Εισαγωγή

Αν είστε παρατηρητικοί, θα έχετε διαπιστώσει ότι οι υπολογιστές του σχολικού σας εργαστηρίου συνδέονται μεταξύ τους με καλώδια, έτσι ώστε να μπορείτε να ανταλλάσσετε δεδομένα. Μια τέτοια σύνδεση μας δίνει διάφορα πλεονεκτήματα, όπως, για παράδειγμα, ότι χρειαζόμαστε ένα μόνο εκτυπωτή.

• Σε τι μας εξυπηρετεί η δυνατότητα εκτύπωσης στον ίδιο εκτυπωτή από οποιονδήποτε υπολογιστή;
• Σε τι άλλο θα μπορούσε να μας εξυπηρετήσει η σύνδεση μεταξύ των υπολογιστών του εργαστηρίου μας;
• Μπορούν οι υπολογιστές του εργαστηρίου μας να επικοινωνούν και με άλλους υπολογιστές που βρίσκονται σε άλλη τάξη ή ακόμα και σε άλλο σχολείο;
• Πώς μπορούμε να συνδέσουμε τον υπολογιστή μας στο Διαδίκτυο;

Στο Κεφάλαιο που ακολουθεί θα έχουμε την ευκαιρία να απαντήσουμε στα παραπάνω ερωτήματα εξηγώντας τις βασικές έννοιες των δικτύων υπολογιστών.

4.1 Δίκτυο Υπολογιστών

Στην καθημερινή ζωή συναντάμε αρκετά συχνά τον όρο «δίκτυο». Χρησιμοποιούμε το οδικό δίκτυο, το δίκτυο της ύδρευσης, της ηλεκτροδότησης, της κινητής τηλεφωνίας. Τι είναι όμως ένα δίκτυο; Για να κατανοήσουμε τον όρο, ας περιγράψουμε ένα γνωστό μας δίκτυο: το εθνικό οδικό δίκτυο (Εικόνα 4.1). Με το δίκτυο αυτό ένα σύνολο πόλεων συνδέονται μεταξύ τους μέσω των εθνικών οδών, έτσι ώστε να μετακινείται καθημερινά μεγάλος αριθμός ανθρώπων και εμπορευμάτων. Γενικότερα με τον όρο δίκτυο εννοούμε ένα σύνολο αντικειμένων (π.χ. τηλεφώνων, υπολογιστών) ή ανθρώπων που συνδέονται με ένα σύνθετο τρόπο μεταξύ τους, για να εξυπηρετήσουν κάποιο σκοπό.

Ο άνθρωπος χρειάζεται καθημερινά να επικοινωνεί και να συνεργάζεται με άλλους προκειμένου να διεκπεραιώσει κάποια εργασία. Από τους αρχαίους κιόλας χρόνους, γεννιέται η ανάγκη για επικοινωνία και ανταλλαγή χρήσιμων πληροφοριών. Σύμφωνα με αρχαιολογικά ευρήματα και ιστορικές περιγραφές, κατά την αρχαιότητα κατασκευάζονταν μηχανές που διευκόλυναν τη μετάδοση πληροφοριών (Φρυκτωρίες, Πυρσίες, Υδραυλικός Τηλέγραφος του Αινεία κ.ά.).

Αν ανατρέξουμε στο Κεφάλαιο 4 της Α' Γυμνασίου, θα θυμηθούμε ότι οι υπολογιστές χρησιμοποιήθηκαν αρχικά ως αυτόνομες μηχανές που εκτελούσαν πολύπλοκους υπολογισμούς. Οι υπολογιστές της εποχής εκείνης ήταν ιδιαίτερα μεγάλοι σε μέγεθος και απαιτούσαν από τους χρήστες να φέρνουν τα στοιχεία τους και να τα εισαγάγουν με δύσκολο πολλές φορές τρόπο. Όσο εξελισσόταν η τεχνολογία των υπολογιστών, η ανάγκη για ανταλλαγή των δεδομένων τους γινόταν όλο και πιο επιτακτική. Στη δεκαετία του '60 έγινε η πρώτη σύνδεση υπολογιστών μεταξύ τους, ώστε να μπορούν να επικοινωνούν. Το πρώτο δίκτυο υπολογιστών (computer network) έγινε πραγματικότητα. Από τότε με τον όρο «δίκτυο υπολογιστών»

εννοούμε ένα σύνολο από δύο η περισσότερους υπολογιστές που είναι συνδεδεμένοι μεταξύ τους, ώστε να μπορούν να ανταλλάσσουν δεδομένα και να μοιράζονται διάφορες συσκευές (εκτυπωτές, σαρωτές, σκληρούς δίσκους). Στην Α' Γυμνασίου είχαμε την ευκαιρία να χρησιμοποιήσουμε δίκτυα υπολογιστών: το δίκτυο του σχολικού εργαστηρίου (Εικόνα 4.2) και το Παγκόσμιο Δίκτυο υπολογιστών-το Διαδίκτυο.

