Recenzja naukowa wydania I

Trudno przecenić rolę sieci komputerowych i Internetu w naszym życiu. Ich osiągnięcia w ostatnich dekadach - jeśli chodzi o przesył, przechowywanie, przetwarzanie i udostępnianie informacji - porównuje się do przełomu, jaki przyniósł wynalazek druku. Rozwój Internetu na bezprecedensową skalę, jego rola wszechobecnego medium informacyjnego, integracja z globalną infrastrukturą telekomunikacyjną i przejmowanie jej funkcji stawiają też przed sieciami komputerowymi, wchodzącymi w jego skład lub z niego korzystającymi, nowe wyzwania.

Jednym z nich jest powstawanie nowych aplikacji (np. transmisja głosu, transmisja obrazów - także trójwymiarowych, rozgłaszanie, obsługa użytkowników ruchomych) o dużych i zróżnicowanych wymaganiach co do jakości transmisji: jej niezawodności, czasu przesyłu i regularności tego czasu. Protokoły TCP/IP stały się globalnym rozwiązaniem umożliwiającym transfer informacji w różnych mediach i sieciach, włączając sieci korporacyjne (intranet), sieci wojskowe i sieci komórkowe. Zmiany te dają początek nowym zagadnieniom związanym z efektywnością pracy sieci.

Przede wszystkim jednak postęp jest możliwy dzięki firmom związanym z teleinformatyką i ich produktom tworzącym sieci komputerowe. Jedną z największych i obecnych od dawna na rynku jest Cisco. Od lat 80-tych ubiegłego wieku Cisco towarzyszy rozwojowi sieci komputerowych, tworząc routery, a także zapory sieciowe, przełączniki, oprogramowanie wspomagające zarządzanie sieciami komputerowymi. Ma też poważny wkład w szkolenie informatyków, wprowadzając kursy na różnych poziomach kompetencji.

Monografia prezentuje najbardziej istotne zagadnienia z dziedziny działania sieci komputerowych, protokołów sieciowych, w tym bardzo szczegółowe omówienie protokołów warstw drugiej i trzeciej modelu OSI, z którymi spotyka się na co dzień zarówno każdy administrator sieci i systemów komputerowych, jak i student na zajęciach laboratoryjnych związanych z sieciami komputerowymi. Jest to obejmujące ponad tysiąc stron prawdziwe kompendium wiedzy. Autor starał się, aby większość omawianych przez niego zagadnień, stanowiących systematyczny wykład z funkcjonowania sieci komputerowych, była podbudowana licznymi przykładami oraz konfiguracjami urządzeń. Przykłady zostały wcześniej omówione i zaprezentowane tak, aby czytelnik mógł je samodzielnie wykonać i wyciągnąć odpowiednie wnioski. Autor postarał się, by były realne i aktualne.

Niniejsza monografia jest bardzo dobrym i użytecznym wprowadzeniem do wszystkich zagadnień dotyczących CCNA. Jej Autor ma duże doświadczenie i talent pedagogiczny, a jego liczne podręczniki i monografie są dobrze znane w teleinformatycznym środowisku. Książkę można polecić wszystkim czytelnikom zainteresowanym opanowaniem wymaganego dla uzyskania certyfikatu CCNA materiału. Jest też skierowana do studentów informatyki, telekomunikacji oraz kierunków pokrewnych, a także uczniów techników o specjalnościach związanych z sieciami komputerowymi oraz sieciowymi systemami informatycznymi.

Prof. dr hab. inż. Tadeusz Czachórski,dyrektor Instytutu Informatyki Teoretycznej i Stosowanej Polskiej Akademii Nauk (IITiS PAN)

Recenzja naukowa wydania I

Nie ulega wątpliwości, że sieci komputerowe pełnią coraz ważniejszą rolę w naszym codziennym życiu. Bez nich różne popularne usługi, które obecnie wydają się oczywiste, zwyczajnie nie byłyby dostępne. Co prawda wiele osób utożsamia usługi sieciowe głównie z rozrywką, jednak czas pandemii pokazał, że wcale tak być nie musi i infrastrukturę sieciową można wykorzystać także do celów zdalnego kształcenia pod różnymi postaciami.

Od początku lat 70. sieci komputerowe coraz prędzej się rozwijają. Rosną prędkości transmisji, pojawiają się nowe rozwiązania, np. bezprzewodowe. Rzecz jasna nie byłoby to możliwe bez udziału w tym procesie firm związanych z telekomunikacją i teleinformatyką. Jedną z takich firm jest Cisco. Firma ta od wielu lat tworzy profesjonalne rozwiązania, umożliwiające budowanie wysokowydajnych sieci komputerowych. Ma ona też udział w kształceniu osób odpowiedzialnych za prawidłową pracę sieci.

W przedstawionej do recenzji monografii skoncentrowano się na zagadnieniu konfigurowania urządzeń sieciowych w praktyce. Nie ulega wątpliwości, że prawidłowa konfiguracja wszelkiego typu urządzeń jest zagadnieniem kluczowym z punktu widzenia różnych parametrów użytkowych sieci, z których najważniejszymi są wydajność oraz bezpieczeństwo.

W książce pokrótce scharakteryzowano proces certyfikacji Cisco oraz omówiono podstawy sieci komputerowych. W dalszej części przybliżono modele warstwowe sieci komputerowych oraz podstawowych programów narzędziowych do analizy pracy sieci. Opisano także zasady adresacji IP oraz sposób działania i konfiguracji przełączników sieciowych. Przybliżono zagadnienia routingu w sieciach komputerowych, a także sieci bezprzewodowe i zagadnienia bezpieczeństwa w sieciach. Na koniec pokazano proste sposoby testowania połączeń.

Książka napisana jest językiem przystępnym dla każdego. Do jej zrozumienia wystarczy ogólne pojęcie o sieciach komputerowych. Wiele zagadnień popartych jest odpowiednimi przykładami i zadaniami praktycznymi, dzięki czemu z łatwością można się nauczyć wykonywania poszczególnych akcji przy projektowaniu, tworzeniu, konfigurowaniu i nadzorowaniu sieci.

Monografia będzie przydatna nie tylko dla słuchaczy kursów Cisco, lecz także dla studentów kierunku Informatyka i pokrewnych, a także dla wszystkich zainteresowanych nie tylko zastosowaniami, lecz także budową i działaniem sieci komputerowych.

Dr hab. inż. Bartłomiej Zieliński, prof. Politechniki Śląskiej

Wprowadzenie

Dotarliśmy do celu. To, co stało się od momentu, w którym zostały połączone ze sobą pierwsze komputery, przekracza racjonalne myślenie. Pojawiły się sieci komputerowe i rozpoczął się proces łączenia tego, co od zawsze było rozłączone. Świat od tej chwili zmieniał się i jest nie do poznania.

Dziś granice, chociaż są wytyczone fizycznie, nie istnieją już w komunikacji. Każdy może komunikować się z każdym, zawsze i w dowolny sposób. Dziś chirurg może być oddalony od pacjenta o kilka tysięcy kilometrów i przeprowadzać operację na odległość. Dziś komunikacja wielu milionów ludzi nie jest żadnym problemem. Możemy do siebie dzwonić, możemy pisać, możemy się widzieć w czasie rzeczywistym. Pośród setek petabajtów danych wędrujących po cyberprzestrzeni są nasze fotki z szampańskich imprez i filmy z bajecznych wakacji. Każdy może dzielić się cząstką własnego świata z całym światem, a sieci komputerowe w tym pomagają.

W ciągu każdej godziny na popularnym serwisie YouTube pojawia się 24 000 plików wideo, a potem około 1 400 000 000 osób ma możliwość ich obejrzenia - niemal w każdym miejscu na świecie, czasem pod ziemią, czasem wysoko ponad chmurami. Parafrazując słowa z Pisma Świętego: w sieci żyjemy, poruszamy się i jesteśmy. A sieć żyje w nas i daje to, czego potrzebujemy, albo wydaje się nam, że potrzebujemy. I paradoks w tym jest taki, że otworzyła nas na szeroki świat, a zamknęła przed bliskimi.

Z jednej strony otwarci, z drugiej przymykani coraz szczelnej za drzwiami samych siebie. Mamy tysiące znajomych na Facebooku, Instagramie i innych popularnych portalach. Dziś to sztuczna inteligencja podpowiada nam, z kim warto się zapoznać. Pochłonięci przez wirtualny świat na ekranie komputera czy smartfona, narzekamy na brak czasu na spotkania twarzą w twarz.

Dzięki sieciom komputerowym mamy dostęp do ogromu informacji, wyników badań, statystyk i innych materiałów, które bez wątpienia dają nam niemal nieograniczone możliwości rozwoju. Możemy wymieniać się pomysłami, pracować wspólnie na plikach. Możemy wszystko, granice otwarły się już dawno i nie ma odwrotu.

Nie będę Cię przekonywał, czy warto korzystać z sieci, czy nie, bo już, chcąc nie chcąc, z nich korzystasz. Warto więc wiedzieć, jak działają. Ta podstawowa monografia ma na celu przybliżyć Ci świat sieci komputerowych w zakresie umożliwiającym administrowanie nimi. Poznasz tajniki ich działania zarówno w teorii, jak i w praktyce, tworząc i konfigurując je od podstaw. Krok po kroku, wgłębiając się w coraz ciekawsze ich aspekty. Poznasz dogłębnie wynalazek, który zrewolucjonizował i zmienił cały otaczający nas świat.

Monografia ta jest adresowana do osób, które chcą konfigurować sieci komputerowe. Jest to również pozycja przeznaczona dla studentów kierunków informatycznych i specjalizacji sieciowych. Materiał został tak omówiony, aby Czytelnik nabył wiedzę teoretyczną niezbędną do konfigurowania urządzeń sieciowych w praktyce.

Jest to już drugie wydanie książki i bardzo mnie to cieszy, że poprzednie spotkało się z tak dobrym odbiorem. Sieci komputerowe ewoluują i obecnie nie trzeba długo czekać na powstanie nowych urządzeń, protokołów czy innych funkcjonalności. Rozwój jest konieczny, ponieważ inne dziedziny również się rozwijają. Sieci komputerowe są podstawą działania innych technologii, dlatego nie tylko muszą nadążyć za powstającymi nowymi rozwiązaniami, ale niejako muszą wyprzedzać to, co nieustanie się zmienia.

Obecny rozwój sztucznej inteligencji wywiera wielką presję na projektantach nowych rozwiązań sieciowych, administratorach czy technikach. Ilość danych przetwarzana przez algorytmy sztucznej inteligencji jest obecnie niemożliwa do policzenia. Szacuje się jednak, że w 2025 roku na świecie będzie przechowywanych około 190 zettabajtów danych. Dalej szacuje się, że do 2028 roku ilość danych przetwarzanych przez generatywną AI może spowodować aż 50-krotny wzrost obciążeń serwerów. Jak więc widzisz, rozwój jest ogromny i nie ma sensu nawet wypisywać wszystkich wartości liczbowych, bo stałyby się nieczytelne. Sztuczna inteligencja optymalizuje już dziś wyniki wyszukiwania przeglądarek. Szacuje się, że sam Google przetwarza codziennie ponad 7 miliardów wyszukiwań, są to wartości zawrotne, nie wspominając o komunikatorach, z których tylko WhatsApp, to około 100 miliardów wiadomości dziennie. Te wiadomości są też pod nadzorem AI w zakresie, chociażby filtrowania i analizy treści.

Zauważ, ile w przeciągu dwóch lat powstało serwisów oferujących tworzenie treści graficznych czy wideo związanych ze sztuczną inteligencją. Są to treści bardzo dobrej jakości, więc wymagają przesyłania dużych ilości danych. I tutaj parafrazując działanie sztucznej inteligencji, można powiedzieć, że co z tego, że hurtownia pomieści tysiące ton produktów, jeśli transport nie da rady przewozić produktów do użytkowników końcowych. Dochodzimy więc do miejsca, w którym widać jak wielkie znaczenie mają dziś sieci komputerowe. Bez transportu danych do przetworzenia, ale głównie danych przetworzonych przez AI rozwój byłby niemożliwy do osiągnięcia.

Sieci komputerowe to nie tylko pasmo czy przepustowość, dziś to nie wystarcza. Trzeba optymalizować działanie protokołów, konfiguracje routingu czy setki innych parametrów urządzeń sieciowych, żeby sprostać wszystkim potrzebom. A te będą rosły. To jest pewne, bo nie ma innej drogi. AI zmienia nasz świat. Na razie nie wiem, czy na lepsze, czy gorsze, bo to jest temat na odrębną dyskusję, ale zmienia go i tu dyskusja się kończy.

Sam jestem dumny z tego, że wiele lat temu sieci komputerowe stały się dla mnie źródłem pasji, ciekawości i źródłem wiedzy. Cieszę się, że dziś mogę być małym trybikiem w całym tym skomplikowanym, ale fascynującym świecie. Sieci komputerowe to bez wątpienia dziedzina przyszłościowa i jeśli chcesz zacząć poznawanie wynalazku, który zmienił świat i dalej go zmienia, to zapraszam do lektury.

Nauczysz się, jak sieci działają i wielu innych rzeczy, ale nie chcę się powtarzać. To drugie wydanie jest uzupełnione i poprawione. Usunięto nieaktualne już tematy i wprowadzono nowe, aby dostosować książkę do wymogów nowego egzaminu certyfikującego. Książka jest bowiem przeznaczona do nauki, powtórzeń i jako podręcznik służący pomocą dla osób, które chcą zmierzyć się z egzaminem certyfikującym. Na końcu niektórych rozdziałów umieściłem pytania kontrolne, które pomogą Ci przygotować się do egzaminu, ale tez sprawdzą Twoje zrozumienie tematu. Niekiedy pytań jest więcej, niekiedy mniej, jest to celowe i zamierzone działanie, gdyż niektóre tematy są częściej spotykane na egzaminie, a niektóre rzadziej.

To zapraszam do poznania sieci komputerowych, urządzeń sieciowych i innych technologii. Wydanie drugie czas zacząć.

Rozdział 1.

Certyfikacja i wiedza ogólna

Firma Cisco

Korzystanie z sieci komputerowych, w tym z internetu, niesie wiele skutków ubocznych. Ale słodycze również, a nawet owoce. Dzięki sieciom komputerowym nasze życie zmieniło się, ale wynika z tego wiele dobrego. Dlatego, skupiając się na tych dobrych stronach, chcemy poznać sieci komputerowe tak, aby móc nimi zarządzać. I podobnie jak w rzeczywistym świecie do komunikacji potrzebne są co najmniej dwie osoby (nadawca i odbiorca), w sieciach komputerowych w zasadzie istnieje ta sama reguła. Skoro sieci powstały po to, aby komunikacja była łatwiejsza, to również do sieciowej komunikacji potrzebni są nadawca i odbiorca. W najprostszym przykładzie nadawcą jest Twój komputer lokalny działający w Twojej domowej sieci, a odbiorcą jest serwer, z którym chcesz się komunikować. To, że chcesz wyświetlić stronę WWW na swoim komputerze, oznacza, iż chcesz, aby Twoja stacja robocza rozpoczęła komunikację z serwerem WWW, na którym znajdują się potrzebne Ci zasoby.

- Oczywiście rodzajów komunikacji może być wiele. Jeśli chcesz przesłać e-mail, również Twój klient pocztowy łączy się z serwerem; podobnie dzieje się podczas wymiany plików. Można tutaj mówić o połączeniu klient - serwer. Urządzenia końcowe (ang. end devices) łączą się z urządzeniami zdalnymi (ang. remote devices), wykorzystując do tego celu właśnie sieć komputerową.

- Zwykle urządzenia nie są połączone każdy z każdym bezpośrednio, chociaż może się tak zdarzyć. Połączenie przeważnie jest umożliwiane poprzez urządzenia dodatkowe, nazywane urządzeniami pośredniczącymi (ang. intermediary devices). Urządzenia pośredniczące pełnią wiele dodatkowych funkcji, które poznasz w trakcie lektury tej monografii. Nie tylko zatem pozwalają połączyć kilka urządzeń, ale również wyznaczają trasy, zapamiętują te najlepsze, dbają o poprawne przesłanie danych, umożliwiają komunikację bezprzewodową, powiadamiają o powstałych podczas komunikacji błędach. Wymieniłem tylko niektóre funkcje, ale już niedługo będziesz w stanie dodać jeszcze kilka pozycji do tej listy.

- Wspomniałem, że urządzenia są ze sobą połączone i oczywiście może to być zrealizowane poprzez odpowiednie medium sieciowe (ang. network media). Wyróżniamy trzy media sieciowe i są nimi: kabel miedziany (ang. copper cable), kabel światłowodowy (ang. fiber optic cable) oraz łączność bezprzewodową (ang. wireless connectivity). Zapoznasz się z każdym medium dokładniej w dalszej części książki.

- Zacząłem dosyć konkretnie, ale to celowe działanie, które ma Ci pokazać, że przed Tobą wiele nauki oraz wiele pojęć, których znaczenia może jeszcze nie znasz. Zanim jednak zaczniesz te pojęcia przyswajać, musisz się dowiedzieć, kto wymyślił drogę certyfikacji, którą właśnie chcesz rozpocząć.

Trzeba przyznać, że internet wyglądałby dziś zupełnie inaczej, gdyby nie powstała spółka, którą chciałbym pokrótce opisać. Jest to firma, która w wielu dziedzinach związanych z sieciami komputerowymi wyznacza trendy i kierunki rozwoju. Firma, która od wielu lat jest liderem w dziedzinie technologii sieciowej i dziedzinie sprzętu sieciowego.

Została założona w 1984 roku przez pracowników Uniwersytetu Stanforda. Jej nazwa, "Cisco", to część nazwy jednego z amerykańskich miast - San Fran(cisco). Logo przedstawiające dziewięć pionowych linii natomiast symbolizuje znajdujący się tam most Golden Gate. Obecnie prezesem Cisco jest Chuck Robbins.

Przedsiębiorstwo zajmuje się produkcją routerów, a także ogromu innych urządzeń zapewniających i rozwijających dostęp do sieci internetowej, jak również takich, które oferują nieco mniejsze możliwości.

Obecnie Cisco Systems Inc. - bo tak brzmi pełna nazwa spółki - posiada w swojej ofercie m.in. routery, przełączniki, punkty dostępowe, serwery, sprzęt służący do telekonferencji oraz telefonii IP i przekazu wideo. Ponadto stara się sukcesywnie wkraczać w inne dziedziny życia sieciowego, takie jak wirtualizacja, serwerownie i urządzenia końcowe. Sztandarowym produktem Cisco, bez którego urządzenia byłyby bezużyteczne, jest ich system operacyjny, który w zależności od modelu urządzenia i jego przeznaczenia może występować w różnych wersjach. Firma dosyć prężnie rozwija się również z dziedzinie oprogramowania sieci komputerowych oraz technologii SDN (ang. Software Defined Network). Obecnie wkracza również prężnie w technologie związane ze sztuczną inteligencją. Będę omawiał to zagadnienie później.

Ze względu na tak ogromne portfolio firma od samego początku dba o swoich przyszłych specjalistów. Systematycznie wdraża swój program nauki w szkołach średnich i na wyższych uczelniach. Wiele polskich szkół i uczelni przystąpiło do programu Cisco Networking Academy, polegającego na tym, że instruktorzy uczą młode pokolenie technologii sieciowych właśnie na bazie produktów Cisco. Dzięki temu absolwenci uzyskują wiedzę - zarówno teoretyczną, jak i praktyczną - niezbędną na dzisiejszym rynku pracy nie tylko w Polsce, ale również poza jej granicami. Produkty Cisco są bowiem używane w niemal każdym zakątku naszego globu.

Trzeba tutaj zaznaczyć, że program ten działa od prawie 30 lat, a każdego roku tysiące studentów zostają absolwentami Akademii Cisco w jej filiach rozsianych po całym świecie. Wielu z nich przystępuje do egzaminów certyfikujących. Pierwsze materiały edukacyjne pojawiły się na początku 1997 roku. Obecnie materiał opracowany przez Akademię Cisco został zmodyfikowany, dlatego czytasz tę książkę, będącą rozwinięciem poprzednich, które ukazały się nakładem wydawnictwa Helion. Więcej informacji o Akademii Cisco można znaleźć pod adresem www.netacad.com.

Ponadto organizowanych jest mnóstwo konferencji, spotkań i różnego rodzaju imprez, podczas których -promując swoje specjalistyczne produkty - firma prezentuje bardzo ciekawe nowinki i udziela fachowych porad dotyczących różnych technologii. Przykładem może być konferencja Cisco Forum, która każdego roku odbywa się m.in. w Polsce.

Certyfikacja i egzamin

Od wielu lat firma Cisco oferuje w swojej bardzo rozbudowanej ofercie szkoleniowej również drogę certyfikacji. Zdobycie certyfikatu przez zdającego ma być potwierdzeniem jego wiedzy i umiejętności teoretycznych, ale przede wszystkim praktycznych. Nowa linia certyfikacyjna jest bowiem bardzo mocno nastawiona na praktykę. W 2019 roku cały program certyfikacji został przebudowany w taki sposób, że nie trzeba już zdawać egzaminu certyfikującego na najniższym poziomie, np. CCNA (ang. Cisco Certified Network Associate), do każdej technologii z osobna. W starej wersji egzamin certyfikacyjny CCNA był dostępny dla wielu ścieżek (których było dziesięć), np. CCNA Routing & Switching, CCNA Wireless, CCNA Security itd. Oczywiście z danej ścieżki trzeba było najpierw zdać egzamin CCNA, aby móc przejść dalej i piąć się wyżej. Jeśli na kogoś interesowała na przykład technologia Security, wówczas zwykle zdawał egzamin CCNA Security (podstawowy), a następnie CCNP Security (ang. Cisco Certified Network Proffesional) i CCIE Security (ang. Cisco Certified Internetwork Expert). Na poziomie CCNP, w zależności od ścieżki (ścieżek było osiem), zwykle trzeba było zdać trzy egzaminy, aby ostatecznie otrzymać certyfikat.

