Построение локальной вычислительной сети. Локально-вычислительная сеть (ЛВС)

Современные компьютерные технологии невозможно представить себе без объединения всевозможных устройств в виде стационарных терминалов, ноутбуков или даже мобильных девайсов в единую сеть. Такая организация позволяет не только быстро обмениваться данными между разными устройствами, но и использовать вычислительные возможности всех единиц техники, подключенной к одной сети, не говоря уже о возможности доступа к периферийным составляющим вроде принтеров, сканеров и т. д. Но по каким принципам производится такое объединение? Для их понимания необходимо рассмотреть локальной сети, часто называемую топологией, о чем дальше и пойдет речь. На сегодняшний день существует несколько основных классификаций и типов объединения любых устройств, поддерживающих сетевые технологии, в одну сеть. Конечно же, речь идет о тех девайсах, на которых установлены специальные проводные или беспроводные сетевые адаптеры и модули.

Схемы локальных компьютерных сетей: основная классификация

Прежде всего в рассмотрении любого типа организации компьютерных сетей необходимо отталкиваться исключительно от способа объединения компьютеров в единое целое. Тут можно выделить два основных направления, используемых при создании схемы локальной сети. Подключение по сети может быть либо проводным, либо беспроводным.

В первом случае используются специальные коаксиальные кабели или витые пары. Такая технология получила название Ethernet-соединения. Однако в случае использования в схеме локальной вычислительной сети коаксиальных кабелей их максимальная длина составляет порядка 185-500 м при скорости передачи данных не более 10 Мбит/с. Если применяются витые пары классов 7, 6 и 5е, их протяженность может составлять 30-100 м, а пропускная способность колеблется в пределах 10-1024 Мбит/с.

Беспроводная схема соединения компьютеров в локальной сети основана на передачи информации посредством радиосигнала, который распределяется между всеми подключаемыми устройствами, раздающими девайсами, в качестве которых могут выступать маршрутизаторы (роутеры и модемы), точки доступа (обычные компьютеры, ноутбуки, смартфоны, планшеты), коммутационные устройства (свитчи, хабы), повторители сигнала (репитеры) и т. д. При такой организации применяются оптоволоконные кабели, которые подключаются непосредственно к основному раздающему сигнал оборудованию. В свою очередь, расстояние, на которое можно передавать информацию, возрастает примерно до 2 км, а в радиочастотном диапазоне в основном применяются частоты 2,4 и 5,1 МГц (технология IEEE 802.11, больше известная как Wi-Fi).

Проводные сети принято считать более защищенными от внешнего воздействия, поскольку напрямую получить доступ ко всем терминалам получается не всегда. Беспроводные структуры в этом отношении проигрывают достаточно сильно, ведь при желании грамотный злоумышленник может запросто вычислить сетевой пароль, получить доступ к тому же маршрутизатору, а уже через него добраться до любого устройства, в данный момент использующего сигнал Wi-Fi. И очень часто в тех же государственных структурах или в оборонных предприятиях многих стран использовать беспроводное оборудование категорически запрещается.

Классификация сетей по типу соединения устройств между собой

Отдельно можно выделить полносвязную топологию схем соединения компьютеров в локальной сети. Такая организация подключения подразумевает только то, что абсолютно все терминалы, входящие в сеть, имеют связь друг с другом. И как уже понятно, такая структура является практически не защищенной в плане внешнего вторжения или при проникновении злоумышленников в сеть посредством специальных вирусных программ-червей или шпионских апплетов, которые изначально могли бы быть записаны на съемных носителях, которые те же неопытные сотрудники предприятий по незнанию могли подключить к своим компьютерам.

Именно поэтому чаще всего используются другие схемы соединения в локальной сети. Одной из таких можно назвать ячеистую структуру, из которой определенные начальные связи были удалены.

Общая схема соединения компьютеров в локальной сети: понятие основных типов топологии

Теперь кратко остановимся на проводных сетях. В них можно применять несколько наиболее распространенных типов построения схем локальных сетей. Самыми основными видами являются структуры типа «звезда», «шина» и «кольцо». Правда, наибольшее применение получил именно первый тип и его производные, но нередко можно встретить и смешанные типы сетей, где используются комбинации всех трех главных структур.

Топология «звезда»: плюсы и минусы

Схема локальной сети «звезда» считается наиболее распространенной и широко применяемой на практике, если речь идет об использовании основных типов подключения, так сказать, в чистом виде.

Суть такого объединения компьютеров в единое целое состоит в том, что все они подключаются непосредственно к центральному терминалу (серверу) и между собой не имеют никаких связей. Абсолютно вся передаваемая и принимаемая информация проходит непосредственно через центральный узел. И именно эта конфигурация считается наиболее безопасной. Почему? Да только потому, что внедрение тех же вирусов в сетевое окружение можно произвести либо с центрального терминала, либо добраться через него с другого компьютерного устройства. Однако весьма сомнительным выглядит тот момент, что в такой схеме локальной сети предприятия или государственного учреждения не будет обеспечен высокий уровень защиты центрального сервера. А внедрить шпионское ПО с отдельного терминала получится только при наличии физического доступа к нему. К тому же и со стороны центрального узла на каждый сетевой компьютер могут быть наложены достаточно серьезные ограничения, что особенно часто можно наблюдать при использовании сетевых операционных систем, когда на компьютерах отсутствуют даже жесткие диски, а все основные компоненты применяемой ОС загружаются непосредственно с главного терминала.

Но и тут есть свои недостатки. Прежде всего связано это с повышенными финансовыми затратами на прокладку кабелей, если основной сервер находится не в центре топологической структуры. Кроме того, скорость обработки информации напрямую зависит от вычислительных возможностей центрального узла, и если он выходит из строя, соответственно, на всех компьютерах, входящих в сетевую структуру, связи нарушаются.

Схема «шина»

Схема соединения в локальной сети по типу «шины» тоже является одной из распространенных, а ее организация основана на применении единого кабеля, через ответвления которого к сети подключаются все терминалы, в том числе и центральный сервер.

Главным недостатком такой структуры можно назвать высокую стоимость прокладки кабелей, особенно для тех случаев, когда терминалы находятся на достаточно большом удалении друг от друга. Зато при выходе из строя одного или нескольких компьютеров связи между всеми остальными компонентами в сетевом окружении не нарушаются. Кроме того, при использовании такой схемы локальной сети проходящая через основной канал очень часто дублируется на разных участках, что позволяет избежать ее повреждения или невозможности ее доставки в пункт назначения. А вот безопасность в такой структуре, увы, страдает довольно сильно, поскольку через центральный кабель вредоносные вирусные коды могут проникнуть на все остальные машины.

Структура «кольцо»

Кольцевую схему (топологию) в некотором смысле можно назвать морально устаревшей. На сегодняшний день она не используется практически ни в одной сетевой структуре (разве что только в смешанных типах). Связано это как раз с самими принципами объединения отдельных терминалов в одну организационную структуру.

Компьютеры друг с другом соединяются последовательно и только одним кабелем (грубо говоря, на входе и на выходе). Конечно, такая методика снижает материальные затраты, однако в случае выхода из строя хотя бы одной сетевой единицы нарушается целостность всей структуры. Если можно так сказать, на определенном участке, где присутствует поврежденный терминал, передача (прохождение) данных попросту стопорится. Соответственно, и при проникновении в сеть опасных компьютерных угроз они точно так же последовательно проходят от одного терминала к другому. Зато в случае присутствия на одном из участков надежной защиты вирус будет ликвидирован и дальше не пройдет.

Смешанные типы сетей

Как уже было сказано выше, основные типы схем локальных сетей в чистом виде практически не встречаются. Гораздо более надежными и в плане безопасности, и по затратам, и по удобству доступа выглядят смешанные типы, в которых могут присутствовать элементы основных видов сетевых схем.

Так, очень часто можно встретить сети с древовидной структурой, которую изначально можно назвать неким подобием «звезды», поскольку все ответвления идут из одной точки, называемой корнем. А вот организация ветвей в такой схеме подключения по локальной сети может содержать в себе и кольцевые, и шинные структуры, делясь на дополнительные ответвления, часто определяемые как подсети. Понятно, что такая организация является достаточно сложной, и при ее создании необходимо использовать дополнительные технические приспособления вроде сетевых коммутаторов или разветвителей. Но, как говорится, цель оправдывает средства, ведь благодаря такой сложной структуре важную и конфиденциальную информацию можно защитить очень надежно, изолировав ее в ветках подсетей и практически ограничив к ней доступ. То же самое касается и вывода из строя составляющих. При таком построении схем локальных сетей совершенно необязательно использовать только один центральный узел. Их может быть несколько, причем с совершенно разными уровнями защиты и доступа, что еще больше повышает степень общей безопасности.

Логистическая топология

Особо важно при организации сетевых структур обратить внимание на применяемые способы передачи данных. В компьютерной терминологии такие процессы принято называть логистической или логической топологией. При этом физические методы передачи информации в различных структурах могут весьма существенно отличаться от логических. Именно логистика, по сути своей, определяет маршруты приема/передачи. Очень часто можно наблюдать, что при построении сети в виде «звезды» обмен информацией осуществляется с использованием шинной топологии, когда сигнал может приниматься одновременно всеми устройствами. В кольцевых логических структурах можно встретить ситуации, когда сигналы или данные принимаются только теми терминалами, для которых они предназначены, несмотря даже на последовательное прохождение через все сопутствующие звенья.

Наиболее известные сети

Выше пока что рассматривалось исключительно построение схем локальных сетей на основе технологии Ethernet, которая в самом простом выражении использует адреса, протоколы и стеки TCP/IP. Но ведь в мире можно найти огромное количество сетевых структур, которые имеют отличные от приведенных принципы сетевой организации. Наиболее известными из всех (кроме Ethernet с использованием логической шинной топологии) являются Token Ring и Arcnet.

Сетевая структура Token Ring в свое время был разработана небезызвестной компанией IBM и базируется на логической схеме локальной сети «маркерное кольцо», что определяет доступ каждого терминала к передаваемой информации. В физическом отношении также применяется кольцевая структура, однако она имеет свои особенности. Для объединения компьютеров в единое целое имеется возможность использования либо витой пары, либо оптоволоконного кабеля, но скорость передачи данных составляет всего лишь 4-16 Мбит/с. Зато маркерная система по типу "звезды" позволяет передавать и получать данные только тем терминалам, которые имеют на это право (помечены маркером). Но основным недостатком такой организации является то, что в определенный момент такими правами может обладать только одна станция.

