Serwis Edukacyjny
w I-LO w Tarnowie
obrazek

Materiały dla uczniów liceum

  Wyjście       Spis treści       Wstecz       Dalej  

obrazek

Autor artykułu: mgr Jerzy Wałaszek

©2020 mgr Jerzy Wałaszek
I LO w Tarnowie

obrazek

Materiały dla klasy I

Sieci komputerowe

SPIS TREŚCI

SIECI KOMPUTEROWE

Sieć komputerowa jest grupą komputerów, które połączono ze sobą kanałami transmisji danych w celu wymiany informacji.
obrazek

Kanał transmisyjny jest drogą, trasą, po której przesyłane są informacje w postaci bitów. Kanały transmisyjne mogą być przewodowe, światłowodowe lub radiowe.

Pierwsze sieci komputerowe powstały niedługo po powstaniu pierwszych komputerów elektronicznych. Spowodowane to było chęcią udostępnienia drogiego komputera centralnego (ang. mainframe computer) wielu użytkownikom:

obrazek

Komputer centralny w latach 60-tych XX wieku

Do komputera centralnego podłączone były tzw. terminale sieciowe, na których pracowali użytkownicy sieci. Terminale były dużo prostsze w budowie od komputera centralnego, który zajmował się obliczeniami i głównym przetwarzaniem danych. Terminale służyły zwykle do przygotowywania informacji dla komputera centralnego oraz do otrzymywania wyników obliczeń z tego komputera. Używanie terminali pozwalało bardziej efektywnie wykorzystywać moc obliczeniową komputera centralnego. Tego typu rozwiązania stosowane są do dzisiaj.

obrazek

Głównym celem sieci komputerowej (ang. computer network) jest wymiana informacji pomiędzy komputerami tworzącymi tę sieć. Współczesne sieci komputerowe są bardzo skomplikowane i poznamy tylko ich podstawowe funkcje. Pełną wiedzę zdobywa się na specjalistycznych studiach informatycznych.

Zdefiniujmy najpierw podstawowe słownictwo:

obrazek

Sieć komputerowa (ang. computer network)

Zbiór komputerów rozmieszczonych na pewnym obszarze i połączonych ze sobą kanałami transmisyjnymi w celu wymiany informacji.

obrazek

Serwer sieciowy (ang. network server)

Wydzielony w sieci komputer, zwykle o dużej mocy obliczeniowej i pojemnych dyskach twardych, który steruje pracą sieci i udostępnia różne usługi - pocztę elektroniczną, składowanie plików i programów, dostęp do Internetu, komunikację i wymianę danych w obrębie sieci, itp.

obrazek

Administrator sieci, admin (ang. network administrator)

Osoba legitymująca się studiami informatycznymi o kierunku związanym z zarządzaniem i administrowaniem sieci komputerowych, posiadająca wieloletnie doświadczenie w pracy z sieciami. ich konfiguracją oraz utrzymaniem. Odpowiada za całość funkcjonowania sieci, ustawia różne serwisy dla użytkowników, zarządza kontami użytkowników oraz ich prawami dostępu do zasobów sieciowych, reaguje na ataki z Internetu, aktualizuje oprogramowanie sieciowe.

Administrator sieci jest wydzielonym zawodem informatycznym. Zawodów informatycznych jest dzisiaj ponad 20. Są to określone specjalizacje, które wymagają dedykowanych studiów, podobnie jak specjalizacje lekarskie: kardiolog, okulista, dentysta, chirurg...

obrazek

Stacja robocza, terminal sieciowy (ang. workstation)

Komputer podłączony do sieci, korzystający z jej zasobów.

 

obrazek

Użytkownik sieci (ang. network user)

Osoba pracująca na terminalu sieciowym. Użytkownicy posiadają w sieci różne prawa (np. dostępu do wybranych usług lub zasobów). Użytkownik o największych prawach jest awatarem (ang. avatar).

Podział sieci komputerowych ze względu na wielkość

LAN (ang. Local Area Network) - sieć lokalna:

Jest to mała sieć komputerowa zawierająca do kilkuset komputerów zgrupowanych fizycznie na niedużym obszarze, takim jak szkoła, biuro firmy, lotnisko, szpital, fabryka, instytut naukowy, itp. Kanały transmisyjne realizowane są zwykle za pomocą kabli elektrycznych lub radia (przykładem jest standard Ethernet).

MAN (ang. Metropolitan Area Network) - sieć miejska:

Jest to duża sieć komputerowa zawierająca dziesiątki tysięcy komputerów, która rozprzestrzenia się na większym obszarze, obejmującym od kilku budynków do granic strefy miejskiej. Cechuje się szybką transmisją danych. Zwykle sieć posiada kilkunastu różnych właścicieli, którzy zarządzają jej fragmentami. Kanały transmisyjne realizowane są zwykle za pomocą światłowodów o dużej przepustowości lub techniką radiową.

WAN (ang. Wide Area Network) - sieć rozległa:

Jest to sieć komputerowa pokrywająca rozległy obszar wykraczający poza granice miast, regionów, a nawet państw. Przykładem największej sieci WAN jest Internet oplatający całą Ziemię, a wkrótce również obecny w kosmosie. Ilość komputerów wchodzących w skład tej sieci zwykle nie jest ograniczona i liczy się ją milionami sztuk. Typowymi kanałami komunikacyjnymi w sieciach WAN są linie telefoniczne, połączenia krótkofalowe oraz kanały satelitarne. Sieci WAN często łączą ze sobą sieci LAN i MAN w większe grupy.

