Mała sieć, a cieszy

Mała sieć, a cieszy

Rozproszony sprzęt PC można wykorzystać bardziej efektywnie i to w wyjątkowo prosty sposób - budując sieć.

Sieć komputerowa to termin znany wszystkim mniej lub bardziej zaawansowanym użytkownikom systemów komputerowych. Wymiana danych, drukowanie sieciowe, korzystanie z jednego urządzenia przez kilkunastu użytkowników dają natychmiast wymierne efekty. Co więcej, dodanie urządzenia do komputera to kwestia minut. W przypadku laptopów, przy zastosowaniu kart PCMCIA, rozszerzenie możliwości odbywa się jeszcze szybciej. Wszystko to w połączeniu z niskimi cenami kabli i urządzeń sieciowych powoduje błyskawiczne rozpowszechnianie się sieci komputerowych.

Komputer + komputer = sieć

Najpierw wyjaśnijmy, co właściwie rozumiemy przez określenie 'sieć komputerowa'. Najprościej mówiąc, sieć to grupa połączonych ze sobą komputerów lub innych urządzeń peryferyjnych. Czy jednak na pierwszy rzut oka ta nieskomplikowana definicja wyjaśnia dokładnie, o co chodzi? Nic bardziej mylnego! Dla dociekliwszych czytelników stanowi wstęp do bardzo wielu pytań i wątpliwości. W jaki sposób realizujemy połączenia, jak komputery porozumiewają się ze sobą, co przenosi sygnał, jak szybko i na jakie odległości, jakie są techniczne uwarunkowania, kompatybilność sprzętu itd.

Technologie

Obecnie wielkość sieci zależy tylko od potrzeb użytkowników. Przy zastosowaniu odpowiednich technologii i materiałów nie jesteś ograniczany przez odległość, rodzaj sprzętu ani oprogramowanie. Ze względu na rozmiar i rodzaje połączeń, sieci dzieli się na sieci lokalne (LAN - Local Area Network) i rozległe (WAN - Wide Area Network). LAN, a o niej będziemy mówić, cechuje niewielki zasięg, ograniczony przeważnie do kilku kilometrów lub jednego budynku. Jest kilka specyfikacji określających charakterystykę sieci lokalnych. Do najpopularniejszych należą Ethernet i Fast Ethernet. Skoro wspomnieliśmy o specyfikacjach sieci, należy wyjaśnić pojęcie topologii ściśle związane z Ethernetem. Topologia logiczna to wspomniany wyżej zbiór reguł, określający sposób komunikowania się urządzeń w sieci - co powinna wykonać stacja robocza w przypadku, gdy ma przesyłać dane, w jakim momencie te dane można transmitować itp. Topologia fizyczna natomiast nie określa reguł logicznych, ale, jak wskazuje jej nazwa, fizyczne. Najprościej mówiąc, opisuje sposób okablowania sieci.

Specyfikacje Ethernet i Fast Ethernet są zbliżone pod względem sposobu definiowania założeń działania sieci, a dzieli je bardzo istotny parametr - szybkość transmisji. Ethernet może przesyłać dane z prędkością do 10 Mbps, a Fast Ethernet dziesięć razy szybciej, czyli 100 Mbps.

Ten pakiet jest dla Ciebie

Realizacja komunikacji w obu przypadkach, odbywa się za pomocą protokołu CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection). Stacje robocze monitorują aktywność sieci ('nasłuchują') w celu ustalenia, czy mogą transmitować dane czy nie. Jeśli w danej chwili żaden z komputerów nie przesyła informacji, wybrana stacja może rozpocząć nadawanie, nikomu nie przeszkadzając. Gdy dwie stacje próbują przesyłać dane jednocześnie, dochodzi do kolizji, co powoduje chwilowe zatrzymanie transmisji. Po określonym czasie transmisja jest wznawiana. Za czas wstrzymania wysyłki odpowiedzialna jest każda stacja robocza, wobec tego wystąpienie powtórnej kolizji jest mało prawdopodobne. Skoro wiadomo, jak dane starają się dotrzeć do miejsca przeznaczenia, powstaje następne pytanie: skąd stacja 'wie', że jest adresatem przesyłanych informacji, że to właśnie dla niej jest przeznaczona określona wiadomość.

