Компоненты локальной сети: Компоненты локальной сети. — Информатика, информационные технологии

Назначение локальных компьютерных сетей, их компоненты и топология — КиберПедия

К локальным компьютерным сетям относятся сети, узлы которых располагаются на небольшом расстоянии друг от друга, обычно не дальше нескольких сотен метров. Примерами таких сетей могут служить сети отдельных предприятий и организаций, а также их структурных подразделений.

Основным назначением ЛВС является предоставление информационных, вычислительных и технических ресурсов подключенным к сети пользователям.

К характерным особенностям ЛВС относятся:

1. Компактное территориальное расположение узлов сети. Расстояние между узлами сети обычно не превышает нескольких сот метров.

2. В качестве среды передачи данных используется кабельная система. Беспроводные средства связи используются крайне редко.

3. В качестве узлов сети чаще всего используются персональные компьютеры. Мэйнфреймы используются в ЛВС специального назначения.

4. Методы доступа, топологии, компоненты ЛВС разнообразны, имеют высокую степень совместимости и гибкости применения, что позволяет разрабатывать сети любой сложности и архитектуры.

Классификация ЛВС. Характеристика отдельных видов ЛВС

Различные виды ЛВС выделяются по следующим признакам:

1. Технология функционирования сети. В зависимости от используемой технологии работы существуют сети Ethernet, Arcnet, Token Ring.

2. Топология построения ЛВС. По этому признаку различают сети с шинной, звездообразной, кольцевой и комбинированными топологиями построения.

3. Наличие или отсутствие сервера в сети. В зависимости от того, имеет ли ЛВС в своем составе выделенный сервер или все узлы сети равноправны различают иерархические и одноранговые сети.

4. В зависимости от типа среды передачи данных выделяют сети, построенные на основе коаксиального кабеля, витой пары, волоконно-оптического кабеля. Существуют также ЛВС, отдельные части которых используют разные типы кабелей.

При построении архитектуры ЛВС следует учитывать существующие зависимости между используемыми технологиями работы, топологиями сети и кабельной системой. Возможные сочетания этих элементов архитектуры определены соответствующими стандартами и спецификациями.

Отметим, что основными методами доступа при построении современных ЛВС являются высокоскоростные технологии Ethernet, которые называются, соответственно, Fast Ethernet (скорость передачи – 100 Мбит/с) и Gigabit Ethernet (скорость передачи 1Гбит/с).

Сервер

Шины Ethernet

Рабочие станции сети

Рис. 5.10 ЛВС с технологией Ethernet в топологии «звезда».

Одноранговые ЛВС. В одноранговых ЛВС все компьютеры сети имеют равные права.

Ресурсы сети распределены равномерно между разными компьютерами сети. Любой из компьютеров может разделять ресурсы с любыми другими компьютерами ЛВС.

При этом компьютер сам управляет использованием ресурса, которым владеет. Это означает наличие возможности предоставления доступа к ресурсу в свободном режиме, по паролю авторизованным компьютерам, или запрещение доступа к ресурсу.

Распределение ресурсов требует наличия информации у каждого компьютера о местонахождении ресурсов сети и способов доступа к ним. Таким образом в одноранговой сети отсутствуют централизованное администрирование сетьюи общее управление безопасностью ресурсов.

Компьютеры ЛВС во время предоставления ресурса сталкиваются с падением собственной производительности, в результате образования дополнительных затрат процессорного времени, памяти, загрузки внешних устройств, связанных с обслуживанием запросов сети.

В одноранговых ЛВС затруднена процедура резервного копирования данных, при которой необходимо копировать данные с разных компьютеров, повреждение кабеля приводит к остановке работы сети. Перечисленные недостатки одноранговых ЛВС усиливаются при увеличении числа узлов сети. Положительными сторонами являются простота и оперативность их установки, низкая стоимость оборудования и программного обеспечения. Для установки сети требуются только сетевые адаптеры, кабель и операционная система.

Сети с выделенным сервером. Сети с выделенным сервером, называемые еще иерархическими ЛВС, имеют в своем составе функционально ориентированные компьютеры. С технической точки зрения серверы оснащаются мощными многопроцессорными системами, обладающие увеличенным объемом оперативной памяти, высокоскоростными каналами обмена с внешними устройствами, RAID-системами хранения информации на жестких дисках с минимальным временем обращения к данным и т.д. Помимо специальных программных средств, обеспечивающих различные способы защиты данных и серверов от несанкционированного доступа, сервера размещают в специальных помещениях с контролируемым доступом.

К недостаткам сетей с выделенным сервером относятся более высокая их стоимость, сложность построения сети, необходимость постоянного мониторинга за состоянием сети и происходящих процессах, наличие персонала высокой квалификации.

Кабельное оборудование ЛВС.При выборе лучшей передающей среды для ЛВС следует учитывать следующие факторы: скорость передачи данных, возможность применения в конкретных сетевых архитектурах, расстояние между соседними сетевыми устройствами, устойчивость к помехам от внешних источников, стоимость кабеля, сложность установки и модернизации.

В ЛВС применяются три типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов (витая пара), коаксиальныекабели, волоконно-оптическиекабели.

Витая пара существуетв экранированном варианте, когда пара медных проводов заключается в изоляционный экран, и неэкранированном без изоляционной обертки. Скручивание проводов, а также наличие изоляционного экрана снижают влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. Все кабели типа витой пары имеют 4 пары скрученных проводов и делятся на 5 категорий, каждая из которых характеризуется определенной совокупностью электромагнитных характеристик (5 категория позволяет передавать данные со скорость до 1 Гбит/с).

Коаксиальный кабель состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции. Существует два типа коаксиального кабеля, толстый коаксиальный кабель и тонкий. Толстый коаксиальный кабель достигает в диаметре 10 мм (скорость передачи данных не превышает 10 Мбит/с), тонкий – 5мм (достигает 100 Мбит/с). Поэтому тонкий коаксиальный кабель используется при прокладке ЛВС в агрессивной внешней среде с высоким уровнем воздействия радио- и электромагнитных волн.

Волоконно-оптический кабель состоит из одной или нескольких стеклянных или пластиковых жил (световодов), по которым распространяются световые сигналы. Жилы покрыты защитной поливинилхлоридной оболочкой. Этот тип кабеля обеспечивает наивысшую скорость передачи данных до 100 Гбит/с. По волоконно-оптическому кабелю можно одновременно передавать по нескольку световых волн. Волоконно-оптический кабель применяется в ЛВС в качестве магистральных каналов передачи данных благодаря высокой скорости передачи и малого затухания сигнала. К достоинствам волоконно-оптического кабеля следует также отнести сложность получения несанкционированного доступа к данным во время передачи и невосприимчивость кабеля к радио- и электромагнитным помехам. Недостатками применения являются его высокие стоимость и хрупкость, сложность монтажа, а также высокие требования к квалификации обслуживающего персонала.

Аппаратура ЛВС.Коммуникационное оборудование ЛВС предназначено для связи отдельных узлов в единую сеть, а также объединения множества сетей между собой. В состав коммуникационного оборудования входят сетевые адаптеры (контроллеры, карты), повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы.

Сетевые адаптеры физически соединяют компьютер или другое устройство (принтер, сканер и т.д.) с кабельной системой ЛВС. Конструктивно адаптер может быть интегрирован с другими устройствами системной платы компьютера или выполнен в виде отдельной платы, вставляемой в разъемы внутренней шины компьютера. Сетевой адаптер непосредственно взаимодействует со средой передачи данных ЛВС. Как и любой другой контроллер компьютера, сетевой адаптер работает под управлением специальной программы управления адаптером, называемой драйвером адаптера.

Повторители сигналов сети очищают получаемые сигналы от посторонних искажений, увеличивают мощность сигнала и возвращают сигнал в передающую среду. Повторители используются для увеличения протяженности среды передачи данных при связи двух соседних узлов сети.