Sieć lokalna Ethernet

obrazek
Bob Metcalfe

Na początku lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku w Centrum Badawczym Korporacji Xerox w Palo Alto (znanego w świecie pod nazwą PARC - ang. Palo Alto Research Center) naukowiec o nazwisku Bob Metcalfe zaprojektował i przetestował pierwszą na świecie sieć komputerową Ethernet (sieć komputerowa to grupa komputerów połączonych ze sobą kanałami transmisyjnymi do wymiany danych cyfrowych). W trakcie prac nad znalezieniem sposobu przyłączenia komputera "Alto" firmy Xerox do drukarki Metcalfe wynalazł rozwiązanie problemu fizycznego połączenia urządzeń za pomocą kabli elektrycznych. Rozwiązanie to nazwał Ethernet. Sieci Ethernet stały się od tego czasu najpopularniejsze na całym świecie i najpowszechniej używane. Standard Ethernet rozwijał się i obejmował coraz więcej nowych rozwiązań i technologii wraz z dojrzewaniem idei sieci komputerowych, lecz podstawy działania pozostały w zasadzie takie same jak w pierwszej sieci opracowanej przez Metcalfe'a. Pierwotny Ethernet realizował wymianę danych poprzez pojedynczy kabel, który współdzieliły wszystkie urządzenia w danej sieci. Po podłączeniu jakiegoś urządzenia do takiego kabla mogło ono prowadzić wymianę danych z dowolnym innym urządzeniem, które było również podłączone do tego kabla. Zasada ta pozwala rozbudowywać sieć w celu dołączania nowych urządzeń bez konieczności modyfikacji tych urządzeń, które już są dołączone do sieci.

Ethernet jest technologią niedużych, lokalnych sieci komputerowych, które zwykle działają w obrębie pojedynczego budynku, łącząc urządzenia znajdujące się blisko siebie. Długość kabla Ethernet zwykle nie przekracza kilkaset metrów. Nowoczesne rozwiązania pozwoliły zwiększyć te odległości do dziesiątek kilometrów. W transmisji danych stosowane są protokoły komunikacyjne. Protokół sieciowy jest zbiorem zasad, wg których prowadzona jest wymiana danych w sieci. Odpowiada on językowi ludzi. Aby czytać ten artykuł, musisz rozumieć język polski. Podobnie, aby dwa urządzenia w sieci komputerowej mogły wymieniać ze sobą dane, muszą oba rozumieć ten sam protokół komunikacyjny.

Ponieważ sygnał w medium Ethernet dociera do każdego podłączonego węzła, adres docelowy jest niezbędny do określenia zamierzonego odbiorcy ramki sieciowej.

obrazek

Przykładowo na powyższym rysunku gdy komputer 2 wysyła dane do drukarki 3, to ramkę sieciową odbierają również komputery 1 i 4. Jednakże, gdy węzeł odbiera ramkę, to sprawdza adres odbiorcy, aby dowiedzieć się, czy jest ona dla niego przeznaczona. Jeśli nie, odrzuca ramkę, nie czytając nawet jej zawartości. W sieci Ethernet istnieje tzw. adres rozsiewczy (ang. broadcast address), który dotyczy wszystkich węzłów w sieci. Jeśli adres docelowy w ramce jest adresem rozsiewczym, to ramka zostanie odczytana i przetworzona przez wszystkie węzły. System ten pozwala rozsyłać w sieci różne wiadomości sterujące.

Ethernet steruje przesyłem danych pomiędzy węzłami sieci za pomocą technologii CSMA/CD (ang. Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection - wielodostęp z wykrywaniem sygnału nośnego oraz wykrywaniem kolizji). Gdy jeden z węzłów w sieci Ethernet przesyła dane, wszystkie pozostałe węzły "słyszą" tę transmisję. W trakcie transmisji protokół zabrania innym węzłom rozpoczynania własnej transmisji - nie miałoby to sensu, ponieważ doszłoby do zakłócenia obu sygnałów, i żaden z węzłów nie byłby w stanie przesłać swoich danych - to zupełnie tak samo, jak dwóch lub więcej ludzi próbuje jednocześnie coś mówić, zakłócając się nawzajem. Gdy pewien węzeł chce transmitować dane, czeka aż medium będzie wolne od innych transmisji - czyli do momentu, gdy przestanie wykrywać sygnał nośny. Dopiero wtedy próbuje wysłać swoją ramkę danych.

Może się jednakże zdarzyć, iż w tym samym momencie inny węzeł wykrył koniec transmisji i sam również rozpoczął swoją własną transmisję. Węzły Ethernet nasłuchują medium w trakcie wysyłania swoich danych, aby upewnić się, że są jedynymi transmitującymi w tym czasie dane. Jeśli "usłyszą" swoje sygnały wracające w postaci zniekształconej, co zdarza się, gdy inny węzeł rozpocznie w tym samym czasie transmisję, to "wiedzą", że doszło do kolizji. Pojedynczy segment Ethernet czasami jest nazywany domeną kolizyjną, ponieważ żadne dwa węzły nie mogą w nim przesyłać danych w tym samym czasie bez wywołania kolizji. Gdy węzły wykryją kolizję, przerywają transmisję, odczekują przypadkowy okres czasu i ponawiają próbę wysłania ramki, gdy wykryją ciszę w medium.

