Po przestudiowaniu tego rozdziału będziesz rozwiązywał zadania związane z:

• podstawami sprzętu komputerowego
• podstawami oprogramowania
• systemem liczb binarnych
• podstawową terminologią sieci
• przepustowością cyfrową

W tym rozdziale poznasz podstawowe składniki komputerów oraz rolę komputerów w sieci. Nauczysz się podstaw sieci zaczynając od jej najbardziej podstawowego składnika jakim jest komputer. Im więcej będziesz wiedział o komputerach tym łatwiej będzie Ci zrozumieć sieci, ich budowę i strukturę.

By pomóc Ci zrozumieć rolę jaka odgrywają komputery w systemie sieciowym weź pod uwagę Internet. Możesz myśleć o nim jak o drzewie, gdzie komputery są jak liście. Komputery to źródła, a jednocześnie odbiorcy informacji, więc jednocześnie udostępniają zasoby, jak i korzystają z nich w Internecie. Zauważ, że komputery mogą funkcjonować bez internetu, ale internet nie może funkcjonować bez nich. Z upływem czasu użytkownicy stają się coraz bardziej zależni od internetu.

Komputery będąc integralną częścią sieci pełnią kluczową rolę w świecie pracy. Przedsiębiorstwa używają ich do różnych celów, ale także wykorzystują je do wspólnych zadań. Używają serwerów do składowania ważnych danych i zarządzania kontami pracowników. Używają arkuszy kalkulacyjnych do organizowania informacji finansowych, edytorów tekstów do obsługi dokumentów i korespondencji, przeglądarek internetowych by zapewnić dostęp przedsiębiorstwa do stron internetowych.

Mając to na uwadze zaczniesz dostrzegać inne zadania komputerów. Da Ci to podstawy do nauki sieci.

Każdy komputer posiada:

• CPU: Procesor
• Pamięć RAM, ROM, FLASH, EPROM
• Pamięć masową: Stacja dyskietek, dysk twardy, CD-ROM, inne
• Interfejsy: Port szeregowy, równoległy (wyprowadzenia z tyłu komputera)

Ponieważ komputery są ważnymi cegiełkami budującymi sieć ważne jest by umieć rozpoznać i nazwać podstawowe części peceta.

Wiele urządzeń sieciowych to w zasadzie specjalizowane komputery, składające się z wielu komponentów, które można znaleźć w normalnych pecetach. Jeśli chcesz wykorzystywać swój komputer jako pewne narzędzie do zdobywania informacji, np. sprawdzenia planu zajęć dostępnego w Internecie, to twój komputer będzie musiał być w pełni sprawny, co znaczy, że będziesz musiał rozwiązywać proste problemy związane ze sprzętem i oprogramowaniem. Powinieneś umieć rozpoznać, nazwać i znać podstawowe funkcje następujących części peceta:

• tranzystor - urządzenie wzmacniające sygnał, otwierające lub zamykające obwód;
• układ scalony - urządzenie wykonane z materiału półprzewodzącego zawierające wiele tranzystorów i spełniające określone zadanie;
• rezystor - urządzenie wykonane z materiału który wstrzymuje przepływ sygnału elektrycznego;
• koncentrator - układ elektroniczny gromadzący energię elektryczną pod postacią pola elektrostatycznego, zawierający dwie przewodzące metalowe płytki oddzielone izolatorem;
• wtyczka - część kabla, którą wpina się w gniazda lub interfejsu;
• dioda LED - urządzenie emitujące światło, gdy przepływa przez nie prąd elektryczny.

• układ elektroniczny - cienka płytka, na której umieszczone są układy scalone i inne elektroniczne komponenty;
• płyta główna - główny układ elektroniczny komputera;
• napęd CD-ROM;
• procesor - (ang. Central Processing Unit lub CPU), jednostka obliczeniowa komputera;
• napęd dyskietek;
• dysk twardy;
• pamięć RAM - (pamięć do zapisu i odczytu), dane w niej zawarte istnieją tak długo jak długo komputer jest zasilany, w razie utraty zasilania pamięć ta jest kasowana;
• pamięć ROM - (pamięć tylko do odczytu) jest zapisana raz, dane w niej zawarte nie ulegają zniszczeniu gdy komputer odłączymy od zasilania;
• porty rozszerzeń - można do nich dołączać nowe zasoby sprzętowe;
• zasilacz;
• jednostka systemowa - główna część komputera PC, zawiera obudowę, procesor, pamięć, szyny i porty, ale nie zawiera monitora, klawiatury, ani innych urządzeń peryferyjnych

