Основные компоненты и разновидности компьютерных сетей. Виды локальных вычислительных сетей Как называется подвид локальной сети

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.

Введение

Сегодня вычислительные сети продолжают развиваться, причем достаточно быстро. Разрыв между локальными и глобальными сетями постоянно сокращается во многом из-за появления высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях появляются службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Подобные примеры в большом количестве демонстрирует самая популярная глобальная сеть - Internet.

Прогресс в области информационных технологий, наблюдаемый в настоящее время, во многом обязан стремительному повышению эксплуатационных характеристик компьютеров, т.е. существенному увеличению их быстродействия и объемов оперативной и долговременной памяти. Однако задачи обработки информации все более усложняются и укрупняются, требуя для своего решения еще более мощного аппаратного обеспечения. Использование суперкомпьютеров для решения подобных задач стало возможным лишь после решения проблемы доступа к их ресурсам в результате создания сетей Internet и Internet II. Вместе с тем пропускная способность отдельных каналов связи недостаточна для организации обмена большими объемами информации. Средняя скорость пересылки данных даже в современных ПЭВМ составляет десятки гигабайт в секунду.

Одной из основных проблем при построении современных цифровых сетей передачи данных (это могут быть ЛВС, стационарные телефонные сети, сети операторов сотовой связи и т.д.) является проблема выбора каналообразующего оборудования.

1 . Проводные компьютерные сети

1.1 Общие понятия компьютерных сет ей

Компьютерной сетью называют совокупность узлов (компьютеров, терминалов, периферийных устройств), имеющих возможность информационного взаимодействия друг с другом с помощью специального коммуникационного оборудования и программного обеспечения.

Размеры сетей варьируются в широких пределах - от пары соединенных между собой компьютеров, стоящих на соседних столах, до миллионов компьютеров, разбросанных по всему миру (часть из них может находиться на космических объектах).

По широте охвата принято деление сетей на несколько категорий: локальные вычислительные сети - ЛВС или LAN (Local-Area Network), позволяют объединять компьютеры, расположенные в ограниченном пространстве.

Для локальных сетей, как правило, прокладывается специализированная кабельная система, и положение возможных точек подключения абонентов ограничено этой кабельной системой. Иногда в локальных сетях используют беспроводную связь (Wireless), но при этом возможности перемещения абонентов сильно ограничены. Локальные сети можно объединять в крупномасштабные образования:

CAN (Campus-Area Network) - кампусная сеть, объединяющая локальные сети близко расположенных зданий;

MAN (Metropolitan-Area Network) - сеть городского масштаба;

WAN (Wide-Area Network) - широкомасштабная сеть;

GAN (Global-Area Network) - глобальная сеть.

Сетью сетей в наше время называют глобальную сеть - Интернет.

Для более крупных сетей устанавливаются специальные проводные и беспроводные линии связи или используется инфраструктура существующих публичных средств связи. В последнем случае абоненты компьютерной сети могут подключаться к сети в относительно произвольных точках, охваченных сетью телефонии или кабельного телевидения.

В сетях применяются различные сетевые технологии. Каждой технологии соответствуют свои типы оборудования.

Оборудование сетей подразделяется на активное - интерфейсные карты компьютеров, повторители, концентраторы и т.п. и пассивное - кабели, соединительные разъемы, коммутационные панели и т.п. Кроме того имеется вспомогательное оборудование - устройства бесперебойного питания, кондиционирования воздуха и аксессуары - монтажные стойки, шкафы, кабелепроводы различного вида. С точки зрения физики, активное оборудование - это устройства, которым необходима подача энергии для генерации сигналов, пассивное оборудование подачи энергии не требует.

Оборудование компьютерных сетей подразделяется на конечные системы (устройства), являющиеся источниками и / или потребителями информации, и промежуточные системы, обеспечивающие прохождение информации по сети.

К конечным системам относят компьютеры, терминалы, сетевые принтеры, факс-машины, кассовые аппараты, считыватели штрих-кодов, средства голосовой и видеосвязи и любые другие периферийные устройства.

К промежуточным системам относят концентраторы (повторители, мосты, коммутаторы), маршрутизаторы, модемы и прочие телекоммуникационные устройства, а также соединяющая их кабельная или беспроводная инфраструктура.

Действием, «полезным» для пользователя, является обмен информацией между конечными устройствами.

Для активного коммуникационного оборудования применимо понятие производительность, причем в двух различных аспектах. Кроме «валового» количества неструктурированной информации, пропускаемого оборудованием за единицу времени (бит/с), интересуются и скоростью обработки пакетов, кадров или ячеек. Естественно, при этом оговаривается и размер структур (пакетов, кадров, ячеек), для которого измеряется скорость обработки. В идеале производительность коммуникационного оборудования должна быть столь высокой, чтобы обеспечивать обработку информации, приходящейся на все интерфейсы (порты) на их полной скорости (wire speed).

Для организации обмена информацией должен быть разработан комплекс программных и аппаратных средств, распределенных по разным устройствам сети. Поначалу разработчики и поставщики сетевых средств пытались идти каждый по своему пути, решая весь комплекс задач с помощью собственного набора протоколов, программ и аппаратуры. Однако решения различных поставщиков оказывались несовместимыми друг с другом, что оказывало массу неудобств для пользователей, которых по разным причинам не удовлетворял набор возможностей, предоставляемых только одним из поставщиков. По мере развития техники и расширения ассортимента предоставляемых сервисов назрела необходимость декомпозиции сетевых задач - разбивки их на несколько взаимосвязанных подзадач с определением правил взаимодействия между ними.

Разбивка задачи и стандартизация протоколов позволяет принимать участие в ее решении большому количеству сторон-разработчиков программных и аппаратных средств, изготовителей вспомогательного и коммуникационного оборудования, доносящих все эти плоды прогресса до конечного потребителя.

1.2 Топология компьютерных сетей

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. Существует три базовые топологии сети:

Шина (bus) - все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам (Рисунок 1).

Рисунок 1. Сетевая топология шина

Примерами использования топологии общая шина является сеть 10Base-5 (соединение ПК толстым коаксиальным кабелем) и 10Base-2 (соединение ПК тонким коаксиальным кабелем

Звезда (star) - бывает двух основных видов:

1) Активная звезда - к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи. Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального - одному или нескольким периферийным.

Пассивная звезда.

В настоящее время она распространена гораздо более широко, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в наиболее популярной сегодня сети Ethernet (о которой будет сказано далее). В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а специальное устройство - коммутатор или, как его еще называют, свитч (switch), который восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их непосредственно получателю.

Пассивная звезда

Примером звездообразной топологии является топология Ethernet с кабелем типа Витая пара 10BASE-T, центром Звезды обычно является Hub.

Звездообразная топология обеспечивает защиту от разрыва кабеля. Если кабель рабочей станции будет поврежден, это не приведет к выходу из строя всего сегмента сети. Она позволяет также легко диагностировать проблемы подключения, так как каждая рабочая станция имеет свой собственный кабельный сегмент, подключенный к концентратору. Для диагностики достаточно найти разрыв кабеля, который ведет к неработающей станции. Остальная часть сети продолжает нормально работать.

Однако звездообразная топология имеет и недостатки. Во-первых, она требует много кабеля. Во-вторых, концентраторы довольно дороги. В-третьих, кабельные концентраторы при большом количестве кабеля трудно обслуживать. Однако в большинстве случаев в такой топологии используется недорогой кабель типа витая пара. В некоторых случаях можно даже использовать существующие телефонные кабели. Кроме того, для диагностики и тестирования выгодно собирать все кабельные концы в одном месте. По сравнению с концентраторами ArcNet концентраторы Ethernet и MAU Token Ring достаточно дороги. Новые подобные концентраторы включают в себя средства тестирования и диагностики, что делает их еще более дорогими.

Кольцо (ring) - компьютеры последовательно объединены в кольцо.

Передача информации в кольце всегда производится только в одном направлении. Каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от предыдущего.

Сетевая топология кольцо

Чистая кольцевая топология используется редко. Вместо этого кольцевая топология играет транспортную роль в схеме метода доступа. Кольцо описывает логический маршрут, а пакет передается от одной станции к другой, совершая в итоге полный круг. В сетях Token Ring кабельная ветвь из центрального концентратора называется MAU (Multiple Access Unit). MAU имеет внутреннее кольцо, соединяющее все подключенные к нему станции, и используется как альтернативный путь, когда оборван или отсоединен кабель одной рабочей станции. Когда кабель рабочей станции подсоединен к MAU, он просто образует расширение кольца: сигналы поступают к рабочей станции, а затем возвращаются обратно во внутреннее кольцо

1.3 Адресация компьютеров

При построении компьютерной сети нужно учитывать проблему их адресации. К адресу узла сети и схеме его назначения можно предъявить несколько требований.

· Адрес должен уникально идентифицировать компьютер в сети любого масштаба.

· Схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора и вероятность дублирования адресов.

· Адрес должен иметь иерархическую структуру, удобную для построения больших сетей. Эту проблему хорошо иллюстрируют международные почтовые адреса, которые позволяют почтовой службе, организующей доставку писем между странами, пользоваться только названием страны адресата и не учитывать название его города, а тем более улицы. В больших сетях, состоящих из многих тысяч узлов, отсутствие иерархии адреса может привести к большим издержкам - конечным узлам и коммуникационному оборудованию придется оперировать с таблицами адресов, состоящими из тысяч записей.

· Адрес должен быть удобен для пользователей сети, а это значит, что он должен иметь символьное представление например, Server3 или www.cisco.com.

· Адрес должен иметь по возможности компактное представление, чтобы не перегружать память коммуникационной аппаратуры - сетевых адаптеров, маршрутизаторов и т.п.

Нетрудно заметить, что эти требования противоречивы - например, адрес, имеющий иерархическую структуру, скорее всего будет менее компактным, чем неиерархический (такой адрес часто называют «плоским», то есть не имеющим структуры). Символьный же адрес скорее всего потребует больше памяти, чем адрес-число.

Так как все перечисленные требования трудно совместить в рамках какой-либо одной схемы адресации, то на практике обычно используется сразу несколько схем, так что компьютер одновременно имеет несколько адресов-имен. Каждый адрес используется в той ситуации, когда соответствующий вид адресации наиболее удобен. А чтобы не возникало путаницы и компьютер всегда однозначно определялся своим адресом, используются специальные вспомогательные протоколы, которые по адресу одного типа могут определить адреса других типов.

Наибольшее распространение получили три схемы адресации узлов.

· Аппаратные (hardware ) адреса. Эти адреса предназначены для сети небольшого или среднего размера, поэтому они не имеют иерархической структуры. Типичным представителем адреса такого типа является адрес сетевого адаптера локальной сети. Такой адрес обычно используется только аппаратурой, поэтому его стараются сделать по возможности компактным и записывают в виде двоичного или шестнадцатеричного значения, например 0081005е24а8. При задании аппаратных адресов обычно не требуется выполнение ручной работы, так как они либо встраиваются в аппаратуру компанией-изготовителем, либо генерируются автоматически при каждом новом запуске оборудования, причем уникальность адреса в пределах сети обеспечивает оборудование. Помимо отсутствия иерархии, использование аппаратных адресов связано еще с одним недостатком - при замене аппаратуры, например, сетевого адаптера, изменяется и адрес компьютера. Более того, при установке нескольких сетевых адаптеров у компьютера появляется несколько адресов, что не очень удобно для пользователей сети.