Przypadkowa długość przerwy jest bardzo ważną częścią protokołu. Gdy dwa węzły wchodzą ze sobą w kolizję po raz pierwszy, to oba będą musiały ponownie przesyłać dane. Przy następnej nadarzającej się okazji oba węzły uczestniczące w poprzedniej kolizji będą posiadały dane przygotowane do wysłania. Gdyby wysyłały te dane przy pierwszej ciszy w medium, to najprawdopodobniej doszłoby między nimi do kolejnej kolizji, a później do następnej, następnej... Dzięki przypadkowemu okresowi opóźnienia sytuacja taka jest mało prawdopodobna i jeden z węzłów jako pierwszy zacznie transmisję. Wtedy drugi, zgodnie z protokołem, będzie musiał czekać na ponowną ciszę w sieci. Przypadkowość przerw gwarantuje, iż każdy z węzłów posiada równe szanse w dostępie do medium i będzie mógł wysłać swoje dane.

Urządzenia sieci LAN

Sieci LAN buduje się z biernych i aktywnych urządzeń sieciowych. Bierne urządzenia sieciowe to komponenty systemów okablowania strukturalnego.

Do aktywnych urządzeń sieci LAN należą:

obrazekregenerator (repeater) – jest urządzeniem pracującym w warstwie fizycznej modelu OSI, stosowanym do łączenia segmentów kabla sieciowego. Regenerator odbierając sygnały z jednego segmentu sieci wzmacnia je, poprawia ich parametry czasowe i przesyła do innego segmentu. Może łączyć segmenty sieci o różnych mediach transmisyjnych.

obrazek

obrazekkoncentrator (hub) – jest czasami określany jako wieloportowy regenerator. Służy do tworzenia fizycznej gwiazdy przy istnieniu logicznej struktury szyny lub pierścienia. Pracuje w warstwie 1 (fizycznej) modelu OSI. Pakiety wchodzące przez jeden port są transmitowane na wszystkie inne porty. Wynikiem tego jest fakt, że koncentratory pracują w trybie half-duplex (transmisja tylko w jedną stronę w tym samym czasie).

Obecnie rezygnuje się ze stosowania hubów, zastępując je przełącznikami, które są wydajniejsze i pozwalają zwiększyć szybkość transmisji w sieci.

obrazek

obrazekprzełącznik (switch) – są urządzeniami warstwy łącza danych (warstwy 2) i łączą wiele fizycznych segmentów LAN w jedną większą sieć. Przełączniki działają podobnie do koncentratorów z tą różnicą, że transmisja pakietów nie odbywa się z jednego wejścia na wszystkie wyjścia przełącznika, ale na podstawie adresów MAC kart sieciowych przełącznik uczy się, a następnie kieruje pakiety tylko do konkretnego odbiorcy co powoduje wydatne zmniejszenie ruchu w sieci. W przeciwieństwie do koncentratorów, przełączniki działają w trybie full-duplex (jednoczesna transmisja w obu kierunkach).

obrazek

obrazekmost (bridge) – służy do przesyłania i ew. filtrowania ramek między dwoma sieciami przy czym sieci te niekoniecznie muszą być zbudowane w oparciu o takie samo medium transmisyjne. Śledzi on adresy MAC umieszczane w przesyłanych do nich pakietach. Mosty nie mają dostępu do adresów warstwy sieciowej, dlatego nie można ich użyć do dzielenia sieci opartej na protokole TCP/IP na dwie podsieci IP. To zadanie mogą wykonywać wyłącznie routery. Analizując adresy sprzętowe MAC, urządzenie wie, czy dany pakiet należy wyekspediować na drugą stronę mostu, czy pozostawić bez odpowiedzi. Mosty podobnie jak przełączniki przyczyniają się w znacznym stopniu do zmniejszenia ruchu w sieci.

obrazek

obrazekrouter – urządzenie wyposażone najczęściej w kilka interfejsów sieciowych LAN, pracujący wydajnie procesor i oprogramowanie zawiadujące ruchem pakietów przepływających przez router. Zadaniem routera jest łączenie ze sobą wielu sieci Ethernet. Router łączy te sieci wtedy, gdy wymieniają ze sobą dane.
Na początek:  podrozdziału   strony 

INTERNET

Krótka historia Internetu

W latach 60-tych ubiegłego wieku panowała zimna wojna pomiędzy dwoma mocarstwami - Związkiem Sowieckim i Stanami Zjednoczonymi. Kryzys kubański pokazał, iż granica wybuchu wojny termojądrowej jest niebezpiecznie cienka. Z tego powodu Departament Obrony USA stworzył Agencję Zaawansowanych Projektów Badawczych ARPA (ang. Advanced Research Project Agency), która zajęła się opracowaniem planów i budową rozległej sieci komputerowej odpornej na atak nuklearny. Pod koniec lat 60 powstaje ARPANET - sieć komputerowa łącząca cztery węzły w różnych regionach południowo zachodnich stanów USA. Podstawową cechą sieci ARPANET jest niezależność węzłów oraz brak centralnego ośrodka. Dzięki temu zniszczenie fragmentu sieci nie powoduje jej zablokowania jako całości.

obrazek

 