Концентраторыили хабы (от англ. hub) являются многопортовыми устройствами, основной функцией которых является организация общих центров подключения кабелей, ведущих к отдельным узлам сети и обеспечение взаимодействия этих узлов с остальной сетью. Тем самым концентраторы позволяют большое количество компьютеров соединять в одну или несколько ЛВС. Концентраторы могут использоваться для объединения различных сегментов сети между собой и централизации общей архитектуры сети.

Коммутаторы предназначены для разделения сети на отдельные мелкие логические сегменты и дальнейшего упорядочивания обмена информации между ними путем перераспределения информационных потоков. Помимо этого коммутаторы используются для установления равномерного трафика загрузки каналов ЛВС, а также при создании ЛВС смешанной топологии, при которой возникают ситуации объединения сетей с разными методами доступа и различным кабельным оборудованием.

Мостыпредставляют собой устройства для соединения отдельных частей (сегментов) ЛВС. Каждая из соединяемых частей сети подключается по физическим каналам к входным и выходным портам моста. Мосты могут соединять части сети, использующие разные среды передачи данных, методы доступа. Часть функции мостов выполняют коммутаторы.

Маршрутизаторыв качестве сетевых коммуникационных устройств, обеспечивают связь между отдельными ЛВС, объединение ЛВС в корпоративную сеть, обмен информацией между ЛВС и глобальными сетями. Маршрутизатор одновременно работает с несколькими каналами, благодаря этому выбирается оптимальный маршрут следования пакета данных в разных сетях.

Под топологиейвычислительной сети понимается изображение сети в виде графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети, отдельные виды сетевого оборудования, а ребрам – физические связи между ними.

Существуют три основные базовые топологии: шина (Bus), кольцо (Ring) и звезда (Star). Виды базовых топологий сетей приведены на рисунке

Выбор топологии существенно влияет на многие характеристики сети.

В топологии «звезда» один узел является центральным. Он соединен линиями связи со всеми остальными узлами сети. Благодаря этому связь любой рабочей станции с центральным узлом независима от связей остальных станций. Основным преимуществом топологии «звезда» является обеспечение работоспособности сети, при выходе из строя отдельных рабочих станций и их соединений. В сетях с такой топологией проще обнаружить и устранить неисправности, связанные с работой отдельных узлов сети и линий передачи, наращивать масштаб сети за счет добавления новых компьютеров и менять их месторасположение. Топология «звезда» является наиболее быстродействующей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел по отдельным линиям. К недостаткам топологии следует отнести большой расход кабеля.

Кольцевая топология представляет собой непрерывную магистраль для передачи данных, не имеющую логической начальной или конечной точек. Каждый компьютер является частью кольца и получая данные, адресованные другому компьютеру, пересылает их по назначению. При такой топологии просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Однако продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в сеть. Ограничения на протяженность сети не существует при условии соблюдения разрешенного расстояния между двумя соседними узлами. Основная проблема использования кольцевой топологии состоит в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть становится неработоспособной. При этом неисправности линий связи легко локализуются и устраняются.

Шинная топология представляет собой наиболее простой способ установки сети. Она требует меньше оборудования, кабелей, времени на настройку, чем другие топологии. Физическая среда передачи состоит из единственного кабеля, называемого общей шиной, к которой подключаются все компьютеры сети. Недостатками являются подключение небольшого числа рабочих станций (не более 20) и полное прекращение работы сети при повреждении общего кабеля.

Наряду с перечисленными топологиями компьютерных сетей на практике применяются и различные виды комбинированных топологий, которые получаются в результате комбинаций базовых топологий. Комбинированные топологии образуются путем объединения ранее созданных и функционирующих компьютерных сетей в единую сеть, выполнения требований внешней среды, невозможности использования базовых топологий из-за географических особенностей расположения рабочих станций.

Помимо этого использование в сетях только базовых топологий, особенно шинной и кольцевой, накладывает ограничения на сеть по производительности и надежности. Это является следствием использования одной линии связи между узлами сети. Поэтому сети стали разбиваться на отдельные подсети, называемые сегментами сети, соединяемые между собой коммуникационными узлами, роль которых выполняют специальные сетевые устройства. Сегменты сети, в основе которых лежат базовые топологии, объединяясь между собой, образуют дополнительные параллельные линии связи между узлами.

К комбинированным топологиям относятся полносвязная, ячеистая, иерархическая, и смешанная топологии. Виды комбинированных топологий представлены на рисунке ниже

Вполносвязной топологии используется связь между узлами по принципу «каждый с каждым». Данная топология характерна для глобальных сетей.

Ячеистая топология предполагает, что любой узел сети располагает не менее чем двумя физическими связями с другими узлами. Данная топология обоснована в своем применении в неблагоприятных условиях агрессивной окружающей среды при достаточно большой вероятности разрыва сетевых соединений. Если одна из связей доступа к узлу будет нарушена, то всегда, в качестве альтернативной связи, будет существовать еще одна.

Иерархическая топология используется в сетях, в которых существует жесткое распределение рабочих станций по уровням иерархии. При этом каждый узел более нижнего уровня имеет только одну линию связи с узлом верхнего уровня.

Смешанная топология в большинстве случаев образуется при объединении между собой отдельных ранее существовавших сетей с разными топологиями или в результате наращивания сети.

В процессе работы компьютерной сети необходимо обеспечить очередность доступа рабочих станций сети к линиям передачи данных. Линии передачи компьютерной сети, называемые еще каналами связи, образуют среду передачи данных.

Необходимость установления последовательности доступа к среде передачи вызвана тем, что при одновременной передачи данных несколькими компьютерами сети возникает конфликтная ситуация (коллизия), при которой происходит наложение и взаимное искажение информации в каналах связи.

С целью предотвращения возникновения коллизий разработаны специальные методы доступа к среде передачи, которые определяют различные технологии функционирования сети. К числу таких технологий относят технологии Ethernet, Token Ring и Arcnet.

Технология Ethernet, разработанная в конце 70-х годов компанией Xerox Corporation, рассчитана на параллельное подключение всех узлов сети к общей шине.

Все данные, передаваемые по сети Ethernet, помещаются в кадры определенной структуры, которые, помимо собственно передаваемых данных, содержат адреса компьютера-получателя, компьютера-отправителя кадра и некоторую другую служебную информацию.

Компьютер-отправитель кадра опрашивает канал передачи и если канал свободен, то осуществляется передача данных. Сообщение, отправляемое одним узлом, принимается одновременно всеми остальными узлами, подключенными к общей шине, но обрабатывается только тем узлом, адрес которого указан в кадре сообщения как адрес получателя.

Технология Ethernet не исключает возможности одновременной передачи сообщений двумя или несколькими станциями. С целью избежания коллизии передача данных для ряда рабочих станций задерживается до освобождения общей шины. После задержки передача возобновляется. Реально конфликты приводят к уменьшению быстродействия сети только в том случае, если одновременно работают не менее 30 станций в сети.

В условиях высокой загрузки сети используются технологии с использованием маркерной шины (Arcnet) и маркерного кольца (Token Ring).

Маркерные методы основаны на предоставлении полномочий на передачу данных одному из узлов сети с помощью маркера, представляющего собой кадр специального вида с управляющей последовательностью бит.

По технологии Arcnet один из компьютеров создает маркер, который перемещаясь по сети перехватывается станцией, ожидающей передачи сообщения.

Сообщение, сформированное станцией и дополненное адресами отправителя и получателя, добавляется к маркеру и посылается дальше по сети.

Следующие узлы могут присоединить к нему свои сообщения в результате чего, по сети передается поток сообщений во главе с маркером.

По пути следования станции-получатели выбирают из потока свои сообщения. Данная технология, предложенная фирмой Datapoint в 1997 году, может использоваться при любой топологии.

В сетях с маркерным кольцом (технология Token Ring) соединение рабочих станций сети организовано в виде кольца, в котором каждая станция имеет адреса «соседей» слева и справа.

Маркер перемещается по кольцу, при этом право передачи имеет только станция-держатель маркера, которая получив маркер, заменяет его в сети кадром данных.

Маркер возвращается в сеть только после получения станцией-держателем маркера подтверждения о приеме сообщения.

