IP-A – o sieciach komputerowych

Wreszcie, nawet jeśli już format danych był zrozumiały dla innego komputera, czas przetransferowania ich z jednego komputera do innego był długi. Nawet transfer danych między maszynami tego samego producenta wymagał zazwyczaj fizycznego przeniesienia taśmy lub dysku.
W owych czasach agencja rządu USA o nazwie AEPA (Advanced Reserach Products Agency) sfinansowała program badawczy mający na celu opracowanie sposobów, na jakie różne komputery mogłyby komunikować się ze sobą. Zlecenie przypadło firmie Bolt, Beranek and Newman (BBN) z Cambridge w stanie Maryland. Firma ta opracowała sposób wykorzystujący zwykłe linie telefoniczne, oparty o urządzenia konwertujące zera i jedynki na fale dźwiękowe (które dają się transmitować takimi liniami) i o technikę przesyłania danych małymi porcjami, nazwanymi „pakiety”. Urządzenia konwertujące zostały ochrzczone mianem modemów (od modulacja-demodulacja), zaś technika dzielenia danych na porcje – pakietyzacją. Po dziś dzień technika pakietów stanowi kamień węgielny historii rozwoju sieci komputerowych.

Informacje o urządzeniach sprzętowych, z których i o topologiach sieciowych, wedle których buduje się sieci komputerowe, to dopiero początek wiedzy o nich, ograniczający się do ich aspektów technicznych. Teraz przejdziemy do aspektów organizacyjnych i wprowadzimy pojęcia sieci lokalnej LAN, metropolitarnej MAN i rozległej WAN. Marginalnie wspomnimy też o sieciach kampusowych CAN i mini-sieciach TAN.
Poza tym, że wszystkie powyższe akronimy świetnie się rymują i dają duże pole do popisu poetom o duszy technicznej i technikom o duszy poetów, oznaczają one całkowicie różne obiekty.
Ważne jest pamiętać, że wszystkie omawiane tu typy sieci należą do klasy sieci prywatnych. Oznacza to, że takie sieci należą do i są użytkowane tylko przez swych właścicieli oraz osoby przez nich upoważnione. Rozróżnienie to jest ważne w dobie rozpowszechniającego się Internetu, który jest systemem publicznym.

Internet często porównuje się do infostrady: autostrady, po której zamiast samochodów pędzą pakiety danych. Jak szybko można „wjechać” na tę autostradę?
Innymi słowy jakimi łączami można zostać podłączonym do magistral szkieletowych? Największa liczba użytkowników korzysta z łączy komutowanych, czyli zwykłych linii telefonicznych. W analogii drogowej nie zasługuje ona na miano niczego lepszego niż polna droga. Taką można podróżować, ale należy być przygotowanym na nierówności, a nawet duże wyrwy. Łącza komutowane są tanie, ale (stosunkowo) bardzo powolne.

Następnym szczeblem jest dedykowana linia telefoniczna o przepustowości 56 Kbps. W naszej analogii odpowiednikiem będzie jednopasmowa szosa: podróżować można nieco szybciej, ale rozpędzanie się jest wykluczone.
Dalej idą linie stałe o przepustowości rzędu 1 Mbps. Są one różnie oznaczane (Tl, El, T3, OSI, DSl, DS3 itd.) zależnie od kraju i operatora telekomunikacyjnego. Ich analogiem będzie dwupasmowa szosa, którą można już podróżować z wygodną prędkością. Jednakże czasami nawet taka szosa się zatyka i nie umożliwia podróżowania z wygodną prędkością.
Rozwiniemy więc naszą metaforę drogową w kierunku ogólnych zagadnień podróżowania. Jeśli trzeba przetransportować dużą liczbę ludzi w krótkim czasie, sięga się do środków komunikacji masowej: metro, autokary, pociągi, samoloty.

Operatorzy telekomunikacyjni mają wiele wspólnego z kolejami czy liniami lotniczymi.
Firmy takie muszą transferować duże ilości danych bądź osób i ładunków i w tym celu muszą inwestować w niezbędny do tego sprzęt. Analogię można jeszcze rozwinąć następująco: tak jak do dworców kolejowych czy lotniczych pasażerowie i ładunki są dostarczane różnymi innymi (mniej masowymi) środkami lokomocji, tak do magistral szkieletowych operatorów telekomunikacyjnych dane są dostarczane różnymi innymi łączami (o mniejszej przepustowości).