· Символьные адреса или имена . Эти адреса предназначены для запоминания людьми и поэтому обычно несут смысловую нагрузку. Символьные адреса легко использовать как в небольших, так и крупных сетях. Для работы в больших сетях символьное имя может иметь сложную иерархическую структуру, например ftp-arch1.ucl.ac.uk. Этот адрес говорит о том, что данный компьютер поддерживает ftp-архив в сети одного из колледжей Лондонского университета (University College London - ucl) и эта сеть относится к академической ветви (ас) Internet Великобритании (United Kingdom - uk). При работе в пределах сети Лондонского университета такое длинное символьное имя явно избыточно и вместо него удобно пользоваться кратким символьным именем, на роль которого хорошо подходит самая младшая составляющего полного имени, то есть имя ftp-arch1.

· Числовые составные адреса . Символьные имена удобны для людей, но из-за переменного формата и потенциально большой длины их передача по сети не очень экономична. Поэтому во многих случаях для работы в больших сетях в качестве адресов узлов используют числовые составные адреса фиксированного и компактного форматов. Типичным представителями адресов этого типа являются IP- и IPX-адреса. В них поддерживается двухуровневая иерархия, адрес делится на старшую часть - номер сети и младшую - номер узла. Такое деление позволяет передавать сообщения между сетями только на основании номера сети, а номер узла используется только после доставки сообщения в нужную сеть; точно так же, как название улицы используется почтальоном только после того, как письмо доставлено в нужный город. В последнее время, чтобы сделать маршрутизацию в крупных сетях более эффективной, предлагаются более сложные варианты числовой адресации, в соответствии с которыми адрес имеет три и более составляющих. Такой подход, в частности, реализован в новой версии протокола IPv6, предназначенного для работы в сети Internet.

В современных сетях для адресации узлов применяются, как правило, одновременно все три приведенные выше схемы. Пользователи адресуют компьютеры символьными именами, которые автоматически заменяются в сообщениях, передаваемых по сети, на числовые номера. С помощью этих числовых номеров сообщения передаются из одной сети в другую, а после доставки сообщения в сеть назначения вместо числового номера используется аппаратный адрес компьютера. Сегодня такая схема характерна даже для небольших автономных сетей, где, казалось бы, она явно избыточна - это делается для того, чтобы при включении этой сети в большую сеть не нужно было менять состав операционной системы.

Проблема установления соответствия между адресами различных типов, которой занимается служба разрешения имен , может решаться как полностью централизованными, так и распределенными средствами. В случае централизованного подхода в сети выделяется один компьютер (сервер имен), в котором хранится таблица соответствия друг другу имен различных типов, например символьных имен и числовых номеров. Все остальные компьютеры обращаются к серверу имен, чтобы по символьному имени найти числовой номер компьютера, с которым необходимо обменяться данными.

При другом, распределенном подходе, каждый компьютер сам решает задачу установления соответствия между именами. Например, если пользователь указал для узла назначения числовой номер, то перед началом передачи данных компьютер-отправитель посылает всем компьютерам сети сообщение (такое сообщение называется широковещательным) с просьбой опознать это числовое имя. Все компьютеры, получив это сообщение, сравнивают заданный номер со своим собственным. Тот компьютер, у которого обнаружилось совпадение, посылает ответ, содержащий его аппаратный адрес, после чего становится возможным отправка сообщений по локальной сети.

Распределенный подход хорош тем, что не предполагает выделения специального компьютера, который к тому же часто требует ручного задания таблицы соответствия имен. Недостатком распределенного подхода является необходимость широковещательных сообщений - такие сообщения перегружают сеть, так как они требуют обязательной обработки всеми узлами, а не только узлом назначения. Поэтому распределенный подход используется только в небольших локальных сетях. В крупных сетях распространение широковещательных сообщений по всем ее сегментам становится практически нереальным, поэтому для них характерен централизованный подход. Наиболее известной службой централизованного разрешения имен является служба Domain Name System (DNS) сети Internet.

1. 4 Технологии, применяемые для построения локальных сетей

Существует большое количество технологий: Ethernet, FDDI, Token Ring, ATM, UltraNet и другие. Мы начнем рассмотрение с самой широко распространенной технологии:

Ethernet.

Эта технология была разработана в 1973 году исследовательским центром в Пало-Альто. Ethernet представляет архитектуру сетей с разделяемой средой и широковещательной передачей, т.е. сетевой пакет посылается сразу на все узлы сегмента сети. Поэтому для приема адаптер должен принимать все сигналы, а уже потом отбрасывать ненужные, если они предназначались не ему. Перед началом передачи данных адаптер прослушивает сеть. Если в данный момент сеть кем-то используется, то адаптер задерживает передачу и продолжает прослушивание. В Ethernet может произойти ситуация, когда два сетевых адаптера, обнаружив «тишину» в сети, начинают одновременно передавать данные. В этом случае происходит сбой, и адаптеры начинают передачу заново через небольшой случайный промежуток времени.

На сегодняшний день Ethernet обеспечивает три скорости передачи данных - 10 Мбит/c, 100 Мбит/с (Fast Ethernet) и 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet). Существует еще 1Base5 Ethernet (1 Мбит/с), но он практически не применяется.

FDDI

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - спецификация для сетевой архитектуры высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям.

* Скорость передачи - 100 Мбит/с.

* Топология - кольцо или гибридная (на основе звездообразных топологий).

* Метод доступа, как и у Token Ring (см. далее) - маркерный с возможностью циркулирования множества пакетов в кольце.

* Максимальное количество станций - 1000, максимальное расстояние - 45 км.

Высокая надежность, пропускная способность и допустимые расстояния, с одной стороны, и высокая стоимость оборудования, с другой, ограничивают область применения FDDI соединением фрагментов локальных сетей, построенных по более дешевым технологиям.

Технология, основанная на принципах FDDI, но с применением в качестве среды передачи медной витой пары, называется CDDI. Хотя стоимость построения сети CDDI ниже, чем FDDI, теряется очень существенное преимущество - большие допустимые расстояния.

Token Ring

Token Ring (маркерное кольцо) - архитектура сетей с кольцевой логической топологией и методом доступа с передачей маркера.

В 1970 году эта технология была разработана компанией IBM, а после стала основой стандарта IEEE 802.5. Когда используется этот стандарт, данные (логически) всегда передаются последовательно от станции к станции по кольцу, хотя физическая реализация этого стандарта не «кольцо», а «звезда».

При использовании Token Ring в сети постоянно циркулирует пакет (по кольцу), называемый маркером. При приеме пакета станция может удерживать его в течение некоторого времени или передать далее.

В центре «звезды» находится MAU - хаб с портами подключения каждого узла. Для подключения используются специальные разъемы, чтобы обеспечить замкнутость кольца Token Ring даже при отключении узла от сети.

* Среда передачи - экранированная или неэкранированная витая пара.

* Стандартная скорость передачи - 4 Мбит/с, хотя существуют реализации 16 Мбит/с.

Существует несколько вариантов разводки сетей на основе Token Ring. Облегченный вариант обеспечивает подключение до 96 станций к 12 хабам с максимальным удалением от хаба - 45 м. Стационарная разводка обеспечивает подключение до 260 станций и 33 хабов с максимальным расстоянием между устройствами до 100 м, но при использовании оптоволоконных кабелей расстояние увеличивается до 1 км.

Основное преимущество Token Ring - заведомо ограниченное время обслуживания узла (в отличие от Ethernet), обусловленное детерминированным методом доступа и возможностью управления приоритетом.

ATM

ATM (Asynchronous Transfer Mode) - технология, обеспечивающая передачу цифровых, голосовых и мультимедийных данных по одним и тем же линиям. Изначальная скорость передачи была 155 Мбит/с, потом 662 Мбит/с и до 2,488 Гбит/с. ATM используется как в локальных, так и в глобальных сетях.

В отличие от традиционных технологий, применяемых в локальных сетях, АТМ - технология с установлением соединения. То есть, перед сеансом передачи устанавливается виртуальный канал «отправитель-получатель», который не может использоваться другими станциями. В традиционных же технологиях соединение не устанавливается, а в среду передачи помещаются пакеты с указанным адресом. Несколько виртуальных каналов АТМ могут одновременно сосуществовать в одном физическом канале.

ATM имеет следующие особенности:

* Обеспечение параллельной передачи.

* Работа всегда на определенной скорости (фиксируется пропускная способность виртуального канала).

* Использование пакетов фиксированной длины (53 байта).

* Маршрутизация и коррекция ошибок на аппаратном уровне.

* Одновременная передача данных, видео и голоса с гарантированно заданным качеством.

В качестве недостатка можно указать очень высокую стоимость оборудования.

UltraNet

UltraNet была специально создана и используется при работе с суперкомпьютерами.

Технология представляет собой аппаратно-программный комплекс, способный обеспечить скорость обмена информацией между устройствами, подключенными к нему, до 1 Гбит/с и использует топологию «звезда» с концентратором в центральной точке сети.

UltraNet отличается достаточно сложной физической реализацией и высокой стоимостью оборудования. Элементами сети UltraNet являются сетевые процессоры и канальные адаптеры. Также в состав сети могут входить мосты и роутеры для соединения ее с сетями, построенными по другим технологиям (Ethernet, Token Ring).

В качестве среды передачи могут использоваться коаксиальный кабель и оптоволокно. Хосты, подключаемые к UltraNet, могут находиться друг от друга на расстоянии до 30 км. Возможны также соединения и на большие расстояния путем подключения через высокоскоростные каналы WAN.

Сетевые протоколы

Сетевой протокол - набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.

Протокол TCP/IP - это два протокола нижнего уровня, являющиеся основой связи в сети Интернет. Протокол TCP (Transmission Control Protocol) разбивает передаваемую информацию на порции и нумерует все порции. С помощью протокола IP (Internet Protocol) все части передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. При получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) - это протокол передачи гипертекста. Протокол HTTP используется при пересылке Web-страниц с одного компьютера на другой.

FTP (File Transfer Protocol) - это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.

POP (Post Office Protocol) - это стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - протокол, который задает набор правил для передачи почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либо сообщение об ошибке, либо запрашивает дополнительную информацию.

TELNET - это протокол удаленного доступа. TELNET дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Интернет, как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и т.д. На практике возможности лимитируются тем уровнем доступа, который задан администратором удаленной машины.

DTN - протокол дальней космической связи, предназначенный для обеспечения сверхдальней космической связи.

1. 5 Устройства для создания локальных сетей

Так уж получилось, что сетевое оборудование всегда держалось особняком. Другие комплектующие (из числа тех, что не входят в обязательный набор системного блока) можно покупать по отдельности, без каких-то можно легко обойтись. Но с сетевыми устройствами - картина совершенно иная, необходимо приобретать все в совокупности.