• karta sieciowa - służy do podłączenia komputera do sieci;
• karta graficzna;
• karta dźwiękowa;
• port szeregowy - może służyć do transmisji danych (tylko 1 bit może być transmitowany na raz)
• port równoległy - może służyć do transmisji danych (8 bitów może być transmitowane na raz), można do niego podłączyć inne urządzenia np. drukarkę, skaner;
• port myszy - do podłączenia myszy;
• kabel zasilania;

Dane i energia elektryczna ciągle krążą po komputerze. Aby to lepiej zrozumieć należy spojrzeć na komputer jak na miniaturową sieć, gdzie wszystkie urządzenia, które są podłączone, komunikują się ze sobą. Jak pokazano na wykresie, wyszczególniamy kilka ważnych typów strumieni informacji (prawie wszystkie informacje przepływają przy użyciu szyny systemowej):

• instrukcje startowe - trzymane w pamięci ROM, dopóki nie zostaną wysłane;
• oprogramowanie - ładowane do pamięci RAM z nośników;
• RAM i ROM - ciągle komunikują się z procesorem poprzez szynę;
• dane aplikacji - trzymane w pamięci RAM gdy aplikacja jest używana;
• informacje zapisywane - przepływa z pamięci RAM na nośniki (np. dyski twarde);
• informacje wysyłane - przepływają z RAM lub CPU poprzez szynę i porty rozszerzeń do drukarki, karty graficznej, karty muzycznej, lub karty sieciowej.

Karta sieciowa (ang. Network Interface Card lub NIC) jest to układ elektroniczny zapewniający komputerom możliwości komunikacji w sieci. Wkładana jest w gniazdo rozszerzeń na płycie głównej i udostępnia ona gniazdo do podłączenia komputera do sieci. W zależności od sieci w jakiej ma działać może być to karta do sieci Ethernet, Token Ring, czy też FDDI (światłowodowej).

Kartę ta komunikuje się z siecią szeregowo, a z komputerem równolegle. Każda karta wymaga przydzielenia przerwania (IRQ) i adresu wejścia/wyjścia (I/O), a także rezerwowania adresu pamięci górnej, gdy działa w systemie operacyjnym DOS. Przerwanie jest sygnałem wysyłanym do procesora w celu poinformowania, że wydarzyło się cos godnego uwagi. Przykładem będzie naciśnięcie klawisza; wtedy procesor musi umieścić naciśnięty symbol w pamięci RAM. Adres wejścia/wyjścia jest miejscem w pamięci używanym do wprowadzania lub pobierania danych przez urządzenie. W systemach bazujących na DOS-ie pamięć górna oznacza obszar pamięci między pierwszymi 640 kilobajtami a megabajtem RAM.

Gdy wybierasz kartę sieciową, rozważ poniższe trzy czynniki:

1. Typ sieci (np. Ethernet, Token Ring, FDDI);
2. Tym medium transmisyjnego (np. skrętka dwużyłowa, kabel koncentryczny, światłowód);
3. Typ szyny systemowej (np. PCI lub ISA).

Karta sieciowa pozwala na podłączenie komputera do sieci, więc jest kluczowym komponentem. Od czasu do czasu może się zdarzyć, że będziesz musiał zainstalować taką kartę. Może się tak zdarzyć gdy trzeba:

• dodać kartę do komputera, który jeszcze jej nie ma;
• wymienić wadliwą lub uszkodzoną kartę;
• wymienić kartę 10Mb/s na szybszą 100Mb/s;
• skonfigurować kartę poprzez przestawienie zworek (zworka jest metalowym mostkiem zamykającym obieg elektryczny; zwykle jest to plastikowa nakładka na parę metalowych bolców);

By przeprowadzić instalację powinieneś posiadać:

• wiedzę o konfiguracji karty, czyli pozycja zworek, oprogramowanie plug-and-play, zawartość pamięci EPROM (jest to typ pamięci, której zawartość wykasować można jedynie światłem ultrafioletowym);
• umiejętność przeprowadzenia diagnostyki karty, wliczając programy diagnostyczne dostarczone przez producenta i tzw. Test pętli (loopback test); szczegóły powinny być w dokumentacji karty;
• umiejętność rozwiązywania konfliktów sprzętowych, mianowicie konfliktów przerwań (IRQ), wejścia/wyjścia (I/O) i DMA (ang. Direct Memory Access - służy do komunikacji między urządzeniem a pamięcią z pominięciem procesora).

Ponieważ komputery typu laptop, organizery etc. stają się coraz popularniejsze, ich także dotyczą zagadnienia związane z siecią. Główną różnicą w przypadku laptopów jest to, że części w tych komputerach są mniejsze i komputery te od łączenia się z siecią używają kart sieciowych, modemów itp. wkładanych do portów rozszerzeń PCMCIA.