Nowoczesne magistrale szkieletowe są bazowane na światłowodach i mają przepustowości do 622 Mbps. Łączą one główne metropolie miejskie i inne ważne punkty danego kraju w taki sposób, że z dowolnego punktu A do dowolnego innego punktu l’ na ogół istnieje więcej niż jedna droga dotarcia. Taki nadmiarowy system zapewnia niezawodność łączności. Podobnie linie lotnicze na ogół mają więcej niż jedną możliwość dowiezienia pasażera do jego miejsca przeznaczenia: jeżeli nie lotem bez pośrednim, to lotem przez taki czy inny tranzytowy port lotniczy. Piękno Internetu polega w dużej mierze na tym, że nadawca wiadomości kompletnie nie musi się martwić jaką drogą zostanie ona doręczona do adresata; to „zmartwienie” routerów nadzorujących wykorzystanie magistral szkieletowych. Na drodze do swego przeznaczenia dane mogą też przechodzić przez wiele sieci lokalnych.

Poza mikroprocesorem na płycie głównej każdego komputera znajdują się ukłiuh pamięci operacyjnej. W każdej z „kości” pamięci znajdują się obszerne macierze komórek, mogących nietrwale przechowywać zera i jedynki (do czasu wyłączenia zasilania komputera). Ułożone w grupy tworzą one tzw. moduły SIMM (Single /n/im Memory Module), albo DIMM (Dual Inline Memory Module).
W postaci takich modułów, a nie indywidualnych układów scalonych pamięci operacyjnej RAM (od Random Access Memory, pamięć o dostępnie powolnym) jest nie tylko dostarczenie „przestrzeni roboczej” mikroprocesorowi; jest także używana do zapewnienia szybkiego dostępu do danych.
Zamiast tego w jednej operacji odczytu z dysku do pamięci operacyjnej zostaje wczytana bardzo duża grupa poleceń oraz danych, także procesor może je przetworzyć ze swą pełną szybkością.
Powiedzmy, że przyrządzamy jakąś wymyślną potrawę wedle bardzo skomplikowanego przepisu, przewidującego użycie 50 składników i wykonanie 39 kroków procedury. Czy można sobie wyobrazić realizację tego przepisu bez wystarczająco obszernego kuchennego stołu roboczego, na którym można by mieszać składniki i zapis receptury?
Bez takiego stołu po ukończeniu każdego kroku musielibymy by wyjść z kuchni, otworzyć książkę kucharską na odpowiedniej stronie, przeczytać instrukcje stanowiące następny krok procedury, powrócić do kuchni i je zrealizować. Co gorsze, podobnie trzeba by każdorazowo wyszukiwać w szafkach, lodówce i zamrażarce składniki potrzebne na danym etapie.

(gdyby zdjąć obudowę komputera i rozgarnąć plątaninę kabli, na płycie głównej zawierającej różne elementy elektroniczne w oczy rzuciłby jeden układ scalony (kwadratowa kostka metalowo-ceramiczna) wyraźnie większy od innych. To układ scalony (czyli żargonowo „kość”) procesora CPU (Central Processing Unit). Tak naprawdę jest to niewielka płytka krzemowa, w której w wyniku serii wielce skomplikowanych procesów technologicznych wytworzono kilkanaście warstw tranzystorów.
Procesor CPU jest warunkiem sine qua non każdego komputera osobistego – bez niego nie będzie komputera. Ten układ scalony przetwarza wszystkie sekwencje zer i jedynek pochodzące z klawiatury, myszki, skanera i innych urządzeń wejściowych komputera oraz z określonych plików dyskowych w inne sekwencje zer i jedynek generujące pożądane wyniki na ekranie, drukarce lub na innych urządzeniach wyjściowych komputera, bądź zapisywane do innych plików dyskowych. Procesor tkwi w swoim gnieździe na płycie głównej gromadzącej pozostałe układy scalone i inne elementy elektroniczne komputera. Producenci i modele płyt głównych Pecetów są liczeni na pęczki.
Procesor CPU jest też nazywany mikroprocesorem, ponieważ tranzystory umożh wiające jego pracę są mikroskopijnej wielkości.
Pierwsze mikroprocesory miały zintegrowanych ledwie kilkaset tranzystorów. Mikroprocesory doby obecnej (Pen t.ium II z firmy Intel, SPARC z firmy Sun, PowerPC z firmy Motorola, Alfa z firnn DEC) mają typowo 5 milionów tranzystorów na kawałku krzemu wielkości paznokcia. Procesory następnej generacji mają mieć do 15 milionów tranzystorów, który l” przyrost po raz kolejny znacznie powiększy ich moc obliczeniową.

