Sieci Komputerowe

Kompendium Wiedzy — Sieci Komputerowe

Treści zgodne z wymaganiami CKE.

Topologie Sieciowe

Gwiazda (Star)

Centralny punkt — Switch (przełącznik)
Zaleta: awaria kabla = wyłączenie jednego PC
Wada: awaria Switcha = cała sieć pada

Magistrala (Bus)

Jeden wspólny kabel (koaksjalny)
Terminatory na końcach kabla
Wada: przerwanie kabla = cała sieć pada

Zasięg Sieci

LAN (Local Area Network) — sieć lokalna, np. szkoła, dom. Wysoka przepustowość, małe opóźnienia.
WAN (Wide Area Network) — sieć rozległa, łączy sieci LAN na dużych dystansach. Internet to najlepsza znana WAN.
MAN (Metropolitan Area Network) — sieć miejska, np. sieć światłowodowa miasta.

Urządzenia Sieciowe

Model OSI vs TCP/IP

CKE wymaga znajomości obu modeli i umiejętności przypisywania protokołów/urządzeń do warstw.

Kluczowe informacje z CKE:

Warstwa Transportowa: TCP (niezawodny, potwierdzenia, 3-way handshake) vs UDP (szybki, brak potwierdzeń — streaming, gry, DNS).
Warstwa Sieciowa / Internetu: Routing pakietów na podstawie adresów IP. Protokoły: IP, ICMP. Urządzenie: Router.
Warstwa Łącza danych: Ramki, adresy MAC (48 bitów, szesnastkowo). Urządzenie: Switch.
Porty: Zakres 0–65535. Dobrze znane: HTTP=80, HTTPS=443, FTP=20/21, SSH=22, DNS=53, SMTP=25, DHCP=67/68.
TTL (Time To Live): Pole w nagłówku IPv4 zmniejszane o 1 przez każdy router. Gdy osiągnie 0, pakiet jest odrzucany — zapobiega pętlom routingowym.

Budowa Adresu IPv4

Adres to 32 bity (4 oktety po 8 bitów). Maska podsieci dzieli adres na część sieciową i hostową.

Kluczowe wzory i zasady:

Adres sieci = IP AND maska (zeruj bity hosta)
Broadcast = adres sieci z bitami hosta ustawionymi na 1
Liczba hostów = 2ⁿ − 2 (n = bity hosta, odejmujemy adres sieci i broadcast)
Adresy prywatne: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16
Loopback: 127.0.0.1 (test własnej karty sieciowej)

Kalkulator IPv4

IP: /

Budowa Adresu IPv6

Adres IPv6 to 128 bitów = 8 bloków po 4 cyfry szesnastkowe, oddzielonych dwukropkami.

Kluczowe zasady (CKE):

Skracanie: zera wiodące w bloku pomijamy (00ff → ff). Najdłuższy ciąg bloków „0000" zastępujemy :: — tylko raz!
Brak Broadcastu — zamiast niego Multicast (ff00::/8).
Link-Local (fe80::/10) — adres lokalny, nierutowany w Internecie, konfiguruje się automatycznie.
Global Unicast (2000::/3) — adresy publiczne, rutowalne globalnie.
SLAAC — bezstanowa autokonfiguracja adresu na podstawie prefiksu od routera (Router Advertisement).
NDP — Neighbor Discovery Protocol, zastępuje ARP z IPv4.
Loopback:::1

Kompresor IPv6

Protokoły Sieciowe — Przegląd CKE

HTTP / HTTPS (80 / 443) — przesyłanie stron WWW. HTTPS szyfruje dane (TLS/SSL).
FTP (20/21) — transfer plików. Port 21 do sterowania, 20 do danych.
SSH (22) — zdalny, szyfrowany dostęp do terminala.
SMTP (25) — wysyłanie poczty e-mail.
POP3 (110) / IMAP (143) — odbieranie poczty. IMAP synchronizuje, POP3 pobiera i usuwa z serwera.
DNS (53) — tłumaczenie nazw domenowych na adresy IP („książka telefoniczna Internetu").
DHCP (67/68) — automatyczne przydzielanie adresu IP, maski, bramy i DNS.
ARP — zamiana IP → MAC w sieci lokalnej (warstwa 2). W IPv6 zastąpiony przez NDP.
ICMP — komunikaty kontrolne, diagnostyka (ping, traceroute).
NAT — translacja adresów prywatnych na publiczne (router domowy).