Obecnie certyfikacja wygląda nieco inaczej. Podstawowym egzaminem, który możesz zdać, jest CCNA i nie ma tutaj rozbicia na poszczególne ścieżki. Pozostał zatem tylko CCNA na tym poziomie. Aby otrzymać certyfikat CCNP, nie musisz już posiadać CCNA.

W nowej ścieżce certyfikacyjnej nie ma już certyfikacji CCENT (ang. Cisco Certified Entry Networking Technician). Jest za to poziom Entry (początkujący) z certyfikatami CCST (ang. Cisco Certified Support Technician). Pojawiła się nowa, niezależna ścieżka DevNet na każdym poziomie zaawansowania.

Jeśli chodzi o nowy egzamin CCNA, to wiele tematów pozostało z poprzedniej wersji, ale też kilka dużych zostało dołączonych. Wspomnę w tym miejscu tylko, że sieci bezprzewodowe omówione są bardziej szczegółowo z uwzględnieniem na przykład technologii WPA3. Następnie w nowym egzaminie znalazły się tematy związane z automatyzacją sieci, czyli działem, który coraz bardziej wnika w tradycyjne sieci komputerowe. Ponadto w materiale znalazły się informacje dotyczące QoS, zniknęły zaś m.in. protokoły routingu takie jak EIGRP czy BGP. W wersji CCNA v1.1 znalazły się również tematy związane ze sztuczną inteligencją. Wiele pytań niestety pozostało ze starszych wersji egzaminu, dlatego omawiam je w książce. Tematy te nie są oficjalnie wymienione w wymaganiach, ale pytania na egzaminie są. Niech więc nie zdziwi Cię ta rozbieżność pomiędzy oficjalnymi informacjami na stronie Cisco, a tematami w książce. Jest to celowe, abyś mógł zapoznać się ze wszystkimi możliwymi pytaniami.

W niniejszej książce znajdziesz odpowiedź na niemal każde pytanie pojawiające się na egzaminie, ponieważ celowo zakupiłem testy egzaminacyjne, aby je przejrzeć i sprawdzić oraz zamieścić tutaj odpowiedzi na wszystkie pytania, które były w zakupionym zestawie. Chciałbym, abyś mógł poznać dogłębnie technologie przedstawiane w tej książce, dlatego dla każdego tematu postarałem się o przykład. Mam nadzieję, że przypadnie Ci do gustu taki sposób podejścia do tematu.

Na przykład w ścieżce CCNP Enterprise (ang. Cisco Certified Network Professional) są dwa egzaminy: będzie to zawsze egzamin ENCOR (ang. Implementing and Operating Cisco Enterprise Network Core Technologies), drugim zaś będzie Concentration i w ramach tego egzaminu możesz zdecydować, jaka technologia dokładnie Cię interesuje. Jest ich do wyboru osiem.

W tym miejscu nie chcę omawiać każdej ścieżki i marnować Twojego czasu, gdyż na razie interesuje Cię CCNA. O pozostałych możesz doczytać na stronie www.cisco.com/certifications, gdzie znajdziesz mnóstwo przydatnych informacji dotyczących certyfikacji Cisco.

Jedno jest pewne: do egzaminów warto dobrze się przygotować ze względu na ich koszt, ale o tym jeszcze wspomnę za chwilę.

Jeśli chodzi o sam egzamin, to możesz się do niego przygotować na wiele sposobów. Pierwszym z nich jest zdobycie wiedzy teoretycznej. Niniejsza publikacja ma na celu szczegółowe przedstawienie wszystkich tematów pojawiających się na egzaminie, tak abyś mógł się do niego jak najlepiej przygotować i zdać go bez większych problemów. Na większość pytań egzaminacyjnych znajdziesz w tej książce odpowiedź. Nie znajdziesz w niej jednak gotowych rozwiązań zadań egzaminacyjnych. Byłoby to nieetyczne. Certyfikat powinien być ukoronowaniem Twojej wiedzy i Twoich umiejętności, a nie kolejnym "papierkiem", zdobytym przez wyuczenie się materiału na pamięć. Nie chciałem ponadto, aby książka tylko i wyłącznie przygotowywała do egzaminu - ma ona przede wszystkim nauczyć Cię podstaw działania sieci komputerowych na poziomie administratora sieci (operatora), a dopiero w drugiej kolejności wspomóc w uzyskaniu certyfikatu. Jeśli chcesz tylko papier, to lepiej kup pytania z gotowymi odpowiedziami w internecie, szkoda czasu na tę książkę. Niemniej przeglądając pytania, można dojść do wniosku, że nowy egzamin jest znacznie łatwiejszy niż poprzedni.

Następnym sposobem jest opanowanie wiedzy praktycznej. Jeśli znasz tylko teorię, nie podchodź do egzaminu. Są raczej marne szanse, że go zdasz. Materiał obowiązujący na egzaminie firma Cisco opracowała głównie w oparciu o praktykę. Oczywiście żeby zrozumieć praktykę, trzeba też znać teorię, dlatego moja książka zawiera i jedno, i drugie. Wiele miejsca (chociaż i tak stwierdzam, że za mało) poświęcam na analizę przesyłanych ramek. Na ich podstawie wyjaśniam działanie poszczególnych protokołów. Ty musisz wiedzieć, dlaczego klikasz takie polecenie, a nie inne. Nie ucz się sieci w ten sposób, że ktoś Ci mówi "zaznacz pozycję x lub y", a Ty zaznaczasz - W sumie nie wiedząc dlaczego.

Jeżeli chodzi o źródła wiedzy, to niniejsza publikacja, uzupełniona o materiały z oficjalnej strony Cisco i połączona z praktyką, powinna Ci wystarczyć. Wiadomo jednak, że każdy uczy się inaczej. Jedni przyswajają wiedzę szybciej, inni wolniej, dlatego sam musisz zdecydować, czy nastał odpowiedni czas na podejście do egzaminu. W internecie jest wiele stron oferujących próbne egzaminy, możesz więc się sprawdzić, zanim przystąpisz do właściwego egzaminu. Niestety każde podejście jest płatne.

Wspomniałem wcześniej o płatności za egzamin. Musisz odwiedzić stronę https://home.pear sonvue.com. Obecnie nie trzeba zakładać nowego konta na wspomnianej platformie. Wystarczy posiadać konto do platformy netacad.com i zalogować na swoje konto odszukać i Cisco Systems, a potem wybrać z listy odpowiedni symbol egzaminu. Po kliknięciu w symbol egzaminu zostaniesz poproszony o wybór wersji językowej. Zaznacz odpowiednie pole wyboru i kliknij przycisk Next.

Pojawi się strona, na której w celu rezerwacji egzaminu należy kliknąć pozycję Schedule this Exams (zob. rysunek 1.1).

Rysunek 1.1. Okno portalu Pearson VUE

Następnie musisz zaakceptować warunki zdobycia certyfikatu. W tym celu zaznacz pole wyboru Yes, I accept i kliknij przycisk Next. Zostaniesz poproszony o wybranie centrum, w którym będziesz mógł zdać egzamin lub możesz egzamin zdać w zaciszu swojego domu wybierając egzamin online. Możliwość zdawania egzaminu online jest dostępna od czasu pandemii COVID, Cisco postanowiło tę możliwość pozostawić. Jest to świetne rozwiązanie gdyż eliminuje konieczność ponoszenia kosztów dojazdu do centrum certyfikacji. Jedyne czego będziesz potrzebować to kamera, która podczas trwania egzaminu będzie musiała być włączona. Później wybierzesz datę i godzinę egzaminu, po czym zostaniesz przekierowany do miejsca, w którym dokonasz płatności. Będzie do tego potrzebna karta umożliwiająca płatność w internecie, więc się upewnij, że taką posiadasz. Niektóre banki oferują karty przedpłacone (tzw. prepaid), które pozwalają płacić w internecie po wcześniejszym zasileniu karty. Warto skorzystać z takiego rozwiązania, szczególnie wtedy, gdy nie masz karty kredytowej.

Jak widać na zrzucie, w dniu, w którym piszę te słowa, cena egzaminu wynosiła 369 dolarów. Przy założeniu, że średni kurs dolara to około 4,20 złotego, zdobycie certyfikatu będzie Cię kosztowało około 1550 złotych, nie licząc ewentualnej opłaty za dojazd do ośrodka egzaminacyjnego. Nie jest to mała kwota, dlatego warto się do tego egzaminu porządnie przygotować. Warto też sprawdzić wcześniej możliwość uniknięcia podatku, w zależności od tego, w jakim kraju chcesz zdawać. Ja wielokrotnie zdawałem egzamin za granicą i podatku nie trzeba było doliczać, a cena, która się wyświetliła, była ostateczną.

Na sam koniec dodam jeszcze, że certyfikaty Cisco ważne są przez trzy lata, z wyjątkiem CCIE, których ważność wygasa po upływie dwóch lat. Każdy kolejny zdany egzamin certyfikujący przedłuża ważność certyfikatów tego samego poziomu lub niższych poziomów.

CCNA - tematyka i materiał

Materiał związany z CCNA jest dość obszerny. Wiedzy teoretycznej jest dużo i jeśli jeszcze nie miałeś do czynienia z sieciami komputerowymi, to czasami - szczególnie na początku nauki - niektóre pojęcia będą Ci się wydawać niezrozumiałe. Brnąc dalej, zauważysz, że wszystko powoli zaczyna się układać w całość. Dlatego nie warto się zbytnio skupiać na jakimś zagadnieniu, tylko iść dalej, np. skoncentrować się na zdaniach praktycznych. Bez praktyki wiedzę teoretyczną niestety bardzo szybko zapomnisz. Podczas nauki do CCNA najważniejsze jest, aby zachować spokój. Często bowiem osoby przygotowujące się do tego egzaminu chciałyby od razu wiedzieć wszystko, a jeśli jest inaczej, wpadają we frustrację.

Czytając książkę, zauważysz, że czasem do czegoś wracam. Robię to celowo, abyś mógł jeszcze raz skojarzyć niektóre informacje poznane teoretycznie w kontekście danego zadania praktycznego. Możesz też zawsze wrócić to teorii, jeśli przy okazji omawiania praktycznych zadań nie będziesz wiedzieć, po co to robisz. To bardzo ważne, aby nigdy nie robić niczego w ciemno tak, jak jest napisane w danym miejscu, lecz każdą konfigurację wykonywać w pełni świadomie. Naprawdę nie lekceważ tego i weź sobie moje słowa do serca.

Zdobycie wiedzy teoretycznej związanej z CCNA jest konieczne, choć często męczące. Warto jednak poznać podstawy, które w dużym stopniu przekładają się na praktyczną umiejętność konfiguracji urządzeń. W rzeczywistości sytuacja, w której konfigurujesz urządzenie i nie wiesz, jak ono działa i po co to właściwie robisz, jest dość problematyczna. To tak jak z lekarzem: teoria to dla niego podstawa i to od niej zaczyna on swoją przygodę z leczeniem ludzi.

CCNA obejmuje m.in. następujące tematy:

- porównanie modeli sieci TCP/IP i OSI;

- media transmisyjne, łączność pomiędzy urządzeniami i wymiana informacji;

- główne topologie sieci;

- technologie przełączania;

- domeny kolizyjne i rozgłoszeniowe;

- konfiguracja przełączników;

- weryfikacja połączeń;

- technologia VLAN;

- protokoły zapobiegające powstawaniu pętli;

- zabezpieczenia sieci stosowane na przełącznikach;

- konfiguracja EtherChannel;

- adresowanie IPv4 i IPv6;

- technologie routingu;

- konfiguracja routerów;

- Quality of Service;

- konfiguracja protokołów routingu;

- routing pomiędzy sieciami VLAN;

- technologie NAT i PAT;

- konfiguracja list dostępu;

- protokoły VRRP, HSRP i GLBP;

- podstawowe pojęcia związane z bezpieczeństwem (Port Security, SSH, hasła dostępu);

- podstawowe pojęcia dotyczące technologii WAN;

- automatyzacja i programowanie sieci.

Powyższa lista stanowi zarys wiedzy, którą trzeba posiadać, by zdać egzamin CCNA. Opanowanie tego materiału nie tylko pozwoli Ci uzyskać pozytywny wynik egzaminu, ale też sprawi, że będziesz mógł zacząć zarządzać niewielką siecią komputerową oraz kontynuować naukę. Przed Tobą więc sporo pracy, bo będziesz musiał przyswoić naprawdę rozległą wiedzę. Jednak moim zdaniem to dobrze, że będziesz to robić właśnie teraz, gdyż materiał jest świetnie dobrany i poukładany. Dzięki temu po jego opanowaniu bez problemu poradzisz sobie z rzeczywistą siecią komputerową i to jest w tym wszystkim najbardziej istotne.

Rodzaje pytań na egzaminie

Jeśli chodzi o sam egzamin, a właściwie o procedurę podejścia do niego, od wielu lat wygląda to identycznie. Podczas egzaminu korzystasz z przygotowanej przez Cisco aplikacji. W jej prawym górnym rogu znajduje się zegar odliczający czas. Staraj się nie zatrzymywać zbyt długo na jednym zagadnieniu. Jeśli naprawdę nie znasz odpowiedzi na pytanie, nie zostawiaj pustego pola, lecz spróbuj odrzucić w pierwszej kolejności te odpowiedzi, które uważasz za błędne. Jeżeli zostanie kilka - Twoim zdaniem - prawidłowych, a Ty dalej nie będziesz wiedzieć, która jest właściwa, po prostu strzelaj.

Niestety na egzaminie nie można wracać do wcześniejszych pytań. Nie ma również możliwości przejrzenia pytań i powrotu do początku. Pamiętaj, że po kliknięciu przycisku Next przechodzisz do następnego pytania i nie możesz się już cofnąć. Lepiej zatem poświęcić więcej czasu na pytania symulacyjne, które są wyżej punktowane, niż na pytania jednokrotnego wyboru, choć te również są ważne. Pamiętaj, że punkty liczone są przy użyciu średniej ważonej i algorytmów określonych przez Cisco. Nawet jeśli na niektóre pytania odpowiesz źle, jest szansa, że zdasz egzamin.

Na początku masz około 15 minut na zapoznanie się z wprowadzeniem do egzaminu. Będzie to kilka przykładowych pytań oraz jedna symulacja, tak abyś mógł poznać specyfikę testu. Jeśli uznasz, że nie potrzebujesz wstępu, w każdej chwili możesz go zakończyć i rozpocząć właściwy egzamin. Cały egzamin wraz z wstępnymi pytaniami trwa 140 minut.

Oto rodzaj i zakres pytań, z jakimi spotkasz się na egzaminie:

- pytania wielokrotnego wyboru (ang. multiple choice);

- pytania z jedną poprawną odpowiedzią (ang. single choice);

- pytania typu "przeciągnij i upuść" (ang. drag and drop);

- wypełnianie luk (ang. filling gaps);

- symulacje (ang. simulations).

Pytania wielokrotnego wyboru charakteryzują się tym, że spośród zaproponowanych odpowiedzi musisz wybrać kilka prawidłowych. W nawiasie podana jest liczba poprawnych odpowiedzi - jeśli zaznaczysz mniej, system poinformuje Cię o tym. Jeżeli zaznaczysz za dużo, również pojawi się stosowny komunikat.

Pytania jednokrotnego wyboru mają tylko jedną poprawną odpowiedź i nie ma możliwości zaznaczenia kilku odpowiedzi.

W pytaniach typu "przeciągnij i upuść" trzeba przeciągnąć odpowiedzi w odpowiednie miejsca.

Jeśli chodzi o pytania typu wypełnianie luk, np. "W białe pole wpisz wynik dodawania 2 + 3", to w określone pole musisz wpisać prawidłową odpowiedź, w tym przypadku 5.

Najbardziej rozbudowanymi pytaniami są symulacje. Istnieje kilka rodzajów takich pytań. Przykładowo na ekranie możesz zobaczyć rysunek z paroma routerami i podłączonymi do nich komputerami. Będziesz poproszony o skonfigurowanie routerów tak, aby umożliwić hostom wzajemną komunikację. Tego typu pytań jest jednak niewiele.

Możesz też otrzymać zadanie polegające na zalogowaniu się do routera i uzupełnieniu rysunku odpowiednimi adresami IP lub innymi informacjami. Będziesz mógł to zrobić, korzystając z dostępnych poleceń.

Pytania oparte na symulacji nie są trudne, wymagają jednak, by odpowiedzi zostały udzielone szybko, ze względu na upływający czas i liczbę czynności do wykonania. Dlatego w dalszej części wspominam, aby podczas nauki zaopatrzyć się w symulator sieci lub fizyczne urządzenie, gdyż wtedy można obyć się z poleceniami. Po wykonaniu w domu kilku ćwiczeń oraz zrealizowaniu paru scenariuszy (które możesz sobie sam wymyślać) dojdziesz do takiej wprawy, że nie będziesz musiał się zastanawiać, jak rozwiązać dane zadanie, bo odpowiedzi same będą "wypływały" z Twojego umysłu. Praktyka czyni mistrza - zapewne doskonale znasz to powiedzenie.

Po udzieleniu odpowiedzi na wszystkie pytania i kliknięciu przycisku END będziesz musiał poczekać około 30 sekund na podliczenie i wyświetlenie na ekranie monitora wyniku egzaminu. Będzie to najdłuższe 30 sekund w Twoim życiu. No i są tylko dwie możliwości: "ZDANE" (ang. PASSED) albo "NIEZDANE" (ang. FAILED).

Sprzęt do nauki

Mam nadzieję, że dobrze będzie Ci się czytało moją książkę i że wiedza w niej zawarta będzie dla Ciebie fascynująca. Byłoby miło, gdyby tak się stało. Ale to nie wszystko, ponieważ nie jest to opowiadanie czy książka przygodowa. Tutaj liczy się głównie to, co możesz przećwiczyć praktycznie. Samo przeczytanie książki na nic się zda, jeśli nie zastosujesz zdobytej wiedzy w konkretnym działaniu. Sukces będziesz mógł osiągnąć wtedy, gdy zamieszczone w książce przykłady wykonasz kilka razy samodzielnie i, co najważniejsze, zrozumiesz je.

Na czym więc ćwiczyć?

Przede wszystkim będzie Ci potrzebna warstwa 2. OSI i mam tu na myśli przełączniki. Możesz zakupić przełączniki typowo warstwy 2., ale uważam, że to nie jest najlepszy pomysł, ponieważ takiego sprzętu nie będziesz mógł wykorzystać w trakcie dalszej nauki. Proponuję zatem przełączniki serii Cisco 3550, a dokładniej WS-C3550-24PWR-EMI. Jest to przełącznik warstwy 2., który umożliwia przełączanie pakietów, więc pracuje również w warstwie 3. Będziesz mógł zatem uruchomić na nim protokoły routingu, np. OSPF, o którym jeszcze nie raz wspomnę w tej książce. Przełącznik przyda Ci się więc podczas nauki do egzaminów CCNP, jeśli zechcesz do nich podchodzić.

Dodatkowo ten przełącznik ma PoE, czyli technologię, która umożliwia zasilanie na przykład telefonów IP, kamer IP czy punktów dostępowych i innych urządzeń końcowych dostosowanych do pracy z PoE. Może Ci się to przydać, jeśli zainteresuje Cię dalsza podróż w świat Collaboration. Wspomnę jeszcze o rozszerzeniu EMI (ang. Enhanced Multilayer Software), które jest dość istotne, ponieważ dzięki niemu przełącznik wspiera wiele dodatkowych funkcjonalności warstwy 3., np. protokoły routingu. Dlatego właśnie warto rozważyć zakup tego typu przełącznika, ewentualnie innego, ale warstw 2. i 3.

Niestety jeden przełącznik to za mało. Moim zdaniem należy mieć co najmniej trzy, aby móc przećwiczyć wiele ciekawych konfiguracji, m.in. tych, które zawiera niniejsza książka.

Jeśli chodzi o koszt zakupu, to co prawda trudno znaleźć jakąś średnią, ale przełączniki tego rodzaju na portalach aukcyjnych kosztują około 100 zł. Tak więc na początku niestety trzeba zainwestować, ale zapewniam, że inwestycja w siebie zawsze się zwraca.

Oczywiście jeśli Twój budżet nie jest zbyt duży, możesz wykorzystać takie przełączniki jak Cisco 2960, które również będą się nadawały do CCNA, a kosztują około 80 złotych za sztukę. Przed zakupem warto jednak poczytać więcej na ten temat i przemyśleć wszystko dokładnie, bo niekiedy lepiej dłużej poczekać i kupić coś lepszego na przyszłość.

Jeśli chodzi o routery, to także możesz się zastanowić nad zakupem sprzętu, ale proponuję Ci wstrzymanie się z tym do czasu przeczytania rozdziału o emulatorze GNS3. Może się okazać, że routery sprzętowe nie będą Ci potrzebne, gdyż wiele scenariuszy można zrealizować w emulatorze i nie będzie konieczne korzystanie z rzeczywistego sprzętu.

