6 Komunikacja w systemach cyfrowych

Motto:

Systemy komunikacji za pośrednictwem komputerów nie oznaczają całkowitego zastąpienia wszystkich innych form komunikacji. Zarówno kadry wykonawcze, jak i kierownicze do określonych celów będą ciągle używać telefonów, będą się spotykać i pisać listy. Jeśli jednak mądrze użyć tych systemów, to ilość koniecznych podróży i spotkań może zostać znacząco obcięta, wspierając zwoływanie bardziej produktywnych spotkań twarzą–w-twarz przez wcześniejsze ustanowienie wspólnej bazy informacyjnej.

Hiltz S.R., Turoff M., "The network nation: Human communication via computer”, 1978: 139.

Komunikacja jako stymulator rozwoju gospodarczego

Od wieków zdawano sobie sprawę z faktu, że samo wytwarzanie dóbr nie przynosi dobrobytu i budowa dobrego środowiska komunikacyjnego jest warunkiem rozwoju. Dobra droga była równie bezcenna zarówno dla transportu żywca jak i urobku górniczego. Inwestowanie w komunikację (budowa dróg, mostów, kanałów śródlądowych, sieci telegraficznej, telefonicznej, satelitarnej) zawsze było opłacalne i finansowane z centralnych (królewskich, rządowych) funduszy. Jednak prawie każda próba połączenia różnych systemów pociągała za sobą niebagatelne problemy. Przekonała się o tym najlepiej porozbiorowa Polska.

Im więcej różnic występuje między współpracującymi systemami, tym więcej trzeba wprowadzać elementów dopasowujących. Zabieg ten podraża koszty integracji całego systemu i jego eksploatacji. Jako negatywny przykład może tu służyć rozbieżność normatywów szyn kolejowych na terenie Rosji i w pozostałej części Europy. Jako przykład pozytywny może tu służyć unifikacja napięć przesyłowych w liniach wysokiego napięcia krajów europejskich pozwalająca błyskawicznie usuwać okolicznościowe (transmisje meczy piłkarskich w telewizji) niedobory energetyczne. Mimo wielkich kosztów, Wielka Brytania przeszła na dominujące w świecie systemy metryczne miar, wag i waluty, ale nie zdobyła się na zmianę kierunku ruchu z lewostronnego na prawostronny. Zdobyła się natomiast na to Szwecja, przy okazji obdarowując Pakistan autobusami z kolumną kierownicy wbudowaną po prawej stronie.

Odwołaliśmy się powyżej do jednego z elementów komunikacji. Był to transport i jego otoczenie logistyczne (różnego rodzaju drogi, mosty, infrastruktura techniczna i prawna). Transport jest organizowany dla pewnego systemu dostawców i odbiorców. Dostawcy to zbiór elementów o podwyższonym potencjale energetycznym, materialnym, ludzkim, produkcyjnym, informacyjnym, czy organizacyjnym; - odbiorcy to elementy innego zbioru o obniżonym potencjale. Odbiorcą może być oferent wartości dodanej lub konsument produktu końcowego. Transport obiektu może być utrudniony przez fizyczne gabaryty (ropa naftowa) lub nie mieć tego ograniczenia (głos). W szczególnym wypadku dostawca może być wyposażony w urządzenie do wysyłki, którego istotnym elementem jest nadajnik, a odbiorca w urządzenie umożliwiające przejęcie przesyłki wyposażone w odbiornik.

Przepływ wywoływany jest przez różnicę potencjałów. Nadmierne jej narastanie czy to przez podwyższanie poziomu potencjału dostawców, czy też obniżanie poziomu potencjału odbiorców jest niepożądane. Może prowadzić do niekontrolowanego przepływu, który w większości przypadków jest niszczący dla obsługiwanego systemu [78]. Zatem system, którego istotnym elementem jest komunikacja, winien posiadać szybkie mechanizmy upustowe uruchomiane w sytuacja awaryjnych (w liniach wysokiego napięcia rolę taką odgrywają odgromniki przepięciowe).

Niepożądanie wielki przepływ może też być wynikiem wrogiej premedytacji. W systemach transmisji danych od niedawna mnożą się destrukcyjne “zabawy” dywersantów sieciowych polegające na tym, że przez łącza komunikacyjne bombardują oni wybrane porty systemowe różnych serwerów wielką ilością pakietów, domagając się zupełnie zwyczajnej usługi, świadczonej przez dany serwer. Aby utrudnić rozpoznanie ataku, dywersant wykonuje go współbieżnie z kilku serwerów naraz, albo sekwencyjnie w krótkich okresach czasu. Zaatakowany system, który został zalany zleceniami,  odmawia realizacji usług (ang. Denial of Service, DoS) [79]. Jeśli programowa inteligencja systemu nie zdoła rozpoznać natury przychodzącej informacji (a tak na ogół jest), to system komputera może ulec blokadzie. Skuteczność takiego ataku uzależniona jest od liczby atakujących ofiarę serwerów. Szczególnie trudnym aspektem tego typu dywersji jest to, że atakujący formalnie domaga się tylko tej usługi, którą oficjalnie serwer ma świadczyć. To znaczy, że broniący się serwer winien analizować od kogo zamówienie przyjmie, a od kogo nie! A zatem cenzura! Ostatnio do powielania napastników skutecznie zaangażowano wirusy, co nie wróży nic dobrego. Nawet od strony prawnej nie wiadomo, kogo tu ścigać. Sieć globalna od długiego czasu ma anarchistyczny zapach i nie będzie chyba nic zdumiewającego, jeśli wkrótce zacznie ona pękać na niewielkie sieci zaufania, mające silną strukturę ścigania wykroczeń i bardzo kontrolowany ruch międzysieciowy. Czyżby rzeczywiście czekał nas zmierzch globalizacji?

Sensownym rozwiązaniem wydaje się przeniesienie obsługi analizy i filtracji pakietów z serwerów na znane i używane od stosunkowo długiego czasu urządzenia komunikacyjne typu ściana ogniowa (ang. Fire Wall, patrz Bezpieczeństwo Internetu, 1997, str. 318). Urządzenia takie są jeszcze dalekie od doskonałości i ciągle drogie. Oczywiście dostępne są również rozwiązania programowe, darmowe. W ogólności ściany ogniowe występują w dwóch postaciach: jako urządzenie autonomiczne (izolowane urządzenie komunikacyjne, DCE – patrz dalej) albo pakiet oprogramowania do serwera lub dedykowanego komputera. Podstawowym problemem, który ciągle pozostaje nie rozwiązany, jest niska ich przepustowość, zwłaszcza przy szybkich sieciach. Aby zwiększyć ich skuteczność przy obecnym charakterze transmisji należałoby wyposażać ściany ogniowe w procesory mające 2-3 rzędy wielkości (100-1000 razy) większą częstotliwość taktowania, niż ma sprzęt powszechnego użytku. Jest to jednak nierealne, bo działało by wbrew polityce konkurencji na rynku procesorów. Alternatywą dla takiego nierynkowego podejścia mogłoby być wprowadzenie krótkich, dedykowanych, ale bardzo szybkich kanałów ujemnego sprzężenia zwrotnego pomiędzy serwerem a najbliższą ścianą ogniową. To wydaje się być obiecującą koncepcją, ale w dobie Internetu optycznego do użytkownika końcowego i wprowadzenia pierwszych routerów lambda i ta koncepcja wydaje się być rozwiązaniem nie budzącym nadziei. Na myśl zatem przychodzi powrót do koncepcji architektury mainframe’ów; a więc odwrót od osiedlowej (kampusowej) ściany ogniowej i przeniesienia jej na wejście ważnego serwera w charakterze procesora czołowego (ang. Front - End Processor ). Moduł taki powinien posiadać bardzo szybką logikę upustową przekierowującą szkodliwe pakiety – czy nawet zainfekowaną długość fali na urządzenie zerowe (ang. null - device).

Do tak zmienionej architektury można zaproponować nową koncepcję polegającą na wprowadzeniu globalnego, dedykowanego systemu lokalizacji węzłów wykrytych przestępstw sieciowych. Ów system, sieciowy policjant, działał by w systemie automatycznym i musiał by dysponować osobnymi, bardzo szybkimi i zdublowanymi optycznymi kanałami transmisyjnymi, fizycznie oddzielonymi od systemu publicznego poprzez dedykowany, “policyjny” moduł multipleksera optycznego, oraz wysokiej klasy oprogramowaniem umożliwiającym blokadę zainfekowanych publicznych kanałów optycznych na poziomie multipleksera optycznego. Zaprojektowanie i organizacja takiego globalnego systemu powinna stać się pilnie przedmiotem uwagi na wysokich szczeblach międzynarodowych.

W niniejszym rozdziale zajmiemy się komunikacją w tym jej aspekcie, który jest ściśle związany z technologią komputerową. Dwa czynniki legły u podstaw decyzji umieszczenia znacznej ilości szczegółów technicznych w niniejszej części książki.

• Pierwszy to świadomość wysokiego poziomu kierowniczych kadr bibliotek amerykańskich w zakresie komunikacji, dobrze ilustrowany znakomitym wystąpieniem Ronalda Dienera, Dyrektora wykonawczego OHIONET na posiedzeniu komisji parlamentarnej poświęconym debacie nad nowelizacją Aktu Telekomunikacyjnego z roku 1981 (Diener [1981]).

• Drugi to brak podobnego typu wystąpień bibliotekarzy polskich w tej samej tematyce.

To ostatnie zjawisko może być spowodowane ciągle jeszcze niedostatecznym opanowaniem technicznej nomenklatury, ale też być może i brakiem przekonania o skuteczności tego rodzaju działań. Jedno nie ulega wątpliwości: problemy bibliotekarzy muszą być rozwiązane przez bibliotekarzy i nikt inny za nich tego nie zrobi. Można przecież zapytać co przyjdzie Polsce z Katalogu Centralnego, jeżeli dostęp do niego przez sieć zarówno dla czytelnika, jak i bibliotekarza stanie się gehenną?

Towar, dostawca, pośrednik i odbiorca w systemach transmisji danych

Człowiek od zarania swego stadnego życia starał się liczyć i przerabiać na liczby wszystko co tylko możliwe. W systemach transmisji danych towarem wędrującym od nadawcy do odbiorcy są ciągi cyfrowych obrazów analogowej rzeczywistości. Transmisję danych, ze zrozumiałych względów, modeluje się jednowymiarowo, a transmisje równoległe rozważa się jako agregację modeli jednowymiarowych.

