Kable pod strzechy

Korzystając z jednego tylko komputera, szybko się znudzimy. Znajomi codziennie będą nas informować o postępach w CounterStrike'u lub Quake'u, z wypiekami na twarzy opowiadając o tym, jak zaskoczyli kolegę z... bloku obok. Inni będą się chwalić dostępem do osiedlowych serwerów FTP, na których zawsze można znaleźć najnowsze gry i programy. A my? My pozostajemy sami z własnym komputerem, zamknięci w czterech ścianach. Czas najwyższy to zmienić i przystosować swój sprzęt do korzystania z sieci!

Korzystając z jednego tylko komputera, szybko się znudzimy. Znajomi codziennie będą nas informować o postępach w CounterStrike'u lub Quake'u, z wypiekami na twarzy opowiadając o tym, jak zaskoczyli kolegę z... bloku obok. Inni będą się chwalić dostępem do osiedlowych serwerów FTP, na których zawsze można znaleźć najnowsze gry i programy. A my? My pozostajemy sami z własnym komputerem, zamknięci w czterech ścianach. Czas najwyższy to zmienić i przystosować swój sprzęt do korzystania z sieci!

Zanim poprosimy o szczegółowe dane naszego przyszłego administratora, poznajmy tajniki sieciowej infrastruktury, aby czuć się pewnie w rozmowie z człowiekiem, dla którego sieć jest niejednokrotnie jednym z bardziej istotnych elementów życia. Docelowo zaś zdobędziemy wiedzę pozwalającą na założenie własnej sieci, którą będziemy mogli zarządzać.

Przeszłość i teraźniejszość

Mówiąc o sieci komputerowej, składającej się z wielu komputerów, najczęściej mamy na myśli Ethernet. Pojęcie to, oznaczające de facto sieć w eterze i będące w zamyśle koncepcją bezprzewodowej transmisji danych, wprowadził w 1973 roku Robert "Bob" Metcalfe podczas prezentacji w Xerox PARC (Palo Alto Research Center). Sieci Ethernet szybko zaczęto stosować masowo, a bezprzewodowość przegrała z dostępnością kabli.

Tryby dostępu

Tryby dostępu

Początkowo Ethernet oferował stosunkowo niską przepływność, pierwsza sieć działała z sumaryczną prędkością 2,94 Mb/s. Dopiero opracowana w 1982 roku przez IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) specyfikacja 802.3 zdefiniowała standard sieci Ethernet o przepustowości 10 Mb/s. Maksymalna szybkość przesyłania danych sukcesywnie wzrastała. Powstał najpopularniejszy obecnie standard Fast Ethernet (100 Mb/s - 802.3u), następnie opracowano specyfikację Gigabit Ethernet (1 Gb/s - 802.3z) oraz 10Gigabit Ethernet (12,5 Gb/s - 802.3ae). Utrzymuje się tendencja geometrycznego przyrostu wartości przepływności w sieciach komputerowych. W najbliższych latach ma powstać standard oferujący 40 Gb/s w obrębie jednej sieci, a są już plany opracowania technologii o przepływności rzędu 100 Gb/s.

Sieci komputerowe - podział, architektura

Można wyodrębnić kilka rodzajów sieci ze względu na ich rozmiar, tryb dostępu, topologię. Najbardziej ogólny, a jednocześnie dający klarowne informacje jest podział sieci komputerowych ze względu na wielkość:

  • LAN (Local Area Network) - sieć lokalna, obejmująca zwykle małe firmy, bloki osiedlowe, lokale mieszkalne.

  • MAN (Metropolitan Area Net-works) - sieć miejska, łącząca najczęściej całe zestawy sieci LAN - np. polskie sieci WARMAN (warszawska), TORMAN (toruńska).

  • WAN (Wide Area Network) - sieć rozległa, łącząca sieci MAN na obszarze większym od jednego miasta - np. sieć Polpak.

    Ważne jest też rozróżnienie ze względu na tryb dostępu:

  • peer-to-peer - sieć równorzędna, bez hierarchii ważności; każdy komputer ma takie same prawa w stosunku do innych;

  • z serwerem - sieć typu klient-serwer, z hierarchią ważności. Serwer jest zwykle wydzielonym komputerem, do którego mają dostęp uprawnione klienty.

    Z punktu widzenia rozmieszczenia przestrzennego komputerów, połączonych w jedną sieć najważniejszy jest podział ze względu na sposób tego rozmieszczenia (topologię).