Informacje są przesyłane w postaci impulsów cyfrowych. Zbiór impulsów nazywamy ramką. Ramka sieci Ethernet może mieć wielkość od 64 do 1518 bajtów (dla przypomnienia bajt to osiem bitów, czyli osiem impulsów cyfrowych). Każdy przesyłany siecią pakiet zawiera pole z adresem odbiorcy i adresem nadawcy. Pozwala to na zlokalizowanie komputera, dla którego informacja jest przeznaczona, oraz prawidłowe doręczenie tej informacji. Wszystkie karty sieciowe mają dwunastocyfrowy, unikatowy w skali światowej adres, co wyklucza możliwość błędnego dostarczenia wysyłanych pakietów. Adresy komunikujących się stacji składają się z dwóch części: sześciobajtowego pola opisującego producenta (np. urządzenia firmy 3COM mają identyfikator 02608C), oraz numeru seryjnego. Naturalnie, w każdej ramce poza sekcją zawierającą identyfikator nadawcy i odbiorcy (sekcja główki), znajduje się sekcja zawierająca przesyłane dane. Jej wielkość waha się od 46 do 1500 bajtów.

Czy potrzebujesz sieci?

Zalety sieci są oczywiste, większości Czytelników nie trzeba tego udowadniać, ale spróbujemy przekonać również nieliczną grupę niedowiarków. Definicja określa sieć jako grupę komputerów. Połączenie nawet dwóch jednostek za pomocą kabla może przynieść wymierne efekty. Oferowane obecnie systemy operacyjne (np. Windows 98) pozwalają to osiągnąć bez ponoszenia dużych kosztów. Rozpatrzmy najprostszy przykład: małe biuro wyposażone w trzy komputery, drukarkę i faksmodem. Pierwszym istotnym plusem sieci jest możliwość wykorzystania jednego (najczęściej dość kosztownego) urządzenia przez wiele osób.

Mechanizmy sieciowe bez problemów pozwalają na wydruk dokumentów z kilku komputerów na określonej drukarce, a współdzielenie dysków, napędów CD-ROM czy modemów jest stosunkowo proste. Daje to poważne, istotne dla przykładowego biura oszczędności. Łącząc ze sobą stacje, unikasz niewygodnego przenoszenia danych na dyskietkach. W sieci skopiujesz je zdecydowanie szybciej. Zmniejszenie wydatków związanych z oprogramowaniem to źródło kolejnego zysku. Wersje wielostanowiskowe aplikacji są tańsze niż ta sama ta sama liczba pojedynczych licencji. Co więcej, unikasz rozproszenia danych. Informacje (np. bazy danych) przechowywane są centralnie, w jednym komputerze, więc zarządzanie nimi jest zdecydowanie łatwiejsze. Na koniec jeszcze jedna, fundamentalna zaleta. Tworzenie kopii zapasowych, niewątpliwie bardzo istotnych dla działalności każdej firmy, odbywa się szybko i jednorazowo.

Wymienione korzyści można jeszcze rozszerzyć o korzyści wynikające z połączenia z Internetem, zdalnego dostępu do sieci firmy z domu i nie tylko, poczty elektronicznej a w większych przedsiębiorstwach utworzenia intranetu.