Rysunek 48. Analogowa i cyfrowa transmisja sygnału.

Jak widać z powyższego w typowym sygnale analogowym zmienia się na ogół zawsze zarówno amplituda, jak i częstotliwość. Fakt ten ogromnie komplikuje wszelkiego rodzaju przetwarzanie takiego sygnału i tu leży źródło szybkiego odchodzenia od przetwarzania analogowego do przetwarzania cyfrowego.

W systemach komputerowych wyróżnia się dwa podstawowe typy komunikujących się urządzeń:

• urządzenie końcowe transmisji danych (ang. Data Terminal Equipment, DTE)

• urządzenie komunikacyjne transmisji danych (ang. Data Communication Equipment, DCE)

Urządzenia końcowe to: komputery, terminale znakowe, drukarki, plotery, skanery. Urządzenia komunikacyjne to na przykład modemy, routery, przełączniki. Odwołując się do schematu można powiedzieć, że urządzenie końcowe to prostokąt z doczepioną jedną kreską, a urządzenie komunikacyjne to prostokąt z doczepionymi dwoma lub więcej kreskami [80]:

Rysunek 49. Dwa typy urządzeń transmisyjnych

Urządzenie końcowe, DTE

Urządzenie komunikacyjne, DCE

Kreski doczepione do urządzeń na powyższym schemacie oznaczają wydzielony kanał komunikacyjny. Zatem dostawcą jest nadające DTE, a transmitowane dane poprzez jedno lub więcej DCE trafiają w końcu do tego DTE, który jest odbiorcą. Jak widać z powyższego DCE wraz z kanałami komunikacyjnymi grają rolę pośredników w procesie transmisji danych (a jeśli pośrednik jest wynajętym usługodawcą, to nadawca musi przewidzieć odpowiednie koszty w swoim budżecie).

Urządzenia końcowe to przedmioty najbliższe użytkownikowi. To właśnie dla niego zostały stworzone. Fakt ten jest więc dla niego wyzwaniem. Stworzony dla niego przedmiot został wyposażony w różne lampki kontrolne, przełączniki/wyłączniki i gniazda w sposób bogatszy, niż telewizor (doprecyzujmy od razu: telewizor analogowy). Do końcowego użytkownika należy decyzja o tym, jakiego producenta preferuje, dlaczego i jaki model wybrać. Zadanie to trudne i dla fachowców. Ale końcowy użytkownik powinien czuć się zobowiązany do uczciwego partnerstwa, nie zaś biernego wysłuchiwania swego eksperta. A potem, po zainstalowaniu i startowej konfiguracji sprzętu winien ciągle ćwiczyć się w konfiguracji kupionego systemu. Warto zatem poznać pewne niuanse, których znajomość pozwoli na oszczędzenie niepotrzebnych problemów.

Zasilanie elektryczne DTE może stać się obiektem różnych pokus. Współczesna technologia steruje wyraźnie w kierunku redukcji okablowania. W zakresie urządzeń peryferyjnych (drukarki, skanery) zaczyna się pojawiać tendencja do przeniesienia zasilania na kabel do transmisji danych. Już w tej chwili można kupić skanery, które wymagają użycia tylko jednego kabla USB i nie potrzebują ani osobnego zasilacza stałoprądowego, ani kabla na 220V. Oczywiście takie skanery są mniej kłopotliwe w obsłudze, zwłaszcza dla osób obciążonych inwalidztwem (np. niewidomych, dla których skaner połączony z oprogramowaniem OCR należy do podstawowych narzędzi codziennej pracy i nauki). Ale trzeba mieć na względzie, że taki dogodny w użytkowaniu zakup okupimy:



• wolniejszym skanowaniem (szybki silnik wymaga większego prądu, a na to nie pozwala styk interfejsu)
• zwiększonym nagrzewaniem się styku USB, spadkiem sprężystości sprężyn, a w efekcie i nadpalaniem styku (pożądane są w takim wypadku styki złocone zarówno w gnieździe, jak i na wtyku, ale z tym może być problem)
• większą podatnością procesu skanowania na zapylenie (większe tarcie przy brak zapasu mocy silnika)

Dawniej DTE obsługiwały tylko jeden interfejs komunikacyjny. Jednak rozmaitość stosowanych standardów przemysłowych skłoniła producentów do rozszerzenia oferty i znaczna liczba klasycznych urządzeń końcowych takich jak komputery, drukarki, czy skanery posiada obecnie więcej niż jeden port komunikacyjny. Tak więc np. skanery często posiadają port SCSI, USB a nierzadko i LPT (drukarkowy, równoległy). Podobnie na karcie sieciowej Ethernet typu COMBO możemy mieć nawet do trzech portów: RJ-45 (skrętka), BNC (kabel współosiowy, koncentryk) oraz AUI (gniazdo rozszerzające np. do przyłączenia transceiverów [82] do obsługi łącz światłowodowych, lub innego gniazda AUI). Pozornie wydawało by się, że tak wyposażony sprzęt to typowe urządzenie komunikacyjne. Jednak nic z tego! Jeśli na przykład w karcie sieciowej COMBO wykorzystamy port na skrętkę (RJ-45), to już nie będziemy mogli korzystać z portu BNC. Oprogramowanie tych urządzeń nie przewiduje realizacji funkcji pobierania informacji z jednego kanału i przesyłania jej na kanał drugi. Jeśli ktoś połączył kablem USB swój skaner z komputerem to, przynajmniej obecnie, nie będzie w stanie korzystać z drukarki, którą przyłączy do dodatkowego portu LPT znajdującego się na skanerze. Drukarkę będzie musiał wpiąć do portu LPT komputera, jakkolwiek taka decyzja była by trudna do rozwiązania przestrzennego przy danym umeblowaniu.

Urządzenia końcowe mogą mieć pewne, z zewnątrz niewidoczne, cechy. Patrząc na drukarkę każdy kojarzy ją sobie z biernym odbiorem nadsyłanej do niej informacji i “przerabianiem” jej na postać drukowaną. Mało kto domyśla się, że istnieją drukarki, które dla poprawnej pracy wysyłają również zapytania do komunikującego się z nimi komputera. Drukarki takie muszą być przyłączone przez kabel, który umożliwia dwukierunkową transmisję. Użytkownik musi być przygotowany na to, że nie każdy kabel “drukarkowy” będzie się do takiej drukarki nadawał, - z drugiej strony warto mieć na uwadze fakt, że nie każda aplikacja będzie z tej dwukierunkowości korzystać. Kabel, który doskonale nadaje się do jednej drukarki, wcale nie musi nadawać się do innej; może też doskonale pracować pod starym DOS-em i nie pracować w środowisku Windows.

Przechodząc do krótkiego omówienia urządzeń komunikacyjnych (DCE) omówimy w charakterze przykładu ich najprostszego i najczęściej występującego przedstawiciela: modem. Modem (skrót od: MOdulator-DEModulator) jest urządzeniem, którego zadaniem jest takie przekształcenie ciągu binarnych danych nadsyłanych przez urządzenie końcowe (komputer, terminal, koncentrator terminali), aby możliwe było przesłanie ich przez do drugiego podobnego systemu poprzez publiczne sieci telefoniczne ciągle zdominowane przez technologię analogową. Modemy zaprojektowane są w taki sposób, by skutecznie redukować wpływ różnych pasożytniczych procesów związanych z transmisją sygnałów (zniekształcenia, zakłócenia, przesłuchy). Praktycznie wszystkie współczesne modemy (może za wyjątkiem modemów optycznych) mają zaimplementowane algorytmy korekty błędów i kompresji danych.

Rysunek 50. Typy modulacji fali nośnej w modemach



Modem generuje falę sinusoidalną, której częstotliwość jest „strawna” dla normalnych linii telefonicznych. Powyżej przedstawione zostały graficznie trzy metody modulacji tej fali. Taka modulowana fala jest odbierana przez zwykły aparat telefoniczny jako swego rodzaju trel (świergot). Czytelnik zapewne już spostrzegł, że i w tym przypadku omawiane urządzenia cyfrowe spełniające tą samą funkcje użytkową grupują się w trzech rozłącznych klasach sprzętowych. Ta sytuacja naocznie pokazuje, jak ważnym elementem jest techniczne dopasowanie komunikujących się ze sobą DCE (na przykład modemu w domu z modemem zainstalowanym w pracy). Jest to kolejny przykład polimorfizmu, tym razem odnoszący się do urządzeń sprzęgających systemy cyfrowe.

Należy pamiętać, że DCE mogą (ale nie muszą) realizować połączenie między dwoma różnymi środowiskami posługującymi się odrębnymi protokołami, sposobem kodowania, sygnalizacją. W takim przypadku mówimy, że DCE spełnia rolę bramki (inna nazwa: adapter międzysieciowy, ang. gateway) rozdzielającej dwie sieci. Mówiąc obrazowo DCE to pudełko, które umożliwia połączenie dwóch różnych rzeczywistości (z jednej strony może to być sieć lokalna w standardzie Ethernet, z drugiej na przykład sieć ATM o zupełnie inaczej rozmieszczonej informacji w ramach przesyłanych paczek). Nierzadko zdarza się wszakże, że urządzenie komunikacyjne zawraca przesłaną do niego informację do tego samego typu sieci, bez jej istotnej zmiany, co najwyżej po wzmocnieniu sygnału (a czasem i regeneracji jego struktury). Urządzenie końcowe transmisji danych (DTE) zwykle posiada się na własność. Urządzenia komunikacyjne (DCE) można posiadać na własność (np. homologowany modem przy domowym komputerze), lub dzierżawić od operatora sieci/dostawcy usług transmisji danych (jak np. terminal ISDN dostarczany przez TPSA w ramach Stałego Dostępu do Internetu, SDI).

