5G: sieci telekomunikacyjne nowej generacji

Protokoły Łączności Komputerów z Internetem:

Protokoły stanowią zbiór zasad, które określają, w jaki sposób komputery komunikują się w sieci. Najważniejszymi protokołami w kontekście łączności internetowej są:

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol): To zestaw protokołów, które zapewniają integralność, niezawodność i odpowiednią kolejność dostarczania danych między komputerami w sieci. Protokół IP odpowiada za adresowanie i rutowanie, a protokół TCP gwarantuje, że dane zostaną dostarczone bez ich utraty.

HTTP (Hypertext Transfer Protocol): To protokół wykorzystywany do przesyłania stron internetowych. Wprowadził rewolucję w sposobie, w jaki ludzie dostępują i przeglądają treści online poprzez umożliwienie tworzenia hiperłączy, które pozwalają na nawigację między stronami.

HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure): Rozszerzenie protokołu HTTP o warstwę zabezpieczeń, co umożliwia bezpieczną wymianę danych poprzez szyfrowanie. To istotne w dobie rosnących zagrożeń cybernetycznych i ochrony prywatności użytkowników.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) i POP3/IMAP (Post Office Protocol/Internet Message Access Protocol): Protokoły te umożliwiają przesyłanie i odbieranie wiadomości e-mail. SMTP odpowiada za wysyłanie wiadomości, a POP3/IMAP za ich odbiór.

Łączenie komputera z siecią, zwłaszcza z Internetem, jest procesem złożonym, obejmującym wiele kroków i protokołów. Poniżej znajduje się szczegółowy opis tego procesu:

Krok 1: Konfiguracja Sprzętowa:

Urządzenia sieciowe: Komputer potrzebuje odpowiednich urządzeń sieciowych, takich jak karta sieciowa (Ethernet lub Wi-Fi), która umożliwia komunikację z siecią poprzez przesyłanie i odbieranie danych.

Adres IP: Każdy komputer w sieci ma unikalny adres IP (Internet Protocol), który służy do identyfikacji w sieci. Adres IP może być przydzielany statycznie lub dynamicznie przez serwer DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).

Krok 2: Inicjowanie Połączenia:

Żądanie DHCP: Jeśli komputer korzysta z protokołu DHCP, wysyła żądanie do serwera DHCP w celu uzyskania adresu IP, maski podsieci, bramy domyślnej itp.

ARP (Address Resolution Protocol): Jeśli komputer ma komunikować się w ramach lokalnej sieci, musi uzyskać fizyczny adres MAC (Media Access Control) urządzenia docelowego. Protokół ARP służy do mapowania adresów IP na adresy MAC.

Krok 3: Nawiązanie Połączenia:

Ustanowienie Fizycznego Połączenia: Jeśli komputer jest połączony przewodowo, wówczas w odpowiednie porty wpięte są kable Ethernet. W przypadku połączenia bezprzewodowego, komputer identyfikuje dostępne sieci Wi-Fi.

Rozpoznanie Sieci: Komputer skanuje dostępne sieci w poszukiwaniu nazw (SSID) sieci Wi-Fi lub adresów MAC dostępnych w lokalnej sieci.

Wybór Sieci i Uwierzytelnianie: Komputer wybiera sieć, do której chce się podłączyć, a następnie może być wymagane wprowadzenie hasła lub klucza dostępu, jeśli sieć jest zabezpieczona.

Krok 4: Uzyskanie Adresu IP i Konfiguracja:

Przypisanie Adresu IP: Jeśli komputer korzysta z DHCP, serwer DHCP przydziela komputerowi adres IP, maskę podsieci, bramę domyślną i ewentualnie serwery DNS (Domain Name System).

Konfiguracja DNS: Komputer otrzymuje informacje o serwerach DNS, które służą do przekształcania symbolicznych nazw domenowych na adresy IP.

