Программное обеспечение лвс. Программное обеспечение локальных вычислительных сетей Аппаратное обеспечение лвс

Локальная вычислительная сеть - это понятие, знакомое многим не понаслышке. Практически каждое предприятие использует эту технологию, поэтому можно утверждать, что каждый человек так или иначе сталкивался с ней. Локальные сети существенно ускорили производственные процессы, тем самым дав резкий скачок дальнейшему их применению по всему земному шару. Все это позволяет прогнозировать дальнейший рост и развитие подобной системы передачи данных, вплоть до внедрения ЛВС на каждом, даже самом небольшом предприятии.

Понятие локальной сети

Локальная вычислительная сеть представляет собойнекое количество компьютеров, соединенных между собой специальным оборудованием, позволяющим осуществлять полноценный обмен информацией между ними. Важной особенностью этого вида передачи данных является относительно небольшая территория размещения узлов связи, то есть самих вычислительных машин.

Локальные сети не только существенно облегчают взаимодействие между пользователями, но и выполняют некоторые другие функции:

Упрощают работу с документацией. Сотрудники могут редактировать и просматривать файлы на своем рабочем месте. При этом надобность в коллективных собраниях и совещаниях отпадает, что экономит драгоценное время.
Позволяют работать над документами совместно с коллегами, когда каждый находится за своим компьютером.
Дают возможность доступа к приложениям, установленным на сервере, что позволяет экономить свободное пространство на установленном жестком диске.
Экономят пространство на жестком диске, позволяя сохранять документы на главном компьютере.

Виды сетей

Локальная вычислительная сеть может быть представлена двумя моделями: одноранговой сетью и иерархической. Различаются они способами взаимодействия узлов связи.

Одноранговая сеть основана на равноправии всех машин, а данные распределены между каждой из них. По сути, пользователь одного компьютера может получить доступ к ресурсам и информации другого. Эффективность работы одноранговой модели напрямую зависит от числа рабочих узлов, а уровень ее безопасности неудовлетворителен, что вкупе с достаточно сложным процессом управления делает такие сети не слишком надежными и удобными.

Иерархическая модель включает в себя один (или больше) главный сервер, где хранятся и обрабатываются все данные, и несколько узлов-клиентов. Этот тип сетей используется гораздо чаще первого, имея преимущество в быстродействии, надежности и безопасности. Однако скорость работы такой ЛВС во многом зависит от сервера, что при определенных условиях можно считать недостатком.

Составление технических требований

Проектирование локальной вычислительной сети представляет собой достаточно сложный процесс. Начинается он с разработки технического задания, которое следует тщательно продумать, так как недочеты в нем грозят последующими трудностями в построении сети и дополнительными финансовыми затратами. Первичное проектирование можно произвести с помощью специальных конфигураторов, которые позволят подобрать оптимальное сетевое оборудование. Особенно удобны такие программы тем, что можно исправлять различные значения и параметры непосредственно во время работы, а также составлять отчет по окончании процесса. Только после этих действий можно будет приступить к следующему этапу.

Эскизное проектирование

Этот этап заключается в сборе данных о предприятии, где планируется монтаж локально вычислительной сети, и анализе полученной информации. Определяется количество:

Пользователей.
Рабочих станций.
Серверных помещений.
Портов подключения.

Важным моментом является наличие данных о путях прокладки магистралей и планирование определенной топологии. В целом же необходимо придерживаться ряда требований, которые предъявляет стандарт IEEE 802.3. Однако, несмотря на эти правила, иногда может понадобиться произвести расчеты задержек распространения сигнала или же проконсультироваться у производителей сетевого оборудования.

Основные характеристики ЛВС

Выбирая способ размещения узлов связи, необходимо помнить об основных требованиях, предъявляемых к локальным сетям:

Производительности, которая сочетает в себе несколько понятий: пропускную способность, время реакции, задержку передачи.
Совместимости, т.е. способности подключить разное оборудование локальных вычислительных сетей и программное обеспечение.
Безопасности, надежности, т.е. возможности предотвращения несанкционированного доступа и полной защиты данных.
Масштабируемости - способности увеличения количества рабочих станций без ухудшения производительности сети.
Управляемости - возможности контроля главных элементов сети, профилактики и устранения проблем.
Прозрачности сети, заключающейся в представлении для пользователей единым вычислительным устройством.

Основные топологии локально-вычислительных сетей: достоинства и недостатки

Топология сети представляет собой физическое ее расположение, значительно влияя на основные характеристики. На современных предприятиях в основном используются три вида топологий: "Звезда", "Шина" и "Кольцо".

Топология «Звезда» является самой распространенной, имеет множество преимуществ перед остальными. Такой способ монтажа отличается высокой надежностью; если какой-либо компьютер вышел из строя (кроме сервера), на работу остальных это никак не повлияет.

