opracowała mgr Bożena Jażdżewska


Spis treści:





Sieci komputerowe

Sieć jest zbiorem komputerów, połączonych ze sobą w celu wspólnego korzystania z informacji i zasobów sprzętowych. Sieć pozwala na łatwą wymianę plików i informacji, umożliwia wspólne korzystanie z wyposażenia: drukarki, modemu i urządzenia do przechowywania danych. Także połączenie z Internetem może być wspólnie wykorzystywane przez wszystkie komputery w sieci. Sieć może składać się tylko z dwóch połączonych kablem komputerów lub być tak duża, że łączy ze sobą setki komputerów i urządzeń peryferyjnych.

Zwykle powodem zainstalowania pierwszej sieci jest potrzeba wspólnego korzystania z plików, programów i drukarek za pośrednictwem kilku komputerów. Tego typu podstawowe sieci są tanie i łatwe do zbudowania.

    Podstawowe elementy sieci

    Karty sieciowe (zwane także kartami interfejsu sieciowego). Służą jako połączenie między komputerem i siecią, przekształcając dane wychodzące z komputera do formatu danych sieci. Niektóre z nowszych komputerów mają wbudowane karty sieciowe.

    Koncentratory (zwane także węzłami okablowania). Są to centralne punkty połączeń w sieciach gwiaździstych grup roboczych. Koncentrator umożliwia każdemu z węzłów komunikowanie się ze wszystkimi innymi podłączonymi węzłami. Dwa lub większa liczba połączonych ze sobą koncentratorów umożliwia prostą i tanią rozbudowę sieci. Przełączniki. Ustalają określone pasmo przenoszenia dla każdego węzła, zwiększając tym samym wydajność sieci.

    Serwer, czyli komputer udostępniający różnego rodzaju zasoby w sieci. Typowy serwer zawiera kilka dysków twardych, urządzenie do zapisywania kopii zapasowych na taśmie oraz napęd CD-ROM. Serwer jest jednym ze sposobów umożliwienia wspólnego korzystania z zasobów, takich jak drukarki, telefaksy, modemy, pocztowe połączenia e-mail oraz połączenia z Internetem. Serwery często są używane do przechowywania baz danych, plików i ich kopii zapasowych. Komputery połączone z serwerem nazywane są "klientami".

    Serwer druku - zapewnia drukarkom takie samo połączenie z siecią, jak karta sieciowa komputerom. Umożliwia wszystkim komputerom w sieci korzystanie z tej samej drukarki. Serwery druku są często podstawowym elementem sieci typu klient/serwer.

    Produkty łącznościowe. Należą do nich karty faksowe i modemy umożliwiające połączenia z Internetem. Wszystkie te produkty pozwalają na komunikowanie się z komputerami, które znajdują się poza lokalną siecią komputerową (LAN). Sieciowy system operacyjny. Umożliwia komunikowanie się między sobą komputerom i elementom sieci.

    Sieciowy system operacyjny może składać się z prostego oprogramowania wbudowanego w system Windows 95, ale może też być bardziej zaawansowanym systemem, takim jak Novell NetWare czy Microsoft Windows NT.

    Podstawowymi elementami sieci lokalnej są stanowiska robocze i serwery

    Stanowiska robocze (stacje robocze), z których korzystają użytkownicy sieci, np. uczniowie w szkole. Komputer traktowany jako stacja robocza musi mieć zainstalowane: pamięć, procesor, kartę sieciową oraz system operacyjny. Może natomiast nie mieć dysku twardego (wystarczy stacja dyskietek), gdyż wszystkie potrzebne programy i wyniki pracy mogą być przechowywane na pojemnym dysku sieciowym. Wszelkie działania są wykonywane w pamięci i procesorze naszego komputera i od jego parametrów zależy szybkość i możliwości pracy.

    Serwery, które obsługują jednostki sieciowe (stanowiska robocze). Jest to wydzielony komputer o dużej mocy obliczeniowej i pojemnym twardym dysku. Wyróżniamy dwa rodzaje serwerów:

      Serwer plików, który jest zarówno sprzętem jak i oprogramowaniem udostępniającym dane dyskowe innym obiektom sieci,

      Serwer drukowania, który jest tylko oprogramowaniem i steruje przekazywaniem wydruków przesyłanych ze stanowisk sieciowych na wybrane drukarki.

    Sieć obejmująca jeden budynek lub zakład pracy nazywana jest siecią lokalną LAN.

