Локальные сети

Оглавление.

 
 
 

Локальные и компьютерные сети, ЛВС 4

Cетевые средства коммуникаций 5

Витая пара 6

Коаксиальный  кабель 7

Еthernet-кабель 8

Сheapernеt-кабель 8

Оптоволоконные  линии 9

Понятие локальной сети и  ее преимущества 10

Топология локальных сетей 13

Архитектура сетей 15

Методы  доступа в сети 18

Компоненты  сети 20

Сетевые протоколы 24

Требования  к локальной сети 26

Общие положения 26

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Локальные и  компьютерные сети, ЛВС

 

    Информационные  технологии с применением автономно  работающей ПЭВМ значительно расширяют  интеллектуальные возможности пользователя. Однако более значительный эффект от использования ПЭВМ можно получить при объединении отдельных ПЭВМ организации, предприятия, фирмы и др. в локальную компьютерную сеть, которая обеспечивает функционирование фирмы как единой слаженной системы. Локальные сети объединяют все службы фирмы, ускоряют документооборот, хранят необходимую информацию и предоставляют ее работникам фирмы и др.

    Естественным  продолжением тенденции развития информационных технологий являются компьютерные телекоммуникации и глобальные сети, обеспечивающие доступ пользователей к информационным ресурсам всей страны и выход в мировое информационное пространство. Глобальные сети объединяют правительственные учреждения, промышленные корпорации, университеты и колледжи, исследовательские центры, коммерческие компании и общественные организации.

    Сейчас  важнейшая роль в мировых телекоммуникациях  принадлежит, конечно же, Internet которая охватывает практически все страны, содержит информацию обо всех сторонах человеческой деятельности, не знает пограничных и цензурных ограничений. В настоящее время компьютерные технологии получили широкое распространение практически во всех областях деятельности человека.

    Совместное  функционирование многих компьютеров  в системе одного учреждения достигается монтажом локальной вычислительной сети (ЛВС; Local Area Network, LAN). Разумное планирование ЛВС помогает оптимально распределить вычислительные мощности.

    Локальной вычислительной сетью (ЛВС) называют совместное подключение нескольких отдельных компьютеров к единому каналу передачи данных. Понятие ЛВС относится к географически ограниченным (территориально или производственно) аппаратно-программным комплексам, в которых несколько компьютерных систем связаны между собой с помощью соответствующих средств коммуникаций.

    Соединение  компьютеров в сеть обеспечивает следующие основные возможности:

• Объединение ресурсов – возможность резервировать вычислительные мощности и средства передачи данных на случай выхода из строя отдельных из них с целью быстрого восстановления нормальной работы сети;
• Разделение ресурсов – возможность стабилизировать и повысить уровень загрузки компьютеров и дорогостоящего периферийного оборудования, управлять периферийными устройствами;
• Разделение данных – возможность создавать распределенные базы данных, размещаемые в памяти отдельных компьютеров, и управлять ими с периферийных рабочих мест;
• Разделение программных средств – возможность совместного использования программных средств;
• Разделение вычислительных ресурсов – возможность организовать параллельную обработку данных; используя для обработки данных другие системы, входящие в сеть;
• Многопользовательский режим.

    ЛВС предоставляет  возможность одновременного использования  программ и баз данных несколькими пользователями, а также возможность взаимодействия с другими рабочими станциями, подключенными к сети. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию.

    Рабочие места сотрудников перестают  быть изолированными и объединяются в единую систему. Важнейшей характеристикой ЛВС является скорость передачи информации. 
 
Подключив ЛВС к  Интернету, вы сможете:

• просматривать серверы Интернета и искать на них любую информацию;
• обмениваться сообщениями электронной почты с другими пользователями Интернета;
• публиковать собственную информацию на собственных страницах в Интернете.

    Локальная сеть представляет собой набор компьютеров, периферийных устройств (принтеров и т. п.) и коммутационных устройств, соединенных кабелями. Локальные сети делятся на учрежденческие (офисные сети фирм, сети организационного управления и другие сети, отличающиеся по терминологии, но практически одинаковые по своей идеологической сути) и сети управления технологическими процессами на предприятиях.  
Локальные сети характерны тем, что расстояния между компонентами сети сравнительно невелики, как правило, не превышают нескольких километров.

    Локальные сети различаются по роли и значению ПЭВМ в сети, структуре, методам доступа  пользователей к сети, способам передачи данных между компонентами сети и  др. Каждой из предлагаемых на рынке  сетей присуши свои достоинства  и недостатки. Выбор сети определяется числом подключаемых пользователей, их приоритетом, необходимой скоростью  и дальностью передачи данных, требуемыми пропускной способностью, надежностью и стоимостью сети.