Łączenie na własną rękę dwóch DCE pochodzących od różnych producentów może czasem przysporzyć niemałych kłopotów – w tym również ekonomicznych (Czermiński [2000:51], przypis 7). Wynika to z zamierzonego ukrycia przez producentów pewnych technicznych cech, wyraźnie poprawiających przepustowość DCE i dających urządzeniu przewagę nad produktami konkurencji. Wykrycie ich jest możliwe tylko na drodze studiowania raportów z testów współdziałania sprzętu pochodzącego od różnych producentów (ang. interoperability tests). Zagadnienie to dobrze ilustrują wyniki testu modemów wyprodukowanych przez 10 renomowanych firma amerykańskich. Modemy te formalnie deklarowały spełnianie takich standardów jak V.22bis, V.32, V.32bis (szybkość), V.42 bis, MNP 5 (kompresja), V.42, MNP 2,3 i 4 (kontrola błędów) i powinny komunikować się między sobą bez najmniejszych problemów. Wypowiedź autora artykułu opisującego test można odczytać jednoznacznie: Spędziliśmy tuziny godzin przy testowaniu linii dalekiego dystansu, próbując określić, które modemy mogą pracować ze sobą, ale tylko jeden mocny wniosek można było z tego wyciągnąć - że jedynie Compsphere 3810 produkcji AT&T za 1595 USD był w stanie pracować z każdym produktem w każdym czasie. [Derfler 1992]. Warto nadmienić, że ceny testowanych modemów zaczynały się wówczas od 659 USD, ale ten najlepszy modem był zdecydowanie najdroższy.

Należy wyrazić ubolewanie, że problem ten został zupełnie niedoceniony przez projektantów Ustawy o Zamówieniach Publicznych.

Pewien znaczący wyjątek w środowisku urządzeń komunikacyjnych stanowią komputery, również te osobiste. Ze względu na istnienie gniazd rozszerzających (ang. expansion slots) jest tu możliwość instalacji dodatkowych urządzeń. W ten sposób łatwo przekształcić komputer z urządzenia końcowego (DTE) w urządzenie komunikacyjne (DCE) o dość ogólnym charakterze. Fakt ten został genialnie wykorzystany przez Phila Karna ( http://people.qualcomm.com/karn) do utworzenia pakietu realizującego protokół przeniesienia pakietów IP z sieci lokalnej w standardzie Ethernet na łącze szeregowe RS 232C. Protokół oznaczany jest anagramem SLIP (ang. Serial Line Internet Protocol, SLIP) i umożliwia tworzenia sieci internetowych poprzez łącza komutowane lub dedykowane. Karn zastosował go do utworzenia Packet Radio, Internetu dla krótkofalowców (KA9Q to jego kod wywoławczy). Jednym z celów tego projektu była redukcja kosztów dostępu do usług sieciowych w środowisku krótkofalowców. Dostępny za darmo poprzez serwery anonimowe FTP, pakiet KA9Q oprócz funkcji urządzenia końcowego /terminala (DTE) mógł realizować funkcje routera IP (tzn. DCE), co w pierwszych latach 90-tych było bezcenne dla niezamożnych instytucji pragnących dołączyć się do Internetu (tak było np. w Polsce), lub pragnących zrealizować niewielkie autonomiczne sieci IP w krajach obłożonych embargiem na zakup zaawansowanej technologii. Po dzień dzisiejszy jest to ciągle popularna technologia i np. w Wielkiej Brytanii istnieją publiczne numery dostępowe do Internetu dla posiadaczy pakietu KA9Q zarówno w technologii analogowej, jak i cyfrowej (ISDN). Phila Karne można bez większej przesady zaliczyć do największych popularyzatorów światowego Internetu.

Z prehistorii komunikacji między komputerami

Skojarzenie technik łączności z szeroko rozumianymi technikami sterowania sformułowane zostało w pierwszych latach II Wojny Światowej przez Wienera i Bigelowa, jeszcze bez formalnego powiązania z dopiero rodzącymi się pierwszymi prototypami współczesnych komputerów [Wiener op.cit.:32]. Człowiek komunikował się z nielicznymi maszynami przez powolne, elektromechaniczne urządzenia dalekopisowe (ang. teletype). Pierwsze podejrzenie, że natura pracy komputerów może mieć w przyszłości coś wspólnego z telekomunikacją, zawdzięczamy amerykańskiej Federalnej Komisji ds. Komunikacji (FCC), która w trakcie dyskusji natrafiła na trudności w precyzyjnym rozdzieleniu obydwu fenomenów na dwie izolowane kategorie (Oxman [1999]). W związku z tym w 1966 r. Komisja zwróciła się z otwartym zapytaniem, czy przypadkiem cele i polityka sformułowana w Akcie Komunikacyjnym z 1934 r. nie byłyby lepiej spełnione, gdyby poddać usługi komputerowe swobodnej grze rynkowej, zamiast wtłaczać je w ścisłe rygory Aktu [Inquiry, 1966]. Zapytanie to rychło spotkało się z niezwykle żywym odzewem zainteresowanych środowisk.

Współbieżnie z zainicjowaną przez FCC dyskusją postępowały prace badawcze, które we wrześniu 1969 zostały uwieńczone spektakularnym wynikiem: mała grupa inżynieryjna z firmy Bolt, Beranek i Newman (BBN) zainstalowała na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles prototypową centralę komutacji pakietów (przełącznik), nazwaną Interface Message Processor (IMP), a do końca tegoż roku jeszcze trzy takie przełączniki zostały zainstalowane na trzech kolejnych uniwersytetach i połączone między sobą. Istnienie sieci komputerowych stało się faktem.

Rozwijające się w kolejnych miesiącach liczne dyskusje i mnożące się dezyderaty wskazywały na społeczne oczekiwania szybszego dostosowania przepisów telekomunikacyjnych oraz zmian opłat za usługi transmisyjne, stosownie do natury impulsowego charakteru transmisji danych (ang. burst mode) pomiędzy systemami komputerowymi. Wychodząc naprzeciw tym oczekiwaniom AT&T, ówczesny amerykański telekomunikacyjny monopolista, już wtedy trzykrotnie (!) skrócił długość minimalnej jednostki rozliczeniowej: z 3 min do 1 min. Trzydzieści lat później, wiosną roku 2002 wyszukiwanie frazy „one second billing” poprzez Google daje 1510 indeksowanych dokumentów, podczas gdy Telekomunikacja Polska S.A. ciągle utrzymuje 3-minutową jednostkę, na miarę najstarszego modelu, od którego Amerykanie odeszli już w 1967 roku.

Medium transmisyjne

Obecnie do celów telekomunikacyjnych wykorzystywane są trzy podstawowe typy medium transmisyjnego:


1. drut miedziany
   
   
   • Kabel koncentryczny 10 Base 5 (zasięg do 500 m, nie zalecany, wycofywany)
   • Kabel koncentryczny 10 Base 2 (zasięg do 200 m, nie zalecany, wycofywany)
   • Skrętka ekranowana STP (niemiła w montażu i wrażliwa na warunki eksploatacyjne. Przeznaczona do specjalnego sprzętu)
   • Skrętka ekranowana UTP, kategoria 3 (stare instalacje telefoniczne – w sieciach lokalnych do 10 Mbps)
   • Skrętka ekranowana UTP, kategoria 5 (zalecany w sieciach lokalnych, gwarantowane pasmo 100 Mbps)
   • Sieć energetyczna 220 V. Wykorzystanie tego medium jest nieznaczne. Wolna transmisja, brak gwarancji jakości usług.
   
   Kable miedziane wykorzystuje się do budowy sieci lokalnych. Zaletą ich jest prosty montaż i niska cena materiałów. Poważnymi ograniczeniami tego medium są:
   • duża stratność przy wysokich częstotliwościach (dużej szybkości transmisji) - mniejszy zasięg
   • łatwość indukowania w nim przez bliskie wyładowania atmosferyczne napięć niszczących sprzęt komunikacyjny i komputerowy (istotne zwłaszcza w przypadku kabli koncentrycznych)
   • wrażliwość na zawilgocenie warstw izolujących
   
   Pro domo sua. Na marginesie powyższych informacji warto poczynić drobną dygresję. Nie tak dawno autor niniejszej książki zużył sporo czasu na przekonanie ówczesnego dyrektora uniwersyteckiego centrum informatycznego do przyłączenie biura Fundacji Rozwoju Uniwersytetu Gdańskiego przeniesionego świeżo do nowe wyremontowanego, zabytkowego budynku po starym kablu telefonicznym kategorii 3, bez wiercenia ścian i układania kabla kategorii 5. W budynku owym położono całkowicie nową sieć telefoniczną, ale w oparciu o stare typy kabli – wszystko na skutek ewidentnych niekompetencji technicznego zastępcy ówczesnego dyrektora administracyjnego (typowe zjawisko w wielu instytucjach). Złośliwość losu polegała też na tym, że oprócz skręconych par w kablu występowała wiązka przewodów niesparowanych, po której również zestawiano telefoniczne przyłącza abonenckie. Po wyselekcjonowaniu gniazda telefonicznego połączonego po skrętce, bez żadnego wiercenia i żadnych dodatkowych kabli został uruchomiony poprawnie działający w standardzie 10 Base TX segment sieci lokalnej. Dobrze było by, by tą wiedzę przyswoili sobie wszyscy potrzebujący usług sieciowych i wszyscy oferujący układanie takich sieci w miejscach ubogich i zaniedbanych.
   
   
2. włókno szklane
   
   Włókno szklane do celów transmisji cyfrowych wykorzystuje się w kilku normatywach, wśród których do budowy sieci komputerowych stosuje się praktycznie tylko trzy kategorie:
   
   • wielomodowe (50/125 μm)
   • wielomodowe (62.5/125 μm)
   • jednomodowe (9/125 μm)
   
   
   Jak wymieniono wyżej, produkowanych jest kilka typów włókien światłowodowych. Propagacja światła przez włókno szklane opiera się na całkowitym wewnętrznym odbiciu wiązki od powierzchni międzyfazowej szkło - materiał płaszcza (lakier). Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia ma miejsce wtedy, gdy kąt padania promieniowania na powierzchnię międzyfazową jest większy od kąta Brewstera (takiego kąta padania, przy którym promień odbity jest prostopadły do promienia załamanego). Z tego wynika pierwszy wniosek, że kąt wypromieniowania fali świetlnej winien być jak najmniejszy, by zapewnić możliwie jak najwyższe kąty padania. Stąd lepsze są nadajniki laserowe niż nadajniki elektroluminescencyjne i światłowody jednomodowe niż wielomodowe. drugiej strony ze wzoru Reyleigha wynika, że natężenie rozproszonego w medium transmisyjnym światła jest odwrotnie proporcjonalne do 4 potęgi długości fali transmitowanego światła. Stąd wnioskujemy, że im bardziej długofalowe będzie promieniowanie elektromagnetyczne, tym niższa będzie stratność energii i tym większy zasięg transmisji. Jednak rzeczywiste medium transmisyjne na ogół selektywnie pochłania pewne długości fal. Szczegółowe badania pokazały, że w szkle najlepsze cechy propagacyjne ma promieniowanie w dalekiej podczerwieni - a więc niewidoczne dla oka (Rysunek 51).
   