Krok 5: Ustanowienie Połączenia Internetowego:

Nawiązanie Połączenia TCP/IP: Komputer otwiera połączenie TCP/IP z bramą domyślną (routerem), która jest punktem pośrednim między komputerem a resztą Internetu.

Adresowanie i Rutowanie: Bramy domyślne odpowiadają za kierowanie pakietów danych do odpowiednich miejsc w Internecie, wykorzystując tablice routingu i protokół IP.

Krok 6: Wymiana Danych:

Żądanie i Odpowiedź: Komputer przesyła żądania do serwerów na podstawie wprowadzonych adresów URL, a serwery odpowiadają, przesyłając odpowiednie zasoby danych.

Segmentacja i Reasemblacja: Duże ilości danych są dzielone na mniejsze segmenty przed przesłaniem przez sieć. U odbiorcy te segmenty są ponownie łączone w całość.

Krok 7: Zakończenie Połączenia:

Zakończenie Sesji: Po zakończeniu komunikacji komputer kończy sesję poprzez przesłanie pakietów potwierdzających zakończenie.

Zwolnienie Zasobów: Adres IP może zostać zwolniony i przekazany z powrotem do puli dostępnych adresów IP.

Krok 8: Rozłączenie Fizycznego Połączenia:

Rozłączenie Fizycznego Połączenia: Jeśli komputer korzystał z połączenia przewodowego, kabel Ethernet jest odłączany. W przypadku połączenia bezprzewodowego, komputer jest odłączany od sieci Wi-Fi.

To złożony proces, który dzieje się w tle każdorazowo, gdy komputer łączy się z siecią. Dzięki współdziałaniu protokołów, sprzętu i oprogramowania, jesteśmy w stanie korzystać z dobrodziejstw Internetu i wymieniać informacje na całym świecie.

 

Łączenie komputera z siecią, taką jak Internet, to złożony proces, który obejmuje kilka istotnych etapów. Aby zrozumieć ten proces, warto przyjrzeć się każdemu krokowi, który umożliwia komputerowi nawiązanie kontaktu z globalną siecią informacyjną.

Na samym początku, komputer musi być wyposażony w odpowiednie narzędzia umożliwiające komunikację z siecią. W praktyce oznacza to posiadanie karty sieciowej, która może być przewodowa (Ethernet) lub bezprzewodowa (Wi-Fi). Karta ta działa jak "interfejs", umożliwiając komputerowi przesyłanie i odbieranie danych poprzez sygnały elektryczne lub fale radiowe.

Gdy komputer jest gotowy do nawiązania połączenia, rozpoczyna proces związany z uzyskaniem adresu IP. Adres IP (Internet Protocol) to unikalny numer, który identyfikuje komputer w sieci. Komputer może otrzymać ten numer dynamicznie od serwera DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) lub statycznie, jeśli ma przypisany stały adres.

Kiedy już komputer ma swój adres IP, może wysłać żądanie do bramki sieciowej, zwanej również routerem. Bramka jest swojego rodzaju "przewodnikiem", który wie, jakie miejsce w sieci ma zająć komputer. Bramka przekierowuje komputer do właściwej drogi, która pozwala na skomunikowanie się z resztą Internetu.

Po uzyskaniu dostępu do sieci, komputer może teraz przesyłać żądania do serwerów, które przechowują różne rodzaje danych. Te serwery odpowiedzialne są za przechowywanie informacji, takich jak strony internetowe, pliki czy aplikacje. Kiedy komputer wysyła żądanie do serwera, oczekuje na odpowiedź, która zazwyczaj zawiera właśnie te potrzebne mu informacje.

Należy zaznaczyć, że przesyłane informacje w sieci są podzielone na mniejsze jednostki, zwane pakietami danych. To dlatego, że sieć lepiej radzi sobie z przesyłaniem mniejszych fragmentów, które mogą być przekazywane niezależnie. Komputer odbiera te pakietowe fragmenty i składa je razem, tworząc pełne treści, takie jak strony internetowe czy pliki.