    Dzięki sieci możliwe jest współużytkowanie zasobów (dokumentów i programów) i urządzeń (np. drukarki, modemu). Oznacza to, że dzięki sieci z jednej drukarki, czy modemu, może korzystać 100 a nawet więcej komputerów. Jest to czysta oszczędność. Oprócz sieci lokalnych obejmujących jeden budynek lub firmę możemy wyróżnić także sieci miejskie MAN obejmujące jedno miasto lub sieci globalne WAN obejmujące całą kulę ziemską. Przykładem tej ostatniej może być Internet.


    Sieć terminalowa i kliencka

    Istnieją dwa typy sieci: terminalowa i kliencka

    Sieć terminalowa posiada jeden bardzo dobry komputer o dużej mocy obliczeniowej i obszernej pamięci masowej (dysk lub dyski twarde), zaś użytkownicy korzystają tylko ze stanowisk składających się z monitora i klawiatury, a wszystkie programy wykonywane są na tym bardzo dobrym komputerze o dużych mocach obliczeniowych. Przypomina on np. symultaniczną grę w szachy gdzie arcymistrz gra z wieloma przeciwnikami, ale przecież szybkość analizy sytuacji, i jego wiedza szachowa jest na tyle duża, że zazwyczaj wygrywa ze wszystkimi swoimi partnerami. Taką samą rolę pełni serwer w stosunku do użytkowników.

    Sieć kliencka różni się tym od terminalowej, że składa się z wielu samodzielnie pracujących komputerów, które połączone są z serwerem. Serwer ten nie posiada dużych mocy obliczeniowych, a każdy z terminali ma swój dysk i pamięć. Serwer zarządza całą siecią i udostępnia pliki zapisane na własnym dysku twardym.


    Budowa sieci lokalnych

    Pod względem połączeń między komputerami wyróżnić można trzy typy budowy sieci: gwiaździsta, pierścieniowa i magistralowa.

    Układ sieci - zwany także jej "topologią" - oznacza jej fizyczny wygląd. Istnieją trzy podstawowe układy sieci: gwiazda, magistrala i pierścień. Omówimy gwiazdę i magistralę, najczęściej spotykane układy sieci LAN.

    Układ gwiazdy

    Jak sama nazwa wskazuje, układ ten przypomina gwiazdę. W środku każdej gwiazdy znajduje się koncentrator lub węzeł komutacyjny, który łączy się bezpośrednio z każdym węzłem - fragmentem wyposażenia połączonego z siecią - za pomocą cienkiego elastycznego. Jeden koniec kabla połączony jest z gniazdem karty sieciowej; drugi połączony jest bezpośrednio z koncentratorem lub węzłem komutacyjnym. Instalacja układu gwiazdy jest tania i szybka ze względu na elastyczność kabla i modułowe łączniki. Liczba koncentratorów, które można dodać do sieci, jest ograniczona, ale układ gwiazdy może obsłużyć aż do 1024 węzłów. Układ gwiazdy może działać jako niezależna grupa robocza albo może być połączony z innymi grupami roboczymi, tworząc większą sieć.

    Układ magistrali

    W układzie magistrali wszystkie komputery grupy roboczej lub sieci są połączone wzdłuż jednej linii jednym kablem. Dane w sieci są przesyłane do wszystkich elementów sieci wzdłuż tego kabla. Do połączenia wszystkich elementów sieci używany jest pojedynczy koncentryczny kabel, podobny do telewizyjnego, ale o parametrach wymaganych w zastosowaniach sieciowych. Każda z kart sieciowych zaopatrzona jest w złącze cylindryczne (BNC). Pozwala to połączyć kabel bezpośrednio z każdym komputerem, jeden za drugim, a następnie z konektorem (koncentrycznym) BNC koncentratora, jeśli jest on używany (koncentrator nie jest wymagany).


    Topologia

    Topologia sieci to zbiór reguł fizycznego łączenia i reguł komunikacji poprzez dany nośnik sieci (medium transmisyjne)[1]. W zależności od wybranej topologii sieci istnieją konkretne specyfikacje dotyczące kabli, złączy i standardów komunikacji komputerów ze sobą.

    Topologia fizyczna

    Termin topologia fizyczna odnosi się do sposobu okablowania sieci. Przedstawia sposób łączenia hostów (komputerów) z medium transmisyjnym [1]. Zalety i wady topologii fizycznych zostaną przedstawione w rozdziale dotyczącym rodzajów nośników stosowanych w Ethernecie.

