Что такое локальная вычислительная сеть: Локальная вычислительная сеть ЛВС

Содержание

Локальная вычислительная сеть — Википедия

Лока́льная вычисли́тельная сеть (ЛВС, локальная сеть; англ. Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт).

Построение сети

Существует множество способов классификации сетей. Основным критерием классификации принято считать способ администрирования. То есть в зависимости от того, как организована сеть и как она управляется, её можно отнести к локальной, распределённой, городской или глобальной сети. Управляет сетью или её сегментом сетевой администратор. В случае сложных сетей их права и обязанности строго распределены, ведётся документация и журналирование действий команды администраторов.

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные, оптические связи устанавливаются через Ethernet и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь связь с другими локальными сетями через шлюзы, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet. Следует отметить, что ранее использовались протоколы Frame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны.

Маршрутизация в локальных сетях используется примитивная, если она вообще необходима. Чаще всего это статическая либо динамическая маршрутизация (основанная на протоколе RIP).

Иногда в локальной сети организуются рабочие группы — формальное объединение нескольких компьютеров в группу с единым названием.

Сетевой администратор — человек, ответственный за работу локальной сети или её части. В его обязанности входит обеспечение и контроль физической связи, настройка активного оборудования, настройка общего доступа и предопределённого круга программ, обеспечивающих стабильную работу сети.

Технологии локальных сетей реализуют, как правило, функции только двух нижних уровней модели OSI — физического и канального. Функциональности этих уровней достаточно для доставки кадров в пределах стандартных топологий, которые поддерживают LAN: звезда, общая шина, кольцо и дерево. Однако из этого не следует, что компьютеры, связанные в локальную сеть, не поддерживают протоколы уровней, расположенных выше канального. Эти протоколы также устанавливаются и работают на узлах локальной сети, но выполняемые ими функции не относятся к технологии LAN.

Адресация

В локальных сетях, основанных на протоколе IPv4, могут использоваться специальные адреса, назначенные IANA (стандарты RFC 1918 и RFC 1597):

10.0.0.0—10.255.255.255;
172.16.0.0—172.31.255.255;
192.168.0.0—192.168.255.255.

Такие адреса называют частными, внутренними, локальными или «серыми»; эти адреса недоступны из сети Интернет. Необходимость использовать такие адреса возникла из-за того, что при разработке протокола IP не предусматривалось столь широкое его распространение, и постепенно адресов стало не хватать. Для решения этой проблемы был разработан протокол IPv6, однако он пока малопопулярен. В различных непересекающихся локальных сетях адреса могут повторяться, и это не является проблемой, так как доступ в другие сети происходит с применением технологий, подменяющих или скрывающих адрес внутреннего узла сети за её пределами — NAT или прокси дают возможность подключить ЛВС к глобальной сети (WAN). Для обеспечения связи локальных сетей с глобальными применяются маршрутизаторы (в роли шлюзов и файрволов).

Конфликт IP адресов — распространённая ситуация в локальной сети, при которой в одной IP-подсети оказываются два или более компьютеров с одинаковыми IP-адресами. Для предотвращения таких ситуаций и облегчения работы сетевых администраторов применяется протокол DHCP, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP.

LAN и VPN

Связь с удалённой локальной сетью, подключенной к глобальной сети, из дома/командировки/удалённого офиса часто реализуется через VPN. При этом устанавливается VPN-подключение к пограничному маршрутизатору.

Особенно популярен следующий способ организации удалённого доступа к локальной сети:

Обеспечивается подключение снаружи к маршрутизатору, например по протоколу PPPoE, PPTP или L2TP (PPTP+IPSec).
Так как в этих протоколах используется PPP, то существует возможность назначить абоненту IP-адрес. Назначается свободный (не занятый) IP-адрес из локальной сети.
Маршрутизатор (VPN, Dial-in сервер) добавляет proxyarp — запись на локальной сетевой карте для IP-адреса, который он выдал VPN-клиенту. После этого, если локальные компьютеры попытаются обратиться напрямую к выданному адресу, то они после ARP-запроса получат MAC-адрес локальной сетевой карты сервера, и трафик пойдёт на сервер, а потом и в VPN-туннель.