Не менее интересной выглядит и схема локальной сети Arcnet, созданная в 1977 году компанией Datapoint, которую многие специалисты называют самой недорогой, простой и очень гибкой структурой.

Для передачи информации и подключения компьютеров могут применяться коаксиальные или оптоволоконные кабели, но также не исключается возможность использования витой пары. Правда, в плане скорости приема/передачи эту структуру особо производительной назвать нельзя, поскольку в максимуме обмен пакетами может производиться на скорости подключения не более 2,5 Мбит/с. В качестве физического подключения используется схема «звезда», а в логическом - «маркерная шина». С правами на прием/передачу дело обстоит точно так же, как и в случае с Token Ring, за исключением того, что передаваемая от одной машины информация доступна абсолютно всем терминалам, входящим в сетевое окружение, а не какой-то одной машине.

Краткие сведения по настройке проводного и беспроводного подключения

Теперь кратко остановимся на некоторых важных моментах создания и применения любой из описанных схем локальной сети. Программы сторонних разработчиков при использовании любой из известных операционных систем для выполнения таких действий не нужны, поскольку основные инструменты предусмотрены в их стандартных наборах изначально. Однако в любом случае необходимо учитывать некоторые важные нюансы, касающиеся настройки IP-адресов, которые применяются для идентификации компьютеров в сетевых структурах. Разновидностей всего две - статические и динамические адреса. Первые, как уже понятно из названия, являются постоянными, а вторые могут изменяться при каждом новом соединении, но их значения находятся исключительно в одном диапазоне, устанавливаемом поставщиком услуг связи (провайдером).

В проводных корпоративных сетях для обеспечения высокой скорости обмена данными между сетевыми терминалами чаще всего используются статические адреса, назначаемые каждой машине, находящейся в сети, а при организации сети с беспроводным подключением обычно задействуются динамические адреса.

Для установки заданных параметров статического адреса в Windows-системах используются параметры протокола IPv4 (на постсоветском пространстве шестая версия еще особо широкого распространения не получила).

В свойствах протокола достаточно прописать IP-адрес для каждой машины, а параметры маски подсети и основного шлюза являются общими (если только не используется древовидная структура с множеством подсетей), что выглядит очень удобным с точки зрения быстрой настройки подключения. Несмотря на это, динамические адреса использовать тоже можно.

Они назначаются автоматически, для чего в настройках протокола TCP/IP имеется специальный пункт, в каждый определенный момент времени присваиваются сетевым машинам прямо с центрального сервера. Диапазон выделяемых адресов предоставляется провайдером. Но это абсолютно не значит, что адреса повторяются. Как известно, в мире не может быть двух одинаковых внешних IP, и данном случае речь идет либо о том, что они изменяются только внутри сети либо перебрасываются с одной машины на другую, когда какой-то внешний адрес оказывается свободным.

В случае с беспроводными сетями, когда для первичного подключения используются маршрутизаторы или точки доступа, раздающие (транслирующие или усиливающие) сигнал, настройка выглядит еще проще. Главное условие для такого типа подключения - установка автоматического получения внутреннего IP-адреса. Без этого соединение работать не будет. Единственный изменяемый параметр - адреса серверов DNS. Несмотря на начальную установку их автоматического получения, зачастую (особенно при снижении скорости подключения) рекомендуется выставлять такие параметры вручную, используя для этого, например, бесплатные комбинации, распространяемые компаниями Google, Yandex и т. д.

Наконец, даже при наличии только какого-то определенного набора внешних адресов, по которым в интернете идентифицируется любое компьютерное или мобильное устройство, изменять их тоже можно. Для этого предусмотрено множество специальных программ. Схема локальной сети может иметь любую из выше перечисленных вариаций. А суть применения таких инструментов, которые чаще всего представляют собой либо VPN-клиенты, либо удаленные прокси-серверы, состоит в том, чтобы изменить внешний IP, который, если кто не знает, имеет четкую географическую привязку, на незанятый адрес, по расположению находящийся в совершенно в другой локации (хоть на краю света). Применять такие утилиты можно непосредственно в браузерах (VPN-клиенты и расширения) либо производить изменение на уровне всей операционной системы (например, при помощи приложения SafeIP), когда некоторым приложениям, работающим в фоновом режиме, требуется получить доступ к заблокированным или недоступным для определенного региона интернет-ресурсам.

Эпилог

Если подводить итоги всему вышесказанному, можно сделать несколько основных выводов. Первое и самое главное касается того, что основные схемы подключения постоянно видоизменяются, и их в начальном варианте практически никогда не используют. Наиболее продвинутыми и самыми защищенными являются сложные древовидные структуры, в которых дополнительно может использоваться несколько подчиненных (зависимых) или независимых подсетей. Наконец, кто бы что ни говорил, на современном этапе развития компьютерных технологий проводные сети, даже несмотря на высокие финансовые затраты на их создание, все равно по уровню безопасности на голову выше, чем простейшие беспроводные. Но беспроводные сети имеют одно неоспоримое преимущество - позволяют объединять компьютеры и мобильные устройства, которые географически могут быть удалены друг от друга на очень большие расстояния.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ВВЕДЕНИЕ

Цель прохождения производственной практики по профилю специальности заключалась в закреплении, углублении и систематизации знаний на основе деятельности компании ОАО «РадиоЗавод» по направлению «Управление в технических системах». В период прохождения производственной практики был выполнен план теоретической и практической подготовки студента в полном объеме.

За период с 1 июля по 29 июля мною было рассмотрено и изучено следующее: принципы построения локальных вычислительных сетей; структура и работа ЛВС; изучение сетевых протоколов; основы администрирования.

2. ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ

2.1 Топологии локальных сетей

Под ЛВС (англ. LAN - Lokal Area Network) понимают совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к единому каналу передачи данных.

Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети, а ребрам - физические связи между ними. Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями или узлами сети. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети и образуются путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования.

Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети. Например, наличие резервных связей повышает надежность сети и делает возможным балансирование загрузки отдельных каналов. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи.

Полносвязнаятопология (рисунок. 2.1, а) соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Действительно, каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров сети. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная электрическая линия связи. Полносвязные топологии применяются редко.

Ячеистаятопология получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей (рисунок. 2.1, б). В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы.

Общая шина(рисунок. 2.1, в) является очень распространенной топологией для локальных сетей. В этом случае компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю. Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Таким образом, основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или разъемов полностью парализует всю сеть. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.

Топология звезда (рисунок. 2.1, г). В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. Главное преимущество этой топологии это любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора. Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда (рисунок. 2.1, д).

В сетях с кольцевой конфигурацией (рисунок. 2.1, е) данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи - данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно.

Рисунок 2.1 Типовые топологии сетей

2.2 Среда передачи данных

Линия связи (рисунок 2.2) состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры.

Рисунок 2.2 Состав линии связи

Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель, то есть набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны. В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на:

Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных.

Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала.

К основным характеристикам линий связи относятся:

· амплитудно-частотная характеристика;

· полоса пропускания;

· затухание;

· помехоустойчивость;

· перекрестные наводки на ближнем конце линии;

· пропускная способность;

· достоверность передачи данных;

· удельная стоимость.

Факторы, влияющие на физическую работоспособность сети:

1)Исправность компьютеров, подключенных к сети.

2)Исправность сетевого оборудования (адаптеры, трансиверы, разъемы и т.д.).

3)Целостность кабеля сети.

4)Ограничение длины кабеля, связанное с затуханием распространяющегося по нему сигнала.

2.3 Типы локальных сетей

Существует несколько видов компьютерных сетей:

· Глобальные сети,

· Региональные сети,

· Городские сети.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на:

· низкоскоростные (до 10 Мбит/с),

· среднескоростные (до 100 Мбит/с),

· высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

Для определения скорости передачи данных в сети широко используется термин бод. Baud - единица скорости передачи сигнала, измеряемая числом дискретных переходов или событий в секунду. Если каждое событие представляет собой один бит, бод эквивалентен, бит/сек.

С точки зрения организации взаимодействия компьютеров, сети делят на одноранговые (Peer-to-Peer Network) и с выделенным сервером (Dedicated Server Network).

Одноранговые сети. Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей.

В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций. Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как правило, осуществляется через сервер. Логическая организация такой сети может быть представлена топологией звезда. Роль центрального устройства выполняет сервер. Достоинства сети с выделенным сервером: надежная система защиты информации; высокое быстродействие; отсутствие ограничений на число рабочих станций; простота управления. Недостатки сети: высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер; зависимость быстродействия и надежности сети от сервера; меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.

Модемная связь. Наиболее распространённый и известный в России способ подключения к Интернету - модемная связь с использованием телефонной линии.

К компьютеру подключается модем - устройство для приёма и передачи данных, которое соединяется с обычной телефонной линией. Когда необходимо установить связь, при помощи модема производится набор телефонного номера, по которому отвечает другой модем, установленный у Интернет-провайдера. Между модемами устанавливается соединение и производится передача данных.

Основное достоинство модемной связи - её распространённость и невысокая цена. Если доступна качественная телефонная линия, доступна и модемная связь - нет необходимости в организации специального канала. Первоначальная цена подключения к провайдеру модемной связи невысока. Однако у модемной связи есть и крупные недостатки, значительная часть их которых связана с плачевным состоянием основной массы российских телефонных линий. Общеизвестная проблема модемной связи - невысокая скорость. Теоретически современные модемы способны обеспечивать передачу данных со скоростью до 56 Кбит/с по направлению от провайдера к пользователю и до 40 Кбит/c - от пользователя к провайдеру.

Технология Ethernet

Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Когда говорят Ethernet, то под этим обычно понимают любой из вариантов этой технологии. В более узком смысле Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на экспериментальной сети Ethernet Network.

Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде -- на канальном уровне модели OSI.

В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 имеет различные модификации - l0Base-5, l0Base-2, l0Base-T, l0Base-FL, l0Base-FB.

В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD).

Этот метод применяется исключительно в сетях с логической общей шиной. Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Одновременно все компьютеры сети имеют возможность немедленно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать на общую шину.

Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Затем кадр передается по кабелю. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции-источника также включен в исходный кадр, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ.

При описанном подходе возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общему кабелю. Для уменьшения вероятности этой ситуации непосредственно перед отправкой кадра передающая станция анализирует возникновение на нем электрических сигналов, чтобы обнаружить, не передается ли уже по кабелю кадр данных от другой станции. Если опознается несущая (carrier-sense, CS), то станция откладывает передачу своего кадра до окончания чужой передачи, и только потом пытается вновь его передать.

Чтобы корректно обработать коллизию, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется обнаружение коллизии (collision detection, CD).

Token Ring -- технология локальной вычислительной сети (LAN) кольца с «маркерным доступом».

Технология Token Ring является более сложной технологией, чем Ethernet. Она обладает свойствами отказоустойчивости. В сети Token Ring определены процедуры контроля работы сети, которые используют обратную связь кольцеобразной структуры - посланный кадр всегда возвращается в станцию - отправитель. В некоторых случаях обнаруженные ошибки в работе сети устраняются автоматически, например, может быть восстановлен потерянный маркер.

В сети Token Ring кольцо образуется отрезками кабеля, соединяющими соседние станции. Таким образом, каждая станция связана со своей предшествующей и последующей станцией и может непосредственно обмениваться данными только с ними. Для обеспечения доступа станций к физической среде по кольцу циркулирует кадр специального формата и назначения - маркер.

Получив маркер, станция анализирует его и при отсутствии у нее данных для передачи обеспечивает его продвижение к следующей станции. Станция, которая имеет данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, что дает ей право доступа к физической среде и передачи своих данных. Затем эта станция выдает в кольцо кадр данных установленного формата последовательно по битам. Переданные данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одной станции к другой. Кадр снабжен адресом назначения и адресом источника.

Все станции кольца ретранслируют кадр побитно, как повторители. Если кадр проходит через станцию назначения, то, распознав свой адрес, эта станция копирует кадр в свой внутренний буфер и вставляет в кадр признак подтверждения приема. Станция, выдавшая кадр данных в кольцо, при обратном его получении с подтверждением приема изымает этот кадр из кольца и передает в сеть новый маркер для обеспечения возможности другим станциям сети передавать данные.

2.4 Скоростные оптоволоконные сети

В силу того, что оптоволоконный кабель использует свет (фотоны) вместо электричества, почти все проблемы, присущие медному кабелю, такие как электромагнитные помехи, перекрестные помехи (переходное затухание) и необходимость заземления, полностью устраняются. Также он обеспечивает повышенную по сравнению с медью секретность передаваемых данных, поскольку не испускает электромагнитного излучения, и к нему практически невозможно подключиться без разрушения целостности.

Недостатки оптоволокна в основном связаны со стоимостью его прокладки и эксплуатации, которые обычно намного выше, чем для медной среды передачи данных.

Сегодня оптоволокно позиционируется как высокоскоростная сетевая технология, и фактически все применяемые протоколы канального уровня используют его в той или иной форме. Вот некоторые из них:

Fast Ethernet (100BaseFX);

Gigabit Ethernet (1000BaseFX);

Fiber Distributed Data Interface (FDDI);

Asynchronous Transfer Mode;

Этот метод обеспечивает наибольшие на сегодняшний день скорости, что дает хороший повод к развитию технологий передачи данных по оптоволокну. Пропускная способность может достигать порядка Терабит (1000 гигабит) в секунду. Если сравнивать с другими способами передачи информации, то порядок величин Тбит/с просто недостижим.

2.5 Беспроводные сетевые технологии

Беспроводные технологии -- подкласс информационных технологий, служат для передачи информации на расстояние между двумя и более точками, не требуя связи их проводами. Для передачи информации может использоваться инфракрасное излучение, радиоволны, оптическое или лазерное излучение.

В настоящее время существует множество беспроводных технологий, наиболее часто известных пользователям по их маркетинговым названиям, таким как Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth. Каждая технология обладает определёнными характеристиками, которые определяют её область применения.

Wi-Fi . Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка, когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с -- наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно, ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала.

WiMAX -- телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств.

В общем виде WiMAX сети состоят из следующих основных частей: базовых и абонентских станций, а также оборудования, связывающего базовые станции между собой, с поставщиком сервисов и с Интернетом.

Для соединения базовой станции с абонентской используется высокочастотный диапазон радиоволн от 1,5 до 11 ГГц. В идеальных условиях скорость обмена данными может достигать 70 Мбит/с, при этом не требуется обеспечения прямой видимости между базовой станцией и приёмником. Между базовыми станциями устанавливаются соединения (прямой видимости), использующие диапазон частот от 10 до 66 ГГЦ, скорость обмена данными может достигать 140 Мбит/c. При этом по крайней мере одна базовая станция подключается к сети провайдера с использованием классических проводных соединений.

Bluetooth -- это технология передачи радиосигнала малой мощности, разработанная для замены существующих кабельных соединений офисной и бытовой техники с широким спектром переносных устройств (мобильных телефонов, цифровых фотоаппаратов, проигрывателей и т. д.).

Технология использует небольшие приемопередатчики малого радиуса действия, либо непосредственно встроенные в устройство, либо подключаемые через свободный порт или PC-карту. Адаптеры работают в радиусе до 10 м.

Устройства, использующие стандарт Bluetooth, функционируют в диапазоне 2,4 ГГц ISM (Industrial, Scientific, Medical -- промышленный, научный и медицинский диапазон) и способны передавать данные со скоростью до 720 Кбит/с. Такие показатели достигаются при использовании мощности передачи 1 МВт и задействованном механизме переключения частоты, предотвращающем интерференцию.

3. СЕТЕВЫЕ ПРОТОКОЛЫ

3.1 MAC-адреса

MAC-адрес (Media Access Control -- управление доступом к среде) -- это уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице оборудования компьютерных сетей.

В широковещательных сетях (таких, как сети на основе Ethernet) MAC-адрес позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу. Таким образом, MAC-адреса формируют основу сетей на канальном уровне, которую используют протоколы более высокого уровня. Для преобразования MAC-адресов в адреса сетевого уровня и обратно применяются специальные протоколы (например, ARP и RARP в сетях TCP/IP).

Структура MAC-адреса

· Первый бит MAC-адреса получателя называется битом I/G (широковещательным). В адресе источника он называется индикатором маршрута от источника (Source Route Indicator).

· Второй бит определяет способ назначения адреса

· Три старших байта адреса называются защитным адресом (Burned In Address, BIA) или уникальным идентификатором организации (Organizationally Unique Identifier, OUI)

· За уникальность младших трех байт адреса отвечает сам производитель.

Рисунок 3.1 Структура MAC-адреса

3.2 Модель OSI

Из того, что протокол представляет собой соглашение, принятое двумя взаимодействующими объектами, в данном случае двумя работающими в сети компьютерами, совсем не следует, что он обязательно является стандартным. Но на практике при реализации сетей обычно используются стандартные протоколы. Это могут быть фирменные, национальные или международные стандарты.

В начале 80-х годов ряд международных организаций по стандартизации -- ISO, ITU-T и некоторые другие -- разработали модель, которая сыграла значительную роль в развитии сетей. Эта модель называется моделью ISO/OSI.

Модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) определяет различные уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией пакетов, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.

В модели OSI (рисунок 3.2) средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств.

Рисунок 3.2 Модель OSI

Физический уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические/оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включают: тип кабелей и разъемов, разводку контактов в разъемах, схему кодирования сигналов для значений 0 и 1.

Протоколы физического уровня: IRDA, USB, EIA RS-232, RS-485, Ethernet (включая 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-TX, 100BASE-FX, 100BASE-T, 1000BASE-T, 1000BASE-SX и другие), 802.11Wi-Fi, DSL, ISDN, IEEE 802.15, Firewire.

Канальный уровень обеспечивает передачу пакетов данных, поступающих от протоколов верхних уровней, узлу назначения, адрес которого также указывает протокол верхнего уровня. Одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другая задача канального уровня -- реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок.

Спецификации IEEE 802.x делят канальный уровень на два подуровня: управление логическим каналом (LLC) и управление доступом к среде (MAC). LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня, а подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде.

Протоколы: ATM, Fiber Distributed Data Interface (FDDI), IEEE 802.11 wireless LAN, Link Access Procedures, Point-to-Point Protocol (PPP), Serial Line Internet Protocol (SLIP) (obsolete), Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25.

Сетевой уровень предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок в сети.

Пример: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена), X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2) CLNP (сетевой протокол без организации соединений), IPsec (Internet Protocol Security), ICMP (Internet Control Message Protocol), RIP (Routing Information Protocol), ARP (Address Resolution Protocol).

Транспортный уровень предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты (UDP-датаграмма, TCP-сегмент), размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает.

Пример: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), FCP (Fiber Channel Protocol), NBF (NetBIOS Frames protocol), NCP (NetWare Core Protocol), SPX (Sequenced Packet Exchange), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

Сеансовый уровень модели отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений.

Пример: ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), L2F (Layer 2 Forwarding Protocol), NetBIOS (Network Basic Input Output System), PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol), RPC (Remote Procedure Call Protocol), SMPP (Short Message Peer-to-Peer), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protocol).

Представительный уровень имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. Уровень представления -- согласовывает представление (синтаксис) данных при взаимодействии двух прикладных процессов: преобразование данных из внешнего формата во внутренний. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб.

Прикладной уровень -- это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют совместную работу, например с помощью протокола электронной почты.

Пример: HTTP, POP3, SMTP, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET.

Протокол IPX предназначен для передачи дейтограмм в системах, неориентированных на соединение, он обеспечивает связь между NetWare серверами и конечными станциями. IPX-пакеты могут рассылаться широковещательно.

Протокол SPX -- протокол последовательного обмена пакетами. Это протокол транспортного уровня с соединением. Работает поверх сетевого протокола IPX. Предполагается, что перед отправкой сообщения между рабочими станциями устанавливается соединение. На уровне протокола SPX достоверность (надёжность) передачи информации резко возрастает. При неверной передаче пакета выполняется повторная его передача.

