Co to jest sieć komputerowa?
Komputer może być połączony z Wi-Fi, a mimo to nie otwierać stron internetowych. Może też korzystać z drukarki w domu, gdy połączenie z operatorem nie działa. Żeby zrozumieć takie sytuacje, poznaj podstawy sieci komputerowych: rolę urządzeń, adresacji oraz usług, z których korzystasz podczas komunikacji.
Sieć komputerowa to połączenie różnych urządzeń, które mogą się między sobą wymieniać danymi. Mogą to być laptopy, komputery stacjonarne, smartfony, tablety – wszystko, co potrafi podłączyć się do sieci. Takie urządzenia często nazywa się urządzeniami końcowymi, hostami albo po prostu klientami.
Do komunikacji potrzebujesz odpowiedniego interfejsu sieciowego, czyli punktu połączenia urządzenia z siecią. Może to być interfejs przewodowy Ethernet albo bezprzewodowy Wi-Fi. W praktyce wystarczy, że urządzenie ma kartę sieciową albo moduł Wi-Fi, żeby mogło wysyłać i odbierać dane.
Jeśli chcesz zrozumieć, jak działa sieć komputerowa i rozwiązywać typowe problemy z połączeniem, warto zacząć od podstaw. W tym artykule opowiem o najważniejszych pojęciach, elementach sieci oraz podstawowych zasadach jej działania. Dowiesz się między innymi, czym różni się switch od routera, do czego służą adres IP, brama i DNS oraz jak odczytywać prosty schemat sieci..
Jak dane przemieszczają się w sieci?
Urządzenia przesyłają dane za pomocą medium transmisyjnego. To po prostu „droga”, którą poruszają się pakiety danych. Możemy podzielić je na dwa główne typy:
- media kablowe – np. skrętka, światłowód, kabel koncentryczny
- media bezprzewodowe – głównie fale radiowe (np. Wi-Fi)
To właśnie dzięki nim urządzenia w sieci mogą się „widzieć” i wymieniać informacjami.
Podczas transmisji dane otrzymują dodatkowe informacje potrzebne do ich dostarczenia. W komunikacji IP mówimy o pakietach. Na odcinku Ethernet lub Wi-Fi pakiet jest przenoszony wewnątrz ramki, czyli jednostki danych używanej przez daną technologię łącza.
To rozróżnienie przyda Ci się przy poznawaniu switcha i routera: urządzenia te podejmują decyzje na podstawie różnych informacji o przesyłanym ruchu.
Dwa komputery to już sieć… a co dalej? Urządzenia pośredniczące
Do stworzenia sieci komputerowej wystarczy połączyć ze sobą dwa komputery. Problem pojawia się, gdy chcesz podłączyć trzy, pięć albo kilkanaście urządzeń, a zwykły kabel ma przecież tylko dwa końce. I tu wchodzą do gry urządzenia pośredniczące.
Do takich urządzeń zaliczamy m.in.:
| Urządzenie | Główne zadanie |
|---|---|
| Przełącznik, czyli switch | Łączy urządzenia w sieci lokalnej. Typowy switch Ethernet przekazuje ramki na podstawie adresów MAC. |
| Punkt dostępowy, czyli access point lub AP | Umożliwia urządzeniom dołączenie do sieci za pomocą Wi-Fi. |
| Router | Przekazuje pakiety IP między różnymi sieciami, na przykład siecią domową a globalną siecią. |
| Koncentrator, czyli hub | Powtarza odebrany sygnał na pozostałe porty. To starsze rozwiązanie, wyparte w typowych sieciach Ethernet przez switche. |
Obrazowo urządzenia te możemy porównać do listwy zasilającej, dzięki której możemy wpiąć do gniazdka więcej urządzeń.
Więcej szczegółów o powyższych urządzeniach znajdziesz w kolejnym artykule – tam rozbijemy temat na czynniki pierwsze.
Topologia sieci – mapa połączeń
Sposób, w jaki te urządzenia są ze sobą fizycznie lub bezprzewodowo połączone, nazywamy topologią. Możesz myśleć o topologii sieci jak o schemacie/mapie sieci, pokazującej kto jest z kim połączony. Dla lepszego zrozumienia posłużę się stworzoną przeze mnie przykładową topologią sieci.
Komputery podłączone do przełącznika (lub innego urządzenia rozdzielającego sygnał) w zupełności wystarczą, aby utworzyć prostą sieć lokalną LAN. Taka sieć w zupełności wystarczy, aby urządzenia w jednym biurze czy domu mogły się ze sobą komunikować, udostępniać pliki czy korzystać z drukarki sieciowej.
Sama sieć LAN nie daje jednak automatycznie dostępu do Internetu. Żeby połączyć się z globalną siecią, potrzebujesz urządzenia zwanego routerem. Router kieruje ruch poza sieć lokalną – zwykle podłącza się go do jednego z portów przełącznika i odpowiednio konfiguruje. Dzięki temu sieć LAN uzyskuje dostęp do sieci WAN (sieci rozległej).
Sieć WAN obejmuję większy obszar geograficzny, np. miasto, kraj, a nawet cały świat.
Jest też pojęcie sieci MAN. Jest to rodzaj sieci obejmującej swoim zasięgiem obszar miasta. W praktyce często opiera się o światłowody, łącząc ze sobą rozproszone sieci LAN.
Adresacja – skąd urządzenie wie, dokąd wysłać dane?
Samo podłączenie urządzeń do przełącznika to za mało. Urządzenia muszą jeszcze wiedzieć, dokąd wysłać dane.