См. также

Литература

Ссылки

Локальная сеть — что это? Топологии и виды локальных сетей

Локальная сеть или точнее сказать локальная вычислительная сеть (ЛВС) — это компьютерная сеть, которая объединяет сетевые устройства между собой, такие как серверы, компьютеры, принтеры, видеокамеры, смартфоны и другие. ЛВС (LAN — Local Area Network).

Локальную вычислительную сеть еще называют местной вычислительной сетью, так как она служит для объединения сетевых устройств в небольшую группу. Объединение сетевых устройств может осуществляться не только с помощью кабелей, но и с помощью беспроводных технологий.

Назначение ЛВС

Объеденение сетевых устройств — вот ее главное предназначение. С помощью ЛВС пользователи могут обмениваться данными, подключаться к общим принтерами и распечатывать документы, хранить данные на общем сервере или на своем компьютере, с возможностью доступа к ним других пользователей ЛВС.

Объем ЛВС

Как правило, локальная вычислительная сеть распространяется на офис, дом, помещение или здание. ЛВС может объединить даже несколько зданий, однако, если использовать витую пару для объединения зданий, расстояние (длина кабеля) не должно превышать 100 метров. Иначе могут возникнуть задержки в передачи данных. Витую пару редко преминяют для соединения двух и более зданий в одну ЛВС. Чаще всего, для выполнения этой задачи используют оптический кабель и соответствующее оборудование.

Виды ЛВС

Одноранговая локальная сеть

Одноранговую локальную сеть применяют для объединения небольшого количество компьютеров (до 10 штук). При одноранговой локальной сети, каждый пользователь своего компьютера принимает решение о доступе к данным для других пользователей сети. Такую ЛВС еще называют равноправной.

Локальная сеть на основе сервера

Это более распрастраненный вид ЛВС, более производительный и надежный. Сервером может служить как обычный компьютер, так и специальный, характеристики и програмное обеспечение которого предназначены специально для этих целей. Сервер может выполнять массу функций: хранить в себе данные пользователей ЛВС, назначать права и ограничивать доступ пользователям, при передачи сообщений определять оптимальные маршруты и многое другое.

Топология/структура ЛВС

Топология локальной вычислительной сети определяет структуру, то как компьютеры будут соединяться друг с другом.

1. Шина — это последовательное соединение компьютеров в сеть, с помощью общего кабеля.

2. Звезда — это параллельное соединение компьютеров. Каждый компьютер подсоединяется кабелем к одному устройству — концентратору или хабу.

3. Кольцо — компьютеры соединены кабелем в неразрывное кольцо. Выход из строя любого компьютера или обрыв кабеля — приведет к неработоспособности ЛВС.

4. Смешанная — в такой сети объединяются различные топологии сетей, что снижает вероятность сбоя. Смешанная топология сети преобладает в крупных ЛВС.

Локальная вычислительная сеть применяется повсюду, в офисах и жилых домах/квартирах. Помимо своих основных функций, ЛВС, еще предоставляет пользователям доступ в глобальную вычислительную сеть, с помощью роутера или маршрутизатора.

Отличия систем СКС и ЛВС

Чем отличается СКС от ЛВС?

В этой статье мы объясним простым языком отличие ЛВС от СКС, для тех, кто не занимается проектированием и монтажом этих систем и не знает их особенностей.

Что такое ЛВС и СКС? Многие думают, что это одно и то же, а именно, офисная компьютерная сеть. В этом есть доля правды, так как офисная компьютерная сеть как раз является ЛВС или LAN. Но СКС подразумевает нечто большее, и ЛВС обычно является ее частью. Рассмотрим этот момент подробнее.

Сегодня в зданиях любого назначения, будь то офисные, промышленные, административные, главными инструментами являются компьютеры и телефоны, соединенные в одну сеть для слаженной совместной работы. Ее конфигурация определяется потребностями организаций и сотрудников, работающих в этих зданиях.