Сетевая плата.

Сетевая плата, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер NIC (англ. network interface controller) - периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

По конструктивной реализации сетевые платы делятся на:

Внутренние - отдельные платы, вставляющиеся в PCI, ISA или PCI-E слот;

Внешние, подключающиеся через USB или PCMCIA интерфейс, преимущественно использовавшиеся в ноутбуках;

Встроенные в материнскую плату.

На 10-мегабитных сетевых платах для подключения к локальной сети используются 3 типа разъёмов:

8P8C для витой пары;

BNC-коннектор для тонкого коаксиального кабеля;

15-контактный разъём трансивера для толстого коаксиального кабеля.

Эти разъёмы могут присутствовать в разных комбинациях, иногда даже все три сразу, но в любой данный момент работает только один из них.

На 100-мегабитных платах устанавливают только разъём для витой пары. Рядом с разъёмом для витой пары устанавливают один или несколько информационных светодиодов, сообщающих о наличии подключения и передаче информации.

Очевидно, чтобы соединять различные устройства в проводной сети, необходимы кабели. Естественно, не каждый кабель можно использовать для соединения сетевых устройств. Поэтому во всех сетевых стандартах определены необходимые условия и характеристики используемого кабеля, такие как полоса пропускания, волновое сопротивление (импеданс), удельное затухание сигнала, помехозащищенность и другие. Существуют два принципиально разных вида сетевых кабелей: медные и оптоволоконные. Кабели на основе медных проводов, в свою очередь, делятся на коаксиальные и некоаксиальные. Обычно используемая витая пара (RG-45) формально не относится к коаксиальным проводам, но многие характеристики присущие коаксиальным проводам, применимы и к ней.

Коаксиальный кабель представляет собой центральный проводник, окруженный слоем диэлектрика (изолятора) и экраном из металлической оплетки, выполняющим также роль второго контакта в кабеле. Для повышения помехоустойчивости иногда поверх металлической оплетки помещают тонкий слой алюминиевой фольги. В лучших коаксиальных кабелях используют для изготовления серебро и даже золото. В локальных сетях применяются кабели с сопротивлением 50 Ом (RG-11, RG-58) и 93 Ом (RG-62). Главный недостаток коаксиальных кабелей - их пропускная способность, которая не превышает 10 Мбит/с, что в современных сетях считается недостаточным.

Витая пара представляет собой несколько (обычно 8) пар скрученных проводников. Скручивание применяется для уменьшения помех как самой пары, так и внешних, влияющих на нее. У скрученной определенным образом пары появляется такая характеристика, как волновое сопротивление. Витая пара бывает нескольких типов: неэкранированная витая пара - UTP (Unscreened Twisted Pair), фольгированная - FTP (foiled), фольгированная экранированная - FBTP (foiled braided) и защищенная - STP (shielded). Защищенная пара отличается от остальных наличием индивидуального экрана для каждой пары. Витые пары делятся на категории по частотным свойствам. В зависимости от того, где прокладывается провод и каково его дальнейшее использование, следует выбирать одножильную или многожильную витую пару. Одножильная пара дешевле, но она наиболее хрупкая.

Оптоволоконный кабель состоит из одного или нескольких волокон, заключенных в оболочки, и бывает двух типов: одномодовый и многомодовый. Их различие в том, как свет распространяется в волокне - в одномодовом кабеле все лучи (посланные в один момент времени) проходят одинаковое расстояние и достигают приемника одновременно, а в многомодовом сигнал может «размазаться». Зато они намного дешевле одномодовых.

Плюсы оптоволоконного кабеля относительно медного - это нечувствительность первого к электромагнитным помехам, большая скорость передачи данных за счет гораздо большей полосы пропускания (оптические частоты гораздо выше, чем частоты электромагнитных волн в проводнике) и сложность в перехвате информации. Проще перехватить электромагнитное излучение, чем оптическое, хотя и оптика не является панацеей. Но с другой стороны, по этой же причине можно легко соединять и монтировать медные провода (если длины кабелей не близки к критическим), а для монтажа оптоволоконного кабеля необходимо специальное оборудование, так как необходимо точное совмещение осей светопроводящего материала - волокон и коннекторов.

Сеть Fast Ethernet, построенная по технологии «звезда», подразумевает не непосредственное подключение нескольких компьютеров друг к другу по «общей шине», как это было в «коаксиальных» сетях, а их подключение к общему распределительному устройству - концентратору.

Эти устройства бывают нескольких видов. Самые простые из них - хабы (hubs), которые способны только соединять в «пучок» компьютеры одного из сетевых сегментов, усиливая сигналы каждого из них и передавая их на все остальные подключенные к хабу станции. Хаб подходит для устройства небольших сетей, состоящих из нескольких компьютеров - или сегментов больших сетей.

Главная характеристика хаба - вид и количество портов. Самые дешевые модели снабжены 5 или 8 портами - и именно такие устройства стоит выбирать для создания небольшой сети в пределах одного этажа. Более мощные устройства поддерживают уже 16 и более портов, однако стоят они значительно дороже.

Большинство современных хабов выпускается для работы с сетью на витой паре. Помимо хабов существуют более сложные и интеллектуальные устройства свитчи (switch), или коммутаторы. В отличие от хабов, свитч способен не просто отправлять входящий сигнал на все порты сразу, но и самостоятельно сортировать сетевую информацию. В локальной сети свитч - это почтовое отделение: он определяет, какому именно компьютеру адресован тот или иной пакет и доставляет его точно по назначению.

Маршрутизатор (роутер)

Маршрутизатор - сетевое устройство, на основании информации о топологии сети и определённых правил принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня между различными сегментами сети. Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается. .

1.6 Безопасность проводных локальных сетей

Переход от работы на персональных компьютерах к работе в сети усложняет защиту информации по следующим причинам:

Большое число пользователей в сети и их переменный состав. Защита на уровне имени и пароля пользователя недостаточна для предотвращения входа в сеть посторонних лиц;

Значительная протяженность сети и наличие многих потенциальных каналов проникновения в сеть;

Недостатки в аппаратном и программном обеспечении, которые зачастую обнаруживаются не на предпродажном этапе, называемом бета - тестированием, а в процессе эксплуатации. В том числе неидеальны встроенные средства защиты информации даже в таких известных и сетевых ОС, как Windows NT или NetWare.

Остроту проблемы, связанной с большой протяженностью сети для одного из ее сегментов на коаксиальном кабеле, иллюстрирует Рисунок 2. В сети имеется много физических мест и каналов несанкционированного доступа к информации в сети. Каждое устройство в сети является потенциальным источником электромагнитного излучения (за исключением оптоволокна) из-за того, что соответствующие поля, особенно на высоких частотах, экранированы неидеально. Система заземления вместе с кабельной системой и сетью электропитания может служить каналом доступа к информации в сети, в том числе на участках, находящихся вне зоны контролируемого доступа и потому особенно уязвимых. Кроме электромагнитного излучения, потенциальную угрозу представляет бесконтактное электромагнитное воздействие на кабельную систему. Безусловно, в случае использования проводных соединений типа коаксиальных кабелей или витых пар возможно и непосредственное физическое подключение к кабельной системе. Если пароли для входа в сеть стали известны или подобраны, становится возможным несанкционированный вход в сеть с файл-сервера или с одной из рабочих станций. Наконец возможна утечка информации по каналам, находящимся вне сети:

Хранилище носителей информации,

Элементы строительных конструкций и окна помещений, которые образуют каналы утечки конфиденциальной информации за счет так называемого микрофонного эффекта,

Телефонные, радио-, а также иные проводные и беспроводные каналы (в том числе каналы мобильной связи).

Любые дополнительные соединения с другими сегментами или подключение к Интернет порождают новые проблемы. Атаки на локальную сеть через подключение к Интернету для того, чтобы получить доступ к конфиденциальной информации, в последнее время получили широкое распространение, что связано с недостатками встроенной системы защиты.

Места и каналы возможного несанкционированного доступа к информации в компьютерной сети

Сетевые атаки через Интернет могут быть классифицированы следующим образом:

Сниффер пакетов (sniffer - в данном случае в смысле фильтрация) - прикладная программа, которая использует сетевую карту, работающую в режиме promiscuous (не делающий различия) mode (в этом режиме все пакеты, полученные по физическим каналам, сетевой адаптер отправляет приложению для обработки).

IP-спуфинг (spoof - обман, мистификация) - происходит, когда хакер, находящийся внутри корпорации или вне ее, выдает себя за санкционированного пользователя.

Отказ в обслуживании (Denial of Service - DoS). Атака DoS делает сеть недоступной для обычного использования за счет превышения допустимых пределов функционирования сети, операционной системы или приложения.

Парольные атаки-попытка подбора пароля легального пользователя для входа в сеть.

Атаки типа Man-in-the-Middle - непосредственный доступ к пакетам, передаваемым по сети.

Атаки на уровне приложений.

Сетевая разведка - сбор информации о сети с помощью общедоступных данных и приложений.

Злоупотребление доверием внутри сети.

Несанкционированный доступ, который не может считаться отдельным типом атаки, так как большинство сетевых атак проводятся ради получения несанкционированного доступа.

Вирусы и приложения типа «троянский конь».

2 . Беспроводные локальные сети

2.1 Основные свойства

Беспроводные сети передачи данных (БСПД) позволяют объединить в единую информационную систему разрозненные локальные сети и компьютеры для обеспечения доступа всех пользователей этих сетей к единым информационным ресурсам без прокладки дополнительных проводных линий связи. БСПД обычно создаются в тех случаях, когда прокладка кабельной системы затруднена или экономически нецелесообразна. Примером могут служить предприятия, имеющие распределенную структуру (складские помещения, отдельные цеха, карьеры и пр.), наличие естественных преград при построении кабельных систем (рек, озер и т.д.), предприятия, арендующие офисы на небольшой срок, выставочные комплексы и гостиницы, предоставляющие доступ в Интернет для своих клиентов. Беспроводные локальные сети уменьшают затраты на планирование и подготовку рабочего пространства, обновление оборудования и периферии, обеспечивая при этом небольшой радиус мобильности пользователям ноутбуков и PDA.

Наиболее популярные схемы беспроводных сетей:

Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity - «беспроводная точность») - стандарт на оборудование Wireless LAN. Установка Wireless LAN рекомендовалась там, где развёртывание кабельной системы было невозможно или экономически нецелесообразно. В нынешнее время во многих организациях используется Wi-Fi, так как при определённых условиях скорость работы сети уже превышает 100 Мбит/сек. Пользователи могут перемещаться между точками доступа по территории покрытия сети Wi-Fi. Мобильные устройства (КПК, смартфоны, PSP и ноутбуки), оснащённые клиентскими Wi-Fi приёмо-передающими устройствами, могут подключаться к локальной сети и получать доступ в Интернет через точки доступа.

WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) - телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN.

WiMAX подходит для решения следующих задач:

- Соединения точек доступа Wi-Fi друг с другом и другими сегментами Интернета.

- Обеспечения беспроводного широкополосного доступа как альтернативы выделенным линиям и DSL.

