Локальные сети

Введение  в локальные сети.

Назначение, принципы организации  компьютерных сетей. Сетевое оборудование.

Компьютерная  сеть - представляет собой систему распределенной обработки информации, состоящую как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи.

Другими словами  сеть представляет собой совокупность соединенных друг с другом ПК и  других вычислительных устройств, таких  как принтеры, факсимильные аппараты и модемы. Сеть дает возможность  отдельным сотрудникам организации  взаимодействовать друг с другом и обращаться к совместно используемым ресурсам; позволяет им получать доступ к данным, хранящимся на персональных компьютерах в удаленных офисах, и устанавливать связь с поставщиками.

Компьютеры, входящие в сеть выполняют следующие функции:

• Организация доступа к сети
• Управление передачей информации
• Предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети.

Виды  компьютерных сетей.

Локальные и территориально-распределенные сети.

Территориально-распределенная сеть (WAN) соединяет несколько локальных  сетей, географически удаленных  друг от друга.

Локальная сеть

Локальная сеть (LAN) связывает ПК и принтеры, обычно находящиеся в одном здании (или  комплексе зданий). Локальные сети (ЛС) представляющие собой самую  элементарную форму сетей, соединяют  вместе группу ПК или связывают их с более мощным компьютером, выполняющим  роль сетевого сервера. Все ПК в локальной  сети могут использовать специализированные приложения, хранящиеся на сетевом  сервере, и работать с общими устройствами: принтерами, факсами и другой периферией. Каждый ПК в локальной сети называется рабочей станцией или сетевым узлом.

Локальные сети позволяют отдельным пользователям  легко и быстро взаимодействовать  друг с другом. Вот лишь некоторые  задачи, которые позволяет выполнять  ЛС:

• совместная работа с документами;
• упрощение документооборота: вы получаете возможность просматривать, корректировать и комментировать документы не покидая своего рабочего места, не организовывая собраний и совещаний, отнимающих много времени;
• сохранение и архивирование своей работы на сервере, чтобы не использовать ценное пространство на жестком диске ПК;
• простой доступ к приложениям на сервере;
• облегчение совместного использования в организациях дорогостоящих ресурсов, таких как принтеры, накопители CD-ROM, жесткие диски и приложения (например, текстовые процессоры или программное обеспечение баз данных).

Территориально-распределенные сети

Территориально-распределенные сети обеспечивают те же преимущества, что и локальные, но при этом позволяют  охватить большую территорию. Обычно для этого используется коммутируемая  телефонная сеть общего пользования (PSTN, Public Switched Telephone Network) с соединением через модем или линии высокоскоростной цифровой сети с предоставлением комплексных услуг (ISDN, Integrated Services Digital Network). Линии ISDN часто применяются для передачи больших файлов, например содержащих графические изображения или видео.

Встраивая в  базовые локальные сети функциональность территориально-распределенных сетей, реализуемую с помощью модема или сервера удаленного доступа, можно выгодно использовать технологии внешних коммуникаций, в том числе:

• передачу и прием сообщений с помощью электронной почты (e-mail);
• доступ к Internet.

Internet

Internet представляет собой огромную общедоступную глобальную сеть, соединяющую пользователей всего мира с хранилищами данных, изображений и звука. Стремительно расширяясь, Internet играет все более важную роль в бизнесе. На сегодня основными функциями Internet остаются электронная почта и обмен информацией между группами по интересам и исследователями. Сети становятся все более мощными, а к Internet подключается все большее число компаний и индивидуальных пользователей. Internet служит связующим звеном между компаниями, их потенциальными заказчиками и поставщиками. Сегодня Internet может поддерживать развивающиеся приложения передачи речи и видео, такие как системы дистанционного обучения и удаленной диагностики.

Любая компьютерная сеть характеризуется: топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.

Топология компьютерной сети отражает структуру связей между ее основными функциональными элементами.

Сетевые технические средства – это различные устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть.

Сетевые программные средства – осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с пользователями.

Протоколы – представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети.

Интерфейсы – средства сопряжения функциональных элементов сети. Следует обратить внимание, что в качестве функциональных элементов могут выступать как отдельные устройства так и программные модули. Соответственно различают аппаратные и программные интерфейсы.

Базовые сетевые топологии.

При создании сети в зависимости от задач, которые  она должна будет выполнять, может  быть реализована одна из трех сетевых  топологий.

Шинная  топология.

Рабочие станции  с помощью сетевых адаптеров  подключаются к общей магистрали /шине/ (кабелю). Аналогичным образом  к общей магистрали подключаются и другие сетевые устройства. В  процессе работы сети информация от передающей станции поступает на адаптеры всех рабочих станций, однако, воспринимается только адаптером той рабочей станции, которой она адресована.

Звездообразная  топология.

Характеризуется наличием центрального узла коммутации – сетевого сервера, которому или  через который посылаются все  сообщения.

Кольцевая топология.

Характеризуется наличием замкнутого канала передачи данных в виде кольца или петли. В  этом случае информация передается последовательно  между рабочими станциями до тех  пор, пока не будет принята получателем  и затем удалена из сети. Недостатком  подобной топологии является ее чувствительность к повреждению канала.

Сетевые технические средства.

