Εισαγωγή στους Υπολογιστές Εισαγωγή

Δικτυακός εξοπλισμός

"Men are from Mars. Women are from Venus. Computers are from hell."

Πέρα από την χρησιμότητα τους ως μηχανές υπολογισμών, οι υπολογιστές, έχουνε περάσει σε ένα άλλο επίπεδο χρησιμότητας. Λειτουργώντας σαν ένα δίκτυο υπολογιστών μπορούνε να μας οδηγήσουνε μέσα από δρόμους που ούτε είχαμε φανταστεί. Ο παγκόσμιος ιστός κατάφερε να δημιουργήσει μία τεράστια βιβλιοθήκη πληροφοριών και δεδομένων που πολύ υποστηρίζουν ότι είναι πολύ πιο μεγάλη ακόμα και από την περίφημη βιβλιοθήκη της Αλεξάνδρειας. Πλέον οι πιο πολύπλοκες ερωτήσεις μας μπορούνε να λυθούνε μέσα σε ελάχιστα δευτερόλεπτα με το πάτημα ενός κουμπιού. Πραγματικά εάν κάποιος έλεγε το 1900 ότι το 2000 οι περισσότεροι άνθρωποι σε αυτόν τον πλανήτη θα είχανε ελεύθερη πρόσβαση στην ενημέρωση και την επικοινωνία, σε βιβλία και εικόνες, σίγουρα θα πιστεύανε ότι είναι τρελός.

Για να δημιουργηθεί αυτή η οντότητα όμως που λέγεται παγκόσμιος ιστός θα έπρεπε όλοι οι υπολογιστές να είναι συνδεμένοι μεταξύ τους. Έτσι εμφανίστηκε η ανάγκη δημιουργίας τρόπων σύνδεσης των υπολογιστών. Στις μέρες μας η σύνδεση δύο υπολογιστών είναι πολύ απλή. Το μόνο που χρειαζόμαστε είναι δύο κάρτες δικτύου και ένα καλώδιο δικτύου. Για μεγαλύτερα όμως δίκτυα χρειαζόμαστε και ειδικές συσκευές που θα παρακολουθούνε τα δεδομένα καθώς αυτά περνάνε από τον ένα υπολογιστή στον άλλο και θα τα δρομολογούνε ανάλογα με την ανάγκη.

Ας ξεκινήσουμε την περιήγηση μας από την δημιουργία μικρών δικτύων μέχρι να φτάσουμε στο μεγαλύτερου που υπάρχει στον κόσμο το Internet. Πιο πάνω μιλήσαμε για το δίκτυο δύο υπολογιστών και την κάρτα δικτύου. Ας δούμε λοιπόν τι γίνεται εάν θέλουμε να συνδέσουμε πολλούς υπολογιστές στο ίδιο δίκτυο.

HUB

Το Hub είναι ένα ενεργό κομμάτι του δικτύου που είναι υπεύθυνο για την αντιγραφή των δεδομένων (data) που έρχονται σε ένα από τα ports του και σε όλα τα υπόλοιπα. Έτσι εάν θέλουμε να συνδέσουμε από 3 (τρεις) και πάνω υπολογιστές θα πρέπει να βάλουμε ένα ενδιάμεσο ενεργό κομμάτι που θα κάνει τον διαβιβαστή. Φανταστείτε ότι έχετε έναν μικρό δαίμονα μέσα στο κουτί και κάθε φορά που ένα πακέτο δεδομένων (data packet) καταφθάνει, ο δαίμονας το αρπάζει το αντιγράφει σε τόσα αντίτυπα όσοι είναι και οι υπολογιστές που είναι συνδεμένοι στο Hub και το στέλνει σε αυτούς. Εάν κάποιος υπολογιστής δει ότι το πακέτο αυτό του είναι χρήσιμο το κρατάει αλλιώς το πετάει. Βέβαια επειδή δαίμονες δεν υπάρχουν στον κόσμο μας, ή και να υπήρχανε σιγά μην κάνανε μια τόσο βαρετή δουλειά, την δουλειά αυτή την κάνει ένας μικρός υπολογιστής! Μην σας φαίνεται παράξενο το γεγονός ότι, ό,τι όποιο μηχάνημα έχει να κάνει με έναν υπολογιστή πάνω κάτω να είναι και αυτό υπολογιστής.