Технология Token Ring разработана фирмой IBM в начале 80-х годов и ориентирована на использование в сетях с кольцевой топологией.

В сетях с разделяемой средой передачи Ethernet, Arcnet, Token Ring,в каждый момент времени передача данных может вестись только одним узлом. При этом каналы передачи закреплены за определенными узлами. Способ получения узлом права на передачу данных определяется используемой технологий доступа. Недостатком таких сетей является уменьшение производительности сети при добавлении к ней новых узлов.

В коммутируемых сетяхсоединения между отдельными узлами устанавливаются по мере необходимости в зависимости от принятого принципа коммутации в сети.

Под коммутацией данных понимается их передача, при которой канал передачи может использоваться попеременно для разных узлов сети в отличие от связи через некоммутируемые каналы, которые постоянно закрепляются за узлами.

Различают сети с коммутацией каналов, пакетов и сообщений.

В коммутируемых сетях любое передаваемое сообщение перед отправкой подвергается пакетированию, т.е. разбиению на более мелкие части, называемые пакетами.

Каждый передаваемый по сети пакет содержит адреса получателя, отправителя, порядковый номер в последовательности пакетов, необходимый для сборки сообщения в пункте приема, собственно передаваемые данные и информацию для контроля правильности передачи данных.

Пакеты имеют фиксированную длину, которая в зависимости от вида сети, может принимать значения от 512 бит до 4 К/бит.

В сетях с коммутацией каналов передача данных осуществляется через непрерывный физический канал, образованный путем временного соединения отдельных участков сети.

При этом участки сети соединяются между собой специальным оборудованием, называемым коммутаторами.

Установление связи между источником и адресатом производится путем посылки станцией-отправителем специального сигнала, который перемещаясь по сети от одного узла к другому и занимая пройденные каналы, прокладывает путь от источника к пункту назначения. Об установлении физического соединения между отдельными каналами посылается сигнал обратной связи станции-отправителю.

После окончания сеанса обмена соединения канала разрываются.

Приоритетным фактором в работе сетей с коммутацией каналов является минимизация времени на подготовку и подключение каналов.

Коммутация пакетов позволяет добиться увеличения пропускной способности сети, скорости и надежности передачи данных по сравнению с сетью, основанной на коммутации каналов.

Сеть c коммутацией каналов

В сети с коммутацией пакетов (рис. 5.4) поступающее в сеть сообщение разбивается на пакеты П1, П2,…Пn, имеющие фиксированную длину.

Каждый пакет снабжается заголовком ПЗ, в котором находится адресная информация, а также номер пакета, необходимый для сборки сообщения.

Пакеты транспортируются сетью как независимые информационные блоки, поэтому могут передаваться одновременно по разным свободным каналам связи.

Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге получателю сообщения.

В пункте назначения из пакетов формируется исходное сообщение. Метод коммутации пакетов широко используется в Интернет.

В сетях с коммутацией сообщенийфизическое соединение устанавливается только на время передачи сообщения между соседними узлами сети. Каждое сообщение снабжается заголовком и транспортируется по сети как единое целое.

Поступающее в узел сообщение запоминается в его буферном запоминающем устройстве и при освобождении соответствующего канала связи передается в соседний узел.

При этом под буферомпонимается место временного хранения данных до момента их перемещения в другую область или устройство. В каждый момент передачи оказывается занятым только канал связи между соседними узлами.

Коммутация сообщений по сравнению с коммутацией каналов позволяет ценой усложнения аппаратуры узла коммутации, в связи с необходимостью создания буферных зон временного хранения сообщений, повысить общую пропускную способность сети.

Сеть с коммутацией пакетов

Сообщение в отличие от пакета имеет произвольную длину, которая определяется не технологическими ограничениями, а содержанием данных, составляющих сообщение. Сообщением может быть любой текстовый документ, рисунок, программа и т.п.

Какие компоненты нужны для создания локальной сети.

27 января 2012      Локальная сеть [direct]

Доброго времени суток! В этой статье я расскажу о том, какие компоненты нам необходимы для создания локальной сети. Абсолютно не сможем мы обойтись без трёх вещей, это: провода, сетевые карты, и коммутатор (switch), который всегда используется, если компьютеров в сети планируется больше двух. Вот про эти компоненты сегодня и поговорим.

Компоненты локальной сети

1. Провода. С одной стороны всё просто: провода нужны для соединения между собой компьютеров, да вот только какие провода нужны, какие они вообще бывают, какие лучше (быстрее, долговечнее, удобнее и т.д.), как их прокладывать и вообще «Стою, передо мной компьютер, в руке моток провода…а что делать-то?». На все эти вопросы призвана ответить теория (которой сегодня будет очень много  вмеру), поэтому не ленимся и читаем статью до конца.

Итак сетевой кабель (провод) бывает трёх видов (плюс разные модификации этих трех видов). При построении небольшой и самой простой локальной сети (что с 99% вероятностью является нашим вариантом), используют витую пару (Twisted pair). Представляет собой многожильный кабель (обычно 8 жил, бывает меньше: четырехжильный, а бывает, наоборот, больше), жилы которого перевиты по парам, отсюда и название. Всё это покрыто изоляцией из ПВХ (поливинилхлорид).

Обеспечивает высокую скорость передачи данных: до 100 Mbit, что эквивалентно примерно 12 Мегабайтам в секунду. (в режиме full-дуплекс  такая скорость выдерживается и на прием, и на передачу). Так же, при использовании специального оборудования, можно получить скорость 1000 Мбит. Витая пара делится на 2 категории: неэкранированная (UTP) и экранированная (STP). Экранированная витая пара используется очень редко, так как она дороже. Имеет экран (похож на фольгу), который нужно обязательно заземлить, иначе будет только хуже. Целесообразно применять там, где очень много помех. Скажу честно, за всю свою практику необходимости применять STP не возникало…

Ещё витая пара боится улицы (перепадов температур, солнечных лучей, повышенной влажности), так что если возникла необходимость кинуть часть кабеля по улице, используйте гофру или специальный кабель (полевой).

Второй вид проводника: оптоволоконный кабель. Состоит из «стеклянных волосков» в пластмассовой изоляции.  Очень хороший кабель для создания сетей, он позволяет передавать данные с огромной скоростью на расстояние до 100 км, правда есть такие же огромные минусы: очень дорогой, требует специальное оборудование и навыки для монтажа (оптику варят, процесс этот непростой, а аппарат для сварки стоит бешеных денег), поэтому используется оптоволокно в основном фирмами-провайдерами для прокладки магистральных линий.

Ну и наконец, третий вид проводника – это коаксиальный кабель (этакий динозавр в мире локальных сетей). Раньше он использовался ввиду отсутствия альтернативы, сейчас абсолютно неактуален, поэтому ограничимся картинкой для общего развития :). Кстати, по прежнему используется в качестве проводника от антенны (например, спутниковой) к телевизору.

Из текста выше следует, что для домашней сети следует использовать витую пару (вот, уже с кабелем разобрались) ввиду её цены, лёгкости монтажа и хороших характеристик. Концы кабеля следует обжать коннектором RJ-45 для того, чтобы можно было этот кабель в компьютер вставить. Только вот для этого процесса (вставляния кабеля) нужна сетевая карта, так как если её нет, кабель можно вставить разве что…не будем отвлекаться.

1. Сетевая карта – это плата, которая отвечает за передачу информации между единицами сети. Она принимает сетевые пакеты, генерирует их, кодирует и декодирует. Скорость передачи данных составляет 10, 100 или 1000 Мbit. Имеет Mac-адрес (это такой уникальный идентификатор карты, который, впрочем, можно изменить вручную при желании, об этом тоже как-нибудь напишу). Представляет собой плату, которая вставляется в слот PCI,

   сейчас стали появляться и для слота PCI-express (но что-то очень пока дорого стоят),

   так же есть карты внешние, которые работают через USB и ноутбучные,  которые работают через разъем  PCMCIA (встречаются редко, причина кроется в следующем предложении).

