��ModuB
2: Podstawy dziaB
ania sieci komputerowych Wprowadzenie Szeroko[

pasma ma zasadnicze znaczenie dla dziaB
ania sieci komputerowej. Decyzje dotycz
ce szeroko[
ci pasma s
jednymi z najwa|
niejszych, kt�re trzeba podj

podczas projektowania sieci. W niniejszym module om�wiono znaczenie szeroko[
ci pasma, wyja[
niono sposoby jego obliczania oraz pomiaru. Funkcje sieci s
opisywane przy u|
yciu modeli warstwowych. W module 2 om�wiono dwa najwa|
niejsze modele, tj. model OSI (ang. Open System Interconnection) i model TCP/IP (ang. Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Przedstawiono tak|
e r�|
nice i podobieD
stwa mi
dzy nimi. 2.1 Terminologia sieciowa 2.1.1 Sieci danych Rozw�j sieci danych zawdzi
czamy faktowi stosowania na mikrokomputerach aplikacji biznesowych. Z pocz
tku, mikrokomputery nie byB
y ze sob
poB

czone, podobnie jak terminale komputer�w klasy mainframe, nie istniaB
a wi
c wygodna metoda wymiany danych mi
dzy wieloma mikrokomputerami. StaB
o si
oczywiste, |
e przenoszenie danych przy u|
yciu dyskietek (stosowanie sieci Sneakernet) nie jest ani na tyle wydajne, ani oszcz
dne, aby nadawaB
o si
do zastosowaD
w biznesie. Taki spos�b przenoszenia danych sprawiaB
, |
e byB
y one przechowywane w wielu kopiach. Ka|
da modyfikacja pliku poci
gaB
a za sob
konieczno[

jego ponownego rozpowszechnienia w[
r�d pracownik�w, kt�rym byB
potrzebny. W przypadku jednoczesnego zmodyfikowania pliku przez dwie osoby pr�ba rozpowszechnienia zmian mogB
a powodowa
utrat
jednego zbioru modyfikacji. Przedsi
biorstwa potrzebowaB
y dobrego rozwi
zanie trzech nast
puj
cych problem�w: Jak unikn

powielania urz
dzeD
i zasob�w? Jak wydajnie si
komunikowa
? Jak zbudowa
sie
i zarz
dza
ni
? Zorientowano si
, |
e technika sieciowa mo|
e zwi
kszy
wydajno[

przy jednoczesnym obni|
eniu koszt�w. Pr
dko[

wdra|
ania i upowszechniania si
sieci zacz
B
a dor�wnywa
tempu wprowadzania nowych technologii i produkt�w sieciowych na rynek. We wczesnych latach 80. XX w. nast
piB
o masowe upowszechnienie sieci komputerowych, pomimo tego, |
e pocz
tkowo ich rozw�j nie byB
zorganizowany. W poB
owie lat 80. pojawiaj
ce si
technologie sieciowe byB
y tworzone na bazie r�|
nego sprz
tu i oprogramowania. Ka|
da firma produkuj
ca urz
dzenia i oprogramowanie sieciowe stosowaB
a wB
asne standardy. Tworzenie indywidualnych standard�w wynikaB
o z panuj
cej na rynku konkurencji. W wyniku tego wiele technologii sieciowych byB
o ze sob
niezgodnych. Wzajemna komunikacja sieci opartych na r�|
nych specyfikacjach stawaB
a si
coraz trudniejsza. Wdro|
enie nowego sprz
tu cz
sto powodowaB
o konieczno[

wymiany starych urz
dzeD
sieciowych. Jednym z wczesnych rozwi
zaD
tych problem�w byB
o utworzenie standard�w sieci lokalnych LAN. Ze wzgl
du na to, |
e standardy LAN zawieraB
y otwarty zbi�r wytycznych dotycz
cych projektowania sprz
tu i oprogramowania sieciowego, urz
dzenia produkowane przez r�|
ne firmy mogB
y stawa
si
zgodne z systemami konkurencji. PozwoliB
o to na ustabilizowanie si
implementacji sieci LAN. W systemie LAN ka|
dy dziaB
firmy jest rodzajem elektronicznej wyspy. Wraz ze wzrostem znaczenia komputer�w dla przedsi
biorstw staB
o si
jasne, |
e sieci LAN nie s
rozwi
zaniem wystarczaj
cym. PojawiB
a si
potrzeba opracowania sposobu szybkiej i wydajnej wymiany informacji nie tylko w ramach jednej firmy, ale tak|
e mi
dzy przedsi
biorstwami. Rozwi
zaniem staB
o si
utworzenie sieci miejskich MAN (ang. metropolitan-area network) i sieci rozlegB
ych WAN (ang. wide-area network). Poniewa|
sieci WAN pozwalaB
y na B

czenie u|
ytkownik�w rozproszonych na du|
ych obszarach geograficznych, mo|
liwa staB
a si
wzajemna komunikacja na wielkie odlegB
o[
ci. 2.1.2 Historia sieci komputerowych Historia sieci komputerowych jest zB
o|
ona. W rozw�j sieci w ci
gu ostatnich 35 lat byB
o zaanga|
owanych wielu ludzi z caB
ego [
wiata. W tym miejscu przedstawiono skr�cony opis rozwoju Internetu. Procesy tworzenia nowych rozwi
zaD
i ich wprowadzania na rynek s
daleko bardziej skomplikowane, ale spojrzenie na podstawy rozwoju jest bardzo pomocne. W latach 40. XX w. komputery byB
y B
atwo psuj
cymi si
, ogromnymi urz
dzeniami elektromechanicznymi. Wynalezienie w 1947 roku tranzystora p�B
przewodnikowego otworzyB
o wiele mo|
liwo[
ci budowania mniejszych i bardziej niezawodnych komputer�w. W latach pi

dziesi
tych komputery klasy mainframe, kt�re wykonywaB
y programy zapisane na kartach perforowanych, zacz
B
y by
wykorzystywane przez du|
e instytucje. W p�z
nych latach pi

dziesi
tych wynaleziono ukB
ad scalony, kt�ry skB
adaB
si
z kilku, p�z
niej wielu, a obecnie z milion�w tranzystor�w umieszczonych na maB
ym kawaB
ku p�B
przewodnika. W latach 60. komputery mainframe z terminalami nie byB
y niczym niezwykB
ym i upowszechniB
y si
ukB
ady scalone. W p�z
nych latach 60. i w trakcie nast
pnej dekady powstaB
y mniejsze komputery nazywane minikomputerami. Jednak nawet tamte minikomputery byB
y ogromne wedB
ug wsp�B
czesnych standard�w. W roku 1977 firma Apple Computer Company przedstawiB
a mikrokomputer nazywany tak|
e komputerem osobistym. W roku 1981 firma IBM zaprezentowaB
a sw�j pierwszy komputer osobisty. Przyjazny u|
ytkownikowi komputer Mac, otwarta architektura komputera IBM PC i dalsza miniaturyzacja ukB
ad�w scalonych doprowadziB
y do rozpowszechnienia si
komputer�w osobistych w domu i w biznesie. W poB
owie lat 80. XX w. u|
ytkownicy autonomicznych komputer�w zacz
li wykorzystywa
modemy do B

czenia si
z innymi komputerami i wymiany plik�w. Nazywano to komunikacj
punkt-punkt lub komunikacj
komutowan
(dial- up). PomysB
ten rozwini
to, wykorzystuj
c komputery jako centralne punkty komunikacji w poB

czeniach komutowanych. Komputery te nazywano biuletynami BBS (ang. bulletin boards). U|
ytkownicy mogli poB

czy
si
z biuletynem BBS i pozostawi
tam lub pobra
stamt
d wiadomo[
ci b
dz
pliki. Wad
takiego systemu byB
o to, |
e komunikacja bezpo[
rednia byB
a ograniczona i dotyczyB
a tylko tych, kt�rzy wiedzieli o danym biuletynie BBS. Inne ograniczenie stanowiB
fakt, |
e komputer BBS wymagaB
jednego modemu do ka|
dego poB

czenia. Tak wi
c jednoczesne poB

czenie pi
ciu u|
ytkownik�w wymagaB
o pi
ciu modem�w podB

czonych do pi
ciu odr
bnych linii telefonicznych. Wraz ze wzrostem liczby os�b chc
cych korzysta
z systemu obsB
u|
enie wszystkich zgB
oszeD
stawaB
o si
niemo|
liwe. Wystarczy wyobrazi
sobie sytuacj
, w kt�rej 500 os�b chce poB

czy
si
w tej samej chwili. W latach 60. XX w. Departament Obrony USA rozpocz
B
tworzenie du|
ych i niezawodnych sieci WAN do cel�w wojskowych i naukowych. Ich rozw�j byB
kontynuowany przez trzy nast
pne dekady. Ta technologia r�|
niB
a si
od komunikacji punkt-punkt wykorzystywanej w biuletynach BBS. Umo|
liwiaB
a wsp�lne poB