- Предоставления высокоскоростных сервисов передачи данных и телекоммуникационных услуг.

- Создания точек доступа, не привязанных к географическому положению.

WiMAX позволяет осуществлять доступ в Интернет на высоких скоростях, с гораздо большим покрытием, чем у Wi-Fi сетей. Это позволяет использовать технологию в качестве «магистральных каналов», продолжением которых выступают традиционные DSL- и выделенные линии, а также локальные сети. В результате подобный подход позволяет создавать масштабируемые высокоскоростные сети в масштабах целых городов.

Bluetooth

Bluetooth - производственная спецификация беспроводных персональных сетей (англ. Wireless personal area network, WPAN), обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как карманные и обычные персональные компьютеры, мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 10-100 метров друг от друга (дальность очень сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях.

2.2 Т опологи я беспроводных компьютерных сетей

Существует два основных направления применения беспроводных компьютерных сетей - работа в замкнутом объеме (офис, выставочный зал и т.п.) и соединение удаленных локальных сетей (или удаленных сегментов локальной сети).

Для организации беспроводной сети в замкнутом пространстве применяются передатчики со всенаправленными антеннами. Стандарт IEEE 802.11 определяет два режима работы сети - Ad-hoc и клиент / сервер. Режим Ad-hoc (иначе называемый «точка-точка») - это простая сеть, в которой связь между станциями (клиентами) устанавливается напрямую, без использования специальной точки доступа. В режиме клиент / сервер беспроводная сеть состоит, как минимум, из одной точки доступа, подключенной к проводной сети, и некоторого набора беспроводных клиентских станций. Поскольку в большинстве сетей необходимо обеспечить доступ к файловым серверам, принтерам и другим устройствам, подключенным к проводной локальной сети, чаще всего используется режим клиент / сервер. Без подключения дополнительной антенны устойчивая связь для оборудования IEEE 802.11b достигается в среднем на следующих расстояниях: открытое пространство - 500 м, комната, разделенная перегородками из неметаллического материала, - 100 м, офис из нескольких комнат - 30 м. Следует иметь в виду, что через стены с большим содержанием металлической арматуры (в железобетонных зданиях таковыми являются несущие стены) радиоволны диапазона 2,4 ГГц иногда могут вообще не проходить, поэтому в комнатах, разделенных подобной стеной, придется ставить свои точки доступа. Для соединения удаленных локальных сетей (или удаленных сегментов локальной сети) используется оборудование с направленными антеннами, что позволяет увеличить дальность связи до 20 км (а при использовании специальных усилителей и большой высоте размещения антенн - до 50 км). Причем в качестве подобного оборудования могут выступать и устройства Wi-Fi, нужно лишь добавить к ним специальные антенны (конечно, если это допускается конструкцией). Комплексы для объединения локальных сетей по топологии делятся на «точку-точку» и «звезду». При топологии «точка-точка» (режим Ad-hoc в IEEE 802.11) организуется радиомост между двумя удаленными сегментами сети. При топологии «звезда» одна из станций является центральной и взаимодействует с другими удаленными станциями. При этом центральная станция имеет всенаправленную антенну, а другие удаленные станции - однонаправленные антенны. Применение всенаправленной антенны в центральной станции ограничивает дальность связи дистанцией примерно 7 км. Поэтому, если требуется соединить между собой сегменты локальной сети, удаленные друг от друга на расстояние более 7 км, приходится соединять их по принципу «точка-точка». При этом организуется беспроводная сеть с кольцевой или иной, более сложной топологией .

2.3 Устройства для создания беспроводных компьютерных сетей

Большинство адаптеров для беспроводных компьютерных сетей сейчас выпускается в формате карт PC Card Type II, предусматривающем установку устройства в ноутбук, хотя существуют и модели адаптеров для установки в слоты PCI или ISA, но их значительно меньше. Поэтому, увы, для установки беспроводного сетевого адаптера в настольный персональный компьютер приходится еще и приобретать дополнительный переходник, вставляемый в слот PCI. Относительно недавно начат выпуск сетевых адаптеров Wi-Fi, выполненных в виде плат стандарта CompactFlash. Такие устройства предназначены для карманных компьютеров, работающих под операционной системой Windows CE (Pocket PC). Существуют и сетевые адаптеры Wi-Fi, выполненные в виде отдельных устройств с интерфейсом USB.

Современной тенденцией является использование в сетевых адаптерах внутренних антенн. В точках доступа для повышения дальности связи чаще используются внешние антенны. В некоторых моделях точек доступа качестве приемопередатчика используется тот же сетевой адаптер, что и в клиентских станциях, причем в точке доступа его так же просто заменять, как и в клиентской станции. Такое техническое решение ограничивает дальность связи (а большая дальность для квартиры или маленького офиса может оказаться излишней), и причина, побудившая инженеров пойти на такой шаг, не совсем понятна. Возможно, они считали, что так будет проще модернизировать точку доступа, если в стандарт беспроводных сетей будут внесены какие-либо изменения на физическом уровне.

Типичным случаем является объединение в одном устройстве точки доступа и маршрутизатора. Точка доступа может также включать в себя и некоторые другие устройства, например модем. Для небольшого офиса очень удобно использовать точку доступа, объединенную с принт-сервером. К ней можно подключить самый обычный принтер, превратив его тем самым в сетевой.

Управление точкой доступа в современных беспроводных сетях, как правило, осуществляется по протоколу TCP/IP через обычный Интернет-браузер.

Ясно, что клиентские станции стоят пока значительно дороже, чем простые сетевые карты Ethernet. Но ведь важна не стоимость клиентских устройств как таковых, а общая стоимость системы, а также ее установки и обслуживания. И вот тут мы сталкиваемся с новой ситуацией: разница между стоимостью комплекта оборудования для проводной сети Ethernet (с учетом затрат на покупку кабеля) и стоимостью комплекта оборудования IEEE 802.11b сопоставима по порядку величины со стоимостью прокладки кабеля. И если тенденция снижения цен на беспроводное сетевое оборудование сохранится (при том, что стоимость прокладки кабеля значительно зависит от стоимости труда, которая в нашей стране сейчас растет), то уже в ближайшем будущем может оказаться что в ряде случаев экономически выгоднее развернуть беспроводную локальную сеть, чем возиться с прокладкой кабелей .

2.4 Метод доступа, используемый при беспроводной связи

Стандарт IEEE 802.11 для беспроводного доступа

Комитет по стандартам IEEE 802 сформировал рабочую группу по стандартам для беспроводных локальных сетей 802.11 в 1990 году. Эта группа занялась разработкой всеобщего стандарта для радиооборудования и сетей, работающих на частоте 2,4 ГГц, со скоростями доступа 1 и 2 Mbps (Megabits-per-second). Работы по созданию стандарта были завершены через 7 лет, и в июне 1997 года была ратифицирована первая спецификация 802.11. Стандарт IEEE 802.11 являлся первым стандартом для продуктов WLAN от независимой международной организации, разрабатывающей большинство стандартов для проводных сетей. Однако к тому времени заложенная первоначально скорость передачи данных в беспроводной сети уже не удовлетворяла потребностям пользователей. Для того, чтобы сделать технологию Wireless LAN популярной, дешёвой, а главное, удовлетворяющей современным жёстким требованиям бизнес-приложений, разработчики были вынуждены создать новый стандарт.

В сентябре 1999 года IEEE ратифицировал расширение предыдущего стандарта. Названное IEEE 802.11b (также известное, как 802.11 High rate), оно определяет стандарт для продуктов беспроводных сетей, которые работают на скорости 11 Mbps (подобно Ethernet), что позволяет успешно применять эти устройства в крупных организациях. Совместимость продуктов различных производителей гарантируется независимой организацией, которая называется Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA). Эта организация была создана лидерами индустрии беспроводной связи в 1999 году. В настоящее время членами WECA являются более 80 компаний, в том числе такие известные производители, как Cisco, Lucent, 3Com, IBM, Intel, Apple, Compaq, Dell, Fujitsu, Siemens, Sony, AMD и пр.

Стандарт IEEE 802.11 и его расширение 802.11b

Как и все стандарты IEEE 802, 802.11 работает на нижних двух уровнях модели ISO/OSI, физическом уровне и канальном уровне (Рисунок 3). Любое сетевое приложение, сетевая операционная система, или протокол (например, TCP/IP), будут так же хорошо работать в сети 802.11, как и в сети Ethernet.

Уровни модели ISO/OSI и их соответствие стандарту 802.11

Основная архитектура, особенности и службы 802.11b определяются в первоначальном стандарте 802.11. Спецификация 802.11b затрагивает только физический уровень, добавляя лишь более высокие скорости доступа.

802.11 определяет два типа оборудования - клиент, который обычно представляет собой компьютер, укомплектованный беспроводной сетевой интерфейсной картой (Network Interface Card, NIC), и точку доступа (Access point, AP), которая выполняет роль моста между беспроводной и проводной сетями. Точка доступа обычно содержит в себе приёмопередатчик, интерфейс проводной сети (802.3), а также программное обеспечение, занимающееся обработкой данных. В качестве беспроводной станции может выступать ISA, PCI или PC Card сетевая карта в стандарте 802.11, либо встроенные решения, например, телефонная гарнитура. 802.11.

Стандарт IEEE 802.11 определяет два режима работы сети - режим «Ad-hoc» и клиент / сервер (или режим инфраструктуры - infrastructure mode). В режиме клиент / сервер беспроводная сеть состоит из как минимум одной точки доступа, подключенной к проводной сети, и некоторого набора беспроводных оконечных станций. Такая конфигурация носит название базового набора служб (Basic Service Set, BSS). Два или более BSS, образующих единую подсеть, формируют расширенный набор служб (Extended Service Set, ESS). Так как большинству беспроводных станций требуется получать доступ к файловым серверам, принтерам, Интернет, доступным в проводной локальной сети, они будут работать в режиме клиент / сервер.

Подобные документы

Создание компьютерных сетей с помощью сетевого оборудования и специального программного обеспечения. Назначение всех видов компьютерных сетей. Эволюция сетей. Отличия локальных сетей от глобальных. Тенденция к сближению локальных и глобальных сетей.

презентация , добавлен 04.05.2012


Классификация компьютерных сетей в технологическом аспекте. Устройство и принцип работы локальных и глобальных сетей. Сети с коммутацией каналов, сети операторов связи. Топологии компьютерных сетей: шина, звезда. Их основные преимущества и недостатки.

реферат , добавлен 21.10.2013


Локальные сети, строящиеся по стандартам физического и канального уровней. Волоконно-оптический кабель, его виды. Полосы пропускания линий связи и частотные диапазоны. Метод доступа к среде передачи. Технологии локальных сетей, их аппаратные средства.

презентация , добавлен 24.09.2015


Организация частной сети. Структура незащищенной сети и виды угроз информации. Типовые удаленные и локальные атаки, механизмы их реализации. Выбор средств защиты для сети. Схема защищенной сети с Proxy-сервером и координатором внутри локальных сетей.

курсовая работа , добавлен 23.06.2011


Способы коммутации компьютеров. Классификация, структура, типы и принцип построения локальных компьютерных сетей. Выбор кабельной системы. Особенности интернета и других глобальных сетей. Описание основных протоколов обмена данными и их характеристика.