Протокол NetBEUI вследствие своей примитивности требует меньше всего ресурсов и обеспечивает наивысшую скорость работы, но из-за ряда присущих ему недостатков, таких как невозможность маршрутизации и сильная зашумлённость в большой сети, NetBEUI можно эффективно использовать только в небольших локальных сетях (IBM разработала протокол NetBEUI для локальных сетей, содержащих порядка 20 -- 200 рабочих станций).

TCP протокол с установление соединения, находится на транспортном уровне стека TCP/IP, между протоколом IP и собственным приложением. Протокол IP занимается пересылкой дейтаграмм по сети, не гарантируя доставку, целостность, порядок прибытия информации и готовность получателя к приему данных, все эти задачи возложены на протокол TCP.

SMTP -- это сетевой протокол, предназначенный для передачи электронной почты в сетях TCP/IP. Работа с SMTP происходит непосредственно на сервере получателя. Поддерживает функции: установление соединения, аутентификация, передача данных. В настоящее время протокол SMTP является стандартным для электронной почты и его используют все клиенты и серверы.

POP3 (протокол почтового отделения, версия 3) используется почтовым клиентом для получения сообщений электронной почты с сервера. Обычно используется в паре с протоколом SMTP. Почтовые сообщения принимаются почтовым сервером и сохраняются там, пока на рабочей станции клиента не будет запущено приложение POP3. Это приложение устанавливает соединение с сервером и забирает сообщения оттуда.

IMAP -- протокол прикладного уровня для доступа к электронной почте. Аналогично POP3, служит для работы с входящими письмами, однако обеспечивает дополнительные функции, в частности, возможность поиска по ключевому слову без сохранения почты в локальной памяти.

SMB/CIFS -- сетевой протокол прикладного уровня для удалённого доступа к файлам, принтерам и другим сетевым ресурсам, а также для межпроцессного взаимодействия.

HTTP -- «протокол передачи гипертекста», протокол прикладного уровня передачи данных. HTTP в настоящее время повсеместно используется во Всемирной паутине для получения информации с веб-сайтов.

HTTPS -- расширение протокола HTTP, поддерживающее шифрование. Он обеспечивает защиту от атак, основанных на прослушивании сетевого соединения.

FTP -- протокол, предназначенный для передачи файлов в компьютерных сетях. FTP позволяет подключаться к серверам FTP, просматривать содержимое каталогов и загружать файлы с сервера или на сервер. Протокол FTP относится к протоколам прикладного уровня и для передачи данных использует транспортный протокол TCP.

4. ОСНОВЫ МАРШРУТИЗАЦИИ

4.1 Сетевое оборудование

Сетевые карты - это контроллеры, подключаемые в слоты расширения материнской платы компьютера, предназначенные для передачи сигналов в сеть и приема сигналов из сети.

Концентраторы (Hub) - это центральные устройства кабельной системы или сети физической топологии "звезда", которые при получении пакета на один из своих портов пересылает его на все остальные. В результате получается сеть с логической структурой общей шины.

Повторители (Repeater)- устройства сети, усиливает и заново формирует форму входящего аналогового сигнала сети на расстояние другого сегмента. Повторитель действует на электрическом уровне для соединения двух сегментов. Повторители ничего распознают сетевые адреса и поэтому не могут использоваться для уменьшения трафика.

Коммутаторы (Switch) - управляемые программным обеспечением центральные устройства кабельной системы, сокращающие сетевой трафик за счет того, что пришедший пакет анализируется для выяснения адреса его получателя и соответственно передается только ему.

Маршрутизаторы (Router)- стандартные устройства сети, работающие на сетевом уровне и позволяющее переадресовывать и маршрутизировать пакеты из одной сети в другую, а также фильтровать широковещательные сообщения.

4.2 Маршрутизация

топология сеть связь маршрутизация

Маршрутизация -- процесс определения маршрута следования информации в сетях связи.

Маршруты могут задаваться административно (статические маршруты), либо вычисляться с помощью алгоритмов маршрутизации, базируясь на информации о топологии и состоянии сети, полученной с помощью протоколов маршрутизации (динамические маршруты).

Таблица маршрутизации -- электронная таблица или база данных, хранящаяся на маршрутизаторе, описывающая соответствие между адресами назначения и интерфейсами, через которые следует отправить пакет данных до следующего маршрутизатора.

Таблица маршрутизации обычно содержит: адрес сети или узла назначения; маску сети назначения; шлюз, обозначающий адрес маршрутизатора в сети, на который необходимо отправить пакет, следующий до указанного адреса назначения; метрику -- числовой показатель, задающий предпочтительность маршрута. Чем меньше число, тем более предпочтителен маршрут (интуитивно представляется как расстояние).

Статическая маршрутизация - вид маршрутизации, при котором маршруты указываются в явном виде при конфигурации маршрутизатора. Вся маршрутизация при этом происходит без участия каких-либо протоколов маршрутизации.

Динамическая маршрутизация -- когда записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации.

IP-адрес -- уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP. Адрес состоит из двух частей - номер сети и номер узла в сети

Автоматическое распределение. При данном способе каждому компьютеру на постоянное использование выделяется произвольный свободный IP-адрес из определённого администратором диапазона.

Динамическое распределение. Этот способ аналогичен автоматическому распределению, за исключением того, что адрес выдаётся компьютеру не на постоянное пользование, а на определённый срок.

Рисунок 4.1 Маршрутизация в сетях TCP/IP

DNS -- компьютерная распределённая система для получения информации о доменах. Чаще всего используется для получения IP-адреса по имени хоста (компьютера или устройства), получения информации о маршрутизации почты, обслуживающих узлах для протоколов в домене.

ARP -- использующийся в компьютерных сетях протокол низкого уровня, предназначенный для определения адреса канального уровня по известному адресу сетевого уровня.

Узел, которому нужно выполнить отображение IP-адреса на локальный адрес, формирует ARP запрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно. Все узлы локальной сети получают ARP запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным. В случае их совпадения узел формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP запросе отправитель указывает свой локальный адрес.

Преобразование адресов выполняется путем поиска в таблице. Эта таблица, называемая ARP-таблицей, хранится в памяти и содержит строки для каждого узла сети. В двух столбцах содержатся IP- и Ethernet-адреса. Если требуется преобразовать IP-адрес в Ethernet-адрес, то ищется запись с соответствующим IP-адресом.

Рисунок 4.2. ARP-таблица

ARP-таблица необходима потому, что IP-адреса и Ethernet-адреса выбираются независимо, и нет какого-либо алгоритма для преобразования одного в другой. IP-адрес выбирает менеджер сети с учетом положения машины в сети internet. Если машину перемещают в другую часть сети internet, то ее IP-адрес должен быть изменен. Ethernet-адрес выбирает производитель сетевого интерфейсного оборудования из выделенного для него по лицензии адресного пространства. Когда у машины заменяется плата сетевого адаптера, то меняется и ее Ethernet-адрес.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

За период прохождения производственной практики по профилю специальности было рассмотрено следующие:

1) принципы построения ЛВС;

2) факторы, влияющие на работоспособность сети;

3) сетевая модель OSI;

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Основные типовые топологии вычислительных сетей, их изучение, анализ, оценка. Вывод о работе сетей с различной топологией (цепочечной, полносвязной, ячеистой, комбинированной). Преимущества и недостатки топологий, влияющих на производительность сети.

дипломная работа , добавлен 02.03.2009


Общие принципы организации локальных сетей, их типология и технология построения. Разработка проекта объединения двух вычислительных сетей, сравнение конфигураций. Выбор медиаконвертера, радиорелейного оборудования, обоснование и настройка роутера.

дипломная работа , добавлен 18.03.2015


Характеристика основных устройств объединения сетей. Основные функции повторителя. Физическая структуризация сетей ЭВМ. Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet. Особенности использования оборудования 100Base-T в локальных сетях.

реферат , добавлен 30.01.2012


Теоретические основы организации локальных компьютерных сетей: определение ЛС, топология, используемые протоколы обмена данными для связи рабочих станций и ЭВМ; программные средства. Сетевое окружение; идентификация компьютера с помощью IP-адреса.

курсовая работа , добавлен 15.05.2014


Состав локальной вычислительной сети, ее основные элементы и их назначение. Роль кабелей в построении локальных связей вычислительных сетей, преимущества их использования. Разновидности и конфигурации кабелей, их конструктивные особенности и применение.

дипломная работа , добавлен 08.06.2009


Предназначение коммутатора, его задачи, функции, технические характеристики. Достоинства и недостатки в сравнении с маршрутизатором. Основы технологии организации кабельных систем сети и архитектура локальных вычислительных сетей. Эталонная модель OSI.

отчет по практике , добавлен 14.06.2010


Изучение локальных сетей. Особенности различных типов топологий локальных сетей: шина, звезда, кольцо. Эталонная модель OSI. Сущность структурного подхода к созданию структурированных информационных систем. Передача информации в сети. Адресация пакетов.

реферат , добавлен 17.12.2010


Разработка варианта интеграции локальных вычислительных сетей МИЭТ и студгородка МИЭТ, удовлетворяющий обе стороны. Анализ целесообразности реализации связи ЛВС МИЭТ и Студгородка МИЭТ посредством радиоканала. Обзор технологий оборудования радиосетей.

дипломная работа , добавлен 10.09.2010


Классификация телекоммуникационных сетей. Схемы каналов на основе телефонной сети. Разновидности некоммутируемых сетей. Появление глобальных сетей. Проблемы распределенного предприятия. Роль и типы глобальных сетей. Вариант объединения локальных сетей.

презентация , добавлен 20.10.2014


Классификация сетей и способы коммутации. Виды связи и режимы работы сетей передачи сообщений. Унификация и стандартизация протоколов. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем. Особенность подготовки данных. Взаимодействие информационных систем.

Локальная вычислительная сеть - это понятие, знакомое многим не понаслышке. Практически каждое предприятие использует эту технологию, поэтому можно утверждать, что каждый человек так или иначе сталкивался с ней. Локальные сети существенно ускорили производственные процессы, тем самым дав резкий скачок дальнейшему их применению по всему земному шару. Все это позволяет прогнозировать дальнейший рост и развитие подобной системы передачи данных, вплоть до внедрения ЛВС на каждом, даже самом небольшом предприятии.