Топология «Шина» представляет собой единый магистральный кабель с подключенными вычислительными машинами. Подобная организация локальной вычислительной сети экономит финансы, но не подходит для объединения большого количества компьютеров.

Топология «Кольцо» отличается низкой надежностью за счет особого расположения узлов - каждый из них соединен с двумя другими с помощью сетевых карт. Поломка одного компьютера приводит к остановке работы всей сети, поэтому такой вид топологии применяется все реже.

Рабочее проектирование сети

Локальная вычислительная сеть предприятия включает в себя также различные технологии, оборудование и кабели. Поэтому следующим этапом станет подбор всех этих элементов. Принятие решения в пользу того или иного программного либо аппаратного обеспечения определяется целью создания сети, количеством пользователей, перечнем используемых программ, размерами сети, а также ее месторасположением. В настоящее время чаще всего используются оптоволоконные магистрали, отличающиеся большой надежностью, быстродействием и доступностью.

О видах кабеля

Кабели используются в сетях для передачи сигналов между рабочими станциями, у каждого из них есть свои особенности, что необходимо учитывать при проектировании ЛВС.

Витая пара состоит из нескольких пар проводников, покрытых изоляцией и скрученных между собой. Невысокая цена и простота монтажа являются выгодными преимуществами, что делает такой кабель самым популярным для монтажа локальных сетей.
Коаксиальный кабель включает в себя два проводника, вставленных один в другой. Локальная вычислительная сеть с применением коаксиала уже не так распространена - ее заменила витая пара, однако она встречается в некоторых местах до сих пор.
Оптоволокно представляет собой стеклянную нить, способную переносить свет посредством его отражения от стенок. Кабель из этого материала передает данные на огромные расстояния и отличается высоким быстродействием по сравнению с витой парой и коаксиалом, однако стоит недешево.

Необходимое оборудование

Сетевое оборудование локальных вычислительных сетей включает множество элементов, наиболее часто используемыми среди которых являются:

Концентратор или хаб. Он объединяет некоторое количество устройств в один сегмент при помощи кабеля.
Коммутатор . Использует специальные процессоры для каждого порта, обрабатывающие пакеты обособленно от других портов, за счет чего обладают высокой производительностью.
Маршрутизатор . Это устройство, принимающее решения о рассылке пакетов на основе данных о таблицах маршрутизации и некоторых правил.
Модем . Широко применяется в системах связи, обеспечивая контакт с другими рабочими станциями посредством кабельной или телефонной сети.

Конечное сетевое оборудование

Аппаратное обеспечение локальной вычислительной сети в обязательном порядке включает серверную и клиентскую части.

Сервер - это мощный компьютер, имеющий высокую сетевую значимость. Функции его заключаются в хранении информации, баз данных, обслуживании пользователей и обработке программных кодов. Серверы находятся в специальных помещениях с регулируемой постоянной температурой воздуха - серверных, а корпус их оснащен дополнительной защитой от пыли, случайного выключения, а также мощной охлаждающей системой. Как правило, доступ к серверу имеют только системные администраторы либо руководители предприятия.

Рабочая станция представляет собой обычную вычислительную машину, подключенную к сети, то есть ею является любой компьютер, запрашивающий услуги у главного сервера. Для обеспечения связи на таких узлах используется модем и сетевая плата. Поскольку обычно рабочими станциями используются ресурсы сервера, клиентская часть оснащена слабыми планками памяти и жесткими дисками небольшого объема.

Программное обеспечение

Оборудование локальных вычислительных сетей не сможет полноценноосуществлять свои функции без подходящего программного обеспечения. К программной части относятся:

Сетевые операционные системы на серверах, составляющие основу любой сети. Именно ОС управляет доступом ко всем сетевым ресурсам, координирует маршрутизацию пакетов, разрешает конфликты устройств. В таких системах имеется встроенная поддержка протоколов TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX.
Автономные ОС, управляющие клиентской частью. Ими являются обычные операционные системы, к примеру, Windows XP, Windows 7.
Сетевые службы и приложения. Эти программные элементы позволяют производить различные действия: просмотр удаленной документации, печать на сетевом принтере, рассылка почтовых сообщений. Традиционные службы HTTP, POP-3, SMTP, FTP и Telnet являются основой этой категории и реализуются при помощи программного обеспечения.

Нюансы проектирования локальных сетей

Проектирование локальной вычислительной сети требует долгого и неспешного анализа, а также учета всех тонкостей. Важно предусмотреть возможность роста предприятия, что повлечет за собой и увеличение масштабов локальной сети. Составлять проект необходимо таким образом, чтобы ЛВС в любой момент была готова к подключению новой рабочей станции или другого устройства, а также модернизации любого ее узла и компонента.

Не менее важны и вопросы безопасности. Кабеля, применяемые при построении сети, должны быть надежно защищены от несанкционированного доступа, а магистрали размещены вдали от потенциально опасных мест, где они могут быть повреждены - нечаянно либо умышленно. Компоненты ЛВС, размещаемые за пределами помещения, в обязательном порядке следует заземлить и надежно закрепить.