Sieć  ARPA

Rok 1969

Węzeł 1 UCLA sierpień

Węzeł 2 Stanford Research Institute (SRI) październik

Węzeł 3 University of California Santa Barbara (UCSB) listopad

Węzeł 4 University of Utah grudzień 

 

obok - oryginalny szkic sieci

Sieć ARPANET była systematycznie rozbudowywana - dołączano do niej coraz więcej węzłów z innych ośrodków naukowych, instytucji rządowych, banków, firm prywatnych i państwowych.

obrazek Grudzień, 1969
obrazek Czerwiec, 1970
obrazek Grudzień, 1970
obrazek Wrzesień, 1971
obrazek Marzec, 1972
obrazek Sierpień, 1972
obrazek Wrzesień, 1973
obrazek Czerwiec, 1974
obrazek Lipiec, 1975
obrazek Lipiec, 1976
obrazek Lipiec, 1977

Pod koniec lat 80-tych ARPANET objęła swoim zasięgiem całą Ziemię - powstał znany nam Internet.

Struktura Internetu

obrazek

Internet jest obecnie tworem bardzo skomplikowanym. Powyższy obrazek w dużym uproszczeniu przedstawia jego strukturę. Całość przypomina system nerwowy mózgu człowieka - nie zdziwiłbym się, gdyby w niedalekiej przyszłości okazało się, iż Internet wytworzył samoświadomość. Ale wróćmy do rzeczy.

W przeciwieństwie do sieci lokalnej Internet nie łączy ze sobą pojedynczych komputerów, lecz całe sieci komputerowe. Stąd pochodzi jego nazwa:

INTER  NET
między - sieć

Sieci są połączone za pomocą tzw. sieci szkieletowej (ang. backbone network), która zbudowana jest ze szybkich kanałów transmisyjnych oraz komputerów kierujących przepływem danych - routerów. Routery wybierają w sieci szkieletowej najlepsze trasy dla przesyłanych danych oraz dbają o obejścia zablokowanych lub przeciążonych fragmentów sieci. Dzięki nim informacja trafia niezawodnie do odbiorcy.

Komputery w sieci Internet posiadają przydzielone unikalne numery, które służą do ich identyfikacji. Numery te nazywamy adresami IP. Służą one routerom do określania ścieżki przesyłu danych pomiędzy dwoma komputerami w sieci Internet - analogicznie jak w przypadku połączenia telefonicznego. W wersji 4 protokołu internetowego adresy IP składają się z 4 bajtów (nowa wersja protokołu nr 6 definiuje już 16 bajtowe adresy IP). Adres IP zapisujemy jako czwórkę liczb z zakresu od 0 do 255, rozdzielone kropkami:

nnn.nnn.nnn.nnn
gdzie nnn = 0...255

Przykład:

192.193.225.12,  87.66.139.253,  221.188.164.1

Wszystkich możliwych adresów IP jest 256 × 256 × 256 × 256 = 2564 = 4294967296, czyli ponad 4 mld. Ponieważ Internet łączy ze sobą nie pojedyncze komputery, ale całe sieci komputerowe, adresy IP dzielą się na kilka klas (dzisiaj podział ten nie jest już tak sztywny jak dawniej). Adres IP zawiera numer sieci komputerowej oraz numer komputera wewnątrz tej sieci.

Klasa A

W klasie A pierwszy bajt określa numer sieci, a pozostałe 3 bajty są numerem hosta wewnątrz tej sieci:

1...126.hhh.hhh.hhh

Pierwszy bajt może przyjmować wartości tylko od 1 do 126 (0 i 127 są używane do specjalnych celów w sieci). Wynika z tego, iż w klasie A może być tylko 126 dużych sieci komputerowych, a w każdej z nich może znaleźć się 256 × 256 × 256 = 2563 = 16777216 hostów, czyli ponad 16 mln. Ponieważ duże sieci nieefektywnie gospodarują swoimi adresami IP, od 1997 roku mniejsze sieci wypożyczają część numerów klasy A dla swoich hostów. Wymagało to oczywiście odpowiedniej przebudowy oprogramowania routerów, tak aby dane były kierowano do właściwych węzłów, które znajdują się poza siecią posiadającą pulę adresów IP klasy A.

Klasa B

W klasie B dwa pierwsze bajty adresu IP zawierają numer sieci. Pozostałe dwa bajty zawierają numer hosta wewnątrz danej sieci:

128...191.sss.hhh.hhh

Pierwszy bajt przyjmuje wartości od 128 do 191 (64 możliwe wartości). Chodzi o to, aby numer IP klasy B nie wchodził w zakres numerów IP klasy A. Drugi bajt numeru sieci ma wartość dowolną. Zatem w klasie B może być 64 × 256 = 16384 sieci, a w każdej z nich może być do 256 × 256 = 2562 = 65536 hostów.

Klasa C

W klasie C numer sieci zawiera się w 3 pierwszych bajtach. Numer hosta podaje ostatni, czwarty bajt:

192...223.sss.sss.hhh

Pierwszy bajt przyjmuje wartości od 192 do 223 (32 wartości), pozostałe dwa bajty są dowolne, zatem sieci może być 32 × 256 × 256 = 2097152, czyli ponad 2 mln. W każdej z sieci klasy C może wystąpić do 254 hostów (numer 0 i 255 są zarezerwowane na wewnętrzne potrzeby komutacyjne w sieci).