Topologia pierścieniowa jest stosowana w sieciach Token Ring oraz FDDI. Jest ona podobna do topologii gwiaździstej, z tym, że łącza od poszczególnych komputerów nie dochodzą do centralnie umieszczonego koncentratora, lecz do podobnego urządzenia o nazwie MAU (Multistation Access Unit). Rola układów MAU w sieciach Token Ring jest identyczna jak rola koncentratorów w sieciach Ethernet, lecz jest ona wypeł¬niana inaczej.
W przypadku sieci FDDI zamiast kabli miedzianych są – jak już wiemy – stosowane światłowody. Topologia FDDI bardzo przypomina topologię Token Ring z jednym wyjątkiem: ten sam komputer może być tu podłączony do dwóch koncentratorów lub układów MAU.
Tak więc jeśli jeden pierścień zawiedzie, pozostały może automatycznie przejąć jego rolę. Komputery dołączone do więcej niż jednego koncentratora są zwane dualnie obsługiwanymi. Schemat topologii FDDI. z dualnie obsługiwanym komputerem

Network Basic Input/Output System (NetBIOS) oraz NetBIOS Extended User Intei face (NetBEUI) to protokoły używane w sieciach odosobnionych. Są one bazowano im metodzie przekazywanie (Innych zwanej Server Message Block (SMB).

Spośród trzech protokołów omawianych w niniejszej godzinie NetBIOS oraz NetBEUI są zdecydowanie najłatwiejsze do zainstalowania.
Najczęściej są używane w małych sieciach lokalnych równorzędnych komputerów (peer-to-peer). Są one dostarczane z każdą wersją środowiska Windows (poczynając od Windows for Work-Kidiips), z systemem operacyjnym OS/2 Warp, a także z kilkoma pakietami oprogramowania sieciowego pochodzącego od niezależnych wytwórców, jak np. Lantastic.

Topologie magistralowe

Zaletą topologii magistralowej jest wyjątkowa prostota. Gdy poszczególne komputery zostaną fizycznie dołączone do magistrali, oraz gdy w każdym z nich zostanie zainstalowane odpowiednie oprogramowanie sieciowe, będą się nawzajem bez trudności „widzieć” w sieci. Wadą tej topologii jest wrażliwość na awarie: wystarczy, że magistrala na jednym odcinku ulegnie uszkodzeniu i wszystkie komputery mogą przestać pracować.

Topologie gwiaździste
Sieci bardziej złożone buduje się w topologii gwiazdy. Przeciwnie do układu, w którym magistrala biegnie przez wszystkie komputery szeregowo, w topologii gwiazdy występuje dodatkowe urządzenie zwane koncentratorem. Jest ono umieszczane gdzieś w środku grupy komputerów i każdy komputer jest z nim połączony osobnym przewodem. Koncentrator zarządza wymianą danych pomiędzy poszczególnymi podłączonymi do niego komputerami.
Z topologią magistralową ściśle wiąże się pojęcie sieci 10BASE2 – jest to sieć Ethernetowa zrealizowana w tej topologii na cienkim kablu współosiowym podobnym do kabla telewizji kablowej (czasami używa sit; tu toż terminu „thinnet” od „thin” = cienki). Podobnie z topologią gwlardy ściśle łączy się pojęcie sieci 10BASE-T – jest to sieć Ethenetowa realizowana w tej topologii na nieekranowanej skrętce UTP. Łączy się je wtyczkami przypominającymi miniaturowe wtyczki telefoniczne, tyle że ze zbyt dużą (jak na telefon) liczbą kontaktów. Mimo że obie te dość często spotykane nazwy są podobne, nie należy mylló obu tych w Istocie odmiennych sieci Ethernetowych.