   Отдельно стоит сказать про  встроенные сетевые карты, потому что они сейчас есть везде (конечно не совсем везде, но в подавляющем большинстве материнских плат и ноутбуков). Так что не спешите бежать в магазин за сетевой картой, проверьте сначала конфигурацию материнской платы.

2. Представим, что у нас есть несколько компьютеров, в них имеются сетевые карты, из карт выходят провода, которые сходятся в одно место… Для того, чтобы сеть ожила, нужно единое устройство, в которое можно будет подключить все эти провода. Это устройство может быть представлено концентратором (Hub) или коммутатором (Switch). Допустим, оба устройства имеют по 8 портов и к каждому порту подключено по компьютеру. Так вот, Hub просто принимает пакет данных от передающей сетевой карты, дублирует его и отправляет на все остальные порты (каждому компьютеру), хотя направлен он определенной сетевой карте (только она пакет и примет, остальные его «откинут»). Это медленная система, так как в один момент времени может взаимодействовать между собой только 2 сетевые карты (соответственно 2 компьютера), остальные же вынуждены быть в этой ситуации статистами.

   В наше время эта система практически нигде не используется, но название Hub, наоборот, используется очень часто (наверно дань прошлому). Написал про этот вариант, опять же, для расширения кругозора.

Теперь про Switch. Это интеллектуальное устройство, которое анализирует MAC-адреса сетевых карт и передает пакеты конкретно адресату от отправителя, остальные каналы остаются свободными. Поэтому Switch является более быстрым устройством и используется в наше время везде. Между собой могут отличаться по скорости (10\100\1000 Mbit), и по количеству портов (4, 8, 16, 24…все зависит от наших нужд).

При желании можно объединить свитчи между собой, например все компьютеры в кабинете объединить через свитч, в другом кабинете сделать то же самое и соединить эти два свитча между собой одним кабелем (что намного удобнее, чем тащить из другого кабинета несколько проводов, хотя все зависит от условий). Более старые модели соединяются между собой обратным кабелем или кроссовером, об этом подробнее здесь. Новые модели обходятся стандартным вариантом обжимки кабеля.

Ещё есть маршрутизируемые свитчи или маршрутизаторы (роутеры). С их помощью можно, например, интернет раздавать на все компьютеры нашей сети. Но об этом поговорим в другой статье.

В этой статье я попытался описать в нескольких словах оборудование, необходимое для создания домашней сети и принципы его работы. Если что-то изложено непонятно, пишите комментарии, не стесняйтесь, чтобы я мог понять, чего не хватает статьям и что нужно сделать для повышения их качества. До свидания!

P.S.
Предыдущая статья из цикла  «Руководство по локальным сетям»;
Следующая статья из цикла «Руководство по локальным сетям»
Полный список статей «Руководство по локальным сетям».

[direct]

Тема2

2.1.Основные компоненты и типы ЛВС

  ЛВС на базе ПК получили в настоящее время широкое распространение из-за небольшой сложности и 
невысокой стоимости. Они используются при автоматизации коммерческой, банковской деятельности, 
а также для создания распределенных, управляющих и информационно-справочных систем. ЛВС имеют 
модульную организацию. Их основные компоненты - это (рис. 2.1):
   -Серверы - это аппаратно-программные комплексы, которые исполняют функции управления 
    распределением сетевых ресурсов общего доступа.
   -Рабочие станции - это компьютеры, осуществляющие доступ к сетевым ресурсам, предоставляемым 
    сервером.
   -Физическая среда передачи данных (сетевой кабель) - это коаксиальные и оптоволоконные 
    кабели, витые пары проводов, а также беспроводные каналы связи (инфракрасное излучение, 
лазеры, радиопередача).
 
 Рис. 2.1 Компоненты ЛВС.
  Выделяется два основных типа ЛВС: одноранговые (peer-to-peer) ЛВС и ЛВС на основе сервера 
(server based). Различия между ними имеют принципиальное значение, т. к. определяют разные 
возможности этих сетей. Выбор типа ЛВС зависит от:
    -размеров предприятия;
    -необходимого уровня безопасности;
    -объема сетевого трафика;
    -финансовых затрат;
    -уровня доступности сетевой административной поддержки.
При этом в задачи сетевого администрирования обычно входит:
    -управление работой пользователей и защитой данных;
    -обеспечение доступа к ресурсам;
    -поддержка приложений и данных;
    -установка и модернизация прикладного ПО.
 
 
 
2.2.Одноранговые сети
 
  В этих сетях все компьютеры равноправны: нет иерархии среди них; нет выделенного сервера. 
  Как правило, каждый ПК функционирует и как рабочая станция (РС), и как сервер, т. е. нет ПК 
ответственного за администрирование всей сети (рис. 2.2). Все пользователи решают сами, какие 
данные и ресурсы (каталоги, принтеры, факс-модемы) на своем компьютере сделать общедоступными 
по сети.

Рис. 2.2. Одноранговая сеть.
  Рабочая группа - это небольшой коллектив, объединенный общей целью и интересами. Поэтому в 
одноранговых сетях чаще всего не более 10 компьютеров. Эти сети относительно просты. Т. к. 
каждый ПК является одновременно и РС, и сервером. Нет необходимости в мощном центральном сервере 
или в других компонентах, обязательных для более сложных сетей.
  Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных, а стало 
быть и более дорогих, ПК. Требование к производительности и к уровню защиты для сетевого ПО в 
них также значительно ниже.
В такие операционные системы, как: MS Widows NT for Workstation; MS Widows 95/98, Widows 2000 
встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть, 
дополнительного ПО не требуется, а для объединения компьютеров применяется простая кабельная 
система. Одноранговая сеть вполне подходит там, где:
     -количество пользователей не превышает 10-15 человек;
     -пользователи расположены компактно;
     -вопросы защиты данных не критичны;
     -в обозримом будущем не ожидается расширения фирмы, и, следовательно, увеличения сети.
  Несмотря на то, что одноранговые сети вполне удовлетворяют потребности небольших фирм, 
возникают ситуации, когда их использование является неуместным. В этих сетях защита предполагает 
установку пароля на разделяемый ресурс (например, каталог). Централизованно управлять защитой в 
одноранговой сети очень сложно, т. к.:
     -пользователь устанавливает ее самостоятельно ;
     -"общие" ресурсы могут находиться на всех ПК, а не только на центральном сервере.
  Такая ситуация - угроза для всей сети; кроме того, некоторые пользователи могут вообще не 
установить защиту. Если вопросы конфиденциальности являются для фирмы принципиальными, то такие 
сети применять не рекомендуется. Кроме того, так как в этих ЛВС каждый ПК работает и как РС, 
и как сервер, пользователи должны обладать достаточным уровнем знаний, чтобы работать и как 
пользователи, и как администраторы своего компьютера.
 
 
 
2.3.Сети на основе сервера
 
  При подключении более 10 пользователей одноранговая сеть может оказаться недостаточно 
производительной. Поэтому большинство сетей используют выделенные серверы (рис. 2.3). 
Выделенными называются такие серверы, которые функционируют только как сервер (исключая 
функции РС или клиента). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых 
клиентов и для управления защитой файлов и каталогов.

