci WAN niezbędne jest zaangażowanie publicznej infrastruktury telekomunikacyjnej. Sieć WAN łączy w sobie sieci lokalne oraz miejskie. Sieci WAN są integrują w sobie płaszczyznę informatyczną i telefoniczną. Użyte tu rozwiązania muszą zapewniać odpowiednią szybkość przepływu danych, niezawodność połączeń oraz bezpieczeństwo przesyłu informacji, dlatego przy budowie tego typu sieci stosuje się rozwiązania najnowszej generacji. Sieć WAN realizuje takie zadania jak: transfer danych komputerowych, konferencje wideo, współdzielenie plików, obsługa połączeń do komputerów poza sieciami LAN, do firmy, domu, samochodu oraz innych miejsc. Do obsługi połączeń w sieciach WAN stosuje się routery, których za zadanie mają realizację pomostów między oddalonymi od siebie sieciami oraz dostępu do sieci Internet. Bezpieczeństwo routerów ze strony sieci nadzorowane jest przez procedury autoryzacyjne kontrolujące zdalny dostęp użytkowników. Jeżeli chodzi o medium transmisyjne w sieciach WAN jest stosowana szeroka gama jak: tradycyjne okablowanie, łącza światłowodowe, mikrofale oraz połączenia satelitarne.

Sieci globalne - najbardziej popularną siecią globalną jest sieć Internet. Złożona jest z tysięcy sieci lokalnych pracujących w oparciu o protokół TCP/IP (ang. Transport Control Protocol / Internet Protocol).

Podział sieci pod względem topologii

Cztery najczęściej wykorzystywane topologie to:

  • topologia szynowa (magistralowa)
  • topologia pierścieniowa
  • topologia gwieździsta
  • topologia drzewiasta

Topologia stanowi strukturę logiczną, w praktyce sieć działająca w danej topologii nie musi być w taki sposób zorganizowana fizycznie.

Topologia szynowa to konfiguracja, gdzie wszystkie komputery są podłączone do wspólnego medium transmisyjnego, które w sposób bierny transmituje sygnały. Dołączenie bądź odłączenie danego urządzenia nie ma wpływu na pracę pozostałych elementów sieci. Dopuszczalną długość łącza i ilość przyłączonych stacji określają normy, zależnie od rodzaju łącza. Podczas intensywnej transmisji informacji może czasem dochodzić do kolizji. Topologię tą charakteryzuje niski poziom bezpieczeństwa, ponieważ wszelkie dane transmitowane są w jednym łączu, więc możliwość ich przechwycenia przez nieuprawnionych użytkowników jest dość prawdopodobna. Uszkodzenie medium transmisyjnego spowoduje zaprzestanie funkcjonowania całej sieci, na dodatek lokalizacja uszkodzeń oraz błędów transmisyjnych jest dość trudna.

Topologia pierścienia jest strukturą, gdzie stacje sieciowe podłączone są do okablowania, które tworzy pierścień. Informacje w takim układzie krążą dookoła, lecz tylko w jednym kierunku, poszukując adres docelowy. W porównaniu z topologią szynową wydajność sieci jest tu znacznie większa. Ten typ topologii stosowany jest w sieciach typu Token Ring oraz FDDI (ang. Fiber Distributed Data Interface), czyli cyfrowej sieć posiadającej topologię podwójnych przeciwbieżnych pierścieni.

Topologię gwiazdy charakteryzuje to, że kable sieciowe połączone są w jednym punkcie, gdzie ulokowany jest hub bądź przełącznik (switch). Topologia gwiazdy, w odróżnieniu od szynowej, jest odporna na wszelkie uszkodzenia pojedynczych stacji, bądź połączeń . Zaletą tej topologii jest bezpieczeństwo oraz wydajność.

Topologia drzewiasta to strukturą zbliżona do topologii szynowej, jednak zasadnicza różnica polega na tym, że możliwe jest tu występowanie gałęzi posiadających wiele węzłów.