   Rysunek 51. Widmo absorbcji promieniowania przez szkło. Informator Ożarowskiej Fabryki Kabli.
   
   Na Rysunku 51 przedstawiona jest zmiana tłumienności szkła w funkcji długości fali przechodzącego przez szkło promieniowania. Posuwając się od strony krótkofalowej części widma w kierunku podczerwieni szkło ma tłumienność około 6 decybeli na kilometr kabla światłowodowego dla ciemno-czerwonego światła o długości fali około 680 nanometrów. W miarę przechodzenia do niewidzialnego dla oka ludzkiego zakresu promieniowania podczerwonego (promieniowania cieplnego), tłumienność szkła maleje ponad dwukrotnie, osiągając wartość około 2,5 decybela na kilometr dla długości fali 850 nanometrów. Na tej długości fali pracują popularne, tanie diody elektroluminescencyjne (LED).. Miejsce to nazywa się powszechnie, choć niezbyt udanie, pierwszym oknem optycznym. W miarę dalszego zwiększania długości fali, tłumienność szkła nadal maleje osiągając pierwsze minimum z tłumiennością około 0,7 decybela na kilometr przy długości fali 1300 nanometrów – w miejscu zwanym drugim oknem optycznym. Zaraz za drugim oknem optycznym tłumienność szkła gwałtownie wzrasta do 3 dB/km (za ten wzrost odpowiedzialne jest pochłanianie energii wywołane obecnością w szkle jonów wodorotlenowych), a następnie równie gwałtownie maleje tworząc przy 1500 nm trzecie okno optyczne z minimum 0,3 dB/km. Rozumie się samo przez się, że wykorzystując promieniowanie o długości fali 1500 nanometrów można otrzymać największy zasięg transmisji.
   
   Dodajmy dla uściślenia: pierwsze okno optyczne, właściwie nie jest żadnym oknem o podwyższonej przepuszczalności światła. To po prostu zbocze charakterystyki, ciągle wykorzystywane do transmisji krótkiego zasięgu ze względu na niską cenę dostępnych na rynku elementów optoelektronicznych (diody elektroluminescencyjne). Dla przeciętnego użytkownika ważna jest tu jedna wiadomość: promieniowanie w dalekiej podczerwieni jest niewidoczne dla oka ludzkiego i przez to może być przyczyną niebagatelnych kłopotów. Młody, niedoświadczony personel techniczny, wiedziony dobrymi chęciami a kuszony wspomnieniami kolorowego pióropusza lampy światłowodowej, w przypadku braku transmisji może chcieć niekiedy dokonać wizualnej inspekcji łącza światłowodowego. Taka próba może zakończyć się całkowitą utratą wzroku, lub poważnym jego uszkodzeniem! Jest to szczególnie groźne w przypadku włókien jednomodowych. Czyni do tego aluzję ponury żart-zagadka dla młodych adeptów technologii światłowodowej:
   
   Pytanie: po czym można odróżnić światłowód jednomodowy od wielomodowego?
   Odpowiedź: po tym, że w światłowód jednomodowy zagląda się tylko jeden raz.
   
   Włókna wielomodowe stosowane są do budowy sieci lokalnych z zasięgiem do 2 km dla klasycznego Ethernetu i 412 m. dla szybkiego Ethernetu. Cechą charakterystyczną sieci zbudowanych na tym rodzaju włókna jest większy koszt kabla, lecz za to mniejszy koszt interfejsu niż dla kabla jednomodowego.
   
   Propagacja światła przez włókno szklane opiera się na całkowitym wewnętrznym odbiciu wiązki od powierzchni międzyfazowej szkło-materiał płaszcza (lakier). Jak wymieniono wyżej, produkowanych jest kilka typów włókien światłowodowych. Rysunek 52 podaje skrótową charakterystykę światłowodów.
   
   Rysunek 52. Typy światłowodów do celów transmisji danych. Informator Ożarowskiej Fabryki Kabli.
   
   
   Włókna jednomodowe stosowane są do budowy sieci rozległych. Cechą charakterystyczną sieci tego standardu jest niższy koszt kabla, lecz wyższy koszt interfejsu. Nadajnik optyczny dla włókien jednomodowych zbudowany jest na diodach laserowych w związku z tym rozbieżność wiązki promieniowania jest bardzo mała i straty mocy wiązki z tytułu wielokrotnego całkowitego wewnętrznego odbicia od ścianek włókna oraz dyspersja są nieporównanie mniejsze niż w przypadku kabla wielomodowego, gdzie nadajnikiem jest zwykła dioda elektroluminescencyjna (LED) o dużym kącie bryłowym promieniowania. Kilka lat temu zasięg nadajników laserowych pozwalał na transmisję sygnału na odległości nie przekraczające 100 km bez dodatkowego wzmocnienia [83] , obecnie zasięg jest znacznie większy.
   
   W chwili obecnej włókno szklane uznawane jest za najlepsze znane medium transmisyjne. Jego główną wadą jest kruchość i ciągle dość wysoka cena (zarówno materiał, jak i montaż). Mimo tych wad powszechnie uznaje się dziś włókno szklane za medium transmisyjne przyszłości dla aplikacji rezydującym na sprzęcie stacjonarnym. Od jakiegoś czasu na zachodzie zaczyna lansować się filozofię „fiber to the desktop” - w wolnym przekładzie: włókno szklane aż do komputera na Twym stole. U podstaw tej filozofii leży fakt, że w odróżnieniu od przewodów miedzianych włókno szklane okazało się bardzo odporne na migracje technologiczne. Zwiększenie szybkości transmisji z 10 Mbps do 12 Gbps (i więcej) wcale nie pociąga za sobą konieczności wymiany kabli i zmiany topologii sieci – a tego nie można powiedzieć o miedzi. Stąd wniosek dla inwestorów: szkło to tania przyszłość.
   
   
3. powietrze
   
   W odróżnieniu od miedzi i szkła powietrze trudno jest nazwać medium o wystandaryzowanych parametrach transmisyjnych. Na zewnątrz pomieszczeń warunki propagacji fal elektromagnetycznych są uzależnione przede wszystkim od sytuacji meteorologicznej (opady - zwłaszcza śnieg) oraz stopnia zanieczyszczenia (dymy). Jeśli nadajnik i odbiornik znajdują się na ziemi to z uwagi na prostoliniowe rozchodzenie się fal elektromagnetycznych dodatkowe problemy może stwarzać przesłanianie drogi transmisji przez nierówności terenowe czy też budowle. Na przełomie 1992/93 istniały poważne problemy z realizacją fizycznych połączeń między pięcioma pierwszymi routerami Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej (TASK) po miedzianych kablach TP S.A. Wysoka stopa traconych ramek praktycznie uniemożliwiała utrzymanie stabilnego połączenia pomiędzy serwerem VTLS w budynku Biblioteki Głównej Uniwersytetu Gdańskiego w Sopocie a dwiema filiami Biblioteki: Nr 4 i Nr 5 w Gdańsku – Oliwie (dystans ok. 4 km), nie mówiąc o dłuższym o około 5 km dystansie do budynku Filii Nr 1 w Gdańsku – Wrzeszczu. Fakt braku tego połączenia stawiał zespół zarządzający projektem wdrażania VTLS w trudnej sytuacji wobec konieczności rozliczenia projektu finansowanego przez Fundację Mellona (USA) do końca października 1993 r. Wówczas drugi zespół, realizujący projekt budowy pierwszego szkieletu TASK zlecił Zakładowi Radiokomunikacji Politechniki Gdańskiej wykonanie prac studialnych co do możliwości budowy szkieletu po łączach mikrofalowych. Wykonana ekspertyza udowodniła że liniowa struktura Trójmiasta pocięta rytmem kilku zboczy wzgórz morenowych prostopadłych do linii brzegu, w połączeniu z istniejącą zabudową miejską, czynią zamiar budowy mikrofalowego szkieletu sieci zupełnie nierealnym. Od projektu tego więc odstąpiono, zawierając umowę z Polską Telewizją Kablową (PTK), na mocy której konsorcjum uczelni gdańskich zrzeszonych w TASK otrzymało do dyspozycji 4 włókna w kablach PTK na terenie całego Trójmiasta.
   
   Informacja transmitowana jest w szerokim paśmie częstotliwości promieniowania elektromagnetycznego: od światła widzialnego, przez podczerwień po mikrofale. W ograniczonym zakresie stosuje się też transmisję w paśmie nadakustycznym (ultradźwięki). Ta ostatnia technologia stosowana jest głównie do sterowania serwomechanizmami, a ostatnio też wykorzystywana jest w skanerach linii papilarnych. Ostatnie lata pokazują wyraźny renesans transmisji bezprzewodowej (telefonia komórkowa). Wobec rozpowszechnienia się protokołu WAP oraz usług SMS i zapoczątkowanych w tej materii zmianach technologicznych (GPRS) należy wkrótce oczekiwać dominacji bezprzewodowej technologii transmisji w przenośnym sprzęcie komputerowym. Trudno jest obecnie przewidzieć kierunek rozwoju miniaturyzacji, jaki zostanie przyjęty przez rynek. Z pewnością będzie się on odbywał kosztem ciężaru, a nie gabarytów wyświetlacza; jako że te ostatnie wyznaczają granice akceptowalnego komfortu pracy.

Modele realizacji połączeń

Od lat sześćdziesiątych po dzień dzisiejszy komunikacja pomiędzy komputerami opiera się bez większych zmian na dwóch różnych modelach. Spróbujmy je syntetycznie opisać.