Τα τελευταία χρόνια με τη βοήθεια των δικτύων υπολογιστών έχουμε τη δυνατότητα μέσα σε λίγα λεπτά να ανταλλάσσουμε πλήθος διαφορετικών δεδομένων (κειμένου, ήχου, εικόνας, βίντεο) ακόμα και σε πολύ μεγάλη απόσταση. Ταυτόχρονα μπορούμε να συνεργαζόμαστε με άλλους ανθρώπους. Μέσω ενός δικτύου μπορούμε, για παράδειγμα, να φτιάξουμε μία κοινή εργασία για την προστασία των ακτών με μαθητές από διάφορες πόλεις της Μεσογείου ανταλλάσσοντας στοιχεία και γράφοντας ταυτόχρονα σχετικά κείμενα από διαφορετικούς υπολογιστές.

4.2 Σύνδεση υπολογιστών

Όταν θέλουμε να συνδέσουμε ένα σύνολο υπολογιστών σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους, πρέπει πρώτα να εξασφαλίσουμε τον τρόπο σύνδεσής τους με τη βοήθεια του κατάλληλου υλικού (hardware). Ανάλογα με το μέσο σύνδεσης που επιλέγουμε χαρακτηρίζουμε τη σύνδεση ενσύρματη (σύνδεση με καλώδια) ή ασύρματη (σύνδεση χωρίς καλώδια).

Ενσύρματη Σύνδεση

Η πιο συχνή σύνδεση υπολογιστών γίνεται με τη βοήθεια καλωδίων (Εικόνα 4.3) χρησιμοποιώντας την κάρτα δικτύου κάθε υπολογιστή.

Ασύρματη Σύνδεση

Τα τελευταία χρόνια έχουμε τη δυνατότητα να συνδέσουμε υπολογιστές χωρίς καλώδια (Εικόνα 4.4) με τη βοήθεια ασύρματων καρτών δικτύου.

Στην περίπτωση που έχουμε να συνδέσουμε μόνο δύο υπολογιστές μεταξύ τους, μπορούμε εναλλακτικά να χρησιμοποιήσουμε και τις θύρες σύνδεσης των υπολογιστών. Για ενσύρματη σύνδεση μπορούμε να επιλέξουμε μεταξύ των θυρών: παράλληλη, usb, firewire. Αντίστοιχα, για ασύρματη σύνδεση μπορούμε να επιλέξουμε τις θύρες υπερύθρων ή blue-tooth.

Για να συνδέσουμε παραπάνω από δυο υπολογιστές, όπως στη περίπτωση του σχολικού εργαστηρίου, είναι απαραίτητη μια επιπλέον συσκευή (hub), που επιτρέπει τη διασύνδεση όλων των υπολογιστών μεταξύ τους (Εικόνα 4.5).

Μετά την φυσική σύνδεση των υπολογιστών χρειάζεται να εξασφαλίσουμε το απαραίτητο λογισμικό, ώστε οι υπολογιστές να ανταλλάσσουν ομαλά τα δεδομένα μεταξύ τους. Τα περισσότερα σύγχρονα Λειτουργικά Συστήματα έχουν το κατάλληλο λογισμικό, για να υποστηρίζουν δίκτυα υπολογιστών, αλλά το καθένα από αυτά διαχειρίζεται τα δίκτυα με διαφορετικό τρόπο. Η εκλογή του κατάλληλου Λειτουργικού Συστήματος εξαρτάται από το είδος και το μέγεθος του δικτύου που θέλουμε να υλοποιήσουμε.