Sieć Internet

Internet stanowi rozwinięcie niewielkiej sieci zbudowanej na zlecenie Pentagonu w połowie lat 70-tych XX wieku. Internet jest najbardziej rozległą siecią na świecie. Zbudowany jest z ogromnej liczby sieci lokalnych należących do ośrodków akademickich, przedsiębiorstw oraz agencji rządowych. Sieć lokalna jest grupą komputerów złączonych ze sobą bądź z serwerem (komputerem głównym), znajdujących się w bliskiej odległości. Większość przedsiębiorstw i instytucji na świecie korzysta z takiego rozwiązania. Wszyscy użytkownicy sieci lokalnych używają komputerów osobistych bądź przenośnych zaopatrzonych w karty sieciowe. Taka karta znajdować może się wewnątrz komputera bądź być podłączona do niego z użyciem jednego z zewnętrznych portów. Komputery wyposażone w karty sieciowe przyłączone są przy pomocy przewodów oraz sprzętu elektronicznego do serwerów sieciowych, gdzie znajdują się programy oraz dane.

Internet wykorzystują użytkownicy dziesiątek tysięcy sieci do niego przyłączonych oraz miliony osób, uzyskujących dostęp do niego przy pomocy linii telefonicznych oraz dostępów abonenckich oferowanych przez niektóre firmy. Wszystkie te firmy, zwane dostawcami usług internetowych wykorzystują jeden lub więcej serwerów sieciowych podłączonych do Internetu. Serwery te wyposażone są w wiele modemów, dzięki czemu użytkownicy za pomocą linii telefonicznej mogą łączyć się z dostawcami usług internetowych. Lokalne komputery staje się wówczas komputerami-klientami, które współpracują z serwerami, używając ich cyfrowych linii transmisyjnych w celu uzyskania dostępu do Internetu.

Każdy serwer podłączony do Internetu stanowi jego część. Internet łączy więc wszystkie przyłączone do siebie serwery, które obsługują sieci lokalne i rozległe.

Usługi internetowe podzielić na trzy rodzaje:

1. Usługi umożliwiające komunikację (poczta elektroniczna, chat, grupy dyskusyjne)

Poczta elektroniczna (e-mail) jest najbardziej rozpowszechnioną usługą internetową. Umożliwia odbiór oraz wysyłanie poczty elektronicznej do innych użytkowników sieci. Komunikacja pomiędzy użytkownikami odbywa się z wykorzystaniem adresów poczty internetowej. Taki adres się z nazwy sieciowej komputera oraz identyfikatora użytkownika. Przez e-mail możliwy jest dostęp do specjalnych miejsc kontaktowych, zwanych listami dyskusyjnymi dla ludzi interesujących się jakimś konkretnym tematem. Listy przesłane pod adres takiej skrzynki rozsyłane są do wszystkich jej uczestników.

Grupy dyskusyjne (newsowe) udostępniają odmienną metodę wymiany informacji, funkcjonując na odwrotnej niż listy dyskusyjnej zasadzie. W przypadku gdy listy dyskusyjne wysyłają listy do swych członków, to grupy newsowe stanowią miejsca, gdzie użytkownicy zostawiają swe wiadomości dla innych.

IRC (ang. Internet Realy Chat) jest systemem umożliwiającym prowadzenie grupowych dyskusji na jednym z tysięcy kanałów przez wysłanie wiadomości do wszystkich uczestników dyskusji podłączonych do danego kanału lub poprzez wiadomości prywatne do wybranych osób. Aplikacje obsługujące IRC umożliwiają dyskusję na kilku kanałach w tym samym czasie. Każdy z osób biorących udział w dyskusji zanim przystąpi do rozmowy musi ustalić swój identyfikator, który jest unikalny w obrębie sieci IRC. Każda wypowiedź, która pojawia się na monitorach wszystkich osób z danego kanału, poprzedzona jest tym identyfikatorem. Protokół IRC umożliwia także uzyskiwanie informacji na temat osób biorących udział w dyskusji. Przykładowymi komendami IRC są /msg, /whois, /channel, itp. Komendy te są w chwili, gdy chcemy dowiedzieć się czegoś na temat rozmówcy (np. poznać adres e-mail). Nazwy kanałów w IRC zaczynają się znakiem # poprzedzającym właściwą nazwę (np. #krakow). Każdy kanał posiada również swój temat. Istnieją także kanały prywatne, które różnią się od dostępnych publicznie tym, że aby dostać się na taki kanał należy znać odpowiednie hasło, bądź otrzymać specjalne zaproszenie. Rozmowy na IRC mogą być urozmaicane efektami graficznymi lub dźwiękowymi, a oprogramowanie Microsoft Comic Chat umożliwia prowadzenie rozmowy prezentowanej graficznie w postaci komiksu.