Podsumujmy:

Klasa Adres IP Liczba sieci Liczba hostów
A 1-126.h.h.h 126 16777216
B 127-191.s.h.h 16384 65536
C 192-223.s.s.h 2097152 254

Dzisiaj podział na klasy nie jest już tak sztywny jak dawniej. Dzięki rozwojowi oprogramowania sieciowego numery klas A i B mogą być przekierowywane do mniejszych sieci, co umożliwia ich efektywniejsze wykorzystywanie.

Nazwy domenowe

Adresy IP są wykorzystywane przez routery do określenia trasy pakietów danych, przesyłanych w sieci Internet. Dzięki adresowi IP sieć szkieletowa odpowiednio zestawia połączenie pomiędzy hostami. Z drugiej strony adres IP jest mało czytelny dla ludzi - głównych użytkowników sieci. Dlatego wprowadzono alternatywny sposób adresowania - nazwy domenowe (ang. domain names). Nazwy te tworzą hierarchiczną strukturę, odczytywaną od końca. Np.:
eduinf.waw.pl
pl    domena główna, w tym przypadku oznacza nasz kraj.
waw   poddomena domeny pl. W domenie pl są również poddomeny krakow, onet, wp, interia, google itp.
eduinf   poddomena należąca do waw.pl.

Nazwy domenowe zastępują numery IP. Np. zamiast wpisywać do przeglądarki numer IP 213.180.141.140 (sprawdź to) prościej i czytelniej jest wpisać onet.pl. Pojawia się tylko jeden problem - routery potrzebują adresów IP, zatem w celu nawiązania połączenia w Internecie nazwa domenowa musi zostać przekształcona na odpowiadający jej numer IP. Możemy to porównać z telefonowaniem do kolegi, którego nazwisko znamy, lecz nie wiemy jaki posiada numer telefoniczny. Problem rozwiązujemy wyszukując numer w książce telefonicznej. Na szczęście w sieci Internet również istnieją "książki telefoniczne" dla nazw domenowych. Nazywamy je serwerami nazw domenowych - w skrócie DNS (ang. Domain Name Server).

Połączenie przy pomocy nazwy domenowej wygląda następująco:

Załóżmy, że nasz komputer chce się połączyć poprzez Internet z komputerem o nazwie domenowej www.uczniak.pl. Nie może tego zrobić bezpośrednio, ponieważ do połączenia potrzebny jest numer IP komputera docelowego, a tego numeru nasz komputer nie zna. 

obrazek

Nasz komputer łączy się zatem ze swoim serwerem nazw domenowych DNS i przesyła mu nazwę www.uczniak.pl. Adres IP serwera DNS jest jednym z parametrów konfiguracyjnych połączenia komputera z Internetem, co zobaczysz za chwilę.

obrazek

Serwer DNS przeszukuje swoją bazę danych w poszukiwaniu nazwy www.uczniak.pl (w praktyce jest to o wiele bardziej skomplikowane, lecz nie będziemy tutaj wchodzić w szczegóły techniczne działania DNS-ów).

obrazek

Gdy serwer znajdzie adres IP 193.193.12.7 odpowiadający nazwie domenowej www.uczniak.pl, to odsyła go z powrotem do naszego komputera.

obrazek

Mając numer IP komputera docelowego, nasz komputer może nawiązać z nim połączenie poprzez sieć Internet.

obrazek

 

Jak działa routowanie danych w Internecie

Pokażemy teraz w uproszczeniu sposób kierowania pakietów danych w sieci Internet. Załóżmy, że pewien komputer w Nowym Jorku chce przesłać dane do jednego z komputerów w naszej sieci szkolnej. Opatruje swój pakiet danych adresem IP komputera docelowego i przesyła go do routera sieci szkieletowej w Nowym Jorku.

obrazek

Na podstawie adresu IP zawartego w danych routery stwierdzają, że odbiorca pakietu jest gdzieś w Europie. Kierują zatem dane do serwera europejskiego, np. w Londynie (rzeczywista trasa może być inna, gdyż zależy od faktycznej infrastruktury sieciowej, tutaj chodzi nam jedynie o pokazanie zasady działania tego procesu).

obrazek

Router w Londynie znów patrzy na adres IP zawarty w pakiecie i na jego podstawie stwierdza, że odnosi się on do jakiejś sieci w Europie Środkowej. Wysyła pakiet do routera w Berlinie.

obrazek

Router w Berlinie analizuje adres IP zawarty w przesyłanym pakiecie i stwierdza, że jego sieć docelowa leży w Polsce. Przesyła pakiet do routera we Wrocławiu.

obrazek

Router we Wrocławiu stwierdza, że adres IP pakietu odnosi się do sieci w okolicach Krakowa. Przesyła pakiet do routera w Krakowie.

obrazek

Router w Krakowie stwierdza, że sieć o danym adresie IP znajduje się w Tarnowie. Pakiet jest przesyłany do routera w Tarnowie, a dalej do routera w I LO w Tarnowie.

obrazek

W końcu pakiet danych odbiera nasz router szkolny. Teraz na podstawie adresu komputera zawartego w drugiej części adresu IP pakiet danych jest kierowany do właściwego komputera w sieci LAN.

obrazek

Na początek:  podrozdziału   strony 

Model klient-serwer

Współczesny Internet opiera się na idei serwerów oraz klientów. Przez serwer będziemy rozumieli komputer w sieci, który udostępnia pewną usługę sieciową. Z usług serwera korzystają komputery, które będziemy nazywali klientami. Klienci łączą się poprzez sieć Internet z odpowiednim serwerem i korzystają z jego usług:

Wygląda to w ten sposób, iż klienci wysyłają do serwera żądania obsługi. Jeśli serwer zaakceptuje żądanie danego klienta, to zwraca odpowiedź, w której umieszczona jest pożądana przez klienta informacja. Jeden serwer może obsługiwać wielu klientów. Serwery są zwykle komputerami o dużej mocy obliczeniowej, aby sprawnie mogły obsługiwać żądania od swoich klientów. Każdy komputer dostępny w sieci może stać się serwerem lub klientem określonej usługi sieciowej po uruchomieniu na nim odpowiedniego oprogramowania (czasami komputery są zabezpieczane przez administratorów sieci przed dostępem z zewnątrz, co utrudnia instalowanie na nich oprogramowania serwerowego). Serwer jest dawcą usługi sieciowej, klient jest odbiorcą tej usługi, a Internet jest środowiskiem sieciowym, w którym ta usługa jest wykonywana.

Opiszmy klika podstawowych usług sieciowych.

Poczta e-mail

Poczta elektroniczna jest obecnie powszechną usługą sieciową, która umożliwia użytkownikom przesyłanie do siebie wiadomości w postaci plików tekstowych, które nazywamy listami elektronicznymi lub w skrócie mejlami. Do realizacji tej usługi wykorzystuje się powszechnie model klient serwer.

Klient poczty elektronicznej to program działający na komputerze użytkownika sieci (coraz częściej może nim być zwykła przeglądarka sieciowa, gdy usługa poczty realizowana jest wewnątrz usługi stron internetowych). Program ten pozwala użytkownikowi tworzyć mejle, przesyłać je do serwera poczty oraz pobierać z serwera poczty mejle przesłane tam przez innych użytkowników sieci. W celu współpracy z serwerem poczty klient tworzy na serwerze tzw. konto pocztowe. Konto otrzymuje nazwę unikalną dla każdego klienta. Używane jest ono do tworzenia tzw. adresu e-mail, który składa się z nazwy konta oraz z nazwy domenowej serwera poczty. Np.: 

i-lo@eduinf.waw.pl

i-lo
- nazwa konta pocztowego
@ - znak łączący, tzw. małpa
eduinf.waw.pl - nazwa domenowa serwera poczty

Adres e-mail identyfikuje serwer poczty oraz klienta tego serwera. Używany jest on do adresowania listów e-mail.

Serwer poczty elektronicznej jest komputerem z zainstalowanym oprogramowaniem pocztowym. Dla każdego konta pocztowego serwer tworzy tzw. skrzynki pocztowe, w których gromadzone są listy użytkowników. Skrzynek może być wiele rodzajów. Oto najważniejsze z nich:

Zasada pracy klienta poczty z serwerem jest następująca:

  1. Klient tworzy na serwerze poczty konto pocztowe. Otrzymuje w ten sposób unikalną nazwę oraz adres pocztowy, dzięki któremu będzie mógł wysyłać listy i otrzymywać listy od innych użytkowników poczty w Internecie. Adres pocztowy ma postać:
    nazwa_konta@nazwa_domenowa_serwera_poczty
  2. Posiadając konto na serwerze, użytkownik otrzymuje dla tego konta zestaw skrzynek pocztowych. Jeśli użytkownik chce wysłać list e-mail do innego użytkownika, to w programie klienta poczty tworzy odpowiednią wiadomość, opatruje ją adresem odbiorcy i każe wysłać na serwer. Klient przesyła plik tekstowy listu do serwera, który umieszcza go w skrzynce nadawczej konta klienta. Po pewnym czasie serwer przegląda skrzynki nadawcze i wysyła poprzez Internet znajdujące się tam pliki listów.
  3. Jeśli użytkownik chce przeczytać listy, które do niego wysłali inni użytkownicy Internetu, to za pomocą programu klienta łączy się z serwerem poczty (mówimy, że loguje się na swoje konto pocztowe) i przegląda zawartość skrzynki odbiorczej. Jeśli znajdują się tam jakieś listy, to za pomocą klienta może je pobrać z serwera poczty na swój komputer i przeczytać.
  4. Za pomocą programu klienta poczty użytkownik może wykonywać różne dodatkowe operacje na swoim koncie pocztowym, np. może usuwać przeczytane listy, może odpowiadać na wybrane listy lub przesyłać je dalej do innych odbiorców.

Transfer plików

Usługa przesyłania plików w sieci Internet nosi nazwę usługi FTP (ang. File Transfer Protocol - Protokół Przesyłania Plików). Serwer FTP udostępnia klientom zasoby swoich dysków. Dla klienta FTP są one widoczne jako dysk sieciowy, na którym znajdują się różne katalogi z plikami. Po połączeniu się z serwerem FTP klient może zarówno pobierać z niego pliki jak również przesyłać na serwer swoje pliki (do wydzielonego katalogu serwera).

Dostęp do zasobów serwera może być zabezpieczony hasłem lub anonimowy. W tym drugim przypadku klient nie musi podawać hasła dostępowego. Konto anonimowe zwykle posiada przydzielonych mniej zasobów serwera.

Komputer może stać się serwerem FTP po zainstalowaniu odpowiedniego oprogramowania - tak jest w naszej pracowni, na komputerze nauczycielskim zainstalowany jest serwer FileZilla. Serwer ten działa tylko w obrębie pracowni komputerowej.