czenie wielu komputer�w przy u|
yciu r�|
nych [
cie|
ek. Spos�b przenoszenia danych mi
dzy komputerami byB
okre[
lany przez sie
. Wprowadzono mo|
liwo[

komunikacji mi
dzy wieloma komputerami przy u|
yciu tego samego poB

czenia, podczas gdy wcze[
niej mo|
liwa byB
a komunikacja z zaledwie jednym komputerem w danej chwili. Sie
WAN Departamentu Obrony USA ostatecznie przeksztaB
ciB
a si
w Internet. 2.1.3 Urz
dzenia sieciowe Urz
dzenia przyB

czane bezpo[
rednio do segmentu sieci dziel
si
na dwie klasy. Pierwsz
klas
stanowi
urz
dzenia koD
cowe. S
to komputery, drukarki, skanery i inne urz
dzenia, kt�re wykonuj
usB
ugi bezpo[
rednio dla u|
ytkownika. Drug
klas
stanowi
urz
dzenia sieciowe. S
to wszystkie urz
dzenia, kt�re B

cz
urz
dzenia koD
cowe, umo|
liwiaj
c komunikacj
mi
dzy nimi. Urz
dzenia koD
cowe, kt�re umo|
liwiaj
u|
ytkownikom poB

czenie z sieci
, s
r�wnie|
nazywane hostami. Urz
dzenia takie pozwalaj
u|
ytkownikom na wsp�B
dzielenie, tworzenie i uzyskiwanie informacji. Hosty mog
istnie
bez sieci, ale wtedy ich mo|
liwo[
ci s
znacznie ograniczone. Hosty s
fizycznie przyB

czone do medi�w sieciowych przy u|
yciu karty sieciowej. PoB

czenie to jest wykorzystywane do wykonywania takich zadaD
, jak wysyB
anie poczty elektronicznej, drukowanie dokument�w, skanowanie obraz�w i uzyskiwanie dost
pu do bazy danych. Karta sieciowa mo|
e mie
posta
pB
ytki z obwodem drukowanym, kt�ry pasuje do zB

cza rozszerzeD
na magistrali pB
yty gB
�wnej komputera, mo|
e tak|
e wyst
powa
w postaci urz
dzenia peryferyjnego. Inna nazwa karty sieciowej to adapter sieciowy. Karty sieciowe komputer�w przeno[
nych maj
zwykle rozmiar karty PCMCIA. Do ka|
dej karty sieciowej jest przypisany unikatowy kod nazywany adresem MAC. Jest on u|
ywany do sterowania komunikacj
hosta w sieci. Wi
cej informacji o adresie MAC zostanie przedstawionych p�z
niej. Jak sama nazwa wskazuje, karta sieciowa steruje dost
pem hosta do medium. W przemy[
le sieciowym nie zostaB
y ustalone zestandaryzowane oznaczenia urz
dzeD
koD
cowych. Przypominaj
one ksztaB
tem rzeczywiste urz
dzenia, aby mo|
na je byB
o szybko rozpozna
. Urz
dzenia sieciowe zapewniaj
transmisj
danych przeznaczonych do przesB
ania mi
dzy urz
dzeniami koD
cowymi. Urz
dzenia sieciowe umo|
liwiaj
rozszerzenie skali mo|
liwych poB

czeD
kablowych, koncentracj
poB

czeD
, konwersj
formatu danych i zarz
dzanie przesyB
em informacji. PrzykB
adami urz
dzeD
speB
niaj
cych takie funkcje s
: wt�rniki, koncentratory, mosty, przeB

czniki i routery. Wszystkie wymienione urz
dzenia sieciowe b
d
szczeg�B
owo opisane w dalszej cz
[
ci kursu. W tym miejscu zostan
one om�wione w skr�cie. Wt�rnik jest urz
dzeniem sieciowym u|
ywanym do regenerowania sygnaB
u. Wt�rniki regeneruj
sygnaB
analogowy lub cyfrowy znieksztaB
cony przez straty transmisji powstaB
e w wyniku tB
umienia. Wt�rnik nie podejmuje decyzji odno[
nie przekazywania pakiet�w, jak router lub most. Koncentratory sB
u|

do koncentrowania poB

czeD
. Innymi sB
owy, dzi
ki nim grupa host�w jest postrzegana od strony sieci jako pojedyncza jednostka. Koncentracja jest wykonywana pasywnie i nie ma |
adnego innego wpB
ywu na transmisj
danych. Koncentratory aktywne nie tylko koncentruj
hosty, lecz tak|
e regeneruj
sygnaB
. Mosty przeksztaB
caj
formaty sieciowej transmisji danych oraz realizuj
podstawowe funkcje zarz
dzania ni
. Mosty, jak sugeruje nazwa, stanowi
poB

czenie mi
dzy sieciami LAN. Nie tylko B

cz
one sieci LAN, ale tak|
e sprawdzaj
dane w celu okre[
lenia, czy powinny one zosta
przesB
ane na drug
stron
mostu, czy te|
nie. Dzi
ki temu poszczeg�lne cz
[
ci sieci funkcjonuj
wydajniej. PrzeB

czniki grup roboczych wykonuj
bardziej zaawansowane funkcje zarz
dzania przesyB
aniem danych. Nie tylko okre[
laj
, czy informacje powinny pozosta
w danej sieci LAN, czy nie, ale tak|
e mog
przesB
a
dane tylko do tego poB

czenia, w kt�rym s
one potrzebne. Inn
r�|
nice mi
dzy mostem a przeB

cznikiem stanowi fakt, |
e przeB

cznik nie przeksztaB
ca format�w transmisji danych. Routery dysponuj
wszystkimi wymienionymi wcze[
niej mo|
liwo[
ciami. Mog
one regenerowa
sygnaB
y, koncentrowa
wiele poB

czeD
, przeksztaB
ca
formaty transmisji danych i zarz
dza
transferem danych. Umo|
liwiaj
r�wnie|
poB

czenie z sieci
WAN, co pozwala na B

czenie znacznie od siebie oddalonych sieci lokalnych. {
adne z pozostaB
ych urz
dzeD
nie zapewnia takiego poB

czenia. 2.1.4 Topologia sieci Topologia sieci okre[
la jej struktur
. Jedn
cz
[
ci
definicji topologii jest topologia fizyczna, kt�ra stanowi rzeczywisty ukB
ad przewod�w lub medium transmisyjnego. Drug
cz
[
ci
jest topologia logiczna, kt�ra okre[
la spos�b dost
pu hosta do medium w celu wysB
ania danych. Powszechnie stosowane s
nast
puj
ce odmiany topologii fizycznej: Topologia magistrali, w kt�rej wykorzystywany jest pojedynczy kabel szkieletowy na obu koD
cach wyposa|
ony w terminatory. Wszystkie hosty s
podB

czone bezpo[
rednio do tego szkieletu. Topologia pier[
cienia, w kt�rej ka|
dy host jest podB

czony do nast
pnego, a ostatni host jest podB

czony do pierwszego. W ten spos�b tworzony jest pier[
cieD
okablowania. Topologia gwiazdy, w kt�rej wszystkie kable B

cz
si
w jednym punkcie centralnym. Topologia gwiazdy rozszerzonej, w kt�rej pojedyncze gwiazdy s
powi
zane poprzez poB

czenie koncentrator�w lub przeB

cznik�w. Ta topologia umo|
liwia rozszerzenie zasi
gu i obszaru sieci. Topologia hierarchiczna jest podobna do rozszerzonej gwiazdy. Jednak zamiast B

czy
razem koncentratory lub przeB

czniki, system jest podB

czony do komputera, kt�ry steruje ruchem w tej topologii. Topologia siatki w mo|
liwie najwi
kszym stopniu zabezpiecza przed przerwami w dost
pie do usB
ug. Z
wietnym przykB
adem mo|
e by
zastosowanie topologii siatki w sieciowym systemie sterowania elektrowni
atomow
. Jak wida
na rysunku, ka|
dy host dysponuje poB

czeniami z wszystkimi innymi hostami. Chocia|
w Internecie istnieje wiele [
cie|
ek do ka|
dego miejsca, nie mamy w nim do czynienia z peB
n
topologi
siatki. Topologia logiczna sieci to spos�b, w jaki hosty komunikuj
si
ze sob
za po[
rednictwem medium. Dwie najpowszechniejsze topologie logiczne to rozgB
aszanie i przekazywanie tokenu. Topologia rozgB
aszania oznacza po prostu, |
e ka|
dy host wysyB
a przekazywane dane do wszystkich host�w podB