    Topologia magistrali jest stosowana przy łączeniu komputerów za pomocą przewodu koncentrycznego. Hosty dołączane są do jednej wspólnej magistrali, za pomocą 'odczepów' przebiegu przewodu.



    Rys. Topologia magistrali.


    Topologia gwiazdy jest stosowana przy łączeniu komputerów za pomocą kabla dwużyłowego skręcanego. Hosty (komputery) podłączane są najczęściej do koncentratora (rzadziej przełącznika). Cechą odróżniającą od topologii magistrali jest łączenie za pomocą jednego przewodu tylko dwóch urządzeń sieciowych.



    Rys. Topologia gwiazdy.


    Topologia pierścieniowa jest stosowana przy łączeniu komputerów ze sobą za pomocą kabla światłowodowego. Najczęściej stosuje się obwód dublujący, ponieważ w przypadku przerwania pierwszego pierścienia komputery tracą ze sobą kontakt i zadania komunikacji przejmuje pierścień dublujący. Topologia ta jest stosowana w sieciach Token Ring.



    Rys. Topologia pierścienia.


    Ćwiczenie:
    Wyjaśnij czym jest sieć LAN, sieć kliencka i terminalowa, serwer? Wymień stosowane typologie sieci i narysuj je.



    Ochrona wewnętrzna i zewnętrzna danych w sieci LAN, administrowanie siecią

    System sieciowy zapewnia ochronę zasobów, tzn. chroni je przed nieprawidłowym i niepożądanym wykorzystaniem przez użytkowników. W sieci ochrona danych realizowana jest przez hasła, które posiada każdy użytkownik. Po włączeniu komputera prosi on o podanie swojego imienia i hasła, które zna tylko użytkownik. Ta czynność nosi nazwę logowania, po której oprogramowanie serwera 'wie' kto użytkuje stanowisko robocze.

    Użytkowników sieci możemy podzielić na następujące grupy:

      1) Zwykli użytkownicy - uprawnieni do korzystania z zasobów sieci, a ich możliwości są regulowane przez nadane im prawa.

      2) Operatorzy - posiadają te same prawa co zwykli użytkownicy, a ponad to mogą obsługiwać serwer plików lub serwer drukowania.

      3) Menadżerowie - uprawnieni do zarządzania grupami innych użytkowników.

      4) Administrator sieci - jest to użytkownik (jeden!), który posiada największe prawa. Opiekuje się systemem, czuwa nad jego poprawną pracą, instaluje nowy sprzęt i oprogramowanie, określa atrybuty dla plików i katalogów, decyduje o prawach innych użytkowników.


    W celu optymalnego zabezpieczenia sieci przed niepowołanym dostępem z zewnątrz instaluje się urządzenia lub programy zwane Firewall (zapora ogniowa). Aby uniknąć złamania zabezpieczeń i dostania się do tajnych danych zgromadzonych na serwerze nieupoważnionych osób, na styku dwóch sieci instaluje się Firewall, którego zadaniem jest ochrona sieci wewnętrznej przed włamaniem lub zawirusowaniem. Podobną rolę w życiu codziennym pełni prywatny ochroniarz lub drzwi zamykane na klucz. Dopuszcza on ruch wchodzący do ściśle określonych zasobów. Firewall jest w stanie wykryć każdą próbę podejrzanego wtargnięcia z zewnątrz do danych chronionej sieci. Najczęściej Firewall instalowany jest na styku lokalnych sieci i Internetu.

    Ćwiczenie:
    Wymień grupy użytkowników i opisz je. Co rozumiesz pod pojęciem Firewall?



    Sieć MAN (miejska) i WAN (globalna)

    Sieć MAN - Metropolitan Area Network - miejska sieć o zasięgu do 50 mil od serwera , łącząca komputery w obrębie miasta, kilku instytucji.

    Sieć WAN - Wide Area Network - rozległa sieć globalna np. Internet. Połączenia w takich sieciach mogą być realizowane przez linię telefoniczną (najbardziej popularne), bądź przez łącza podobne do telefonicznych (przewody miedziane), ale wykorzystywane tylko i wyłącznie do łączenia komputerów. Istnieją jeszcze łącza światłowodowe wykorzystywane do połączeń w sieciach miejskich (np. w warszawskiej sieci miejskiej WAR - MAN) lub do połączeń międzykontynentalnych. Stosuje się również połączenia satelitarne tak jak w zwyczajnej telefonii do połączeń międzykontynentalnych.