Jeżeli mimo wszystko chciałbyś dokupić sprzęt rzeczywisty, to polecam routery serii 1921/K9 lub 2900/K9, które kosztują średnio około 200 złotych za sztukę.

Zapewne nasuwa Ci się teraz pytanie, czy będziesz coś z tego mieć. No właśnie oprócz satysfakcji możesz nic z tego nie mieć. Ale o to chodzi. Nie wszystko da się przeliczyć na pieniądze i często wystarcza sama satysfakcja.

Przypomina mi się w tym miejscu pewien mężczyzna, którego spotkałem, gdy łowił ryby. Miał rozłożone cztery wędki i mnóstwo różnego rodzaju czujników i innych sprzętów, których nigdy wcześniej nie widziałem. Miał też namiot, krzesełka, lampki i tym podobne narzędzia pomocnicze. Służyły mu one, kiedy łowił nocą, w upale lub w innych ekstremalnych warunkach. Powiedział mi, że kompletował swój zestaw przez lata i nawet nie wie, ile jest wart, ale zapewne tyle co dobry samochód.

Zapytałem go wówczas, co on z tego ma. Uśmiechnął się tylko i wskazał na niewielką rybkę, którą złowił. Nazwał ją "satysfakcja". Wyciągnąłem do niego rękę na pożegnanie i zacząłem się śmiać z siebie, bo przecież ja postępuję dokładnie tak samo, tylko mam inny sprzęt. I może nie jest on wart tyle co te wędki, ale był wart każdej złotówki czy dolara, które na niego wydałem. Dlaczego? Dlatego, że miłość i satysfakcja nie mają ceny. A kiedy ktoś mówi, że go nie stać, że nie ma itd., to ja odpowiadam krótko: jeśli kochasz, to dla tej miłości zrobisz wszystko.

W dalszej części książki omówię również dwa rozwiązania programowe, które mogą zastąpić sprzęt rzeczywisty. Pierwszym rozwiązaniem będzie emulator urządzeń sieciowych GNS3, drugim zaś symulator sieci Cisco Packet Tracer. Możesz też zdecydować się na naukę właśnie za pomocą tych rozwiązań. Poznasz symulator, emulator oraz rzeczywisty sprzęt, więc myślę, że podejmiesz właściwą decyzję dotyczącą praktyki związanej z sieciami komputerowymi.

Niestety nie doradzę Ci, czy lepiej wybrać sprzęt rzeczywisty czy wirtualny. Wszystko zależy od tego, co robisz na co dzień, czy jest to Twoja praca czy pasja i jakimi kwotami dysponujesz. Zdecyduj sam. Ja osobiście wolę sprzęt realny, ale kiedy szkolę ludzi, zdecydowanie lepiej pracuje się na środowisku wirtualnym.

Dokumenty RFC

W tym miejscu chciałbym również wspomnieć o czymś, co czasem pojawi się w nawiasie obok jakiegoś pojęcia, a najczęściej protokołu. Będzie to termin "RFC" wraz z numerem.

RFC to dokumenty zawierające opis różnego rodzaju technologii wykorzystywanych m.in. w sieciach komputerowych. Zaprezentowana jest w nich większość używanych technologii i protokołów sieciowych. Dokumenty przygotowywane są przez różnych ekspertów z danej dziedziny. Wydawaniem dokumentów i ich recenzowaniem zajmuje się nieformalna organizacja IETF (ang. Internet Engineering Task Force), która dba również o opracowywanie różnego rodzaju standardów.

To ogromne kompendium wiedzy związanej z technologiami sieciowymi dostępne jest pod adresem http://www.rfc-editor.org.

Jeśli któraś z przedstawionych w tej książce technologii szczególnie Cię zainteresuje lub będziesz po prostu ciekaw, co jeszcze ona oferuje, sięgnij do jej pełnej dokumentacji. Niektóre dokumenty RFC, np. dotyczące protokołów routingu, są obszerniejsze niż książka, którą właśnie trzymasz w rękach. Chciałbym Cię jednak przestrzec przed uczeniem się dokumentów RFC na pamięć. Jeśli jesteś na etapie CCNA, nie ma sensu zbytnio się w nie wgłębiać. Może się bowiem okazać, że straciłeś czas i miejsce w umyśle na rzeczy, które na razie nie są Ci potrzebne. Ale ostateczna decyzja należy oczywiście do Ciebie.

Rozdział 2.

Wstęp do sieci komputerowych

Podstawy sieci komputerowych

Sieci komputerowe przede wszystkim umożliwiają komunikację urządzeniom, które w nich pracują - to podstawowa funkcja sieci. Ich pojawienie się kilkadziesiąt lat temu bez wątpienia było wydarzeniem rewolucyjnym. Dzięki nim świat informatyki zyskał zupełnie inny wygląd: nabrał rozpędu i otworzyły się przed nim nowe możliwości.

Obecnie urządzeń podłączonych do sieci komputerowych jest kilkadziesiąt razy więcej niż ludzi na świecie. Trudno sobie dziś wyobrazić przemysł, szkolnictwo i codzienne życie bez sieci. Często nie dostrzegamy ich obecności, ale one są i umożliwiają nam na przykład swobodną rozmowę przez telefon, rezerwowanie biletów do kina, robienie zakupów i płacenie za nie kartą albo zdalną pracę w domowym zaciszu dla firmy z drugiego końca kraju lub nawet świata.

Pojęcie sieci jest więc dość szerokie. Sieć komputerowa może być bardzo skomplikowana. Można ją opisać jako zespół komputerów i innych urządzeń połączonych ze sobą odpowiednim medium (takim jak kabel miedziany, kabel światłowodowy czy fale radiowe), które umożliwia szybką i sprawną wymianę danych. To jest istota działania sieci komputerowej. Opis ten doskonale oddaje to, z czego korzysta dziś kilka miliardów ludzi na całym świecie. Rozległość zakresu działania globalnej sieci, jaką jest internet, jest podkreślana w wielu publikacjach dotyczących technologii sieciowych, w których internet przedstawiany jest jako chmura wielu połączeń.

Spójrz na rysunek 2.1. Przedstawia on sieć komputerową, jaka często występuje u użytkowników domowych.

Rysunek 2.1. Typowa domowa sieć komputerowa

Masz zapewne w domu modem, który również może pełnić rolę bezprzewodowego routera dostępowego. Jest to zwykle urządzenie dostawcy internetu, Ty jedynie je dzierżawisz przez okres, na jaki podpisana jest umowa. Modem to urządzenie, które łączy sieć domową z siecią internet. Ta niewielkich rozmiarów skrzynka pełni więc bardzo ważną rolę pośrednika. Realizuje też wiele innych funkcji, dzięki którym możesz podłączyć wszystkie inne urządzenia domowe do sieci internet. Przydziela adresy IP, maskuje sieć użytkownika czy chroni ją przed dostępem osób niepowołanych. Zresztą wszystkie te funkcje jeszcze poznasz, mało tego, będziesz je konfigurować.

Mimo że w domowych sieciach komputerowych wykorzystywana jest ta sama technologia co w sieciach korporacyjnych, urządzenia przeznaczone do zastosowań domowych mają duże ograniczenia oraz znacznie mniejszą wydajność. Dzięki temu są tańsze i możesz sobie pozwolić na ich zakup.

Urządzenia są proste w konfiguracji, a ich podłączenie zajmuje niewiele czasu i wymaga zaledwie minimalnej wiedzy informatycznej. Są z tego powodu bardzo popularne i znajdują się już niemal w każdym domu, gdzie jest więcej niż jeden komputer. Oczywiście oprócz Cisco na rynku istnieje jeszcze kilka innych firm oferujących tego rodzaju sprzęt.

Ponieważ sieć domowa przeznaczona jest dla mniej doświadczonych użytkowników, powinna charakteryzować się przede wszystkim prostotą i łatwością konfiguracji. Jeśli Twoim dostawcą internetu (ang. ISP Internet Service Provider ) jest na przykład operator telewizji kablowej, dodatkowo otrzymasz wspomniany modem kablowy (przykładowy model modemu znajduje się na rysunku 2.2). Ponieważ dane przesyłane kablem mogą być różne (np. telewizja, telefon, internet), są one wysyłane w różnych pasmach. Dzięki modemowi sygnał odpowiedzialny za dostęp do sieci internetowej zostaje wyodrębniony.

Rysunek 2.2. Modem dostawcy internetu

Obecnie bardzo popularne są routery umożliwiające połączenie bezprzewodowe w sieciach domowych. Dzięki temu możesz rozdzielić dostęp do internetu na wszystkie urządzenia, które potrafią połączyć się z siecią bezprzewodową. Bez problemu udostępnisz internet w telewizorze, drukarce, dekoderze lub tablecie. Ponadto możesz się cieszyć dostępem do sieci w obrębie całego mieszkania. Dostawcy korzystają często z urządzeń, które łączą w sobie modem, router i przełącznik oraz sieć bezprzewodową. Jest to bardzo dobre rozwiązanie, szczególnie dla tych osób, które nie znają się na zaawansowanych technologiach w takim stopniu, aby cokolwiek zmieniać czy konfigurować. Taki typ modemu po uruchomieniu nie wymaga zazwyczaj żadnej konfiguracji. Użytkownik musi jedynie podać hasło dostępowe do sieci bezprzewodowej. Oczywiście w modemie jest również możliwość podłączenia urządzeń przewodowo, za pomocą kabla. Modem może wyglądać na przykład tak jak na rysunku 2.2. Jest to właśnie modem od dostawcy telewizji kablowej.

Przedstawiony modem wyposażony jest w cztery interfejsy (ang. interfaces ) służące do podłączenia urządzeń za pomocą zwykłego przewodu, a nad nimi znajduje się złącze USB. Gdybyś chciał podłączyć pamięć zewnętrzną, to za pomocą tego modemu możesz udostępnić jej zawartość w sieci. Na samej górze są dwa interfejsy RJ11 (czterożyłowe), które służą do podłączania linii telefonicznej i telefonu stacjonarnego. U dołu znajduje się interfejs BNC (ang. Bayonet Neill-Concleman ) i przewód zasilający. Oczywiście modem wyposażony jest w kartę bezprzewodową umożliwiającą podłączenie komputerów za pomocą sieci wi-fi. Modem ma funkcje routera i zapory, są na nim usługi PAT i DHCP oraz wiele innych.

Jeśli chodzi o sieci komputerowe wykorzystywane w warunkach firmowych, to świetnie się one sprawują, umożliwiając administratorom łączenie oddziałów, zdalne zarządzanie zasobami, wdrażanie rozwiązań opartych na sieciach itp. Poza tym dla milionów ludzi na świecie sieci komputerowe stanowią po prostu rozrywkę. Gry komputerowe online, portale społecznościowe, telewizja itd. sprawiają, że obecnie raczej nie można się nudzić.

Ponadto sieci komputerowe nie są już ograniczone medium. Cała komunikacja może się odbywać nawet za pomocą jednego przewodu. Kilkanaście lat temu do połączeń telefonicznych potrzebowałeś osobnej linii telefonicznej, do telewizji osobnego przewodu, a dla sieci komputerowej jeszcze innego. Dziś wszystkie te usługi dostępne są na jednym przewodzie.

Sieć komputerowa składa się z trzech podstawowych elementów: urządzeń sieciowych, medium transmisyjnego oraz określonych usług. Urządzenie sieciowe to praktycznie każde urządzenie, które ma możliwość podłączenia do sieci komputerowej. Krótko mówiąc, jest to każde urządzenie wyposażone w kartę sieciową (ang. network card ). Medium transmisyjne to, jak wspomniałem wcześniej, przewód lub komunikacja bezprzewodowa. Usługi to zasadniczo wszelkiego rodzaju oprogramowanie lub czynności, które urządzenia mogą wykonywać. Na razie wyjaśniam to bardzo ogólnie, ale znajdujesz się dopiero na początku całej przygody.

Sieć komputerowa w przedsiębiorstwa zapewnia bardzo duże możliwości rozwoju. Dzięki zastosowaniu zdalnego dostępu, np. poprzez VPN (ang. Virtual Private Network ), sieci komputerowe zyskały więcej mocy i możliwości. Mogą być wykorzystywane m.in. przez pracowników firm do wykonywania zdalnej pracy. Pracownik nie musi już siedzieć przy biurku w budynku firmy, bo wszystkie zadania może realizować na odległość. Dzięki technologiom telefonii VoIP może nawet odbierać połączenia telefoniczne i wysyłać faksy tak, jakby przebywał w siedzibie firmy.

Na rysunku 2.3 znajduje się model sieci firmowej. Zauważ, że właściwie bardzo przypomina on model sieci domowej pod względem samych urządzeń. Jest ich po prostu więcej, ale pełnią dokładnie te same funkcje. Stacje robocze rozmieszczone na poszczególnych piętrach mają dostęp do sieci za pomocą kabla, ale są też stacje, które używają połączeń bezprzewodowych. Na każdym piętrze znajduje się przełącznik, którego zadaniem jest spinanie wszystkich stacji do jednego miejsca. Następnie przełączki z każdego piętra są podłączone do przełącznika centralnego, który mieści się w serwerowni. Cała struktura podłączona jest do głównego routera (lub routera i modemu), by dalej połączyć tę sieć z inną siecią innego budynku lub od razu z siecią internet.

Rysunek 2.3. Typowa firmowa sieć komputerowa

A skoro mowa o sieci internet, to oczywiście jest to sieć globalna. Od momentu powstania stała się przez te wszystkie lata kopalnią wiedzy. Obecnie można studiować online, można także prowadzić rozmaite kursy i spotkania. Ponadto internet ułatwia wiele rzeczy i otwiera przed nami nowe horyzonty, jeszcze kilkanaście lat temu zupełnie niedostępne.

Jednak oprócz wielu zalet ten wynalazek ma też pewną istotną wadę, o której dużo już napisano i powiedziano. Chodzi mianowicie o to, że człowiek XXI wieku coraz bardziej zamyka się w tym wirtualnym świecie. Mając kilkuset znajomych na "Fejsie", często w rzeczywistości nie ma przyjaciela, z którym mógłby się spotkać na piwie. Dlatego tak jak we wszystkim potrzeba tu rozwagi i zdroworozsądkowego myślenia.

Przesyłanie danych w sieci

Karta sieciowa przesyła dane z określoną prędkością, wyrażoną w bitach na sekundę (b/s). Następnie dane trafiają do medium transmisyjnego (np. kabla miedzianego) i tam również są przesyłane z określoną prędkością. Dane mogą napotkać na swojej drodze na przykład przełącznik, który przeanalizuje je, a potem prześle dalej. W ostatnim etapie dane trafiają do odbiorcy, czyli karty sieciowej. Ta odbierze je i rozpocznie ich analizę.

W powyższym przykładzie w transmisji biorą udział tylko cztery urządzenia sieciowe (dwie karty sieciowe, przewód i przełącznik), a mimo to można w niej odszukać pięć bardzo istotnych parametrów, które mają bezpośredni wpływ na szybkość przesyłania danych. Owe parametry (będziesz mieć z nimi do czynienia podczas administrowania siecią komputerową) to:

- pasmo,

- przepustowość,

- transfer,

- opóźnienie,

- dostępność.

Pasmo (ang. band ) to maksymalna ilość informacji, jaką można przesłać przez medium sieciowe. Jest ona określona przez rodzaj użytego medium transmisyjnego. Dla przewodu miedzianego pasmo może wynosić na przykład 100 Mb/s, ale dla przewodu światłowodowego będzie to przykładowo 10 Gb/s.

W komunikacji sieciowej pasmo możemy porównać do windy, a pakiety do ludzi: jeśli do kabiny windy wejdą osoby, których łączny ciężar przekroczy jej udźwig, na przykład 500 kg, winda zasygnalizuje przeciążenie.

Oczywiście istnieją windy umożliwiające przewiezienie większej liczby osób. Dźwigi towarowe mogą obsłużyć ciężar powyżej 900 kg, ich "pasmo" wynosi więc 900 kg.

W zależności od stosowanych w sieciach komputerowych technologii możemy mieć do czynienia z różnymi typami pasma. Na pasmo ma wpływ nie tylko medium sieciowe (kabel, światłowód), ale również stosowany sprzęt, taki jak karty sieciowe, przełączniki, routery itp. Może się zdarzyć, że sprzęt obsługuje prędkości np. 10 Gb/s, a medium jedynie prędkości 100 Mb/s. Mówimy wtedy, że medium jest "wąskim gardłem" całego połączenia (ang. bottleneck ). W takim przypadku dane oczywiście trafią do odbiorcy, ale będą przesyłane wolniej, gdyż ich maksymalna prędkość będzie wynosiła 100 Mb/s. Jeśli natomiast prędkość przesyłania danych przez medium wynosi 10 Gb/s, a interfejsy urządzenia obsługują maksymalnie 100 Mb/s, to dane wysłane do urządzenia będą musiały poczekać na obsłużenie i utworzy się kolejka danych.

Przepustowość (ang. bandwidth ) jest parametrem wskazującym, jaką ilość informacji można przesłać przez sieć w określonym momencie. Jest to więc aktualnie dostępne pasmo. Na przepustowość mają wpływ różne czynniki, np. rodzaj użytego sprzętu aktywnego, liczba komputerów w sieci czy typ przesyłanych informacji.

Wróćmy do naszej windy. Ustaliliśmy, że "pasmo" windy towarowej to 900 kg. Jednak ktoś przewozi w niej pianino ważące np. 200 kg. Wielkość "pasma" wynosi wciąż 900 kg, ale teraz do windy możemy włożyć tylko 700 kg, ponieważ 200 kg "zabrało" pianino. "Przepustowość" windy w tym momencie wynosi więc jedynie 700 kg (900 kg - 200 kg).

To, że nasza sieć komputerowa dysponuje pasmem 10 Mb/s, wcale nie oznacza, iż w każdym momencie owo 10 Mb/s będzie osiągane. Na przepustowość ma bowiem wpływ wiele czynników, takich jak:

- użyty sprzęt sieciowy,

- liczba komputerów w sieci,

- rodzaj przesyłanych danych,

- architektura sieci,

- topologia sieci,

- poprawna i optymalna konfiguracja urządzeń.

Transfer (ang. transfer ) to jednostka informująca, ile czasu potrwa przesłanie określonej ilości danych przez łącze dysponujące określonym pasmem.

Opóźnienie (ang. delay ) jest parametrem, który informuje, jak długo będziemy czekać, aż wysłane dane dotrą do wyznaczonego celu. Jako że informacje wysłane z jednego miejsca w sieci do drugiego zawsze spotykają na swojej drodze dodatkowe urządzenia, opóźnienie za każdym razem będzie wzrastało. Każde urządzenie pracujące w sieci wprowadza dodatkowe opóźnienie w transmisji.

Dzieje się tak, ponieważ kiedy przesyłamy dane przez kabel miedziany, muszą one pokonać większą lub mniejszą odległość, zależną od długości przewodu - tutaj pojawia się już pierwsze opóźnienie. Dla człowieka opóźnienie wynikające z długości przewodu jest niezauważalne. Jednak gdy przewód jest zbyt długi, opóźnienia mogą być bardzo duże. Z tego powodu komunikacja może być utrudniona lub w ogóle niemożliwa.

Dane przesyłane w sieci napotykają na swojej drodze urządzenia aktywne, np. przełączniki. Te z kolei dodatkowo zwiększają opóźnienie, gdyż muszą zadecydować, przez który interfejs przesłać dane dalej (dokładniej omówię to zagadnienie trochę później). Jeśli w sieci jest router, opóźnienie ponownie wzrasta. Router analizuje każdy pakiet i na tej podstawie przesyła go odpowiednią trasą, którą musi odszukać. To również zajmuje jakiś czas.

Widać więc, że wszystkie przesłane dane napotykają po drodze pewne trudności, dlatego są mniej lub bardziej opóźnione. Oczywiście im mniej urządzeń po drodze, tym mniejsze prawdopodobieństwo opóźnienia. Jednak niektóre opóźnienia są stałe i nie można ich całkowicie wyeliminować. Jest tak na przykład w przypadku opóźnienia wynikającego z przesłania danych przez miedziane medium transmisyjne. W tej sytuacji opóźnienie wystąpi zawsze, bo taka jest specyfika działania elektryczności.

Opóźnienie jest parametrem wyrażanym w milisekundach (ms). Im większa wartość, tym większe opóźnienie i tym większa konieczność dłuższego oczekiwania na dane. W niektórych przypadkach niewielkie opóźnienie w sieci jest niezauważalne, gdyż powoduje ono na przykład tylko to, że wywołana strona internetowa otworzy nam się kilka sekund później. Jednak podczas korzystania z pewnych technologii lub aplikacji opóźnienia mogą być bardzo denerwujące. Przykładem jest telefonia internetowa, która może różnie reagować na duże opóźnienia. Jeśli podczas rozmowy telefonicznej przez internet pojawia się zjawisko dużego opóźnienia, rozmowa staje się niekomfortowa i denerwująca. Dochodzi do tego, że Twój rozmówca słyszy wypowiedziane przez Ciebie słowa z kilkusekundowym opóźnieniem.

Dostępność (ang. availability ) jest parametrem bardzo istotnym z punktu widzenia biznesowego. Dostępność sieci określa, czy użytkownik może korzystać z jej zasobów, czy nie. Niektóre sieci muszą być dostępne zawsze, ponieważ od tego zależy osiąganie zysków. Przykładem może być portal allegro.pl . Jeśli sieć Allegro jest niedostępna, użytkownicy nie mogą korzystać z aukcji, co sprawia, że właściciel portalu ponosi straty, zwiększające się z każdą minutą przestoju. Należy więc zadbać o to, by parametr dostępności był na jak najwyższym poziomie, najlepiej 100% w ciągu roku. Dzięki dzisiejszym technologiom wiele firm jest w stanie osiągnąć takie wyniki, chociaż jest to kosztowne.