czonych do medium sieciowego. Nie ma okre[
lonej kolejno[
ci korzystania z sieci przez poszczeg�lne stacje. Host, kt�ry jako pierwszy wy[
le dane, jest obsB
ugiwany jako pierwszy (ang. first come, first serve). W ten spos�b dziaB
a sie
Ethernet, co zostanie om�wione w dalszej cz
[
ci kursu. Drug
odmian
topologii logicznej jest przekazywanie tokenu. W tej topologii dost
p do sieci jest kontrolowany przez przekazywanie elektronicznego tokenu kolejno do ka|
dego hosta. Gdy host odbierze token, mo|
e wysyB
a
dane przez sie
. Je[
li nie ma danych do wysB
ania, przekazuje token do nast
pnego hosta i proces si
powtarza. PrzykB
adami sieci, w kt�rych jest wykorzystywane przekazywanie tokenu, s
Token Ring i FDDI. Odmian
sieci Token Ring i FDDI jest sie
Arcnet. W sieci Arcnet token jest przekazywany w ramach topologii magistrali. Diagram na rysunku przedstawia wiele r�|
nych topologii w poB

czeniu z urz
dzeniami sieciowymi. Prezentuje on typow
dla szkoB
y lub maB
ej firmy sie
o [
rednim stopniu zB
o|
ono[
ci. Znajduje si
na nim wiele symboli i wiele rozwi
zaD
sieciowych, kt�rych poznanie b
dzie wymagaB
o czasu. 2.1.5 ProtokoB
y sieciowe Zestawy protokoB
�w s
to zbiory protokoB
�w, kt�re umo|
liwiaj
sieciow
komunikacj
mi
dzy hostami. Protok�B
jest formalnym opisem zestawu reguB
i konwencji reguluj
cych szczeg�lny aspekt komunikacji mi
dzy urz
dzeniami w sieci. ProtokoB
y okre[
laj
format informacji, zale|
no[
ci czasowe, kolejno[

transmisji i spos�b wykrywania oraz reagowania na bB

dy wyst
puj
ce podczas komunikacji. Bez znajomo[
ci protokoB
�w komputer nie m�gB
by przywr�ci
pocz
tkowej postaci strumienia bit�w przychodz
cych z innego komputera. ProtokoB
y reguluj
wszystkie aspekty komunikacji danych. Nale|

do nich: budowa sieci fizycznej, sposoby B

czenia komputer�w z sieci
, sposoby formatowania danych do transmisji, sposoby wysyB
ania danych, sposoby obsB
ugi bB

d�w. ReguB
y funkcjonowania sieci s
opracowywane i nadzorowane przez wiele r�|
nych organizacji i komitet�w. Nale|

do nich: Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), American National Standards Institute (ANSI), Telecommunications Industry Association (TIA), Electronic Industries Alliance (EIA) i International Telecommunications Union (ITU), dawniej znana pod nazw
Comit� Consultatif International T�l�phonique et T�l�graphique (CCITT). 2.1.6 Sieci LAN skB
adaj
si
z nast
puj
cych element�w: komputery, karty sieciowe, urz
dzenia peryferyjne, media sieciowe, urz
dzenia sieciowe. Sieci LAN umo|
liwiaj
efektywne wykorzystanie technologii komputerowych w biznesie do lokalnego wsp�B
dzielenia plik�w i zapewnienia wewn
trznej komunikacji. Dobrym przykB
adem takiego rozwi
zania jest poczta elektroniczna. Sieci LAN wi
|

razem dane, lokaln
komunikacj
i urz
dzenia komputerowe. Najpowszechniej stosowanymi technologiami sieci LAN s
: Ethernet Token RingFDDI 2.1.7 Sieci WAN Sieci WAN B

cz
sieci LAN, co umo|
liwia dost
p do komputer�w lub serwer�w plik�w znajduj
cych si
w innych miejscach. Ze wzgl
du na to, |
e sieci WAN B

cz
sieci na du|
ych obszarach geograficznych, umo|
liwiaj
komunikacj
mi
dzy firmami na du|
e odlegB
o[
ci. Sieci WAN umo|
liwiaj
wsp�B
dzielenie komputer�w, drukarek i innych urz
dzeD
znajduj
cych si
w sieci LAN z maszynami znajduj
cymi si
w odlegB
ych miejscach. Pozwalaj
one na szybk
komunikacj
na du|
ych obszarach geograficznych. Oprogramowanie do pracy zespoB
owej umo|
liwia dost
p do informacji i zasob�w w czasie rzeczywistym, co pozwala na zdalne uczestnictwo w spotkaniach, kt�re wcze[
niej wymagaB
y fizycznej obecno[
ci uczestnik�w. Sieci rozlegB
e spowodowaB
y powstanie nowej klasy pracownik�w zwanych telepracownikami, kt�rzy nie musz
wychodzi
z domu, aby wykonywa
sw
prac
. Zadania sieci WAN prezentuj
si
nast
puj
co: dziaB
anie na du|
ych, odlegB
ych geograficznie obszarach; umo|
liwienie u|
ytkownikom komunikacji w czasie rzeczywistym; udost
pnienie staB
ego poB

czenia zdalnych zasob�w i lokalnych usB
ug;dost
p do poczty elektronicznej, sieci WWW, usB
ug przesyB
ania plik�w i handlu elektronicznego. Najpowszechniej stosowanymi technologiami WAN s
: sieci komutowane sieci ISDN (ang. Integrated Services Digital Network) linie DSL (ang. Digital Subscriber Line) sieci Frame Relay sieci Carrier Series w USA (T) i w Europie (E): sieci T1, E1, T3 i E3 sieci SONET (ang. Synchronous Optical Network) 2.1.8 Sieci MAN Sie
MAN obejmuje swoim zasi
giem obszar miejski, taki jak centrum miasta lub przedmie[
cie. Sie
MAN zwykle skB
ada si
z dw�ch lub wi
cej sieci LAN znajduj
cych si
na wsp�lnym obszarze geograficznym. Sie
MAN mo|
e by
na przykB
ad wykorzystywana przez bank maj
cy kilka oddziaB
�w. Zwykle dostawca usB
ug B

czy dwie lub wi
cej sieci LAN przy u|
yciu wB
asnych linii komunikacyjnych lub usB
ug [
wiatB
owodowych. Sie
MAN mo|
na tak|
e utworzy
przy u|
yciu bezprzewodowych most�w, przesyB
aj
c sygnaB
y przez obszary publiczne. 2.1.9 Sieci SAN Sie
SAN jest wydzielon
, wysoko wydajn
sieci
u|
ywan
do przenoszenia danych mi
dzy serwerami i zasobami sB
u|

cymi do przechowywania informacji. Poniewa|
jest to odr
bna, wydzielona sie
, nie wyst
puj
w jej przypadku kolizje w ruchu mi
dzy serwerami i klientami. Technika SAN umo|
liwia szybk
B

czno[

serwer-pami

, pami

-pami

i serwer-serwer. Metoda ta polega na wykorzystaniu odr
bnej infrastruktury sieci, co wyklucza problemy zwi
zane z B

czno[
ci
w istniej
cej sieci. Sieci SAN maj
nast
puj
ce cechy: Wydajno[

: Sieci SAN umo|
liwiaj
wsp�B
bie|
ny szybki dost
p dw�ch lub wi
cej serwer�w do macierzy dyskowych lub ta[
mowych, zapewniaj
c wi
ksz
wydajno[

systemu. Dost
pno[

: Sieci SAN maj
wbudowan
odporno[

na awarie, poniewa|
pozwalaj
na utworzenie lustrzanej kopii danych przy u|
yciu sieci SAN w odlegB
o[
ci do 10 km. Skalowalno[

: Jak w przypadku sieci LAN i WAN, tak i tu mo|
na korzysta
z r�|
nych technologii sieciowych. Pozwala to na B
atwe przenoszenie kopii zapasowych i plik�w, realizowanie r�|
nych operacji i replikacj
danych mi
dzy systemami. 2.1.10 Sie
VPN Sie
VPN to prywatna sie
utworzona w ramach infrastruktury sieci publicznej, takiej jak [
wiatowa sie
Internet. Przy u|
yciu sieci VPN telepracownik mo|
e za po[
rednictwem Internetu uzyska
dost
p do sieci komputerowej znajduj
cej si
w centrali firmy, tworz
c zabezpieczony tunel mi
dzy wB
asnym komputerem a routerem VPN w siedzibie firmy 2.1.11 Zalety sieci VPN Produkty firmy Cisco obsB
uguj
najnowsze rozwi
zania z zakresu technologii VPN. Sie
VPN jest usB
ug
, kt�ra zapewnia bezpieczn
i niezawodn
komunikacj
poprzez wsp�ln
sie
publiczn
, tak
jak Internet. ReguB
y zabezpieczeD
i zarz
dzania w sieciach VPN s
takie same jak w sieci prywatnej. Sieci te s
najbardziej wydajn
metod
nawi
zywania poB

czeD
punkt- punkt mi
dzy zdalnymi u|
ytkownikami i sieci
klienta firmy. Wyr�|
nia si
trzy gB
�wne typy sieci VPN: Dost
powe sieci VPN: Dost
powe sieci VPN zapewniaj
B