Рис. 2.3. Структура сети на основе сервера
  С увеличением размеров сети и объема сетевого трафика необходимо увеличивать количество 
серверов. Распределение задач среди нескольких серверов гарантирует, что каждая задача будет 
выполняться самым эффективным способом из всех возможных.
  Круг задач, которые выполняют серверы, многообразен и сложен. Чтобы приспособиться к 
возрастающим потребностям пользователей, серверы в ЛВС стали специализированными. Так, например, 
в операционной системе Windows NT Server существуют различные типы серверов (рис. 2.4):
     -Файл-серверы и принт-серверы. Они управляют доступом пользователей к файлам и принтерам. 
     Так, например, для работы с текстовым документом Вы прежде всего запускаете на своем 
     компьютере (РС) текстовый процессором. Далее требуемый документ текстового процессора, 
     хранящийся на файл-сервере, загружается в память РС и таким образом Вы можете работать с 
     этим документом на РС. Другими словами, файл-сервер предназначен для хранения файлов и 
     данных.
     -Серверы приложений (в том числе сервер баз данных, WEB -сервер). На них выполняются 
     прикладные части клиент серверных приложений (программ). Эти серверы принципиально 
     отличаются от файл-серверов тем, что при работе с файл-сервером нужный файл или данные 
     целиком копируются на запращивающую РС, а при работе с сервером приложений на РС 
     пересылаются только результаты запроса. Например, можно по запросу можно получить только 
     список работников, родившихся в сентябре не загружая при этом в свою РС всю базу данных 
     персонала.
     -Почтовые серверы - управляют передачей электронных сообщений между пользователями сети.
     -Факс-серверы - управляют потоком входящих и исходящих факсимильных сообщений через один 
      или несколько факс-модемов.
     -Коммуникационные серверы - управляют потоком данных и почтовых сообщений между данной ЛВС 
     и другими сетями или удаленными пользователями через модем и телефонную линию. Они же 
     обеспечивают доступ к Интернету.
     -Сервер служб каталогов - предназначен для поиска, хранения и защиты информации в сети. 
     Windows NT Server объединяет PC в логические группыдомены, система защиты которых наделяет 
     пользователей различными правами доступа к любому сетевому ресурсу.
 
Рис. 2.4. Типы серверов в ЛВС.
  При этом каждый из серверов может быть реализован как на отдельном компьютере, так и в 
небольших по объему ЛВС, быть совмещенным на одном компьютере с каким-либо другим сервером. 
Север и ОС работают как единое целое. Без ОС даже самый мощный сервер представляет собой груду 
железа. ОС позволяет реализовать потенциал аппаратных ресурсов сервера. К наиболее 
распространенным сетевым ОС следует отнести:
     -Novell NetWare 4.0 и выше;
     -OS/2;
     -Unix;
     -Windows NT 4.0 и выше.
  Последняя обеспечивает симметричную многопроцессорную обработку (системные задачи 
распределяются между всеми доступными процессорами), поддерживает множество аппаратных 
платформ ( Pentium, R4000, RISE и Digit Alpha), длина имени файла до 225 байт, размер файла и 
диска - до 16 эксабайт (миллиард гигабайт).
 
 
 
2.4.Преимущества сетей на основе сервера.
 
  Сравнения двух основных типов ЛВС проведем с точки зрения возможности разделения ресурсов, 
защиты данных, возможности резервного копирования, избыточности и аппаратной обеспеченности. 
Рассмотрим каждое из этих направлений более подробно.
     1.Разделение ресурсов. Сервер спроектирован так, чтобы предоставить доступ к множеству 
     файлов и принтеров, обеспечивая при этом высокую производительность и защиту. 
     Администрирование и управление доступом к данным осуществляется централизованно, что 
     обеспечивает их поиск и поддержку. (Так, в Widows NT разделение каталогов осуществляется 
     через File Manager. Чтобы разрешить совместное использование каталога, надо выделить его 
     в меню Disk и выбрать команду Shave As).
     2.Защита. Это основной аргумент при выборе ЛВС на основе сервера. Проблемой безопасности 
     может заниматься один администратор: он формирует политику безопасности и применяет ее в 
     отношении каждого пользователя сети. Если в одноранговых сетях возможна защита только на 
     уровне ресурсов, то в ЛВС на основе сервера основной является защита на уровне пользователя.
     3.Резервное копирование данных. Поскольку важная информация расположена централизованно, 
     т. е. сосредоточена на одном или нескольких серверах, то нетрудно обеспечить ее регулярное 
     резервное копирование, что повысить надежность ее сохранения.
     4.Избыточность. Благодаря избыточным системам данные на любом сервере могут дублироваться 
     в реальном времени. Поэтому в случае повреждения основной области хранения данных 
     информация не будет потеряна, так как легко воспользоваться ее резервной копией.
     5.Аппаратное обеспечение. Так как PC не выполняет функций сервера, требования к его 
     характеристикам зависят от потребностей самого пользователя. Он может иметь, по крайней 
     мере, 486-й процессор и ОЗУ от 8 до 16 Мбайт.
 
 
 
2.5.Комбинированные сети
 
  Существуют и комбинированные сети, сочетающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на 
основе сервера. Многие администраторы считают, что такая сеть наиболее полно удовлетворяет их 
запросы, т. к. в ней могут функционировать оба типа ОС.
  Сетевые ОС на основе Novell NetWare или Windows NT Server в этом случае отвечают за совместное 
использование основных приложений и данных. На рабочих станциях ЛВС устанавливают Windows NT 
WorkStation или Windows 95/98, которые будут управлять доступом к ресурсам выделенного сервера 
и в то же время предоставлять в совместное использование свои жесткие диски, а по мере 
необходимости разрешать доступ и к своим данным (рис. 2.5).
 
Рис. 2.5.Структура комбинированной ЛВС.
  Комбинированные сети - наиболее распространенный тип ЛВС, но для их правильной и надежной 
защиты необходимы определенные знания и навыки планирования. Одноранговые сети и сети на основе 
серверов объединяет общая цель - это разделение ресурсов и коллективное их использование. А вот 
различия между одноранговыми сетями и ЛВС с выделенными серверами существенно определяют:
     -требования к аппаратному обеспечению ЛВС;
     -способ поддержки пользователей.
  Обратим особое внимание на требования к аппаратным и информационным ресурсам отдельных 
элементов ЛВС для каждого из рассматриваемых типов организации сетевого взаимодействия 
(табл. 2.1):
                                                                                    Таблица 2.1
  Требования к характеристикам ПК, выполняющего роль сервера ЛВС
 
 
 

Iteach

Материал из ИнтеВики — обучающей площадкой для проведения тренингов программы Intel

Основные программные и аппаратные компоненты ЛВС.

определение и назначение, типы и порядок построения

Современный мир сложно представить без участия вычислительных машин, они внедрены во все отрасли промышленности, науки, образования и медиа. Для того чтобы осуществить обмен информацией между компьютерами, их объединяют в единый кластер. Локальная Сеть — это сеть, которая позволяет на уровне физических или программных интерфейсов электронных устройств организовывать передачу данных между ними в пределах указанной полосы адресов. В этой статье представлена информация, дающая наиболее полное представление об этой технологии.

Что такое и для чего нужна локальная Сеть

Почти каждое вычислительное устройство имеет в своем составе встроенный сетевой интерфейс – оборудование, позволяющее производить соединение по заданному протоколу (стандарту). Если объединение состоит из более чем двух единиц техники, оно называется локальной вычислительной Сетью (ЛВС). При такой технологии каждому адаптеру из диапазона разрешенных значений назначается свой адрес (IP-address), по которому и идентифицируется (наряду с MAC-адресом) получатель или отправитель пакета данных.

Теперь несложно понять, что локальная Сеть и компьютерная Сеть — это одно и то же, их основное назначение – предоставлять набор множества сетевых функций, облегчающих обмен информацией и призванных объединить группы пользователей. Среди них наиболее известными являются FTP протокол, файловые хранилища, общий доступ к принтерам и папкам. Также ЛВС может использоваться для организации удаленного управления, игровых серверов, параллельных вычислений, доступа в Интернет и т. д.

Типы локальных сетей

ЛВС имеют довольно обширную иерархию свойств, которые определяют ее принадлежность к тому или иному типу. В общем случае это два параметра:

1. Способ связи. Проводной – для создания канала передачи информации используются металлические или оптоволоконные кабели, а сигналы, соответственно, имеют вид электрических или световых импульсов. Беспроводной тип связи (Wi-Fi) – технология, которая предусматривает передачу данных при помощи электромагнитного поля, при этом для защиты используются различные методы шифрования, имеющие закрытый ключ.
2. Ранг Сети. Одноранговые – простейшие ЛВС, в составе которых количество вычислительных машин условно ограничено значением не более 10, при этом сохраняется полная политика равноправия среди пользователей, которые сами устанавливают политику доступа к информации. Многоранговые – основа и центральный элемент такой ЛВС всегда один или несколько серверов, а остальные устройства выступают в роли клиентов.