А собраны эти системы на базе универсальной структурированной кабельной сети СКС, покрывающей весь объект, и предназначенной для реализации на ее основе единой информационной структуры, включающей в себя:

локальные вычислительные сети ЛВС,

телефонные сети и АТС,

слаботочные системы безопасности: охранную и пожарную сигнализацию, оповещение и управление эвакуацией,

видеонаблюдение, контроль и управление доступом,

автоматизацию и диспетчеризацию инженерного оборудования,

телевидения и радио.

Список впечатляет, не правда ли? Для надежной интеграции и эксплуатации этих систем важно правильно выполнить проектирование СКС, с учетом всех требований и стандартов и исходной документации. Проще говоря, чтобы при дальнейшей эксплуатации хватило с запасом пропускной способности, но при этом не было значительного перерасхода материалов и комплектующих.

Структурированная кабельная система состоит из медных и оптоволоконных кабелей, коммутационных комплектующих, шкафов, кабельных лотков, кабель-каналов и других необходимых элементов, проложенных в виде многоуровневой структуры во все места объекта, где понадобится подключение.

Локальная вычислительная сеть (LAN) обычно покрывает офис, здание или группу зданий, занимаемые одной организацией или бизнесом, и охватывает компьютерное и периферийное оборудование, позволяя обмениваться данными. Монтаж локальной вычислительной сети осуществляется на основе рабочего проекта.

Проекты СКС и ЛВС включают в себя примерно одинаковый набор данных: пояснительную записку, чертежи, документацию, пакет разрешительной документации и так далее.

Монтаж сетей ЛВС и СКС обычно отличают объемы и условия работ.

Монтаж СКС чаще всего производится до отделочных работ, и включает в себя строительные и земляные работы, установку лотков, шкафов и коммутационного оборудования и прокладку кабелей, пусконаладку.

Монтаж ЛВС обычно производится в отделанных помещениях, и включает в себя установку и настройку серверов, прокладку кабель-каналов, укладку кабелей, установку розеток, пусконаладку.

Качество проектирования и монтажа СКС и ЛВС будет определять безопасность и комфорт работы в здании на долгие годы вперед.

Надеемся, что теперь вы точно знаете назначение и отличия между этими системами!

Зачем нужна локально-вычислительная сеть (ЛВС)?

Как компьютерная сеть облегчит жизнь в вашей компании

По традиции первой в дом запускают кошку. Для организаций роль «кошки» подчас играет локальная вычислительная сеть. Без неё редкая компания начнет работу в новом офисе.

Монтаж ЛВС (Локальная вычислительная сеть, или LAN, то есть Local Area Network – необходимое условие для эффективной работы современной компании, в которой не обойтись без компьютеров и других электронных устройств.

Но что такое ЛВС? Белый шнур, который проходит вдоль стен и вставляется в компьютер? Возможно, Вы удивитесь, узнав, как много включается в понятие локальной сети.

Что такое локальная вычислительная сеть?

ЛВС – это совокупность программных и аппаратных средств для объединения компьютеров в единую систему хранения и обработки информации. Если проще, то локальная сеть – это все: компьютеры, модемы, серверы, маршрутизаторы, коммутаторы и другое оборудование. Это с одной стороны. С другой – операционные системы и сетевые протоколы.

Слово «локальная» в названии ЛВС указывает на размеры сети. Обычно она служит для того, чтобы объединить один офис или здание. Реже – несколько домов.

Расстояние между компьютерами в локальной сети не должно превышать 100 метров. Это связано с тем, что электрический сигнал не может преодолеть по кабелю большие расстояния. С этим ограничением можно бороться. Для этого между компьютерами ставится активное сетевое оборудование.

Для чего нужна ЛВС?