czno[

zdalnych pracownik�w i maB
ych biur z central
intranetu lub ekstranetu za po[
rednictwem wsp�lnej infrastruktury. W przypadku dost
powych sieci VPN do bezpiecznej komunikacji przemieszczaj
cych si
pracownik�w, telepracownik�w i biur terenowych u|
ywane s
techniki analogowe, komutowane, ISDN, DSL, mobile IP i kablowe. Intranetowe sieci VPN: Intranetowe sieci VPN B

cz
regionalne i zdalne biura z central
sieci wewn
trznej za po[
rednictwem wsp�lnej infrastruktury korzystaj
cej z dedykowanych poB

czeD
. Intranetowe sieci VPN r�|
ni
si
od ekstranetowych sieci VPN tym, |
e umo|
liwiaj
dost
p tylko pracownikom danej firmy. Ekstranetowe sieci VPN: Ekstranetowe sieci VPN B

cz
partner�w firmy z central
sieci za po[
rednictwem wsp�lnej infrastruktury korzystaj
cej z dedykowanych poB

czeD
. Ekstranetowe sieci VPN r�|
ni
si
od intranetowych sieci VPN tym, |
e umo|
liwiaj
dost
p u|
ytkownikom spoza firmy 2.1.12 Intranety i ekstranety Jedn
z powszechnie stosowanych konfiguracji sieci LAN jest Intranet. Intranetowe serwery WWW r�|
ni
si
tym od publicznych serwer�w WWW, |
e aby uzyska
dost
p z zewn
trz do Intranetu danej organizacji trzeba mie
odpowiednie uprawnienia i hasB
a. Intranety s
projektowane w taki spos�b, aby umo|
liwiaB
y dost
p tym u|
ytkownikom, kt�rzy maj
uprawnienia dost
pu do wewn
trznej sieci LAN firmy. W intranecie s
instalowane serwery WWW. Przegl
darki s
wykorzystywane jako wsp�lny mechanizm dost
pu (fronton) do informacji przechowywanych na tych serwerach, takich jak dane lub wykresy finansowe b
dz
dane tekstowe. Terminem  ekstranet" okre[
la si
aplikacje i usB
ugi oparte na intranecie i korzystaj
ce z rozszerzonego, zabezpieczonego dost
pu do zewn
trznych u|
ytkownik�w lub firm. Dost
p ten zwykle uzyskuje si
przy u|
yciu haseB
, identyfikator�w i innych zabezpieczeD
na poziomie aplikacji. Tak wi
c ekstranet jest rozszerzeniem dw�ch lub kilku intranet�w z zapewnieniem bezpiecznej interakcji mi
dzy wsp�B
pracuj
cymi firmami i ich intranetami 2.2 Przepustowo[

2.2.1 Znaczenie szeroko[
ci pasma Szeroko[

pasma jest zdefiniowana jako ilo[

informacji, kt�re mo|
na przesB
a
sieci
w okre[
lonym czasie. Zrozumienie istoty szeroko[
ci pasma podczas poznawania zagadnieD
sieciowych jest bardzo wa|
ne z nast
puj
cych powod�w: Szeroko[

pasma jest skoD
czona. Innymi sB
owy, niezale|
nie od medium u|
ytego do budowy sieci ilo[

informacji przenoszonych przez t
sie
jest ograniczona. Szeroko[

pasma jest ograniczona prawami fizyki i technologiami umieszczania informacji w medium. Szeroko[

pasma zwykB
ego modemu jest na przykB
ad ograniczona do okoB
o 56 kb/s przez fizyczne wB
a[
ciwo[
ci skr
tki telefonicznej i technologi
modemu. Ta sama skr
tka telefoniczna jest wykorzystywana przez urz
dzenia technologii DSL, kt�ra zapewnia znacznie wi
ksz
szeroko[

pasma. Czasami nawet ograniczenia wynikaj
ce z praw fizyki trudno jest opisa
. Z
wiatB
ow�d daje fizyczn
mo|
liwo[

uzyskania praktycznie nieograniczonej szeroko[
ci pasma. Pomimo tego nie jeste[
my w stanie w peB
ni wykorzysta
mo|
liwo[
ci [
wiatB
owodu, poniewa|
technologie, kt�re pozwoliB
yby na wykorzystanie caB
ego jego potencjaB
u, nie zostaB
y jeszcze opracowane. Im wi
ksza szeroko[

pasma, tym wi
kszy koszt. Mo|
na kupi
sprz
t dla sieci LAN, kt�ry zapewni niemal nieograniczon
szeroko[

pasma przez dB
ugi czas. W przypadku poB

czeD
WAN prawie zawsze trzeba kupi
szeroko[

pasma od dostawcy usB
ug. W obu przypadkach zrozumienie, czym jest szeroko[

pasma i sk
d bior
si
zmiany zapotrzebowania na szeroko[

pasma w danej chwili, mo|
e pozwoli
danej osobie lub firmie na znacz
ce oszcz
dno[
ci. Mened|
er sieci musi podejmowa
wB
a[
ciwe decyzje dotycz
ce tego, kt�re urz
dzenia i usB
ugi zakupi
. Szeroko[

pasma ma kluczowe znaczenie dla analizy wydajno[
ci sieci, projektowania nowych sieci i zrozumienia zasad dziaB
ania Internetu. Osoba zawodowo zajmuj
ca si
sieciami komputerowymi musi rozumie
ogromny wpB
yw, jaki na wydajno[

i projekt sieci ma przepustowo[

i szeroko[

pasma. Informacje s
przesyB
ane mi
dzy komputerami na caB
ym [
wiecie jako ci
gi bit�w. Bity te reprezentuj
ogromne ilo[
ci informacji przepB
ywaj
cych przez kul
ziemsk
w ci
gu pojedynczych sekund lub jeszcze szybciej. W pewnym sensie mo|
na powiedzie
, |
e Internet to pasmo. Popyt na szeroko[

pasma nieustannie ro[
nie. Wraz z powstaniem technologii i infrastruktur sieciowych zapewniaj
cych szersze pasmo tworzone s
aplikacje korzystaj
ce z tych mo|
liwo[
ci. PrzesyB
anie sieci
bogatych tre[
ci medialnych, w tym strumieni wideo i audio, wymaga bardzo szerokiego pasma. Zamiast tradycyjnych system�w gB
osowych instaluje si
obecnie cz
sto systemy telefonii IP, co dodatkowo zwi
ksza zapotrzebowanie na szeroko[

pasma. Dla specjalist�w w dziedzinie sieci komputerowych kluczem do sukcesu jest przewidywanie zwi
kszaj
cego si
zapotrzebowania na szeroko[

pasma i podejmowanie zgodnych z t
tendencj
dziaB
aD
. 2.2.2 Pulpit Szeroko[

pasma jest zdefiniowana jako ilo[

informacji, kt�re mo|
na przesB
a
sieci
w okre[
lonym czasie. Idea przepB
ywu informacji sugeruje dwie analogie, kt�re uB
atwiaj
zobrazowanie szeroko[
ci pasma sieci. Poniewa|
poj
cie przepB
ywu opisuje zar�wno wod
, jak i ruch uliczny, nale|
y rozwa|
y
nast
puj
ce analogie: Szeroko[

pasma jest jak liczba pasm autostrady. Sie
dr�g funkcjonuje w ka|
dym du|
ym mie[
cie lub miejscowo[
ci. Ogromne wielopasmowe autostrady s
poB

czone mniejszymi drogami o mniejszej liczbie pasm. Drogi te prowadz
do jeszcze mniejszych, w
|
szych dr�g, kt�re w koD
cu B

cz
si
z dojazdami do dom�w i firm. Gdy systemem dr�g porusza si
maB
o samochod�w, ka|
dy pojazd mo|
e jecha
bez ograniczeD
pr
dko[
ci. Gdy ruch jest wi
kszy, pojazdy poruszaj
si
wolniej. Dzieje si
tak szczeg�lnie na drogach o mniejszej liczbie pasm dla samochod�w. Gdy nat
|
enie ruchu w systemie dr�g zwi
kszy si
jeszcze bardziej, nawet wielopasmowe autostrady stan
si
zatB
oczone i powolne. Sie
danych bardzo przypomina system dr�g. Pakiety danych mo|
na por�wna
do pojazd�w, a szeroko[

pasma do liczby pasm autostrady. Gdy na sie
danych patrzy si
jak na sie
dr�g, mo|
na B
atwo zaobserwowa
, w jaki spos�b poB

czenia o w
skim pa[
mie powoduj
przeci
|
enia ruchu w caB
ej sieci. 2.2.3 Pomiary W systemach cyfrowych podstawow
jednostk
szeroko[
ci pasma s
bity na sekund
(b/s). Szeroko[

