LANet :: media provider

Jeżeli są Państwo zainteresowani, jak jest zbudowana i jak działa Państwa sieć osiedlowa - proszę czytać dalej!. Znajduje się tu ogólny opis technologii, przyjętych założeń oraz sposobu ich implementacji wraz ze wskazówkami, gdzie można znaleźć więcej informacji.

Sieci Ethernet

22 maja 1973 roku Bob Metcalfe (pracując w Xerox Palo Alto Research Center, PARC, w Kalifornii) napisał notatkę, w której znalazły się podstawowe informacje dotyczące systemu sieci Ethernet. System ten został opracowany przez niego w celu połączenia stacji roboczych w sposób umożliwiający wymianę informacji między nimi oraz komunikowanie się z szybkimi drukarkami laserowymi. Ponad dwanaście lat później, w roku 1985, międzynarodowy instytut IEEE1 opublikował standard IEEE 802.3, który korzystając z dorobku poprzedników standaryzuje sieć Ethernet, umożliwiającą połączenie kablem miedzianym komputerów między sobą i wymianę informacji z prędkością 10 megabitów na sekundę (Mbps). Rozwój tej technologii doprowadził do opracowania w roku 1995 standardu sieci FastEthernet, działającej z prędkością dziesięć razy szybszą niż oryginalny Ethernet2. Kolejny przełom to ustanowiony standardem w roku 1998 Gigabit Ethernet3, po raz kolejny podwyższający dziesięciokrotnie prędkość transmisji. Czy trzeba dodawać, że całkiem niedawno został wprowadzony standard znów dziesięciokrotnie przebijający "stawkę", a trwają pracę nad sieciami jeszcze szybszymi?

Jak działa sieć?

Wtyczki, kable i elektronika
Sieci komputerowe umożliwiają wydajną pracę, przesyłanie poczty elektronicznej, granie wraz ze znajomymi, a nawet pozwalają porozmawiać z mieszkańcami innego kontynentu tak, jak by ci siedzieli tuż obok. Lecz aby te i wiele innych możliwości mogło stać się faktem, musi istnieć coś tak prostego jak fizyczne połączenie pomiędzy komputerami. Jak jest ono realizowane w sieci "LANet"?

Po pierwsze każdy z komputerów musi posiadać możliwość "mówienia" do sieci i "słuchania" tego, co mówią do niego inne komputery. Do tego potrzebuje specjalnego urządzenia - karty sieciowej. Jest to po prostu płytka z elektroniką montowana wewnątrz komputera, która dodaje do komputera specjalne gniazdko RJ45 (trochę podobne do gniazdka telefonicznego, lecz nieco od tego ostatniego większe), w które można wetknąć kabel sieciowy.

Po drugie niezbędny jest sam kabel, lecz nie jest to prosty przewód, lecz specjalnie izolowane i skręcone ze sobą cztery pary przewodów (temu skręceniu zawdzięcza on potocznie używaną nazwę "skrętki"). Musi on spełniać rygorystyczne normy, od ogólnych, takich jak przepisy przeciwpożarowe począwszy, a na specyficznych parametrów przewodzenia sygnału odnoszących się konkretnie do sieci komputerowych skończywszy.

Cały kabel, który łączy Państwa komputer w siecią jest podzielony na dwa odcinki: patchcord i okablowanie pionowe.

Patchcord to po prostu kawałek "skrętki" zakończony z obu stron wtyczkami RJ45. Z jednej strony podłącza się go do karty sieciowej, z drugiej do gniazdka sieci przygotowanego w mieszkaniu przez instalatorów firmy Lanet. Jego zadaniem jest ułatwienie ustawienia komputera w domu - mogą Państwo w dowolnym momencie zdecydować, że trzeba przenieść komputer do innego pokoju i jedne co trzeba zrobić, aby zapewnić połączenie z siecią, to wymiana krótkiego patchcord'u, bez potrzeby wymiany długich kabli na klatce schodowej, czy w piwnicy.

Okablowanie pionowe to również "skrętka", lecz jest to już znacznie dłuższy odcinek, który zaczyna się w gniazdku, a kończy dopiero gdzieś w piwnicy.

Co się dzieje z kablami dalej? Jak łączą się ze sobą, umożliwiając wszystkim komputerom "mówienie" i "słuchanie"?

Trudne zadanie połączenie całego pęku przewodów w sprawnie działającą sieć bierze na siebie specjalne urządzenie, które nazywa się switchem. Jest to niewielka skrzynka, z szesnastoma, dwudziestomaczterema lub trzydziestomadwoma portami RJ456, czy po prostu gniazdkami, do których podłącza się kable okablowania pionowego. W ten sposób z kilkunastu, bądź kilkudziesięciu osobnych kabli tworzy się jeden system - sieć komputerowa.