Zdarza się, że sieć musi zostać wyłączona lub dostępność musi zostać ograniczona, np. ze względu na aktualizację oprogramowania (ang. update ) albo wymianę urządzeń sieciowych. W takim przypadku należy jednak tak zaplanować ewentualny przestój, aby nie powodował znaczących strat, np. wymianę urządzeń można przeprowadzić w nocy.

Podczas administrowania siecią staraj się zaplanować każdy detal przestoju. Jeśli przestój jest planowany, poinformuj użytkowników sieci odpowiednio wcześniej. W niektórych przypadkach możesz zapobiec negatywnym skutkom przestoju, np. konfigurując łącze zapasowe lub dodatkowy sprzęt aktywny. Jeżeli nie da się ich całkowicie usunąć, możesz je przynajmniej zminimalizować poprzez podejmowanie koniecznych działań w weekend lub w nocy. Pamiętaj jednak, że po przestoju będziesz potrzebować czasu na ewentualne testy. Niekiedy niezbędne jest również poczekanie, aż sieć się ustabilizuje, ale to zależy od wielkości sieci. W przypadku routerów mówimy wtedy o tzw. osiągnięciu zbieżności sieci (ang. convergence ) - wyjaśnię to pojęcie w dalszej części książki.

Pojęcie protokołu sieciowego

Aby wysłać dane pomiędzy urządzeniami sieciowymi, trzeba zapewnić im odpowiednie warunki. Jednym z nich jest wspólny protokół.

Zapewne bez trudu możesz sobie wyobrazić, jaki kłopot sprawia turyście komunikacja w obcym kraju, jeśli nie zna tamtejszego języka. Oczywiście ludzie potrafią w razie konieczności posługiwać się gestami, coś narysować lub po prostu dostosować się do sytuacji, w której się znaleźli. Urządzenie sieciowe w pewnych warunkach również musi się dostosować i wysyłać dane w taki sposób, żeby mogły one być zrozumiałe dla odbiorcy. Często strony wręcz negocjują parametry przesyłu danych, tak aby zyskać gwarancję ich dostarczenia. Oczywiście Ty jako administrator musisz nad wszystkim panować.

Protokół sieciowy jest pewną regułą, która umożliwia komunikację pomiędzy urządzeniami sieciowymi. Ważne jest to, że istnieje wiele protokołów, a nie tylko jeden. Dlatego w procesie komunikacji często się zdarza, że muszą one ze sobą współpracować. Mówimy wówczas o interakcji protokołów (ang. interaction of protocols ). Typowym przykładem może być sytuacja, w której wysyłasz e-mail do drugiej osoby. Aby przesłać wiadomość pocztową z osobistego komputera, potrzebujesz klienta pocztowego. Będziesz więc musiał wykorzystać dwa protokoły komunikacyjne. Pierwszym z nich będzie np. POP3, a drugim np. SMTP. Następnie użyjesz TCP i IP. To tylko bardzo prosty przykład, służący do tego, aby pokazać Ci, że interakcja protokołów jest niezwykle istotnym elementem działania sieci komputerowych.

Protokoły same w sobie mogą również dokonywać pewnych działań, które mają wpływ na działanie całej komunikacji. Jeśli mamy do czynienia z protokołami inicjującymi lub podtrzymującymi połącznie pomiędzy urządzeniami sieciowymi, to protokoły te mogą kontrolować przepływ bitów. Protokoły odpowiedzialne za transmisję w sieci mogą sterować przesyłanymi danymi w taki sposób, aby trafiały do celu najkrótszymi ścieżkami.

Wyróżniamy między innymi protokoły komunikacji sieciowej (ang. network communications protocols ), które umożliwiają komunikację urządzeń w sieci. Można również wyodrębnić protokoły bezpieczeństwa sieci (ang. network security protocols ), które pomagają w zapewnieniu bezpieczeństwa w sieci poprzez uwierzytelnianie, integralność czy szyfrowanie. Typowymi przykładami takich protokołów są m.in. SSH, SSL, TLS. Inną grupą są protokoły routingu (ang. routing protocols ). Ich zadaniem jest umożliwienie komunikacji pomiędzy routerami i wymiana danych dotyczących ustalenia najlepszej trasy dla pakietów danych. Mamy też w sieciach protokoły wykrywania usług (ang. service discovery protocols ), które pozwalają automatycznie wykrywać urządzenia i usługi. Przykładem takiego protokołu może być DHCP (ang. Dynamic Host Configuration Protocol ).

Dzięki użyciu różnego rodzaju protokołów możliwe jest między innymi adresowanie w sieci (IPv4 i IPv6), zapewnienie niezawodności w komunikacji czy kontroli przepływu (TCP). Protokoły pomagają również w wykrywaniu różnego rodzaju błędów oraz zapewniają komunikację rozmaitych aplikacji. Dlatego w dalszej części książki dokładniej omówię najbardziej znane protokoły.

Liczby w sieciach komputerowych

Komputery od samego początku ich powstania działają w oparciu o system zero-jedynkowy, zwany systemem binarnym (ang. binary system ). Jego podstawą jest liczba 2 , a do obliczeń i prezentowania danych wykorzystuje on liczbę 0 lub 1 . Komputer wszystkie obliczenia wykonuje zatem tak naprawdę na dwóch liczbach. To, co widzisz na ekranie monitora, jest więc już zinterpretowanym ciągiem zer i jedynek.

W przypadku sieci komputerowych zasada działania jest identyczna i również opiera się na systemie binarnym. Także dane przesyłane przez medium transmisyjne są ostatecznie sprowadzane do dwóch wartości: 0 i 1 .

Kilkanaście lat temu, kiedy sieci komputerowe dopiero rozpoczynały zdobywać polski rynek, dostępne prędkości działania lokalnych sieci komputerowych nie przekraczały 10 Mb/s. Jak na tamte czasy była to całkiem przyzwoita prędkość. Jeśli chodzi o dostęp do internetu, to prędkości początkowo wynosiły 33,6 Kb/s, a w późniejszym czasie 56 Kb/s. Z każdym następnym rokiem technologie się rozwijały, a sieci komputerowe przyspieszały. Dziś sieci lokalne mogą działać nawet z prędkością 100 Gb/s, a niektóre firmy oferują dostęp do internetu z prędkością pobierania sięgającą nawet 2 Gb/s. Z różnego rodzaju publikacji związanych z tą tematyką można wywnioskować, że nie jest to ostatnie słowo projektantów i naukowców.

Opisując prędkość pracy sieci komputerowej, należy posługiwać się jednostkami takimi jak Kb/s, Mb/s lub Gb/s. Oznaczają one maksymalną prędkość, z jaką może pracować dane łącze. Bardzo istotne jest przy tym właściwe stosowanie wielkich i małych liter, ponieważ pracując z komputerami, systemami operacyjnymi oraz programami, posługujemy się jednostką 1 MB (jeden megabajt), opisującą na przykład ilość miejsca na dysku twardym

komputera lub pojemność płyty DVD. Natomiast na ulotkach reklamowych często można przeczytać, że dany zestaw komputerowy zawiera dysk twardy o pojemności 500 GB (gigabajtów).

Wszystko zaczyna się od pojęcia bajta (ang. byte ), który jest pojedynczym znakiem (np. literą C). Jeśli wystukasz na klawiaturze słowo Cisco , to dla komputera będzie to 5 bajtów informacji. Jednostką większą niż bajt jest kilobajt - jeśli 1 bajt przemnożymy przez 1024 , to otrzymamy 1 kilobajt. Jeżeli więc tym razem wystukasz na klawiaturze 1024 znaki, będzie to 1 kilobajt informacji.

Aby otrzymać kolejne jednostki, np. megabajt, wykonujemy analogiczne działanie - mnożąc 1 kilobajt przez 1024 , otrzymujemy 1 megabajt, itd. Rysunek 2.4 pokazuje opisany sposób postępowania.

Rysunek 2.4. Schemat obliczeń jednostek

Kiedy mówimy o prędkości działania sieci komputerowej, nie posługujemy się jednostkami megabajt lub kilobajt , lecz megabit bądź kilobit na sekundę.

Wspomniałem, że komputery pracują w oparciu o system binarny i przesyłają między sobą dane binarne tak jak sieci komputerowe, które przy przesyłaniu informacji działają w tym samym systemie dwójkowym. Przesyłana w sieci informacja może więc być binarnym 0 lub 1 .

Bit (ang. bit ) jest najmniejszą jednostką spośród wszystkich, które opisałem powyżej. 1 bajt to 8 bitów. Jeśli więc napiszesz na klawiaturze znak C , będzie to 8 bitów informacji. Dla systemu komputerowego litera C to w systemie binarnym 01000011 . Jak widzisz, znaków jest 8.

Jeżeli zatem chcesz zapisać słowo Cisco w systemie binarnym, musisz użyć 40 znaków (40 bitów). Spójrz na rysunek 2.5 - znajduje się na nim zapis binarny słowa Cisco .

Rysunek 2.5. Zapis binarny słowa "Cisco"

Cała tabela wartości wszystkich liter i cyfr w systemie binarnym jest dostępna pod adresem http://www.convertbinary.com/alphabet.php .

Jak już wspomniałem, szybkość w sieci komputerowej określa się przy użyciu jednostki bit (megabit, kilobit), a nie bajt . Przykładowa szybkość działania sieci to zatem nie 1 megabajt, lecz zawsze 1 megabit.

Jeśli chcesz zamienić na przykład 20 KB/s na Kb/s, wystarczy 20 KB/s pomnożyć przez 8. Wynik to oczywiście 160 Kb/s. Jak widać, w tym przypadku ewentualna pomyłka w rozróżnieniu kilobitów i kilobajtów prowadzi do dość poważnych rozbieżności.

Organizacje standaryzujące

Organizacje standaryzujące to podmioty, które zajmują się badaniem, opracowywaniem oraz rozwijaniem różnego rodzaju standardów, również tych, które nie mają związku z technologiami sieciowymi. Zwykle są to organizacje non profit (nieosiągające dochodów ze swojej działalności). W wielu przypadkach badają one technologie oraz testują i opracowują zasady ich stosowania.

Po przygotowaniu konkretnego standardu organizacja pomaga zainteresowanym firmom w jego wdrożeniu. Często polega to na informowaniu o danym standardzie i zachęcaniu do jego wykorzystywania.

Oto najważniejsze organizacje standaryzujące:

- ISOC ( The Internet Society ) - odpowiedzialna jest za rozwój otwartych standardów, protokołów oraz infrastruktury pozwalającej na uzyskanie dostępu do globalnej sieci internetowej. Umożliwia i ułatwia dostęp do informacji dotyczących budowy internetu.

- IETF ( The Internet Engineering Task Force ) - tworzy standardy związane z dostępem do sieci internetowej na całym świecie oraz umożliwiające wdrażanie technologii ułatwiających ten dostęp.

- IEEE ( The Institute of Electrical and Electronics Engineers ) - opracowuje i publikuje standardy dotyczące telekomunikacji i przesyłania danych, takie jak standard 802.

- ISO ( The International Organization for Standarization ) - zajmuje się opracowywaniem międzynarodowych standardów dotyczących wielu dziedzin przemysłu i nauki, a także nadzoruje prawie sto innych organizacji standaryzujących. To właśnie ISO opracowało standard OSI.

- ANSI ( The American National Standards Institute ) - organizacja niekomercyjna zajmująca się określaniem norm technologicznych w USA.

Rodzaje sieci komputerowych

Sieci komputerowe mogą mieć rozmaite rozmiary i zastosowania, mogą też pracować w różnych warunkach. Małe sieci komputerowe dostępne w mieszkaniu oraz ogromne sieci w przedsiębiorstwach mają zupełnie odmienne wymagania sprzętowe. Zupełnie inaczej się też nimi zarządza. W przyszłości, jako administrator sieci w dużej firmie, będziesz mieć do czynienia z różnego rodzaju technologiami i problemami. Czasem po godzinach Twojej pracy ktoś z rodziny lub znajomych poprosi Cię o pomoc w rozwiązaniu problemu z niewielką siecią. Przekonasz się wtedy, jak trudno przełączyć się pomiędzy tymi dwoma światami. Oczywiście po chwili zastanowienia zapewne poradzisz sobie z danym problemem, często jednak w pierwszej fazie rozstrzyganie błahych kwestii zaczyna się od końca. To naturalne, ponieważ z czasem Twoja wiedza staje się coraz większa, ciągle się rozwijasz. Podstawowe wiadomości schodzą więc na drugi plan i rozpoczynasz od szukania problemu tam, gdzie go nie ma.

Model pracy klient - serwer

Urządzenia pracujące w sieci komputerowej pełnią odmienne funkcje. Często (szczególnie w sieciach firmowych) przydziela się zadania wielu różnym sprzętom. Dzieje się tak, ponieważ dzięki temu możemy zrównoważyć obciążenie łącza lub wykorzystywanych zasobów i mocy obliczeniowej. To bardzo ważne. Jeśli urządzenie wykonuje wiele czynności, może się zdarzyć, że przestanie sobie z nimi radzić, a wtedy stanie się wąskim gardłem sieci. Niekiedy konkretne zadanie wymaga naprawdę dużych mocy obliczeniowych - uruchamia się wówczas kilka lub nawet kilka tysięcy urządzeń tylko do tego jednego zadania.

W modelu klient - serwer następuje określony rodzaj komunikacji, aby jedno urządzenie mogło wykorzystać zasoby drugiego. I tak na przykład serwer pocztowy ma określone oprogramowanie i usługi umożliwiające gromadzenie wiadomości pocztowych, ich rozsyłanie i przekazywanie dalej do innego serwera pocztowego. Klient pocztowy jest urządzeniem, które wykorzystuje zasoby serwera i za pomocą określonego oprogramowania (klienta pocztowego) zwraca się do serwera o udostępnienie określonych usług. Rysunek 2.6 przedstawia kilka serwerów świadczących określone usługi. W tej samej sieci znajdują się stacje klienckie wykorzystujące ich zasoby. Mimo że przedstawione stacje wyglądają, jakby były przeznaczone dla konkretnego serwera, w rzeczywistości każda stacja robocza może się zwracać jednocześnie do każdego serwera, w zależności od potrzeb.

Rysunek 2.6. Model pracy klient - serwer

Sieć bezprzewodowa

Sieci bezprzewodowe wykorzystują do komunikacji fale radiowe. Oznacza to, że w komunikacji urządzeń z punktem dostępowym nie stosuje się okablowania. Sieci bezprzewodowe przyjęły się już na dobre w środowisku sieci komputerowych. Mają ogromne zastosowanie w gospodarstwach domowych, odgrywają też dużą rolę w środowiskach sieci korporacyjnych.

Obecnie różne rodzaje sieci bezprzewodowych oferują komunikację na różne odległości. Niektóre technologie umożliwiają bezprzewodowe przesłanie sygnału do punktów oddalonych od siebie o wiele kilometrów. Jest to bardzo dobre rozwiązanie w sytuacji, kiedy przeciąganie przewodów jest trudne, czasochłonne i często nieopłacalne.

Istnieją również sieci satelitarne. Nie tylko pozwalają one odbierać dane, ale także umożliwiają ich wysyłanie przy użyciu specjalnego sprzętu, który otrzymasz. W takiej technologii szybkość wysyłania danych do satelity jest mniej więcej dziesięciokrotnie niższa niż prędkość ich pobierania. Połączenia satelitarne są bardzo dobre wtedy, gdy znajdujesz się na terenie, gdzie nie ma zasięgu żadna sieć naziemna, np. GSM. Ponadto działanie sieci satelitarnych staje się coraz szybsze i tańsze. Mogą one pracować z dziesięciokrotnie większą prędkością niż modem analogowy.

Sieć SAN

To specyficzny rodzaj sieci, oferujący rozmaite usługi związane z przechowywaniem danych oraz odpowiedzialnością za ich kopie bezpieczeństwa lub przesyłanie ich pomiędzy serwerami. Sieci te mają duże możliwości w zakresie gromadzenia danych. Ze względu na ilość przechowywanych danych infrastruktura pozwalająca na ich przekazywanie musi być rozbudowana, tak by w razie konieczności można je było szybko przesłać. W wielu przypadkach serwery zaopatrzone w dużą liczbę dysków twardych połączone są ze sobą okablowaniem światłowodowym.

Sieci lokalne i sieci rozległe

Lokalna sieć komputerowa LAN (ang. Local Area Network ) to sieć obejmująca swoim zasięgiem niewielki obszar geograficzny. Siecią LAN jest grupa komputerów podłączona na przykład w jednym pokoju lub jednym budynku. Lokalne sieci komputerowe budowane są najczęściej w oparciu o przełączniki. Na samym końcu połączeń znajduje się router, który pełni funkcję tzw. okna na świat. Taką lokalną sieć komputerową posiadasz zapewne w domu.

Podczas pracy z lokalnymi sieciami komputerowymi możesz spotkać się z pojęciem SOHO. Nazwa ta jest akronimem od wyrażenia Small Office/Home Office , określającego urządzenia przeznaczone do użytku w średnich lub bardzo małych firmach. Często tego rodzaju urządzenia stosowane są również w domach. Przykładem może być router Cisco RV160W.

Na rysunku 2.7 sieć LAN jest reprezentowana przez 2 stacje robocze oraz 2 przełączniki i serwer. Sieć WAN składa się przeważnie z routerów.

Rysunek 2.7. Przykład sieci LAN i WAN

Rozległa sieć komputerowa WAN (ang. Wide Area Network ) jest siecią znacznie większą niż LAN i obejmuje swoim zasięgiem o wiele większy obszar geograficzny. Przeważnie sieć WAN łączy kilka mniejszych sieci LAN w jedną dużą sieć. Połączenia w sieciach WAN mogą być realizowane na różne sposoby - niektóre z nich poznasz w trakcie lektury tej książki.

Sieć internet

Sieć internet to w uproszczeniu sieć wszystkich sieci. Nie jest to osobny produkt nadzorowany przez konkretną firmę lub organizację. Jest to całość wszystkich małych sieci oferujących swoje własne usługi. Tak naprawdę częścią tej globalnej sieci jest każdy komputer z interfejsem sieciowym oraz wyjściem na świat w postaci publicznego adresu IP, o którym będzie mowa w dalszej części książki.

Dostęp do sieci internetowej odbywa się obecnie poprzez różne kanały oraz przy zastosowaniu wielu różnorodnych technologii. Najstarszą z nich, ale ciągle jeszcze używaną, jest technologia wykorzystująca linię telefoniczną (ang. dial-up ). Chodzi w niej o to, że aby połączyć się z usługą, użytkownik dzwoni na specjalny numer telefoniczny, a centrala operatora zestawia dla niego połączenie z usługą dostępu do sieci internetowej.

Kolejną wciąż bardzo popularną technologią (chociaż coraz rzadszą), stosowaną głównie w przedsiębiorstwach, jest DSL (ang. Digital Subscriber Line ). Wymaga ona linii telefonicznej, którą wykorzystuje do połączenia się z operatorem. Prędkości dostępu do internetu za pomocą tej technologii często zależą od danego miejsca oraz jakości połączeń, jakie są tam możliwe. W praktyce konieczne jest wcześniejsze zbadanie linii (przeprowadzenie wywiadu technicznego), aby można było stwierdzić, na jaką prędkość będzie mógł liczyć abonent po zestawieniu połączenia. Żeby móc skorzystać z usługi DSL, odbiorca otrzymuje od dostawcy specjalny modem.

Jedną z najbardziej popularnych metod dostępu do internetu jest telewizja kablowa. Operatorzy prześcigają się w przygotowywaniu najlepszych ofert dotyczących prędkości pobierania danych z internetu. Obecnie niektórzy z nich zapewniają prędkość pobierania na poziomie ponad 2 Gb/s. Ten rodzaj dostępu jest niezwykle popularny wśród użytkowników sieci domowych. W większości przypadków oprócz dostępu do internetu dostawca oferuje w pakiecie telewizję kablową i telefon. Również wtedy abonent otrzymuje modem, którego przewód podpina bezpośrednio do komputera lub routera celem rozdystrybuowania internetu do innych urządzeń w domu.

Wśród usług bezprzewodowych coraz większą popularnością cieszy się dostęp do internetu wykorzystujący telefonię komórkową. Obecnie niemalże każdy pakiet abonamentowy obejmuje dostęp do internetu. Jeśli mieszkasz w większym mieście, prędkości pobierania mogą wynosić nawet powyżej 300 Mb/s. Nie musisz się wtedy martwić o przewody lub inne dodatkowe urządzenia. Mając odpowiedni telefon, możesz na nim udostępnić internet bezprzewodowo i korzystać z niego na pozostałych urządzeniach w domu. Niektórzy producenci oferują specjalnie przygotowane do tego celu routery. Twoim zadaniem jest tylko włożenie karty SIM do takiego routera i przeprowadzenie jego konfiguracji.

Ostatnia metoda, którą chciałbym tu przedstawić, polega na dostępie do internetu poprzez satelitę. Zaletą tego sposobu jest to, że z globalną siecią możesz się połączyć z dowolnego miejsca na Ziemi. Trzeba tylko pamiętać, że dołączona do specjalnego zestawu antena musi być umieszczona na zewnątrz pomieszczenia. W metodzie tej wykorzystywane są krążące po ziemskiej orbicie satelity. Prędkość pobierania danych z internetu wynosi w tym przypadku około 50 Mb/s, jednak zależy ona od ukształtowania terenu wokół anteny oraz aktualnych warunków atmosferycznych.