дипломная работа , добавлен 16.06.2015


Классификация вычислительных сетей. Функции локальных вычислительных сетей: распределение данных, информационных и технических ресурсов, программ, обмен сообщениями по электронной почте. Построение сети, адресация и маршрутизаторы, топология сетей.

доклад , добавлен 09.11.2009


Сущность и значение мониторинга и анализа локальных сетей как контроля работоспособности. Классификация средств мониторинга и анализа, сбор первичных данных о работе сети: анализаторы протоколов и сетей. Протокол SNMP: отличия, безопасность, недостатки.

контрольная работа , добавлен 07.12.2010


Функции компьютерных сетей (хранение и обработка данных, доступ пользователей к данным и их передача). Основные показатели качества локальных сетей. Классификация компьютерных сетей, их главные компоненты. Топология сети, характеристика оборудования.

презентация , добавлен 01.04.2015


Компьютерные сети и их классификация. Аппаратные средства компьютерных сетей и топологии локальных сетей. Технологии и протоколы вычислительных сетей. Адресация компьютеров в сети и основные сетевые протоколы. Достоинства использования сетевых технологий.

курсовая работа , добавлен 22.04.2012


Назначение и классификация компьютерных сетей. Обобщенная структура компьютерной сети и характеристика процесса передачи данных. Управление взаимодействием устройств в сети. Типовые топологии и методы доступа локальных сетей. Работа в локальной сети.

Технические средства, протоколы и топология ЛВС

Технические средства ЛВС - это ее сервер, рабочие станции, сетевые контроллеры, кабельные системы, соединители, разветвители, повторители, усилители, терминаторы-заглушки.

Сервер – это специально выделенный компьютер в сети, имеющий мощные ресурсы, высокую надежность, подключенный к источнику бесперебойного питания и оснащенный сетевой ОС. Он решает задачи управления сетью и поддержания ее работоспособности. Хранит общую информацию, обновляет ее копии у пользователей, проводит резервное копирование данных и т.д.

Рабочая станция - это любой, кроме сервера, компьютер, работающий в сети.

На практике используется два основных типа подключения компьютеров к ЛВС -тонкий Ethernet или витая пара . Тонкий Ethernet достаточно распространен как наиболее простой, дешевый, надежный вариант. Его элементами являются сетевые карты с "байонетной" розеткой, Т-коннекторы, N-коннекторы, терминаторы, кабель-коаксиал "тонкий Ethernet". Отрезки кабеля могут быть длиной 0,5-185 метров. Скорость передачи данных по такой сети - 10 (или 100) Мбит/с). Витая пара в реализации бывает нескольких типов. Различия между ними - в уровне помехозащищенности. Для сетей на витой паре требуется, кроме сетевых адаптеров еще и дополнительное устройство - концентратор (Hub). Эти сети имеют следующие преимущества - большая надежность, простое расширение сети, появление новых стандартов (в том числе на скорость передачи до 100 Мбит/с), не требует полной замены коммуникационных линий, большая производительность.

Дополнительно применяются также волоконно-оптические каналы связи и радиоканалы. Создание и быстрое совершенствование ПК типа Notebook привело к столь же быстрому развитию беспроводных технологий связи между ПК, в том числе в локальных сетях. Как правило, Notebook имеют стандартные порты или слоты. Благодаря этому можно легко и быстро присоединять Notebook к обычной ЛВС с помощью сетевых карт. Создание же беспроводного варианта ЛВС требует установки на каждую рабочую станцию или сервер специального устройства беспроводной связи. Сети реализуются либо в радиодиапазоне, либо в лазерных, либо в инфракрасных каналах связи.

Передача данных по сети регламентируется определенными правилами. Набор правил взаимодействия между компьютерами сети называют протоколами передачи данных, или сетевыми протоколами. Т.е. протокол - это "язык", на котором ПК разговаривают в сети между собой. Он устанавливается на них в виде программ-драйверов . Протоколы определяют формат, способ синхронизации, порядок следования, методы обработки ошибок при передаче данных. Передача данных между компьютерами требует выполнения многих шагов.

Например , для передачи файла с одного компьютера на другой файл должен быть разбит на части, эти части должны быть определенным образом сгруппированы. Таким образом, компьютер, принимающий файл, должен получить дополнительную информацию о том, каким образом связаны между собой образованные группы, а также информацию о способе синхронизации, информацию, позволяющую корректировать ошибки, связанные с передачей данных, и т. д. Учитывая сложность осуществления коммуникаций между компьютерами, этот процесс обычно разбивается на шаги. Каждый такой шаг выполняется в соответствии со своими правилами, т. е. в соответствии со своим протоколом.

Топология сети - это ее геометрическая форма или схема физического расположения ПК по отношению друг к другу иих соединения каналами связи. Топология сети влияет на такие ее показатели, как надежность, расширяемость (наращиваемость), стоимость, задержку и пропускную способность.

На практике используются три базовых топологии - шина (EtherNet), кольцо (Token Ring), звезда (ArcNet).

В сети со звездообразной топологией каждый абонент, посылающий и (или) принимающий информацию, подсоединен одним или двумя выделенными каналами связи к единственному центральному узлу связи, через который проходит вся сетевая информация.

В сети с кольцевой топологией узлы подключаются к повторителям сигналов, связанным в однонаправленное кольцо. В однонаправленном кольце пара смежных повторителей связана секцией кабеля – выделенным каналом связи.

В сети с шинной топологией все узлы подключены к одному каналу связи с помощью приемопередатчиков. Канал оканчивается с двух сторон пассивными терминаторами, которые поглощают передаваемые сигналы, поскольку по своей природе передача в такой сети является широковещательной. Шинные сети имеют довольно ограниченные возможности по наращиванию в силу затухания сигналов в канале. Каждая врезка и каждый соединитель несколько изменяют характеристики физической среды передачи.

Структура конкретной сети, ее топология и количество пользователей зависят в основном от структуры предприятия и решаемых в информационной системе задач.

По принципу организации существует два типа локальных сетей: одноранговые сети и сети с выделенным сервером.

Одноранговые ЛВС – это сети, в которых не предусматривают выделение специальных компьютеров, организующих работу. Т.е. все узлы такой сети выполняют одинаковые коммуникационные функции и являются равными. Каждый пользователь, подключаясь к сети, выделяет в сеть какие-либо ресурсы (диски, принтеры) или подключается к ресурсам, предоставленным в сеть другими пользователями. Такие сети относительно просты в установке. Программное обеспечение для них - это в первую очередь ОС Windows 2000/XP.

В сетях с выделенным сервером один ПК - сервер - является источником программных и аппаратных ресурсов для рабочих станций. ЛВС с выделенным сервером могут быть типа "клиент-сервер" или "файл-сервер". В качестве программного обеспечения в них используют специализированные сетевые операционные системы типа Windows-NT Server или Novell Netware. Они предлагают централизованный доступ к сетевому сервису. Такие сети, как правило, намного эффективней и безопасней (с точки зрения защиты данных), чем одноранговые.

Заметим, что ОС Windows 2000/XP содержит в своем составе компоненты, позволяющие работать с ней как в локальных, так и в глобальных сетях, как в одноранговых сетях, так и с выделенным сервером.

Работа с ОС Windows в одноранговой ЛВС проста. Например, это "предоставление папки или диска для совместного использования с другими пользователями". Для того чтобы сделать диск или папку доступными для совместного использования, надо войти в систему в качестве "опытного" пользователя, оператора сервера или члена группы администраторов. В Windows 2000 Professional максимальное число пользователей составляет 10 (вне зависимости от числа, введенного в поле "не более").

Создание современных Интранет, как корпоративных ЛВС, предполагает обмен данными в них на основе протоколов TCP/IP. Интранет может и не иметь прямого соединения с Интернет. В некоторых случаях выход в Интернет доставляет лишние проблемы, особенно когда приходится работать с конфиденциальной информацией. В большинстве случаев, однако, соединение с Интернет увеличивает ценность Интранет, поскольку оно открывает доступ к ресурсам Интернет непосредственно с Web-страниц Интранет.

Локальная сеть - важный элемент любого современного предприятия, без которого невозможно добиться максимальной производительности труда. Однако чтобы использовать возможности сетей на полную мощность, необходимо их правильно настроить, учитывая также и то, что расположение подсоединенных компьютеров будет влиять на производительность ЛВС.

Понятие топологии

Топология локальных компьютерных сетей - это месторасположение рабочих станций и узлов относительно друг друга и варианты их соединения. Фактически это архитектура ЛВС. Размещение компьютеров определяет технические характеристики сети, и выбор любого вида топологии повлияет на:

• Разновидности и характеристики сетевого оборудования.
• Надежность и возможность масштабирования ЛВС.
• Способ управления локальной сетью.

Таких вариантов расположения рабочих узлов и способов их соединения много, и количество их увеличивается прямо пропорционально повышению числа подсоединенных компьютеров. Основные топологии локальных сетей - это "звезда", "шина" и "кольцо".

Факторы, которые следует учесть при выборе топологии

До того как окончательно определиться с выбором топологии, необходимо учесть несколько особенностей, влияющих на работоспособность сети. Опираясь на них, можно подобрать наиболее подходящую топологию, анализируя достоинства и недостатки каждой из них и соотнеся эти данные с имеющимися для монтажа условиями.

• Работоспособность и исправность каждой из рабочих станций, подсоединенных к ЛВС. Некоторые виды топологии локальной сети целиком зависят от этого.
• Исправность оборудования (маршрутизаторов, адаптеров и т. д.). Поломка сетевого оборудования может как полностью нарушить работу ЛВС, так и остановить обмен информацией с одним компьютером.
• Надежность используемого кабеля. Повреждение его нарушает передачу и прием данных по всей ЛВС или же по одному ее сегменту.
• Ограничение длины кабеля. Этот фактор также важен при выборе топологии. Если кабеля в наличии немного, можно выбрать такой способ расположения, при котором его потребуется меньше.

О топологии «звезда»

Этот вид расположения рабочих станций имеет выделенный центр - сервер, к которому подсоединены все остальные компьютеры. Именно через сервер происходят процессы обмена данными. Поэтому оборудование его должно быть более сложным.

Достоинства:

• Топология локальных сетей "звезда" выгодно отличается от других полным отсутствием конфликтов в ЛВС - это достигается за счет централизованного управления.
• Поломка одного из узлов или повреждение кабеля не окажет никакого влияния на сеть в целом.
• Наличие только двух абонентов, основного и периферийного, позволяет упростить сетевое оборудование.
• Скопление точек подключения в небольшом радиусе упрощает процесс контроля сети, а также позволяет повысить ее безопасность путем ограничения доступа посторонних.

Недостатки:

• Такая локальная сеть в случае отказа центрального сервера полностью становится неработоспособной.
• Стоимость "звезды" выше, чем остальных топологий, поскольку кабеля требуется гораздо больше.