Jednak jeden switch to za mało. Po pierwsze ma on maksymalnie trzydzieści dwa porty, a przecież do sieci może być przyłączona większa ilość komputerów. Po drugie switche to urządzenia dość proste, nie zapewniające wielu zaawansowanych funkcji, z których korzystają Państwo na codzień używając sieci "LANet". I po trzecie nie są one w stanie zapewnić połączenia z Internetem... Co więc jest jeszcze potrzebne? Zanim odpowiemy na to pytanie, przyjrzyjmy się, w jaki sposób informacje są przesyłane w sieci komputerowej.

Jak są przesyłane dane?

Jeżeli chcą Państwo skorzystać z sieci, wystarczy włączyć przeglądarkę, lub program pocztowy, lub grę, wpisać adres i już! Działa. Lecz zarówno Państwa komputer, jak i sama sieć komputerowa wykonują w tym czasie tysiące operacji, wszystko po to, żeby zapewnić, że żądana strona www pojawi się na ekranie, lub też że poczta elektroniczna dotrze do adresata.

Części, kawałki, pakiety???

Gdy próbują Państwo wysłać coś do kogoś innego w sieci, na przykład email'a, to trzeba powiedzieć sobie szczerze, że komputer dość niesfornie obchodzi się z tak pieczołowicie przygotowaną wiadomością.

Wydaje się, że wiadomość została po prostu wysłana, lecz tak na prawdę komputer dzieli ją na wiele małych kawałków, każdy z osobna opatruje adresem docelowym (o adresach za chwilę) i wysyła przez kabel do sieci. Takie kawałki, zwane pakietami, mogą podróżować zupełnie niezależnie, jeden drogą dłuższą, inny krótszą, różnymi kablami. Jeszcze inny w ogóle może nie dotrzeć. Całym tym bałaganem musi się zająć komputer docelowy, składając mozolnie pakiety, jak puzzle, w całego emaila, a jeżeli jakiś pakiet zaginął po drodze, to musi jeszcze uprzejmie poprosić Państwa komputer o ponowne wysłanie tego właśnie kawałka informacji.

Adresy, adresy, i jeszcze raz adresy...

Podstawową rzeczą w sieciach komputerowych, ale też i w życiu jest adres. Nie wystarczy wiedzieć, co chcą Państwo wysłać lub ściągnąć. Trzeba jeszcze wiedzieć, gdzie to jest!

Wyobraźmy sobie, że wysyłają Państwo kartkę z życzeniami urodzinowymi do cioci Zosi. Życzenia są już napisane, na dole widnieje podpis "Kochanej cioci..." i... No właśnie, co teraz? Ta prosta wydawałoby się sytuacja posłuży nam jako ilustracja, w jaki sposób sieć komputerowa radzi sobie z adresami.

Po pierwsze - choć zwykle wpisuje się na kartce do cioci nazwę ulicy, numer domu (ciocia jest szczęściarą i mieszka w domku) i nazwę miasta, można przecież określić miejsce zamieszkania cioci na wiele innych sposobów.

Można na przykład wpisać numer działki budowlanej, na której stoi domek cioci. Czy list by doszedł? Jeżeli listonosz wiedziałby, że chodzi o numer działki budowlanej, to jest na to szansa! Musiałby tylko sprawdzić na specjalnej mapce, gdzie jest działka o danym numerze, po czym by tam pojechał i list zostawił.

W ten właśnie sposób działa sieć komputerowa na najniższym, czyli sprzętowym poziomie. Po prostu każda karta sieciowa ma gdzieś w środku, w swojej elektronice zaszyty numer. Rolę listonosza z mapką przejmuje na siebie switch - gdy przychodzi do niego z Państwa komputera pakiet o treści: "jestem częścią listu do cioci, trzeba mnie wysłać do komputera, który ma zainstalowaną kartę sieciową o numerze xyz", sprawdza on w  swojej bazie danych (czyli na mapce), do którego gniazdka tego switch'a jest przypięty komputer, który ma kartę sieciową o numerze xyz i wysyła do tego gniazdka cały list.

Cóż, choć rozwiązanie to działa doskonale, nie jest ani zbyt wygodne, ani praktyczne. Dlaczego? Po pierwsze, ludziom bardzo trudno zapamiętywać numery. Wracając do naszego przykładu: nawet jeżeli korespondują Państwo tylko i wyłącznie z ciocią Zosią, to można zapomnieć, czy numer działki domku cioci to 1/23, czy 1/24? Po drugie - co jeżeli ciocia mieszka w  innym mieście, czy nawet kraju? Jak zaznaczyć, że chodzi o działkę 1/23, ale w  Nowy Jorku? Przecież listonosz ma tylko mapkę z numerami działek Państwa miasta, więc zaniesie list do domku na działce 1/23, ale przecież tam nie mieszka ciocia, tylko ktoś zupełnie inny!