TCP vs UDP — Porównanie

Polecenia diagnostyczne (CKE):

ping — testuje połączenie z hostem (ICMP echo request/reply). Mierzy RTT.
tracert / traceroute — pokazuje trasę pakietu (każdy router na drodze).
ipconfig / ifconfig — wyświetla konfigurację sieciową (IP, maska, brama).
nslookup — odpytuje serwer DNS o adres IP danej domeny.

Zadania Otwarte

Rozwiń treść zadania, spróbuj rozwiązać samodzielnie, a potem kliknij „Pokaż rozwiązanie".

Zadanie 1: Obliczanie liczby hostów

Treść: Dla podsieci przydzielono maskę /26. Ile maksymalnie urządzeń można podłączyć?

Rozwiązanie: Maska /26 → na hosty zostaje 32−26 = 6 bitów.
2⁶ − 2 = 64 − 2 = 62 hosty.
Odejmujemy 2: adres sieci (wszystkie bity hosta = 0) i broadcast (wszystkie = 1).

Zadanie 2: Wyznaczanie adresu sieci (AND)

Treść: IP: 192.168.10.45, maska /24. Podaj adres sieci, broadcast i zakres użytecznych IP.

Maska /24 → ostatni oktet to hosty.
Adres sieci: 192.168.10.0
Broadcast: 192.168.10.255
Użyteczne IP: 192.168.10.1 – 192.168.10.254

Zadanie 3: Diagnoza sieci (ping)

Treść: Ping do 8.8.8.8 działa, ale ping na wp.pl zwraca „nie znaleziono hosta". Jaka usługa jest uszkodzona?

Połączenie z Internetem działa (ping po IP OK). Brak tłumaczenia nazwy na IP = awaria serwera DNS.

Zadanie 4: TCP vs UDP

Treść: Dlaczego wideokonferencja (np. Zoom) używa UDP, a nie TCP?

TCP retransmituje utracone pakiety, co powoduje opóźnienia. W rozmowie wideo lepiej „zgubić" klatkę niż czekać na retransmisję — liczy się płynność przekazu, nie jego kompletność. UDP minimalizuje opóźnienia kosztem niezawodności.

Zadanie 5: Podział na podsieci (VLSM)

Treść: Masz sieć 192.168.1.0/24. Musisz utworzyć 4 podsieci. Jaka będzie nowa maska i ile hostów zmieści każda podsieć?

Potrzebujemy 4 podsieci → potrzebujemy 2 dodatkowych bitów (2² = 4).
Nowa maska: /24 + 2 = /26 (255.255.255.192).
Hosty na podsieć: 2⁶ − 2 = 62.
Podsieci: .0, .64, .128, .192 (każda po 64 adresy).

Zadanie 6: Rola DNS i DHCP

Treść: Opisz, co się dzieje krok po kroku, gdy podłączasz laptopa do Wi-Fi i otwierasz stronę.

1. DHCP: laptop wysyła DHCP Discover. Serwer odpowiada Offer z adresem IP, maską, bramą i adresem DNS.
2. Laptop zatwierdza (Request → Ack).
3. Wpisujesz nazwę domeny → DNS tłumaczy ją na adres IP serwera.
4. Przeglądarka nawiązuje połączenie TCP (3-way handshake) z serwerem HTTP/HTTPS.
5. Serwer przesyła stronę HTML.

Zadanie 1: Skracanie adresu IPv6

Treść: Skróć adres: 2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329

1. Usuwamy zera wiodące: 2001:db8:0:0:0:ff00:42:8329
2. Najdłuższy ciąg zer → :::
Wynik: 2001:db8::ff00:42:8329

Zadanie 2: Rozwijanie adresu IPv6

Treść: Rozwiń adres fe80::1 do pełnej postaci (8 bloków po 4 cyfry).

:: zastępuje brakujące bloki zer (musi być ich łącznie 8).
Mamy: fe80 i 0001 → brakuje 6 bloków.
Wynik: fe80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001

Zadanie 3: Typy adresów IPv6

Treść: Czym różni się adres Link-Local od Global Unicast? Podaj prefiksy obu typów.