Model I (bezadresowy [84]): Komputerom ani innym urządzeniom DTE nie przyporządkowuje się żadnych adresów i nigdzie się nie rejestruje. Użytkownicy mogą łączyć i rozłączać między sobą komputery oraz komputery z urządzeniami peryferyjnymi ad hoc, w miarę chwilowych – lub długotrwałych potrzeb. Model ten stosowany jest głównie do łączenia komputerów z urządzeniami peryferyjnymi (drukarki, archiwizatory taśmowe, dyski, skanery, terminale, kamery video). Niekiedy stosowany jest także do transferu plików z jednego komputera na drugi. Ograniczeniem jest niezbyt wielka, dopuszczalna odległość między łączonymi urządzeniami. [85]Jako oprogramowanie komunikacyjne przykładowo może służyć np. Norton Commander, PC-Anywhere (w systemie DOS), PCLinq (USB). Do realizacji fizycznego połączenia w tym modelu można wykorzystać:


1. dedykowany, wielożyłowy kabel miedziany bez dodatkowych urządzeń, łączący:
   • standardowe porty szeregowe (RS 232 lub USB [86]). Szybkość transmisji poprzez interfejs RS 232 jest niska i zależy od rodzaju kontrolera obsługującego ten interfejs (maksymalnie 115 Kbps), przez port USB - wysoka (1.5 -12 Mbps dla USB 1.1; 120, 240, 480 Mbps dla USB 2.0). W zależności od typu i funkcji urządzeń łączonych poprzez interfejs RS 232 stosowane są różne zakończenia kabla, jak następuje:
     • Łączymy komputer z drukarką szeregową. Stosujemy kabel RS 232 typu DTE-DTE o normatywie DB 25 female (gniazdo)– DB 25 female (gniazdo) – bez przeplotu
     • Łączymy komputer z drugim komputerem celem przesłania plików. Stosujemy kabel RS 232 typu DTE-DTE o normatywie DB 25 female (gniazdo)– DB 25 female (gniazdo) z przeplotem przewodów na nóżkach 2 i 3, realizujący funkcję null – modemu [87]. Należy jednak pamiętać, że czasami komputery mają interfejs RS 232 wyprowadzony na DB 9 female (gniazdo) , wtedy ziemia lutowana jest na nóżkę 5.
     • Łączymy komputer z modemem w celu nawiązania komunikacji z symetrycznym systemem. Stosujemy kabel DTE-DCE o normatywie DB 25 male (wtyk na kablu po stronie modemu) – DB 25 female (gniazdo na kablu po stronie komputera)
     
     
   • porty LPT (równoległe, drukarkowe) DTE. Szybkość transmisji jest średnia - daje kilkakrotne (teoretycznie 8-krotne) skrócenie czasu transmisji w stosunku do transmisji przez port RS 232
   • porty specjalnych kart (adapterów, kontrolerów) zainstalowanych w gniazdach rozszerzających. Odnosi się to w szczególności do standardów SCSI, Fiber Channel (FC), IEEE 1394 (FireWire) [88]- por. Schmidt 1999. Szybkość transmisji jest w tych wypadkach wysoka, silnie zależna od zastosowanego standardu (5 Mbps dla SCSI-1 do 160 Mbps dla Ultra 3 SCSI 2, 100 Mbps dla FC, oraz 3.2 Gbps dla IEEE 1394b)
   
   
2. publiczną lub prywatną sieć telefoniczną (miedzianą lub światłowodową), do której gniazd wpina się poprzez modem standardowe porty szeregowe komputerów (RS232 lub USB). Jest to dominujące rozwiązane stosowane przy połączeniu sprzętu osobistego zainstalowanego w domach z odległymi serwerami, także do połączenia sprzętu przenośnego (notebook) poprzez sieć komórkową. W tej technologii serwer może przydzielić dynamicznie otwierającemu sesję komputerowi chwilowy adres, który zostaje usunięty z chwilą zakończenia sesji. Szybkość transmisji zależy tu głównie od rodzaju użytych modemów i w trybie asynchronicznym przez RS 232 obecnie na ogół nie przekracza 115 kbps. Modemy światłowodowe oferują bardzo wysoką szybkość transmisji.
3. powietrze w przypadku bezprzewodowego połączenia standardowych (RS 232 lub USB), lub niestandardowych (por. Falk 1999, Zieliński 2000) portów komunikacyjnych komputerów wyposażonych w nadajniki i odbiorniki pracujące w paśmie podczerwieni (IrDA) lub w paśmie fal radiowych o częstotliwości 2,4835 GHz (Blue Tooth). Szybkość transmisji dla IrDA obecnie nie przekracza 4 Mbps, dla Blue Tooth - 1 Mbps. W przypadku transmisji w paśmie fal radiowych użytkownik ma dogodność fizycznej relokacji komunikującego się sprzętu w znacznym zakresie. Technologia IrDA najczęściej jest stosowana do jednokierunkowego przesyłania danych z komputera do urządzeń peryferyjnych (drukarki) oraz przenoszenia plików ze sprzętu kieszonkowego do sprzętu stacjonarnego.

Po tej dosyć niemiłej dla biblitekarza porcji „kabelkologii” wypada odpowiedzieć na pytanie czemu miał służyć powyższy wywód. Otóż celem jego było ujawnienie pewnych dychotomii, które prowadzą do kolejnych niejednoznaczności środowiska cyfrowego. Nawet w standardach kabli i możliwych do nabycia adapterach konwertujących normatyw styku kryją się dychotomie. Odwołując się teraz do wcześniejszych komentarzy autora do artykułu Heima "Erotyczna ontologia cyberprzestrzeni" można by teraz rzec: „Rzeczywiście, w sieci funkcjonuje płeć. Mamy wszakże w kablach złączki żeńskie (gniazda) i meskie (wtyki)”. Tu jednak nie chodzi o sam fakt występowania dwóch uzupełniających się postaci. Trudność stanowi na pierwszy rzut oka niewidoczna dwuznaczność potencjalnego przeplotu. Dwa kable mogą mieć identyczny typ styku zewnętrznego, ale różnić się podlutowaniem przewodów (jak w null-modemie RS 232 skrzyżowane są przewody na nóżkach 2 i 3). Oczywiście rzecz trywialna do identyfikacji, ale wymaga trochę zachodu, no i wiedzy. System cyfrowy daje do dyspozycji zwykłego śmiertelnika pewne bogactwo, raj, a użytkownik już zjadł jabłko i musi się liczyć z konsekwencjami tego faktu. Czy możliwy jest odwrót? Praktyka ostatniego dziesięciolecia pokazuje, że pewne niejednoznaczności są eliminowane, ale inne się rodzą.

Model II (adresowy).

Komputery (oraz inne urządzenia końcowe takie jak np. drukarki) włączone są w sztywną strukturę połączeń fizycznych sieci komputerowej. Na sieć składają się węzły sieci (węzły komunikacyjne - kółka) oraz kanały połączeniowe- kreski. Węzłami na ogół są specjalizowane komputery wyposażone w procesor, pamięć, porty komunikacyjne oraz oprogramowanie [89] (Rysunek 53)

Rysunek 53. Schemat sieci komputerowej.

h

Wszystkie urządzenia końcowe sieci oraz węzły sieciowe mają przyporządkowane adresy sieciowe, i na ogół zawsze też nazwy mnemoniczne. Jeśli sieć ma zasięg globalny (np. Internet lub X.25 [90]), to adres każdego urządzenia końcowego (ale też podsieci) jest unikalny w skali światowej [91].

Krótko zatrzymamy się przy Internecie. Ta dominująca obecnie na świecie sieć komputerowa ma swoje korzenie w amerykańskim wojskowym projekcie DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency). Jej pochodzenie sprawiło zatem, że żadne fazy tego projektu nie przewidywały przyszłej obsługi całego świata. Założenia projektowe przewidywały utworzenie adresu sieciowego składającego się z czterech bajtów oddzielonych kropkami, razem 32 bity. Ta przestrzeń adresowa pozwala na zaadresowanie 2³²= 4 294 967 296 węzłów. Dla ułatwienia administracji, na potrzeby powoływanych nowych sieci postanowiono wydzielić trzy klasy adresowe.

Typ sieci	Część opisująca sieci	Część opisująca hosty
A	1 - 126	0.0.1 - 255.255.254
B	128.1 - 191.254	0.1 - 255.254
C	192.0.1 - 223.255.254	1 - 254

Jak widać klasę A przyznaje się w sytuacjach, w których zachodzi potrzeba adresowania ponad 16 mln hostów [92]. Takich klas można przydzielić niewiele, bo 127. Za to pojedyncza taka klasa jest bardzo duża. Obecnie w tym obszarze adresowym panuje raczej pustka. Czytelnik zechce sobie sam wypróbować ten obszar adresów przy pomocy funkcji ping i nslookup. W grudniu 2000 na ping 4.1.1.1 odpowiadał host w Wiedniu. Po zapytaniu nslookup 4.1.1.1 otrzymywało się odpowiedź  s5-0.vienna1-cr1.bbnplanet.net. Odpowiedź zdaje się wskazywać, że adres IP=4.1.1.1 został przypisany portowi szeregowemu [93] jakiegoś routera będącego własnością operatora sieciowego w Wiedniu. Egzaminując otoczenie tego adresu np. od 4.1.0.0 widzimy, że są tam najwyraźniej interfejsy FDDI (zwyczajowo zaczynające się od litery f), i że jest to otoczenie komunikacyjne wiedeńskiej sieci metropolitalnej. Przyznawanie adresów klasy A operatorom sieciowym jest w pełni uzasadnione, ponieważ DCE bardzo szybko wyczerpują zapas adresów.

Klas B można przydzielić znacznie więcej, bo 16 384 - choć oczywiście w skali całego świata jest to kropla w morzu potrzeb. Ten właśnie typ sieci przydzielany był akademickim sieciom miejskim w Polsce. Na potrzeby przyszłej Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej autor otrzymał z Network Information Center klasę adresów 153.19.0.0, w ramach której można zaadresować maksymalnie 65 536 hostów..

Klasa C przyznawana jest organizacjom mniejszym, klas takich można przyznać 2 088 960, a w ramach każdej klasy można zaadresować 255 hostów. W chwili obecnej jest to najczęściej przyznawana klasa adresów..

W ramach przyznanej klasy administrator sieci może manipulować przestrzenią adresową tworząc podsieci przy pomocy maski. Maska jest 32-bitową liczbą z ustawionymi na 1 bitami w pozycjach określających sieć i podsieć, oraz ustawionymi na 0 bitami w części opisującej hosty. Tak np. maska 255.255.255.0 (klasyczna) oznacza, że administrator zaplanował 256 podsieci, a w każdej będzie po 256 hostów. Jeżeli istnieje konieczność zwiększenia liczby hostów, to może się to odbyć tylko kosztem zmniejszenia liczby podsieci, przez odpowiednie podrasowanie maski. Ta rzecz leży w wyłącznych kompetencjach administratora sieci i nie przysługuje końcowemu użytkownikowi. Nawiasem mówiąc, odejście od klasycznej maski może przysporzyć sporo kłopotów komunikacyjnych i nie jest rekomendowane..