Reguły działania sieci (komunikacja)

Sposoby komunikacji

Urządzenia sieciowe mogą się komunikować na różne sposoby, w zależności od tego, czego dana komunikacja dotyczy. W rzeczywistym świecie też tak się dzieje: czasem chcemy coś powiedzieć komuś w tajemnicy, więc prosimy tę osobę na bok i przekazujemy jej wiadomość. Innym razem natomiast chcemy, aby nasz komunikat usłyszeli wszyscy, więc wypowiadamy go głośno. W przypadku komunikacji w sieci komputerowej jest bardzo podobnie. Żeby mogła ona w ogóle zaistnieć, potrzebne są źródło komunikatu (urządzenie sieciowe), sygnał transmisyjny oraz medium, którym ten sygnał będzie transmitowany do odbiorcy, czyli celu komunikatu.

Wyróżniamy następujące typy komunikacji: jednostkową (ang. unicast ), grupową (ang. multicast ) oraz rozgłoszeniową (ang. broadcast ). Zostały one opisane poniżej.

Komunikacja unicast

Jeśli urządzenie wysyła informacje do innego urządzenia w sieci i zna jego adres, mówimy o komunikacji typu unicast. Polega ona na tym, że jedno urządzenie wysyła dane, a inne je odbiera i przesyła odpowiedź, jeżeli zachodzi taka potrzeba. Takie rozwiązanie zostało

zaprezentowane na rysunku 2.8. Zauważ, że jeden host wysyła dane przeznaczone dla innego hosta w sieci (pogrubiona linia). Nawet jeśli w sieci znajdują się jeszcze pozostałe dwa urządzenia, nie otrzymają one przesłanych danych.

Rysunek 2.8. Przykład komunikacji unicast

Komunikacja multicast

Czasami urządzenia sieciowe (nie tylko komputery) wysyłają dane przeznaczone dla określonej grupy odbiorców. Typowym przykładem są protokoły routingu, o których jeszcze będziesz mieć okazję przeczytać w tej książce. Routery wysyłają informacje tylko do określonej grupy, czyli do innych routerów. W praktyce wygląda to tak, że jeśli kilka routerów na przykład pod kontrolą protokołu OSPF, to routery te znajdują się w określonej grupie. Grupa posiada adres IP i na ten adres są wysyłane informacje. Każdy z routerów posiadających OSPF oczywiście nasłuchuje na tym adresie, dlatego przetwarza otrzymane w ten sposób dane.

Na rysunku 2.9 pokazano sytuację, w której jedno z urządzeń wysyła dane do określonej grupy. Należą do niej tylko dwa z trzech dostępnych urządzeń, dlatego dane przeznaczone są wyłącznie dla nich. Ostatnie urządzenie nie otrzyma tych danych.

Rysunek 2.9. Przykład komunikacji multicast

Komunikacja broadcast

Ostatnim rodzajem komunikacji jest broadcast. Mamy z nią do czynienia wtedy, kiedy jedno z urządzeń wysyła dane do wszystkich innych urządzeń znajdujących się w jego zasięgu. Tym zasięgiem jest tzw. broadcast domain (domena rozgłoszeniowa), czyli obszar, w którego obrębie mogą być rozsyłane pakiety typu broadcast (rozgłoszeniowe).

Na tym etapie warto zapamiętać, że routery ograniczają domenę rozgłoszeniową. Oznacza to, że jeśli któraś ze stacji roboczych wyśle rozgłoszenie do sieci, to zostanie ono przekazane do wszystkich urządzeń w sieci, jednak zostanie zatrzymane na routerze, który nie prześle go dalej.

Na rysunku 2.10 widać, jak jedno z urządzeń przekazuje rozgłoszenie do pozostałych trzech urządzeń. Trzeba tutaj zaznaczyć, że domen rozgłoszeniowych powinno być w sieci jak najmniej. Obsługują one bardzo dużo ruchu, który często jest niepotrzebnie przetwarzany przez wiele urządzeń. Typowym przykładem takiego ruchu jest zapytanie stacji roboczej o adres IP. Trafia ono do wszystkich urządzeń w sieci (w domenie rozgłoszeniowej), ale tylko serwer DHCP jest w stanie na taki broadcast (rozgłoszenie) odpowiedzieć.

Rysunek 2.10. Przykład komunikacji broadcast

Proces komunikacji i wykorzystanie protokołów sieciowych

Komunikacja w sieci często nie jest nastawiona na jedną technologię oraz jedno medium transmisyjne. Gdyby tak było, internet nie mógłby się rozwinąć do takiego stopnia jak obecny. A jeśliby się nawet rozwinął, to każdy jego dostawca musiałby posiadać te same technologie, urządzenia i media transmisyjne, co oczywiście w teorii jest możliwe, ale w praktyce graniczy z cudem. Tym bardziej dziś, kiedy producenci różnego rodzaju sprzętu sieciowego prześcigają się w wykorzystywaniu nowych technologii. Warto tutaj wspomnieć, że proces dostosowywania danych do wysłania ich przez określone medium transmisyjne nazywa się kodowaniem (ang. encoding ), a proces odwrotny, czyli zamianę danych przesyłanych w medium transmisyjnym na dane zrozumiałe dla komputera, nazywamy odkodowaniem (ang. decoding ).

Przesyłane w sieci dane mogą mieć różne rozmiary oraz różną charakterystykę dotyczącą przesyłanego ruchu. Przeważnie użytkownicy przesyłają dane, których rozmiar znacznie przekracza podstawowe 1500 bajtów. Zadaniem specjalnych mechanizmów i protokołów jest więc podzielenie większych wiadomości na mniejsze części. Dzięki temu łatwiej przesłać je przez sieć. Z praktycznego punktu widzenia przez sieć nie jest przesyłana jedna wiadomość, np. 100-megabajtowa, lecz dzielona jest ona na wiele mniejszych kawałków.

Konsekwencją tego sposobu przesyłania jest konieczność dostarczania wiadomości w odpowiedniej kolejności oraz do odpowiedniego miejsca. Zajmują się tym protokoły sieciowe, które za chwilę poznasz. Na przesyłanie danych mają dodatkowo wpływ różne czynniki, takie jak pasmo, przepustowość czy opóźnienie.

Urządzenia sieciowe

Jak już wspomniałem, sieci komputerowe to również działające urządzenia. Mogą one być aktywne, czyli potrzebować do działania prądu elektrycznego, lub pasywne, jak w przypadku okablowania, które nie wymaga podłączenia do prądu.

Stacja robocza

Stacja robocza (ang. workstation ) to inne określenie komputera pracującego w sieci z zainstalowanym oprogramowaniem wspierającym komunikację z innymi sieciowymi urządzeniami. Może to być na przykład aplikacja wykorzystująca zasoby serwera.

Mimo że komputer zawiera w sobie wiele innych podzespołów, na etapie poznawania sieci komputerowych interesuje nas najważniejszy jego element - karta sieciowa, czyli urządzenie umożliwiające podłączenie komputera do sieci. Karta sieciowa (ang. network card ), zwana potocznie kartą NIC (ang. Network Interface Controller ), może występować jako karta podłączona wewnątrz komputera (zob. rysunek 2.11) lub zewnętrzna karta wi-fi wpinana na przykład do portu USB (zob. rysunek 2.12).

Rysunek 2.11. Karta sieciowa PCI

Rysunek 2.12. Karta sieciowa wi-fi wpinana do USB

Karty sieciowe umożliwiają komunikację pomiędzy komputerami podłączonymi do sieci. Jeśli karta sieciowa znajduje się wewnątrz komputera i podłączona jest do płyty głównej, komunikuje się z nim poprzez połączenie równoległe.

Oczywiście w sieci mogą występować różne prędkości i technologie. Karta sieciowa również może pracować z różnymi prędkościami, np. 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1000 Mb/s czy 10 Gb/s lub więcej. Może też zawierać różne złącza umożliwiające podłączenie kabla sieciowego, takie jak karta Ethernet, karta światłowodowa lub bezprzewodowa (wi-fi).

Bardzo istotną sprawą związaną z kartą sieciową jest jej unikatowy adres, zwany adresem MAC (ang. Media Access Control ). Do czego on służy? Wyjaśnię to na prostym przykładzie. Zapewne z okazji różnych świąt wysyłasz do najbliższej rodziny kartki z życzeniami. Aby kartka mogła dotrzeć do adresata, musi znaleźć się na niej znaczek pocztowy. Jest to informacja dla dostawcy, że opłata za przesłanie została uiszczona. To jednak nie wystarczy, żeby kartka trafiła do odbiorcy. Koniecznie należy też podać jego adres oraz imię i nazwisko. W sieciach komputerowych dane również wysyłane są na konkretny adres komputera lub innego urządzenia pracującego w sieci. A ponieważ każde urządzenie podłączone do sieci komputerowej musi mieć kartę sieciową, ma także swój unikatowy adres. Adresem tym może być właśnie adres MAC. Jak dowiesz się z dalszej części książki, nie we wszystkich technologiach występuje adres MAC, ale w najpopularniejszej sieci, zwanej Ethernetem, jest to podstawowy i najczęściej wykorzystywany identyfikator.

Wiesz już zatem, że do komunikacji w sieci potrzebny jest komputer z zainstalowaną kartą sieciową oraz unikatowy adres MAC. Jak odnaleźć ten adres, aby sprawdzić, jak wygląda?

Pamiętaj, że adres MAC zapisany jest na stałe w specjalnym chipie znajdującym się na płytce drukowanej karty sieciowej. Istnieje jednak sposób, aby taki adres zmienić. Chip to elektroniczna kostka zawierająca oprócz adresu MAC jeszcze inne informacje, np. nazwę producenta. Adres zapisany jest w postaci liczb szesnastkowych. Jego długość wynosi 48 bitów. Przykładowy adres MAC wygląda następująco: 44-8A-5B-EC-0D-52 . Adres karty sieciowej można podzielić na dwie równe części. Pierwsza, 24-bitowa część oznacza kod producenta karty, a druga część to unikatowy numer karty. Taki schemat został wymyślony z tego względu, że na świecie nie mogą pojawić się dwie karty sieciowe o tych samych adresach MAC. Mogłoby to spowodować błędy w transmisji danych lub całkowicie uniemożliwić komunikację.

Nie tylko karty sieciowe mają swój identyfikator. Unikatowy adres MAC ma również każdy interfejs przełącznika, routera, sieciowej drukarki czy telefonu wyposażonego w kartę bezprzewodową Ethernet.

Sprawdzenie adresu MAC karty sieciowej

Najprostszą metodą sprawdzenia adresu karty sieciowej w Windowsie jest użycie w linii komend (ang. command line ) polecenia ipconfig /all . Aby uruchomić linię komend, kliknij w systemie Windows 10 ikonę lupy, a później w polu Wyszukaj wpisz cmd . Następnie na pozycji Wiersz polecenia naciśnij prawym przyciskiem myszy i z menu podręcznego wybierz pozycję Uruchom jako administrator . Uruchomienie konsoli z poziomu administratora nie jest konieczne, ale ułatwia pracę, jeśli chcesz wykorzystać dodatkowe funkcje i przełączniki dla poleceń. Na ekranie pojawi się okno Wiersz poleceń , w którym musisz wpisać polecenie ipconfig /all .

Windows IP Configuration

Adres MAC karty sieciowej znajduje się przy pozycji Physical Address (adres fizyczny). W powyższym przykładzie jest to 44-8A-5B-EC-0D-52 . Jeśli masz zainstalowanych kilka kart sieciowych, wszystkie powinny znajdować się na liście.

Sprawdzenie producenta karty sieciowej

Znając adres MAC karty sieciowej, możesz sprawdzić jej producenta. Pamiętaj, że pierwsze 24 bity adresu MAC to kod producenta. Zanotuj więc pierwszych 6 znaków adresu fizycznego swojej karty i przejdź na stronę https://standards.ieee.org/products-services/regauth/index.html . Na odpowiedniej liście odszukaj zapisany kod producenta. W przykładzie zaprezentowanym powyżej kod 448A5B należy do firmy Micro-Star.

Serwer

Serwer (ang. server ) to komputer udostępniający w sieci określone usługi lub zasoby. Zwykle serwery mają znacznie większą moc obliczeniową w porównaniu ze stacjami roboczymi, ponieważ spełniają w sieci funkcję urządzenia, z którego zasobów korzystają inni użytkownicy. Serwer powinien mieć odpowiednią moc obliczeniową, aby bez problemu mógł na przykład udostępniać usługi drukowania, przechowywania plików, zarządzania użytkownikami itd. Dziś rola serwera, czyli dedykowanego urządzenia, jest jeszcze większa, ponieważ serwery umożliwiają wirtualizację, co oznacza, że na jednej fizycznej maszynie możesz zainstalować kilka maszyn wirtualnych, które wykorzystując fizyczne urządzenia serwera, same stają się niezależnymi urządzeniami.

Jeszcze kilka lat temu dla jednej usługi zazwyczaj dedykowane było odrębne urządzenie, marnowały się więc zasoby fizyczne takiego komputera. Obecnie każdy zasób fizyczny można poprzez maszyny wirtualne wykorzystać do końca.

Serwer również wyposażony jest w kartę sieciową. W większości przypadków ma kilka takich kart - możliwe staje się wtedy podłączenie go do wielu systemów lub sieci. Każda z maszyn wirtualnych może korzystać z odrębnego interfejsu sieciowego i komunikować się niezależnie z resztą sieci. Ale oczywiście jeśli serwer dysponuje tylko jednym interfejsem, taka komunikacja też jest możliwa.

Przełącznik

Przełącznik (ang. switch ) to podstawowe urządzenie działające w lokalnej sieci komputerowej (LAN). Jest centralnym punktem w sieci, do którego kierowane są wszystkie ramki. Jeśli do przełącznika podłączone są dwie stacje robocze, przekaże on wysyłane ramki z jednej stacji roboczej do drugiej. Przełącznik może mieć wiele interfejsów sieciowych, czyli fizycznych portów, do których można podłączyć inne urządzenia sieciowe. Często mówi się, że wszystkie przewody sieciowe prowadzą do switcha. W większości przypadków właśnie tak się dzieje, ponieważ każde urządzenie, które zechcesz podłączyć przewodem do sieci komputerowej, zostaje podłączone właśnie do tego urządzenia. Zazwyczaj cała infrastruktura przewodów prowadzona jest do centralnego punktu, w którym znajduje się właśnie switch.

Przełącznik jest urządzeniem sieciowym odpowiedzialnym za przełączanie ramek, czyli małych porcji danych, z jednej stacji roboczej do drugiej. Ramki (ang. frames ) to po prostu przesyłane informacje. Z kolejnych rozdziałów tej książki dowiesz się, dlaczego właśnie tak się one nazywają.

Oczywiście przełączniki komunikują się z innymi urządzeniami wyposażonymi w kartę sieciową, np. routerem lub serwerem. Firma Cisco ma w swojej ofercie bardzo dużą liczbę tych urządzeń, przeznaczonych do różnych zastosowań. Przykładowy przełącznik znajduje się na zdjęciu poniżej (zob. rysunek 2.13).

Rysunek 2.13. Przełącznik Cisco Catalyst 2960 (48-portowy)

Koncentrator

Koncentrator (ang. hub ) przekazuje otrzymywany sygnał na wszystkie swoje porty. Oznacza to, iż nie ma zaimplementowanych żadnych algorytmów, które pozwalałyby na filtrację ruchu lub jego sprawdzanie. Jest więc prostym urządzeniem kopiującym to, co otrzyma, na wszystkie swoje porty. Użycie koncentratora zwiększa możliwości powstawania zjawiska, które nazywa się kolizją. Oznacza ono sytuację, w której dwa urządzenia sieciowe jednocześnie wysyłają dane. Obecnie w sieciach komputerowych koncentrator nie powinien być już stosowany.

Router

Router (ang. router ) jest urządzeniem umożliwiającym komunikację nie tylko w sieci lokalnej, ale także w sieci rozległej. Router pełni specyficzną funkcję - jest odpowiedzialny za odnajdywanie najlepszych tras dla wysyłanych danych.

Załóżmy, że próbujesz dostać się na serwer pracujący w Australii. Mieszkasz w Polsce, więc wysłane przez Ciebie dane muszą pokonać dość duży dystans. Wcale nie oznacza to, że zostaną one wysłane trasą najkrótszą z geograficznego punktu widzenia. To właśnie routery decydują, jak będzie wyglądała droga przesłanych przez Ciebie danych.

Routery umożliwiają również łączenie sieci zupełnie od siebie niezależnych. Co najważniejsze, sprawiają one, że możesz cieszyć się internetem, czyli globalną siecią komputerową, bo ta funkcjonuje właśnie dzięki tym urządzeniom. Jeden z wielu routerów firmy Cisco możesz zobaczyć na rysunku 2.14. Ten konkretny model - router SOHO - jest przeznaczony dla małych i średnich przedsiębiorstw.

Rysunek 2.14. Router Cisco 1941, widok z przodu

Urządzenia NGFW oraz IPS

Obecnie w sieciach komputerowych wielki nacisk kładziony jest na bezpieczeństwo. Urządzenia odpowiedzialne za bezpieczeństwo w sieci można powiedzieć, że tworzą odrębną grupę urządzeń sieciowych. W tej grupie mamy do czynienia z dwoma najważniejszymi urządzeniami, bez których dzisiejsze sieci na pewno stały by się łatwo dostępne dla potencjalnych włamywaczy.

Pierwsze urządzenia to urządzenia oznaczone jako NGFW czyli Next-Generation Firewall . Jest to zaawansowana wersja zapory sieciowej. Kiedyś zapora sieciowa (ang. firewall ) była w stanie filtrować pakiety jedynie na podstawie adresów IP (źródłowego i docelowego) oraz numerów portów. Obecnie zapory posiadają wiele dodatkowych mechanizmów zwiększających poziom ochrony infrastruktury IT. Zanim po krótce omówię niektóre z mechanizmów chciałbym zaznaczyć, że urządzenia NGFW firmy Cisco, to tylko jeden z klocków, w całym portfolio tej firmy, w skład którego wchodzi również Cisco ISE (ang. Identity Services Engine ), Cisco Umbrella oraz takie systemy jak Threat Grid czy SecureX. Zapory NGFW ściśle współpracują z wymienionymi narzędziami i dzięki temu tworzą jednolity ekosystem zabezpieczeń przedsiębiorstwa.

Cisco ISE jest bardzo rozbudowanym rozwiązaniem, które umożliwia zarządzanie kontrolą dostępu, politykami bezpieczeństwa oraz zarządzanie tożsamością. Jest to narzędzie dzięki któremu możesz zapewnić scentralizowane uwierzytelnienie dla wszystkich urządzeń sieciowych, ale również użytkownikom. Możesz nadawać im również odpowiednie uprawnienia w zależności od pełnionych ról w sieci. Cisco ISE wspiera mechanizmy MAB (ang. MAC Authentication Bypass ), uwierzytelnienie webowe (ang. Captive Portal ) ale również 802.1X.

W praktyce, po wdrożeniu ISE rozpoczyna się w sieci automatyczne rozpoznawanie charakterystyki ruchu sieciowego. Mechanizmy mogą więc w sposób automatyczny scharakteryzować każde urządzenie na podstawie ruchu jaki emituje. Możesz każde urządzenie scharakteryzować dodając do odpowiedniej grupy czy tworząc osobny profil. ISE działa w oparciu o polityki, które mogą być tworzone przez administratora. ISE daje też wsparcie dla tzw. oceny stanu bezpieczeństwa hosta (ang. posture assessment ). Chodzi tutaj np. o aktualność systemu operacyjnego, włączenie zapory, aktualizację baz wirusów itd. Jeśli na tym etapie wystąpi na przykład niezgodność z polityką wówczas takie urządzenie może nie otrzymać dostępu do sieci. Czasem w takich sytuacjach jako wsparcie użytkownika stosuje się tzw. portale naprawcze, które umożliwiają dostosowanie np. komputera do wymogów sieci.

Narzędzie Cisco Umbrella jest rozwiązaniem chmurowym. Działa w ścisłej współpracy z systemem DNS. Zadaniem tego rozwiązania jest blokowanie niechcianych i podejrzanych domen ale również adresów IP. Dzięki temu komunikacja z podejrzanych witryn zanim dotrze do sieci przedsiębiorstwa jest skanowana i blokowana jeśli zachodzi taka potrzeba. Jest to duże wsparcie dla sieci gdyż chroni ją przed atakami malware lub phishingiem. W praktyce działanie Cisco Umbrella polega na przekierowaniu zapytania DNS do serwerów Umbrella. Te serwery analizują zapytanie w czasie rzeczywistym i występujące tam mechanizmy decydują o przepuszczeniu odpowiedzi lub o jej zablokowaniu. Wszystkie bazy niebezpiecznych witryn są aktualizowane w czasie rzeczywistym i oparte o rozwiązania Cisco Talos. Jest to globalna baza zagrożeń tzw. wywiad o zagrożeniach (ang. threat intelligence ).