Базовые компоненты и технологии, связанные с архитектурой локальных или территориально-распределенных сетей, могут включать в себя:

Аппаратное  обеспечение

• Кабели
• Серверы
• Сетевые интерфейсные платы (NIC, Network Interface Card)
• Концентраторы
• Коммутаторы
• Маршрутизаторы (территориально-распределенные сети)
• Серверы удаленного доступа (территориально-распределенные сети)
• Модемы (территориально-распределенные сети)

Структурированные кабельные решения

Structured Wiring System (структурированная кабельная система)  
План построения кабельной системы, основанный на модульных подсистемах, а также специфицирующий согласованные правила прокладки кабеля и материалы.

В старых ЛС применяется  шинная архитектура - все входящие в  сеть ПК подключаются к одному длинному коаксиальному кабелю. Такая организация  ограничивает возможности сотрудников фирмы по перемещению в рамках сети. В структурированной кабельной схеме применяется звездообразная конфигурация - отдельный сегмент недорогого кабеля соединяет компьютер каждого пользователя с центральным концентратором (или коммутатором, если в сети передаются большие объемы данных). В этом случае перемещение сотрудника или добавление нового пользователя выполняется гораздо проще и обходится дешевле. На новом рабочем месте сотрудника уже имеется кабельная проводка, и можно переместить пользователя в другой сетевой сегмент, просто подключив конец кабеля к другому порту концентратора или коммутатора.

Кабели

Данные по кабелю передаются в виде пакетов, пересылающихся с одного сетевого устройства на другое. Существует несколько типов кабелей, каждый из которых имеет свои преимущества.

Витая пара

Кабель типа "витая пара" (TP, Twisted Pair) бывает двух видов: экранированная витая пара (STP, Shielded Twisted Pair) и неэкранированная витая пара (UTP, Unshielded Twisted Pair). Оба типа кабеля состоят из пары скрученных медных проводов. Кабель типа "неэкранированная витая пара" стал наиболее популярным благодаря своей низкой стоимости, гибкости и простоте инсталляции. Единственным недостатком такого кабеля является уязвимость к электрическим помехам и "шумам" в линии. Кабели "витая пара" бывают разной категории (3, 4 или 5). Чем выше номер категории, тем большую скорость передачи поддерживает кабель.

Тонкий  и толстый коаксиальный кабель

Это типы кабеля аналогичны стандартному телевизионному кабелю. Поскольку с такими кабелями труднее работать, в новых инсталляциях практически всегда применяется  витая пара или оптоволоконный кабель.

Оптоволоконный  кабель

Оптоволоконный  кабель поддерживает скорость передачи данных (в виде пакетов) 10, 100 или 1000 Мбит/с. Данные передаются с помощью световых импульсов, проходящих по оптическому  волокну. Хотя этот кабель гораздо дороже и сложнее в инсталляции, чем UTP, он часто применяется в центральных  магистральных сетях, поскольку  обеспечивает полную защиту от электрических помех и позволяет передавать информацию на очень большие расстояния. Кроме того, благодаря совершенствованию оптоволоконной технологии данный кабель становится все более приемлемым по цене.

Какой кабель выбрать?

В таблице показано, какой кабель необходимо использовать для различных технологий ЛС (10-Мбит/с  Ethernet, 100-Мбит/с Fast Ethernet или 1000 Мбит/с Gigabit Ethernet). В общем случае во всех новых инсталляциях для соединения настольных ПК и создания сети для рабочей группы применяется кабель UDP категории 5.

Серверы

Сервер в сети клиент/сервер представляет собой ПК с жестким диском большой емкости, на котором можно хранить приложения и файлы, доступные для других ПК в сети. Сервер может также  управлять доступом к периферийным устройствам (таким как принтеры) и используется для выполнения сетевой  операционной системы (NOS, Network Operating System).

Сетевые интерфейсные платы

Сетевые интерфейсные платы (NIC, Network Interface Card) устанавливаются на настольных и портативных ПК. Они служат для взаимодействия с другими устройствами в локальной сети. Существует целый спектр сетевых плат для различных ПК, имеющих определенные требования требованиям к производительности. Характеризуются по скорости передачи данных и способах подключения к сети.

Если рассматривать  просто способ приема и передачи данных на подключенных к сети ПК, то современные  сетевые платы (сетевые адаптеры) играют активную роль в повышении  производительности, назначении приоритетов  для ответственного трафика (передаваемой/принимаемой  информации) и мониторинге трафика  в сети. Кроме того, они поддерживают такие функции, как удаленная  активизация с центральной рабочей  станции или удаленное изменение  конфигурации, что значительно экономит время и силы администраторов  постоянно растущих сетей

Концентраторы

В структурированной  кабельной конфигурации все входящие в сеть ПК взаимодействуют с концентратором (или коммутатором). 

Hab (хаб; концентратор) - устройство множественного доступа, выполняющее роль центральной точки соединения в топологии "физическая звезда". Наряду с традиционным названием "концентратор" в литературе встречается также термин "хаб".

Соединенные с  концентратором ПК образуют один сегмент  локальной сети. Такая схема упрощает подключение к сети большого числа  пользователей, даже если они часто  перемещаются. В основном функция  концентратора состоит в объединении  пользователей в один сетевой  сегмент. Концентраторы бывают разных видов и размеров и обеспечивают соединение разного числа пользователей - от нескольких сотрудников в небольшой  фирме до сотен ПК в сети, охватывающей комплекс зданий. Функции данных устройств  также различны: от простых концентраторов проводных линий до крупных устройств, выполняющих функции центрального узла сети, поддерживающих функции  управления и целый ряд стандартов (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI и т.д.). Существуют также концентраторы, играющие важную роль в системе защиты сети.