Sieci komputerowe - definicja i najważniejsze elementy

Jako zbiór połączonych w celach komunikacyjnych urządzeń sieć komputerowa umożliwia przesyłanie informacji w czasie rzeczywistym, korzystanie z aplikacji sieciowych oraz dostęp do Internetu. Budowanie sieci komputerowej wymaga zastosowania kilku podstawowych komponentów:

• Urządzenia końcowe – to element sieci komputerowej, który wykorzystywany jest przez użytkowników końcowych. Chodzi o komputery, laptopy, smartfony, tablety, drukarki sieciowe itp., czyli urządzenia wysyłające i odbierające dane z sieci;
• Urządzenia sieciowe – pod tym pojęciem należy rozumieć infrastrukturę umożliwiającą przekazywanie danych pomiędzy różnymi urządzeniami końcowymi. Do urządzeń sieciowych zaliczają się routery, przełączniki (switch) oraz punkty dostępowe łączące z Wi-Fi;
• Medium transmisyjne – mogą to być np. światłowodowy, podczerwień, fale radiowe lub inne rozwiązania do przesyłu danych;
• Protokoły komunikacyjne – reguły wymiany danych w sieci komputerowej. Podstawę komunikacji stanowi protokół TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). Inne popularne protokoły to m.in. HTTP, FTP, DNS czy DHCP.

Podział sieci komputerowych

Podział sieci ze względu na zasięg geograficzny

Jednym z najczęściej stosowanych sposobów klasyfikowania sieci komputerowych jest ich zasięg geograficzny. Wyróżnia się następujące typy sieci komputerowych:

• PAN (Personal Area Network) – to sieć osobista, czyli najmniejszy typ sieci. PAN może składać się np. z modemu, komputera, drukarki, tableta, słuchawek bezprzewodowych itd. – to rozwiązania mające zasięg do około kilku metrów. Sieci PAN tworzą się wokół jednego użytkownika. Przykładami zastosowania sieci PAN może być np. udostępnianie Internetu z telefonu (hotspot) dla laptopa albo łączenie się przez Wi-Fi z drukarką;
• LAN (Local Area Network) – sieć lokalna obejmująca mały obszar, np. jeden budynek, mieszkanie lub małe biuro. Sieć LAN może być przewodowa (Ethernet) lub bezprzewodowa (Wi-Fi). Sieci lokalne umożliwiają szybki przesył danych, ich zarządzanie jest łatwe. Budowa sieci komputerowej LAN jest rozwiązaniem niskokosztowym i nieskomplikowanym;
• MAN (Metropolitan Area Network) – to sieci, które obejmują większy obszar niż LAN, np., całą dzielnicę lub miasto. Sieci MAN wykorzystują często łącza światłowodowe. MAN to rozwiązanie, które umożliwia np. łączenie różnych udziałów przedsiębiorstwa w jednym mieście. Do sieci MAN zaliczają się także usługi dostępu do Internetu oferowane przez lokalnych dostawców;
• WAN (Wide Area Network) – sieci o globalnym zasięgu, które łączą wiele sieci LAN i MAN. Wykorzystują łącza satelitarne, światłowodowe, radiowe. Największą siecią WAN jest Internet.

Podział sieci ze względu na sposób funkcjonowania

Także w oparciu o sposób funkcjonowania i współdzielenia zasobów w sieci można wyodrębnić różne typy sieci komputerowych:

• Sieć równorzędna typu „każdy z każdym” (peer to peer) – wszystkie urządzenia mają te same uprawnienia. Nie ma centralnego administratora sieci. Każdy komputer może pełnić funkcję zarówno serwera, który udostępnia zasoby, jak i klienta, który pobiera zasoby. Do cech charakterystycznych sieci tego typu zalicza się brak hierarchii – każdy komputer może nawiązywać połączenia z dowolnym innym. To dobre rozwiązanie w przypadku małych sieci domowych lub tymczasowych połączeń. Sieci peer to peer cechują się jednak niższym poziomem bezpieczeństwa oraz mniejszą skalowalnością;
• Sieć typu klient-serwer (client-server) – w tego typu sieciach funkcjonuje bardzo wyraźny podział ról. Klient to urządzenie wysyłające zapytania i korzystające z usług, z kolei serwer to komputer, które zarządza zasobami, przetwarza dane i przesyła odpowiedzi do klientów. Serwer może obsługiwać wielu klientów jednocześnie. Sieci typu klient-serwer cechują się wysokim poziomem bezpieczeństwa, ponieważ dostęp do danych można łatwo kontrolować. Są skalowalne i wydajne, dzięki centralnemu zarządzaniu łatwe jest tworzenie kopii zapasowych oraz monitorowanie ruchu. Przykładem tego rozwiązania są firmowe sieci komputerowe lub strony internetowe – użytkownicy (klienci) łączą się z serwerem.

Podział sieci ze względu na topografię

Na podstawie topologii, czyli sposobu fizycznego połączenie węzłów sieci, wyróżnia się następujące rodzaje sieci komputerowej:

• Topologia magistrali (szyby) – elementy sieci są połączone jednym przewodem (tzw. szyną), wzdłuż którego przesyłane są dane. Tego typu sieci są tanie i proste w budowie. Awaria jednego węzła sieci nie powoduje jej paraliżu. Jednak już uszkodzenie przewodu unieruchamia całą sieć. Możliwości rozbudowy są dość ograniczone, poza tym przepustowość sieci jest niska;
• Topologia gwiazdy – w tym przypadku wszystkie urządzenia są połączone z centralnym punktem (np. przełącznikiem lub routerem), przez który przepływają dane. Topologia gwiazdy jest często wykorzystywana w sieciach LAN. Wysoka przepustowość oraz łatwość zarządzania to atuty tej topologii. Również i w tym przypadku awaria jednego urządzenia nie wpływa na działanie całej sieci. Należy jednak pamiętać, że uszkodzenie urządzenia centralnego powoduje awarię całej sieci;
• Topologia pierścienia – każdy komputer jest połączony z dwoma innymi, efektem jest powstanie obiegu zamkniętego (pierścienia). Każdy komputer będący element pierścienia pełni rolę wzmacniacza sygnału. Niskie koszty budowy oraz małe zużycie kabla to zalety tej topologii. Do jej minusów zaliczają się niska przepustowość oraz trudniejsza rozbudowa i konserwacja. Jeśli dojdzie do uszkodzenia jednego elementu, dochodzi do paraliżu sieci;
• Topologia drzewa – kombinacja topologii gwiazdy i magistrali. Urządzenia połączone są w hierarchicznej, uporządkowanej strukturze. Sieci tego typu można łatwo rozbudować. Podobnie jak w przypadku topologii gwiazdy awaria urządzenia centralnego może wpływać na całą sieć;
• Topologia siatki – ponieważ każde urządzenie jest połączone z wieloma innymi, możliwy jest przesył danych przez wiele ścieżek. Koszt budowy jest stosunkowo wysoki, jednak sieci tego typu cechują się wysoką odpornością na awarię.

Podsumowanie

Nie da się zaprzeczyć, że sieci komputerowe pełnią obecnie ważną funkcję w komunikacji – nie tylko w działalności komercyjnej lub instytucjonalnej, lecz także w życiu codziennym. To właśnie sieci komputerowe umożliwiają sprawną wymianę wiadomości oraz dostęp do współdzielonych danych, co znacząco usprawnia pracę, naukę i kontakty międzyludzkie.