Kolejne narzędzie o którym wspomniałem to Cisco Threat Grid. Jest to narzędzie, które pozwala na analizowanie podejrzanych plików oraz innych danych poprzez czasowe umieszczenie ich w tzw. piaskownicy (ang. sandbox ). Jest to określenie środowiska odseparowanego od rzeczywistej sieci przedsiębiorstwa. Środowisko to wygląda tak jak rzeczywiste, ale nim nie jest. Dzięki temu możliwa jest zaawansowana analiza próbek takich jak np. malware czy exploitów. Dzięki takiemu rozwiązaniu można poznać sposób działania złośliwego oprogramowania. W środowisku testowym zainfekowany plik może zostać uruchomiony i obserwowany. Administrator może poznać dzięki temu sposób jego działania oraz przeanalizować wszelkie próby połączenia z zewnętrznymi serwerami. Takie wyniki badań zasilają bazy Talos lub Umbrella. Po przeprowadzonych analizach zwykle powstaje szczegółowy raport wraz z oceną ryzyka (ang. threat score ).

Z omawianymi do tej pory narzędziami współpracuje również kolejne rozwiązanie jakim jest Cisco SecureX. To narzędzie jest rozwiązaniem chmurowym o specyficznym działaniu integracyjnym wszystkie platformy do zarządzania cyberbezpieczeństwem. SecureX gromadzi bowiem wszystkie informacje z innych platform, a administrator dzięki temu ma dostęp do nich z jednej konsoli. Jest to również centralne miejsce przechowywania i wyświetlania logów zdarzeń systemowych. SecureX daje też administratorowi narzędzia związane z automatyzacją (ang. orchestration ). W każdej chwili może utworzyć schemat postępowania w przypadku wykrycia konkretnych zagrożeń łącznie z przesyłaniem informacji bezpośrednich takich jak SMS czy powiadamianie zespołów do spraw zagrożeń lub blokowanie podejrzanych adresów IP i komunikacji.

Zapory Cisco Firepower (to najbardziej rozpoznawalna linia zapór NGFW) wykorzystują m.in. technologię Cisco Firepower Threat Defense (FTD). Jest to specjalny system w którym wraz z systemami firewall dodatkowo działają dołączone systemy IPS (ang. Intrusion Prevention System ) oraz AMP (ang. Advanced Malware Protection ). Ponadto urządzenia Firepower są w stanie zarządzać politykami bezpieczeństwa oraz monitorowaniem sieci w czasie rzeczywistym. Zapory NGFW umożliwiają analizę pakietów praktycznie w każdej warstwie OSI. Taka funkcjonalność nazywa się DPI czyli Deep Packet Inspection . Dzięki tej funkcjonalności pakiety mogą być blokowane na poziomie protokołów, ale również samych aplikacji. Administrator otrzymuje pełną kontrolę przepływu danych na podstawie utworzonych reguł bezpieczeństwa.

Cisco Firepower Threat Defense to narzędzie umożliwiające szczegółową inspekcję ruchu sieciowego w czasie rzeczywistym. Umożliwia skanowanie i analizę podejrzanych plików i komunikacji od warstwy drugiej do siódmej modelu OSI. Zarządzanie urządzeniami Firepower zwykle odbywa się poprzez platformę FMC (ang. Cisco Firepower Management Center ). Administrator w jednym miejscu może konfigurować wiele urządzeń jednocześnie poprzez definiowane i egzekwowanie zaimplementowanych wcześniej polityk bezpieczeństwa. FMC posiada również funkcjonalności dokładnej inspekcji ruchu zaszyfrowanego. Nazywa się to funkcją dekrypcji SSL/TLS.

Jeśli chodzi o wspomniane systemy IPS (ang. Intrusion Prevention Systems ) to są to systemy których głównym zadaniem jest wykrywanie i zapobieganie atakom w czasie rzeczywistym. Warto abyś wiedział, że kiedyś występowały w sieciach systemy IDS (ang. Intrusion Detection System ). Były to systemy jedynie monitorujące ruch i powiadamiające administratora. Nie miały możliwości sprawczych, tj. na przykład blokowania ruchu. W systemach IPS takie możliwości są. Czyli dany system może tymczasowo zablokować ruch i oczywiście powiadomić administratora, aby ten przyjrzał się bliżej sytuacji, która wystąpiła w sieci. IPS podejmuje decyzje w oparciu o gotowe sygnatury znanych ataków, ale posiada również możliwości związane z uczeniem się. Dzięki temu IDS może monitorować ruch w danym czasie, a następnie zapamiętać jego specyfikę. Jeśli nagle coś zaburzy takie specyficzne działania, IDS może zareagować w sposób ustalony przez administratora.

W rozwiązaniach NGFW systemy IPS są podstawowym narzędziem filtrowania ruchu. Dzięki temu ruch jest filtrowany w czasie rzeczywistym w oparciu o najnowsze sygnatury ataków.

Sieć internet

Internet (ang. internet ) to globalna sieć komputerowa składająca się z wielu milionów lub nawet miliardów mniejszych sieci znajdujących się na całym świecie.

Jak już wspomniałem, internet funkcjonuje dzięki routerom, bo są one odpowiedzialne za łączenie sieci różnych firm, dostawców internetowych oraz osób prywatnych. Każdy, kto posiada komputer podłączony do sieci internetowej, staje się w pewnym sensie twórcą nowej gałęzi w całym ogromnym drzewie połączeń (zob. rysunek 2.15).

Obecnie internet oferuje wiele różnego rodzaju usług, takich jak m.in.:

- przeglądanie stron WWW,

- telewizja i radio,

- komunikacja (serwisy społecznościowe, komunikatory),

- zakupy,

- bankowość elektroniczna.

Rysunek 2.15. Przykładowy model sieci internet

Szacuje się, że z zasobów sieci internet korzysta dziś około 5,5 miliarda użytkowników, a więc ponad połowa ludzkości, i liczba ta ciągle rośnie. Są to dane wynikające z raportów ITU (Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny) z 2023 roku. Warto również podkreślić, że około 70% ruchu w internecie dotyczy multimediów, z czego ponad 60% to ruch wideo.

BYOD - trend w sieciach

BYOD to nie urządzenie, lecz nazwa trendu w sieciach komputerowych przedsiębiorstwa. Pochodzi ona od angielskich słów Bring Your Own Device , czyli w dosłownym tłumaczeniu: "przynieś swoje własne urządzenie".

Niektórzy projektanci sieci twierdzą, że praca na własnym komputerze daje pracownikowi większą swobodę, pozwala mu również w pełni wykorzystywać zasoby dostępne na jego prywatnym urządzeniu. Z punktu widzenia pracodawcy takie rozwiązanie ma wiele zalet. Największą z nich jest to, że nie musi on ponosić żadnych kosztów związanych z zakupem urządzenia bądź ewentualną naprawą w razie jego uszkodzenia.

Z punktu widzenia bezpieczeństwa sieci jest to jednak dość duży problem. Każdy użytkownik może posiadać inny model laptopa, inny system operacyjny oraz inne wersje oprogramowania. Poza tym na takim przenośnym komputerze pracownik zapewne będzie trzymał dane służbowe, które nierzadko są tajemnicą firmy. Bardzo ważną kwestią jest też zapewnienie podstawowej ochrony takiego sprzętu, czyli na przykład aktualizacja antywirusa lub innych programów gwarantujących bezpieczeństwo.

Okablowanie sieci przedsiębiorstwa

Sieć przedsiębiorstwa znacznie różni się od sieci domowej. Setki kabli i wtyczek, ryczące serwery, klimatyzatory i nawilżacze powietrza sprawiają, że możesz się czuć jak w centrum lotów kosmicznych.

Poprawne działanie sieci przedsiębiorstwa oraz całego systemu informatycznego wymaga wcześniejszego zaprojektowania i opracowania. Ponadto należy zachować w nich odpowiedni porządek i określoną hierarchię. Będę jeszcze o tym wspominał w rozdziale o projektowaniu.

W sieci domowej kable sieciowe zwykle nie są opisane i leżą luzem na podłodze pomieszczenia, w którym znajdują się mały router i modem dostawcy internetu. Nierzadko kable sieciowe są ze sobą splątane i pozawijane w najróżniejszych kierunkach i leżą obok przewodów, w których płynie prąd elektryczny zasilający wszystkie urządzenia domowe.

"No i co z tego?" - zapytasz. "Sieć przecież działa". Masz rację, drogi Czytelniku, sieć działa i w dużej firmie też by zapewne działała. Tutaj jednak chodzi o zachowanie takiego porządku, aby w razie konieczności można było szybko i sprawnie znaleźć źródło awarii. Ważne jest więc prawidłowe zaprojektowanie sieci i wykonanie jej zgodnie z tym projektem. Konieczne jest też opracowanie odpowiednich procedur w przypadku awarii.

Spójrz na rysunek 2.16. Znajduje się na nim kilka urządzeń pracujących w sieci komputerowej przedsiębiorstwa. Omówię je wszystkie po kolei i zaproponuję Ci właśnie taki prosty model, który możesz wdrożyć w swojej sieci w przyszłości. Oczywiście na tym etapie prezentuję model nieco uproszczony.

Rysunek 2.16. Przykład wnętrza szafy krosowniczej (teleinformatycznej) wraz z jej wyposażeniem

W warunkach firmowych w każdym pokoju, w którym będzie komputer, powinien znajdować się kabel sieciowy umożliwiający podłączenie komputera do sieci. Kabel powinien być zakończony opisanym gniazdem z wejściem RJ-45 (zob. rysunek 2.17) lub innym, jeśli firma stosuje na przykład technologię światłowodową.

Rysunek 2.17. Gniazdo sieciowe zakończone przewodami typu skrętka

Gniazdo abonenckie powinno mieć co najmniej dwa złącza; oznacza to, że do jednego gniazda muszą być podłączone dwa ośmiożyłowe przewody wybranej kategorii. Oczywiście jeżeli niezbędna jest większa ich liczba, powinno się to uwzględnić na etapie planowania. Na rysunku 2.17 zaprezentowałem przykładowe gniazdo sieciowe zakończone dwoma przewodami typu skrętka.

Obecnie technologie światłowodowe używane są również w sieciach LAN ze względu na coraz niższe koszty samych przewodów, ale także na spadające ceny interfejsów światłowodowych w komputerach. Rysunek 2.18 przedstawia kartę sieciową zamontowaną w serwerze. Karta umożliwia podłączenie czterech linii światłowodu wielomodowego.

Rysunek 2.18. Karta sieciowa (światłowodowa) w serwerze

Jeśli chodzi o gniazdo sieciowe abonenckie, to gniazdo sieciowe ethernetowe przeznaczone jest dla przewodu miedzianego, stanowi zakończenie tego przewodu i pozwala na wpięcie odpowiedniego urządzenia do interfejsu RJ-45. Drugi koniec kabla powinien być zakończony w urządzeniu nazywanym panelem krosowniczym (ang. patch panel ). Panel krosowniczy zamontowany jest w szafie krosowniczej (szafie teleinformatycznej). Na rysunku 2.19 możesz zauważyć fragment przedniej części takiego panelu. Jest tu wpięty patch cord . Zwróć również uwagę na to, że gniazdo jest opisane odpowiednim numerem.

Rysunek 2.19. Fragment patch panelu służącego do montażu i zakańczania przewodów miedzianych

Panel krosowniczy od strony zewnętrznej zakończony jest wtykiem RJ-45, a od strony wewnętrznej złączem, które często określane jest jako IDC. Złącze to ma osiem rowków, do których wkłada się jedną żyłę przewodu sieciowego, a następnie wciska się ją do tego złącza narzędziem uderzeniowym (zob. rysunek 2.20).

Rysunek 2.20. Typowe narzędzie uderzeniowe służące do zaszywania gniazd sieciowych

We wnętrzu każdego rowka znajdują się specjalne ostre krawędzie, które przecinają izolację i stykają się z przewodem miedzianym, powodując trwałe połączenie i przewodzenie prądu elektrycznego. W momencie, kiedy żyła przewodu jest wciskana, narzędzie uderzeniowe obcina pozostałą część przewodu. Czynność ta wygląda tak, jak pokazałem na rysunku 2.21.

Rysunek 2.21. Narzędzie uderzeniowe do zaszywania przewodów w gnieździe sieciowym

W zależności od rodzaju sieci w szafie mogą się znajdować również urządzenia aktywne, np. przełączniki lub routery. Czasem w szafie jest też zasilacz UPS (ang. Uninterruptible Power Supply ), który podtrzymuje zasilanie w przypadku jego zaniku. Takie rozwiązanie stosuje się, kiedy w budynku nie ma globalnego systemu zasilania awaryjnego.

Wspomniałem już, że w praktyce wyróżniamy urządzenia aktywne i pasywne. Urządzenia aktywne to takie, które do działania wymagają prądu elektrycznego, czyli przełączniki, routery, modemy itd. Jeśli urządzenie nie potrzebuje do działania prądu elektrycznego, lecz na przykład tylko go przenosi, nazywane jest pasywnym (może to być panel krosowniczy, gniazdo sieciowe itd.).

Na rysunku 2.16 widać szafę krosowniczą (często nazywaną także szafą teleinformatyczną) z zamontowanym panelem krosowniczym oraz przełącznikiem i routerem. Przełącznik połączony jest z routerem przewodem zwanym kablem krosowniczym (ang. patch cord ). Jest to fabrycznie przygotowany gotowy przewód służący do szybkiego połączenia dwóch urządzeń. Przewody te można zakupić w rozmaitych długościach, w zależności od potrzeb. Mają one różne kolory, aby łatwiej można było odszukać odpowiednie połączenie wśród setek kabli w serwerowni. Możesz wybrać na przykład kolor czerwony przewodów do połączenia serwerów, a kolor zielony do połączenia stacji roboczych. Dzięki temu w przypadku utraty połączenia w serwerze pominiesz przewody innych kolorów, co znacznie przyspieszy rozwiązanie problemu.

Kabel biegnący z pomieszczenia, w którym jest komputer, znajduje się więc w ścianie i włożony jest do szafy krosowniczej, a jego zakończenie umieszczone jest w panelu krosowniczym. Gniazdo sieciowe w pomieszczeniu powinno być opisane, np. 1-10-2 , gdzie 1 oznacza piętro, 10 numer szafy, do której gniazdo jest podłączone, a 2 to kolejny numer gniazdka. Ten sam opis musi się znajdować na panelu krosowniczym. Jeśli zajdzie potrzeba podłączenia komputera do sieci, wystarczy kablem krosowniczym podłączyć gniazdo w panelu do przełącznika. Oczywiście numeracja to indywidualna sprawa każdego przedsiębiorstwa. Możesz nazwać gniazda tak, jak chcesz, bo to Ty masz się w tym odnaleźć.

Poprawna identyfikacja kabli to bardzo ważna sprawa. Jednak żaden administrator nie lubi tej czynności, ponieważ kiedy trzeba ją wykonać od podstaw, zajmuje naprawdę dużo czasu. Im więcej informacji będzie zawartych w opisie przewodu, tym mniej danych będziesz musiał umieszczać w dokumentacji. Pamiętaj również, że czas poświęcony na zrobienie dobrego opisu wbrew pozorom nigdy nie jest stracony. Już kiedy nastąpi pierwsza awaria, będziesz mógł ją szybko i sprawnie zlokalizować bez zbędnego przeszukiwania dokumentacji i bez zbędnej fizycznej obecności na miejscu awarii.

Media transmisyjne (miedziane, światłowodowe, bezprzewodowe)

Aby móc korzystać z dobrodziejstw sieci komputerowych i używać ich zasobów, trzeba wybrać odpowiednie medium, którym będą przesyłane dane z jednego miejsca sieci do drugiego. Do dyspozycji mamy trzy warianty: kabel miedziany (ang. copper cable ), kabel światłowodowy (ang. fiber-optic cable ) oraz medium bezprzewodowe (ang. wireless ). Wybór może zależeć od kilku czynników. Przede wszystkim ważne jest to, czy projektujesz sieć od nowa, czy chcesz rozbudować już istniejącą. Bardzo duże znaczenie mają również budżet, jakim dysponujesz, lokalizacja, w której zamierzasz uruchomić sieć, oraz ewentualne względy techniczne, lokalowe lub estetyczne.

Przed podjęciem tej dość trudnej decyzji należy się więc dobrze zastanowić, ponieważ być może na późniejszym etapie będziesz musiał dopasować do wybranego rozwiązania odpowiednie urządzenia. Często jest jednak tak, że urządzenia są już zainstalowane i trzeba sobie jakoś poradzić w drugą stronę. Przykłady różnych sytuacji można by tu mnożyć, chodzi jednak nie o to, aby je wszystkie znać, ale o to, aby nauczyć się myśleć logicznie i nie ulegać spontanicznej fascynacji, którą wielu administratorów przeżywa na przykład po szkoleniu przeprowadzonym przez konkretnego producenta danej technologii. Sam nie raz wpadłem w taką pułapkę, dlatego chcę Cię namówić, żebyś przed dokonaniem wyboru poobserwował rynek lub poczytał o konkurencyjnych rozwiązaniach, niekoniecznie tańszych albo droższych.

Wróćmy jeszcze na chwilę do wyboru mediów sieciowych. Zapewne zastanawiasz się, od czego zacząć. Odpowiedź na to pytanie jest bardzo prosta: zacznij od początku. Jeśli projektujesz sieć od nowa, w zasadzie możesz tę odpowiedź potraktować dosłownie. Jeżeli zaś chcesz rozbudować istniejącą sieć, musisz zdefiniować i podsumować to, co już posiadasz.

Jednak punktem wyjścia musi być określenie potrzeb oraz zastanowienie się nad tym, co chcesz osiągnąć i jakie ewentualnie potrzeby będziesz mieć w przyszłości. Tutaj pomocna może się okazać rozmowa z prezesem firmy lub dyrektorem. Może opowiedzą Ci o swoich wizjach albo przynajmniej wskażą, co jest dla nich najistotniejsze. Często z tych rozmów można wiele wywnioskować. Dlaczego to takie ważne? To Ty jesteś administratorem i to przede wszystkim Tobie powinno zależeć na tym, aby sieci dobrze działały nie tylko teraz, ale również w przyszłości. Musisz trzymać rękę na pulsie. Zdecydowanie odradzam popadanie w skrajności, czyli zakup najstarszych i niemożliwych do rozbudowy technologii w celu obcięcia kosztów lub superinwestycje i kupowanie technologii, które dopiero weszły lub wchodzą na rynek. Biorąc pod uwagę nasze krajowe warunki, nie są to dobre podejścia.

Jako pracownik danej firmy wiesz, czym się ona zajmuje i jakie są jej potrzeby. Idąc tym tropem i analizując plany na przyszłość, będziesz mógł mniej więcej określić podstawowe wymagania, a potem uwzględnić je w projekcie. Jeśli w sieci przesyłana jest naprawdę duża ilość danych, może warto zastanowić się nad zbudowaniem całej sieci w technologii światłowodowej. Może w warunkach, w jakich pracujesz (np. w szpitalu lub innym miejscu, gdzie występuje promieniowanie elektromagnetyczne), technologia światłowodowa będzie jedynym sensownym rozwiązaniem, tym bardziej że koszt przewodu miedzianego ekranowanego jest obecnie niewiele mniejszy niż koszt światłowodów. Trzeba jednak wziąć pod uwagę to, że urządzenia z interfejsami miedzianymi są często o wiele tańsze od swych światłowodowych odpowiedników.

Ułożenie przewodów jest przeważnie niezwykle trudne lub po prostu nieopłacalne, dlatego w takim przypadku należy się zastanowić nad łącznością bezprzewodową.

Jeśli chodzi o okablowanie miedziane, na tym etapie musisz wiedzieć, że przekazywane w tym przewodzie impulsy elektryczne poddawane są tzw. propagacji (ang. propagation ). Jest to zjawisko przemieszczania się impulsu z jednej części przewodu do drugiej. Istotny jest przy tym sposób przesyłania bitów, który uzależniony jest od wielu czynników. Najważniejszymi z nich są rodzaj użytego medium i jego jakość. Podczas propagacji sygnał może natrafić na swojej drodze na wiele różnych trudności. Jedną z nich jest zjawisko zwane tłumieniem (ang. attenuation ). Tłumienie to nic innego jak utrata mocy przesyłanego sygnału. Przewód będzie narażony na tłumienie, jeśli będzie zbyt długi, zbyt słabej jakości lub zbyt mocno zagięty. Następnym częstym problemem występującym w przewodzie miedzianym jest szum (ang. noise ). Pojawia się on wtedy, kiedy na przewód z zewnątrz działają inne sygnały powodujące zakłócenia. Mogą one znacznie zniekształcić przesyłane dane lub nawet uniemożliwić ich transmisję.

Przy przesyłaniu bitów w przewodzie miedzianym wykorzystywana jest określona metoda ich kodowania. Kodowanie to sposób umieszczania poszczególnych bitów w medium sieciowym. W przewodzie miedzianym bity przesyłane są za pomocą prądu elektrycznego, dlatego muszą zostać zamienione przez kartę sieciową na prąd elektryczny. Każdy bit jest więc impulsem elektrycznym. Karta sieciowa nadająca musi użyć odpowiedniej metody kodowania, takiej, która zostanie rozpoznana po drugiej stronie, dzięki czemu będzie mogła zostać dokonana ponowna zamiana prądu elektrycznego na bity.