pasma jest miar
tego, jaka ilo[

informacji lub bit�w mo|
e przepB
yn

z jednego miejsca do innego w danym czasie. Chocia|
szeroko[

pasma mo|
na okre[
li
w bitach na sekund
, zwykle u|
ywana jest wielokrotno[

tej jednostki. Innymi sB
owy, pasmo sieciowe jest zwykle opisane przy u|
yciu tysi
cy bit�w na sekund
(kb/s), milion�w bit�w na sekund
(Mb/s), miliard�w bit�w na sekund
(Gb/s) i bilion�w bit�w na sekund
(Tb/s). Chocia|
poj
cia szeroko[
ci pasma i szybko[
ci s
cz
sto u|
ywane zamiennie, nie oznaczaj
one tego samego. Kto[
mo|
e na przykB
ad powiedzie
, |
e poB

czenie T3 o pa[
mie 45 Mb/s dziaB
a szybciej ni|
poB

czenie T1 o pa[
mie 1,544 Mb/s. Je[
li jednak wykorzystywana jest tylko niewielka cz
[

ich mo|
liwo[
ci, oba typy poB

czeD
b
d
przesyB
aB
y dane z mniej wi
cej t
sam
szybko[
ci
. Na przykB
ad, niewielka ilo[

wody b
dzie przepB
ywaB
a z t
sam
szybko[
ci
zar�wno przez rur
o du|
ej, jak i o maB
ej [
rednicy. A wi
c bardziej [
cisB
e jest stwierdzenie, |
e poB

czenie T3 ma szersze pasmo ni|
poB

czenie T1. Jest to spowodowane tym, |
e poB

czenie T3 mo|
e przenie[

wi
cej informacji w tym samym czasie, a nie tym, |
e jest szybsze. 2.2.4 Ograniczenia Szeroko[

pasma zale|
y od typu u|
ytego medium oraz od u|
ytej technologii sieci LAN lub WAN. Niekt�re r�|
nice wynikaj
z fizycznych wB
a[
ciwo[
ci medium. SygnaB
y s
przesyB
ane miedzian
skr
tk
, kablem koncentrycznym, [
wiatB
owodem lub za pomoc
B

cza bezprzewodowego. Fizyczne r�|
nice w sposobie przesyB
ania sygnaB
u s
z
r�dB
em podstawowych ograniczeD
przepustowo[
ci danego medium. Rzeczywista szeroko[

pasma sieci jest jednak zale|
na od dw�ch czynnik�w: rodzaju medium fizycznego oraz technologii sB
u|

cych do sygnalizacji i wykrywania sygnaB
�w sieciowych. Na przykB
ad aktualna wiedza dotycz
ca fizycznych wB
a[
ciwo[
ci miedzianej skr
tki nieekranowanej (UTP) wyznacza teoretyczn
granic
szeroko[
ci pasma r�wn
jednemu gigabitowi na sekund
(Gb/s). Jednak w praktyce szeroko[

pasma zale|
y od tego, czy zostanie u|
yta sie
Ethernet typu 10BASE-T, 100BASE-TX czy 1000BASE-TX. Innymi sB
owy, rzeczywiste szeroko[

pasma jest okre[
lana poprzez wybrane metody sygnalizacji, rodzaje kart sieciowych i inne elementy sieci. Szeroko[

pasma nie wynika wi
c wyB

cznie z ograniczeD
medium. 2.2.5 Przepustowo[

Szeroko[

pasma jest miar
ilo[
ci informacji, kt�re mo|
na przesB
a
sieci
w danym czasie. Z tego powodu szeroko[

dost
pnego pasma jest jednym z najwa|
niejszych element�w specyfikacji sieci komputerowej. Typowa sie
LAN mo|
e by
tak skonstruowana, aby zapewniaB
a pasmo 100 Mb/s dla ka|
dej stacji roboczej, ale to nie znaczy, |
e dowolny u|
ytkownik b
dzie m�gB
w rzeczywisto[
ci przesB
a
sieci
sto megabit�w danych w ka|
dej sekundzie korzystania z niej. ByB
oby to mo|
liwe tylko w warunkach idealnych. Poj
cie przepustowo[
ci mo|
e pom�c w wyja[
nieniu powodu takiego stanu rzeczy. Przepustowo[

oznacza rzeczywist
szeroko[

pasma zmierzon
o okre[
lonej porze dnia, przy u|
yciu okre[
lonych tras internetowych i podczas transmisji sieci
okre[
lonych zbior�w danych. Niestety z wielu powod�w przepustowo[

jest cz
sto znacznie mniejsza ni|
maksymalna mo|
liwa szeroko[

pasma cyfrowego u|
ywanego medium. Niekt�rymi spo[
r�d czynnik�w maj
cych wpB
yw na przepustowo[

s
: urz
dzenia intersieciowe typ przesyB
anych danych topologia sieci liczba u|
ytkownik�w sieci komputer u|
ytkownika komputer pracuj
cy jako serwer warunki zasilania Teoretyczna szeroko[

pasma jest wa|
nym czynnikiem podczas projektowania sieci, poniewa|
nigdy nie przekroczy ona warto[
ci granicznych zwi
zanych z wyborem medium i technologii sieciowych. Jednak r�wnie wa|
ne dla projektanta sieci i administratora jest wzi
cie pod uwag
czynnik�w, kt�re mog
wpB
yn

na rzeczywist
przepustowo[

. Dzi
ki okresowym pomiarom przepustowo[
ci administrator sieci b
dzie miaB
[
wiadomo[

zmian wydajno[
ci sieci i potrzeb jej u|
ytkownik�w. Sie
mo|
na dzi
ki temu dostosowywa
do aktualnych wymagaD
. 2.2.6 Obliczanie parametr�w przesyB
ania danych Projektanci i administratorzy sieci musz
cz
sto podejmowa
decyzje dotycz
ce szeroko[
ci pasma. PrzykB
adem takiej decyzji mo|
e by
podwy|
szenie parametr�w poB

czenia WAN w celu obsB
ugi ruchu zwi
zanego z now
baz
danych. Inna decyzja mo|
e by
zwi
zana z okre[
leniem, czy aktualna sie
szkieletowa LAN ma szeroko[

pasma wystarczaj
c
dla szkoleniowego programu wideo. Odpowiedzi na takie pytania nie zawsze s
B
atwe, ale analiz
nale|
y zacz

od prostego obliczenia parametr�w przesyB
ania danych. Korzystaj
c ze wzoru: czas przesyB
ania = rozmiar pliku / szeroko[

pasma (C=R/P), administrator sieci mo|
e oszacowa
kilka wa|
nych element�w skB
adowych wydajno[
ci sieci. Je[
li typowy rozmiar pliku dla danej aplikacji jest znany, podzielenie tej warto[
ci przez szeroko[

pasma sieci daje dobre przybli|
enie najkr�tszego czasu przesyB
ania takiego pliku. Wykonuj
c takie obliczenia, nale|
y wzi

pod uwag
dwie sprawy. - Wynik jest tylko przybli|
eniem, poniewa|
rozmiar pliku nie obejmuje dodatkowych danych doB

czonych podczas enkapsulacji. - Wynik b
dzie najprawdopodobniej dotyczyB
najbardziej korzystnego przypadku, poniewa|
dost
pna szeroko[

pasma najcz
[
ciej nie jest r�wna maksymalnej szeroko[
ci pasma dla sieci danego typu. DokB
adniejsze oszacowanie mo|
na otrzyma
, podstawiaj
c we wzorze przepustowo[

w miejsce szeroko[
ci pasma. Chocia|
obliczenie transferu danych jest caB
kiem proste, nale|
y zwraca
uwag
na to, by w r�wnaniu posB
ugiwa
si
tymi samymi jednostkami. Innymi sB
owy, je[
li szeroko[

pasma jest mierzona w megabitach na sekund
(Mb/s), rozmiar pliku nale|
y poda
w megabitach (Mb), a nie w megabajtach (MB). Poniewa|
rozmiary plik�w s
zwykle podawane w megabajtach, mo|
e by
konieczne przemno|
enie liczby megabajt�w przez osiem, aby przeksztaB
ci
je w megabity. 2.2.7 Transmisja cyfrowa a analogowa SygnaB
y radiowe, telewizyjne i telefoniczne byB
y do niedawna przesyB
ane drog
radiow
oraz za pomoc
transmisji przewodowej przy u|
yciu fal elektromagnetycznych. Fale te s
nazywane analogowymi, poniewa|
maj
taki sam ksztaB
t jak fale [
wietlne i dz
wi
kowe wytwarzane przez nadajniki. SygnaB
elektryczny przenosz
cy informacje zmienia si
proporcjonalnie do zmian nat
|
enia i ksztaB
tu transmitowanych fal [
wietlnych i dz
wi
kowych. Innymi sB
owy, fale elektromagnetyczne s
analogi
fal [
wietlnych i dz
wi
kowych. Pasmo analogowe jest mierzone poprzez okre[
lenie, jak
cz
[