Teraz, gdy macie już pojęcie o sprzęcie komputerowym, spójrzmy na drugi składnik - oprogramowanie. Oprogramowanie ma na celu umożliwienie interakcji z komputerem i zmuszenia go do wykonania tego, czego chce od niego użytkownik.

By zapewnić dostęp do sieci oprócz prawidłowego zainstalowania karty należy skonfigurować oprogramowanie do korzystania z zasobów sieciowych. By o zrobić należy:

• zainstalować sterowniki do karty sieciowej;
• wybrać i zainstalować protokoły przesyłu danych;
• skonfigurować protokoły;
• skonfigurować przeglądarkę internetową;
• inne czynności, gdy są konieczne.

Przeglądarka internetowa to aplikacja, która:

• łączy się z serwerem stron WWW;
• żąda odpowiedniej informacji;
• otrzymuje informację;
• wyświetla rezultaty na ekranie;

Jej działanie opiera się na interpretacji języka HTML i wykonywania poleceń w nim napisanych. Wyświetla ona strony WWW zawierające tekst, grafikę, muzykę itp.

Hiperłącza (hyperlinks) - polecenia które są odnośnikami do innych miejsc w komputerze lub w sieci (np. stron WWW lub innych plików).

Dwiema najpopularniejszymi przeglądarkami są Netscape Navigator i Microsoft Internet Explorer.

Istnieje również wiele specjalnych, inaczej mówiąc właściwych dla danego producenta, typów plików, których standardowe przeglądarki nie są w stanie otworzyć. By je obejrzeć, trzeba skonfigurować przeglądarkę do używania specjalnych "wtyczek". Są to programy działające razem z przeglądarką i umożliwiające przeglądanie plików specjalnych. Przykładem takiej wtyczki może być Macromedia Flash.

Aby komputer mógł zrozumieć i wykonać daną operacje musi ona zostać przetłumaczona na ciąg bitów (0 i 1), które reprezentują skoki napięcia elektrycznego w układzie (np. 0 - brak napięcia, 1 - napięcie 5 V). Komputery nie używają systemu liczb dziesiętnych jak ludzie, lecz zamieniają je na liczby binarne. Sposobem kodowania znaków w systemie binarnym jest np. ASCII.

Bity (czyli 0 lub 1) są zestawiane w bajty (8 bitów), a jeden bajt może reprezentować jeden znak w tablicy ASCII. Bajt w komputerach reprezentuje również pojedyncze, możliwe do zaadresowania miejsce przechowywania danych.

System liczb dziesiętnych opiera się na liczbie 10, ponieważ używa dziesięciu symboli (od 0 do 9) do reprezentacji wszystkich możliwych liczb. Każda liczba zapisana w tym systemie czytana od lewej jest reprezentowana jako iloczyn 10 do odpowiedniej potęgi i występującej na danej pozycji cyfry.

np. 1234 = 1*10³+2*10²+3*10¹+4*10⁰

System liczb binarnych używa tylko dwóch cyfr do zapisu liczb 0 i 1.

np.10010111

Każda cyfra w tym zapisie przenoszona na zapis dziesiętny reprezentuje liczbę 2 podniesioną do odpowiedniej potęgi i pomnożona przez tą cyfrę.

np. 10110 = (1*2⁴)+ (0*2³)+ (1*2²)+ (1*2¹)+ (0*2⁰)=16+0+4+2+0=22

Prostą metodą zmiany liczby dziesiętnej na binarną jest dzielenie liczby przez 2 z resztą (wtedy zapisujemy 1) lub bez reszty (wtedy zapisujemy 0) np.

Zamienić liczbę 192 na zapis binarny:

192/2=96 reszta 0

96/2 =48 0

48/2 =24 0

24/2 =12 0

12/2 =6 0

6/2 =3 0

3/2 =1 1

1/2 =0 1

Liczbę binarną zapisujemy od dołu i mamy : 11000000

Zmiana w drugą stronę polega (jak w przykładzie wyżej) na mnożeniu odpowiednich cyfr przez liczbę bazową 2 podniesioną do odpowiedniej potęgi. Tu również liczbę czytamy od prawej do lewej, pierwsza pozycja to 2⁰, która zawsze daje 1.

np. liczba 01110000

0*2⁷ + 1*2⁶ + 1*2⁵ + 1*2⁴ + 0*2³ + 0*2² + 0*2¹ + 0*2⁰ =112

Sieć to system skomplikowanych połączeń między obiektami czy też ludźmi. Sieci występują wszędzie dookoła nas, nawet w nas np. system nerwowy, krwionośny. Otaczają nas różne rodzaje sieci np. komunikacyjne, transportowe, socjalne etc.