Link-Local (fe80::/10) — używany wyłącznie w sieci lokalnej (jednym segmencie LAN), nierutowany w Internecie, konfiguruje się automatycznie.
Global Unicast (2000::/3) — odpowiednik publicznego IP w IPv4, rutowany globalnie.

Zadanie 4: SLAAC

Treść: Wyjaśnij, w jaki sposób urządzenie w sieci IPv6 może uzyskać adres IP bez serwera DHCP.

Mechanizm SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration):
1. Router wysyła komunikaty RA (Router Advertisement) z prefiksem sieci (np. 2001:db8:1::/64).
2. Urządzenie generuje identyfikator interfejsu (64 bity) — np. na podstawie adresu MAC (EUI-64) lub losowo.
3. Łączy prefiks + identyfikator = pełny adres 128-bitowy. Nie potrzeba serwera DHCP.

Zadania z Arkuszy Maturalnych CKE

Zweryfikowane zadania z oficjalnych arkuszy. Rozwiązanie pojawia się po kliknięciu przycisku.
Źródło: Archiwum arkuszy CKE (Formuła 2023) oraz Arkusze.pl.

Adresacja IP i podsieci

Matura Maj 2022 — Formuła 2015 — Poziom Rozszerzony

Treść: Sieć o adresie 10.11.12.0 z maską 255.255.255.0.
a) Podaj maksymalną liczbę hostów. b) Podaj adres broadcast.

a) Maska /24 → 8 bitów na hosty → 2⁸ − 2 = 254.
b) Broadcast: 10.11.12.255.

Routing między podsieciami

Matura Maj 2019 — Formuła 2015 — Poziom Rozszerzony

Treść: PC o IP 192.168.1.15/24 chce wysłać pakiet do 192.168.2.15/24. Czy wystarczy switch?

Oba komputery są w różnych podsieciach (192.168.1.0 vs 192.168.2.0). Switch działa na warstwie 2 (MAC) i nie routuje pakietów między sieciami. Potrzebny jest router.

Topologia gwiazdy — awaria

Matura Maj 2017 — Zadanie Teoretyczne

Treść: Która topologia jest najbardziej wrażliwa na uszkodzenie centralnego punktu dystrybucyjnego?

Topologia gwiazdy. Wszystkie węzły łączą się przez centralny switch/hub. Jego awaria powoduje brak łączności w całej sieci.

Protokoły i porty

Matura Maj 2023 — Formuła 2023 — Poziom Rozszerzony

Treść: Wskaż protokół warstwy aplikacji odpowiedzialny za automatyczne przydzielanie adresu IP urządzeniu w sieci lokalnej. Podaj numery portów tego protokołu.

Protokół: DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).
Porty: 67 (serwer) i 68 (klient).
Proces: Discover → Offer → Request → Acknowledge (DORA).

TTL i pętle routingowe

Matura Maj 2018 — Formuła 2015 — Poziom Rozszerzony

Treść: Wyjaśnij rolę pola TTL w nagłówku pakietu IP. Co się stanie, gdy TTL osiągnie wartość 0?

TTL (Time To Live) to licznik zmniejszany o 1 przez każdy router na trasie pakietu.
Gdy osiągnie 0, router odrzuca pakiet i wysyła nadawcy komunikat ICMP „Time Exceeded".
Cel: zapobieganie nieskończonemu krążeniu pakietów w pętlach routingowych.

Adres MAC i Switch

Matura Maj 2021 — Formuła 2015 — Poziom Rozszerzony

Treść: Na jakiej warstwie modelu OSI działa przełącznik (switch)? Na podstawie jakiego adresu podejmuje decyzje o przekazywaniu ramek?

Switch działa na warstwie 2 (łącza danych) modelu OSI.
Podejmuje decyzje na podstawie adresu MAC (48-bitowy, szesnastkowy, wbudowany w kartę sieciową przez producenta).
Buduje tablicę MAC i wysyła ramkę tylko do właściwego portu (a nie na wszystkie, jak hub).

Matura Informatyka (R): Sieci Komputerowe