widma elektromagnetycznego zajmuje ka|
dy sygnaB
. Podstawow
jednostk
pasma analogowego jest herc (Hz) lub liczba cykli na sekund
. Najcz
[
ciej u|
ywane s
wielokrotno[
ci jednostki podstawowej, jak dzieje si
to w przypadku pasma cyfrowego. Powszechnie u|
ywanymi jednostkami s
: kiloherc (kHz), megaherc (MHz) i gigaherc (GHz). S
to jednostki u|
ywane do opisania cz
stotliwo[
ci telefon�w bezprzewodowych, kt�re zwykle dziaB
aj
w zakresie 900 MHz lub 2,4 GHz. S
to tak|
e jednostki u|
ywane do opisu cz
stotliwo[
ci sieci bezprzewodowych 802.11a i 802.11b, wynosz
cych odpowiednio 5 GHz i 2,4 GHz. Chocia|
sygnaB
y analogowe mog
przenosi
zr�|
nicowane informacje, maj
one pewne znacz
ce wady w por�wnaniu z transmisj
cyfrow
. Analogowego sygnaB
u wideo, kt�rego transmisja wymaga szerokiego zakresu cz
stotliwo[
ci, nie mo|
na przesB
a
w w
|
szym pa[
mie. Z tego powodu, je[
li wymagane pasmo analogowe nie jest dost
pne, sygnaB
u nie mo|
na wysB
a
. W przypadku sygnaB
u cyfrowego wszystkie dane s
przesyB
ane w postaci bit�w niezale|
nie od rodzaju informacji. GB
os, sygnaB
wideo i dane przygotowane do transmisji w medium cyfrowym staj
si
strumieniami bit�w. Taki spos�b transmisji zapewnia istotn
przewag
pasma cyfrowego nad analogowym. KanaB
em cyfrowym o najw
|
szym nawet pa[
mie mo|
na przesB
a
nieograniczone ilo[
ci informacji. Niezale|
nie od tego, ile czasu trwa przesB
anie informacji cyfrowej do miejsca docelowego i jej ponowne zB
o|
enie, mo|
e ona zosta
wy[
wietlona, odsB
uchana, odczytana lub przetworzona w oryginalnej postaci. Zrozumienie r�|
nic i podobieD
stw mi
dzy pasmem cyfrowym i analogowym jest bardzo wa|
ne. Oba typy pasm bardzo cz
sto wyst
puj
w dziedzinie technik informacyjnych. Poniewa|
jednak ten kurs dotyczy gB
�wnie cyfrowych sieci komputerowych, termin  pasmo" b
dzie odnosiB
si
do pasma cyfrowego 2.3 Modele dziaB
ania sieci komputerowych 2.3.1 U|
ywanie warstw do analizy problem�w zwi
zanych z przepB
ywem informacji W celu opisania komunikacji mi
dzy komputerami stosuje si
koncepcj
warstw. Na rysunku (obok) przedstawiono zbi�r zagadnieD
zwi
zanych z przepB
ywem, kt�ry jest zdefiniowany jako ruch fizycznych lub logicznych obiekt�w w systemie. Zagadnienia te ilustruj
, w jaki spos�b koncepcja warstw pomaga w opisie szczeg�B
�w procesu przepB
ywu. Proces ten mo|
e by
przepB
ywem dowolnego rodzaju, od ruchu ulicznego w systemie dr�g do przepB
ywu danych w sieci komputerowej. Rozmowa mi
dzy dwiema osobami jest dobr
okazj
do przedstawienia podej[
cia warstwowego w celu analizy przepB
ywu informacji. Podczas rozmowy ka|
da osoba, kt�ra chce co[
powiedzie
, rozpoczyna od stworzenia my[
li. Nast
pnie podejmowana jest decyzja, w jaki spos�b prawidB
owo t
my[
l przekaza
. Mo|
na na przykB
ad m�wi
, [
piewa
lub krzycze
oraz u|
y
okre[
lonego j
zyka. W koD
cu my[
l jest przekazywana. Osoba wydaje dz
wi
k, kt�ry przenosi wiadomo[

. Proces ten mo|
na podzieli
na kilka odr
bnych warstw, kt�re maj
zastosowanie do wszystkich rozm�w. G�rna warstwa jest my[
l
, kt�ra b
dzie przekazywana. Warstwa [
rodkowa to decyzja dotycz
ca sposobu przekazania my[
li. Warstwa najni|
sza odpowiada za wytworzenie dz
wi
ku, kt�ry przenosi informacj
. Ta sama metoda dzielenia na warstwy wyja[
nia, w jaki spos�b sie
komputerowa przekazuje informacje od z
r�dB
a do miejsca docelowego. Gdy komputery wysyB
aj
informacje poprzez sie
, caB
a komunikacja rozpoczyna si
u z
r�dB
a, a koD
czy w miejscu docelowym. Informacje przenoszone w sieci s
zwykle nazywane danymi lub pakietami. Pakiet jest logiczn
grup
informacji, kt�ra przemieszcza si
mi
dzy systemami komputerowymi. Gdy dane s
przekazywane mi
dzy warstwami, ka|
da warstwa dodaje do nich informacje, kt�re umo|
liwiaj
efektywn
komunikacj
z odpowiadaj
c
jej warstw
na drugim komputerze. Spos�b przesyB
ania danych mi
dzy komputerami mo|
na wyja[
ni
przy u|
yciu warstw modeli OSI i TCP/IP. Modele te r�|
ni
si
liczb
i funkcjami warstw. Mimo to, ka|
dego z nich mo|
na u|
y
do opisu i przedstawienia szczeg�B
�w przepB
ywu informacji od z
r�dB
a do celu. 2.3.2 Wykorzystanie warstw do opisu komunikacji danych Aby mo|
liwe byB
o przesyB
anie pakiet�w danych z miejsca z
r�dB
owego do docelowego, wszystkie urz
dzenia w sieci musz
u|
ywa
tego samego j
zyka lub protokoB
u. Protok�B
jest zestawem reguB
, kt�re komunikacj
w sieci czyni
bardziej efektywn
. Na przykB
ad podczas lotu samolotem piloci stosuj
si
do specjalnych zasad komunikacji z innymi samolotami i kontrol
lot�w. Protok�B
komunikacji danych jest zestawem reguB
lub umow
, kt�ra okre[
la format i zasady transmisji danych. Warstwa 4 w komputerze z
r�dB
owym komunikuje si
z warstw
4 w komputerze docelowym. ReguB
y i konwencje u|
ywane w tej warstwie s
nazywane protokoB
ami warstwy 4. Nale|
y pami
ta
o tym, |
e protokoB
y przygotowuj
dane liniowo. Protok�B
w jednej warstwie, przygotowuj
c dane do przesB
ania sieci
, wykonuje na danych pewien zestaw operacji. Dane te s
nast
pnie przekazywane do kolejnej warstwy, w kt�rej nast
pny protok�B
wykonuje inny zestaw operacji. Gdy pakiet dotrze do miejsca docelowego, protokoB
y dokonuj
dekonstrukcji pakietu, kt�ry zostaB
zbudowany po stronie z
r�dB
owej. Wykonywane jest to w odwrotnej kolejno[
ci. ProtokoB
y ka|
dej warstwy w komputerze docelowym przywracaj
oryginaln
posta
informacji, aby aplikacja mogB
a je we wB
a[
ciwy spos�b odczyta
. 2.3.3 Model OSI Wczesny rozw�j sieci komputerowych byB
pod wieloma wzgl
dami niezorganizowany. We wczesnych latach 80. XX w. nast
piB
ogromny wzrost liczby i rozmiar�w sieci. Gdy tylko w firmach zdano sobie spraw
z korzy[
ci wynikaj
cych ze stosowania technologii sieciowych, pr
dko[

wdra|
ania i rozpowszechniania si
sieci dor�wnaB
a tempu wprowadzania nowych technologii i produkt�w sieciowych na rynek. W poB
owie lat 80. w firmy zacz
B
y odczuwa
problemy wynikaj
ce z tak gwaB
townego rozwoju. Podobnie jak dzieje si
to w przypadku ludzi, kt�rzy maj
problemy z porozumiewaniem si
, poniewa|
nie m�wi
tym samym j
zykiem, w sieciach komputerowych zbudowanych na podstawie r�|
nych specyfikacji i implementacji wyst
piB
y problemy z wymian
informacji. Te same problemy dotyczyB
y firm, kt�re rozwijaB
y prywatne lub zastrze|
one technologie sieciowe. SB
owo  zastrze|
one" oznacza, |
e tylko jedna firma lub grupa firm miaB
y kontrol
nad wykorzystaniem okre[
lonej technologii. Wzajemna komunikacja system�w opartych na [
cisB
ej realizacji wB
asnych, zastrze|
onych zasad nie byB
a mo|
liwa. W celu rozwi
zania problemu niezgodno[
ci sieci organizacja ISO (ang. International Organization for Standardization) zbadaB
a modele sieciowe, takie jak DECnet (ang. Digital Equipment Corporation net), SNA (ang. Systems Network Architecture) i TCP/IP, aby okre[
li
mo|
liwy do og�lnego zastosowania zestaw zasad dla wszystkich sieci. Wykorzystuj
c te badania, organizacja ISO utworzyB
a model sieciowy, kt�ry umo|
liwiB
producentom wytwarzanie wzajemnie zgodnych sieci. Model odniesienia OSI (ang. Open System Interconnection) wydany w roku 1984 byB
opisowym modelem sieci, kt�ry powstaB
w organizacji ISO. ZawieraB
on zestaw standard�w przeznaczonych dla producent�w, kt�re zapewniB
y wi
ksz
zgodno[