Switching Hub

Το Switching Hub θα μπορούσαμε να πούμε ότι είναι ένα καλύτερο Hub. Αυτό συμβαίνει γιατί το Switching Hub είναι αρκετά πιο «έξυπνο». Είδαμε ότι ένα απλό Hub αντιγράφει απλώς τα δεδομένα που δέχεται, σε όλους τους υπολογιστές που είναι συνδεμένη πάνω του. Τις περισσότερες φορές όμως μόνο αυτό, δεν αρκεί. Για λόγους ασφαλείας θα θέλαμε να έχουμε περισσότερες επιλογές, δηλαδή τα πακέτα μας να πηγαίνουνε μόνο στον αποστολέα και όχι σε όλους τους υπολογιστές. Αυτός ακριβώς είναι ο ρόλος που επιτελεί να Switching Hub. Κάθε φορά που ένα πακέτο δεδομένων καταφθάσει, ο δαίμονας του παραδείγματος κοιτάει την ετικέτα του και διαλέγει σε πια πόρτα θα το στείλει. Έτσι το πακέτο φθάνει μόνο εκεί που πρέπει.

Εάν ακόμα σας προβληματίζει η διαφορά ενός απλού Hub και ενός Switching Hub τότε ίσως να έπρεπε να σκεφτείτε τι θα γινότανε στην περίπτωση που τα ονόματα αυτά δεν δινόντουσαν σε ενεργά στοιχεία δικτύου αλλά σε υπηρεσίες ταχυδρομείων. Εάν ήσασταν εγγεγραμμένοι στην πρώτη υπηρεσία τότε θα παίρνατε κάθε μέρα όλα τα γράμματα που καταφθάνανε στην υπηρεσία και θα έπρεπε εσείς να επιλέξετε τι είναι σημαντικό να κρατήσετε και τι όχι. Όσο και να σας φαίνεται παράξενο δεν είναι απαραίτητο ότι αυτό θα ήτανε κακό. Φανταστείτε να παίρνατε μαζί με τα γράμματα σας και την σύνταξη των διπλανών σας! Στην δεύτερη περίπτωση η υπηρεσία θα λειτουργούσε όπως το σημερινό ταχυδρομείο. Θα λαμβάνατε μόνο τα γράμματα που θα είχαν σταλεί με παραλήπτη εσάς. Δηλαδή λογαριασμούς ως συνήθως!

Είδαμε λοιπόν ότι εάν θέλουμε να φτιάξουμε ένα δίκτυο από υπολογιστές είναι επιτακτική ανάγκη να χρησιμοποιήσουμε ενεργά στοιχεία δικτύου, όπως Κάρτες Δικτύου, Hubs, Switching Hubs. Τα δίκτυα που δημιουργούνται με λίγους υπολογιστές, συνήθως μέσα σε ένα κτίριο ή συγκρότημα κτιρίων, λέγεται LAN (Local Area Network). Αυτά που δημιουργούνται για να καλύψουνε αποστάσεις της τάξης μεγέθους πόλης, λέγονται MAN (Metropolitan Area Network). Τέλος υπάρχουνε και τα ευρείας κλίμακας δίκτυα WAN (Wide Area Network), της τάξεως του Internet. Για την διασύνδεση διαφορετικών δικτύων μεταξύ τους, δυστυχώς τα ενεργά δικτύου που έχουμε αναφέρει δεν καλύπτουνε τις ανάγκες μας. Αυτό που μας λείπει για να ολοκληρώσουμε την σύνδεση του δικτύου μας είναι ο Router.