W momencie, gdy wysyłasz do kogoś list, wpisujesz na nim jego adres. W sieciach komputerowych działa to podobnie – służy do tego adres IP. Każdemu urządzeniu w sieci przypisuje się więc odpowiednie dane adresowe.
W przypadku gdy chcesz komunikować się tylko pomiędzy urządzeniami w sieci lokalnej, zwykle wystarczy przypisać im:
- adres IP – Identyfikuje interfejs w komunikacji IP. Urządzenie może mieć więcej niż jeden interfejs i adres.
- maskę podsieci – Określa, która część adresu IPv4 oznacza sieć. Pomaga ustalić, czy odbiorca znajduje się w tej samej podsieci.
Jeśli chcesz mieć też dostęp do Internetu, potrzebujesz dodatkowo:
- bramy domyślnej (czyli adres routera) – Wskazuje router, do którego host kieruje pakiety, gdy nie ma bardziej szczegółowej trasy do celu.
- serwera DNS – Tłumaczy nazwy domen na adresy IP
Dobrą (i prostą) porcję wiedzy o IP, masce podsieci, bramie domyślnej i DNS znajdziesz też na blogu Pasja Informatyki.
Topologia fizyczna i logiczna
Skoro wiesz już, czym jest sieć i z czego się składa, możemy przejść do opisania dwóch ważnych pojęć: topologii fizycznej i topologii logicznej. Na tę samą sieć możesz spojrzeć z dwóch perspektyw.
Topologia fizyczna pokazuje, jak sieć wygląda „na żywo”, między innymi do którego switcha prowadzi kabel z komputera, gdzie podłączono punkt dostępowy i jak połączono urządzenia pośredniczące. Dokumentacja fizyczna może dodatkowo wskazywać pomieszczenia, gniazda i numery portów.
W skrócie: wszystkie urządzenia sieciowe, okablowanie, gniazda, złącza RJ45 tworzą fizyczną stronę sieci.
Z kolei topologia logiczna opisuje to, czego nie widać gołym okiem. Ma ona charakter bardziej abstrakcyjny, definiuje sposób przesyłania danych, reguły komunikacji między urządzeniami oraz protokoły sieciowe, z których korzystają.
Dane w topologii logicznej są zorganizowane w warstwy. Najczęściej spotkasz dwa modele: model OSI oraz model TCP/IP. Omawiam je w dalszym artykule, na teraz wystarczy, że zapamiętasz:
- każda warstwa zawiera określone protokoły
- każda warstwa odpowiada za konkretne zadania
Przykład: warstwa sieciowa zawiera m.in. protokół IP i odpowiada za adresowanie sieciowe oraz kierowanie pakietów do odpowiedniego miejsca.
Intranet i Extranet
Istnieje też umowny (nazewniczy) podział sieci na Intranet i Extranet.
Intranet to wewnętrzna sieć firmy lub organizacji, dostępna tylko dla uprawnionych osób (np. pracowników). Mogą się tam znajdować wewnętrzne aplikacje, dokumenty, systemy HR albo narzędzia produkcyjne.
Extranet to rozszerzenie intranetu na osoby lub firmy z zewnątrz. Przykładowo firma może dać dostęp do części zasobów partnerom biznesowym, dostawcom albo klientom. Przykładowo: producent samochodów udostępnia część systemów firmie dostarczającej silniki.
Rodzaje środowisk sieciowych
Podstawowym zadaniem sieci komputerowej jest łączenie wielu urządzeń po to, by można było udostępniać i wymieniać zasoby. Zwykle spotkasz dwie role:
- serwery – udostępniają zasoby (np. pliki, drukarki, strony WWW)
- klienci – korzystają z zasobów i wysyłają żądania
W zależności od sposobu wymiany zasobów wyróżniamy dwa główne modele: klient–serwer oraz peer-to-peer (P2P).
Środowisko klient-server
W tym modelu klient korzysta z usługi, a serwer ją udostępnia. Przeglądarka jest klientem serwera WWW, a aplikacja pocztowa korzysta z usług serwera poczty.
Serwer może udostępniać strony, pliki, pocztę lub drukowanie. Słowo „serwer” może oznaczać oprogramowanie pełniące tę rolę albo maszynę, na której ono działa.
Serwer może udostępniać m.in.:
- strony internetowe
- pliki i foldery sieciowe
- pocztę elektroniczną
- drukarki sieciowe
Świetnym przykładem jest wspomniana wyżej usługa poczty e-mail. Na komputerze możemy zainstalować klienta poczty elektronicznej, który będzie wysyłał żądania do serwera poczty elektronicznej w celu sprawdzenia, czy na serwerze znajdują się nowe wiadomości. Jeśli są wówczas serwer odsyła je do klienta, a my widzimy je w skrzynce odbiorczej.
Środowisko peer-to-peer (P2P)
Drugim modelem komunikacji w sieci komputerowej jest peer-to-peer. W sieciach P2P wszystkie komputery podłączone do sieci mogą spełniać zarówno role klienta wysyłającego zapytania, jak i serwera odpowiadającego na zapytania. W modelu P2P uczestnicy współdzielą zasoby i mogą zarówno je pobierać, jak i udostępniać innym. Przykładem jest dystrybucja plików, w której komputer pobiera fragmenty od innych uczestników i jednocześnie wysyła posiadane fragmenty kolejnym osobom.
Następny krok: Znasz już podstawowe urządzenia i pojęcia sieciowe. W kolejnej lekcji poznasz modele OSI i TCP/IP, które pomogą Ci zrozumieć zadania poszczególnych warstw i uporządkować diagnozowanie problemów z połączeniem.
Przejdź do następnej lekcji: Model OSI i TCP/IP →
