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.

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

Серверы 4 Одноранговые сети 5 Сети с выделенными серверами 6 Прочее сетевое программное обеспечение 6 Сетевой контроллер 8 Принт-сервер 8

Топология сети 9

Топология «общая шина» 10 Топология «звезда» 12 Топология «кольцо» 13 Смешанные типы топологии 15 Сети типа Ethernet 10Base2 16 Сети типа Ethernet 10BaseТ и 100BaseT 18 Коммутаторы 19 Другие типы сетей 20

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.

Замечание

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.

Сегодняшняя статья открывает новую рубрику на блоге, которая будет называться “Сети ”. В данной рубрике будет освещаться широчайший круг вопросов, касающихся компьютерных сетей . Первые статьи рубрики будут посвящены разъяснению некоторых базовых понятий, с которыми вы столкнетесь при работе с сетью. А сегодня мы поговорим о том, какие компоненты потребуются для создания сети и какие существуют виды сетей .

Компьютерная сеть – это совокупность компьютерного и сетевого оборудования, соединенного с помощью каналов связи в единую систему. Для создания компьютерной сети нам потребуются следующие компоненты:

• компьютеры, имеющие возможности для подключения к сети (например, сетевая карта, которая есть в каждом современном ПК);
• передающая среда или каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, волоконно-оптические и радиоканалы);
• сетевое оборудование (например, коммутатор или роутер);
• сетевое программное обеспечение (как правило, входит в состав операционной системы или поставляется вместе с сетевым оборудованием).

Компьютерные сети принято подразделять на два основных вида: глобальные и локальные.

Локальные сети (Local Area Network – LAN ) обладают замкнутой инфраструктурой до выхода на поставщиков услуг интернета. Термин “локальная сеть” может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть большого завода, занимающего несколько гектаров. Применительно к организациям, предприятиям, фирмам используется термин корпоративная сеть – локальная сеть отдельной организации (юридического лица) независимо от занимаемой ею территории.
Корпоративные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей (например, сотрудникам компании). Глобальные сети ориентированы на обслуживание любых пользователей.

Глобальная сеть (Wide Area Network – WAN ) охватывает большие географические регионы и состоит из множества локальных сетей. С глобальной сетью, которая состоит из нескольких тысяч сетей и компьютеров, знакомы все – это Интернет.

Системному администратору приходится иметь дело с локальными (корпоративными) сетями. Обычный пользовательский компьютер, подключенный к локальной сети, называется рабочей станцией . Компьютер, предоставляющий свои ресурсы для общего использования другим компьютерам сети, называется сервером ; а компьютер, обращающийся к совместно используемым ресурсам на сервере – клиентом .

Существуют различные виды серверов : файловые (для хранения общих файлов), серверы баз данных, серверы приложений (обеспечивающие удаленную работу программ на клиентах), web-серверы (для хранения web-контента) и другие.

Загрузка сети характеризуется параметром, называемым трафиком. Трафик – это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение числа проходящих по сети блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду. Например, скорость передачи данных в современных локальных сетях может быть 100Мбит/с или 1Гбит/с

В настоящее время в мире насчитывается огромное количество всевозможного сетевого и компьютерного оборудования, позволяющего организовать самые различные компьютерные сети. Все многообразие компьютерных сетей можно разделить на несколько видов по различным признакам:

По территории:

• локальные – охватывают небольшие территории и располагаются внутри отдельных офисов, банков, корпораций, домов;
• региональные – образуются путем объединения локальных сетей на отдельных территориях;
• глобальные (интернет).

По способу связи компьютеров:

• проводные (компьютеры соединяются посредством кабеля);
• беспроводные (компьютеры обмениваются информацией посредством радиоволн. например, по технологии WI-FI или Bluetooth).

По способу управления:

• с централизованным управлением – для управления процессом обмена данных в сети выделяется одна или несколько машин (серверов);
• децентрализованные сети – не содержат в своем составе выделенных серверов, функции управления сетью передаются по очереди от одного компьютера другому.

По составу вычислительных средств:

• однородные – объединяют однородные вычислительные средства (компьютеры);
• неоднородные – объединяют различные вычислительные средства (например: ПК, торговые терминалы, веб-камеры и сетевое хранилище данных).