4.3 Πλεονεκτήματα δικτύων

Τα δίκτυα των υπολογιστών έχουν μεγάλη εφαρμογή στις καθημερινές μας δραστηριότητες (π.χ. τραπεζικές συναλλαγές, έκδοση αεροπορικών ή ακτοπλοϊκών εισιτηρίων, κρατήσεις ξενοδοχείων ή θεάτρων, αυτοματοποίηση διαφόρων δημόσιων υπηρεσιών) καθώς μας διευκολύνουν, ώστε μέσα σε πολύ λίγο χρόνο να διεκπεραιώνουμε τις εργασίες μας. Αν θέλουμε, για παράδειγμα, να πάρουμε χρήματα από μία Τράπεζα, χρησιμοποιούμε μια Αυτόματη Ταμειολογιστική Μηχανή (ΑΤΜ) που είναι συνδεδεμένη με το δίκτυο υπολογιστών της τράπεζας (Εικόνα 4.7).

Η γρήγορη διεκπεραίωση των εργασιών μας δεν είναι όμως το μοναδικό πλεονέκτημα των δικτύων. Υπάρχουν αρκετά ακόμα, που κάνουν τη χρήση τους ιδιαίτερα σημαντική, όπως:

1. Επικοινωνία μεταξύ διαφορετικών υπολογιστών και ανταλλαγή δεδομένων

Στο σχολικό εργαστήριο έχουμε τη δυνατότητα να ανταλλάσσουμε μηνύματα, δεδομένα ή εργασίες με τους συμμαθητές μας από υπολογιστή σε υπολογιστή μέσω του δικτύου χωρίς να χρησιμοποιούμε δισκέτες ή CD. Αυτό το πλεονέκτημα ίσως να μη μας φαίνεται με μία πρώτη σκέψη τόσο σημαντικό. Αν όμως φανταστούμε ότι πολλοί εργαζόμενοι είναι αναγκασμένοι πολύ συχνά να ανταλλάσσουν τις εργασίες τους μετακινούμενοι ανάμεσα σε διαφορετικούς ορόφους, σε διαφορετικά κτήρια ή ακόμα και σε άλλες πόλεις, τότε το πλεονέκτημα της μέσω δικτύου αποκτά μεγάλη αξία. Ήδη το Ηλεκτρονικό Ταχυδρομείο έχει σε μεγάλο βαθμό αντικαταστήσει το παραδοσιακό ταχυδρομείο για την ανταλλαγή επιστολών.

Τα δίκτυα διευκολύνουν όλες τις φάσεις της επεξεργασίας των δεδομένων για την παροχή χρήσιμων πληροφοριών:

Συλλογή: Εισαγωγή μεγάλου αριθμού στοιχείων από διαφορετικούς υπολογιστές ή και από διαφορετικά γεωγραφικά σημεία. Για παράδειγμα, εισαγωγή των παραγγελιών ενός εστιατορίου από φορητές συσκευές (palmtops), που συνδέονται ασύρματα με έναν κεντρικό υπολογιστή στην κουζίνα του εστιατορίου.

Επεξεργασία: Μοίρασμα του όγκου των εργασιών μας σε διαφορετικούς υπολογιστές, ώστε να έχουμε γρηγορότερα αποτελέσματα.

Αποθήκευση: Αποθήκευση μεγάλου όγκου δεδομένων και σε πολλά αντίγραφα σε διαφορετικούς σκληρούς δίσκους.

Διανομή: Πρόσβαση σε χρήσιμες πληροφορίες από διαφορετικά μέρη. Για παράδειγμα, πρόσβση από το σπίτι μας στον κεντρικό υπολογιστή του σχολείου, για να διαβάσουμε χρήσιμες ανακοινώσεις ή να δούμε τη βαθμολογία μας.

2. Διαμοιρασμός εξοπλισμού, προγραμμάτων και δεδομένων του δικτύου

Συνήθως στο δίκτυο του σχολικού εργαστηρίου έχουμε αρκετούς υπολογιστές, που χρησιμοποιούν από κοινού έναν εκτυπωτή. Με αυτό τον τρόπο μπορούμε να κάνουμε εκτυπώσεις από όλους τους υπολογιστές χωρίς να είμαστε αναγκασμένοι να αγοράσουμε περισσότερους εκτυπωτές. Εκτός από τον εκτυπωτή, όμως, μπορούμε να έχουμε και άλλες συσκευές σε κοινή χρήση, όπως σκληρούς δίσκους, σαρωτές, οδηγούς οπτικών δίσκων (CD drives), βιντεοκάμερες. Γενικότερα, σκοπός ενός δικτύου είναι τα προγράμματα, τα δεδομένα και ο εξοπλισμός του να είναι διαθέσιμα σε οποιονδήποτε είναι συνδεδεμένος στο δίκτυο.