Czego potrzeba do zbudowania sieci?
Budowa niedużych sieci LAN nie jest bardzo skomplikowana ani kosztowna. Niezbędne jest kilka urządzeń, które można dość łatwo nabyć i zainstalować. Jeśli nie masz dużego doświadczenia z komputerami, powierz to zadanie fachowcom, czyli wyspecjalizowanej firmie. Oszczędzisz sobie kłopotów w przyszłości, jeśli sieć zostanie zbudowana z elementów gwarantujących jej bezawaryjne i stabilne działanie. Należy stosować urządzenia firm powszechnie znanych i sprawdzonych na rynku, np. 3COM (dodatkową ogromną zaletą produktów tej firmy jest wieczysta gwarancja). W skład małych sieci LAN wchodzą komputery wyposażone w karty sieciowe, okablowanie, huby/koncentratory, przełączniki, modemy, routery i, oczywiście, oprogramowanie w postaci sieciowego systemu operacyjnego.

Okablowanie

Jeszcze kilka lat temu do łączenia elementów sieci stosowano niemal wyłącznie kabel koncentryczny (coaxial), który miał kilka istotnych wad. Przede wszystkim sieci oparte na koncentryku charakteryzowała niska skalowalność (były trudne w rozbudowie), bo dodanie jakiejkolwiek stacji wiązało się z koniecznością przerwania pracy sieci, gdyż należało rozciąć kabel, Po drugie, w miarę rozbudowy trasa sieci stawała wyjątkowo kręta, co bardzo utrudniało zlokalizowanie ewentualnego uszkodzenia. Kolejną wadą była grubość i mała elastyczność kabla. Doprowadziło to do zmiany powszechnie stosowanego okablowania i miejsce 'koncentryka' zajął kabel dwużyłowy skręcany, popularnie zwany skrętką telefoniczną lub po prostu skrętką. Wykorzystywanie go w sieciach rozpowszechniło szybko się ze względu na dużą łatwość instalacji oraz niskie koszty. Niestety, nie ma róży bez kolców. Skrętka jest mniej odporna na błędy spowodowane zakłóceniami, poza tym odległość między dwoma elementami sieci musi być mniejsza niż w przypadku kabla koncentrycznego. Trzeci rodzaj kabla, mimo wielu zalet najrzadziej używany do budowy sieci, to światłowód. Powodem zdecydowanie mniejszej popularności jest kłopotliwa i kosztowna instalacja.

Karta to podstawa

Karta sieciowa to urządzenie odpowiedzialne za wysyłanie i odbieranie danych w sieciach LAN. Każdy komputer, który ma korzystać z dobrodziejstw sieci, powinien być wyposażony w taką kartę. Przy jej wyborze weź pod uwagę budowę sieci. Jeśli będziesz stosował kabel koncentryczny, kupi kartę wyposażoną w złącze typu BNC, np. Etherlink 3c509B. Jeśli w grę wchodzi skrętka, potrzebna jest karta z gniazdem RJ-45, np. 3C905C. Dodatkowe kryterium stanowi prędkość, z jaką będzie pracować sieć. Sieci Ethernet i Fast Ethernet wymagają użycia kart różnego typu. Jeżeli w przyszłości zamierzasz modernizować swoją sieć, powinieneś wyposażyć ją w karty uniwersalne, mogące pracować zarówno z prędkością 10, jak i 100 Mbps, oraz z różnymi typami okablowania (np. karta 3COM 3C905B-Combo). Takie karty automatycznie wykrywają prędkość pracy i nie trzeba ich ręcznie rekonfigurować. Nie zapomnij o gnieździe, w którym karta będzie obsadzona. Często się zdarza się, że komputer ma zajęte wszystkie sloty ISA i trzeba kupić urządzenie z łączem PCI. Osoby na co dzień pracujące z laptopami powinny się zaopatrzyć w karty sieciowe PCMCIA, chociażby 3CCFEM656 B. Nowością godną uwagi są karty podłączane do magistrali USB. Aby je zainstalować, nie trzeba nawet rozkręcać komputera, wystarczy umieścić je w odpowiednim gnieździe.

Hub czy switch?
Koncentratory/huby i przełączniki (switche) łączą komputery w sieciach opartych na skrętce. Ich funkcja polega na przekazywaniu sygnału od jednej stacji do drugiej, ale robią w odmienny sposób.