Вот основным задачи, которые решаются благодаря локальной вычислительной сети:

Общий доступ в Интернет. Благодаря монтажу локальной сети в офисе можно без особых затрат организовать подключение к Интернет каждого сотрудника.
Коммуникативная. Благодаря локальной сети можно настроить почтовый сервер и организовать почтовый сервер или установить программу обмена мгновенными сообщениями.
Совместная работа. Сотрудники могут совместно трудиться над документами на сервере, не создавая дубликатов или печатных копий. Работа идет значительно быстрее и организованнее.
Общий доступ к принтерам, копирам и сканерам. Вы можете существенно сэкономить на стоимости расходных материалов, приобретя сетевой принтер или сканер.
Сеть открывает огромные перспективы для организации делопроизводства. Например, Вы можете использовать Корпоративную информационную систему (КИС).

Нет, это далеко не все возможности сети, но перечисленного достаточно, чтобы понять, каким мощным инструментом может стать хорошо спланированная и настроенная локальная сеть.

Локальная вычислительная сеть ℹ️ определение, структура, основные характеристики, классификация и виды, обозначение, функции, назначение и принцип работы ЛВС

Если несколько компьютеров соединены между собой таким образом, что между ними могут передаваться данные, то это локальная вычислительная сеть.

Её использование является значительно более эффективным по сравнению с одиночными компьютерами. Локальные сети уже стали частью повседневной жизни.

Что такое локальная сеть

Передача информации между компьютерами присутствует практически с самого начала их использования.

Совместное использование нескольких вычислительных устройств позволяет объединить их ресурсы или распределить между ними конкретные функции, сделав использование вычислительной техники более продуктивным.

Локальные сети могут иметь различный масштаб: от двух или нескольких компьютеров объединённых между собой, до сотен.

Совместная работа увеличивает эффективность и позволяет сделать использование вычислительной техники более рациональным.

Классификация локальных вычислительных сетей

В соответствии со способами использования сегментов связи между отдельными компьютерами, вычислительные устройства можно разделить следующим образом:

В первом случае каждое из устройств соединено только с одним соседом. При многоточечном типе соединений каждый имеет сегмент кабеля для подсоединения с каждым другим.

В разных случаях для связи между компьютерами могут использоваться различные способы:

специально проложенные кабели;

существующие провода телефонной сети;

соединения, сделанные на основе беспроводной связи;

смешанные решения, определение их особенностей зависит от конкретной ситуации.

Степень использования приоритетности может быть установлена следующим образом:

Отсутствие его использования. В этом случае каждый из компьютеров имеет право работать с каждым другим.

Соединение может быть выполнено для компьютера с таким же или более низким приоритетом.

Последний способ обеспечивает более высокий уровень безопасности при подсоединении к интернету.

Структура локальной вычислительной сети

В информатике их можно классифицировать по способу соединения компьютеров между собой. Таким образом можно говорить о двух классах локальных сетей:

Отличительные признаки одноранговой локальной сети:

Входящие в неё компьютеры имеют одинаковые права.

У каждого из них имеется уникальный идентификатор.

При таком устройстве сети не применяются выделенные серверы, поэтому каждая из входящих в структуру единиц в конкретных ситуациях может работать как клиент или сервер.

Сети такого типа более дешёвые в эксплуатации. Их сопровождение является более простым по сравнению с иерархическим типом. Их часто применяют для небольших домашних или офисных сетей.

В компьютерах доступ к информации практически не ограничен. С каждого из них можно посмотреть данные с другой машины.

Ещё одним недостатком такого является то, что производительность здесь не оптимизирована и является очень низкой.

Характерные особенности иерархической сети:

Наличие одного или нескольких выделенных серверов. На них хранятся приложения и данные для доступа с других компьютеров.

В этом случае уровень безопасности существенно выше, чем в одноранговой сети.

Сервер может входить в качестве составной части в сеть более высокого ранга.

Конкретный способ соединения компьютеров называется топологией сети. Наиболее известными вариантами являются:

Шинная топология

Понятие шинной топологии предусматривает наличие общего кабеля, ответвления от которого подсоединены к каждому из имеющихся компьютеров.

При этом все вычислительные устройства могут взаимодействовать друг с другом. Сеть легко может быть расширена.

Если по какой-то причине один из узлов станет неработоспособным, то это не окажет никакого влияния ни на один из остальных.

Такая топология не является безопасной. Устройство, подключённое к общей шине, может получить доступ ко всей информации, хранящейся в этой сети.