По типам среды передачи сети разделяются на оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне, через спутниковый канал и т.д.

Вы можете встретить и другие классификации компьютерных сетей. Как правило, системному администратору приходится иметь дело с локальными проводными сетями с централизованным, либо децентрализованным управлением.

Модель взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection reference model - OSI) описывает, каким образом информация от приложения в одном компьютере перемещается через сетевую среду к приложению в другом компьютере. Модель соединения открытых систем - концептуальная модель, составленная из семи уровней, каждый из которых специфицирует определенную группу функций сети. Модель была разработана Международной организацией стандартизации (International Organisation for Standardisation - ISO) в 1984 году и теперь считается базовой архитектурной моделью межмашинной связи. Модель ВОС делит задачи, связанные с перемещением информации между сетевыми компьютерами на семь меньших, более управляемых групп задач.

Таблица структуры уровней модели ВОС

Задача или группа задач помещается на один из семи уровней соединения открытых систем. Каждый уровень является разумно автономным, так, чтобы задачи, назначенные на каждый уровень, могли быть осуществлены независимо. Это дает возможность изменять процессы и конструкции, размещенные на одном из уровней, не затрагивая другие.

Семь уровней модели могут быть разделены на две категории: верхние и нижние. Верхние уровни модели открытых систем имеют дело с прикладными проблемами и полностью осуществляются только в программном обеспечении. Самый высокий уровень (приложений) наиболее близок к конечному пользователю.

Нижние уровни моделируют проблемы транспортировки данных. Физический уровень и уровень передачи данных реализуются в аппаратных средствах и программном обеспечении. Самый нижний, физический уровень, наиболее близок к физической сетевой среде (кабели, например) и ответственен за перемещение информации относительно среды.

Топология локальной сети

Топология локальной сети определяет способ, которым организованы сетевые устройства. Существуют четыре основные топологии локальных сетей:

• шинная (магистральная) топология - линейная архитектура локальной сети, в которой узлы соединены с шиной и могут устанавливать связь со всеми другими узлами на этом сегменте кабеля. Обрыв где-нибудь в магистрали (кабеле) означает полный выход сегмента из строя, пока связь не восстановлена;
• кольцевая топология - архитектура локальной сети, в которой все устройства связаны друг с другом петлей, так чтобы каждое устройство было связано непосредственно с двумя соседними. Данная топология используется в сетях Token Ring/IEEE 802.5 и FDDI;
• звездообразная топология - архитектура, в которой оконечные узлы сети связаны с общим центральным концентратором или переключателем выделенными связями. Сети 1OBaseT Ethernet используют звездообразную топологию. Основное преимущество этого типа сети - надежность: если один из «двухточечных» сегментов имеет разрыв, это затронет только узлы на этой связи; другие пользователи на сети продолжают работать, как будто этот сегмент не существует;
• топология «дерева» - архитектура локальной сети, которая является идентичной шинной топологии, за исключением того, что в этом случае возможны ветви с множественными узлами.

• а - магистраль (шина);
• б - кольцо;
• в - звезда;
• г - дерево.

Из трех наиболее распространенных типов локальной сети шинную топологию используют сети стандартный Ethernet/IEEE 802.3, кольцевую - Fibre Distributed Data Interface (FDDI) и Token Ring/IEEE 802.5.

FDDI

Оптоволоконный интерфейс к распределенным данным (Fibre Distributed Data Interface - FDDI) был разработан комитетом стандартов Американского национального института стандартов (ANSI) в середине 1980-х годов, когда высокоскоростные АРМ проектировщиков начали перегружать полосу пропускания существующих локальных сетей, основанных на Ethernet и Token Ring. Стандарт определяет двойную кольцевую локальную сеть с эстафетным доступом на 100 Мбит/с, использующую волоконно-оптический кабель. FDDI занял свою нишу как надежная, высокоскоростная магистраль для сетей критического назначения с высоким потоком данных.

FDDI использует двойную кольцевую топологию, которая включает два противовращающихся кольца. В процессе нормального функционирования первичное кольцо используется для передачи данных, а вторичное кольцо простаивает. Наличие двойных колец должно обеспечить высокую надежность и устойчивость к ошибкам.