3. Εξοικονόμηση Χρημάτων

Με το μοίρασμα του κόστους ενός ακριβού εξοπλισμού, σε όσους είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο, εξοικονομούμε αρκετά χρήματα. Φανταστείτε πόσο πιο μεγάλο θα ήταν το κόστος του σχολικού εργαστηρίου, αν για κάθε υπολογιστή αγοράζαμε και από έναν εκτυπωτή ή μία κάμερα; Επιπλέον εξοικονομούμε χρήματα, καθώς δεν είμαστε αναγκασμένοι να αγοράζουμε έναν πάρα πολύ ισχυρό και ακριβό υπολογιστή κάθε φορά που έχουμε μια εργασία η οποία απαιτεί ταχύτατους και πολύπλοκους υπολογισμούς. Με πιο φτηνούς και μικρότερης ισχύος υπολογιστές μπορούμε να μοιράζουμε τις εργασίες μας μέσω δικτύου, εξασφαλίζοντας ταυτόχρονα πρόσβαση και σε κάποιον απομακρυσμένο υπολογιστή με μεγάλη ισχύ.

4. Παροχή υψηλής αξιοπιστίας

Ένα δίκτυο υπολογιστών μας προσφέρει εναλλακτικές λύσεις, ώστε να μπορούμε να εκτελέσουμε μια εργασία, ακόμα κι αν ένα μέρος του εξοπλισμού υποστεί κάποια βλάβη. Για παράδειγμα, στην περίπτωση που υποστεί βλάβη ένας υπολογιστής, ο χρήστης του δικτύου μπορεί να χρησιμοποιήσει κάποιον άλλον υπολογιστή, για να συνεχίσει την εργασία του. Πολλές φορές για μεγαλύτερη ασφάλεια αντιγράφουμε τις εργασίες μας σε δύο ή τρεις διαφορετικούς υπολογιστές, έτσι ώστε να έχουμε πάντα διαθέσιμο κάποιο αντίγραφο.

Ευκολία Επέκτασης

Οποιαδήποτε στιγμή μπορούμε να προσθέσουμε σε ένα δίκτυο και άλλους υπολογιστές ή περιφερειακές συσκευές για κοινή χρήση, ανάλογα με τις ανάγκες που έχουμε.

4.4 Είδη δικτύων

Τα δίκτυα μπορούμε να τα κατατάξουμε σε διάφορες κατηγορίες ανάλογα με το μέσο που συνδέονται (ενσύρματα, ασύρματα), το φορέα που μεταφέρει τα δεδομένα (δημόσια, ιδιωτικά) ή τη γεωγραφική έκταση που καλύπτει (τοπικό δίκτυο, δίκτυο ευρείας περιοχής). Στη συνέχεια θα εξετάσουμε τα είδη δικτύων ανάλογα με τη γεωγραφική έκταση που καλύπτουν.

• Τοπικό δίκτυο (LAN-Local Area Network): Καλύπτει μικρές περιοχές π.χ. το Εργαστήριο Πληροφορικής, μια αίθουσα, ένα κτήριο, ένα συγκρότημα γειτονικών κτηρίων. Η σύνδεση των υπολογιστών μεταξύ τους γίνεται με τη χρήση κατάλληλων ενσύρματων η ασύρματων διατάξεων.
• Δίκτυο ευρείας περιοχής (WAN-Wide Area Network): καλύπτει μεγάλες γεωγραφικές περιοχές π.χ. μια χώρα, μια ήπειρο, ολόκληρο τον κόσμο. Η σύνδεση των υπολογιστών γίνεται με τη χρήση ενσύρματων (π.χ. γραμμές τηλεπικοινωνιακού δικτύου) ή ασύρματων (π.χ. με τη χρήση δορυφόρου) τηλεπικοινωνιακών γραμμών.

4.5 Διαδίκτυο - Internet

Το Διαδίκτυο συνδέει διάφορα δίκτυα και ανεξάρτητους υπολογιστές απ' όλα τα μέρη του κόσμου μεταξύ τους, έτσι ώστε όλα μαζί να σχηματίζουν ένα ενιαίο δίκτυο (Διαδίκτυο = Διασύνδεση Δικτύων, Internet= International Network) (Εικόνα 4.8). Τη λειτουργία του Διαδικτύου μπορούμε να την παραλληλίσουμε με τη λειτουργία ενός δικτύου μεταφορών εμπορευμάτων. Όπως ένα δίκτυο μεταφορών χρησιμοποιεί το οδικό δίκτυο, για να μεταφέρει με τα φορτηγά του

διάφορα εμπορεύματα, έτσι και το Διαδίκτυο χρησιμοποιεί το τηλεπικοινωνιακό δίκτυο, για να ενώσει διάφορους υπολογιστές μεταξύ τους και να μεταφέρει πλήθος δεδομένων μέσα από τις τηλεπικοινωνιακές γραμμές.