Oprócz maski jest jeszcze jeden ważny adres sieciowy, który widnieje w opisie sieci każdego serwera i każdej stacji roboczej. Jest to adres bramki [94] (ang. gateway). Tu należy się pewne wyjaśnienie. Każdy pojedynczy port na najbliższym DCE, posiadającym zaimplementowany protokół IP (może to być router, czy mostek) ma przyporządkowany sobie osobny adres podsieci, która jest do niego przypisana. Dotyczy to w równym stopniu portu Ethernet, portu szeregowego, czy jakiegokolwiek innego portu komunikacyjnego. Cechą charakterystyczną tego adresu jest występowanie zera w części odnoszącej się do hostów. Adres ten jest wspólny dla wszystkich hostów rezydujących w danej podsieci i jest traktowany jako adres bramki. Przyjrzyjmy się, jak może to przykładowo wyglądać:

Rysunek 54. Podział sieci na podsieci w routerze



Jak widać, powyższy router, jako typowe urządzenie komunikacyjne, ma kilka portów i każdemu przypisany jest przez administratora adres osobnej podsieci. Porty routera mogą też mieć przypisane adresy IP przydzielone przez administratora sieci nadrzędniej. Na załączonym rysunku takim portem jest port szeregowy S1 (lokalne porty w standardzie Ethernet oznaczone są literami E1 - E3). Niezależnie od tych adresów, router sam jest komputerem i ma swój własny adres IP (ma też wbudowane oprogramowanie i np. można się na niego zatelnetować). Adresy podsieci przypisane poszczególnym portom Ethernetu są adresami bramek, "wyprowadzającymi" te podsieci na świat (oczywiście 'świat IP').

Adres samego komputera przyznaje administrator danej sieci, natomiast adres maski i bramki łatwo można sobie zazwyczaj odpisać z metryczki sieciowej komputera sąsiada/sąsiadki jeśli dotyczy to pobliskich stanowisk w pracy.:

Topologia połączeń transmisyjnych.




Połączenia realizowane są w trzech podstawowych topologiach:



1. magistrala
   
   
   • dla Modelu I: standard SCSI (szybki, dobry standard, słabe zabezpieczenie przed przekłamaniami - tylko 1 bit parzystości na bajt)
   • dla Modelu II: sieć Ethernet w standardzie 10 Base 2, “cienki LAN”, cheapernet
   
   Rysunek 55. Topologie sieci komputerowych: magistrala.
   
   
   
2. gwiazda
   
   
   • dla Modelu I: standard USB oparty na hubie USB
   • dla Modelu II: sieć Ethernet w standardzie 100 Base TX, skrętkowa oparta na hubie lub przełączniku (rozwiązanie obecnie popularnie stosowane)
   
   Rysunek 56. Topologie sieci komputerowych: gwiazda.
   
   
   
3. pętla
   
   
   • dla Modelu I: sieć Fiber Channel (standard dobrze się rozwija)
   • dla Modelu II: sieć FDDI (wychodzi z użycia)
   
   Rysunek 57. Topologie sieci komputerowych: pętla.
   
   
   

Magistrala uważana jest powszechnie za topologię najmniej sprawną i wychodzącą z użycia. Dużą zaletą jej jest niższy koszt inwestycyjny. Lepsze od niej są dwie pozostałe topologie (pętlowa i gwiaździsta). Charakteryzują się one nadmiarowością strukturalną (redundancją) i dzięki temu wykazują zauważalnie wyższą niezawodność; niestety ich podwyższona jakość opłacona jest podwyższonymi kosztami przypadającymi na jedną stację roboczą.

Świadomość przytoczonych faktów jest bardzo pomocna przy planowaniu sieci na terenie budynków. Wrócimy tu ponownie do przewodniego w tej książce pytania o istnienie dychotomii. Czy i w modelu adresowym (II) również istnieją dychotomie? I tu odpowiedź jest, niestety, pozytywna. W zakresie sprzętowym sprzęt komunikacyjny (DCE) taki jak huby i przełączniki jest wyposażony w dodatkowe gniazdo na którym już jest zrealizowana funkcja przeplotu (uplink). Zwykle jest ono geometrycznie odsunięte od pozostałych, ale jego styk jest identyczny z gniazdkami bez zrealizowanego przeplotu. Zaniedbanie kontroli tej cechy przez inżyniera odpowiedzialnego za zestawienie i wytestowanie sieci na XXI Seminarium ELAG w Gdańsku (1997) spowodowało niemiłe zamieszanie organizacyjne i konieczność reorganizacji kolejności wystąpień uczestników podczas pierwszego dnia konferencji.

Sieci komputerowe

Na wstępie wyjaśnijmy sobie w sposób popularny, co możemy nazwać siecią komputerową. Otóż za sieć komputerową możemy uważać zbiór autonomicznych kom­puterów wyposażonych w oprogramowanie komunikacyjne i użytkowe (ap­likacyjne) wraz z technicznymi środkami pozwalającymi na ich wzajemną łączność.



Przyjmijmy z kolei pewną klasyfikację zasięgu sieci. Przyjęło się, że to, co obejmuje całą kulę ziemską nazywa się siecią globalną. Składają się nań sieci narodowe i ponadnarodowe — organizacyjne, korporacyjne (np. sieci firm Hewlett-Packard, IBM, Sun, Cisco etc). Wszystkie te sieci należą do klasy sieci rozległych (WAN — ang. Wide Area Network). Przyglądając się sieci krajowej z bliższej odległości, dojrzymy pewne aglomeracje miejskie połączone kreskami. To, co ukaże nam w powiększeniu system konkretnej aglomeracji to sieć metropolitalna (MAN — ang. Metropolitan Area Network): ujrzymy nitki łączące osiedla (kampusy). Te ostatnie wzięte pod mikroskop ujawnią już pojedyncze komputery, drukarki sieciowe i inne urządzenia połączone między sobą w segmenty sieci lokalnych (LAN — ang. Local Area Network). W obszarze wewnątrz instytucjonalnym buduje się miniaturowe sieci, naogół oparte o Model 1 (bezadresowy) i służące do integracji sprzętowej systemu komputerowego. Te noszą skrótową nazwę SAN (ang. Storage Area Network).

Jak widać z powyższego opis sieci musi uwzględniać zarówno odesłanie do komunikujących się komputerów jak i środowiska komunikacyjnego. Na potrzeby takiego opisu stworzono warstwowe modele systemów.

Architektura modelu

Historycznie pierwszy opis uproszczonego, czterowarstwowego modelu został opracowany w USA w ramach projektu ARPA. W dwóch systemach, między którymi ma zachodzić wymiana informacji, wyróżniano wg filozofii tego projektu, cztery warstwy:

Rysunek 58. Model ARPA. Wizualizacja w postaci tabeli.


Warstwa Aplikacji		Warstwa aplikacji
Warstwa transportowa		Warstwa transportowa
Warstwa międzysieciowa (Internet)	← Protokół →	Warstwa międzysieciowa (Internet)
Warstwa fizyczna		Warstwa fizyczna

System 1                                            System 2

Przenoszenie informacji pomiędzy dwoma sąsiednimi warstwami tego samego systemu (pionowe) nazwano usługą, natomiast przenoszenie informacji pomiędzy dwoma systemami na poziomie tej samej warstwy (poziome) - protokołem.

Późniejsze prace normalizacyjne doprowadziły do podwyższenia stopnia szczegółowości opisu. W rygorystycznych zamierzeniach autorów normy ISO 7498 (ISO[1]). spomiędzy warstw modelu ARPA postanowiono wydzielić dodatkowe warstwy, rozszerzając model do 7 warstw:


                                                                                                                struktura informacji

Warstwa aplikacji		Warstwa aplikacji	Wiadomość
Warstwa prezentacji		Warstwa prezentacji	Wiadomość
Warstwa sesji		Warstwa sesji	Wiadomość
Warstwa transportowa		Warstwa transportowa	Wiadomość
Warstwa sieciowa		Warstwa sieciowa	Pakiet
Warstwa łącza danych		Warstwa łącza danych	Ramka
Warstwa fizyczna		Warstwa fizyczna	Bit

System 1                                                     System 2

Rysunek 59. Model ISO/OSI. Struktura informacji na poszczególnych warstwach modelu

Rola poszczególnych warstw:



1. Warstwa fizyczna
   
   • generowanie informacji w postaci ciągu bitów
   • kontrola poprawności transmisji
2. Warstwa łącza danych
   
   • zestawianie ciągu bitów w ramki
   • eliminacja ewentualnych duplikatów ramek
   • odtwarzanie błędnie wygenerowanych ramek
3. Warstwa sieciowa
   
   • tworzenie pakietów informacyjnych
   • identyfikacja i wybór drogi do transmisji pakietu (marszrutyzacja)
   • ustalanie hierarchii transmisji pakietów
   • analiza obciążenia sieci
   • taryfikacja
4. Warstwa transportowa
   
   • kontrola poprawności transmisji
   • realizacja transmisji rozsiewnej (rozsyłanie tego samego komunikatu równocześnie do wszystkich odbiorców pewnej podsieci - np.konkretnej grupy roboczej)
5. Warstwa sesji
   
   • ustalanie rodzaju transmisji (pełny dupleks, półdupleks)
   • realizacja połączeń gwarantujących transfer zbiorów
   • realizacja transformacji adresowych
6. Warstwa prezentacji
   
   • kompresja tekstu
   • kodowanie tekstu
   • szyfrowanie tekstu
7. Warstwa aplikacji (oprogramowania użytkowego)
   
   • ustalanie formatów wymienianych informacji (wiadomości)




Pierwsze trzy warstwy (fizyczna, łącza danych i sieciowa) stanowią podsystem komunikacyjny, cztery następne (transportowa -> aplikacji) - są zorientowane na obsługę użytkownika.