Станция в сети присоединяется к обоим из этих колец и должна иметь не менее двух портов - «А», где первичное кольцо входит и вторичное кольцо выходит, и «В», где вторичное кольцо входит и первичное выходит. Предусмотрены также порты «М», которые являются соединениями для присоединяемых станций, и станция с не менее чем одним М-портом является концентратором.

Последовательность, в которой станции получают доступ к среде, предопределена протоколом сети. Станция генерирует специальную сигнальную последовательность, названную маркером (Token), которая определяет право передачи. Этот маркер непрерывно передают вокруг сети от одного узла к другому. Когда станция собирается послать сообщение, она задерживает маркер, формирует информацию в определенный пакет (фрейм, кадр) FDDI, затем отпускает маркер. Заголовок такого кадра включает адрес станции(й), которая является его получателем. Каждая станция читает кадр, поскольку он передается вдоль кольца, чтобы определить, является ли она адресатом. Если это так, она извлекает данные, передавая кадр далее по кольцу. Когда кадр возвращается к станции возникновения, он ликвидируется. Схема эстафетного управления доступом позволяет всем станциям совместно использовать сетевую полосу пропускания в упорядоченном и эффективном режиме.

Token Ring (Эстафетное кольцо)

Этот стандарт предложен фирмой IBM в 1984 году В качестве передающей среды применяется витая пара или оптоволоконные кабели. Скорость передачи данных - 4 или 16 Мбит/с. В качестве метода управления доступом станций к передающей среде используется метод маркерного кольца (Token Ring), который также разработан фирмой IBM и рассчитан на кольцевую топологию сети.

Основные положения этого метода:

• компьютеры подключаются в сеть по топологии «звезда» или «кольцо»;
• все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер). Маркер передается по кольцу, минуя каждую рабочую станцию в сети. Рабочая станция, располагающая информацией, которую необходимо передать, может добавить к маркеру кадр данных. В противном случае (при отсутствии данных) она просто передает маркер следующей станции;
• в любой момент времени таким правом обладает только одна станция сети.

В IBM Token Ring используются три основных типа пакетов:

• пакет управление/данные (Data/Command Frame). С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети;
• маркер (Token). Станция может начать передачу данных только после получения такого пакета; в одном кольце может быть только один маркер и соответственно только одна станция с правом передачи данных;
• пакет сброса (Abort). Посылка такого пакета вызывает прекращение любых передач.

Ethernet

Спецификации Ethernet начали разрабатываться Xerox Corporation в середине 1970-х годов, и в 1979 году Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel также присоединились к этим работам.

Первая спецификация, выпущенная этими тремя компаниями в 1980 году, называлась «Ethernet Blue Book» и известна под именем «DIX standard» (от инициалов компаний-разработчиков). Это была система на 10 Мбит/с, которая использовала большой коаксиальный кабель в качестве магистрали, прокладываемой внутри здания с меньшими коаксиальными кабелями, отходящими через интервалы около 2.5 м, чтобы соединяться с рабочими станциями. Линия на большом коаксиальном кабеле (обычно желтого цвета) стала известной как «толстый Ethernet» или 10Base-5, где:

• 10 характеризует скорость (10 Мбит/с);
• Base означает, что используется система с полосой немодулированных частот;
• 5 - краткое обозначение для максимальной длины кабеля системы (500 м).

IEEE выпустила официальный стандарт Ethernet в 1983 году, который был назван IEEE 802.3 по наименованию рабочей группы, ответственной за его развитие, а в 1985 году была выпущена версия 2 (IEEE 802.3а). Эта версия известна как «тонкий Ethernet» или 10Base-2, в этом случае максимальная длина 185 м (хотя 2 означает 200 м).

Протокол коллективного доступа Ethernet - множественный доступ с опросом носителя и разрешением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD) и протокол управления доступом к носителю (Media Access Control - MAC) определяют правила пользования для общедоступной сети. Название самого протокола поясняет, как собственно фактически работает процесс управления трафика. Устройства, подключенные к сети проверяют или обнаруживают наличие носителя (проводной связи) перед началом передачи. Если сеть занята, устройство ожидает ее освобождения. Коллективный доступ относится к факту, что несколько устройств могут совместно использовать одну и ту же сетевую среду. Если случайно два устройства попытаются передать данные точно в одно и то же время и возникает коллизия, то механизм разрешения коллизий заставляет оба устройства перейти в ожидание на случайный интервал времени, а затем повторить передачу.