Router

Το κυριότερο στοιχείο ενός Router είναι να προωθεί τα πακέτα από το ένα LAN στο άλλο ανάλογα με την περίσταση. Θα μπορούσαμε να πούμε ότι είναι ένα είδος Switching Hub που απλώς δεν ενώνει δυο υπολογιστές αλλά δύο δίκτυα υπολογιστών. Στην πραγματικότητα ένας Router κάνει πολύ παραπάνω πράγματα. Για να ενώσεις δύο LAN θα πρέπει να υπάρχει ένας Router στο ένα και ένας Router στο άλλο LAN και αυτοί οι δύο Routers να είναι συνδεμένοι μεταξύ τους.

Επιπλέον ο κάθε ένας Router μιλάει και με τους υπόλοιπους γύρω του έτσι ώστε να βρει τον κατάλληλο δρόμο μέσα από τον δικτυακό κόσμο των ενεργών στοιχείων για να μπορέσουν τα πακέτα δεδομένων να φθάσουν όσο γίνεται πιο γρήγορα και με μεγαλύτερη αξιοπιστία στον προορισμό τους. Εάν τα πακέτα απλώς περνούσανε σειριακά από τον ένα στον άλλο Router και κάποιος από αυτούς σταματούσε να λειτουργεί, τότε το δίκτυο μας θα ήτανε προβληματικό. Μπορείτε να φανταστείτε τι θα γινότανε εάν το Internet ήτανε φτιαγμένο έτσι! Ευτυχώς όμως για εμάς δεν είναι. Ο κάθε Router επιλέγει την καλύτερη διαδρομή που μπορεί να ακολουθήσει ένα πακέτο. Εάν ένας Router εμφανίσει πρόβλημα τότε απλώς αλλάζει η διαδρομή των πακέτων και η πορεία συνεχίζεται.

Τρόποι Δικτύωσης

Στην αρχή της ενότητας αυτής μιλήσαμε για την δικτύωση δύο υπολογιστών και πόσο εύκολα μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας δύο κάρτες δικτύου και ένα καλώδιο. Οι συχνότερες μορφές δικτύων χρησιμοποιούν καλώδια για να φτάσουνε από την κάρτα στα ενεργά στοιχεία ή από το ένα ενεργό στο άλλο. Δικτυακά καλώδια μπορεί να βρει κανείς είτε χαλκού, είτε οπτικά, είτε και άλλου τύπου. Όμως δεν είναι όλα τα δίκτυα φτιαγμένα με την βοήθεια καλωδίων. Υπάρχουνε και ασύρματα δίκτυα.

Η ιδέα δεν είναι καινούργια. Όλοι μας έχουμε άλλωστε τηλεόραση στο σπίτι και ξέρουμε ότι η εικόνα έρχεται από το κάθε κανάλι μέσα από ένα σύστημα πομπού ,δέκτη ή κεραίας. Έτσι και τα ασύρματα δίκτυα αντί για καλώδια χρησιμοποιούν τα μικροκύματα για να μεταφέρουνε πληροφορία. Όμως όποιος και να είναι ο τρόπος μεταφοράς των δεδομένων το αποτέλεσμα θα είναι το ίδιο για τον τελικό χρήστη.

Οι ταχύτητες που μπορούνε να φτάσουνε αυτά τα δίκτυα ανταλλαγής δεδομένων είναι από μερικά bit/s (1 bit αντιστοιχεί σε ένα και μόνο δυαδικό αριθμό, δηλαδή ή 0 ή 1) σε μερικά Gbit/s (δηλαδή περίπου 1073741824 bit / δευτερόλεπτο). Αυτά που συναντιούνται πιο συχνά στον κόσμο πλέον είναι τα δίκτυα 10/100/1000 Mbit/s.