Эта топология уязвима к повреждению центрального кабеля — своей основы. Поэтому при организации такой локальной сети нужно уделять особое внимание качеству соединения отдельных сегментов с обще шиной.

Топология «звезда»

Построение топологии «звезда» предусматривает наличие одного компьютера, соединённого со всеми остальными. При этом остальные не имеют непосредственной связи с другими устройствами.

Вся связь выполняется только через центральный компьютер и определяется его возможностями.

Затраты на организацию такого типа сети зависят от того, насколько центральное вычислительное устройство близко расположено к каждому из остальных.

Если необходимо провести расширение, то к новой машине будет необходимо протянуть ещё один кабель из центра.

Топология «кольцо»

При использовании топологии, которая называется «кольцо», каждая машина соединена с двумя другими таким образом, что все вместе они объединены в кольцо.

При выходе из строя одного компьютера, локальная сеть станет неработоспособной. Чтобы этого избежать, могут быть применены резервные кольца или обходные переключатели.

Иерархическая топология

Древовидная структура создается путём соединения нескольких участков типа «звезда». При этом соединения имеют несколько иерархических уровней.

Такой вариант выгодно применять для организации глобальных сетей большого масштаба.

Комбинированный вариант

Иногда локальные сети состоят из участков, в которых используются различные схемы соединения. Такая топология является комбинированной.

<br />

Аппаратное обеспечение

Для объединения нескольких вычислительных устройств в одну сеть необходимо специальное оборудование:

Приём и передача данных осуществляется с помощью специальных кабелей. Наиболее распространено использование витой пары. Кабели делят в соответствии с их назначением. Могут применяться те, с помощью которых связываются отдельные вычислительные устройства, или такие, которые рассчитаны на высокую скорость связи. Последние называют магистральными. Они применяются, в частности, для подключения к провайдеру.

В каждом из компьютеров должна присутствовать сетевая плата с разъёмом для соединительного кабеля для расшифровки сигналов, приходящих из сети. В случае, если речь идёт о беспроводной связи, необходимо применять соответствующий адаптер.

Иногда сеть организована таким образом, что соединения имеют значительную длину. В этом случае мощности сигналов может не хватить, и тогда используются специальные устройства — повторители. Их устанавливают на определённом расстоянии, чтобы они выполняли усиление сигнала.

В некоторых ситуациях нужно сделать так, чтобы кабель передавал сигнал на несколько других — здесь применяются хабы, в которых предусмотрены специальные гнёзда для подключения.

Трансиверы осуществляют передачу сигнала между различными средами распространения сигнала.

Маршрутизаторы представляют собой компьютеры, оснащённые двумя или большим количеством сетевых плат. Они осуществляют соединения двух сегментов сети, передавая между ними сигналы.

Если использовать перечисленное оборудования, присовокупить сетевые драйвера, правильно произвести настройку, то будет создана локальная сеть.

<br />

Основные характеристики ЛВС

Существует огромное разнообразие локальных сетей. Однако основных характеристик немного:

скорость приёма и передачи данных;

адаптируемость, т. е. насколько легко проводить расширение существующей сети;

надёжность характеризует работоспособность сети в случае повреждения одного или нескольких сегментов;

безопасность подразумевает, насколько трудно внешним устройствам получить информацию из локальной сети при несанкционированном доступе.

Существуют также другие виды оценок, но эти являются основными.

Области применения ЛВС

Сети можно классифицировать по различным признакам. Одним из них является её назначение.

В соответствии с этим критерием локальные сети могут быть предназначены для решения следующих задач:

Те, которые необходимы для выполнения терминального обслуживания.

Задачей распределённых вычислительных систем является проведение вычислений, требующих значительных ресурсов. В этом случае локальная сеть организована таким образом, чтобы совместно использовать вычислительные ресурсы нескольких компьютеров.

Офисные сети предназначены для того, чтобы рационально организовать работу коллектива. Например, могут быть выделены отдельные устройства для печати, хранения данных, связи с интернетом.