Популярность Ethernet росла в течение 1990-х годов, пока технология не стала почти вездесущей. К концу 1997 года было оценено, что более 85 % всех установленных сетевых подключений имели тип Ethernet, а в следующем году технология составляла 86 % поставок сетевого оборудования. Несколько факторов внесли вклад в успех Ethernet, не в последнюю очередь его масштабируемость.

Быстрый Ethernet

Быстрый Ethernet был официально принят летом 1995 года, спустя два года после того, как группа ведущих сетевых компаний сформировала Союз Быстрого Ethernet (Fast Ethernet Alliance), чтобы разработать стандарт. Быстрый Ethernet (также называемый 100Base-T) сохраняет тот же самый протокол CSMA/CD, кроме того, использование кабеля Категории 5 (смотри таблицу 7.9) обеспечивает более высокую полосу пропускания и вводит новые возможности типа полнодуплексной передачи и автоматического установления связи.

Гигабит-Ethernet

Следующий шаг в развитии Ethernet управлялся Союзом гигабит-Ethernet (Gigabit Ethernet Alliance), образованным в 1996 году Утверждение ряда стандартов гигабит-Ethernet зыло закончено летом 1999 года, и они определяют физический уровень использования комплекса проверенных технологий, включая лервоначальные спецификации Ethernet и Спецификацию волоконного канала ANSI ХЗТ11:

• 1000Base-X - стандарт использует на физическом уровне оптоволоконные каналы и определяет технологию взаимосвязи для подключения рабочих станции, суперЭВМ, накопителей информации и периферийные устройства, используя волоконно-оптические и проводные (экранированная витая пара) типы носителей;
• 1000Base-T - стандарт для связи с использованием неэкранированной витой пары.

Гигабит-Ethernet является преемственной по отношению к 10 Мбит/с и 100 Мбит/с предшественникам, позволяя прямое перемещение к работе с сетями более высокой скорости. Все три скорости Ethernet используют один и тот же формат кадра передачи данных IEEE 802.3, полнодуплексные операции и методы управления потоком данных. В полудуплексном режиме гигабит-Ethernet использует тот же самый метод множественного доступа с опросом несущей и разрешением конфликтов.

Использование одного и того же формата кадра (фрейма) переменной длины (от 64 до 1514 байт) IEEE 802.3 как в Ethernet, так и быстром Ethernet является ключом к совместимости, к тому, что существующие устройства Ethernet малого быстродействия могут быть связаны с устройствами гигабит-Ethernet, используя сетевые коммутаторы или маршрутизаторы, чтобы приспособить одну физическую скорость линии к другой.

Одноранговые и клиент серверные сети

В одноранговой сетевой архитектуре (peer-to-peer) каждый компьютер (рабочая станция) имеет эквивалентные возможности и обязанности. Нет разделения функций, и компьютеры просто соединяются друг с другом в рабочей группе, чтобы совместно использовать файлы, принтеры и доступ к . Это является обычным для рабочих групп, включающих 10 или менее компьютеров, делая это обычным во многих системах малого офиса, где каждый персональный компьютер действует как независимая рабочая станция, которая сохраняет данные на собственном НЖМД, но может совместно использовать данные со всех других персональных компьютеров на сети.

Программное обеспечение для одноранговых сетей включено в современные операционные системы настольных персональных компьютеров типа Windows и MAC OS (Макинтош) без необходимости приобретения специального сетевого программного обеспечения.

Клиент серверная сетевая архитектура стала популярной в конце 1980-х и в начале 1990-х годов, так как многие приложения были перенесены от хост компьютеров и универсальных ЭВМ к сетям персональных компьютеров.

Разработка приложений для распределенной вычислительной среды требовала, чтобы они фактически были разделены на две части: клиент (передняя сторона) и сервер (задняя сторона). Сетевая архитектура, на которой они были осуществлены, отразила эту клиент серверную модель, где персональный компьютер пользователя (клиент) действует как машина-источник запросов, а более мощная машина сервер, с которой осуществляется связь через локальную или глобальную сеть, действует как система обслуживания запросов.