i mo|
liwo[

wsp�B
dziaB
ania r�|
nych technologii sieciowych wytwarzanych przez firmy na caB
ym [
wiecie. Model odniesienia OSI staB
si
gB
�wnym modelem komunikacji sieciowej. Chocia|
istniej
inne modele, wi
kszo[

producent�w sieci wykorzystuje w swoich produktach model odniesienia OSI. Dzieje si
tak szczeg�lnie w przypadku szkolenia u|
ytkownik�w ich produkt�w. Model ten jest uwa|
any za najlepsze dost
pne narz
dzie sB
u|

ce do nauczania zagadnieD
zwi
zanych z wysyB
aniem i odbieraniem danych w sieci. 2.3.4 Warstwy OSI Model odniesienia OSI jest szkieletem u|
ywanym do poznania mechanizm�w przesyB
ania informacji w sieci. Przy u|
yciu tego modelu mo|
na wyja[
ni
, w jaki spos�b pakiet przechodzi przez r�|
ne warstwy do innego urz
dzenia w sieci, nawet je[
li nadawca i odbiorca dysponuj
r�|
nymi typami medium sieciowego. W modelu odniesienia OSI jest siedem warstw, z kt�rych ka|
da dotyczy pewnej funkcji sieci.  PodziaB
sieci na warstwy przynosi nast
puj
ce korzy[
ci: dzieli proces komunikacji sieciowej na mniejsze, B
atwiejsze do zarz
dzania elementy skB
adowe; tworzy standardy skB
adnik�w sieci, dzi
ki czemu skB
adniki te mog
by
rozwijane i obsB
ugiwane przez r�|
nych producent�w; umo|
liwia wzajemn
komunikacj
sprz
tu i oprogramowania sieciowego r�|
nych rodzaj�w; zmiany wprowadzone w jednej warstwie nie dotycz
innych warstw; dzieli proces komunikacji sieciowej na mniejsze skB
adowe, co pozwala na B
atwiejsze jego zrozumienie. 2.3.5 Komunikacja w
zB
�w r�wnorz
dnych Aby dane mogB
y zosta
przesB
ane ze z
r�dB
a do miejsca docelowego, ka|
da warstwa modelu OSI w miejscu z
r�dB
owym musi porozumie
si
z r�wnorz
dn
jej warstw
w miejscu docelowym. Taka forma komunikacji jest nazywana komunikacj
r�wnorz
dn
(ang. peer-to- peer). Podczas tego procesu protokoB
y ka|
dej warstwy wymieniaj
informacje nazywane jednostkami danych protokoB
u (ang. protocol data unit, PDU). Ka|
da warstwa komunikacyjna w komputerze z
r�dB
owym komunikuje si
przy u|
yciu okre[
lonych jednostek PDU z r�wnorz
dn
jej warstw
w komputerze docelowym, co przedstawiono na rysunku. Pakiety danych w sieci s
wysyB
ane ze z
r�dB
a i trafiaj
do miejsca docelowego. Ka|
da warstwa zale|
y od funkcji usB
ugowej realizowanej przez warstw
OSI znajduj
c
si
poni|
ej. W warstwie ni|
szej nast
puje enkapsulacja jednostek PDU wy|
szej warstwy w polu danych warstwy ni|
szej, po czym dodawane s
nagB
�wki i stopki wymagane do wykonania funkcji tej warstwy. Nast
pnie do danych przesyB
anych w d�B
przez kolejne warstwy modelu OSI dodawane s
kolejne nagB
�wki i stopki. Po dodaniu informacji w warstwach 7, 6 i 5 kolejne informacje zostan
dodane w warstwie 4. Taka grupa danych, jednostka PDU warstwy 4, jest nazywana segmentem. Warstwa sieciowa [
wiadczy usB
ugi warstwie transportowej, kt�ra dostarcza dane do podsystemu intersieci. Zadaniem warstwy sieciowej jest przesyB
anie danych intersieci
. Zadanie to jest wykonywane poprzez enkapsulacj
danych i dodanie nagB
�wka, co powoduje utworzenie pakietu (jednostka PDU warstwy 3). NagB
�wek zawiera informacje wymagane do realizacji przesB
ania, takie jak z
r�dB
owy i docelowy adres logiczny. Warstwa B

cza danych [
wiadczy usB
ugi warstwie sieciowej. Umieszcza informacje pochodz
ce z warstwy sieciowej w ramce (jednostka PDU warstwy 2). NagB
�wek ramki zawiera informacje (na przykB
ad adresy fizyczne) wymagane do realizacji funkcji B

cza danych. Warstwa B

cza danych [
wiadczy usB
ugi warstwie sieciowej, umieszczaj
c informacje pochodz
ce z tej warstwy w ramce. Warstwa fizyczna z kolei [
wiadczy usB
ugi warstwie B

cza danych. W warstwie fizycznej nast
puje kodowanie ramki B

cza danych na ci
g zer i jedynek (bit�w) w celu przesB
ania ich przez medium (zwykle kabel) w warstwie 1. 2.3.6 Model TCP/IP Model TCP/IP jest historycznym i technicznym standardem sieci Internet. Model odniesienia TCP/IP zostaB
utworzony w Departamencie Obrony USA jako projekt sieci, kt�ra przetrwaB
aby w ka|
dych warunkach, nawet podczas wojny nuklearnej. W departamencie sformuB
owano wymaganie, aby transmisja pakiet�w byB
a mo|
liwa zawsze i w ka|
dych warunkach przy wykorzystaniu r�|
nych medi�w komunikacyjnych, takich jak przewody miedziane, mikrofale, [
wiatB
owody i B

cza satelitarne. Postawienie tego trudnego problemu zaowocowaB
o utworzeniem modelu TCP/IP. W przeciwieD
stwie do zastrze|
onych technologii sieciowych opisanych wcze[
niej, model TCP/IP zostaB
opracowany jako og�lnodost
pny standard otwarty. OznaczaB
o to, |
e ka|
dy m�gB
korzysta
z modelu TCP/IP. PozwoliB
o to na przyspieszenie rozwoju modelu TCP/IP jako standardu. Model TCP/IP skB
ada si
z nast
puj
cych czterech warstw: warstwa aplikacji warstwa transportowa warstwa internetowa warstwa dost
pu do sieci Chocia|
niekt�re warstwy modelu TCP/IP nazywaj
si
tak samo jak warstwy modelu OSI, oba modele nie do koD
ca sobie odpowiadaj
. Najwi
ksza r�|
nica polega na tym, |
e warstwy aplikacji obu modeli realizuj
inne funkcje. Projektanci modelu TCP/IP uwa|
ali, |
e warstwa aplikacji powinna obejmowa
warstwy sesji i prezentacji modelu OSI. Stworzyli warstw
aplikacji, kt�ra obsB
uguje prezentacj
, kodowanie i sterowanie konwersacj
. Warstwa transportowa jest odpowiedzialna za sprawy zwi
zane z jako[
ci
usB
ug, co obejmuje niezawodno[

transmisji, sterowanie przepB
ywem i korekcj
bB

d�w. Jeden z jej protokoB
�w, protok�B
TCP, posiada efektywne i elastyczne sposoby realizowania niezawodnej komunikacji sieciowej o niskiej stopie bB

d�w i wysokiej przepustowo[
ci. Protok�B
TCP jest protokoB
em zorientowanym poB

czeniowo. ObsB
uguje on konwersacj
mi
dzy miejscem z
r�dB
owym a docelowym, pakuj
c informacje pochodz
ce z warstwy aplikacji w jednostki nazywane segmentami. Nazwa  zorientowany poB

czeniowo" nie oznacza, |
e mi
dzy komunikuj
cymi si
komputerami istnieje obw�d. Oznacza to, |
e segmenty warstwy 4 s
przenoszone tam i z powrotem mi
dzy hostami, potwierdzaj
c logiczne istnienie poB

czenia przez okre[
lony czas. Zadaniem warstwy internetowej jest podzielenie segment�w TCP na pakiety i przesB
anie ich dowoln
sieci
. Pakiety trafiaj
do sieci docelowej niezale|
nie od przebytej drogi. ProtokoB
em, kt�ry zarz
dza t
warstw
, jest protok�B
IP. W tej warstwie nast
puje okre[
lenie najlepszej [
cie|
ki i przeB