Понятие локальной сети

Локальная вычислительная сеть представляет собойнекое количество компьютеров, соединенных между собой специальным оборудованием, позволяющим осуществлять полноценный обмен информацией между ними. Важной особенностью этого вида передачи данных является относительно небольшая территория размещения узлов связи, то есть самих вычислительных машин.

Локальные сети не только существенно облегчают взаимодействие между пользователями, но и выполняют некоторые другие функции:

• Упрощают работу с документацией. Сотрудники могут редактировать и просматривать файлы на своем рабочем месте. При этом надобность в коллективных собраниях и совещаниях отпадает, что экономит драгоценное время.
• Позволяют работать над документами совместно с коллегами, когда каждый находится за своим компьютером.
• Дают возможность доступа к приложениям, установленным на сервере, что позволяет экономить свободное пространство на установленном жестком диске.
• Экономят пространство на жестком диске, позволяя сохранять документы на главном компьютере.

Виды сетей

Локальная вычислительная сеть может быть представлена двумя моделями: одноранговой сетью и иерархической. Различаются они способами взаимодействия узлов связи.

Одноранговая сеть основана на равноправии всех машин, а данные распределены между каждой из них. По сути, пользователь одного компьютера может получить доступ к ресурсам и информации другого. Эффективность работы одноранговой модели напрямую зависит от числа рабочих узлов, а уровень ее безопасности неудовлетворителен, что вкупе с достаточно сложным процессом управления делает такие сети не слишком надежными и удобными.

Иерархическая модель включает в себя один (или больше) главный сервер, где хранятся и обрабатываются все данные, и несколько узлов-клиентов. Этот тип сетей используется гораздо чаще первого, имея преимущество в быстродействии, надежности и безопасности. Однако скорость работы такой ЛВС во многом зависит от сервера, что при определенных условиях можно считать недостатком.

Составление технических требований

Проектирование локальной вычислительной сети представляет собой достаточно сложный процесс. Начинается он с разработки технического задания, которое следует тщательно продумать, так как недочеты в нем грозят последующими трудностями в построении сети и дополнительными финансовыми затратами. Первичное проектирование можно произвести с помощью специальных конфигураторов, которые позволят подобрать оптимальное сетевое оборудование. Особенно удобны такие программы тем, что можно исправлять различные значения и параметры непосредственно во время работы, а также составлять отчет по окончании процесса. Только после этих действий можно будет приступить к следующему этапу.

Эскизное проектирование

Этот этап заключается в сборе данных о предприятии, где планируется монтаж локально вычислительной сети, и анализе полученной информации. Определяется количество:

• Пользователей.
• Рабочих станций.
• Серверных помещений.
• Портов подключения.

Важным моментом является наличие данных о путях прокладки магистралей и планирование определенной топологии. В целом же необходимо придерживаться ряда требований, которые предъявляет стандарт IEEE 802.3. Однако, несмотря на эти правила, иногда может понадобиться произвести расчеты задержек распространения сигнала или же проконсультироваться у производителей сетевого оборудования.

Основные характеристики ЛВС

Выбирая способ размещения узлов связи, необходимо помнить об основных требованиях, предъявляемых к локальным сетям:

• Производительности, которая сочетает в себе несколько понятий: пропускную способность, время реакции, задержку передачи.
• Совместимости, т.е. способности подключить разное оборудование локальных вычислительных сетей и программное обеспечение.
• Безопасности, надежности, т.е. возможности предотвращения несанкционированного доступа и полной защиты данных.
• Масштабируемости - способности увеличения количества рабочих станций без ухудшения производительности сети.
• Управляемости - возможности контроля главных элементов сети, профилактики и устранения проблем.
• Прозрачности сети, заключающейся в представлении для пользователей единым вычислительным устройством.

Основные топологии локально-вычислительных сетей: достоинства и недостатки

Топология сети представляет собой физическое ее расположение, значительно влияя на основные характеристики. На современных предприятиях в основном используются три вида топологий: "Звезда", "Шина" и "Кольцо".

Топология «Звезда» является самой распространенной, имеет множество преимуществ перед остальными. Такой способ монтажа отличается высокой надежностью; если какой-либо компьютер вышел из строя (кроме сервера), на работу остальных это никак не повлияет.

Топология «Шина» представляет собой единый магистральный кабель с подключенными вычислительными машинами. Подобная организация локальной вычислительной сети экономит финансы, но не подходит для объединения большого количества компьютеров.

Топология «Кольцо» отличается низкой надежностью за счет особого расположения узлов - каждый из них соединен с двумя другими с помощью сетевых карт. Поломка одного компьютера приводит к остановке работы всей сети, поэтому такой вид топологии применяется все реже.

Рабочее проектирование сети

Локальная вычислительная сеть предприятия включает в себя также различные технологии, оборудование и кабели. Поэтому следующим этапом станет подбор всех этих элементов. Принятие решения в пользу того или иного программного либо аппаратного обеспечения определяется целью создания сети, количеством пользователей, перечнем используемых программ, размерами сети, а также ее месторасположением. В настоящее время чаще всего используются оптоволоконные магистрали, отличающиеся большой надежностью, быстродействием и доступностью.

О видах кабеля

Кабели используются в сетях для передачи сигналов между рабочими станциями, у каждого из них есть свои особенности, что необходимо учитывать при проектировании ЛВС.

• Витая пара состоит из нескольких пар проводников, покрытых изоляцией и скрученных между собой. Невысокая цена и простота монтажа являются выгодными преимуществами, что делает такой кабель самым популярным для монтажа локальных сетей.
• Коаксиальный кабель включает в себя два проводника, вставленных один в другой. Локальная вычислительная сеть с применением коаксиала уже не так распространена - ее заменила витая пара, однако она встречается в некоторых местах до сих пор.
• Оптоволокно представляет собой стеклянную нить, способную переносить свет посредством его отражения от стенок. Кабель из этого материала передает данные на огромные расстояния и отличается высоким быстродействием по сравнению с витой парой и коаксиалом, однако стоит недешево.

Необходимое оборудование

Сетевое оборудование локальных вычислительных сетей включает множество элементов, наиболее часто используемыми среди которых являются:

• Концентратор или хаб. Он объединяет некоторое количество устройств в один сегмент при помощи кабеля.
• Коммутатор . Использует специальные процессоры для каждого порта, обрабатывающие пакеты обособленно от других портов, за счет чего обладают высокой производительностью.
• Маршрутизатор . Это устройство, принимающее решения о рассылке пакетов на основе данных о таблицах маршрутизации и некоторых правил.
• Модем . Широко применяется в системах связи, обеспечивая контакт с другими рабочими станциями посредством кабельной или телефонной сети.

Конечное сетевое оборудование

Аппаратное обеспечение локальной вычислительной сети в обязательном порядке включает серверную и клиентскую части.

Сервер - это мощный компьютер, имеющий высокую сетевую значимость. Функции его заключаются в хранении информации, баз данных, обслуживании пользователей и обработке программных кодов. Серверы находятся в специальных помещениях с регулируемой постоянной температурой воздуха - серверных, а корпус их оснащен дополнительной защитой от пыли, случайного выключения, а также мощной охлаждающей системой. Как правило, доступ к серверу имеют только системные администраторы либо руководители предприятия.

Рабочая станция представляет собой обычную вычислительную машину, подключенную к сети, то есть ею является любой компьютер, запрашивающий услуги у главного сервера. Для обеспечения связи на таких узлах используется модем и сетевая плата. Поскольку обычно рабочими станциями используются ресурсы сервера, клиентская часть оснащена слабыми планками памяти и жесткими дисками небольшого объема.

Программное обеспечение

Оборудование локальных вычислительных сетей не сможет полноценноосуществлять свои функции без подходящего программного обеспечения. К программной части относятся:

• Сетевые операционные системы на серверах, составляющие основу любой сети. Именно ОС управляет доступом ко всем сетевым ресурсам, координирует маршрутизацию пакетов, разрешает конфликты устройств. В таких системах имеется встроенная поддержка протоколов TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX.
• Автономные ОС, управляющие клиентской частью. Ими являются обычные операционные системы, к примеру, Windows XP, Windows 7.
• Сетевые службы и приложения. Эти программные элементы позволяют производить различные действия: просмотр удаленной документации, печать на сетевом принтере, рассылка почтовых сообщений. Традиционные службы HTTP, POP-3, SMTP, FTP и Telnet являются основой этой категории и реализуются при помощи программного обеспечения.

Нюансы проектирования локальных сетей

Проектирование локальной вычислительной сети требует долгого и неспешного анализа, а также учета всех тонкостей. Важно предусмотреть возможность роста предприятия, что повлечет за собой и увеличение масштабов локальной сети. Составлять проект необходимо таким образом, чтобы ЛВС в любой момент была готова к подключению новой рабочей станции или другого устройства, а также модернизации любого ее узла и компонента.

Не менее важны и вопросы безопасности. Кабеля, применяемые при построении сети, должны быть надежно защищены от несанкционированного доступа, а магистрали размещены вдали от потенциально опасных мест, где они могут быть повреждены - нечаянно либо умышленно. Компоненты ЛВС, размещаемые за пределами помещения, в обязательном порядке следует заземлить и надежно закрепить.

Разработка локально вычислительной сети - это достаточно трудозатратный процесс, однако при правильном подходе и проявленной должной ответственности ЛВС будет работать надежно и стабильно, обеспечивая бесперебойную работу пользователей.

Крупные компании имеют в обороте большой объем данных разного характера:

• текстовые файлы;
• графические;
• изображения;
• таблицы;
• схемы.

Для руководства важно, чтобы вся информация имела удобный формат, легко конвертировалась и передавалась на любом носителе в нужные руки. Но бумажные документы давно начали сменяться оцифрованными, так как компьютер может содержать множество данных, с которыми намного удобнее работать с помощью автоматизации процессов. Также этому способствует перемещение сведений, отчетов и договоров партнерам или проверяющим компаниям без длительных переездов.

Так появилась необходимость повсеместного снабжения отделов фирм электронно-вычислительными устройствами. Вместе с этим встал вопрос о соединении этих приборов в единый комплекс для защиты, сохранности и удобства перемещения файлов.

В этой статье мы расскажем, как облегчить проектирование локальной вычислительной (компьютерной) сети на предприятии.

Что такое ЛВС, ее функции

Это связующее подключение ряда компьютеров в одно замкнутое пространство. Часто такой метод используется в крупных компаниях, на производстве. Также можно самостоятельно создать небольшую связь из 2 – 3 приборов даже в домашних условиях. Чем больше включений в структуру, тем она становится сложнее.