Задачей сетей организационного управления является оптимизация деятельности компании.

В промышленности активно используются локальные компьютерные сети, объединяющие не только компьютеры, но и оборудование. Они помогают организовать работу на уровне современных требований.

Эти виды использования не единственные, но они являются наиболее распространёнными.

<br />

ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ (ЛВС) — Студопедия

Интернет или, по-другому, всемирная сеть – это, конечно, хорошо. Но возможности соединения по ней ограничены «черепашьей» скоростью вашего модема и толщиной вашего кошелька.

Для объединения близко расположенных компьютеров без использования телефонных линий применяются ЛВС.

В свою очередь уже объединенные в ЛВС компьютеры могут быть подключены к Интернету.

Компьютерные сети можно классифицировать по многим признакам, например по удаленности сетевых узлов.

Расстояние между узлами	Масштаб сети	Обозначение
0,1 км	Здание	Локальная сеть (Local Area Network)
1-10 км	Город	Городская сеть (Metropolitan Area Network)
10-1000 км	Страна	Глобальная сеть (Wide Area Network)
Более 1000 км	Планета	Internet

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) – это совокупность компьютеров и других средств вычислительной техники (активного сетевого оборудования, принтеров, сканеров и т.п.), объединенных с помощью кабелей и сетевых адаптеров и работающих под управлением сетевой операционной системы. Вычислительные сети создаются для того, чтобы группа пользователей могла совместно задействовать одни и те же ресурсы: файлы, принтеры, модемы, процессоры и т.п. Каждый компьютер в сети оснащается сетевым адаптером, адаптеры соединяются с помощью сетевых кабелей и тем самым связывают компьютеры в единую сеть. Компьютер, подключенный к вычислительной сети, называется рабочей станцией или сервером, в зависимости от выполняемых им функций. Эффективно эксплуатировать мощности ЛВС позволяет применение технологии «клиент/сервер». В этом случае приложение делится на две части: клиентскую и серверную. Один или несколько наиболее мощных компьютеров сети конфигурируются как серверы приложений: на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях; именно на рабочих станциях формируются запросы к серверам приложений и обрабатываются полученные результаты.

Различают сети с одним или несколькими выделенными серверами и сети без выделенных серверов, называемые одноранговыми сетями. Рассмотрим сначала локальные сети с выделенным сервером. В сетях с выделенным сервером именно ресурсы сервера, чаще всего дисковая память, доступны всем пользователям. Серверы, разделяемым ресурсом которых является дисковая память, называются файл-серверами. Можно сказать, что сервер обслуживает все рабочие станции. Файловый сервер обычно используется только администратором сети и не предназначен для решения прикладных задач. Поэтому он может быть оснащен недорогим, даже монохромным дисплеем. Однако файловые серверы почти всегда содержат несколько быстродействующих накопителей. Сервер должен быть высоконадежным, поскольку выход его из строя приведет к остановке работы всей сети. На файловом сервере, как правило, устанавливается сетевая операционная система.

На рабочих станциях, как правило, устанавливается обычная операционная система, например: DOS, Windows или Windows NT. Рабочая станция – это индивидуальное рабочее место пользователя. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции является пользователь. В то же время ресурсы файл-сервера разделяются всеми пользователями. В качестве рабочей станции может использоваться компьютер практически любой конфигурации. Но, в конечном счете, все зависит от тех приложений, которые этот компьютер используют. Существует несколько признаков, по которым можно узнать, работает компьютер в составе сети или автономно. Если компьютер является сетевой рабочей станцией, то, во-первых, после его включения появляются соответствующие сообщения, во-вторых, для входа в сеть необходимо пройти процедуру регистрации и, в-третьих, после регистрации в нашем распоряжении оказываются новые дисковые накопители, принадлежащие файловому серверу.

Отметим еще одну важную функцию файлового сервера – управление работой сетевою принтера. Сетевой принтер подключается к файл-серверу, но пользоваться им можно с любой рабочей станции. То есть каждый пользователь может отправить на сетевой принтер материалы, предназначенные для печати. Регулировать очередность доступа к сетевому принтеру будет файловый сервер.