    Topologia

    Topologia

  • Topologia magistrali - jedna z najstarszych, stosowana do łączenia komputerów za pomocą przewodu koncentrycznego (BNC). Hosty (komputery użytkowników) dołączane są do jednej magistrali za pomocą terminatorów BNC.

  • Topologia gwiazdy - centralny punkt sieci stanowi jej główny węzeł. Do łączenia elementów sieciowych używa się skręcanego kabla czteroparowego (tzw. skrętki) bądź kabli światłowodowych. Z węzła prowadzone są logiczne połączenia, które przypisuje się hostom. Centralnym punktem może być hub (koncentrator) lub switch (przełącznik).

  • Topologia pierścienia - zaawansowane techniki łączenia komputerów w sieć, często używana na serwerach uniksowych. Do sieci pierścieniowych zaliczamy: Token Ring, FDDI oraz CDDI. Do łączenia komputerów używany jest najczęściej kabel światłowodowy lub skrętka ekranowana.

  • Topologia mieszana - łączenie komputerów na zasadzie magistrali/gwiazdy (tzw. topologia drzewa) lub gwiazdy/pierścienia, wykorzystujące zalety każdego z rozwiązań.

    Jak się łączyć?

    Topologia magistrali i gwiazdy.

    Topologia magistrali i gwiazdy.

    Najczęstszym błędem początkujących amatorów sieci jest lekceważenie rodzaju i jakości kabli, którymi będzie połączona sieć. Wyboru nie ułatwia mnogość okablowania, dostępna jest na rynku, a trzeba przecież także zapoznać się z właściwościami fizycznymi każdego z rozwiązań. Głównym parametrem jest maksymalna odległość między łączonymi komputerami, przy której dany rodzaj kabla zapewnia bezproblemową transmisję.

    Początkowo w sieciach Ethernet używano kabli koncentrycznych, zarówno grubych (thick), jak i cienkich (thin). Obecnie wyszły praktycznie z użycia ze względu na wady (ograniczenie szybkości do 10 Mb/s, niewygodny sposób instalacji, mała odporność na poważne awarie, słaba skalowalność). Gruby kabel koncentryczny ma jednak niewątpliwą zaletę - odległość między komputerami może wynosić nawet 500 m (bez używania tzw. repeaterów, które wzmacniają sygnał i umożliwiają przesłanie go na większe odległości). W wypadku cienkiego koncentryka wartość ta spada do 185 m.

    Obecnie najpopularniejszym rodzajem okablowania sieciowego jest tzw. skrętka nieekranowana UTP (Unshielded Twisted Pair), dostępna w wersjach 3, 4, 5, 5e itd. Składa się z ośmiu przewodów skręconych po dwa (cztery pary), umieszczonych we wspólnej izolacji. Kabel UTP ma sporo istotnych zalet, wśród których najważniejsza wydaje się niska cena w stosunku do oferowanych możliwości.

    Topologia pierścienia i mieszana.

    Topologia pierścienia i mieszana.

    Wersja 5e skrętki pozwala osiągać przepustowość do 1 Gb/s (czyli 125 MB/s), co zdecydowanie wystarcza do większości popularnych zastosowań. Dzięki UTP łatwo jest zdiagnozować uszkodzenia, sam kabel jest także dość odporny na awarie. Wada skrętki nieekranowanej to stosunkowo niewielka odległość, na jakiej kabel zachowuje swoje właściwości (do 100 m) oraz mała odporność na zakłócenia elektromagnetyczne.

    Bardziej wydajnym i odpornym na czynniki zewnętrzne kablem sieciowym jest skrętka ekranowana (STP - Shielded Twisted Pair, FTP - Foiled Twisted Pair). Od UTP różni się zastosowaniem siatek bądź folii ekranujących każdą z czterech par przewodów. Wadą kabli STP jest cena, przewyższająca o kilkadziesiąt procent cenę okablowania nieekranowanego.

    Opisując rodzaje połączeń między komputerami w sieci, nie można pominąć światłowodów, najbardziej nowoczesnych i zapewniających największą szybkość transmisji. Transmisja światłowodowa polega na prowadzeniu przez włókno szklane promieni optycznych generowanych przez laserowe źródło światła. Zaletami takich połączeń są: znikome tłumienie sygnałów, odporność na zewnętrzne pola elektromagnetyczne, brak emisji energii poza tor światłowodowy, bardzo duża prędkość przesyłania danych. Są światłowody jednomodowe (droższe i szybsze) oraz wielomodowe (tańsze i wolniejsze). Ze względu na wysokie koszty implementacji światłowodów w sieciach domowych i osiedlowych rozwiązania takie są rzadko stosowane.


  • Zobacz również