Odrywając się myślowo od ciągu bitów, czy sekwencji ramek czytelnik zechce zabawić się teraz budując sobie intelektualny model organizacyjny komunikacji dwóch bardzo odmiennych bibliotek (np. swojej polskiej oraz jakiejś japońskiej). Opisane wyżej role poszczególnych warstw modelu systemów otwartych mogą grać fizyczne osoby zatrudnione w bibliotece osoby modelującej współpracę.
.
Tworzona sieć nie musi implementować wszystkich warstw modelu ISO/OSI. Jeśli jest to sieć lokalna (LAN), nie przyłączona do sieci rozległej (WAN) - to nie musi ona uwzględniać faktu istnienia gdzieś na świecie innych sieci tego samego typu. Wtedy z pewnością model musi implementować pierwszą warstwę (fizyczną) - bo przecież komputery muszą jakoś być fizycznie połączone, natomiast nie ma potrzeby implementować wszystkich funkcji warstwy trzeciej (sieciowej). W szczególności nie jest potrzebny cały mechanizm adresowania wymagany w sieciach rozległych. Natomiast konieczna jest adresacja lokalna (adres fizyczny, zwany też adresem sprzętowym). Prostym przykładem takiej sieci są trzy komputery wyposażone w karty sieciowe standardu Ethernet 10 Base 2 i jedna drukarka sieciowa, połączone między sobą kablem koncentrycznym, zakończonym 50 Ω terminatorami. Taki system nie musi implementować szyfrowania, konwersji repertuaru znaków i innych funkcji warstwy prezentacji, nie ma potrzeby prowadzenia taryfikacji i zestawiania raportów z warstwy sieciowej itp. Prosty system jest tani, ale jego możliwości są niewielkie.

Współdzielenie jednego medium przez różnych użytkowników




Jeżeli pewien obszar ma być wykorzystywany przez różnych użytkowników, to zwykle wprowadza się na nim jakąś formę administracji. Najprostszą taką formą administracji jest sterowanie asynchroniczne. W charakterze przykładu można podać czasowe wprowadzenie dwukierunkowego ruchu pojazdów na jednym pasie jezdni, w związku prowadzonymi robotami drogowymi na drugim pasie. Stojący na poboczu jezdni policjant rozstrzyga, w którym kierunku w danym momencie będą jechały pojazdy, sugerując się intensywnością ruchu w danym kierunku. Taka metoda jest dobra jako doraźne rozwiązanie na krótki okres czasu. Podobnie funkcjonują mało uczęszczane przejścia dla pieszych wyposażone w światła, których zapalenie inicjowane jest przez oczekującego na przejście przechodnia.

Współdzielenie pewnego obszaru nadzorowane przez prostą automatykę dobrze ilustruje funkcjonowanie świateł na skrzyżowaniu jezdni. Na znakomitej większości takich miejsc w Polsce, w cyklu dziennym iloraz długości interwału czasowego otwarcia jednej osi przez długość interwału czasowego otwarcia drugiej osi jest stały, bez względu na intensywność faktycznego ruchu pojazdów. To najprostszy sposób współdzielenia obszaru skrzyżowania przez przydział czasu dostępu.

Jeszcze podczas projektowania starych, analogowych systemów transmisji poczyniono spostrzeżenie znane ze wszystkich starych inżynierii, takich jak dostawy wody, czy prądu elektrycznego, że w systemach masowej obsługi zawsze należy mieć na względzie fakt, iż w tej samej chwili nie wszyscy uprawnieni do korzystania użytkownicy będą chcieli być obsłużeni. Wynika to z faktu, że wykorzystanie systemu przez użytkownika ma charakter losowy i prawdopodobieństwo zdarzenia polegającego na tym, że naraz wszyscy użytkownicy kategorycznie zechcą z skorzystać z systemu, jest niewielkie. Mało tego. Jest ono tym mniejsze, im bardziej zróżnicowane jest zawodowo środowisko użytkowników, a statystycznie działa ten schemat tym lepiej, im jest ono liczniejsze. Współdzielenie medium transmisyjnego w klasycznej telekomunikacji realizowano zazwyczaj przez zwielokrotnienie (multipleksację). Przyjrzyjmy się jak można realizować asynchroniczny dostęp czterech różnych użytkowników do jednego serwera.
Rysunek 60. Modemy i multipleksery



Schemat powyższy jest oczywiście schematem bardzo uproszczonym. Natura asynchronicznego dostępu powoduje na ogół znaczny stopień niewykorzystania możliwości transmisyjnych kanału komunikacyjnego. Wprowadzenie multiplekserów zmniejsza dramatycznie liczbę używanych modemów, liczbę kanałów transmisyjnych (np. liniii telefonicznych). Jednak klasyczne zwielokrotnienie z podziałem czasu (ang. Time Division Multiplexing, TDM) było rozwiązaniem niezbyt ekonomicznym. Jeśli przez pewien czas któryś z nadajników nie transmitował, to rygorystyczne przydzielanie mu w określonym momencie czasowym dostępu do medium transmisyjnego prowadziło w efekcie do przerw w transmisj. Znaczną poprawą stało się tu wprowadzenie multiplekserów statystycznych, których algorytmy przydziału dostępu do medium oparte są na analizie ruchu w kanałach wejściowych. Oprócz zwielokrotnienia z podziałem czasu w powszechnym użyciu jest również zwielokrotnienie z podziałem częstotliwości (ang. Frequency Division Multiplexing, FDM), przeżywające obecnie burzliwy renesans w swej optycznej odmianie jako (D)WDM (zwielokrotnienie falowe, ang. (Dense) Wavenlength Division Multiplexing). Wreszcie warto wspomnieć o zwielokrotnieniu z podziałem kodu CDM (ang. Code Division Multiplexing) – to ostatnie odnoszące się do wszystkich kanałów równocześnie – zatem mogące mieć charakter dyskryminujący dla określonych kanałów (osób, firm, państw). Wspominamy tutaj te technologie, aby przybliżyć Czytelnikowi problematykę współdzielenia medium w sieciach komputerowych. Problem ten jest niezmiernie ważny, bo niedocenienie go doprowadziło do załamania poufności danych przesyłanych w sieciach komputerowych. Wymieniona wyżej sieć lokalna w topologii "magistrala" (np. "cienki LAN"), to klasyczny przypadek współdzielenia medium: długi (na ogół) kabel koncentryczny do którego wpięte są adaptery sieciowe poszczególnych stacji roboczych. Pakiety nadawane przez jedną ze stacji roboczych wędrują wzdłuż kabla, zazwyczaj "odbijając" się od tych adapterów sieciowych, do których nie są adresowane. Niestety, już dawno spostrzeżono, że nie jest trudno być pasywnym "słuchaczem" tego co się dzieje w kablu. Tak powstał sniffing - obwąchiwanie medium. Ponieważ budowa pakietów jest znana od zarania sieci, to intruzowi nie było zbyt trudno odczytać zawartość pakietów transmitowanych "jawnym tekstem", tj. bez szyfrowania. Głównym źródłem informacji, na które sieciowy intruz zastawiał sidła, były hasła użytkowników transmitowane w czasie otwierania zdalnych sesji przy pomocy popularnego pakietu telnet. Przejęcie kontroli nad cudzym kontem było pierwszym krokiem do inwazji na słaby system i/lub słabego administratora systemu. Tego rodzaju destrukcyjna działalność sieciowa doprowadziła do zmian w projektowaniu sieci. Nowym, choć nieco droższym standardem stały się sieci o topologii gwiazdy. Ale nie każda sieć tego typu daje gwarancję immunologicznej transmisji. Jeśli węzłem takiej sieci jest prosty hub/koncentrator, to spełnia on zaledwie usługę regeneracji sygnału (praktycznie implementuje tylko pierwszą, fizyczną warstwę modelu ISO/OSI), bez możliwości separacji przestrzeni adresowej. Dopiero zakup droższego przełącznika sieci lokalnej, implementującego trzy dolne warstwy modelu ISO/OSI, daje szansę przypisania osobnej podsieci każdej stacji roboczej. Taka sytuacja jest rozwiązaniem lokalnym i jeszcze nie daje pełnego bezpieczeństwa. Odtąd wszystko zależy od tego co się dzieje w dalszej części sieci - za przełącznikiem. Z pewnością oprócz stworzenia bezpiecznej konfiguracji sieci po stronie klienta, potrzebna jest jeszcze bezpieczna konfiguracja po stronie serwera. Oprócz wymienionego problemu separacji medium transmisyjnego na poziomie lokalnym dochodzi sprawa szyfrowania. Już zamiana popularnego telnetu na pakiet ssh (ang. Secure Shell) znacznie zabezpieczy interesy komunikujących się po sieci stron. Niestety, skuteczność obrony przed intruzami zależy od powszechnego wdrożenia zabezpieczeń - zarówno po stronie serwerów, jak i klientów. Problem ten jest ciągle aktualny i nie należy przypuszczać, by szybko zmalał do poziomu marginalnego.

Powstaje pytanie, czy w dobie Internetu Optycznego, gdy Komitet Badań Naukowych podjął pierwsze decyzje dotyczące finansowania projektu PIONIER zachodzi niebezpieczeństwo przechwytu transmitowanych pakietów informacji? Czy poziom technologiczny, na jakim realizowana jest transmisja i (ewentualnie) routing optyczny dopuszcza, lub potencjalnie może dopuszczać, interwencję intruza? Są poważne obawy by sądzić, że odpowiedź na to pytanie jest pozytywna. Wprowadzone przez Afrika Korps telefony na podczerwień zapewniały w czasie kampanii praktycznie 100% poufność. Tym razem nie jest aż tak dobrze. W obecnie stosowanej technice multipleksacji różnych długości fali w jednym światłowodzie w wersji standardowej (WDM) lub gęstej (DWDM), z konieczności realizowane jest bliskie położenie emitowanych przez lasery długości fal. Ale impulsy emitowane przez lasery nie są prostokątne, tylko mają charakterystykę gaussowską - zatem pomiędzy wiązkami występuje przesłuch. Firma Radiant Research podaje [Radiant, 2000], że produkowane przez nich multipleksery/demultipleksery dla podanych czterech długości fal zlokalizowanych w trzecim okienku optycznym (1512, 1532, 1552 oraz 1572 nm) mają przesłuch między kanałami nie większy niż 40 dB. To może jest dobra wartość dla amatorów, ale nie dla zawodowców i podobnie jak w przypadku współdzielenia medium w innych technologiach jest być może tylko kwestią czasu, kto i kiedy sięgnie po cudze informacje w technice WDM. Przyszłość pokaże, czy dla wszystkich znanych przypadków współdzielenia medium da się zastosować znane sarkastyczne powiedzenie, że z rodziną najlepiej wychodzi się na zdjęciu. Współużytkowanie medium transmisyjnego to kolejny objaw polimorfizmu środowiska cyfrowego. Dziś wiemy już, że natura tego polimorfizmu z jednej strony została mądrze wykorzystana do zwielokrotnienia stopnia wykorzystania sprzętu oraz medium transmisyjnego – to tak jak wprowadzenie pracy wielozmianowej pozwalającej w ciągu doby na tych samych maszynach więcej wyprodukować i dać ludziom więcej zarobić. Z drugiej jednak strony ten sam polimorfizm został niecnie wykorzystany zarówno przez różne państwowe agencje zajmujące się inwigilacją, jak i szerokie spektrum siedciowych przestępców i wandali.