Koncentrator jest jednym z urządzeń najczęściej spotykanych w sieciach. Do niego właśnie podłączane są wszystkie kable biegnące od komputerów. Działa jak urządzenie wzmacniające i rozsyłające sygnały ze stacji sieciowych. Nie bada otrzymanej informacji, tylko przekazuje ją dalej. Sygnał wysłany przez komputer dociera do koncentratora, który przesyła go dalej przez wszystkie swoje porty (gniazda). Jest to wada, ponieważ informacja wejściowa, aby dotrzeć do celu, zostaje rozprowadzona po całej sieci, powodując dużo niepotrzebnego ruchu.

Przełączniki są zbliżone wyglądem do koncentratorów. W przeciwieństwie do nich analizują otrzymane ramki, aby kontrolować ruch w sieci. 'Uczą się', do którego z portów podłączeni są adresaci informacji, a następnie kierują przesyłanie danych wyłącznie do wskazanych odbiorców. Stosowanie ich w sieci poważnie ogranicza niepotrzebny ruch, gdyż dane nie są rozsyłane do wszystkich portów urządzenia. Kiedy użytkownik powinien wybrać dla swojej sieci przełącznik, a kiedy koncentrator? Przy wyborze odpowiedniego urządzenia należy wziąć pod uwagę: przewidywane natężenie ruchu w sieci, liczbę podłączonych stacji, rozmiar przesyłanych danych oraz oczywiście zasobność swojego portfela. Generalnie koncentratory najlepiej nadają się do pracy w małych, biurowych sieciach, w których zwykle przesyłane dane to pliki średniej wielkości. Koncentratory z rodziny OfficeConnect firmy 3COM mają diody kontrolne, wyświetlające aktualne natężenie pracy sieci (Utilization LED), co pozwala łatwo ocenić, czy sieć nie zbliża się do granicy obciążenia i czy nie należy zastosować przełączników w celu zmniejszenia obciążenia.

Routery
Zadaniem routerów jest również rozsyłanie informacji, jednakże w tym wypadku decyzja, gdzie przesłać ramkę, oparta jest na analizie protokołu i adresu sieci. Dokładniej mówiąc, routery łączą co najmniej dwa logiczne segmenty sieci. Dla przypomnienia: przełączniki badają adresy kart sieciowych. Routery nie mają praktycznego zastosowania w małych sieciach.

Sieciowy system operacyjny
System operacyjny pozwalający na współdzielenie plików i drukarek przez użytkowników sieci nosi nazwę sieciowego systemu operacyjnego. Wybór sytemu dla sieci to jedna z kluczowych decyzji, jaką należy podjąć. Małe sieci, do dziesięciu komputerów, z powodzeniem mogą opierać się na mechanizmach wbudowanych w MS Windows 95 i MS Windows 98. Jeśli trzeba zastosować dodatkowe usługi, takie jak DHCP, DNS, ochrona danych itp., do dyspozycji jest MS Windows NT, Novell NetWare, Linux.

Sieć - to proste!
Najprostsza sieć obejmuje komputery wyposażone w karty sieciowe, kilka metrów kabla i koncentrator. Jeśli pecety mają wbudowaną kartę sieciową, cała instalacja polega na połączeniu ich kablami z koncentratorem i skonfigurowaniu oprogramowania. Zanim przejdziesz do czynów, zapoznaj się z kilkoma regułami tworzenia małych sieci.