Виды составления сетей

Бывает два типа подключения, они различаются по сложности и наличию руководящего, центрального звена:

• Равноправные.
• Многоуровневые.

Равнозначные, они же одноранговые, характеризуются схожестью по техническим характеристикам. На них идет одинаковое распределение функций – каждый пользователь может получить доступ во все общие документы, совершить одинаковые операции. Такая схема легка в управлении, для ее создания не требуется множественных усилий. Минусом является ее ограниченность – не более 10 членов может вступить в этот круг, в ином случае нарушается общая эффективность работы, скорость.

Серверное проектирование локальной сети компании более трудоемкое, однако, у такой системы выше уровень защиты информации, а также есть четкое распределение обязанностей внутри паутины. Самый лучший по техническим характеристикам (мощный, надежный, с большей оперативной памятью) компьютер назначается сервером. Это центр всей ЛВС, здесь хранятся все данные, с этой же точки можно открывать или прекращать доступ к документам другим пользователям.

Функции компьютерных сетей

Основные свойства, которые нужно учесть при составлении проекта:

• Возможность подключения дополнительных устройств. Первоначально в сетке может находиться несколько машин, с расширением фирмы может понадобится дополнительное включение. При расчете мощности на это стоит обратить внимание, иначе понадобится делать перепланировку и докупать новые расходные материалы повышенной прочности.
• Адаптация под разные технологии. Необходимо обеспечить гибкость системы и ее приспособленность к разным сетевым кабелям и разным ПО.
• Наличие резервных линий. Во-первых, это относится к точкам выхода рядовых компьютеров. При сбое должна быть возможность подключить другой шнур. Во-вторых, нужно обеспечить бесперебойность работы сервера при многоуровневом подключении. Это можно сделать, обеспечив автоматический переход на второй концентратор.
• Надежность. Оснащение бесперебойниками, резервами автономной энергии, чтобы минимизировать возможность перебоя связи.
• Защита от посторонних влияний и взлома. Хранящиеся данных можно защищать не просто паролем, а целой связкой приспособлений: концентратор, коммутатор, маршрутизатор и сервер удаленного доступа.
• Автоматизированное и ручное управление. Важно установить программу, которая будет анализировать состояние сетки в каждый момент времени и оповещать о неисправностях для быстрого их устранения. Пример такого софта – RMON. При этом можно использовать и личный мониторинг через интернет-серверы.

Составление технических требований для проектирования и расчета локальной сети (ЛВС) на предприятии

Из свойств выходят условия, которые нужно учитывать при составлении проекта. Весь процесс конструирования начинается с составления технического задания (ТЗ). Оно содержит:

• Нормы по безопасности сведений.
• Обеспечение всем подключенным компьютерам доступа к информации.
• Параметры по производительности: время реакции от запроса пользователя до открытия нужной страницы, пропускная способность, то есть объем данных в работе и задержка передачи.
• Условия надежности, то есть готовность длительной, даже постоянной работы без перебоев.
• Замену комплектующий – расширение сетки, дополнительные включения или монтаж аппаратуры другой мощности.
• Поддержку разных видов трафика: текст, графика, мультимедийный контент.
• Обеспечение централизованного и дистанционного управления.
• Интеграцию различных систем и программных пакетов.

Когда ТЗ составлено с соблюдением потребностей пользователей, выбирается вид включенности всех точек в одну сеть.

Основные топологии ЛВС

Это способы физического соединения устройств. Самые частотные представлены тремя фигурами:

• шина;
• кольцо;
• звезда.

Шинная (линейная)

При сборке используется один ведущей кабель, от него уже отходят провода к пользовательским компьютерам. Основной шнур напрямую подключен к серверу,который хранит информацию. В нем же происходит отбор и фильтрация данных, предоставление или ограничение доступов.

Преимущества:

• Отключение или проблемы с одним элементом не нарушают действия остальной сетки.
• Проектирование локальной сети организации довольно простое.
• Относительно низкая стоимость монтажа и расходных материалов.

Недостатки:

• Сбой или повреждение несущего кабеля прекращает работу всей системы.
• Небольшой участок может быть подключен таким образом.
• Быстродействие может от этого страдать, тем более если связь проходит между более чем 10 устройствами.

«Кольцо» (кольцевая)

Все пользовательские компьютеры соединены последовательно – от одного прибора к другому. Так часто делают в случае одноранговых ЛВС. В целом эта технология применяется все реже.

Преимущества:

• Нет расходов на концентратор, маршрутизатор и прочее сетевое оборудование.
• Передавать информацию могут сразу несколько пользователей.

Недостатки:

• Скорость передачи во всей сетке зависит от мощности самого медленного процессора.
• При неполадках в кабеле или при отсутствии подключения любого элемента прекращается общая работа.
• Настраивать такую систему достаточно сложно.
• При подключении дополнительного рабочего места необходимо прерывать общую деятельность.

«Звезда»

Это параллельное включение устройств в сеть к общему источнику – серверу. Как цент чаще всего применяется хаб или концентратор. Все данные передаются через него. Таким способом может осуществляться работа не только компьютеров, но и принтеров, факсов и прочего оборудования. На современных предприятиях это самый частотный применяемый метод организации деятельности.

Преимущества:

• Легко выполнить подключение еще одного места.
• Производительность не зависит от быстродействия отдельных элементов, поэтому остается на стабильном высоком уровне.
• Просто найти поломку.

Недостатки:

• Неисправность центрального прибора прекращает деятельность всех пользователей.
• Количество подключений обусловлено числом портов серверного устройства.
• На сетку расходуется много кабеля.
• Дороговизна оборудования.

Этапы программного проектирования ЛВС

Это многоступенчатый процесс, который требует компетентного участия многих специалистов, так как следует предварительно рассчитать необходимую пропускную способность кабелей, учесть конфигурацию помещений, установить и настроить технику.

Планирование помещений организации

Следует расположить кабинеты работников и начальства в соответствии с выбранной топологией. Если для вас подходит форма звезды, то стоит поместить основную технику в ту комнату, что является основной и располагается в центре. Это же может быть офис руководства. В случае шинного распределения, сервис может находиться в самом удаленном по коридору помещении.

Построение схемы локальной сети

Чертеж можно сделать в специализированных программах автоматизированного проектирования. Идеально подходят продукты компании «ЗВСОФТ» – в них содержатся все базовые элементы, которые потребуются при построении.

Сетка должна учитывать:

• максимальное напряжение;
• последовательность вхождений;
• возможные перебои;
• экономичность установки;
• удобная подача электроэнергии.

Характеристики ЛВС необходимо подбирать в соответствии с планом помещений организации и используемым оборудованием.

Параметры компьютеров и сетевых устройств

При выборе и покупке элементов сетки важно учитывать следующие факторы:

• Совместимость с разными программами и новыми технологиями.
• Скорость передачи данных и быстродействие аппаратов.
• Количество и качество кабелей зависит от выбранной топологии.
• Метод управления обменов в сети.
• Защищенность от помех и сбоев обмоткой проводов.
• Стоимость и мощность сетевых адаптеров, трансиверов, репитеров, концентраторов, коммутаторов.

Принципы проектирования ЛВС с помощью компьютерных программ

При составлении проекта важно учесть большое количество нюансов. В этом поможет программное обеспечение от ZWSOFT. Компания занимается разработкой и продажей многофункциональных софтов для автоматизации работы инженеров-проектировщиков. Базовый САПР – является аналогом популярного, но дорогого пакта от Autodesk – AutoCAD, но превосходит его по легкости и удобству лицензирования, а также по более лояльной ценовой политике.

Преимущества программы:

• Интуитивно понятный, удобный интерфейс в черном цвете.
• Широкий выбор инструментов.
• Работа в двухмерном и трехмерном пространстве.
• 3D-визуализация.
• Интеграция с файлами большинства популярных расширений.
• Организация элементов ЛВС в виде блоков.
• Подсчет длин кабельных линий.
• Наглядное расположение элементов и узлов.
• Одновременная работа с графикой и текстовыми данными.
• Возможность установки дополнительных приложений.

Для ZWCAD – модуль, который расширяет функции базового САПРа в сфере проектирования мультимедийных схем. Все чертежи выполняются с автоматизированным расчетом кабелей локальной вычислительной сети и их маркировкой.

Преимущества:

• автоматизация подбора коммутационных систем;
• широкая библиотека элементов;
• параллельное заполнение кабельного журнала;
• автоматическое создание спецификаций;
• добавление оборудования в библиотеку;
• одновременная работа нескольких пользователей с базой данных;
• схематичные отметки расположения устройств и предметов мебели.

Поможет сделать проект в объемном виде, создать его в 3D. Интеллектуальные инструменты позволяют быстро проложить трассы ЛВС до точек подключения, наглядно представить места прохождения кабелей, организовать пересечения линий, выполнить разрезы подключаемого оборудования и технологической мебели (в том числе в динамическом режиме). С помощью редактора компонентов можно создать библиотеку как шкафов, коммутационных аппаратов, кабелей, зажимов и проч., а также присвоить им характеристики, на основе которых в дальнейшем можно составить спецификации и калькуляции. Таким образом, функции этого софта помогут завершить генплан помещений организации с трассировкой всех линий ЛВС.

Создавайте проект локальной вычислительной сети в своем предприятии вместе с программами от «ЗВСОФТ».

Само по себе понятие локальной сети означает объединение нескольких компьютеров или компьютерных устройств в единую систему для обмена информацией между ними, а так же совместного использования их вычислительных ресурсов и периферийного оборудования. Таким образом, локальные сети позволяют:

Обмениваться данными (фильмами, музыкой, программами, играми и прочим) между членами сети. При этом для просмотра фильмов или прослушивания музыки совершенно не обязательно записывать их к себе на жесткий диск. Скорости современных сетей позволяют это делать прямо с удаленного компьютера или мультимедийного устройства.

Подключать одновременно сразу несколько устройств к глобальной сети Интернет через один канал доступа. Наверное, это одна из самых востребованных функций локальных сетей, ведь в наши дни список оборудования, в котором может использоваться соединение с всемирной паутиной, очень велик. Помимо всевозможной компьютерной техники и мобильных устройств, теперь полноправными участниками сети стали телевизоры, DVD/Blu-Ray проигрыватели, мультимедиа плееры и даже всевозможная бытовая техника, начиная от холодильников и заканчивая кофеварками.