    Mówiąc o sieciach nie można zapomnieć o szybkości transmisji danych. Do pomiaru szybkości transmisji używa się jednostki zwanej bodem (1 bod = 1 bit/s). Szybkość transmisji zależy od urządzeń (np. modem w przypadku linii telefonicznych) i rodzaju łączy zastosowanych do przesyłania danych oraz technologii zastosowanej do przesyłania informacji (np. IDSN).

    Ćwiczenie:
    Podaj znaczenie nazw sieci: MAN, WAN? Wymień rodzaje połączeń stosowanych w sieciach.


    Konspekt zajęć



    Charakterystyka zajęć

      1. Klasa: I LO
      2. Temat: Sieci komputerowe
      3. Czas trwania: 45 minut.
      4. Cele lekcji:

        Poznawczy:

        Korzyści wynikające z pracy w sieci, podstawowe systemy ochrony danych w sieci.

        Kształcący:

        Uczeń powinien umieć rozróżnić sieci w zależności od ich zasięgu, zrozumieć zasadę działania sieci (np. LAN) .

      5. Metody nauczania: Pogadanka, elementy nauczania problemowego, dyskusja.
      6. Środki dydaktyczne: Tablica, podręcznik, tablice poglądowe, komputer i oprogramowanie.
      7. Przebieg lekcji:

        a) Podanie tematu lekcji i uświadomienie uczniom celu lekcji.
        b) Sprawdzenie wiadomości z lekcji poprzedniej (np. z takich zagadnień, których znajomość jest niezbędna na obecnej lekcji).
        c) Podanie nowego materiału.
        d) Kontrola i utrwalenie wiadomości i umiejętności: sformułowanie pytań dotyczących celów lekcji.
        e) Podsumowanie.
        f) Zakończenie: Zadanie pracy domowej.




    Kierowanie procesem przyswajania wiadomości i kształtowania umiejętności

    Sieci komputerowe to grupy połączonych ze sobą komputerów. Ich użytkownicy mogą wymieniać między sobą informacje i korzystać ze wspólnych zasobów sieci. Zasobami takimi mogą być drukarki, twarde dyski, programy, dokumenty.

    Informatycy opiekujący się sieciami komputerowymi i ich zasobami nazywani są administratorami sieci. Osoby korzystające z sieci to użytkownicy sieci.

    Komputery połączone w sieć spełniają różne funkcje - mogą być stacjami roboczymi lub serwerami. Stacje robocze to komputery, przy których pracują użytkownicy sieci. Serwery to komputery udostępniające użytkownikom zasoby sieci, czyli przechowujące programy i dane, pozwalające na dostęp do urządzeń takich jak np. drukarki czy skanery. Serwery można podzielić na dedykowane i niededykowane. Serwery dedykowane udostępniają dane, jednak nie jest na nich możliwa taka praca jak na zwykłych komputerach, pracują one np. na systemach operacyjnych NOVELL, UNIX .Serwery tego typu spotykane są w prawie wszystkich wielkich sieciach. W sieciach składających się z małej ilości komputerów mogą pracować serwery niededykowane. Na serwerach tych możliwe jest zazwyczaj normalne wykonywanie zadań przez użytkownika (np. kopiowanie plików, instalowanie oprogramowania z serwera itp.). Serwery niededykowane występują w sieciach pracujących pod systemami Windows 95/98 lub Lantastic. Ze względu na duże obciążenie pracą zwłaszcza w dużych sieciach, instaluje się dodatkowe serwery tzw, specjalizowane. Zajmują się one realizacją tylko tych zadań które zostały im przydzielone przez administratora sieci np. serwer aplikacji, serwer archiwizacji, serwer baz danych, serwer drukowania, serwer faksowy, serwer poczty elektronicznej.

    Wyróżniamy następujące sieci:

    LAN - sieć lokalna (Local Area Network). Określenie lokalna oznacza że wszystkie urządzenia są odległe co najwyżej o ok. 1000 m., np. znajdują się w jednym budynku (szkolna pracownia komputerowa) lub zakładzie pracy. Może być tu zastosowana sieć kliencka lub terminalowa.

    Sieć terminalowa posiada jeden serwer o dobrych parametrach (szybkość przetwarzania danych, wielkość dysku, wielkość pamięci), stacjami roboczymi są natomiast terminale (monitor, i klawiatura). Sieć taka przypomina np. symultaniczną grę w szachy gdzie arcymistrz gra z wieloma przeciwnikami, ale przecież szybkość analizy sytuacji, i jego wiedza szachowa jest na tyle duża, że zazwyczaj wygrywa ze wszystkimi swoimi partnerami. Analogicznie serwer musi w praktycznie tym samym czasie obsłużyć wiele terminali które zapisują i odczytują z niego dane. Serwer można również porównać do wielkiego magazynu z którego pobiera się i oddaje dane.