Kiedy komputer zakończy swoją "rozmowę" z siecią, informuje o tym bramkę, która przekazuje tę informację dalej. To działa jak uprzedzenie, że komputer "rozłącza się” i nie trzeba utrzymywać aktualnego połączenia. To zamykanie połączenia pozwala na zwolnienie zasobów sieciowych, które mogą być wykorzystane przez innych użytkowników.

Proces łączenia komputera z siecią to sekwencja kroków, które umożliwiają komunikację i wymianę danych w globalnym środowisku Internetu. Dzięki złożonym protokołom, technologii sieciowej i infrastrukturze, jesteśmy w stanie czerpać korzyści z dostępu do informacji, komunikacji i usług dostępnych online.

Początki łączności komputerów sięgają lat 60. XX wieku. Prace prowadzone w ramach projektu ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) przez Departament Obrony Stanów Zjednoczonych doprowadziły do stworzenia pierwszej sieci komputerowej. W 1969 roku udało się połączyć komputery na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles i Stanford Research Institute, co uważane jest za narodziny Internetu.

Lata 70. XX wieku przyniosły dalszy rozwój protokołu TCP/IP, który stał się fundamentem dla komunikacji internetowej. W 1983 roku wprowadzono DNS (Domain Name System), co umożliwiło przypisywanie symbolicznych nazw domenowych do adresów IP i znacznie ułatwiło dostęp do zasobów sieci.

W 1990 roku Tim Berners-Lee stworzył pierwszą przeglądarkę internetową (WorldWideWeb) oraz język HTML (Hypertext Markup Language), co otworzyło drogę do tworzenia i udostępniania stron internetowych.

W latach 90. XX wieku nastąpił gwałtowny wzrost popularności Internetu, a wraz z nim powstały nowe technologie, takie jak protokół HTTP i przeglądarki internetowe. Wprowadzenie szerokopasmowego dostępu do Internetu umożliwiło przesyłanie większych wolumenów danych, co z kolei umożliwiło rozwój multimediów, strumieniowania wideo i dźwięku.

Obecnie łączność internetowa stoi przed różnymi wyzwaniami. Jednym z głównych jest ochrona prywatności i bezpieczeństwa danych w obliczu coraz bardziej zaawansowanych ataków hakerskich i naruszeń prywatności. Również kwestie związane z neutralnością sieci oraz dostępem do Internetu dla wszystkich stanowią istotne zagadnienia.

Przyszłość łączności z Internetem kształtuje się w kierunku większej integracji z urządzeniami codziennego użytku - tzw. Internetu Rzeczy (IoT). Jesteśmy w trakcie ery 5G, która zapewni jeszcze szybsze i bardziej niezawodne połączenia, umożliwiając nowe zastosowania, takie jak autonomiczne pojazdy czy zaawansowana telemedycyna.

Łączność komputerów z Internetem to niezwykle złożony proces, oparty na protokołach komunikacyjnych i infrastrukturze sieciowej. Historia rozwoju łączności internetowej jest pełna przełomowych momentów, które doprowadziły do tego, co mamy dziś. Niemniej jednak, przyszłość kształtuje się dynamicznie, napotykając na wyzwania i otwierając nowe możliwości, które będą miały ogromny wpływ na nasze życie i społeczeństwo.

 

---

O projekcie

Projekt „Sprawna telekomunikacja mobilna jako klucz do rozwoju i bezpieczeństwa" realizowany przez Ministerstwo Cyfryzacji we współpracy z Instytutem Łączności - Państwowym Instytutem Badawczym w ramach Programu Operacyjnego Polska Cyfrowa Działanie 3.4. Kampania, ma na celu zwiększenie świadomości Polaków w zakresie działania, wykorzystania, bezpieczeństwa i znaczenia mobilnych sieci telekomunikacyjnych, a tym samym usług (w tym publicznych) opartych o te sieci. W ramach projektu zrealizowane zostaną działania w następujących obszarach: walka z dezinformacją, edukacja, podstawy prawne procesu inwestycyjnego, bezpieczeństwo i jakość życia.