Совместно использовать компьютерное периферийное оборудование, такое как принтеры, МФУ, сканеры и сетевые хранилища данных (NAS).

Совместно использовать вычислительные мощности компьютеров участников сети.При работе с программами, требующих сложных вычислений, например как 3D-визуализация, для увеличения производительности и ускорения обработки данных, можно задействовать свободные ресурсы других компьютеров состоящих в сети. Таким образом, имея несколько слабых машин объединённых в локальную сеть, можно использовать их суммарную производительность для выполнения ресурсоемких задач.

Как видите, создание локальной сети даже в рамках одной квартиры, может принести немало пользы. Тем боле, что наличие дома сразу нескольких устройств, требующих подключения к интернету, уже давно не редкость и объединение их в общую сеть, является актуальной задачей для большинства пользователей.

Основные принципы построения локальной сети

Чаще всего в локальных сетях используются два основных типа передачи данных между компьютерами – по проводам, такие сети называются кабельными и используют технологию Ethernet, а так же с помощью радиосигнала по беспроводным сетям, построенных на базе стандарта IEEE 802.11, который более известен пользователям под названием Wi-Fi.

На сегодняшний день проводные сети до сих пор обеспечивают самую высокую пропускную способность, позволяя пользователям обмениваться информацией со скоростью до 100 Мбит/c (12 Мб/c) или до 1 Гбит/с (128 Мб/с) в зависимости от используемого оборудования (Fast Ethernet или Gigabit Ethernet). И хотя современные беспроводные технологии чисто теоретически тоже могут обеспечить передачу данных до 1.3 Гбит/c (стандарт Wi-Fi 802.11ac), на практике эта цифра выглядит гораздо скромнее и в большинстве случаев не превышает величину 150 – 300 Мбит/с. Виной тому служит дороговизна высокоскоростного Wi-Fi оборудования и низкий уровень его использования в нынешних мобильных устройствах.

Как правило, все современные сети устроены по одному принципу: компьютеры пользователей (рабочие станции), оборудованные сетевыми адаптерами, соединяются между собой через специальные коммутационные устройства, в качестве которых могут выступать: маршрутизаторы (роутеры), коммутаторы (хабы или свитчи), точки доступа или модемы. Более подробно об их отличиях и назначениях мы поговорим ниже, а сейчас просто знайте, что без этих электронных коробочек, объединить сразу несколько компьютеров в одну систему не получится. Максимум чего можно добиться, это создать мини-сеть из двух ПК, соединив их, друг с другом.

Не нужно забывать, что локальная сеть — это «изделие» с индивидуальными решениями для каждого конкретного случая, которое не терпит непродуманного подхода. Именно поэтому, как любое качественное изделие, локальная сеть должна строиться профессионалами . Давайте далее рассмотрим, что нам нужно знать для проведения качественного монтажа.

В самом начале необходимо определить основные требования к вашей будущей сети и ее масштаб. Ведь от количества устройств, их физического размещения и возможных способов подключения, напрямую будет зависеть выбор необходимого оборудования. Чаще всего домашняя локальная сеть является комбинированной и в ее состав может входить сразу несколько типов коммутационных устройств. Например, стационарные компьютеры могут быть подключены к сети с помощью проводов, а различные мобильные устройства (ноутбуки, планшеты, смартфоны) – через Wi-Fi.

Для примера рассмотрим схему одного из возможных вариантов домашней локальной сети. В нем будут участвовать электронные устройства, предназначенные для различных целей и задач, а так же использующих разный тип подключения.

Как видно из рисунка, в единую сеть могут объединяться сразу несколько настольных компьютеров, ноутбуков, смартфонов, телевизионных приставок (IPTV), планшетов и медиаплееров и прочих устройств. Теперь давайте разбираться, какое же оборудование вам понадобится, для построения собственной сети.

Сетевая карта

Сетевая плата является устройством, позволяющим компьютерам связываться друг с другом и обмениваться данными в сети. Все сетевые адаптеры по типу можно разделить на две большие группы – проводные и беспроводные.

Проводные сетевые платы позволяют подключать электронные устройства к сети с использованием технологии Ethernet при помощи кабеля, а в беспроводных сетевых адаптерах используется радио технология Wi-Fi.

Как правило, все современные настольные компьютеры уже оснащены встроенными в материнскую плату сетевыми картами Ethernet, а все мобильные устройства (смартфоны, планшеты) — сетевыми адаптерами Wi-Fi. При этом ноутбуки и ультрабуки в большинстве своем оснащаются обоими сетевыми интерфейсами сразу.

Несмотря на то, что в подавляющем большинстве случаев, компьютерные устройства имеют встроенные сетевые интерфейсы, иногда возникает необходимость в приобретении дополнительных плат, например, для оснащения системного блока беспроводным модулем связи Wi-Fi.

По своей конструктивной реализации отдельные сетевые карты делятся на две группы – внутренние и внешние. Внутренние карты предназначены для установки в настольные компьютеры с помощью интерфейсов и соответствующих им разъемов PCI и PCIe. Внешние платы подключаются через разъемы USB или устаревающие PCMCIA (только ноутбуки).

Маршрутизатор (Роутер)

Основным и самым главным компонентом домашней локальной сети является роутер или маршрутизатор – специальная коробочка, которая позволяет объединять несколько электронных устройств в единую сеть и подключать их к Интернету через один единственный канал, предоставляемый вам провайдером.

Роутер – это многофункциональное устройство или даже миникомпьютер со своей встроенной операционной системой, имеющий не менее двух сетевых интерфейсов. Первый из них — LAN (Local Area Network) или ЛВС (Локальная Вычислительная Сеть) служит для создания внутренней (домашней) сети, которая состоит из ваших компьютерных устройств. Второй – WAN (Wide Area Network) или ГВС (Глобальная Вычислительная Сеть) служит для подключения локальной сети (LAN) к другим сетям и всемирной глобальной паутине — Интернету.

Основным назначением устройств подобного типа является определение путей следования (составление маршрутов) пакетов с данными, которые пользователь посылает в другие, более крупные сети или запрашивает из них. Именно с помощью маршрутизаторов, огромные сети разбиваются на множество логических сегментов (подсети), одним из которых является домашняя локальная сеть. Таким образом, в домашних условиях основной функцией роутера можно назвать организацию перехода информации из локальной сети в глобальную, и обратно.

Еще одна важная задача маршрутизатора – ограничить доступ к вашей домашней сети из всемирной паутины. Наверняка вы вряд будете довольны, если любой желающий сможет подключаться к вашим компьютерам и брать или удалять из них все что ему заблагорассудится.

Что бы этого не происходило, поток данных, предназначенный для устройств, относящихся к определенной подсети, не должен выходить за ее пределы. Поэтому, маршрутизатор из общего внутреннего трафика, создаваемого участниками локальной сети, выделяет и направляет в глобальную сеть только ту информацию, которая предназначена для других внешних подсетей. Таким образом, обеспечивается безопасность внутренних данных и сберегается общая пропускная способность сети.

Главный механизм, который позволяет роутеру ограничить или предотвратить обращение из общей сети (снаружи) к устройствам в вашей локальной сети получил название NAT (Network Address Translation). Он же обеспечивает всем пользователям домашней сети доступ к Интернету, благодаря преобразованию несколько внутренних адресов устройств в один публичный внешний адрес, который предоставляет вам поставщик услуг интернета. Все это дает возможность компьютерам домашней сети спокойно обмениваться информацией между собой и получать ее из других сетей. В то же время, данные хранящиеся в них остаются недоступными для внешних пользователей, хотя в любой момент доступ к ним может быть предоставлен по вашему желанию.

В общем, маршрутизаторы можно разделить на две большие группы — проводные и беспроводные. Уже по названиям видно, что к первым все устройства подключаются только с помощью кабелей, а ко вторым, как с помощью проводов, так и без них с использованием технологии Wi-Fi. Поэтому, в домашних условиях, чаще всего используются именно беспроводные маршрутизаторы, позволяющие обеспечивать интернетом и объединять в сеть компьютерное оборудование, использующее различные технологии связи.

Для подключения компьютерных устройств с помощью кабелей, роутер имеет специальные гнезда, называемые портами. В большинстве случаев на маршрутизаторе имеется четыре порта LAN для подсоединения ваших устройств и один WAN-порт для подключения кабеля провайдера.

Во многих случаях, роутер может оказаться единственным компонентом, необходимым для построения собственной локальной сети, так как в остальных попросту не будет нужды. Как мы уже говорили, даже самый простой маршрутизатор позволяет при помощи проводов подключить до четырех компьютерных устройств. Ну а количество оборудования, получающего одновременный доступ к сети с помощью технологии Wi-Fi, может и вовсе исчисляться десятками, а то и сотнями.

Если все же в какой-то момент количества LAN-портов роутера перестанет хватать, то для расширения кабельной сети к маршрутизатору можно подсоединить один или несколько коммутаторов (речь о них пойдет ниже), выполняющих функции разветвителей.

Модем

В современных компьютерных сетях модемом называют устройство обеспечивающее выход в интернет или доступ к другим сетям через обычные проводные телефонные линии (класс xDSL) или с помощью беспроводных мобильных технологий (класс 3G).

Условно модемы можно разделить на две группы. К первой относятся те, которые соединяются с компьютером через интерфейс USB и обеспечивают выходом в сеть только один конкретный ПК, к которому непосредственно происходит подключение модема. Во второй группе для соединения с компьютером используется уже знакомые нам LAN и/или Wi-Fi интерфейсы. Их наличие говорит о том, что модем имеет встроенный маршрутизатор. Такие устройства часто называют комбинированными, и именно их следует использовать для построения локальной сети.

При выборе DSL-оборудования пользователи могут столкнуться с определенными трудностями, вызванными путаницей в его названиях. Дело в том, что зачастую в ассортименте компьютерных магазинов, соседствуют сразу два очень похожих класса устройств: модемы со встроенными роутерами и роутеры со встроенными модемами. В чем же у них разница?