Топология «шина»: просто и дешево

В этом способе соединения все рабочие станции подключены к единственной линии - коаксиальному кабелю, а данные от одного абонента отсылаются остальным в режиме полудуплексного обмена. Топологии локальных сетей подобного вида предполагают наличие на каждом конце шины специального терминатора, без которого сигнал искажается.

Достоинства:

• Все компьютеры равноправны.
• Возможность легкого масштабирования сети даже во время ее работы.
• Выход из строя одного узла не оказывает влияния на остальные.
• Расход кабеля существенно уменьшен.

Недостатки:

• Недостаточная надежность сети из-за проблем с разъемами кабеля.
• Маленькая производительность, обусловленная разделением канала между всеми абонентами.
• Сложность управления и обнаружения неисправностей за счет параллельно включенных адаптеров.
• Длина линии связи ограничена, потому эти виды топологии локальной сети применяют только для небольшого количества компьютеров.

Характеристики топологии «кольцо»

Такой вид связи предполагает соединение рабочего узла с двумя другими, от одного из них принимаются данные, а второму передаются. Главной же особенностью этой топологии является то, что каждый терминал выступает в роли ретранслятора, исключая возможность затухания сигнала в ЛВС.

Достоинства:

• Быстрое создание и настройка этой топологии локальных сетей.
• Легкое масштабирование, требующее, однако, прекращения работы сети на время установки нового узла.
• Большое количество возможных абонентов.
• Устойчивость к перегрузкам и отсутствие сетевых конфликтов.
• Возможность увеличения сети до огромных размеров за счет ретрансляции сигнала между компьютерами.

Недостатки:

• Ненадежность сети в целом.
• Отсутствие устойчивости к повреждениям кабеля, поэтому обычно предусматривается наличие параллельной резервной линии.
• Большой расход кабеля.

Типы локальных сетей

Выбор топологии локальных сетей также следует производить, основываясь на имеющемся типе ЛВС. Сеть может быть представлена двумя моделями: одноранговой и иерархической. Они не очень отличаются функционально, что позволяет при необходимости переходить от одной из них к другой. Однако несколько различий между ними все же есть.

Что касается одноранговой модели, ее применение рекомендуется в ситуациях, когда возможность организации большой сети отсутствует, но создание какой-либо системы связи все же необходимо. Рекомендуется создавать ее только для небольшого числа компьютеров. Связь с централизованным управлением обычно применяется на различных предприятиях для контроля рабочих станций.

Одноранговая сеть

Этот тип ЛВС подразумевает равноправие каждой рабочей станции, распределяя данные между ними. Доступ к информации, хранящейся на узле, может быть разрешен либо запрещен его пользователем. Как правило, в таких случаях топология локальных компьютерных сетей «шина» будет наиболее подходящей.

Одноранговая сеть подразумевает доступность ресурсов рабочей станции остальным пользователям. Это означает возможность редактирования документа одного компьютера при работе за другим, удаленной распечатки и запуска приложений.

Достоинства однорангового типа ЛВС:

• Легкость реализации, монтажа и обслуживания.
• Небольшие финансовые затраты. Такая модель исключает надобность в покупке дорогого сервера.

Недостатки:

• Быстродействие сети уменьшается пропорционально увеличению количества подсоединенных рабочих узлов.
• Отсутствует единая система безопасности.
• Доступность информации: при выключении компьютера данные, находящиеся в нем, станут недоступными для остальных.
• Нет единой информационной базы.

Иерархическая модель

Наиболее часто используемые топологии локальных сетей основаны именно на этом типе ЛВС. Его еще называют «клиент-сервер». Суть данной модели состоит в том, что при наличии некоторого количества абонентов имеется один главный элемент - сервер. Этот управляющий компьютер хранит все данные и занимается их обработкой.

Достоинства:

• Отличное быстродействие сети.
• Единая надежная система безопасности.
• Одна, общая для всех, информационная база.
• Облегченное управление всей сетью и ее элементами.

Недостатки:

• Необходимость наличия специальной кадровой единицы - администратора, который занимается мониторингом и обслуживанием сервера.
• Большие финансовые затраты на покупку главного компьютера.

Наиболее часто используемая конфигурация (топология) локальной компьютерной сети в иерархической модели - это «звезда».

Выбор топологии (компоновка сетевого оборудования и рабочих станций) является исключительно важным моментом при организации локальной сети. Выбранный вид связи должен обеспечивать максимально эффективную и безопасную работу ЛВС. Немаловажно также уделить внимание финансовым затратам и возможности дальнейшего расширения сети. Найти рациональное решение - непростая задача, которая выполняется благодаря тщательному анализу и ответственному подходу. Именно в таком случае правильно подобранные топологии локальных сетей обеспечат максимальную работоспособность всей ЛВС в целом.

МГУС

институт туризма и гостеприимства

Курсовая работа

по информатике и ВТ

тема: “ Возможные типы локальных сетей в офисе фирмы ” .

Преподаватель:

Герасимов А.Н.

Студентка: ЦикисоваО.А.

группа Т1-6

Москва 2000

Локальные сети 3

Топология сети 9

Локальные сети

Если в одном помещении, здании или комплексе близлежащих зданий имеется несколько компьютеров, пользователи которых должны совместно решать какие-то задачи, обмениваться данными или использовать общие данные, то эти компьютеры целесообразно объединить в локальную сеть.

Локальная сеть (иногда используется термин «локальная вычислительная сеть», сокращенно ЛВС) – это группа из нескольких компьютеров, соединенных между собой посредством кабелей (иногда также телефонных линий или радиоканалов), используемых для передачи информации между компьютерами. Для соединения компьютеров в локальную сеть необходимо сетевое оборудование и программное обеспечение.

Локальные сети позволяют обеспечить:

коллективную обработку данных пользователями подключенных в сеть компьютеров и обмен данными между этими пользователями;

совместное использование программ;

совместное использование принтеров, модемов и других устройств.

Поэтому практически все фирмы, имеющие более одного компьютера объединяют их в локальные сети. Многие пользователя портативных компьютеров подключаются к локальной сети фирмы либо приходя в офис, либо соединяясь с компьютером фирмы по телефонным каналам по средствам модема.

Для объединения компьютеров в локальную сеть требуется:

вставить в каждый подключаемый к сети компьютер сетевой контроллер(иногда используются термины сетевой адаптер или сетевая плата), который позволяет компьютеру получать информацию из локальной сети и передавать данные в сеть;

соединить компьютеры кабелями, по которым происходит передача данных между компьютерами, а также другими подключенными к сети устройствами(принтерами, сканерами и т.д.). В некоторых типах сетей кабели соединяют компьютеры непосредственно (как электролампочки на елочной гирлянде), в других соединение кабелей осуществляется через специальные устройства – концентраторы (или хаб), коммутаторы и др.

Замечание. В некоторых сетях вместо кабелей данные передаются по радиочастотам (как в радиотелефонах или сотовых телефонах). Однако такие сети стоят дороже и они сложнее в эксплуатации.

Серверы

Для обеспечения функционирования локальной сети часто выделяется специальный компьютер – сервер , или несколько таких компьютеров. На дисках сервера располагаются совместно используемые программы, база данных и т. д. Остальные компьютеры локальной сети часто называются рабочими станциями . На тех рабочих станциях, где требуется обрабатывать только данные на сервере (например, вводить сведения в совместно используемую базу данных о заказах и продажах), часто для экономии (или по соображениям безопасности) не устанавливают жестких дисков. В сетях, состоящих более чем из 20-25 компьютеров, наличие сервера обязательно – иначе, как правило, производительность сети будет неудовлетворительной. Сервер необходим и при совместной интенсивной работе с какой-либо базой данных.

Иногда серверам назначается определенная специализация (хранение данных, программ, обеспечение модемной и факсимильной связи, вывод на печать и т. д.). Серверы, как правило не используются в качестве рабочих мест пользователей. Серверы, обеспечивающие работу с ценными данными, часто размещаются в изолированном помещении, доступ в которое имеют только специально уполномоченные люди (как в банковское хранилище).

Замечание. Многие серверы стоят значительно дороже (в 10-20 и более раз) обычных компьютеров. Неудивительно – ведь они не только являются весьма мощными компьютерами с большим количеством оперативной и дисковой памяти, но в них в добавок обеспечиваются исключительная надежность, высокая производительность ввода-вывода, дублирование устройств и хранимых данных, средства контроля над состоянием сервера, средства обеспечения бесперебойной работы при отказа некоторых устройств и т.д.

Программное обеспечение для локальных сетей

Для обеспечения функционирования локальной сети необходимо соответствующее программное обеспечение, о котором мы сейчас и расскажем

Одноранговые сети

Операционные системы Windows for Workgroups, Windows 95, Windows NT Workstation имеют встроенные возможности по организации локальных сетей без выделенного сервера. Обычно такие сети называются одноранговые, поскольку в них все компьютеры равноправны, каждый из них выполняет как роль рабочего места пользователя, так и роль сервера по обеспечению доступа к своим данным и ресурсам. Правда, при использовании Windows for Workgroups или Windows 95 защиту данных обеспечить не удастся, поэтому такие сети можно использовать только в коллективах, где ни у кого нет секретов друг от друга. Можно использовать и другие средства для организации одноранговых локальных сетей. Например, OC LANtastic фирмы Artisoft позволяет создать однорановую сеть, в которой можно работать в среде DOS, Windows и Windows 95.

Недостатки одноранговых сетей . Часто одноранговая сеть - это не лучший выход. Ведь пользовательская ОС мало приспособлена для выполнения функций сервера сети, которую ей приходится выполнять. И если на каком-то компьютере пользователь играет в DOOM или рисует картинку в Adobe Photoshop, а другие пользователи работают с файлами на этом же компьютере, то они будут сильно мешать друг другу – скорость их работы резко снизится. Да и многие другие особенности однораногвых сетей весьма неудобны - и отсутствие защиты информации, и децентрализованное хранение данных, усложняющее их резервирование, и недостаточная надежность, и многое другое. Поэтому обычно в локальных сетях применяются выделенные компьютеры, занимающиеся только обслуживанием локальной сети и совместно используемых данных – серверы.

Сети с выделенными серверами

В локальных сетях с выделенным сервером на сервере используются специальные операционные системы, обеспечивающие надежную и эффективную обработку многих запросов от рабочих мест пользователей. На рабочих станциях такой локальной сети может использоваться любая операционная система и должен быть запущен драйвер, обеспечивающий доступ к локальной сети.

Прочее сетевое программное обеспечение

Кроме сетевой ОС, для эффективной работы пользователей в локальной сети требуется и иное программное обеспечение, которое иногда поставляется вместе с сетевой ОС, а иногда его надо покупать отдельно:

электронная почта обеспечивает доставку писем (а часто и произвольных файлов, а также голосовых и факсимильных сообщений) от одних пользователей локальной сети другим, а иногда позволяет общаться и с удаленными пользователями по модему или через InterNet ;

средства удаленного доступа позволяют подключаться к локальной сети с помощью модема и работать на компьютере, как будто он непосредственно подключен в сеть (разумеется, при этом многие операции будут выполняться дольше, так как модем работает значительно медленнее сетевого контроллера);

средства групповой работы (наиболее популярно из них Lotus Notes ) позволяют совместно работать над документами, обеспечивают согласованность версий документов у разных пользователей, предоставляют средства для организации документооборота предприятия, позволяют организовывать телеконференции – письменный обмен мнениями по различным темам и т. д.;

программы резервирования позволяют создавать резервные копии данных, хранящихся на серверах локальной сети и на компьютерах пользователей, а при необходимости – восстанавливать данные по их резервной копии;

средства управления локальной сетью позволяют управлять ресурсами локальной сети с одного рабочего места, получать информацию о состоянии и загрузки сети, настраивать производительность сети, управлять системами пользователей сети (например, устанавливать на них программное обеспечение) и т. д.