Klientem FTP jest aplikacja Filezilla, którą każdy z naszych uczeniów ma zainstalowaną na swoim komputerze w pracowni. Sposób obsługi klienta FTP omówiliśmy na poprzednich lekcjach.

https://cdn2.iconfinder.com/data/icons/pack2-baco-flurry-icons-style/512/Filezilla1.png

Zasada pracy klienta FTP z serwerem jest następująca:

  1. Klient FTP łączy się poprzez Internet z serwerem FTP i wykonuje operację logowania, jeśli serwer tego wymaga.
  2. Po zalogowaniu się na serwerze klient FTP może przesyłać do niego odpowiednie polecenia, które serwer wykonuje. Często oprogramowanie klienta FTP ukrywa te polecenia przed użytkownikiem, prezentując mu jedynie ich wyniki. Polecenia FTP pozwalają przeglądać strukturę oraz zawartość udostępnionych przez serwer FTP katalogów. Zasada pracy jest bardzo podobna do konsoli znakowej systemu Windows i Linux. Za pomocą odpowiednich rozkazów FTP klient może pobierać z serwera wybrane pliki na swój dysk lokalny. Istnieje również możliwość przesyłania plików z dysku lokalnego klienta FTP na serwer (o ile serwer udostępnia tę funkcję). Oprócz przesyłania plików klient FTP może również zarządzać nimi na dysku serwera, jeśli posiada odpowiednie uprawnienia. Z punktu widzenia klienta FTP serwer jest widoczny jako dodatkowy dysk twardy, na którym znajdują się katalogi z plikami.

Strony WWW

Strona WWW (ang. World Wide Web - Ogólnoświatowa Sieć, czyli Internet) jest zwykłym plikiem tekstowym, w którym za pomocą języka HTML (ang. Hyper Text Markup Language - Język Znaczników Hipertekstowych) opisana jest treść strony. Aby zobaczyć faktyczną treść strony WWW, w przeglądarce internetowej kliknij puste miejsce na wyświetlanej stronie WWW prawym przyciskiem myszki i z menu kontekstowego wybierz opcję Pokaż źródło (nazwa tej opcji zależy od używanej przeglądarki - tutaj odwołujemy się do Internet Explorera). W okienku tekstowym zobaczysz dosyć skomplikowany tekst. Przykładowo, początek tej strony WWW wygląda mniej więcej tak:

<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=iso-8859-2">
<meta http-equiv="Content-Language" content="pl">
<title>Usługi w Internecie</title>
<meta name="keywords" content="liceum, informatyka, technologia informacyjna, nauka, dydaktyka, programowanie,matura">
<meta name="description" content="Artykuł zawiera treści dydaktyczne lekcji informatyki oraz technologii informacyjnej w liceum">
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="../../../001.css">
<base target="_top">
</head>

<body>

<table border="0" width="100%" cellpadding="0" style="border-collapse: collapse">
<tr>
<td width="164" style="text-align: left" valign="top" class="menu_l">

...

</body>
</html>

Może wydać ci się to skomplikowane, lecz odbiorcą tej informacji nie ma być człowiek ale oprogramowanie klienta WWW. Znacznik HTML to napis ujęty w nawiasy trójkątne. Na przykład na początku dokumentu widzimy znacznik <html>. Jeśli przewiniesz stronę na koniec tekstu, to zobaczysz znacznik </html> - jest to tzw. znacznik zamykający bloku. Treść ujęta pomiędzy znacznikami <html> i </html> jest interpretowana jako zapis w języku HTML - obecnie w Internecie występują również inne standardy kodowania stron WWW. Inną parą znaczników jest <head> i </head>. Obejmują one tzw. nagłówek strony WWW, w którym specjalne znaczniki definiują jej parametry - np. znaczniki <title> i </title> określają tytuł strony, który pojawia się na pasku tytułowym okienka przeglądarki. Następnym charakterystyczną parą znaczników jest <body> i </body>. Obejmują one treść strony, czyli to, co się pojawi w oknie przeglądarki. Podsumowując, strona WWW zapisana w języku HTML posiada następującą budowę:

<html>
    <head>
        ...
        informacje na temat parametrów strony
        ...
        <title>Tytuł strony</title>
        ...
    </head>
    <body>
        ...
        treść strony
        ...
    </body>
</html>

Usługa WWW lub HTTP (ang. Hyper Text Transfer Protocol - Protokół Przesyłania Hipertekstu) polega na przesyłaniu przez serwer plików stron WWW do połączonych z nim klientów. Stronom WWW mogą towarzyszyć również inne pliki - np. obrazki, dźwięki, animacje i filmy. Pliki te również są przesyłane przez serwer. Serwerem WWW może stać się każdy komputer podłączony do Internetu i posiadający publiczny numer IP. Proponuję pobrać z Internetu najprostszy serwer WWW firmy AnalogX. Znajdziemy go wpisując w google.pl hasło:

analogx simple server

Po zainstalowaniu tego serwera i uruchomieniu użytkownik w zasadzie musi jedynie podać startową stroną WWW (klikając przycisk z napisem Click here to set your Web directory), która ma być automatycznie przesyłana przez serwer do klientów, oraz uruchomić usługę (klikając na przycisk Start). Z serwerem można się łączyć za pomocą numeru IP, który widnieje u góry okna programu.