Каких-либо ключевых отличий эти две группы устройств практически не имеют. Сами производители позиционируют маршрутизатор со встроенным модемом как более продвинутый вариант, наделенный большим количеством дополнительных функций и обладающий улучшенной производительностью. Но если вас интересуют только базовые возможности, например, такие как, подключение к интернету всех компьютеров домашней сети, то особой разницы между модемами-маршрутизаторами и маршрутизаторами где, в качестве внешнего сетевого интерфейса используется DSL-модем, нет.

Итак, подытожим, современный модем, с помощью которого можно построить локальную сеть – это, по сути, маршрутизатор, у которого в качестве внешнего сетевого интерфейса выступает xDSL или 3G-модем.

Коммутатор

Коммутатор или свитч (switch) служит для соединения между собой различных узлов компьютерной сети и обмена данными между ними по кабелям.

В роли этих узлов могут выступать как отдельные устройства, например настольный ПК, так уже и объединенные в самостоятельный сегмент сети целые группы устройств. В отличие от роутера, коммутатор имеет только один сетевой интерфейс – LAN и используется в домашних условиях в качестве вспомогательного устройства преимущественно для масштабирования локальных сетей.

Для подключения компьютеров с помощью проводов, как и маршрутизаторы, коммутаторы так же имеют специальные гнезда-порты. В моделях, ориентированных на домашнее использование, обычно их количество равняется пяти или восьми. Если в какой-то момент для подключения всех устройств количества портов коммутатора перестанет хватать, к нему можно подсоединить еще один свитч. Таким образом, можно расширять домашнюю сеть сколько угодно.

Коммутаторы разделяют на две группы: управляемые и неуправляемые. Первые, что следует из названия, могут управляться из сети с помощью специального программного обеспечения. Имея продвинутые функциональные возможности, они дороги и не используются в домашних условиях. Неуправляемые свитчи распределяют трафик и регулируют скорость обмена данными между всеми клиентами сети в автоматическом режиме. Именно эти устройства являются идеальными решениями для построения малых и средних локальных сетей, где количество участников обмена информацией невелико.

В зависимости от модели, коммутаторы могут обеспечить максимальную скорость передачи данных равную либо 100 Мбит/с (Fast Ethernet), либо 1000 Мбит/c (Gigabit Ethernet). Гигабитные свитчи лучше использовать для построения домашних сетей, в которых планируется часто передавать файлы большого размера между локальными устройствами.

Беспроводная точка доступа

Для обеспечения беспроводного доступа к интернету или ресурсам локальной сети, помимо беспроводного маршрутизатора можно использовать и другое устройство, называемое беспроводной точкой доступа.

В отличие от роутера, данная станция не имеет внешнего сетевого интерфейса WAN и оснащается в большинстве случаев только одним портом LAN для подключения к роутеру или коммутатору. Таким образом, точка доступа вам понадобится в том случае, если в вашей локальной сети используется обычный маршрутизатор или модем без поддержки Wi-Fi.

Использование же дополнительных точек доступа в сети с беспроводным маршрутизатором может быть оправдано в тех случаях, когда требуется большая зона покрытия Wi-Fi. Например, мощности сигнала одного лишь беспроводного роутера может не хватить, что бы покрыть полностью всю площадь в крупном офисе или многоэтажном загородном доме.

Так же точки доступа можно использовать для организации беспроводных мостов, позволяющих соединять между собой с помощью радиосигнала отдельные устройства, сегменты сети или целые сети в тех местах, где прокладка кабелей нежелательна или затруднительна.

Сетевой кабель, коннекторы, розетки

Несмотря на бурное развитие беспроводных технологий, до сих пор многие локальные сети строятся с помощью проводов. Такие системы имеют высокую надежность, отличную пропускную способность и сводят к минимуму возможность несанкционированного подключения к вашей сети извне.

Для создания проводной локальной сети в домашних и офисных условиях используется технология Ethernet, где сигнал передается по так называемой «витой паре» (TP- Twisted Pair) – кабелю, состоящему из четырех медных свитых друг с другом (для уменьшения помех) пар проводов.

При построении компьютерных сетей используется преимущественно неэкранированный кабель категории CAT5, а чаще его усовершенствованная версия CAT5e. Кабели подобной категории позволяют передавать сигнал со скоростью 100 Мбит/c при использовании только двух пар (половины) проводов, и 1000 Мбит/с при использовании всех четырех пар.

Для подключения к устройствам (маршрутизаторам, коммутаторам, сетевым картам и так далее) на концах витой пары используются 8-контактные модульные коннекторы, повсеместно называемые RJ-45 (хотя их правильное название — 8P8C).

В зависимости от вашего желания, вы можете, либо купить в любом компьютерном магазине уже готовые (с обжатыми разъемами) сетевые кабели определённой длинны, называемые «патч-кордами», либо по отдельности приобрести витую пару и разъемы, а затем самостоятельно изготовить кабели необходимого размера в нужном количестве.

Используя кабели для объединения компьютеров в сеть, конечно можно подключать их напрямую от коммутаторов или маршрутизаторов к разъемам на сетевых картах ПК, но существует и другой вариант – использование сетевых розеток.

В этом случае, один конец кабеля соединяется с портом коммутатора, а другой с внутренними контактами розетки, во внешний разъем которой впоследствии можно уже подключать компьютерные или сетевые устройства.

Сетевые розетки могут быть как встраиваемыми в стену, так и монтируемыми снаружи. Применение розеток вместо торчащих концов кабелей придаст более эстетичный вид вашему рабочему месту. Так же розетки удобно использовать в качестве опорных точек различных сегментов сети. Например, можно установить коммутатор или маршрутизатор в коридоре квартиры, а затем от него капитально развести кабели к розеткам, размещенным во всех необходимых помещениях. Таким образом, вы получите несколько точек, расположенных в разных частях квартиры, к которым можно будет в любой момент подключать не только компьютеры, но и любые сетевые устройства, например, дополнительные коммутаторы для расширения вашей домашней или офисной сети.

Еще одной мелочью, которая вам может понадобиться при построении кабельной сети является удлинитель, который можно использовать для соединения двух витых пар с уже обжатыми разъемами RJ-45.

Помимо прямого назначения, удлинители удобно применять в тех случаях, когда конец кабеля заканчивается не одним разъемом, а двумя. Такой вариант возможен при построении сетей с пропускной способностью 100 Мбит/c, где для передачи сигнала достаточно использования только двух пар проводов.

Так же для подключения к одному кабелю сразу двух компьютеров без использования коммутатора можно использовать сетевой разветвитель. Но опять же стоит помнить, что в этом случае максимальная скорость обмена данными будет ограничена 100 Мбит/c.

Более подробно об обжимке витой пары, подключения розеток и характеристиках сетевых кабелей читайте в специальном материале.

Топология сети

Теперь, когда мы познакомились с основными компонентами локальной сети, пришло время поговорить о топологии. Если говорить простым языком, то сетевая топология – это схема, описывающая месторасположения и способы подключения сетевых устройств.

Существует три основных вида топологии сети: Шина, Кольцо и Звезда. При шинной топологии все компьютеры сети подключаются к одному общему кабелю. Для объединения ПК в единую сеть с помощью топологии «Кольцо», осуществляется их последовательное соединение между собой, при этом последний компьютер подключается к первому. При топологии «Звезда» каждое устройство подсоединяется к сети через специальный концентратор с помощью отдельного кабеля.

Наверное, внимательный читатель уже догадался, что для построения домашней или небольшой офисной сети преимущественно используется топология «Звезда», где в качестве устройств-концентраторов используются маршрутизаторы и коммутаторы.

Создание сети с применением топологии «Звезда» не требует глубоких технических знаний и больших финансовых вливаний. Например, с помощью коммутатора, стоимостью 250 рублей можно за несколько минут объединить в сеть 5 компьютеров, а при помощи маршрутизатора за пару тысяч рублей и вовсе построить домашнюю сеть, обеспечив несколько десятков устройств доступом к интернету и локальным ресурсам.

Еще одними несомненными преимуществами данной топологии являются хорошая расширяемость и простота модернизации. Так, ветвление и масштабирование сети достигается путем простого добавления дополнительных концентраторов с необходимыми функциональными возможностями. Так же в любой момент можно изменять физическое месторасположение сетевых устройств или менять их местами, чтобы добиться более практичного использования оборудования и уменьшить количество, а так же длину соединительных проводов.

Несмотря на то, что топология «Звезда» позволяет достаточно быстро изменять сетевую структуру, расположения маршрутизатора, коммутаторов и других необходимых элементов необходимо продумать заранее, сообразуясь с планировкой помещения, количеством объединяемых устройств и способами их подключения к сети. Это позволит минимизировать риски, связанные с покупкой неподходящего или избыточного оборудования и оптимизировать сумму ваших финансовых затрат.

Заключение

В этом материале мы рассмотрели общие принципы построения локальных сетей, основное оборудование, которое при этом используется и его назначение. Теперь вы знаете, что главный элементом практически любой домашней сети является маршрутизатор, который позволяет объединять в сеть множество устройств, использующих как проводные (Ethernet), так и беспроводные (Wi-Fi) технологии, при этом обеспечивая всем им подключение к интернету через один единственный канал.

В качестве вспомогательного оборудования для расширения точек подключения к локальной сети с помощью кабелей, используются коммутаторы, по сути, являющиеся разветвителями. Для организации же беспроводных соединений служат точки доступа, позволяющие с помощью технологии Wi-Fi не только подключать без проводов к сети всевозможные устройства, но и режиме «моста» соединять между собой целые сегменты локальной сети.

Что бы точно понимать, сколько и какого оборудования вам необходимо будет приобрести для создания будущей домашней сети, обязательно сначала составьте ее топологию. Нарисуйте схему расположения всех устройств-участников сети, которым потребуется кабельное подключение. В зависимости от этого выберите оптимальную точку размещения маршрутизатора и при необходимости, дополнительных коммутаторов. Каких-либо единых правил здесь нет, так как физическое расположение роутера и свитчей зависит от многих факторов: количества и типа устройств, а так же задач, которые на них будут возложены; планировки и размера помещения; требований к эстетичности вида коммутационных узлов; возможностей прокладки кабелей и прочих.

Итак, как только у вас появится подробный план вашей будущей сети, можно начинать переходить к подбору и покупке необходимого оборудования, его монтажу и настройке. Но на эти темы мы поговорим уже в наших следующих материалах.