Основные задачи локальных вычислительных сетей

В общих чертах о назначении ЛВС уже было сказано выше, однако для описания полного функционала необходимо более подробно раскрыть эти пункты:

• Объединять активные сетевые устройства в кластер для организации общего доступа к ресурсам. Примером может служить корпоративный документооборот через общую папку (в широком смысле – файловый сервер), который позволяет сотрудникам эффективно обмениваться файлами в пределах ЛВС организации. Также можно сделать общедоступными многофункциональные устройства (принтеры и сканеры), обеспечив офисы собственными серверами печати.
• Создание сервера приложений или игр. Еще одна полезная функция ЛВС – это снижение количества используемой вычислительной мощности на стороне клиента. При этом программа или игра установлены на сервере, а на пользовательском устройстве запускаются лишь  оболочки.
• Использование баз данных. Также для ускорения работы некоторых приложений используются специальные серверы в составе ЛВС для организации информации в виде упорядоченных блоков (например, MSSQL). Наряду с быстрым доступом, это обеспечивает дополнительную безопасность.
• Объединение в группы и использование политик безопасности. Эта функция возможна только благодаря ЛВС, она позволяет централизованно определять принадлежность пользователей к заданному сегменту, а также назначать им права доступа к общим ресурсам без внесения изменений в систему на клиентском ПК.
• Проксирование трафика. Обычно в любой ЛВС, которая имеет доступ к Интернету, установлен прокси-сервер (прозрачный или непрозрачный). Это необходимо, чтобы контролировать исходящие от пользователей соединения и отклонять пакеты данных, которые по какой-либо причине являются запрещенными.

Главные составляющие локальной Сети

Локальные вычислительные сети кратко делятся на две основные составляющие:

1. аппаратные;
2. программные;

Первые, в свою очередь, делятся на подтипы:

• Автоматизированное рабочее место. Включает в себя все вычислительные устройства, в роли которых могут выступать ПК, серверы, принтеры и сканеры с собственным сервером печати и т. д.
• Активное сетевое оборудование. Включает в себя концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, сетевые мосты и интерфейсы.
• Пассивное сетевое оборудование. Состоит из кабелей, разъемов и прочих вспомогательных комплектующих.

Программная часть ЛВС обязательно включает в себя операционную систему (на сегодня их существует множество), которая должна быть обеспечена минимальным набором служб:

1. драйвер сетевого интерфейса;
2. сетевой протокол;
3. общий доступ к файлам и принтерам;
4. удаленный доступ;
5. сетевые и локальные политики безопасности.

Преимущества пользования локальной Сетью

К основным преимуществам ЛВС относятся следующие возможности:

• Организация распределенного доступа к общим ресурсам, таким как файлы, документы, принтеры, сканеры и даже программное обеспечение.
• Оптимизация всех этапов электронного документооборота за счет увеличения скорости коммуникации между пользователями ЛВС.
• Гибкое распределение доступа к  Интернету между клиентами ЛВС с назначением выделенной скорости, объема трафика и времени работы.

Требования, предъявляемые локальным вычислительным сетям

Как и при работе с любым техническим объектом, для улучшения качества функционирования ЛВС на нее должны накладываться определенные требования. Критерием могут служить следующие показатели, которые тем лучше, чем они выше:

1. Пропускная способность. Определяет то, сколько пользователей могут единовременно выполнять задачи внутри ЛВС. Эквивалентно максимальной скорости передачи данных, для современных сетей удовлетворительное значение порядка 1 Гбит/сек.
2. Отказоустойчивость. Достигается путем тщательной проработки проекта ЛВС еще на начальном этапе. В основном на этот показатель влияет качество монтажа, используемого оборудования, а также расходных материалов. Для файловых хранилищ также важно независимое дублирование информации с условием территориального разнесения.
3. Наличие средств диагностики. Чем больше в узлах ЛВС находится элементов, которые вещают в канал связи информацию о себе, тем легче обнаружить ошибки, возникающие при передаче данных.
4. Возможность расширения и интеграции. Этот фактор включает в себя не только предусмотренное проектом увеличение количество пользователей, но и взаимозаменяемость компонентов ЛВС. Например, если необходимо заменить сервер приложений на более мощный, это не должно повлиять на работу в целом.
5. Совместимость на уровне ОС клиента. Заключается в том, что пользователи с разными ОС должны иметь доступ к общим ресурсам. Например, на уровне Linux при организации файлового хранилища можно использовать службу Samba. При этом для пользователя с ОС Windows эти каталоги будут доступны в привычном виде (папки).

Топологии локальных сетей

Виды локальных вычислительных сетей зависят и от такого понятия, как топология, которая определяет, каким образом объединяются элементы ЛВС, при этом общепринято разделение на четыре вида:

• Соединение типа «шина». На сегодня это редкая реализация, которая подразумевает соединение вычислительных машин при помощи одного коаксиального кабеля, сигнал с которого снимается посредством разъема типа «терминатор».
• «Звездочка». Часто встречается в малых ЛВС, центральный элемент, занимающий самый высокий уровень иерархии – обычный коммутатор, через который ПК или периферия с активным сетевым оборудованием обмениваются пакетами данных.
• «Кольцевой тип». Для его реализации необходимо мостовое соединение, благодаря чему все вычислительные устройства имеют последовательное соединение (закольцованы).

Внимание! В составе многоранговых сетей применение «колец» может (и, скорее всего, приведет) к такому явлению, как широковещательный шторм, при этом во время передачи данных будут возникать постоянные ошибки.

• Смешанная топология. Обычно это многоранговая ЛВС, включающая в себя соединения типа «звезда». Примером может служить задача, когда есть несколько территориально недалеких и обособленных подразделений (в радиусе 300 метров). Чтобы не производить прокладку кабеля от сервера к каждому устройству (крайне неэкономично), в каждом офисе установлен собственный коммутатор.

Кстати! Если обычный «свитч» заменить на более дорогое управляемое активное сетевое оборудование, есть шанс с высокой точностью отслеживать неполадки на линии.

Пример маршрутизации

В целом маршрутизация (или создание таблицы маршрутов) – это процесс, при котором сетевому интерфейсу указывается, через какой адрес получать доступ к удаленному сетевому ресурсу. Для лучшего понимания следует разобрать пример.

1. Допустим, существуют две подсети, 192.168.0.0/24 и 10.0.0.0/8.
2. Во второй подсети имеется файловый сервер с адресом 10.0.0.10, к которому нужно устроить доступ. В первой находится ПК с адресом 192.168.0.33 и сервер с двумя сетевыми интерфейсами (192.168.0.1 и 10.0.0.100), между которыми настроен NAT.
3. Тогда для добавления маршрута в ОС Windows нужно запустить командную строку от имени Администратора и ввести команду «route ADD -p 10.0.0.10 MASK 255.0.0.0 192.168.0.1 METRIC 1».
4. Нажать Enter. В «Пуск»-«Выполнить» или в адресной строке обычной папки ввести \\10.0.0.10 и нажать Enter. ПК получит доступ к ресурсам файлового хранилища.

Дополнительная информация. Таким образом, можно не только получать доступ к файлам и папкам, но и создать подключение через LAN к Интернету. Достаточно после прописывания маршрута в сетевых настройках, в качестве дополнительного шлюза указать адрес точки, имеющей общий выход в Глобальную сеть. Также можно добавлять маршруты для определённых сайтов так, что получится устроить некоторое подобие прокси-сервера.

 Как происходит вычисление IP-адреса Сети и компьютера?

Находясь в ЛВС, довольно просто узнать IP-адрес компьютера и пул адресов в целом. Для этого необходимо:

• На ПК под управлением Windows. Запустить командную строку от имени Администратора, в ней ввести команду «ipconfig». В выводе на экран найти нужный сетевой интерфейс, где будут значение IPv4 или IPv6 – текущий адрес ПК и маска подсети, которая определяет общее количество доступных адресов. Например, IP = 192.168.0.59, а маска = 255.255.255.0, это значит, что ПК работает в подсети 192.168.0.0 с диапазоном адресов 192.168.0.1 – 192.168.0.255.
• На ПК с ОС Linux аналогом команды ipconfig будет запуск из терминала утилиты ifconfig, вычисление адресов производится так же, как и в предыдущем пункте.