• а - распределенное отображение данных;
• б - удаленное отображение данных (эмуляция терминала);
• в - распределенное приложение (серверы приложений);
• г - доступ к удаленной базе данных (серверы баз данных);
• д - доступ к распределенной базе данных (интеграция/репликация баз данных)

Сетевые аппаратные средства

Сети базируются на аппаратных средствах и программном обеспечении. Сетевые аппаратные средства обеспечивают физические связи между различными узлами сети и типично включают:

• сетевые интерфейсные платы, одна на каждый персональный компьютер;
• сетевые устройства (концентраторы, мосты, маршрутизаторы, переключатели и так далее). Предназначены для того, чтобы подключать различные сегменты сети и гарантировать, что пакеты информации посылают предназначенному адресату;
• сетевые кабели, которые соединяют каждую сетевую карту с концентратором или переключателем.

Сетевые карты (адаптеры)

Сетевые интерфейсные платы (Network interface cards - NIC), обычно называемые сетевыми картами, используются, чтобы подключить персональный компьютер к сети, и обеспечивают физическую связь между сетевой средой и внутренней шиной компьютера (модель открытых систем - уровни 1 и 2).

Большинство сетевых адаптеров разработано для специфического типа сети, протокола и носителей, хотя некоторые могут обслуживать различные сети.

• а - сетевая интерфейсная карта;
• б - концентратор;
• в - трансивер.

Концентраторы/повторители

Концентратор/повторитель (размножитель, иногда - «хаб», от hub) используется, чтобы соединить два или больше сетевых сегмента с любым типом среды передачи (носителя). В больших сетях качество передачи начинает ухудшаться, как только сегменты превышают некоторую максимальную длину. Концентраторы усиливают сигнал, что позволяет увеличить размер сегмента. Пассивные концентраторы просто отправляют любые пакеты данных, которые они получают от одной из рабочих станций, ко всем остальным. Активные концентраторы, также иногда называемые «многопортовые повторители» (multiport repeaters), восстанавливают форму сигнала, разрушающегося в процессе прохождения по сети.

Число и тип концентраторов в любом домене коллизий для сетей 10Base-T Ethernet ограничены величинами, приведенными в таблице.

В то время как повторители позволяют размерам локальных сетей превышать нормальные пределы расстояния, они все же ограничивают количество поддерживаемых узлов. Такое оборудование, как мосты, маршрутизаторы и коммутаторы, однако, позволяют локальным сетям становиться значительно крупнее благодаря их способности поддерживать полные сегменты Ethernet на каждом порту.

Мосты

Мосты - устройства передачи данных, которые используются преимущественно на уровне 2 модели взаимодействия открытых систем (устройства уровня передачи данных).

Мосты также называют устройствами «с промежуточным накоплением», потому что они анализируют пакет Ethernet полностью перед решением о фильтрации или отправлении. Большинство мостов - самообучающиеся, они формируют таблицу пользовательских адресов Ethernet на сегменте, анализируя пакеты, проходящие сеть.

Маршрутизаторы

Маршрутизация - управление перемещением информации через множество сетей от источника до адресата. Она противопоставляется коммутации (соединению), которая исполняет подобную же функцию. Различие заключается в том, что соединение происходит на уровне 2 (уровень связи) ВОС, тогда как маршрутизация - на уровне 3 (сетевой).

Маршрутизаторы используют информацию, входящую в состав каждого пакета, чтобы направить его от одной локальной сети до другой, а также связываются друг с другом и обмениваются информацией, которая позволяет им определять оптимальный маршрут через сложную сеть из многих локальных сетей. Чтобы сделать это, маршрутизаторы формируют и поддерживают «таблицы маршрутизации», которые содержат различные виды информации о маршрутах в зависимости от используемых алгоритмов. Получив пакет, маршрутизатор выбирает оптимальный маршрут, посылая пакет на тот или иной следующий маршрутизатор.

Коммутаторы

Коммутаторы - расширение концепции мостов локальных сетей. Они работают на уровне 2 (уровень связи) ВОС, осуществляя управление потоком данных, обеспечивая физическую (в противоположность логической) адресацию и управляя доступом к физической среде.