    Sieć kliencka natomiast różni się tym od terminalowej, że sieć ta posiada słaby serwer, a terminale złożone są z klawiatury monitora i własnej jednostki centralnej (z własnym twardym dyskiem, pamięcią itp.). Na instalację jednej z tych dwóch sieci można się zdecydować analizując możliwości finansowe danego użytkownika. Jeżeli sieć ma obsługiwać niewiele terminali, nie opłaca się inwestować w bardzo silny serwer, jeżeli chcemy aby użytkownicy sami obsługiwali jednostkę centralną (np. pracownia szkolna) również zainstalujemy sieć kliencką.

    Istotną sprawą jest też podłączenie urządzeń wejścia-wyjścia. Jeżeli komputery połączone są w sieć to nie ma sensu wyposażać każdego z nich w np. oddzielną drukarkę. Drukarka może zostać udostępniona w sieci, i tam czekać na wysłanie do niej z poszczególnych stacji roboczych informacji do wydruku.

    Problemem jest natomiast ochrona danych, oraz ochrona antywirusowa. Niektóre dane są przecież poufne (np. rachunki, konta bankowe, tajemnice rządowe, itp.), dane te trzeba zabezpieczyć przed dostępem osób niepowołanych. Robi się to szyfrując bezpośrednio dane, oraz za pomocą tzw. hasła dostępu (password). Hasło to ukryty lub zakodowany ciąg znaków, używany do zabezpieczania informacji, które nie powinny być jawne. Jedynie poprawne podanie hasła, zwykle nie wyświetlanego na ekranie (lub wyświetlanego w postaci gwiazdek), umożliwia dostęp do danych lub urządzeń. Hasła dostępu są bardzo szeroko używane we wszystkich rodzajach sieci komputerowych, stanowią jedyną metodę identyfikacji użytkownika z zasobami lub odwrotnie.

    Ochrona antywirusowa zazwyczaj ogranicza się do aktualizacji programów antywirusowych i sprawdzaniu danych które zostają zapisywane na dysku. Aby zabezpieczyć dane przed uszkodzeniem sporządza się kopie np. na streamerach Aby maksymalnie zabezpieczyć sieć przed niepowołanym dostępem z sieci zewnętrznych instaluje się urządzenia lub programy instalowane na serwerze zwane Firewall (zapora ogniowa).

    Pomimo że dostęp do danych przechowywanych na serwerach chroniony jest systemem haseł i praw dostępu, to intruz może złamać zabezpieczenia i dostać się do tajnych danych zgromadzonych na serwerze. Aby tego uniknąć, na styku dwóch sieci instaluje się Firewall, którego zadaniem jest ochrona sieci wewnętrznej przed włamaniem lub zawirusowaniem. Jednocześnie dopuszcza on ruch wchodzący do ściśle określonych zasobów, takich jak np. dane udostępniane przez firmę wszystkim zainteresowanym. Firewall jest w stanie wykryć każdą próbę podejrzanego wtargnięcia z zewnątrz do danych chronionej sieci. Najczęściej Firewall instalowany jest na styku lokalnych sieci i internetu.

    Aby natomiast uniknąć zniszczenia danych przy zaniku napięcia stosuje się zasilacze awaryjne tzw. UPS. Jest to urządzenie podtrzymujące zasilanie komputera lub innego elementu sieci w razie zaniku napięcia. W przypadku zaniku napięcia użytkownik ma czas na zapisanie swojej pracy i bezpieczne zamknięcie systemu.

    MAN - sieć miejska, łącząca komputery w obrębie miasta, kilku instytucji, itp.

    WAN - sieć globalna, łącząca państwa, kontynenty np. Internet

    Następnie uczniowie otrzymują skrypty opracowane przez mnie oraz odpowiadają na pytania zawarte w opracowaniu. Notatki wykonują w zeszycie.

    Oto pytania:

      1. Co to jest sieć komputerowa?
      2. Jakie znasz podstawowe elementy sieci?
      3. Co to jest sieć terminalowa i kliencka?
      4. Co to jest topologia sieci?
      5. Wymień stosowane topologie sieci i narysuj je.
      6. Wymień grupy użytkowników sieci i opisz je.
      7. Co oznacza pojęcie MAN i WAN?


***
[spis treści]
© Opracowanie graficzne i wykonanie strony: Bartek Małecki