    В настоящее  время Международная организация  стандартов разработала более 25 стандартов на локальные сети. Рассмотрим основные требования стандартов к учрежденческим сетям:

• возможность подключения современных, ранее разработанных и перспективных ПЭВМ и периферийных устройств;
• скорость передачи данных должна быть не менее 1 Мбит/с; отключение и подключение компонентов сети не должно нарушать общую работу сети более чем на 1 с; 
• средства обнаружения ошибок, имеющиеся в сети, должны выявлять все сообщения, содержащие 4 и более искаженных битов;
• надежность сети должна обеспечивать не более 20 мин простоя сети в год.

    Международные стандарты предъявляют высокие  требования к локальным сетям. Поэтому  требования международных стандартов удовлетворяют лишь ряд сетей, выпускаемых ведущими электронными фирмами мира.

    Компонентами  сети являются рабочие ПЭВМ (рабочие  станции) и серверы.

    Сервер - это специально выделенная в сети ПЭВМ, в задачу которой входит управление всей сетью или частью сети (например, в комбинированных сетях), прием, хранение, обновление и выдача пользователям  общей информации, управление высококачественными  принтерами и графопостроителями. Поэтому к серверу предъявляются более высокие требования по производительности, объему памяти и надежности.

    Рабочие станция (клиенты, абоненты) - это менее  мощные ПЭВМ, которые могут использовать ресурсы (например, дисковое пространство) сервера.

    Достоинства сети:

• более эффективное централизованное управление сетью;
• рабочие станции могут быть достаточно простыми и дешевыми;
• операционная система, поддерживающая работу сети (например, Windows 95/98), может устанавливаться только на сервере.

    Недостатки:

• более высокая стоимость установки;
• сложная настройка системы.

    Топология, т.е. конфигурация соединения элементов в ЛВС, привлекает к себе внимание в большей степени, чем другие характеристики сети. Это связано с тем, что именно топология во многом определяет самые важные свойства сети, такие, например, как надежность и производительность.

 

Cетевые средства коммуникаций

Для соединения компьютеров  между собой используют средства коммутации. 
В качестве таких средств  наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель оптоволоконные линии.  
 
При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели: 
- стоимость монтажа и обслуживания, 
- скорость передачи информации, 
- ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров)), 
- безопасность передачи данных. 
 
Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных.  
 
Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.

В идеале, при посылке  и получении данных через сеть время отклика должно быть почти  таким же, как если бы они были получены от ПК пользователя, а не из другого места сети. Это требует  передачи данных со скоростью 10 Мбит/с и выше. Реально достигаются следующие скорости:

• Коаксиальный кабель – 10 - 50 Мбод;
• Витая пара – до 10 Мбод;
• Специальная витая пара 5 категории – до 100 Мбод;
• Оптическое волокно — до 1Гбод;
• Телефонная линия — от 2400 бод до 56 кбод;
• Спутник 10000 компьютеров одновременно и скорость около 1 Мбод. 

 

Витая пара

Витой парой называется кабель, в котором изолированная  пара проводников скручена с небольшим  числом витков на единицу длины. Скручивание проводов уменьшает электрические помехи извне при распространении сигналов по кабелю, а экранированные витые пары еще более увеличивают степень помехозащищенности сигналов.

Наиболее дешевым  кабельным соединением является витое проводное соединение часто  называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и простота установки. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Наиболее популярным видом среды передачи данных на небольшие  расстояния (до 100 м) становится неэкранированная витая пара, которая включена практически во все современные стандарты и технологии локальных сетей и обеспечивает пропускную способность до 100 Мб/с (на кабелях категории 5).

Кабель типа "витая  пара" используется во многих сетевых  технологиях, включая Ethernet, ARCNet и IBM Token Ring.

Кабели на витой  паре подразделяются на:

• неэкранированные (UTP – Unshielded Twisted Pair);
• экранированные медные кабели.

Последние подразделяются на две разновидности: с экранированием каждой пары и общим экраном (STP – Shielded Twisted Pair) и с одним только общим экраном (FTP – Foiled Twisted Pair). Наличие или отсутствие экрана у кабеля вовсе не означает наличия или отсутствия защиты передаваемых данных, а говорит лишь о различных подходах к подавлению помех. Отсутствие экрана делает неэкранированные кабели более гибкими и устойчивыми к изломам. Кроме того, они не требуют дорогостоящего контура заземления для эксплуатации в нормальном режиме, как экранированные.

Неэкранированные  кабели идеально подходят для прокладки  в помещениях внутри офисов, а экранированные лучше использовать для установки в местах с особыми условиями эксплуатации, например, рядом с очень сильными источниками электромагнитных излучений, которых в офисах обычно нет.

Кабели классифицируются по категориям. Основанием для отнесения  кабеля к одной из категорий служит максимальная частота передаваемого  по нему сигнала