System operacyjny Macintosh OS (w skrócie MacOS) został opracowany w 1984 roku przez firmę Apple.
(środowisko Windows pojawiło się później i wiele osób z obozu Maków starało się dowieść, że jest to plagiat tego systemu).
Interfejs systemu jest doskonale dostosowany do potrzeb nie-technicznych użytkowników. Biorąc pod uwa gę także doskonałą reputację jaką zawsze cieszył się sprzęt Macintoshy (a system MacOS pracuje właśnie na nich), trudno się dziwić prawie fanatycznemu stosunkowi jaki użytkownicy Macintoshy wykształcili w stosunku do firmy Apple. W roli klienta sieciowego system MacOS pozostawia wiele do życzenia. Aż do pojawienia się wersji MacOS 8 Macintoshe były łączone praktycznie wyłącznie tylko ze sobą w sieciach AppleTalk lub LocalTalk. Dołączanie do sieci innych komputerów było utrudnione przez fakt wykorzystywania w Macintoshach swoistego formatu plików. Chyba ten fakt najmocniej zaważył na losach Macintoshy w sieciach biznesowych – nie przyjęły się.
Niemniej, Macintoshe są rozpowszechnione w środowiskach twórców, zwłaszcza grafików. Tradycyjnie pracują na nich graficy w agencjach reklamowych, redakcjach wydawnictwach. Jednak w ostatnich latach Pecety zgodne z Intelem atakują i len bastion zwolenników Maców, gdyż są wyraźnie tańsze od tych ostatnich, a różnica w szybkości i niezawodności zmniejsza się coraz bardziej.

http://www.newtechnologyspace.com/assets/images/300px-MacOS.png

Korzyści płynące z łączenia komputerów w sieci

W poprzednich ustępach pokazaliśmy co można stracić nie łącząc swych komputerów w sieci. A co można zyskać łącząc je?

Współdzielenie zasobów
Współdzielenie zasobów znacznie upraszcza się w otoczeniu sieciowym. Nie ma przy tym znaczenia czy sieć grupuje komputery równorzędne, czy też pracuje w architekturze klient/serwer.

Pamięci dyskowe
Komputery połączone w sieć mogą wspólnie korzystać z przestrzeni na wszystkich zainstalowanych twardych dyskach. Na pierwszy rzut oka nie wydaje się to jakąś anlomalią; w końcu komputery doby dzisiejszej miewają twarde dyski pokaąnych mirrorów, lecz nie chodzi tu o więcej przestrzeni na magazynowanie plików, lecz o ujednolicene dostępu do każdego pliku zapisanego na dysku dowolnego z komputerów podlączonych do sieci. Nie ruszając się ze swego fotela można każdy z nich skopiować na dowolny dysk a to duża wygoda

Aplikacje
Wspólne korzystanie z tych samych danych to jedno, a wspólne korzystanie z tych Samych aplikacji to drugie. W przypadkach prozaicznych przykładem takiej wykorzystywanej przez kilku użytkowników aplikacji może być Word. W przypadkach skomplikowanych chodzi tu o aplikacje należące do specjalnej klasy oprogramowania: tzw. groupware, czyli oprogramowanie do pracy grupowej. Są to programy świadomie wykorzystujące fakt połączenia komputerów wielu użytkowników w sieć. (Czesto zwiększają wydajność poprzez automatyzację przepływu pracy między pracującymi nad nią osobami i przyczyniają się do zredukowania ilości zadrukowanego papieru. Przykładami takich aplikacji grupowych są terminarze pozwalające rozplanować pracę dla całej grupy ludzi, oraz poczta elektroniczna (e-mail). Aplikacje sieciowe będziemy szerzej omawiać w rozdziale 12 pt. „Zastosowania sieci”.