Żelazne zasady
Określają one, między innymi, ile koncentratorów możesz połączyć szeregowo, maksymalną długość kabla dla poszczególnych topologii oraz jego rodzaj. Skrętka telefoniczna wykorzystywana w sieciach Ethernet dzieli się na dwie główne kategorie, kategorię 3 i kategorię 5. Pozwalają one na różną szybkość pracy sieci w pierwszym przypadku można osiągnąć do 10 Mbps, a w drugim 100 Mbps. Odpowiada to, jak widać, omówionym wcześniej topologiom. Obecnie na rynku powszechnie dostępna jest jedynie kategoria 5, w cenie od 1 do 2 złotych za metr. Odległość między dwoma urządzeniami połączonymi skrętką nie może przekraczać 100 metrów. Przy sieciach Fast Ethernet przy łączeniu hubów o prędkości 100 MB maksymalna długość przewodu wynosi 205 metrów. Odpowiednio, przy topologii Ethernet 10 Mbps, długość ta nie może przekraczać dokładnie 915 metrów. Dodanie nowych użytkowników sieci nie jest trudne, wystarczy podłączyć do jednego z portów koncentratora dodatkowy hub lub przełącznik. Zwiększy to liczbę dostępnych gniazd, do których będzie można wpiąć kolejne stacje. Kaskadowe łączenie koncentratorów ma jednak ograniczenia. Sieć będzie działała poprawnie, jeśli zainstalujesz nie więcej niż cztery szeregowo połączone huby. Dotyczy to wyłącznie sieci Ethernet, bo w rozwiązaniach opartych na topologii Fast Ethernet możesz połączyć szeregowo tylko dwa koncentratory. Rozwiązanie tego problemu jest dość proste: między huby należy wstawić switch.

Mała sieć
Wiesz już, jak ustrzec się błędu, a więc zaprojektuj małą sieć. Na wstępie przyjmij założenie, że łączysz siedem komputerów znajdujących się w trzech sąsiednich pomieszczeniach. Dodatkowo trzeba podłączyć komputery przenośne dwóch osób pracujących poza firmą. Pracownicy będą korzystać z pakietu MS Office 2000 oraz dowolnego programu finansowo-księgowego. Najpierw należy wybrać topologię sieci. Jeśli tworzysz wszystko od początku, sensowne wydaje się zastosowanie Fast Ethernetu. Wyższe wydatki na sprzęt z pewnością zaowocują szybkością pracy oraz wydajnością wystarczającą na dłuższy czas. Pamiętając o wieczystej gwarancji, wybierz urządzenia 3COM. Potrzeba siedmiu kart sieciowych mogących pracować z 100 Mbps (3C905B-TX, 3C905C-TX), dwóch kart PCMCIA dla pracowników z komputerami przenośnymi (3CCFEM556 B jest jednocześnie kartą modemową i sieciową), LAN Modem 56K w celu zapewnienia zdalnego dostępu do naszej sieci oraz ewentualnego dostępu do Internetu (3C866) oraz ośmioportowego Hub Fast Ethernet (3C16722A). Okablowanie, oczywiście kategorii 5, zlecisz odpowiedniej firmie, zaznaczając, że kable powinny być poprowadzone do miejsca położonego w centrum pomieszczeń. Przy tak niewielkiej sieci nie trzeba kupować specjalnego serwera ani sieciowego systemu operacyjnego klasy MS Windows NT, Novell Netware. W zupełności wystarczy odpowiednio skonfigurowany MS Windows 95 lub MS Windows 98. Instalacja kart sieciowych jest stosunkowo prosta, w przypadku problemów na pewno pomogą informacje zamieszczone na internetowej stronie producenta - WWW.3COM.COM. Połączenie komputerów kablami z modemem i hubem również nie sprawi kłopotu. Tylny panel każdego z tych urządzeń ma opisane wszystkie porty, trzeba tylko pamiętać o wzajemnym połączeniu obu produktów, aby wszyscy użytkownicy mieli dostęp na przykład do Internetu. Na razie nie musisz się martwić o rozbudowę sieci, bo wprawdzie w koncentratorze są już wykorzystane wszystkie gniazda, ale do dyspozycji pozostają trzy porty w modemie. Sposób rozmieszczenia współdzielonych urządzeń, takich jak np. drukarki, czy sieciowe urządzenia wielofunkcyjne powinien - poza uwarunkowaniami technicznymi - uwzględniać również wymagania ergonomii.