ЛВС с выделенным сервером

При выборе компьютера на роль файлового сервера необходимо учитывать следующие факторы:

· быстродействие процессора;

· скорость доступа к файлам, размещенным на жестком диске;

· емкость жесткого диска;

· объем оперативной памяти;

· уровень надежности сервера;

· степень защищенности данных.

Возникает вопрос, зачем файл-серверу высокое быстродействие, если прикладные программы выполняются на рабочих станциях? Во время работы большой ЛВС файловый сервер обрабатывает огромное количество запросов на обслуживание файлов, а на это затрачивается значительное процессорное время. Для того чтобы ускорить обслуживание запросов и создать у пользователя впечатление, что именно он является единственным клиентом сети, необходим быстродействующий процессор.

Но все же наиболее важным компонентом файлового сервера является дисковый накопитель. На нем хранятся все файлы пользователей сети. Быстрота доступа, емкость и надежность накопителя во многом определяют, насколько эффективным будет использование сети.

Сетевые ОС с выделенным файл-сервером обычно имеют более высокую производительность, поскольку они оптимизированы именно под выполнение операций с файлами. В принципе, никаких более важных действий на выделенном файл-сервере не выполняется. Значительного повышения производительности работы сервера можно добиться, увеличивая его оперативную память. В одноранговой сети нескольких мегабайт памяти может быть вполне достаточно, в то время как для крупной сети с выделенным файл-сервером желательна память объемом 128 и более мегабайт. Если файловый сервер снабжен оперативной памятью достаточного объема, то он имеет возможность именно в оперативной памяти хранить те области дискового пространства, к которым обращаются наиболее часто. Такой метод хорошо известен, часто применяется для ускорения доступа к данным на обычных ПК и называется методом кэширования. Ведь если идет обращение к файлу, данные которого в данный момент находятся в кэше, сервер может передать искомую информацию, не обращаясь к диску. В результате этого будет достигнут значительный временной выигрыш.

Сетевой адаптер, установленный на файловом сервере – это такое устройство, через которое проходят практически все данные, функционирующие в локальной сети. В связи с этим необходимо, чтобы этот адаптер работал быстро. Сетевой адаптер становится более быстродействующим в результате, во-первых, повышения его разрядности и, во-вторых, увеличения объема его собственного ОЗУ. На файл-сервере должен быть установлен сетевой адаптер для шины PCI, что позволяет поддерживать высокую скорость передачи данных.

Одноранговые ЛВС

В одноранговых сетях любой компьютер может быть и файловым сервером, и рабочей станцией одновременно. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каждый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме.

Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. Пороговое значение числа рабочих станций составляет, по оценкам фирмы Novell, – 25-30. Поэтому одноранговые сети используются только для относительно небольших рабочих групп.

Архитектура ЛВС

Различают три наиболее распространенные сетевые архитектуры, которые используют и для одноранговых сетей и для сетей с выделенным файл-сервером. Это так называемые шинная, кольцевая и звездообразная структуры.

Рис. 81. Шинная структура одноранговой сети

В случае реализации шинной структуры все компьютеры связываются в цепочку. Причем на ее концах надо разместить так называемые терминаторы, служащие для гашения сигнала. Если же хотя бы один из компьютеров сети с шинной структурой оказывается неисправным, вся сеть в целом становится неработоспособной. В сетях с шинной архитектурой для объединения компьютеров используется тонкий и толстый кабель. Максимальная теоретически возможная пропускная способность таких сетей составляет 10 Мбит/с. Такой пропускной способности для современных приложений, использующих видео- и мультимедийные данные, явно недостаточно. Поэтому почти повсеместно применяются сети со звездообразной архитектурой.