czanie pakiet�w. Zwi
zek mi
dzy protokoB
em IP i protokoB
em TCP jest bardzo istotny. Protok�B
IP okre[
la drog
dla pakiet�w, a protok�B
TCP zapewnia niezawodny transport. Poj
cie warstwy dost
pu do sieci jest szerokie i w pewnym stopniu myl
ce. Jest ona tak|
e nazywana warstw
B

cza host-sie
. W warstwie tej s
obsB
ugiwane wszystkie fizyczne i logiczne skB
adniki potrzebne do utworzenia fizycznego B

cza. Obejmuje ona szczeg�B
owe rozwi
zania dotycz
ce technologii sieciowej, B

cznie ze szczeg�B
ami warstwy fizycznej i B

cza danych modelu OSI. Na rysunku przedstawiono niekt�re spo[
r�d popularnych protokoB
�w zdefiniowanych przy u|
yciu warstw modelu odniesienia TCP/IP. Najcz
[
ciej stosowane protokoB
y warstwy aplikacji to: protok�B
FTP (ang. File Transfer Protocol) protok�B
HTTP (ang. Hypertext Transfer Protocol) protok�B
SMTP (ang. Simple Mail Transfer Protocol) protok�B
DNS (ang. Domain Name System) protok�B
TFTP (ang. Trivial File Transfer Protocol) Najcz
[
ciej stosowane protokoB
y warstwy transportowej to: protok�B
TCP (ang. Transport Control Protocol) protok�B
UDP (ang. User Datagram Protocol) GB
�wny protok�B
warstwy internetowej to protok�B
IP (ang. Internet Protocol) Warstwa dost
pu do sieci dotyczy okre[
lonej technologii u|
ywanej w danej sieci. Niezale|
nie od dost
pnych usB
ug aplikacji sieciowej i u|
ywanego protokoB
u istnieje tylko jeden protok�B
internetowy  protok�B
IP. Jest to [
wiadoma decyzja projektowa. Protok�B
IP jest uniwersalnym protokoB
em umo|
liwiaj
cym dowolnemu komputerowi komunikacj
w dowolnej chwili i w dowolnym miejscu. Por�wnanie modeli OSI i TCP/IP wyka|
e niekt�re podobieD
stwa i r�|
nice. PodobieD
stwa s
nast
puj
ce: -Obydwa modele maj
budow
warstwow
. -Oba protokoB
y maj
warstwy aplikacji, chocia|
[
wiadcz
one bardzo r�|
ne usB
ugi. -Oba maj
por�wnywalne warstwy sieciowe i transportowe. -Oba modele musz
by
znane osobom zawodowo zajmuj
cym si
sieciami komputerowymi. -W obu protokoB
ach zaB
o|
eniem jest przeB

czanie pakiet�w. Oznacza to, |
e poszczeg�lne pakiety mog
do tego samego miejsca docelowego trafi
r�|
nymi [
cie|
kami. Inaczej ni|
w sieci z komutacj
B

czy, gdzie wszystkie pakiety pokonuj
t
sam
[
cie|
k
. R�|
nice s
nast
puj
ce: -W protokole TCP/IP zadania warstwy prezentacji i sesji s
realizowane w warstwie aplikacji. -W warstwie dost
pu do sieci protokoB
u TCP/IP poB

czono funkcje warstw B

cza danych i fizycznej modelu OSI. Protok�B
TCP/IP wydaje si
prostszy, bo ma mniej warstw. ProtokoB
y TCP/IP s
standardem, wok�B
kt�rego powstaB
Internet, wi
c model TCP/IP zyskaB
na znaczeniu wB
a[
nie dzi
ki tym protokoB
om. W przeciwieD
stwie do modelu TCP/IP model OSI nie jest zwykle baz
do tworzenia sieci, pomimo tego, |
e jest on u|
ywany jako podstawa teoretyczna. Chocia|
protokoB
y TCP/IP s
standardami, kt�re przyczyniB
y si
do rozwoju Internetu, w programie szkolenia b
dzie u|
ywany model OSI. Powody tego s
nast
puj
ce: Jest to podstawowy, niezale|
ny od protokoB
�w standard. Jest bardziej szczeg�B
owy, co sprawia, |
e jest bardziej pomocny w nauce. Wi
ksza szczeg�B
owo[

mo|
e by
pomocna w przypadku rozwi
zywania problem�w. Osoby zawodowo zajmuj
ce si
sieciami komputerowymi r�|
ni
si
w opiniach, kt�ry model powinien by
u|
ywany. W zwi
zku z natur
tej gaB

zi przemysB
u trzeba dobrze zna
oba modele. Zar�wno model OSI, jak i model TCP/IP b
d
przywoB
ywane w trakcie trwania caB
ego kursu. Nacisk zostanie poB
o|
ony na: protok�B
TCP jako protok�B
warstwy 4 modelu OSI; protok�B
IP jako protok�B
warstwy 3 modelu OSI; sie
Ethernet jako technologi
obejmuj
c
warstwy 2 i 1. Nale|
y pami
ta
o tym, |
e mi
dzy modelem a rzeczywistym protokoB
em u|
ywanym w sieci jest r�|
nica. Model OSI b
dzie u|
ywany do opisu protokoB
�w TCP/IP. 2.3.7 Szczeg�B
y procesu enkapsulacji Dane w komunikacji sieciowej s
wysyB
ane ze z
r�dB
a i trafiaj
do miejsca docelowego. Informacje przesyB
ane sieci
s
nazywane danymi lub pakietami danych. Je[
li dane maj
by
przesB
ane z jednego komputera (host A) do drugiego komputera (host B), musz
najpierw zosta
opakowane w procesie zwanym enkapsulacj
. W procesie enkapsulacji dane przed przesB
aniem sieci
s
uzupeB
niane o potrzebne informacje zwi
zane z u|
ywanymi protokoB
ami. Dlatego do pakietu danych przekazywanego w d�B
przez warstwy modelu OSI dodawane s
nagB
�wki, stopki i inne informacje. Spos�b przeprowadzania enkapsulacji mo|
na zaobserwowa
, patrz
c na w
dr�wk
danych przez poszczeg�lne warstwy, co przedstawiono na rysunku . Dane wysB
ane ze z
r�dB
a przechodz
przez warstw
aplikacji w d�B
do kolejnych warstw. Opakowanie i przepB
yw wymienianych danych zmienia si
, w miar
jak w kolejnych warstwach realizowane s
usB
ugi dla u|
ytkownik�w koD
cowych. Jak przedstawiono to na rysunku , sie
musi przeprowadzi
pi

nast
puj
cych etap�w konwersji, aby dokona
enkapsulacji danych: Utworzenie danych. Gdy u|
ytkownik wysyB
a wiadomo[

e-mail, znaki alfanumeryczne s
przeksztaB
cane w dane, kt�re mo|
na przesB
a
intersieci
. Opakowanie danych do transportu end-to-end. Dane s
opakowywane w celu przesB
ania ich w intersieci. Funkcja transportowa dzi
ki u|
yciu segment�w zapewnia niezawodn
komunikacj
host�w wiadomo[
ci po obu stronach systemu poczty elektronicznej. Dodanie sieciowego adresu IP do nagB
�wka. Dane s
umieszczane w pakiecie lub datagramie, kt�ry zawiera nagB
�wek z logicznym adresem z
r�dB
owym i docelowym. Adresy te umo|
liwiaj
urz
dzeniom sieciowym przesyB
anie pakiet�w sieci
wzdB
u|
wybranej [
cie|
ki. Dodanie nagB
�wka i stopki warstwy B

cza danych. Ka|
de urz
dzenie sieciowe musi umie[
ci
pakiet w ramce. Ramka umo|
liwia poB

czenie z najbli|
szym bezpo[
rednio poB

czonym urz
dzeniem sieciowym na B

czu. Ka|
de urz
dzenie znajduj
ce si
na wybranej [
cie|
ce sieciowej musi obsB
ugiwa
ramki, aby mo|
liwe byB
o poB

czenie z nast
pnym urz
dzeniem. PrzeksztaB
cenie na bity w celu ich transmisji. Ramk
trzeba przeksztaB
ci
w ci
g zer i jedynek (bit�w) w celu ich transmisji poprzez medium. Funkcja taktowania umo|
liwia urz
dzeniom rozr�|
nienie bit�w przesyB
anych przez medium. Medium w intersieci fizycznej mo|
e zmienia
si
wzdB
u|
u|
ywanej [
cie|
ki. Na przykB
ad wiadomo[

e-mail mo|
e zosta
wysB
ana z sieci LAN, przej[

przez sie
szkieletow
kampusu i zosta
wprowadzona do sieci WAN, a|
osi
gnie miejsce docelowe w innej oddalonej sieci LAN.