Оборудование для локальных сетей

Сетевой контроллер

Для подключения компьютера к локальной сети требуется, чтобы в компьютере был установлен сетевой контроллер (синонимы – сетевой адаптер или сетевая плата). Сетевой контроллер позволяет компьютеру получать информацию из локальной сети и передавать данные в сеть. Сетевые контроллеры отличаются друг от друга типом кабелей, к которым они могут подключаться, реализуемым сетевым протоколом (протокол – это соглашения по обмену информацией в локальной сети), типом шины, к которой они подключаются (ISA, PCI, VESA и др.) быстродействием и другими качествами.

Принт-сервер

Для принтера аналогом сетевого контроллера является прин-сервер – устройство, позволяющее подключать принтер к локальной сети. Обычно принт-сервер подключается в локальную сеть, а к нему подсоединяется обычным способом (шнуром или шнурами типа Centronics ) один или несколько принтеров. Высокопроизводительные принтеры, предназначенные для работы в сети, уже имеют встроенную плату эквивалентную принт-серверу.

Замечание. Конечно, принтер можно подключать и к серверу локальной сети (к его параллельному порту), однако это по многим причинам не так удобно. Во-первых, кабель для подключения принтеров может иметь ограниченную длину – не более 3-х, максимум 5-ти метров. Во-вторых, в сети может быть много принтеров. В третьих, не все сетевые ОС поддерживают подключение принтеров к параллельному порту.

Топология сети

Топология сети – это логическая схема соединения каналами связи компьютеров или узлов сети. Чаще всего используются основные топологические структуры, носящие следующий характер:

общая шина;

кольцеобразная (кольцевая);

звездообразная.

Для того, чтобы каждая из этих сетей работала, она должна иметь свой метод доступа.

Метод доступа – это набор правил, определяющий использование канала передачи данных, соединяющего узлы сетей на физическом уровне.

Самым распространенным методом доступа в локальных сетях, перечисленных топологией, являются:

Ethernet

Token-Ring

Arcnet

Каждый из этих методов реализуется соответствующими сетевыми платами, получившими название адаптера. Сетевая плата является физическим устройством, которое устанавливается в каждом компьютере, включенным в сеть, и обеспечивает передачу и прием информации по каналам связи.

Заметим, что конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между 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.

Топология «общая шина»

Рис.1 топология шина

Сеть с топологией шина использует один канал связи, объединяющий все компьютеры сети.

метод доступа с прослушиванием несущей частоты и обнаружением конфликта. При этом методе доступа, узел прежде чем послать данные по коммуникационному каналу, прослушивает его и только убедившись, что канал свободен, посылает пакет. Если канал занят, узел повторяет попытку передать пакет через случайный промежуток времени. Данные, переданные одним узлом сети, поступают во все узлы, но только узел, ля которого предназначены эти данные, распознает и принимает их. Несмотря на предварительное прослушивание канала, в сети могут возникать конфликты, заключающиеся в одновременной передачи пакетов двумя узлами. Конфликты связана с тем, что имеется временная задержка сигнала при прохождении его по каналу: сигнал послан, но не дошел до узла, прослушивающего канал, в следствие чего узел счел канал свободным и начал передачу.

Характерным примером сети с этим методом доступа является сеть Ethernet. В сети Ethernet обеспечивается скорость передачи данных для локальных сетей, равная 10 Мбит/сек.

Топология шина обеспечивает эффективное использование пропускной способности канала, устойчивость к неисправности отдельных узлов, простоту реконфигурации и наращивания сети.

Общая шина является очень распространенной (а до недавнего времени самой распространенной) топологией для локальных сетей. 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 какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. К сожалению, дефект коаксиального разъема редкостью не является. 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»

Рис.2 Топология звезда

Сеть звездообразной топологии имеет активный центр (АЦ) – компьютер (или иное сетевое устройство), объединяющий все компьютеры в сети. Активный центр полностью управляет компьютерами, подключенными к нему через концентратор, которой выполняет функции распределения и усиления сигналов. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. От надежности активного центра полностью зависит работоспособность сети.

В качестве примера метода доступа с АЦ можно привести Arcnet . Этот метод доступа также использует маркер для передачи данных. Маркер предается от узла к узлу (как бы по кольцу), обходя узлы в порядке возрастания их адресов. Как и в кольцевой топологии, каждый узел регенерирует маркер. Этот метод доступа обеспечивает скорость передачи данных 2 Мбит/сек.

Главное преимущество этой топологии перед общей шиной - существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.

К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращивания количества узлов сети ограничиваются количеством портов концентратора. Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда.

Топология «кольцо»

Рис.3 Топология кольцо

Сеть кольцевой топологии использует в качестве каналов связи замкнутое кольцо из приема-передатчиков, соединенных коаксиальным или оптическим кабелем.

В сетях с кольцевой конфигурацией данные передаются 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. Для этого в сеть посылаются специальные тестовые сообщения.

Самым распространенным методом доступа в сетях этой топологии является Token-Ring – метод доступа с передачей маркера .

Маркер – это пакет снабженный специальной последовательностью бит. Он последовательно передается по кольцу от узла к узлу в одном направлении. Каждый узел ретранслирует передаваемый маркер. Узел может передать свои данные, если он получил пустой маркер. Маркер с пакетом передается пока не обнаружится узел, которому предназначен пакет. В этом узле данные принимаются, но маркер не освобождается, а передается по кольцу дальше. Только вернувшись к отправителю, который может убедиться, что переданные им данные благополучно получены, маркер освобождается. Пустой маркер передается следующему узлу, который при наличии у него данных, готовых к передаче заполняет его и передает по кольцу. В сетях Token-Ring обеспечивается скорость передачи данных, равная 4-м Мбит/сек.

Ретрансляция данных узлами приводит к снижению надежности сети, так как неисправность в одном из узлов сети разрывает всю сеть.

Смешанные типы топологии

В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию звезда, кольцо, или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией .

По мере все белее широкого распространения локальных сетей, возникают проблемы, связанные с обменом информацией между сетями. Так, в рамках университета в нескольких учебных классах могут использоваться локальные сети, причем это могут быть сети разных типов. Для обеспечения связи между этими сетями используются средства межсетевого взаимодействия, называемые мостами и маршрутизаторами . В качестве моста и маршрутизатора могут использоваться компьютеры, в которых установлено по 2 или более сетевых адаптера. Каждый из адаптеров обеспечивает связь с одной из связываемых сетей. Мост или маршрутизатор получает пакеты, посылаемые компьютером одной сети компьютеру другой сети, переадресует их и отправляет по указанному адресу. Мосты, как правило используются для связи сетей с одинаковыми коммуникационными системами, например, для связи 2-х сетей Ethernet или 2-х сетей Arcnet. Маршрутизаторы связывают сети с разными коммуникационными системами, так как имеют средства преобразования пакетов одного формата в другой. Существуют мосты-маршрутизаторы, объединяющие функции обоих средств. Для обеспечения связи тетей с различными компьютерными системами предназначены шлюзы. Например, через шлюз локальная сеть может быть связана с большой ЭВМ.

Локальная сеть с несколькими файловыми серверами

В том случае, если локальная сеть имеет большую протяженность или большое количество абонентов (пользователей), целесообразно такую сеть разбить на более мелкие сети, каждая из которых должна содержать свой файловый сервер. Это приводит к тому, что повышается производительность сети, улучшается ее надежность и, если происходят повреждения в одной из сетей, остальная сеть не теряет свою работоспособность. В компьютер, выполняющий роль моста или маршрутизатора, устанавливается по одному сетевому адаптеру. Как правило, мост используется для объединения нескольких сетей с одинаковыми коммуникационными системами. Пакеты, поступающие на мост переадресовываются и посылаются в другую сеть по указанному адресу. Маршрутизаторы в случае надобности, преобразуют пакеты из одного формата в другой.

Сети типа Ethernet 10Base2

Самый простой и дешевый способ построения локальной сети, пригодный для объединения в сеть 10-20 компьютеров – это соединение их с помощью тонкого кабеля. Ethernet (Ethernet 10Base2). Для этого вдоль всех соединяемых в сеть компьютеров прокладывают специальный тонкий коаксиальный кабель толщиной с карандаш. Затем этот кабель разрезают у каждого компьютера и в каждый разрез вставляют Т-образный соединитель. Третий конец соединителя (ножку буквы “Т”) вставляют в разъем сетевого контроллера на задней стенке компьютера. В результате компьютеры оказываются как бы навешанными на сетевой кабель, как лампочки в гирлянде на новогодней елке. На концах этой «гирлянды» вставляют специальные заглушки-терминаторы. длина этой гирлянды может быть до 200 м – отсюда цифра 2 в названии 10 Base -2.Номинальная пропускная способность сети-10 Мбит/с (отсюда число 10 в названии).Реальная пропускная способность- около 4-5 Мбит/с.

Недостатки сетей типа Ethernet 10Base2.

Способ соединения компьютеров с помощью сети Ethernet 10Base2.

Далеко не всегда является лучшим. Во-первых, он не очень надежен – при нарушении любого контакта в «гирлянде» сеть как бы разбивается на два куска или вообще перестает работать (подобно тому, как при перегорании одной лампочки на елочной гирлянде гаснет вся гирлянда). Во-вторых, переделка такой сети при добавлении в нее новых компьютеров весьма затруднена. В третьих, этот способом имеет множество ограничений: максимальной длины кабеля, общего числа подключенных к сети компьютеров и т.д. И в четвертых, ограничение 10 Мбит/сек. относится к суммарной пропускной способности сети, так что при пересылке больших объемов данных сеть может оказаться перегруженной. Поэтому в настоящее время большинство сетей создаются на основе специальных устройств – концентраторов (хабов) и коммутаторов.

Разъем для тонкого кабеля Ethernet называется BNC , поэтому обычно обозначение BNC в характеристиках того или иного устройства значит, что это устройство может подключаться к локальной сети Ethernet 10Base2.

Слово «коаксиальный» означает, что кабель состоит из 2-х проводов, один из которых располагается вокруг другого, то есть является оплеткой другого. Между этими проводами и вокруг внешнего провода, разумеется имеется изоляция. Коаксиальный кабель используется, например, при подключении телевизоров к антенне.