Из информации, изложенной в статье,  нетрудно понять, какая Сеть называется локальной. Итак, ЛВС – неотъемлемая часть современного цифрового мира, которая уже является необходимостью, нежели какой-то экзотикой. Более того, большинство вычислительных устройств априори нацелены на работу в Интернете, которая, по сути, также является многоранговой ЛВС, отличаться от привычной корпоративной она будет только сложными таблицами маршрутизации и огромным количеством активного сетевого оборудования.

Подгорнов Илья ВладимировичВсё статьи нашего сайта проходят аудит технического консультанта. Если у Вас остались вопросы, Вы всегда их можете задать на его странице.

Похожие статьи

Что такое LAN и различные компоненты локальной сети

Что такое LAN? Где это используется? Обсудите его использование и преимущества.

LAN — наиболее распространенный тип сети. LAN означает локальную сеть. Он занимает небольшую площадь. Большинство локальных сетей используются для подключения компьютеров в одном здании, кампусе, офисе или комнате и т. Д. Сотни или тысячи компьютеров могут быть подключены через локальную сеть. Есть много типов локальных сетей. Ethernet является наиболее распространенным для ПК.

На приведенном выше рисунке показана локальная сеть.Все компьютеры подключены к центральному узлу в звездообразной топологии. Центральный узел — это специальное устройство, называемое сетевым концентратором. Все ссылки состоят из кабелей UTP. Максимальная рекомендуемая длина UTP-соединения в локальной сети — 100 метров. Компьютеры не должны располагаться на расстоянии более 100 метров от концентратора.

Все компьютеры в локальной сети могут обмениваться данными друг с другом на высокой скорости. Скорость обмена данными между любыми двумя устройствами в локальной сети Ethernet может составлять от 2 до 1000 миллионов бит в секунду (Мбит / с). LAN может передавать данные на ограниченное расстояние.

Использование и преимущества LAN

1. Одна копия программного обеспечения может использоваться всеми пользователями LAN.
2. Системные ресурсы, такие как принтеры, могут использоваться несколькими людьми в сети.
3. Легко управлять данными, хранящимися на централизованном компьютере в сети.
4. Данные более защищены от копирования или уничтожения.
5. Данные могут совместно использоваться всеми пользователями сети.

Объясните различные компоненты локальной сети.

Локальная сеть не использует телефонную сеть. Различные компоненты локальной сети:

1. Средства связи

Среды связи используются для передачи данных с одного компьютера на другой. Недорогие ЛВС соединяются витой парой. Во многих локальных сетях используются коаксиальные или оптоволоконные кабели. Эти кабели дороги, но обеспечивают более быструю связь. Некоторые локальные сети используют среду беспроводной передачи. Он использует инфракрасные или радиоволны для подключения компьютеров.Беспроводные сети просты в настройке и обслуживании. Однако у них низкая скорость передачи и ограниченное расстояние между двумя устройствами связи.

2. NIC

NIC обозначает карту сетевого интерфейса. Он также известен как сетевой адаптер. Сетевая карта — это устройство, которое физически подключает каждый компьютер к сети. Он контролирует поток информации между сетью и компьютером. Это печатная плата, которая устанавливается в слот расширения на материнской плате.Некоторые компьютеры содержат встроенные сетевые карты.

3. Мост

Мост — это устройство, которое соединяет два сегмента сети. Используется для подключения подобных типов сетей.

4. Маршрутизатор

Маршрутизатор — это устройство, которое соединяет несколько сетей с использованием похожих или разных протоколов. Он управляет лучшим маршрутом между двумя сетями связи. Маршрутизаторы используются, когда несколько сетей соединены вместе. Они могут соединять сети разных стран.Они передают данные за меньшее время.

5. Шлюз

Шлюз — это устройство, которое соединяет две или более сетей с разными типами протоколов. Два разных типа сетей требуют наличия шлюза для связи друг с другом. Он получает данные из одной сети и преобразует их в соответствии с протоколом другой сети. Например, компьютерам в локальной сети требуется шлюз для доступа в Интернет.

Компоненты компьютерной сети

Компьютерная сеть состоит из нескольких компонентов.Эти компоненты вместе позволяют передавать данные от одного устройства к другому и обеспечивают бесперебойную связь между двумя разными устройствами. В этом руководстве мы обсудим основные компоненты компьютерной сети.

Основные компоненты компьютерной сети

Сервер : Серверы — это компьютеры, на которых установлена ​​операционная система и хранятся данные, которые можно совместно использовать в компьютерной сети.

Клиент : Клиент — это компьютер, который подключен к другим компьютерам в сети и может получать данные, отправленные с других компьютеров.

Среда передачи : Все компьютеры в компьютерной сети связаны друг с другом с помощью средств передачи, таких как провода, оптоволоконные кабели, коаксиальные кабели и т. Д.

Карта сетевого интерфейса : Каждая система или компьютер в компьютерной сети должны иметь карту, называемую сетевой картой (NIC). Основное назначение сетевой карты — форматирование данных, отправка данных и получение данных на принимающем узле.

Концентратор : Концентратор действует как устройство, соединяющее все компьютеры в сети друг с другом.Любой запрос, который приходит с клиентского компьютера, сначала получает концентратор, а затем концентратор передает этот запрос по сети, чтобы правильный сервер получил его и ответил на него.

Коммутатор : Коммутатор похож на концентратор, однако вместо широковещательной рассылки входящего запроса данных он использует адрес физического устройства во входящем запросе для передачи запроса на правильный серверный компьютер.

Маршрутизатор : Маршрутизатор соединяет несколько компьютерных сетей друг с другом. Например, предположим, что одна компания управляет 100 компьютерами в локальной сети (LAN), а другая компания использует другую LAN из 150 компьютеров.Эти обе локальные сети могут быть соединены друг с другом через Интернет-соединение, предоставляемое маршрутизатором.

Кабель ЛВС : Провод, который используется для соединения друг с другом нескольких компьютеров или других устройств, таких как принтеры и сканер.

Определение

LAN | Что такое локальная сеть | Компьютерные сети

История LAN

LAN началась в эфире. Не концепция 19 века о таинственной невидимой среде между Солнцем и Землей, которая проводит свет — это эфир;
однако не за горами думать о LAN и Aether в одном контексте.

Вот временная шкала, которая расскажет вам почему:

1973: Рождение Ethernet

Доктор Роберт М. Меткалф изобрел Ethernet в 1973 году. Его работа заключалась в объединении всех компьютеров в здании в сеть друг с другом и с первый в мире лазерный принтер Xerox. В
В памятке он назвал сетевой метод «Ethernet», потому что огромный коаксиальный кабель, который соединял бы компьютеры друг с другом, напомнил ему о концепции эфира.

Идея Меткалфа была проинформирована ARPANET — оригинальным Интернетом, разработанным U.Министерство обороны США и ALOHAnet, беспроводная радиосеть с коммутацией пакетов для компьютеров, разработанная Гавайским университетом.

Ethernet позволял компьютерам отправлять пакеты данных через коаксиальный кабель для связи друг с другом и с принтером. Он использовал схему обнаружения столкновений. Если узлы в сети сработали одновременно, что привело к коллизии, мэйнфрейм
не будет отвечать, и узлы будут ждать случайное количество миллисекунд, чтобы снова сработать.

1977: Первая коммерческая локальная сеть

Четыре года спустя Datapoint Corp. установила первую коммерческую локальную сеть в Chase Manhattan Bank в Нью-Йорке. В отличие от Меткалфа
Ethernet, локальная сеть Datapoint использовала сеть подключенного компьютера с ресурсами (ARC). В то время как в Ethernet использовалось обнаружение коллизий, ARC использовала схему передачи маркеров, чтобы избежать одновременных передач узлами. Другими словами, узлы по очереди
передача сигналов вместо того, чтобы полагаться на случайную повторную передачу. Другие компании, такие как IBM, приняли схему передачи токенов для борьбы с Ethernet за превосходство в ЛВС на протяжении 80-х годов.