Główne kodowanie polega na tym, że binarne 0 jest reprezentowane (kodowane) poprzez zmianę napięcia z wysokiego na niskie, a binarne 1 reprezentuje zmiana napięcia z niskiego na wysokie. Metoda ta bardzo przypomina nadawanie komunikatów za pomocą alfabetu Morse'a. Podane porównanie jest jednak bardzo uproszczone. W sieciach komputerowych stosuje się różne metody kodowania i modulacji sygnału i jest to uzależnione głównie od prędkości transmisji oraz medium. Czyli wraz ze wzrostem przepływności i rosnącymi wymaganiami w zakresie zasięgu czy jakości transmisji zastosowane metody kodowania mogą być różne. Na przykład w sieciach 10 Mb/s stosowane było kodowanie Manchester Encoding. W sieciach Fast Ethernet było to już kodowanie 4B/5B oraz MLT-3. W sieciach Gigabitowych najczęściej stosuje się 8B/10B i 4D-PAM5 czy 64B/66B. Podaję Ci tylko niektóre, bo być może zainteresuje Cię ten temat i będziesz wiedział od czego zacząć poszukiwania wiadomości w internecie. Nie jest to jednak wiedza, którą musisz znać podczas zdawania egzaminu. Jedno jest pewne, że wszystkie techniki mają za zadanie zapewnić jak najwyższą niezawodność oraz maksymalną wydajność transmisji. Sieci mają obecnie wiele zadań i wiele się od nich wymaga.

Konieczne jest także omówienie zjawiska, które może sprawić, że komunikacja w sieci komputerowej opartej na medium miedzianym będzie utrudniona, a nawet niemożliwa. Mowa tutaj o zakłóceniach elektromagnetycznych, których źródłem mogą być różnego rodzaju urządzenia elektroniczne lub emitujące promieniowanie elektromagnetyczne.

Okablowanie strukturalne to bardzo szeroki temat. Przez lata opracowano wiele rozmaitych standardów i norm związanych z tym rozwiązaniem. W praktyce najczęściej spotykamy się z terminami okablowanie poziome i okablowanie pionowe (często stosuje się też w tym przypadku zamienną nazwę okablowanie szkieletowe budynku).

Okablowanie szkieletowe (ang. building backbone cabling ) przeznaczone jest do tego, aby połączyć ze sobą główne punkty dystrybucyjne w przedsiębiorstwie. Tak więc jeśli na przykład w firmie jest pięć pięter i na każdym znajduje się jedna szafa teleinformatyczna (punkt dystrybucyjny), okablowanie to połączy wszystkie urządzenia umieszczone w szafach. Takie połączenia zwykle realizowane są do głównego przełącznika firmy. Dzięki temu powstaje sieć o typowej topologii gwiazdy.

Okablowanie szkieletowe zazwyczaj oparte jest na przewodzie światłowodowym, dlatego w głównych szafach teleinformatycznych często znajduje się urządzenie zwane przełącznicą światłowodową (zob. rysunek 2.22). Taka przełącznica skupia wszystkie linie światłowodowe w jednym miejscu i pozwala na połączenie obu końców światłowodu, np. do przełącznika. Podobnie jak w patch cordzie wewnętrzna strona (górna na zdjęciu) kończy światłowód, który biegnie z określonego miejsca w sieci. Natomiast strona zewnętrzna (dolna na zdjęciu) pozwala podpiąć patch cord światłowodowy.

Rysunek 2.22. Fragment przełącznicy światłowodowej

Okablowanie poziome (ang. horizontal cabling ) to okablowanie łączące punkt dystrybucyjny (szafę teleinformatyczną) z gniazdem abonenckim. Warto wiedzieć, że w przypadku zastosowania kabli miedzianych odległość od gniazda do szafy nie powinna przekraczać 90 metrów, dzięki czemu do połączeń urządzeń końcowych pozostanie Ci jeszcze 10 metrów. Jeśli chodzi o rodzaj okablowania, którego możesz użyć, to wszystko zależy od Twoich bieżących potrzeb. Niemniej powinno to być okablowanie co najmniej kategorii 5e. W rozwiązaniach dotyczących okablowania poziomego możesz również wykorzystać przewody światłowodowe wielomodowe. Takie światłowody mają zwykle średnicę 62,5/125 lub 50/125 mikrometra.

Przewód miedziany

Mówiąc o poszczególnych przewodach używanych w sieciach komputerowych, mówimy o standardzie Ethernet opracowanym przez IEEE, który oznaczony jest symbolem 802.3. Właśnie w nim zawarte są informacje opisujące poszczególne specyfikacje przewodów takie jak np. prędkość czy długość samego przewodu.

Najbardziej popularne miedziane okablowanie ustandaryzowane w Ethernecie to:

- 10BASE-T (Ethernet 802.3),

- 100BASE-T (Fast Ethernet 802.3U),

- 1000BASE-T (Gigabit Ethernet 802.3ab).

Przewody miedziane, zwykle nazywane skrętką, to najczęściej używane medium transmisyjne. Gwarantują one szybkie działanie i niezawodność, ponadto są tanie i ogólnodostępne. Montaż i ewentualny pomiar nie stanowią w ich przypadku większego problemu.

Miedź jest obecnie najpopularniejszym medium sieciowym i choć od wielu lat wielką popularnością cieszy się światłowód i łączność bezprzewodowa, to przewód miedziany jest wciąż najczęściej stosowany. Przewód miedziany przesyła binarne zera i jedynki w postaci impulsów elektrycznych. Krótko mówiąc, w przewodzie miedzianym płynie prąd elektryczny.

Wyróżniamy kilka rodzajów przewodów miedzianych. Jest to przeważnie przewód nieekranowany (ang. unshielded twisted-pair cable ) i w żaden sposób nie jest zabezpieczony przed zakłóceniami pochodzącymi z zewnątrz. Łatwo go układać i montować, gdyż jest zwykle giętki i dosyć cienki.

Drugi rodzaj przewodu miedzianego to przewód ekranowany (ang. shielded twisted-pair cable ), który ma różne zabezpieczenia przed zakłóceniami pochodzącymi z zewnętrznych źródeł, np. z przewodów, w których płynie prąd elektryczny. Te zabezpieczenia to dodatkowa folia oddzielająca przewody oraz dodatkowa folia ochraniająca cały przewód. Zazwyczaj skrętka ekranowana jest grubsza i trudniej ją montować, ponadto jest droższa w zakupie.

Wyróżniamy zatem następujące rodzaje okablowania miedzianego:

- skrętka nieekranowana (ang. unshielded twisted-pair - UTP),

- skrętka ekranowana (ang. shielded twisted-pair - STP),

- kabel koncentryczny (ang. coaxial cable ).

Oba typy skrętki zwierają po cztery pary przewodów. Każdy przewód ma inny kolor, aby można było łatwo podłączyć go po drugiej stronie do odpowiedniego urządzenia pasywnego. Przykład skrętki nieekranowanej znajduje się na rysunku 2.23.

Skrętka nieekranowana ma zastosowanie w miejscach, w których nie występują większe zakłócenia elektromagnetyczne. Przewód ten nie ma żadnego zabezpieczenia, tylko gumowy płaszcz ochraniający osiem przewodów, które również są izolowane. Dzięki temu przewód ma niewielką średnicę i można go dość łatwo montować. Koszt jego zakupu jest niewielki. Skrętka nieekranowana również występuje w dwóch odmianach: jako linka

Rysunek 2.23. Skrętka nieekranowana

i jako drut. Przewód typu linka jest bardziej giętki i jest przeznaczony do układania w miejscach, gdzie trzeba go zagiąć. Świetnie nadaje się do połączeń pomiędzy szafami LAN na niewielkich odległościach, w kanałach wentylacyjnych lub podwieszanych sufitach. Oczywiście należy pamiętać, aby instalować go z dala od źródła potencjalnego promieniowania. Zagrożenie stanowią w tym przypadku przewody z prądem elektrycznym. Przewód typu drut zaleca się układać na większych odległościach, ponieważ nie jest tak giętki jak przewód typu linka. Dzięki temu można go łatwiej przeciągać w kanałach na przewody i peszlach. Natomiast pozostałe parametry, jak również zasady montażu przewodu typu drut i przewodu typu linka są bardzo podobne. Należy jednak pamiętać o tym, aby przewodu typu drut zbytnio nie naginać podczas montażu, może to bowiem uszkodzić przewód lub pogorszyć parametry przesyłu.

Kolejnym rodzajem przewodu jest skrętka ekranowana, widoczna na rysunku 2.24. Łatwo zauważyć, że ma ona większą średnicę niż inne przewody. Wskutek tego jest także nieco twardsza, co może stwarzać problemy podczas jej instalacji.

Rysunek 2.24. Skrętka ekranowana

Skrętka ekranowana ma dodatkowy oplot i linkę uziemiającą. Dzięki temu jest bardziej odporna na działanie promieniowania elektromagnetycznego. Można, a nawet trzeba ją układać w miejscach narażonych na większe promieniowanie. Najważniejszą rzeczą jest uziemienie przewodu. Można do tego wykorzystać specjalne wtyki RJ-45 z dodatkowym metalowym płaszczem, do którego przed zaciśnięciem montuje się wystający drut (widoczny na powyższym zdjęciu).

Jak już wspomniałem, oba rodzaje skrętki mają osiem przewodów (cztery pary). Każdy przewód jest innego koloru, aby można go było łatwo odróżnić od pozostałych i połączyć odpowiednio na obydwu końcach. Standardowo stosuje się następujące kolory: biało-pomarańczowy, pomarańczowy, biało-zielony, zielony, biało-niebieski, niebieski, biało-brązowy, brązowy. Wszystkie przewody są ze sobą skręcone, dzięki czemu nie "przeszkadzają" sobie nawzajem podczas przesyłu danych, czyli nie interferują między sobą.

Sposób układania kolorów przewodów w odpowiedniej kolejności regulują dwie normy: TIA/EIA-568A i TIA/EIA-568B. Zostały one opracowane przez organizacje TIA (ang. Telecommunications Industry Association - Stowarzyszenie Przemysłu Telekomunikacyjnego) i EIA (ang. Electronic Industries Alliance - Sojusz Przemysłu Elektronicznego). Pierwsza z nich to organizacja normalizacyjna, która obejmuje swoją działalnością głównie USA i specjalizuje się w okablowaniu. Druga zrzesza producentów urządzeń elektronicznych.

Wyróżnia się kilka kategorii skrętki miedzianej.

Kategoria 3 to przewody, które nie są ze sobą poskręcane; zazwyczaj są to przewody nieekranowane. Ten typ przewodu w sieciach komputerowych nie jest już używany. Dawniej służył do łączenia linii telefonicznych, ale obecnie został zastąpiony przez kategorię 5.

W kategorii 5e do niedawna była budowana większość sieci komputerowych. Kategoria ta pozwala ułożyć przewód miedziany na odległość do 100 metrów od źródła do celu. Przewody są poskręcane. Służą do transmisji danych, obsługując m.in. prędkości 100 Mb/s i 1000 Mb/s.

Kategoria 6 okablowania miedzianego to nowocześniejszy odpowiednik kategorii 5e, umożliwiający przesyłanie danych z prędkością 1 Gb/s dzięki zastosowaniu dodatkowego oplotu chroniącego. W niektórych rodzajach okablowania tej kategorii dodatkowo oddziela się poszczególne pary przewodów specjalną osłoną. Kabel tego typu nie był jednak zbyt długo stosowany w profesjonalnych rozwiązaniach, ponieważ pojawiła się nowa prędkość pracy sieci Ethernet i konieczne było opracowanie nowej kategorii - 6a. Obsługuje ona prędkość 10 Gb/s i można jej używać w instalacjach do 100 metrów.

Powstały również kategorie okablowania 7 i 7a, które charakteryzują się lepszymi parametrami wydajnościowymi. Jednak wydajność ta nie jest na tyle duża, aby w pełni obsłużyć prędkości powyżej 10 Gb/s, nie wystarcza też na odległość 100 metrów. Powstała więc jeszcze bardziej udoskonalona kategoria okablowania, 8, pozwalająca na transmisję z prędkością 40 Gb/s przy pełnym dystansie 100 metrów, a nawet na osiągnięcie prędkości 100 Gb/s, na razie jednak tylko na odcinku do około 30 metrów. Oczywiście jak to zwykle bywa w świecie sieci komputerowych, nie jest to ostatnie słowo producentów i zapewne już niedługo pojawi się kolejna kategoria.

Aby połączyć przewody z kartą sieciową, trzeba mieć odpowiednią końcówkę do przewodu - tzw. wtyk RJ-45 (zob. rysunek 2.25). Wtyk jest plastikowy i ma na końcu miedziane zaciski. Po włożeniu kolorowych przewodów do wtyku zaciski mają za zadanie wbić się do przewodu i trwale się z nim połączyć. Oczywiście tak przygotowany przewód możesz wetknąć do karty sieciowej wyposażonej w odpowiedni interfejs. Zaciski dotkną przygotowanego wtyku i umożliwią przepływ prądu elektrycznego.

Rysunek 2.25. Przewód z wtykiem RJ-45

Aby przygotować przewód, po włożeniu kolorowych par do wtyku RJ-45 należy trwale je zacisnąć. Służy do tego narzędzie, które nazywa się zaciskarką (zob. rysunek 2.26). Sprawia ono, że miedziane zęby umieszczone w końcówce RJ-45 wbijają się do umieszczonych tam kolorowych przewodów. Dzięki temu sygnał z przewodu może teraz płynąć do "zębów", a przez nie do wypustek w karcie sieciowej i dalej do samej karty sieciowej.

Rysunek 2.26. Urządzenie do zaciskania wtyków 8P8C i RJ45 - zaciskarka

Wspomniałem o kolorach kabli, które występują nie bez powodu. Ich kolejność jest określona przez dwa standardy, a od wybranego standardu zależy, jaki rodzaj połączenia zostanie wykonany.

Jeśli chcesz połączyć ze sobą dwa te same urządzenia, czyli np. komputer z komputerem, router z routerem, przełącznik z przełącznikiem lub komputer z routerem Cisco, należy użyć przewodu, który nosi nazwę crossover (z przeplotem). Co to znaczy?

Karta sieciowa po jednej stronie wysyła dane, wykorzystując przewody 1 i 2 (zob. rysunek 2.27). Urządzenie po drugiej stronie powinno na przewodach 1 i 2 odbierać dane. Karta sieciowa standardowo odbiera dane na przewodach 3 i 6, dlatego przewody 1 i 2 traktuje jako te do wysłania. Jeśli więc z jednej strony przewodu ułożysz kolorowe kabelki w kolejności zgodnej ze standardem T568B, to po obydwu stronach uzyskasz następującą kolejność: biało-pomarańczowy (1), pomarańczowy (2), biało-zielony (3), niebieski (4), biało-niebieski (5), zielony (6), biało-brązowy (7), brązowy (8) (zob. rysunek 2.27). To spowoduje tylko jedno: brak połączenia. Aby połączenie mogło zostać zrealizowane, trzeba odwrócić przewody.

Rysunek 2.27. Ponumerowane przewody we wtyku RJ45

Jeśli połączenie wykorzystuje szybkości 10 Mb/s i 100 Mb/s, to musisz po drugiej stronie zamienić przewody 1 z 3 i 2 z 6. Po jednej stronie przewodu musisz więc ułożyć przewody według standardu T568B, czyli w takiej oto kolejności: biało-pomarańczowy (1), pomarańczowy (2), biało-zielony (3), niebieski (4), biało-niebieski (5), zielony (6), biało-brązowy (7), brązowy (8), a po drugiej stronie w następującej kolejności: biało-zielony (1), zielony (2), biało-pomarańczowy (3), niebieski (4), biało-niebieski (5), pomarańczowy (6), biało-brązowy (7), brązowy (8). Dzięki temu przewody 1 i 2 będą wysyłać dane z jednej strony, a na przewodach 3 i 6 nastąpi odbiór danych z drugiej strony. Standard ten nosi oznaczenie T568A. Pamiętaj, że ta kombinacja działa w sieciach o prędkości do 100 Mb/s, ponieważ wykorzystywane są w nich jedynie cztery przewody, czyli dwie pary.

W sieciach działających z prędkością większą niż 100 Mb/s, np. 1000 Mb/s, używane są wszystkie cztery pary przewodów. Dlatego kabel z przeplotem z jednej strony powinien być wykonany zgodnie z T568B, a z drugiej strony kolejność powinna być następująca: biało-zielony (1), zielony (2), biało-pomarańczowy (3), biało-brązowy (4), brązowy (5), pomarańczowy (6), niebieski (7), biało-niebieski (8).

Podczas pracy z sieciami komputerowymi będziesz mieć zapewne do czynienia z przewodem, który nosi nazwę rollover (kabel odwrócony). Jest to przewód konsolowy stosowany do podłączenia się do urządzenia Cisco celem jego konfiguracji. Ma on układ przewodów, który z jednej strony jest taki, jak określono w standardzie T568B, a z drugiej strony jest odwrócony. Przewód ten jest coraz rzadziej wykorzystywany. Obecnie w urządzeniach Cisco można przeprowadzać konfigurację urządzeń przy użyciu przewodu USB.

W sieciach Ethernet stosuje się różne systemy okablowania, które mają określone symbole i możliwości przesyłu danych. Poniżej znajdziesz krótki opis kilku spośród tych systemów.

Jednym z pierwszych systemów okablowania dla sieci Ethernet był system o symbolu 10BASE-T, przeznaczony dla sieci, które działały z maksymalną prędkością 10 Mb/s. Interfejsy pracujące z taką prędkością nazywane są po prostu Ethernetem. Jeśli taki interfejs znajduje się na urządzeniach Cisco, to często zawiera właśnie symbol 10BASE-T. Obecnie takie interfejsy nie są już montowane w urządzeniach sieciowych i możesz je spotkać jedynie w starszych modelach. W przypadku tej technologii najczęściej stosowana jest kategoria 3 (lub wyższa) okablowania. System 10BASE-T wykorzystuje dwie pary przewodów: jedna para transmituje sygnał, a druga go odbiera. Przewód miedziany nie powinien być dłuższy niż 100 metrów, aby mógł prawidłowo przenosić sygnały.

Kolejny ma symbol 100BASE-TX. Podobnie jak 10BASE-T używa on dwóch par przewodów: jedną parą dane są przesyłane, a drugą odbierane. Interfejsy obsługujące ten system nazywane są FastEthernetem, ponieważ dane mogą być przesyłane z maksymalną prędkością 100 Mb/s. Jest to wciąż bardzo popularny system i często używa się go w sieciach komputerowych. Oparty jest na okablowaniu kategorii 5 (lub wyższej) UTP bądź STP. Również w tym przypadku zalecane jest, aby długość przewodu biegnącego od nadajnika do odbiornika nie przekraczała 100 metrów.

Istnieje także system 100BASE-FX, zbudowany w oparciu o przewód światłowodowy. Zwykle w przypadku tego systemu używa się przewodu światłowodowego wielomodowego. Ten rodzaj przewodu stosowany jest przeważnie w sieciach lokalnych, w których poszczególne segmenty oddalone są od siebie o nie więcej niż 2 kilometry. Należy tu podkreślić, że korzystając z przewodów światłowodowych, odbiorca chce zazwyczaj uzyskać dużą przepustowość, np. 1 Gb/s, 10 Gb/s lub większą. Jeśli okablowanie strukturalne już na samym początku dostosowane jest do takich prędkości, to warto zastanowić się nad wymianą urządzeń szkieletu sieci na bardziej wydajne, wyposażone w interfejsy o większej przepustowości.

Już jakiś czas temu w systemie mediów znalazło się łącze ????BASE-T. W tym systemie każda para przesyła dane, tak więc dwie pary przesyłają dane i dwie mogą je odbierać, dzięki czemu wszystkich osiem przewodów używanych jest do transmisji. Szybkość pracy takiego łącza kształtuje się na poziomie 1000 Mb/s, czyli 1 Gb/s. Dla tego typu połączenia stosuje się okablowanie miedziane kategorii 5e, 6 lub 6A, które jest okablowaniem typu UTP. Długość przewodu wynosi maksymalnie 100 metrów. Jednak trzeba pamiętać, że przewody muszą spełniać bardzo wysokie wymagania dotyczące poprawnej ich instalacji. Oznacza to, że zakończenia w postaci złączy RJ-45 powinny być najlepszej jakości. Podczas instalacji takich zakończeń należy unikać nadmiernego rozplatania przewodu.

Przy okazji omawiania łącza 1000BASE warto też wspomnieć o łączu 100BASE-X, które obsługuje technologię światłowodową.

W technologii Ethernet można także znaleźć system 10GBASE-T dla technologii przesyłu 10 Gb/s w kablu miedzianym oraz systemy 10GBASE-S (dla zasięgu krótkiego) i 10GBASE-L (dla zasięgu długiego, używającego światłowodu jednomodowego). Istnieje również system oparty na skrętce i wykorzystujący prędkość przesyłu 40 Gb/s - jest to 10GBASE-T. Jego odpowiednikiem dla przewodów światłowodowych wielomodowych jest 40GBASE-SR4, a dla światłowodów jednomodowych - 40GBASE-LR4.

Jeśli chodzi o systemy o przepustowości 100 Gb/s, to w przypadku przewodów miedzianych używa się systemu 100GBASE-CR10, w przypadku światłowodów wielomodowych - 100GBASE-SR10, a w przypadku jednomodowych - 100GBASE-LR4.

Obecnie prowadzone są prace nad najnowszym systemem, o przepustowości 400 Gb/s. Zachęcam Cię do zapoznania się z informacjami związanymi z tym projektem, które możesz znaleźć na stronie www.ieee.org . Nie będę ich prezentował w niniejszej książce, gdyż nie wchodzą one w zakres wiedzy obowiązujący na egzaminie CCNA.

Na samym końcu chciałbym opisać przewód, który budzi mój zachwyt i przypomina mi początki działania sieci komputerowych, szczególnie osiedlowych, umożliwiających granie z sąsiadami w pierwsze gry sieciowe.