2. Usługi umożliwiające transfer danych oraz prezentację informacji (FTP, WWW)

FTP to protokół obsługujący efektywną transmisję danych. Od chwili gdy komputery zostały połączone w sieć, zaczęły również przesyłać pomiędzy sobą dane. Dzisiaj, kiedy Internet stanowi sieć o zasięgu globalnym, różnego rodzaju dane krążą po całym świecie. Aby umożliwić ich transmisję stworzono specjalny protokół o nazwie FTP (ang. File Transfer Protocol). Pozwala on przeciętnemu użytkownikowi na manipulowanie plikami znajdującymi się na zdalnych komputerach a także pobieranie plików z tysięcy udostępnionych archiwów. Korzystanie z usługi FTP przynosi sporo korzyści. Na całym świecie istnieją archiwa plików oferujące setki gigabajtów różnych informacji w postaci grafiki, dźwięku oraz tekstów. Przeszukując te archiwa pod względem konkretnych danych, możemy być niemal pewni, że je odnajdziemy. Przesyłanie danych przy pomocy FTP jest dużo bardziej efektywne niż pobieranie danych np. ze stron WWW. Wpływa na to prędkość transmisji jaką można osiągnąć przez FTP, co jest istotne dla użytkowników uzyskujących dostęp do sieci poprzez łącza telefoniczne. FTP umożliwia przesyłanie plików na dwa sposoby. Pierwszy sposób (binarny) polega na przesłaniu plików bez dokonywania w nich żadnych zmian, drugi zaś (ASCII) dokonuje konwersji niektórych bitów. Dlatego danych typowo binarnych (archiwów, plików wykonywalnych) nie należy przesyłać za pomocą trybu ASCII, gdyż może to spowodować uszkodzenie struktury pliku. Dane za pomocą FTP mogą być przesyłane w trybie zwykłym lub anonimowym. Tryb zwykły polega na wykorzystaniu zasobów konta chronionego. By móc używać tego trybu użytkownik musi posiadać określone uprawnienia (własne konto oraz hasło). Tryb anonimowy natomiast służy do przesyłania danych znajdujących się na komputerach ogólnodostępnych.

WWW (ang. World Wide Web) to jedna z najpopularniejszych usług dostępnych w Internecie. Usługa WWW działa w oparciu o zbiory dokumentów utworzonych najczęściej (choć nie zawsze) za pomocą języka HTML, odnoszących się wzajemnie do siebie poprzez wykorzystanie mechanizmu odnośników. Mimo, iż dokumenty umieszczone są na różnych komputerach znajdujących się miejscach odległych od siebie, to wspólny system nazewnictwa o nazwie URL daje możliwość stworzenia w obrębie danego dokumentu odnośników do każdego innego zasobu, dostępnego w Internecie. Swą popularność WWW zawdzięcza głównie ogromnej łatwości obsługi, budowania oraz utrzymywania dokumentów oraz atrakcyjnej formie prezentacji. WWW oparte jest o metodę przedstawiania danych nazywaną hipertekstem, która pozwala mieszać tekst, grafikę oraz dźwięk. Na stronach internetowych można przeczytać najświeższe wiadomości, odwiedzić galerię sztuki, muzeum, obejrzeć katalog samochodowy czy też przeszukać bazę danych z informacjami o firmach.

3. Usługi umożliwiające pracę zdalną na innych komputerach (telnet, ssh, usługi terminalowe)

Usługi tego typu pozwalają na zalogowanie się na zdalnych maszynach i tam uruchamiać oprogramowanie. Pozwala to na zcentralizowane zarządzanie pracą i oprogramowaniem oraz wykorzystanie do pracy mocy obliczeniowej zdalnych serwerów bez konieczności posiadania wydajnych maszyn w miejscu pracy.