Сетевые коммутаторы могут связать четыре, шесть, десять или больше сетей вместе и имеют два основных типа - «сокращенный» и «с промежуточным накоплением». Коммутаторы первого типа работают быстрее, потому что они исследуют только адрес назначения перед отправлением пакета на сегмент адресата. Коммутатор с промежуточным накоплением, наоборот, принимает и анализирует полный пакет перед отправлением адресату.

Приемопередатчики. Приемопередатчики (трансиверы) используются, чтобы соединять узлы с различными средами передачи Ethernet. Большинство компьютеров и сетевых интерфейсных плат содержат встроенный 10Base-T или 10Base-2 приемопередатчик, позволяя им связываться непосредственно с Ethernet, не требуя внешнего приемопередатчика. Много устройств Ethernet обеспечиваются соединителем интерфейса устройств доступа, чтобы позволить пользователю соединяться с любым типом сред передачи через внешний приемопередатчик. Соединитель интерфейса устройств доступа состоит из пары разъемов типа D с 15 штырьками. «Толстые» (10Base-5) кабели также используют приемопередатчики, чтобы осуществлять подключения.

Для сетей быстрого Ethernet был разработан интерфейс, названный «Интерфейс, независимый от среды» (Media Independent Interface), предлагающий гибкий способ поддержать подключения на скорости 100 Мбит/с. Это - популярный способ подключения к 100Base-FX устройств быстрого Ethernet на основе проводной связи.

Внутренние (домашние) сети

К концу 2002 года более 30 млн североамериканских домашних хозяйств имели два или более компьютеров - и они столкнулись с теми же проблемами, что и предприниматели почти 20 годадами ранее: неспособность совместно использовать компьютеры и периферийные ресурсы или распределять информацию между пользователями.

Сети Ethernet

Для приспособления сетевых технологий к данному рынку производители разработали домашние сетевые комплекты, состоящие из дешевых сетевых адаптеров, недорогого концентратора и программного обеспечения простой конфигурации.

Кабели UTP Категорий 3 или 5, требуемые сетями Ethernet, доступны в компьютерных магазинах и «все для дома», а также устанавливаются во многих новостройках. Задача коммуникации не трудна, особенно в ситуациях, где все персональные компьютеры расположены в одной комнате типа домашнего офиса.

Рисунок показывает, как сеть Ethernet может быть установлена в доме. Внутренние или внешние сетевые адаптеры размещены в каждом персональном компьютере. Периферийные устройства без прямого подключения к Ethernet (например, принтер) разделены через сетевой компьютер. Каждый персональный компьютер связан с концентратором по кабелю Категории 3 или 5. Концентратор управляет связью между устройствами на сети. Единичный канал на 56 Кбит/с - ISDN, аналоговый, кабельный или ADSL-модем, обеспечивает общедоступное подключение к Интернет.

Сети на телефонных линиях

Такие сети используют в своих интересах незанятую пропускную способность существующих телефонных проводов. Информация передается на частотах, много больших, чем обычная телефонная сеть (POTS) или цифровые услуги ISDN (xDSL), так что нет конфликта с использованием телефонной линии для звуковой телефонии, факса или услуг Интернет, эксплуатирующих те же самые телефонные цепи.

Используется технология разделения общей полосы пропускания - частотное мультиплексирование (frequency division multiplexing - FDM). Здесь полная полоса пропускания делится на несколько полос, называемых каналами, используя фильтры. Каждый вид трафика - аналоговый (голос) и цифровой (данные, аудио и видео) - использует различные каналы.

Первая спецификация, выпущенная осенью 1998 года Альянсом по домашним сетям (Home Phoneline Networking Alliance - HomePNA), приняла метод доступа к носителям IEEE 802.3, по существу обеспечивая 1 Мбит/с Ethernet по телефонным линиям. Последующая версия - HomePNA 2.0, завершенная в конце 1999 года, использует цифровую обработку сигналов (технология, встроенная в микросхемы), чтобы предложить более высокую эффективность, лучшее приспособление к узкополосным линиям, увеличивая силу сигнала и улучшая фильтрацию шума от близлежащих приборов. Устройства, основанные на HomePNA 2.0, могут поддерживать скорости передачи до 10 Мбит/с.