Drogi Czytelniku, przedstawiam Ci coaxial cable , czyli kabel koncentryczny. Kiedyś numer jeden w każdym przedsiębiorstwie, dziś używany głównie do przesyłania sygnału telewizji kablowej do wielu tysięcy rodzin na całym świecie (zob. rysunek 2.28).

Rysunek 2.28. Kabel koncentryczny

Kabel koncentryczny zakończony jest konektorem zwanym BNC (ang. British Naval Connector ), dlatego administratorzy mówią na niego po prostu "bencka".

Kabel koncentryczny ma twardy miedziany przewód wtopiony w plastikową osłonę. Dodatkowymi zabezpieczeniami są metalowa siatka ekranująca i plastikowy płaszcz. Przewód jest dość gruby, nie należy jednak go za bardzo wyginać podczas montażu.

Przewód światłowodowy

Kabel miedziany jest bardzo dobrym i tanim rozwiązaniem. Ma jednak ograniczenia, z których dwa są najbardziej dokuczliwe. Pierwsze to odległość: przewód miedziany może mieć maksymalnie 100 metrów długości, jeśli bowiem będzie dłuższy, jakość przesyłanych sygnałów może drastycznie spaść, co w efekcie sprawi, że pojawią się zakłócenia lub komunikacja stanie się niemożliwa. Drugą istotną wadą jest podatność przewodu miedzianego na różnego rodzaju zakłócenia: jeżeli przewód miedziany zostanie umieszczony zbyt blisko na przykład przewodów z wysokim napięciem prądu elektrycznego, wówczas może się również okazać, że prędkość przesyłu znacząco spadnie lub będzie w ogóle niemożliwa.

Przewód światłowodowy umożliwia przesyłanie danych na znacznie większe odległości i nie jest podatny na zakłócenia elektromagnetyczne. Dzieje się tak, ponieważ nie płynie w nim prąd elektryczny, lecz światło. Bity w postaci zer i jedynek binarnych kodowane są w nim jako impulsy świetlne.

Przewody światłowodowe w zasadzie występują w dwóch głównych odmianach. Są to światłowód jednomodowy (ang. single-mode fiber ) i światłowód wielomodowy (ang. multi-mode fiber ).

Światłowód jednomodowy jest przeznaczony do dłuższych dystansów. Źródłem światła jest w nim zwykle laser. Światłowód wielomodowy natomiast jest przeznaczony do mniejszych odległości. Źródłem światła w tym przewodzie jest przeważnie dioda LED (ang. li ght-emitting diode ). Jaśniejsze światło to binarna jedynka, a światło przyćmione to binarne zero. Zasadniczo długość światłowodu wielomodowego przy przepustowości do 10 Gb/s nie powinna przekraczać 550 metrów.

Obecnie widać, że miejsc, w których stosuje się światłowód, znacząco przybyło w ostatnich kilku latach. Dzieje się tak ze względu na to, że wzrosło zapotrzebowanie na coraz większe pasmo. Ale również zmienia się infrastruktura. Internet dostarczany jest do nowo budowanych osiedli mieszkaniowych, które zazwyczaj usytuowane są w znacznych odległościach od najbliższych punktów centralnych. Usługa, która zapewnia dostęp do sieci internet za pomocą światłowodu, nazywana jest FTTH (ang. fibre to the home ). Oczywiście bardzo ważnym miejscem, w którym stosuje się światłowód, jest dno oceanu. W głębinach znajdują się odpowiednio przygotowane i zabezpieczone połączenia światłowodowe łączące kontynenty i umożliwiające komunikację ludzi na całym świecie.

Jeśli chodzi o budowę światłowodu, to jego podstawą jest core (rdzeń). To właśnie w nim transmitowane jest światło. Na rysunku 2.29 pokazany jest wygląd rdzenia.

Rysunek 2.29. Przewód światłowodowy z odsłoniętym rdzeniem

Rdzeń jest zbudowany ze szkła (chociaż istnieją również rdzenie wykonane ze specjalnego tworzywa). Szkło otoczone jest płaszczem, którego zadaniem jest przytrzymywanie światła i zapobieganie wydostawaniu się go na zewnątrz. Sprężystości dodaje światłowodowi specjalny plastik, który cienko pokrywa rdzeń. Dodatkową ochroną i materiałem nadającym sprężystość jest przędza poliamidowa (ang. core spun yarn ). Na rysunku 2.29 widoczna jest ona jako cienkie włoski. Dzięki tym właściwościom światłowód daje się wyginać i jest mniej podatny na złamanie. Ponadto, podobnie jak w przewodzie miedzianym, wszystko jest osłonięte dodatkową warstwą sprężystej gumy lub sprężystego plastiku.

Jedną z największych zalet stosowania przewodów światłowodowych jest to, że światło nie interferuje z elektrycznością, czyli przewody światłowodowe można kłaść praktycznie wszędzie tam, gdzie znajduje się źródło prądu elektrycznego. W przypadku skrętki nie jest to możliwe. Ponadto dzięki wspomnianym właściwościom przewodu światłowodowego instalacja jest zabezpieczona przed wyładowaniami atmosferycznymi czy innym promieniowaniem elektromagnetycznym.

Najczęściej kabel światłowodowy używany do połączeń pomiędzy urządzeniami składa się z dwóch włókien: jedno stosowane jest do wysyłania danych, a drugie do ich odbierania (zob. rysunek 2.30).

Rysunek 2.30. Złącze ST

W technologii światłowodowej źródło światła emituje i wysyła do przewodu wiązkę. Promienie światła tworzą tzw. mody (ścieżki). Jeśli w światłowodzie występuje kilka modów, mówimy o światłowodzie wielomodowym (ang. multi-mode fiber ). Jeżeli występuje tylko jedna ścieżka, wówczas światłowód jest jednomodowy (ang. single-mode fiber ). Ogólnie światłowody wielomodowe mają niższe parametry przesyłu, ponieważ źródłem światła jest w nich dioda LED, która emituje tzw. światło niespójne. Światłowody jednomodowe są bardziej wydajne, gdyż źródłem ich światła jest laser.

Aby móc przesyłać dane, przewody światłowodowe trzeba podłączyć do urządzeń sieciowych. Musi również nastąpić ich przeplot. Przewody wpięte z jednej strony należy podłączyć z drugiej strony do interfejsów przeciwstawnych, czyli jeśli z jednej strony podłączysz przewód do interfejsu przesyłającego dane, to drugi koniec przewodu musisz podłączyć do interfejsu odbierającego. W zależności od modelu i przeznaczenia urządzenia sieciowe mogą mieć różne złącza. Wyróżniamy trzy podstawowe typy złączy światłowodowych:

1. złącze ST (ang. Straight-Tip ),

2. złącze SC (ang. Subscribe Connector ),

3. złącze LC (ang. Lucent Connector ).

Jeśli chodzi o ST (zob. rysunku 2.30), jest ono złączem starszego typu, wciąż jednak używanym w technologii wielomodowej. Ten typ złącza był wykorzystywany szczególnie w szkielecie sieci i montowany w okablowaniu pionowym, łączącym na przykład punkty dystrybucyjne. Zaletą takiego połączenia jest metalowy pierścień, który uniemożliwia przypadkowe rozłączenie przewodu. Aby go rozłączyć, trzeba go bowiem przekręcić w odpowiednią stronę i tym samym odblokować.

Złącze SC (zob. rysunek 2.31) ma prostokątny przekrój i może występować jako przewód pojedynczy oraz jako przewód podwójny, połączony plastikowym łącznikiem. Złącze to jest bardzo wygodne i łatwe w użyciu.

Rysunek 2.31. Złącze SC

Złącze LC ma plastikowy zatrzask, dzięki czemu można mieć pewność, że po prawidłowym zamontowaniu złącza w urządzeniu nie nastąpi jego samoczynne wypięcie (zob. rysunek 2.32). Złącza LC są dostępne w wersjach dla światłowodów jednomodowych i wielomodowych.

Rysunek 2.32. Złącze LC

Istnieją również inne typy złączy:

- FC (ang. Fiber Connector ) (zob. rysunek 2.33),

Rysunek 2.33. Złącze FC

MPO (ang. Multi-fiber Push On ) (zob. rysunek 2.34),

Rysunek 2.34. Złącze MPO

ESCON (ang. Enterprise Systems Connection ) (zob. rysunek 2.35),

Rysunek 2.35. Złącze ESCON

MT-RJ (ang. Mechanical Transfer Registered Jack ) (zob. rysunek 2.36),

Rysunek 2.36. Złącze MT-RJ

VF45 (ang. Volition Fiber ) (zob. rysunek 2.37).

Rysunek 2.37. Złącze VF45

Oczywiście wymienione złącza można również znaleźć w aktywnych urządzeniach sieciowych. W zależności od modelu urządzenia mogą to być interfejsy z różnymi złączami. Poniższa fotografia przedstawia fragment przełącznika z łączami światłowodowymi typu LC (zob. rysunek 2.38).

Rysunek 2.38. Interfejsy LC w przełączniku

Obecnie bardzo popularne światłowody w serwerowniach to m.in.:

- 10GBASE-S (wielomodowy MM),

- 10GBASE-LX4 (wielomodowy MM),

- 10GBASE-LR (jednomodowy),

- 10GBASE-E (jednomodowy).

Po podjęciu decyzji o tym, jakiej technologii przewodu użyjesz do zbudowania sieci, ważnym elementem jest określenie sposobu umieszczenia przewodów (stałe w ścianie czy montowane w otwieranych korytach na ścianie).

Tutaj w zasadzie wszystko zależy od osoby, dla której wykonujesz zlecenie. Jeśli sieć będzie rozbudowywana, to lepsze są koryta, które w razie potrzeby można zdemontować, żeby dołożyć przewody. Jeżeli sieć pozostanie na długie lata niezmieniona, to możesz na stałe wbudować przewody w ścianę. Jest jeszcze rozwiązanie pośrednie, w którym koryto z przewodami montujesz w ścianie. Pamiętaj jednak o pozostawieniu kilku żyłek, do których będziesz mógł w przyszłości przyczepić nowe przewody celem ich późniejszego wciągnięcia.

Przed zakończeniem montażu, zamknięciem koryt lub zagipsowaniem konieczne jest wykonanie testów wszystkich połączeń. W przypadku niewielkich sieci, które nie mają dużych wymagań, w zasadzie wystarczy prosty test, polegający na sprawdzeniu przewodzenia prądu z jednego końca na drugi. W rozbudowanych projektach używa się specjalistycznego sprzętu, który ma wiele funkcjonalności, takich jak tworzenie map przewodów, wykrywanie długości przewodu, wykrywanie przecięć i zagięć, wykrywanie przesłuchów oraz wielu innych parametrów mających bezpośredni wpływ na działanie przewodu miedzianego. W przypadku przewodów światłowodowych urządzenia są bardziej skomplikowane. Nazywane są one reflektometrami i służą do generowania różnych wykresów. Istnieje możliwość podpięcia tych urządzeń na jakiś czas do rzeczywistej sieci w celu zbadania jej zachowania. Ponadto wyniki przeprowadzonych testów można dowolnie eksportować, a niektóre modele reflektometrów same interpretują wyniki. Niestety urządzenia te kosztują kilkaset tysięcy dolarów i nie są to rzeczy, które kupuje się do użytku domowego lub do niewielkiej firmy. Najczęściej korzystają z nich firmy profesjonalnie zajmujące się technologiami okablowania.

Transmisja bezprzewodowa

Dziś najważniejsza jest mobilność. Nosisz w kieszeni mały komputer zwany smartfonem, który robi za Ciebie bardzo wiele rzeczy. Pamięta, kiedy Twoja mama ma urodziny, i wysyła Ci powiadomienia kilka dni wcześniej, abyś mógł kupić prezent. Prezent kupujesz w sklepie internetowym, który odwiedzasz na tym smartfonie, i płacisz za pomocą bankowości elektronicznej, z której korzystasz również na tym smartfonie, a potem na ten smartfon otrzymujesz kod, za pomocą którego odbierasz przesyłkę z paczkomatu. Wszystko przez sieć, wszystko mobilnie. Miliony fal elektromagnetycznych bombarduje Cię każdego dnia. Nawet nie zdajesz sobie z tego sprawy, ale może właśnie przed chwilą, kiedy czytałeś te słowa, ktoś przesłał hasło do swojej poczty elektronicznej, a fale radiowe przemknęły przez Twoje ciało. Dzieje się tak, bo tak właśnie działają media bezprzewodowe, które przesyłają binarne zera i jedynki za pomocą sygnałów elektromagnetycznych, wykorzystując do tego częstotliwości radiowe lub mikrofalowe.

To właśnie dzięki temu, że w większości miejsc na Ziemi masz dostęp do sieci komputerowej, sieci bezprzewodowe stały się tak bardzo popularne na całym świecie. Jeszcze 40 lat temu było to niewyobrażalne, żeby nosić w kieszeni pełnowartościowy komputer z dostępem do globalnej sieci komputerowej, gdzie każdy z każdym może się komunikować bezpośrednio. Niesamowite!

Komunikacja bezprzewodowa (ang. wireless ) odbywa się poprzez wykorzystanie fal elektromagnetycznych o różnej długości, w zależności od wybranej technologii. Medium transmisyjnym w komunikacji bezprzewodowej jest atmosfera. Nie trzeba więc martwić się o okablowanie - wystarczy postawić odpowiednie urządzenie i zapewnić mu podłączenie do prądu, a przesyłanie danych odbywa się bez użycia przewodów.

Sieci bezprzewodowe są doskonałym rozwiązaniem, stosowanym już od wielu lat. To bardzo dobra alternatywa dla sieci przewodowych, jeśli pojawia się problem z instalacją przewodów.

WLAN wykorzystuje nielicencjonowane częstotliwości o różnych zakresach; ponadto pod tym ogólnym pojęciem kryją się również transmisja bluetooth i na przykład IRDA, która obecnie jest używana sporadycznie.

Sieci typu wi-fi ogólnie opisuje się jako standard IEEE 802.11. Obejmuje on następujące odmiany sieci bezprzewodowych (nie są to jednak wszystkie odmiany, gdyż niektóre pominąłem dla przejrzystości):

- 802.11a - pracuje z prędkością do 54 Mb/s i wykorzystuje pasmo 5 GHz;

- 802.11b - pracuje z prędkością do 11 Mb/s i wykorzystuje pasmo 2,4 GHz;

- 802.11g - pracuje z prędkością do 54 Mb/s i wykorzystuje pasmo 2,4 GHz;

- 802.11n - pracuje z prędkością do 600 Mb/s i wykorzystuje pasma 2,4 GHz i 5 GHz;

- 802.11ac - pracuje z prędkością do 1,3 Gb/s i wykorzystuje pasmo 5 GHz;

- 802.11ad - pracuje z prędkością do około 7 Gb/s i wykorzystuje pasma 5 GHz, 2,4 GHz i 60 GHz;

- 802.11ax - pracuje z prędkością od 800 Mb/s do 9 Gb/s i wykorzystuje pasma 2,4 GHz i 5 GHz,

- 802.11be - które jest w trakcie standaryzacji i zwane jest jako wi-fi 7. Jest w stanie pracować z prędkością do 23 Gb/s.Kolejnym w kolejce standardem jest już planowany 802.11bn (wi-fi 8). Prędkość tego standardu ma wyniesc 100 Gb/s. Standard ma być dostępny już za trzy lata czyli w 2028 roku.

Standardy od 802.11g są kompatybilne wstecz.

Sieć bezprzewodowa może pracować jako sieć typu infrastructure oraz sieć typu ad hoc . W sieciach typu infrastructure wykorzystuje się punkty dostępu (ang. access point ). Klient łączy się z takim punktem bezprzewodowo, uzyskując dostęp do sieci przewodowej. W sieciach typu ad hoc nie występują punkty dostępu, a poszczególne klienty komunikują się ze sobą bezpośrednio. Jeśli w sieci zainstalowano punkt dostępowy lub inne urządzenie umożliwiające dostęp do sieci w sposób bezprzewodowy, to klient takiej sieci musi posiadać bezprzewodową kartę sieciową. Do sieci bezprzewodowych jeszcze wrócę, abyś mógł nieco więcej dowiedzieć się na ten temat.

Topologie sieci

Topologia fizyczna i topologia logiczna

Sieci komputerowe mogą działać w różny sposób i korzystać z różnych technologii. Szczególnie na etapie projektowania sieci istotne jest określenie schematu jej działania. Może to być schemat fizyczny (topologia fizyczna) lub schemat logiczny (topologia logiczna). Sprawiają one, że projektowanie sieci i jej późniejsza rozbudowa stają się dużo łatwiejsze. Wspomnę jeszcze o tym w rozdziale o projektowaniu.

Topologia fizyczna (ang. physical topology ) zwykle określa sposób fizycznego rozmieszczenia kabli i urządzeń sieciowych. Jest zwana fizyczną, gdyż prezentuje typowe fizyczne rozwiązania.

Wyróżnia się cztery rodzaje topologii fizycznej: topologię gwiazdy (ang. star topology ), topologię rozszerzonej gwiazdy (ang. extended star topology ), topologię magistrali (ang. bus topology ) oraz topologię pierścienia (ang. ring topology ). Najpopularniejszymi z nich są topologia gwiazdy (zob. rysunek 2.39) i topologia rozszerzonej gwiazdy (zob. rysunek 2.40). W tej pierwszej cały ruch jest przekierowany przez centralny punkt w sieci, którym przeważnie jest przełącznik. Stanowi to cechę charakterystyczną topologii gwiazdy i rozszerzonej gwiazdy.

Rysunek 2.39. Topologia gwiazdy

Rysunek 2.40. Topologia rozszerzonej gwiazdy

Topologia gwiazdy umożliwia szybkie podłączenie nowych urządzeń do istniejącej sieci. Ponadto awaria jednego z urządzeń nie ma wpływu na pozostałą część sieci. Sieci budowane przy użyciu tej topologii są bardzo łatwo skalowalne. Wyodrębniamy kilka rodzajów topologii gwiazdy; można je ze sobą połączyć i utworzyć w ten sposób jedną dużą topologię rozszerzonej gwiazdy.

Topologia magistrali (zob. rysunek 2.41) jest oparta na przewodzie koncentrycznym. W tej topologii wszystkie urządzenia są fizycznie podłączone do głównego przewodu, tzw. magistrali.

Rysunek 2.41. Topologia magistrali

Natomiast w topologii pierścienia (zob. rysunek 2.42) urządzenia podłączone są do przewodu zamkniętego. Każde urządzenie może więc się komunikować tylko w określonym kierunku, co z kolei ma wpływ na zachowanie pewnego porządku nadawania. Można spotkać również topologie podwójnego pierścienia, które umożliwiają komunikację dwustronną.

Rysunek 2.42. Topologia pierścienia

Drugim rodzajem topologii jest topologia logiczna (ang. logical topology ), która prezentuje logiczny schemat sieci, czyli pokazuje, w jaki sposób urządzenia pracujące w sieci będą ze sobą połączone na poziomie logiki, na jakie podsieci będzie podzielona sieć itp.

Rozmiary sieci i nowe trendy

Sieci można podzielić według różnych kryteriów. Jednym z podstawowych jest podział ze względu na rozmiar sieci. Tak więc możemy wyróżnić małe sieci domowe (ang. small home networks ), nieco większe sieci SOHO (ang. small office and home office networks ), średnie i duże sieci oraz sieci o zasięgu globalnym.

Najbardziej znany podział sieci ze względu na ich rozmiar wyróżnia sieci LAN (ang. Local Area Network ) i WAN (ang. Wide Area Network ). LAN to przeważnie sieci o zasięgu lokalnym, które zwykle nie wychodzą poza jeden budynek (biuro). Kilka takich sieci LAN połączonych ze sobą jakimś medium sieciowym tworzy sieć WAN przedsiębiorstwa.

Jak już wiesz, istnieje sieć, która przebija swoim rozmiarem wszystkie inne sieci. Jest to internet - sieć wszystkich sieci. Będę jeszcze omawiał sieć internet, gdyż ten wynalazek wymaga zatrzymania się na chwilę i szerszego wyjaśnienia.

Kiedy bierzemy pod uwagę zasięg sieci komputerowej, możemy opisać jej funkcjonalność i zakres działania i to też może być kryterium podziału sieci. Na rysunku 2.43 mamy więc do czynienia z siecią intranet, siecią extranet oraz siecią internet.

Pierwsza z nich to mała, wyodrębniona sieć, do której dostęp ma tylko grono osób pracujących w firmie. Na serwerze intranetowym można na przykład umieszczać komunikaty przeznaczone dla pracowników, wnioski urlopowe lub inne informacje związane bezpośrednio z działalnością firmy. Sieć intranetowa jest zupełnie zamknięta dla użytkowników spoza przedsiębiorstwa.

Rysunek 2.43. Różne rodzaje sieci

Inną funkcję pełni extranet. On również jest tylko częścią sieci określonego przedsiębiorstwa, jednak oferuje usługi także podmiotom współpracującym. Jeśli więc na przykład firma zajmująca się produkcją tkanin posiada sieć extranet, może udostępnić firmie dostarczającej nici informacje na temat swoich stanów magazynowych związanych z tym produktem. Dzięki temu dostawca, logując się do sieci firmy produkującej materiały, może na bieżąco sprawdzać, które nici za chwilę się skończą, i dbać o to, aby nowe dojechały na czas. Zauważ, że informacja pochodząca z sieci extranet jest dostępna na zewnątrz, ale tylko dla konkretnych podmiotów lub osób - inaczej niż w sieci internetowej, w której większość zasobów jest dostępna dla wszystkich.