Рис. 82. Звездообразная структура одноранговой сети

Для построения сети с звездообразной архитектурой в центре сети необходимо разместить концентратор. Его основная функция – обеспечение связи между компьютерами, входящими в сеть. То есть все компьютеры, включая файл-сервер, не связываются непосредственно друг с другом, а присоединяются к концентратору. Такая структура надежнее, поскольку в случае выхода из строя одной из рабочих станций все остальные сохраняют работоспособность. В сетях же с шинной топологией в случае повреждения кабеля хотя бы в одном месте происходит разрыв единственного физического канала, необходимого для движения сигнала. Кроме того, сети со звездообразной топологией поддерживают технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, что позволяет увеличить пропускную способность сети в десятки и даже сотни раз (разумеется, при использовании соответствующих сетевых адаптеров и кабелей).

Рис. 83. Кольцевая структура одноранговой сети

Кольцевая структура используется в основном в сетях Token Ring и мало чем отличается от шинной. Также в случае неисправности одного из сегментов сети вся сеть выходит из строя. Правда, отпадает необходимость в использовании терминаторов.

В сети любой структуры в каждый момент времени обмен данными может происходить только между двумя компьютерами одного сегмента. В случае ЛВС с выделенным файл-сервером – это файл-сервер и произвольная рабочая станция; в случае одноранговой ЛВС – это любые две рабочие станции, одна из которых выполняет функции файл-сервера. Упрощенно диалог между файл-сервером и рабочей станцией выглядит так: открыть файл – подтвердить открытие файла; передать данные файла – пересылка данных; закрыть файл – подтверждение закрытия файла. Управляет диалогом сетевая операционная система, клиентские части которой должны быть установлены на рабочих станциях.

Остановимся подробнее на принципах работы сетевого адаптера. Связь между компьютерами ЛВС физически осуществляется на основе одной из двух схем – обнаружения коллизий и передачи маркера. Метод обнаружения коллизий используется стандартами Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, а передачи маркера – стандартом Token Ring. В сетях Ethernet адаптеры непрерывно находятся в состоянии прослушивания сети. Для передачи данных сервер или рабочая станция должны дождаться освобождения ЛВС и только после этого приступить к передаче. Однако не исключено, что передача может начаться несколькими узлами одного сегмента сета одновременно, что приведет к коллизии. В случае возникновения коллизии, узлы должны повторить свои сообщения. Повторная передача производится адаптером самостоятельно без вмешательства процессора компьютера. Время, затрачиваемое на преодоление коллизии, обычно не превышает одной микросекунды. Передача сообщений в сетях Ethernet производится пакетами со скоростью 10, 100 и 1000 Мбит/с. Естественно, реальная загрузка сети меньше, поскольку требуется время на подготовку пакетов. Все узлы сегмента сети принимают сообщение, передаваемое компьютером этого сегмента, но только тот узел, которому оно адресовано, посылает подтверждение о приеме. Основными поставщиками оборудования для сетей Ethernet являются фирмы 3Com, Bay Networks (недавно компания IMortel купила Bay Networks), CNet.

В ЛВС с передачей маркера сообщения передаются последовательно от одного узла к другому вне зависимости от того, какую архитектуру имеет сеть – кольцевую или звездообразную. Каждый узел сети получает пакет от соседнего. Если данный узел не является адресатом, то он передает тот же самый пакет следующему узлу. Передаваемый пакет может содержать либо данные, направляемые от одного узла другому, либо маркер. Маркер – это короткое сообщение, являющееся признаком незанятости сети. В том случае, когда рабочей станции необходимо передать сообщение, ее сетевой адаптер дожидается поступления маркера, а затем формирует пакет, содержащий данные, и передает этот пакет в сеть. Пакет распространяется по ЛВС от одного сетевого адаптера к другому до тех пор, пока не дойдет до компьютера-адресата, который произведет в нем стандартные изменения. Эти изменения являются подтверждением того, что данные достигли адресата. После этого пакет продолжает движение дальше по ЛВС, пока не возвратится в тот узел, который его сформировал. Узел-источник убеждается в правильности передачи пакета и возвращает в сеть маркер. Важно отметить, что в ЛВС с передачей маркера функционирование сети организовано так, что коллизии возникнуть не могут. Пропускная способность сетей Token Ring равна 16 Мбит/с. Оборудование для сетей Token Ring производят IBM, 3Com и некоторые другие фирмы.