Sieci do transmisji danych powstały jako wynik modyfikowania aplikacji pisanych na potrzeby biznesu. Jakkolwiek w czasie pisania tych aplikacji instytucje biznesowe posiadały komputery, które były pojedynczymi urządzeniami, działającymi osobno, niezależnymi od innych komputerów. Z uwagi na nieefektywne wykorzystanie zasobów i problemy z duplikowaniem danych, komunikacją i zarządzaniem zauważono, ze sieć byłaby dużą oszczędnością pieniędzy i czasu. Potrzebowano rozwiązania, które odpowiedziałoby na następujące pytania:

1. Jak uniknąć niepotrzebnego powielania sprzętu i zasobów?
2. Jak komunikować się wydajnie?
3. Jak wdrożyć i zarządzać siecią?

Firmy zauważyły jak dużo pieniędzy mogą zaoszczędzić i jak dużo zyskać na produktywności przez zastosowanie technologii sieciowych. Zaczęto dodawać nowe sieci i rozszerzać już istniejące prawie tak szybko, jak nowe technologie się pojawiały.

W połowie lat 80-tych wykorzystanie sieci narastało, jednak pojawiły się problemy z niekompatybilnością z uwagi na stosowanie różnych rozwiązań sprzętowych protokołów przesyłu danych i aplikacji. Wczesnym rozwiązaniem było stosowanie sieci LAN (Local Area Network - sieć lokalna), jednak mimo iż rozwiązanie to pozwalało w sposób efektywny wykorzystywać komputery i inne urządzenia (np. drukarki) w jednym budynku czy instytucji nadal był on wyspą odciętą od świata.

Rozwiązaniem tego problemu było tworzenie sieci miejskich (MAN Metropolian Area Network) oraz sieci rozległych (WAN) obejmujących swoim zasięgiem nie tylko miasta ale duże przestrzenie np. kontynenty.

Sieci lokalne są projektowane do:

• obejmowania zasięgiem na ograniczonej przestrzeni
• obejmują wielodostępowość i szybki transfer danych
• zapewniają prywatność i ochronę danych
• zapewniają ciągły dostęp do urządzeń sieciowych
• łączą blisko położone urządzenia

By to zapewnić do budowy sieci potrzeba:

• routerów
• przełączników
• hubów
• mostów
• itp.

Sieć lokalna łączy komputery za pomocą kart sieciowych i wyżej wymienionych urządzeń zapewniających kontrolę przepływu danych, współdzielenie danych i urządzeń i komunikację między urządzeniami.

Do budowy sieci rozległych należy użyć nieco innych urządzeń zapewniających odpowiedni przepływ danych na dużych odległościach i pozwalających na łączenie dużej ilości często niekompatybilnych ze sobą komputerów. Niesie to za sobą niestety spadek szybkości przesyłania. Sieci rozległe to łączone ze sobą sieci LAN, pozwalające na dostęp do zasobów w odległych lokacjach.

Do opisu sieci stosuje się pojęcie szerokości pasma (bandwidth). Terminem tym opisuje się ilość informacji jaka może być przesłana przez sieć w jednostce czasu. Podstawową jednostką przesyłaną przez sieć jest bit informacji, w zestawieniu z czasem mierzonym w sekundach otrzymujemy miarę przepustowości sieci: bps (bits per second, czyli bity na sekundę).

1kbps = 1,000 bps

1Mbps = 1,000,000 bps

1Gbps = 1,000,000,000 bps

Sieć i uzyskiwaną w niej szerokość pasma można porównać do ilości wody przepływającej przez rury o różnym przekroju - im szersza rura tym więcej wody może przez nią przepłynąć w jednostce czasu, czy też do ulic i autostrad o różnej szerokości, lub jakości dźwięku w wieży muzycznej.

Typowa szerokość pasma uzyskiwana przy zastosowaniu różnego rodzaju okablowania:

Typ kabla (norma)

Przepustowość

Max długość kabla

Cienki ethernet 10Base2

Ethernet 10Base5

Nieekranowana skrętka 10BaseT

Ekranowana skrętka 100Base-TX

Światłowód 100Base-FX

Światłowód 100Base-LX

Bezprzewodowo

10-100 Mbps

10-100 Mbps

10 Mbps

100 Mbps

100 Mbps

1000 Mbps

10 Mbps

185 m

500 m

100 m

100 m

2000 m

3000 m

100 m