Όταν πληκτρολογούμε σε ένα λογισμικό Πλοήγησης τη διεύθυνση μίας ιστοσελίδας του Παγκόσμιου Ιστού (π.χ. www.pi-schools.gr), στην πραγματικότητα συνδεόμαστε μέσω των τηλεπικοινωνιακών γραμμών με ένα υπολογιστή που μπορεί να βρίσκεται σε οποιοδήποτε μέρος του πλανήτη. Ο υπολογιστής αυτός έχει αποθηκευμένη την ιστοσελίδα που ζητάμε στο σκληρό του δίσκο και μας τη στέλνει, για να τη δούμε στον υπολογιστή μας. Στον Παγκόσμιο Ιστό υπάρχουν πάρα πολλοί υπολογιστές που έχουν αποθηκευμένες ιστοσελίδες, τις οποίες μπορούμε να δούμε, αν γνωρίζουμε τη διεύθυνσή τους. Οι υπολογιστές αυτοί ονομάζονται Εξυπηρέτες (Server), ενώ οι υπολογιστές που χρησιμοποιούμε, για να δούμε τις ιστοσελίδες που ζητάμε ονομάζονται Πελάτες (Clients). Την αρχιτεκτονική δικτύου «πελάτη-εξυπηρέτη» τη συναντάμε και σε άλλα δίκτυα εκτός του Διαδικτύου (Εικόνα 4.9).

4.6 Τρόπος σύνδεσης στο Διαδίκτυο

Ένας από τους λόγους που το Διαδίκτυο εξαπλώθηκε πάρα πολύ γρήγορα και σε τόσο μεγάλη έκταση είναι η ευκολία σύνδεσης υπολογιστών και δικτύων σε αυτό. Στο Διαδίκτυο μπορεί να συνδεθεί οποιοσδήποτε υπολογιστής και οποιοδήποτε δίκτυο. Για τη σύνδεση ενός υπολογιστή ή ενός δικτύου στο Διαδίκτυο απαιτούνται:

• μια τηλεπικοινωνιακή γραμμή (ενσύρματη ή ασύρματη). Ανάλογα με την ταχύτητα επικοινωνίας που θέλουμε, επιλέγουμε και την τηλεπικοινωνιακή γραμμή (π.χ. ISDN, ADSL).
• η κατάλληλη συσκευή σύνδεσης του υπολογιστή ή του δικτύου με την τηλεπικοινωνιακή γραμμή (π.χ. μόντεμ).

Εικόνα 4.10. Σύνδεση ενός υπολογιστή στο Διαδίκτυο

• η δυνατότητα σύνδεσης μέσω Πάροχου Υπηρεσιών Διαδικτύου (ISP-Internet Service Provider). Ο Πάροχος Υπηρεσιών Διαδικτύου μπορεί να είναι ιδιωτική εταιρεία ή δημόσιος οργανισμός (πχ. το Πανελλήνιο Σχολικό Δίκτυο, Πανεπιστήμιο), που μας παρέχει την δυνατότητα να έχουμε πρόσβαση στο Διαδίκτυο, αφού συνδεθούμε με τον κεντρικό υπολογιστή μέσω τηλεπικοινωνιακής γραμμής. Η σύνδεση γίνεται με τη χρήση κατάλληλου τηλεφωνικού αριθμού (ΕΠΑΚ), που μας δίνει ο Πάροχος. Για να έχουμε τη δυνατότητα σύνδεσης στον Πάροχο, συνήθως του καταβάλλουμε ένα οικονομικό αντίτιμο, ανάλογα με την τηλεπικοινωνιακή γραμμή που έχουμε:

• με τη μορφή συνδρομής (μηνιαία, εξαμηνιαία, ετήσια, απεριόριστη)
• ή με προπληρωμένο χρόνο χρήσης (π.χ. κάρτα),
• ενώ σε ειδικές περιπτώσεις (π.χ. άτομα με αναπηρία) μπορεί να παρέχεται με έκπτωση ή ακόμα και δωρεάν.