1979: Ethernet доступен для общественности

Меткалф основал 3Com для разработки и продажи продуктов Ethernet.

1985: IEEE становится стандартом для LAN

Ethernet становится стандартом Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) для LAN.

1990: Ethernet побеждает LAN

Ethernet победил в битве за LAN, отчасти за счет перехода на кабель с витой парой, который снижает перекрестные помехи и электромагнитную индукцию. Другими словами, Ethernet был быстрее.

1991: Начало работы над беспроводной локальной сетью

IEEE начал работу над беспроводной локальной сетью (WLAN), которая основана на прототипе ALOHAnet.

1997: рождение Wi-Fi

IEEE выпустил стандарт 802.11 (Wi-Fi).

Вместо обнаружения коллизий Wi-Fi использует схему множественного доступа / предотвращения коллизий (CSMA / CA) с контролем несущей. Устройство Wi-Fi прослушивает радиоволны, транслируемые по локальной сети, на случайное количество
времени, а когда сеть простаивает, устройство передает сигнал (кадр).Когда получатель получает фрейм нетронутым, он отправляет обратно подтверждение (ACK) отправителю. Беспроводные локальные сети (WLAN) и локальные сети могут получить доступ к Интернету или глобальным сетям (WAN) через шлюз.

Устройства LAN / WAN — Учебник по компьютерной сети

Давайте теперь рассмотрим некоторые устройства, которые перемещают трафик по сети.

Подход, используемый в этом разделе, будет простым. Поскольку сетевые технологии продолжают развиваться, фактические различия между сетевыми устройствами начинают немного стираться.Сегодня маршрутизаторы коммутируют пакеты быстрее и обеспечивают производительность коммутаторов. Коммутаторы, с другой стороны, разрабатываются с большим интеллектом и могут действовать как маршрутизаторы. Концентраторы, которые традиционно не были интеллектуальными с точки зрения количества программного обеспечения, которое они запускают, теперь разрабатываются с использованием программного обеспечения, которое позволяет концентратору быть «интеллектуальным», действуя больше как коммутатор.

В этом разделе мы разделим эти разные типы продуктов, чтобы вы могли понять основы.Начнем с хаба.

Концентратор

Сети с топологией «звезда» обычно имеют концентратор в центре сети, который соединяет все устройства вместе с помощью кабелей. Когда биты попадают в сетевое устройство, будь то концентраторы, коммутаторы или маршрутизаторы, устройства усиливают сигнал и затем отправляют его на своем пути.

Концентратор — это просто многопортовый повторитель. Обычно не требуется загружать программное обеспечение и не требуется настройка (т.е. сетевым администраторам не нужно указывать устройству, что делать).

Концентраторы работают почти так же, как ретрансляторы. Они усиливают и распространяют сигналы, полученные от всех портов, за исключением порта, из которого поступили данные.

Например, на изображении выше, если система 125 хочет печатать на принтере 128, сообщение будет отправлено во все системы в сегменте 1, а также через концентратор во все системы в сегменте 2. Система 128 увидит это сообщение предназначено для него и обработает его.

Устройства в сети постоянно прослушивают данные.Когда устройства улавливают фрейм информации, который адресован (и мы поговорим об адресации позже) для него, тогда оно примет эту информацию в память, найденную на сетевой карте (NIC), и начнет обработку данных.
В относительно небольших сетях концентраторы работают очень хорошо. Однако в больших сетях ограничения концентраторов создают проблемы для сетевых администраторов. В этом примере используется стандарт Ethernet.

Сеть также является основной, только одна станция может использовать сеть одновременно.Если приложения и файлы, используемые в этой сети, большие, а в сети больше узлов, конкуренция за пропускную способность замедлит реакцию сети.

Мосты

Мосты улучшают пропускную способность сети и работают на более интеллектуальном уровне, чем концентраторы. Мост считается устройством хранения и пересылки, которое использует уникальные аппаратные адреса для фильтрации трафика, который в противном случае перемещался бы из одного сегмента в другой. Мост выполняет следующие функции:

• Считывает заголовки кадров данных и записывает пары адрес источника / порт (сегмент).
• Считывает адрес назначения входящих кадров и использует записанные адреса для определения соответствующего исходящего порта для кадра.
• Использует буферы памяти для хранения кадров в периоды интенсивной передачи и пересылает их, когда среда готова.

Рассмотрим пример.

Мост делит эту локальную сеть Ethernet на два сегмента на изображении выше, каждый из которых подключается к концентратору, а затем к порту моста. Станции 123–125 находятся в сегменте 1, а станции 126–128 — в сегменте 2.

Когда станция 124 передает на станцию ​​125, кадр попадает в концентратор (который повторяет его и отправляет на все подключенные порты), а затем переходит на мост.Мост не будет пересылать кадр, поскольку он распознает, что станции 124 и 125 находятся в одном сегменте. Через мост проходит только трафик между сегментами. В этом примере кадр данных от станции 123, 124 или 125 на любую станцию ​​в сегменте 2 будет переадресован, а также сообщение от любой станции в сегменте 2 станциям в сегменте 1.

Когда одна станция передает, все другие станции должны ждать, пока линия снова не перестанет молчать, прежде чем начать передачу. В Ethernet только одна станция может передавать одновременно, или кадры данных будут конфликтовать друг с другом, искажая данные в обоих кадрах.

Bridges будут прослушивать сеть и отслеживать, кого они слышат. Например, мост в этом примере будет знать, что система 127 находится в сегменте 2, а 125 — в сегменте 1. Мост может даже иметь порт (возможно, выход в Интернет), куда он будет отправлять все пакеты, которые он не может идентифицировать. место назначения для.

Коммутаторы

Коммутаторы используют технологию моста для пересылки трафика между портами. Они обеспечивают полную выделенную скорость передачи между двумя станциями, напрямую подключенными к портам коммутатора.Коммутаторы также создают и поддерживают таблицы адресов, как и мосты. Эти адресные таблицы известны как «память с адресацией по содержимому».

Давайте посмотрим на пример.

Замена двух концентраторов и моста на коммутатор Ethernet предоставляет пользователям выделенную полосу пропускания. Каждая станция имеет к коммутатору полный «канал» 10 Мбит / с. Благодаря коммутатору в центре сети и каналам со скоростью 100 Мбит / с пользователи получают больший доступ к сети.

Учитывая размер файлов и приложений в этой сети, дополнительная полоса пропускания для доступа к серверу или корпоративной интрасети возможна с помощью коммутатора, который имеет порты Fast Ethernet 10 Мбит / с и 100 Мбит / с.Каналы 10 Мбит / с могут использоваться для поддержки всех настольных устройств, включая принтер, а порты коммутатора 100 Мбит / с могут использоваться для более высокой пропускной способности.

Маршрутизаторы

Маршрутизатор выполняет две основные функции: определение пути с использованием различных показателей и пересылку пакетов из одной сети в другую. Метрики маршрутизации могут включать в себя нагрузку на канал между устройствами, задержку, полосу пропускания и надежность или даже количество переходов (то есть количество устройств, через которые пакет должен пройти, чтобы достичь пункта назначения).

По сути, маршрутизаторы выполняют все функции мостов и коммутаторов, а также многое другое. Маршрутизаторы могут глубже заглядывать в кадр данных и применять сетевые службы в зависимости от IP-адреса назначения. IP-адреса назначения и источника являются частью сетевого заголовка, добавляемого к инкапсуляции пакета на сетевом уровне.

Краткое содержание урока 1

• ЛВС предназначены для работы в ограниченной географической зоне
• Ключевые компоненты ЛВС — компьютеры, сетевые карты, сетевые адаптеры, концентраторы и кабели
• Общие топологии ЛВС включают шину, дерево, звезду и кольцо
• Общие устройства LAN / WAN — концентраторы, мосты, коммутаторы и маршрутизаторы

Компоненты LAN