Термин Ethernet обозначает тип локальных сетей, в которых все подключенные к сети устройства слышат все передаваемые по сети сигналы и могут в любой момент начать передачу данных в сеть. При этом каждый передаваемый пакет данных в сети Ethernet содержит номер устройства, которому он адресован, так что если устройство слышит чужой пакет данных, то оно его игнорирует. Для каждого пакета данных, принявшее его устройство посылает обратно подтверждение приема. А если два устройства начинают одновременно передачу данных в сеть, то они оба замолкают и возобновляют передачу через случайный период времени. Это обеспечивает устроение коллизий при передаче данных. Пока загрузка сети невелика, сеть работает достаточно эффективно. Но при большой загрузке пропускная способность сети Ethernet может заметно снизиться из-за частых коллизий при попытках передачи данных в сеть.

Если требуется создать сеть с длиной кабеля более 200 м., между сегментами кабеля устанавливают репитеры, которые ретранслируют и усиливают поступающие по сети сигналы. Есть и другие варианты (соединение с помощью концентратора, моста и т. д.).

Сети типа Ethernet 10BaseТ и 100 BaseT

Более гибкий и удобный способ построения локальных сетей – это подсоединение компьютеров к специальному прибору, называемому концентратором, или хабом. Концентратор имеет несколько (4, 6, 8, 12, 16, 24 и т.д.) портов – гнезд для подключения сетевых кабелей, посредством которых он соединяется с компьютерами (точнее, их сетевыми контроллерами) или иными сетевыми устройствами (например, другими концентраторами). Обычно для соединения концентратора и компьютеров используются кабели на витой паре – они содержат 4 (иногда 2) пары проводов, заключенных в общую оболочку, причем каждая пара проводов скручена в шнурок. Такие кабели весьма прочны и удобны в обращении. На концах кабелей устанавливаются соединители, очень похожие на соединители проводов, которыми импортные телефоны подключаются в телефонную розетку, только чуть побольше размером. Для каждого отрезка провода соединитель на одном его конце вставляется в разъем сетевого контроллера, а соединитель на другом конце - в разъем (порт) концентратора. Таким образом, концентратор выглядит как паук, от которого тянется «паутина» – провода, соединяющие его с компьютерами сети.

При объединении в сеть до 30-40 компьютеров может оказаться достаточно одного концентратора. Но часто в сети используется более одного концентратора. Например, каждое подразделение предприятия может иметь свой концентратор, а эти концентраторы в свою очередь, соединятся с главным концентратором предприятия.

Коммутаторы

Концентратор передает (ретранслирует) поступающие к нему сообщение (пакеты данных) по всем направлениям, кроме того, по которому они пришли. А пропускная способность сети ограничена, и при большой загрузке она снижается из-за частых конфликтов при одновременных попытках передачи данных в сеть. Для повышения пропускной способности сети вместо концентратора можно применять коммутатор (или коммутирующий концентратор). Он выполняет функции концентратора, но передают поступающие сообщения только по тому направлению, по которому находится получатель сообщения. Тем самым коммутатор как бы разбивает сеть на несколько сегментов, не пропуская в каждый сегмент не относящиеся к нему сообщении. Это значительно снижает нагрузку на сеть (сетевой трафик). Коммутаторы стоят значительно дороже концентраторов, поэтому часто к коммутатору подключаются не отдельные компьютеры, а концентраторы подразделений предприятия и сервер с общими базами данных предприятия.

Другие типы сетей

Кроме сетей Ethernet 10Base-2, 10Base-Т и 100Base-Т, основанных на электрических кабелях, применяются и другие сети, отличающиеся как по протоколу (Token Ring, FDDI и др.), так и по среде передачи данных. Например, для обеспечения передачи данных на значительные расстояния (до нескольких километров) и для более быстрой передачи данных применяются линии связи на волоконно-оптическом кабеле.

Список использованной литературы:

В. Г. Олифер, Н. А. Олифер «Компьютерные сети».- СПб: Издательство «Питер», 2000.

В. Э. Фигурнов « IBM PC для пользователя».- М.: ИНФРА-М, 1997.

А. В. Гаврилов «Локальные сети ЭВМ».-М.: Издательство «Мир», 1990.

Все современные локальные сети делятся на два вида: одноранговые и с централизованным управлением.

В одноранговой сети (peer-to-peer network) все компьютеры равноправны -- каждый компьютер может быть и сервером, и клиентом. Пользователь компьютера сам решает, какие ресурсы будут предоставлены в общее пользование и кому. Компьютеры в одноранговых сетях организуются в рабочие группы (workgroups). Одноранговые сети, как правило, небольшие -- от 2 до 10 компьютеров. В такой сети обычно нет лица, ответственного за настройку и поддержку политики безопасности сети -- администратора (network administrator).

Политика безопасности (security policy) -- это совокупность настроек, определяющая права пользователей сети на доступ к обшим ресурсам. В одноранговой сети каждый пользователь ведет свою собственную политику безопасности, определяя, каким образом другие пользователи могут использовать его общие ресурсы. По мере добавления новых компьютеров в рабочую группу она становится трудно управляемой, так как управление политикой безопасности децентрализовано. Например, в сети из семи компьютеров необходимо вести семь отдельных политик безопасности, чтобы поддерживать работу семи пользователей.

В сетях с централизованным управлением политика безопасности общая для всех пользователей сети (рис. 3). В операционной системе Microsoft Windows сетевая структура, состоящая из серверов и пользовательских компьютеров, совместно использующих общую политику безопасности, называется доменом (domain). Помимо политики безопасности домен хранит базу данных пользовательских бюджетов. Пользовательский бюджет (user account) содержит информацию, которая определяет пользователя в сети. Эта информация включает имя и пароль пользователя, требуемые для регистрации пользователя в сети, права (user rights) и полномочия (permissions).

Топология сети обусловливает ее технические характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет:

• 1) на состав необходимого сетевого оборудования и его характеристики;
• 2)возможность расширения сети и ее надежность; S способ управления сетью.

Существуют три основных топологии сети: «шина», «звезда» и «кольцо».

«Шина» -- пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе всей сети.

Данную топологию целесообразно применять только в небольших локальных сетях.

В топологии «звезда» каждая рабочая станция подсоединена непосредственно к центральному компоненту -- концентратору, при этом станции не имеют непосредственной связи друг с другом. Пакеты данных от каждого компьютера направляются к концентратору, а он переправляет пакеты к месту назначения.

Концентраторы являются центральным звеном в топологии «звезда», однако в настоящее время они становятся одним из стандартных компонентов большинства ЛВС, так как часто встречаются комбинированные топологии.

Среди концентраторов выделяют активные и пассивные.

Известен еще один вид топологии -- «кольцо», в которой рабочие станции соединены кабелем в кольцо. В наше время топология «кольцо» применяется довольно редко.

В первоначальном варианте топологии «кольцо» локальных сетей использовалось одноранговое соединение между рабочими станциями. Поскольку соединения такого типа имели форму кольца, они назывались замкнутыми (closed). Преимущество локальных сетей этого типа заключается в предсказуемом времени передачи пакета адресату. Чем больше устройств в подключено к кольцу, тем дольше интервал задержки. Недостаток топологии «кольцо» в том, что при выходе из строя одной рабочей станции прекращает функционировать вся сеть.

Сложные топологии являются расширениями и (или) комбинациями основных физических топологий. Сами по себе основные топологии целесообразно использовать только в не больших локальных сетях. Возможность расширения сетей основных топологий чрезвычайно ограничена. Гораздо выгоднее создать сложную топологию, объединив для этого в одну локальную сеть сегменты различных топологий

Разновидность сложных топологий представляют иерархические топологии, предполагающие использование более чем одного уровня концентраторов. Каждый уровень выполняет отдельную сетевую функцию. На нижний ярус концентраторов возлагается задача обработки запросов ьа соединение между рабочими станциями и серверами. Ярусы более высоких уровней агрегируют низшие ярусы. Иерархическое упорядочение оптимальным образом подходит для локальных сетей среднего и большого размеров при условии, что предполагаются их расширение и повышение интенсивности трафика.

Компьютерная сеть состоит из трех основных компонентов, работающих согласованно:

• 1) оборудования (концентраторов, коммутаторов, мостов, сетевых адаптеров);
• 2) коммуникационных каналов (кабелей, разъемов);
• 3) сетевой операционной системы.

Аппаратное обеспечение локальных сетей. В качестве физического интерфейса, или соединения, между компьютером и сетевым кабелем выступают платы сетевого адаптера. Платы вставляются в слоты расширения всех сетевых компьютеров и серверов. Чтобы обеспечить физическое соединение между компьютером и сетью, к соответствующему разъему, или порту, платы (после ее установки) подключается сетевой кабель.

Для измерения быстродействия сети в технике введена специальная величина -- мегабит в секунду (Мбит/с). Так как один байт информации состоит из восьми бит, то для того, чтобы определить, сколько символов (байт) в секунду теоретически способна пропустить ЛВС, необходимо величину быстродействия сети разделить на восемь. На практике максимальное быстродействие сети никогда не реализуется. Фактически ЛВС не может работать быстрее, чем самый медленный ее компонент. Если осуществляется передача 1,44 Мбайт данных от дискового накопителя рабочей станции к файловому серверу, затраченное время будет включать не только время на передачу данных, но и время чтения этих данных с диска рабочей станции, время на оперирование данными. Адаптер с большим быстродействием будет быстрее передавать данные по кабелю, а следовательно, и раньше получать ответ.

Когда вы пользуетесь рабочей станцией, она почти во всех отношениях ведет себя как автономный ПК. Однако есть и некоторые отличия. На экране во время загрузки операционной системы появляются дополнительные сообщения, которые информируют вас о том, что сетевая операционная система загружается в рабочую станцию. Вы должны сообщить сетевому программному обеспечению ваше имя пользователя (или идентификационный номер) и пароль перед началом работы Это называется процедурой входа в систему.

После подключения к ЛВС вы видите дополнительные дисковые накопители, ставшие вам доступными. Когда вы распечатываете служебные записки или сообщения, они печатаются на принтере, который может находиться далеко от вашего рабочего места.

В противоположность рабочей станции файловый сервер -- это компьютер, который обслуживает все рабочие станции. Он осуществляет совместное использование файлов, размещаемых на его дисках. Файловые серверы это обычно быстродействующие специализированные компьютеры, часто оснащенные только монохромным монитором и недорогой клавиатурой, потому что они, как правило, интерактивно не используются пользователями ЛВС. Однако файловый сервер почти всегда содержит не менее одного быстродействующего накопителя большой емкости.

Серверы должны быть высококачественными и высоконадежными машинами, потому что при обслуживании всей компьютерной сети они многократно выполняют работу обычной рабочей станции. Их накопители также должны быть высоконадежными и иметь большой срок службы.

Чаще всего файловый сервер выполняет только эти функции. Но иногда в малых ЛВС файл-сервер используется еще и в качестве рабочей станции.

Однако если пользователь такой рабочей станции выключит ее, то вся сеть также будет выключена, к тому же, обслуживание всей компьютерной сети -- большая работа, которая почти не оставляет ресурсов для работы в качестве рабочей станцииНа практике, однако, большинство рабочих станций в течение большей части времени пассивны, по крайней мере с точки зрения доступа к файлам на накопителе. Поэтому пока другие рабочие станции не используют сервер, ваша может задействовать 100% его ресурсов.