В типичных домашних сетях на телефонных линиях внутренние или внешние сетевые адаптеры установлены в каждом персональном компьютере и включены в близлежащее телефонное гнездо. Принтеры или другие устройства, включая одновременный доступ к Интернет через канал на 56 Кбит/с (ISDN, аналоговый, кабельный или ADSL-модем), могут быть разделены между персональным компьютером.

Сети на линиях электропитания

Эти сети устроены наподобие рассмотренных выше, но используют для связи цепи электропитания или силовые линии электропередачи. Внутренние или внешние сетевые адаптеры установлены в каждом персональном компьютере и подключаются в близлежащую розетку электропитания.

Технологии сетей на силовых линиях используют разнообразие методов доступа к носителю, включая множественный доступ с опросом несущей и разрешением конфликтов (CSMA/CD), датаграммный коллективный доступ (datagram sensing multiple access - DSMA), централизованную эстафетную передачу (centralised token passing - CTP).

Кроме того, здесь также используется технология модуляции, именуемая кодированием со сдвигом частот (frequency shift keying - FSK) для передачи цифровых сигналов. Кодирование со сдвигом частот использует две или больше различных частот в узкой полосе, одна определяет «1», другая «0» двоичного кода.

Сети на силовых линиях имеют те же плюсы, что и сети на телефонных линиях, однако имеются и недостатки. Во-первых, они не обеспечивают таких скоростей, как другие сетевые среды передачи, в связи с высоким уровнем помех. Типичные скорости располагаются от 50 до 350 кбит/с. Во-вторых, поскольку единый кабель электропитания подводится к множеству домов и квартир, всегда возможна или утечка информации, или внешнее проникновение. Поэтому требуется или установка частотных фильтров на силовые кабели, или шифровка данных, или иные защитные мероприятия.

Беспроводные сети

Беспроводные локальные сети (WLAN) предлагают дополнительные преимущества для потребителей - подвижность. Потребители имеют возможность передвигаться внутри или снаружи их домов и оставаться подключенными к Интернет или к другим ресурсам сети. Инсталляция проста, потому что не требуется никаких проводов, и беспроводные сетевые компоненты могут быть установлены где угодно в доме.

Конечные пользователи обращаются к WLAN через адаптеры беспроводной локальной сети, которые реализуются как платы PCMCIA в портативных компьютерах, ISA или PCI-платы в настольных компьютерах или встроены в карманные (ручные) компьютеры. Адаптеры WLAN обеспечивают интерфейс между клиентами сетевой операционной системой через антенну; характер беспроводного подключения прозрачен для сетевой операционной системы.

На рисунке показано, как беспроводная сеть может быть установлена в доме. Внутренние или внешние адаптеры установлены на каждом персональном компьютере. Принтеры или другие периферийные устройства могут быть разделены через подсоединение к персональному компьютеру. Устройство пункта доступа соединяется с цифровой абонентской линией или кабельным модемом и обеспечивает высокоскоростной доступ к Интернет для всей сети.

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

Серверы................................................................................................................................................................................. 4

Программное обеспечение для локальных сетей ..................................................................................................... 5

Одноранговые сети............................................................................................................................................................ 5

Сети с выделенными серверами..................................................................................................................................... 6

Прочее сетевое программное обеспечение................................................................................................................. 6

Оборудование для локальных сетей ............................................................................................................................. 8

Сетевой контроллер........................................................................................................................................................... 8

Принт-сервер........................................................................................................................................................................ 8

Топология сети ...................................................................................................................................................................... 9

Топология «общая шина» .......................................................................................................................................... 10

Топология «звезда» ....................................................................................................................................................... 12

Топология «кольцо» ..................................................................................................................................................... 13

Смешанные типы топологии ..................................................................................................................................... 15

Локальная сеть с несколькими файловыми серверами ..................................................................................... 16

Сети типа Ethernet 10Base2 ......................................................................................................................................... 16

Сети типа Ethernet 10BaseТ и 100BaseT ................................................................................................................ 18

Коммутаторы ................................................................................................................................................................... 19

Другие типы сетей .......................................................................................................................................................... 20

Список использованной литературы: ........................................................................................................................ 21

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.

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.

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

1. общая шина;

2. кольцеобразная (кольцевая);

3. 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:

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.

Самым распространенным методом доступа в сетях этой топологии является 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.

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 10Base-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.

Замечание

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

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

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

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