Dlatego w codziennym życiu posługujemy się adresami w formie numerów mieszkań i domów, nazw ulic i miast. Zaadresowanie kartki do cioci jako ulica Wesoła 4, Nowy Jork, USA sprawia, że poczta dostarczy kartkę dokładnie pod adres zamieszkania cioci. Proszę zauważyć, że adres w tej formie wprowadza pewną hierarchię: wiemy, że chodzi o USA, w których to kraju interesuje nas Nowy Jork, w  którym to mieście chodzi nam o ulicę Wesołą numer 4.

W świecie sieci komputerowych taką rolę pełni adres IP8. Nie zależy on od tego, jaki mają Państwo komputer, czy jaką kartę sieciową. Jest on przypisywany do komputera przez administratora sieci "LANet" i umożliwia zaistnienie w sieci - wysyłanie poczty, oglądanie stron www, granie w gry sieciowe i inne.

Routery...

Router to specjalne urządzenie, którego głównym zadaniem jest łączenie ze sobą komputerów podłączonych do różnych switchy, oraz udostępnianie Internetu. Jak spełnia te funkcje?

Z punktu widzenia sieci routery to bardzo mądre urządzenia. Oczywiście, mogą Państwo mieć najnowszy komputer, ze wspaniałym systemem operacyjnym i  dziesiątkami użytecznych programów, który umożliwiają pracę i zabawę, lecz z punktu widzenia sieci jest on urządzeniem dość prostym - wysyła  odbiera dane.

Router - to co innego! On wie, jak wygląda sieć, gdzie są inne routery, gdzie jaki komputery "stoi". Używa wszystkich tych informacji po to, aby pomóc komputerom w sieci komunikować się między sobą. Jeżeli Państwa komputer nie wie jak wysłać jakiś pakiet, to w ogóle się nad tym nie zastanawia, po prostu przesyła go do routera mówiąc przy okazji: "wiesz, zrób z tym coś, dobrze?". I router robi, czyli wysyła do celu.

Poza tymi podstawowymi zadaniami routery mają do wykonania jeszcze kilka rzeczy. Po pierwsze szereguje informacje. Po co?

Wyobraź sobie, że grasz w jedną ze wspaniałych gier sieciowych. Na monitorze widzisz, jak przeciwnik przemyka się chyłkiem pod ścianą, nieświadomy twojej złowrogiej obecności. Już masz wprowadzić w życie misterny plan, który zamknie żmudnie przygotowaną pułapkę - wyskakujesz z ukrycia... I nagle gra zamiera! Gdy powraca do życia, ty niestety już jesteś pokonany... Co się stało? Każdy twój ruch oraz każdy ruch przeciwnika generuje mały pakiet danych, który musi zostać przesłany przez sieć. Niestety, ponieważ każdy pakiet był traktowany tak samo, to wszystkie informacje o ruchach obu postaci musiały poczekać, aż sieć prześle dużą ilość poczty elektronicznej, którą właśnie ściągał sąsiad.

Stąd potrzeba szeregowania informacji. Małe ilości danych związanych z grami sieciowymi powinny być zawsze transmitowane jako pierwsze, gdyż tu czas transmisji jest czynnikiem krytycznym - nie można sobie pozwolić na żadną zwłokę. Natomiast jeżeli poczta elektroniczna spóźni się o kilka mikrosekund, tragedii nie będzie.

Po drugie router zapewnia kontrolę nad ruchem sieciowym. LANet jest siecią bardzo otwartą, w której jest bardzo mało jakichkolwiek ograniczeń, lecz nawet tu one istnieją. Ktoś lub coś powinno czuwać nad tym, co się dzieje w sieci, wyłapując ślady wskazujące na ruchy hackerów, bądź eliminując awarie. Tym zajmują się właśnie routery, pełniąc funkcję podobną do tej, jaką w demokratycznym państwie sprawują służby ratownicze i policja.

I wreszcie po trzecie - routery zapewniają łączność z Internetem. Nie jest to problem trywialny. Żeby mogli Państwo oglądać strony www, trzeba wykonać wiele operacji na każdym pakiecie - odpowiednio zmienić jego adres, zapamiętać zmianę, potem odpowiednio przesłać te pakiety, które "idą" do Internetu i skierować poprawnie z powrotem te, które powinny trafić do Państwa komputera.

Podsumowanie

Mamy nadzieję, że powyższy dokument przybliżył Państwu podstawy działania sieci komputerowej "LANet" i wprowadził do dziwnego świata switchy, kabli i routerów, który przecież zaczyna się tuż tuż, za Państwa komputerem.

Oczywiście nie muszą się Państwo w ogólne zastanawiać nad skomplikowaną struktura zależności, którą tworzą sprzęty i oprogramowania sieciowe. Wystarczy po prostu włączyć komputer i surfować po stronach www, ściągać pliki lub na wiele innych sposobów korzystać z sieci. W razie jakichkolwiek problemów natomiast, prosimy o kontakt z naszym biurem!