 

Klientem WWW lub HTTP jest każda przeglądarka sieci Internet - Internet Explorer, Firefox, Mozilla, Opera, Google Chrome, Apple Safari i inne - jest w czym wybierać.

Zasada współpracy serwera WWW z klientami tej usługi jest następująca:

  1. Klient WWW (np. Internet Explorer) nawiązuje połączenie z serwerem.
  2. W odpowiedzi serwer przesyła przez Internet wybrany plik strony WWW. Jeśli klient nie określi w adresie internetowym strony WWW, przesyłana jest strona startowa.
  3. Klient WWW po otrzymaniu strony analizuje jej treść i wykonuje zawarte w niej polecenia języka HTML. Na ekranie monitora powstaje obraz strony, który może przeczytać użytkownik.
  4. Użytkownicy mogą również przesyłać informacje zwrotne do serwera WWW, jeśli strona zawiera tzw. formularze.
Na początek:  podrozdziału   strony 

ĆWICZENIA

Wyszukiwanie informacji w Internecie

Sieć Internet posiada ogromne zasoby informacyjne, niespotykane dotąd w historii ludzkości. Znając jeden z głównych języków świata (angielski, hiszpański, niemiecki, francuski lub chiński) posiadasz dostęp do olbrzymiej bazy wiedzy. Dlatego tak ważna jest nauka języków obcych (szczególnie języka angielskiego). W języku polskim również znajdziesz wiele informacji w sieci, jednakże ich liczba jest nieporównywalnie mniejsza od informacji znajdowanych w języku angielskim. Wykonajmy prosty eksperyment:

Wejdź na stronę wyszukiwarki google.pl i wpisz hasło:

Miś Yogi

Otrzymasz około 99.900 wyników, czyli trafień hasła na stronach WWW. Nie jest to zły wynik. To samo hasło wpisz po angielsku:

Yogi bear

Teraz liczba haseł wyniesie 1.300.000, czyli ponad 13 razy więcej. Większa liczba trafień zwiększa twoje prawdopodobieństwo znalezienia tego, czego szukasz.

Musisz jednak wiedzieć, że informacje dostępne w sieci nie zawsze są wprowadzane przez kompetentne osoby. Często są to informacje błędne, mylące lub zupełnie nie odnoszące się do opisywanego przez nie zagadnienia. Dlatego nie wolno bezkrytycznie przyjmować za prawdę wszystkiego, co napotkasz w sieci. Musisz nauczyć się oceniać wiarygodność znalezionych informacji. Wymaga to od ciebie dużej wiedzy i rozsądku.

Informację znajdujemy dzięki różnym serwisom wyszukiwawczym, które są obecne w sieci Internet. Poniżej znajduje się lista najpopularniejszych wyszukiwarek, z których korzystają użytkownicy sieci:

Ćwiczenie

Uruchom Notatnik Windows. W pliku notatnika umieść swoje imię, nazwisko, klasę oraz przekopiuj pytanie wg numer swojego stanowiska. Wykorzystując podane wyżej wyszukiwarki, odpowiedz krótko na postawione pytania (w odpowiedzi umieść adres wykorzystanej wyszukiwarki). Zapisz plik notatnika w katalogu ćwiczeniowym i prześlij go za pomocą programu Filezilla na komputer nauczyciela do oceny.

  1. Kim była Lidia Zamenhof?
  2. Co to jest serbet?
  3. Jak po norwesku będzie "dzień dobry"?
  4. Kto uczestniczył w pierwszym locie na Księżyc?
  5. Co oznacza termin SMD?
  6. Jak nazywała się największa bomba atomowa zdetonowana przez człowieka?
  7. Jak nazywa się najgłębsze jezioro w Tatrach i ile ma metrów głębokości?
  8. Kto po raz pierwszy skroplił tlen i azot?
  9. Od nazwiska jakiego naukowca pochodzi nazwa jednostki prędkości transmisji?
  10. Gdzie znajduje się druga co do wysokości budowla świata?
  11. Kto wynalazł pierwszy mikroprocesor?
  12. Co oznacza po polsku nazwa Hindu Kush?
  13. Kto jest ojcem komputerów?
  14. Jaki kryptonim nosił plan ataku Niemiec nazistowskich na Polskę we wrześniu 1939 roku?
  15. Kto obecnie stoi na czele NATO?
  16. Jak nazywa się najbliższa Ziemi galaktyka?
  17. Co to jest aparat szparkowy?
  18. Co oznacza symbol Pt47?
Na początek:  podrozdziału   strony 

PODSUMOWANIE

Na początek:  podrozdziału   strony 

Materiały uzupełniające

Na początek:  podrozdziału   strony 

Zespół Przedmiotowy
Chemii-Fizyki-Informatyki

w I Liceum Ogólnokształcącym
im. Kazimierza Brodzińskiego
w Tarnowie
ul. Piłsudskiego 4
©2020 mgr Jerzy Wałaszek

Materiały tylko do użytku dydaktycznego. Ich kopiowanie i powielanie jest dozwolone
pod warunkiem podania źródła oraz niepobierania za to pieniędzy.

Pytania proszę przesyłać na adres email: i-lo@eduinf.waw.pl

Serwis wykorzystuje pliki cookies. Jeśli nie chcesz ich otrzymywać, zablokuj je w swojej przeglądarce.
Informacje dodatkowe.