Jak widać z powyższego, również technologia transmisyjna uwidacznia swój polimorfizm – co gorsza jest to polimorfizm kaskadowy. Jeśli ograniczyć się do przekazu wykorzystującego promieniowanie elektromagnetyczne, to ze względów fizycznych podstawowym podziałem jest podział częstotliwościowy – wynika to z różnic w naturze nadajników i odbiorników. Na drugim poziomie może następować podział przestrzeni transmisyjnej względem czasu, lub względem kodu – ale również względem częstotliwości (podział pasma na podpasma). Już w tym miejscu uwidaczniają się mechanizmy rekurencyjne w zwielokrotnieniu dostępu do medium transmisyjnego.



[78]Przykłady katastrofalnych skutków narastającego napięcia znamy z przyrody (wyładowania atmosferyczne, naprężenia skorupy ziemskiej) czy historii (rewolucje, niszczenie cywilizacji przez prymitywne ludy poszukujące środków do życia). Również zamierzone, ale niedostatecznie kontrolowane przepływy są groźne dla systemów z wewnętrzną różnicą potencjałów. Weźmy za przykład ogniwo galwaniczne (bateryjkę kieszonkową, akumulator). Krótkie zwarcie biegunów grubym drutem miedzianym ogniwa manifestuje się gwałtownym przepływem prądu, a wydzielone na drucie ciepło może go nawet stopić. Przy okazji zniszczeniu, lub bardzo poważnemu uszkodzeniu, ulega wewnętrzna struktura ogniwa. Wiedzą o tym kierowcy samochodów mający problemy z rozruchem silnika i po kilku nieudanych próbach dają akumulatorowi “odpocząć”.


Zbliżonej klasy problem dotyczy tego, co możemy nazwać impulsowym przeciążeniem licencyjnym. Zilustrujemy to na przykładzie biblioteki akademickiej, która po całkowitej automatyzacji wszystkich podległych jej jednostek organizacyjnych będzie regularnie cierpieć na impulsowe przeciążenia systemu w okresach przerw w zajęciach (10-15 minut w ciągu godziny) i znacznie mniejsze poza tym okresem, jeśli tylko przyjąć istnienie szybkiego i dobrego mechanizmu “sprzątania” wiszących sesji. Do rozwiązania tego problemu nie musi się od razu rozszerzać bardzo kosztownej licencji na większą liczbę równoczesnych użytkowników aplikacji. Wystarczy po prostu wprowadzić odpowiednie zmiany organizacyjne. Jednakże do przygotowania takiego projektu należy najpierw zatrudnić analityka systemowego, któremu zleci się zbadanie długo- i krótkoterminowych profilów obciążenia systemu, oraz zaproponowanie odpowiednich zmian. Chyba nie będzie tu zaskakujące twierdzenie, że taka praktyka analityczna należy w bibliotekach do rzadkości.

[79]Wymuszenie odmowy usługi poprzez atak z kilku rozproszonych serwerów opisane jest w literaturze skrótem DDoS (ang. Distributed Denial of Service). Ciekawy artykuł na ten temat opublikował ostatnio Czarnowski [2000].

[80] Oczywiście sformułowanie tego typu jest uproszczeniem. Większość współczesnych systemów operacyjnych zezwala użytkownikowi na wielowątkowość realizowanych zadań. W szczególności użytkownik może zlecić systemowi drukowanie długiego dokumentu “w tle” i otworzyć sesję skanowania. Oznacza to (przy jednym procesorze) przemienność czasową zlecania zadań drukarce i skanerowi, chociaż na pierwszy rzut oka obydwa urządzenia będą pracowały współbieżnie. Możemy powiedzieć, że taka praca to swego rodzaju zastosowanie technologii multipleksacji z podziałem czasu (ang, Time Division Multiplexing, TDM - patrz współdzielenie pasma transmisyjnego) w stosunku do obciążania komputerowego procesora.

[81] Przy okazji dodamy, że należy zdecydowanie unikać wkładania złoconego wtyku w niezłocone gniazdo i vice versa, ponieważ prowadzi to do szybkiego uruchomienia korozji elektrochemicznej niezłoconej powierzchni, a w następstwie tego do pogorszenia jakości styku aż do zaniku przewodnictwa włącznie.

[82] ang.: Transceiver =Transmitter + Receiver (nadajnik zintegrowany z odbiornikiem linii).

[83] Z uwagi na straty w czasie transmisji sygnał przesyłany przez kable oceaniczne wymaga znacznego wzmocnienia. Zwykle robi się to poprzez wzmocnienie optyczne transmitowanego sygnału (rolę wzmacniacza odgrywa domieszka jonów erbu w szkle, pobudzana promieniowaniem lasera wysokiej mocy poprzez osobne wydzielone włókno światłowodowe). Najdłuższa zbudowana obecnie światłowodowa linia przesyłowa łączy Australię i Nową Zelandię z zachodnim wybrzeżem USA (California) i ma długość 35 tys. km. przy przepływności binarnej 120 Gbps.

[84] Nie jest to określenie ścisłe. W gruncie rzeczy chodzi tu o adresowanie sprzętowe (np. zworki) i programowe.

[85] Długość kabla waha się od 10 m. dla RS232 bez dodatkowych urządzeń takich jak pętla prądowa, do 72 m. dla IEEE 1394. Dla interfejsu SCSI-2 firma Hewlett-Packard opracowała światłowodowy przedłużacz (Fiber-optic SCSI extender 28643A) dostarczany w odcinkach długości 50 i 100 m. Komunikacja w paśmie podczerwieni (interfejs IrDA - skrót od ang. Infrared Data Association) ma zasięg ograniczony do 20 m w przypadku promieniowania rozproszonego (odbicie od sufitu, podłogi i ścian) oraz 500 m dla wiązki skupionej [Zieliński,2000:44].

[86] Bardzo obecnie popularny interfejs USB (ang. Universal Serial Bus – Uniwersalna Szyna Szeregowa), jest w nieprzyjemny sposób powiązany na poziomie obecnej definicji standardu z magistralą AGP, zaprojektowaną do obsługi kart video. Próba połączenia poprzez kabel USB skanera z komputerem, na którym dla oszczędności zamiast karty graficznej na magistralę AGP zainstalowano kartę graficzną na magistralę PCI może spowodować nierozpoznanie skanera przez system operacyjny komputera.

[87] Filozofia null-modemu polega na fizycznym połączeniu przewodem wyjścia nadajnika (Tx) interfejsu komunikacyjnego jednego komputera z wejściem odbiornika interfejsu komunikacyjnego (Rx) drugiego komputera i vice versa, oraz uwspólnieniu masy (Gnd) obydwu systemów. Dla portów RS 232 null-modem realizuje się na 3 przewodach łączących porty jak następuje:

Nr nóżki gniazda 1               Nr nóżki gniazda 2
               
2   ----------------------  3
3   ----------------------  2
7   ----------------------  7

[88] Mimo formalnie bezadresowego systemu transmisji poszczególne urządzenia mogą być zaadresowane sprzętowo, np. przy pomocy zworek (popularne rozwiązanie w systemie SCSI), lub ustawień konfiguracyjnych na poziomie setupu. Jednak w takich przypadkach adres nie ma charakteru globalnego i nie podlega żadnej zewnętrznej administracji.

[89] Jako przykład sprzętu zaprojektowanego do pełnienia roli węzła wieloprotokołowych sieci komputerowych wymienimy bardzo ceniony na początku lat 90-tych router AGS+ firmy Cisco Systems Inc. Sprzęt ten jest wyposażony w procesor Motorola 68020 taktowany zegarem 30 MHz, niewielką pamięć ROM (1 MB), RAM (4 MB) oraz 64 KB nieulotnej pamięci reprogramowalnej elektrycznie (EEPROM). Router ten nie posiada jednak klawiatury, karty graficznej ani monitora, za to ma dużo gniazd rozszerzających na pomieszczenie różnego typu kart komunikacyjnych - na pierwszy rzut oka nie przypomina zatem żadnego popularnego komputera. Można go konfigurować poprzez terminal włączony w port konsoli operatorskiej (RS 232) lub z sieci.

Węzeł sieci jednak nie musi być specjalizowanym sprzętem. Również komputer osobisty (PC) bez większych kosztów może być przekształcony w węzeł sieci Internet poprzez wyposażenie go w kartę sieciową oraz dostępne na sieci darmowe oprogramowanie KA9Q pozwalające przekierować ruch pakietów z segmentu LANu na port szeregowy PC, a stąd przez modem do dowolnego innego miejsca obsługującego protokoł SLIP.

[90] X.25 jest protokołem sieci rozległych opracowany przez CCITT, pozwalającym na dobrą transmisję przy złym okablowaniu miedzianym o dużej stratności. Jest on sukcesywnie wypierany przez nowsze technologie (Frame Relay, ATM). W roku 2000 tylko nieliczne biblioteki na świecie (jak np. OCLC, ICCU) jeszcze korzystały z tej technologii – ale tylko jako uzupełniającej w stosunku do Internetu (kontrolowany dostęp dla bibliotekarzy katalogujących). Czynnikiem zniechęcającym klientów do tej sieci jest mętny system billingowy przy wysokich kosztach eksploatacji. Syntetyczne omówienie tej sieci można znaleźć w pracy Wiśniewskiego (1996)

[91] Twórcy Internetu nie przewidzieli skali przyszłego rozwoju technologicznego w zakresie masowej produkcji komputerów osobistych i usprawnienia komunikacji. Już w połowie lat dziewięćdziesiątych stało się jasne, że zapas unikalnych adresów internetowych gwałtownie maleje i istnieje pilna potrzeba opracowania nowego modelu adresacji globalnej. Nowy model winien być taki, by z jednej strony pozwalał na łatwą inkorporację obecnie funkcjonującego schematu adresowania, z drugiej zaś – by nowa pula adresów nie uległą wyczerpaniu w jakimś zauważalnym czasie.

[92] Hostem na ogół jest komputer, ale także inne DTE (drukarka sieciowa) lub DCE (np. router).

[93] Porównaj dalej opis bramki (ang. gateway)

[94] Czasami jest ona nazywana śluzą (Buchanan w tłumaczeniu Jarmakiewicza i Krygiera [1997]:197)