Разработка локально вычислительной сети - это достаточно трудозатратный процесс, однако при правильном подходе и проявленной должной ответственности ЛВС будет работать надежно и стабильно, обеспечивая бесперебойную работу пользователей.

НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Сервисы глобальной сети Интернет.

Глобальная сеть Интернет. Адресация.

Назначение и классификация компьютерных сетей.

INTERNET-ТЕХНОЛОГИИ

План:

Компьютерная сеть – система связи компьютеров и компьютерного оборудования.

В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:

Глобальная вычислительная сеть (WAN – Wide Area Network) – это система объединенных в сеть компьютеров, расположенных на больших расстояниях друг от друга.

Региональная вычислительная сеть (MAN – Metropolitan Area Network) связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга (десятки – сотни километров).

Локальная вычислительная сеть (ЛВС, LAN – Local Area Network) объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории (2 – 2,5 км.).

Аппаратное обеспечение локальной вычислительной сети включает рабочие станции, сервер, коммуникационное оборудование

Рабочая станция – персональный компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий доступ пользователя к ее ресурсам.

Сервер – специализированный компьютер в сети, предназначенный для выполнения на нем сервисного программного обеспечения.

Для подключения рабочей станции с каналом связи используется сетевой адаптер.

Канал связи в компьютерной сети – это физическая среда передачи информации.

Каналы связи различаются тремя основными свойствами: пропускная способность, помехоустойчивость, стоимость.

Пропускная способность – это максимальная скорость передачи информации по каналу. Обычно она выражается в килобитах в секунду (Кбит/с) или в мегабитах в секунду (Мбит/с).

Рассмотрим каналы связи.

Витая пара характеризуется плохой помехозащищенностью и низкой скоростью передачи информации 0,25 – 1 Мбит/c. Низкая стоимость.

Коаксиальный кабель обладает высокой помехозащищенностью и обеспечивает скорость передачи информации до 10-50 Мбит/с.

Оптоволоконный кабель не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения. Скорость передачи информации более 50 Мбит/c.

Беспроводные сети. Технологии беспроводной связи в компьютерных сетях основаны на кодировании и передаче сигналов в виде электромагнитного излучения.

Наиболее распространены стандарты передачи данных в радиоволновом диапазоне: Bluetooth, Wi-Fi, GPRS, Wi-Max, 3G, LTE.

Существуют стандарты передачи данных в световом диапазоне: инфракрасном – IrDa и др.

Коммуникационное оборудование :

Сетевой концентратор или хаб – сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernet общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна.

В настоящее время хабы почти не выпускаются – им на смену пришли сетевой коммутатор (свитчи) - устройства, предназначенные для соединения нескольких узлов сети в пределах одного или нескольких сегментов сети.

Роутер (маршрутизатор) – устройство, обеспечивающее соединение административно независимых коммуникационных сетей.

Мост – это устройство, соединяющее две сети, использующие одинаковые методы передачи данных

Шлюз – это устройство, которое позволяет организовать обмен данными между двумя сетями, использующими различные протоколы взаимодействия.

Для объединения компьютеров в локальных сетях наиболее часто используются сетевые адаптеры (сетевые карты), концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы.

Рассмотрим более подробно каждый тип оборудования.

Сетевой адаптер – это устройство необходимое для подключения компьютера к локальной сети. Сетевой адаптер устанавливается в свободный слот (разъем) материнской платы компьютера, как и адаптеры, выполняющие другие функции, например видеоадаптер. Сетевые адаптеры можно классифицировать по следующим признакам:

· в зависимости от типа и разрядности используемой в компьютере внутренней шины;

· в зависимости от типа принятой в сети сетевой технологии – Ethernet, Token Ring, FDDI и т. д.;

· в зависимости от типа среды (канала) передачи данных – коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, кабель типа витая пара.

Сетевой адаптер присоединяется к кабелю с помощью специальных коннекторов. Для кабеля типа витая пара используется коннектор типа RG-45, внешне напоминающий разъем для подключения телефона. Для подключения к коаксиальному кабелю используются так называемые BNC-коннекторы и Т-коннекторы. Существуют сетевые адаптеры, использующие беспроводной принцип взаимодействия. В настоящее время тремя главными типами беспроводной передачи данных являются радиосвязь, связь в микроволновом диапазоне и инфракрасная связь. Наиболее распространенным, в настоящее время, вариантом организации беспроводной локальной сети является использование WiFi оборудования. WiFi является аббревиатурой от «Wireless Fidelity» (беспроводная связь) и представляет собой стандарт беспроводного доступа, обеспечивающий скорость передачи информации до 54 Мбит/сек.

Каждый сетевой адаптер имеет уникальный внутренний номер, так называемый MAC-адрес, позволяющий однозначно идентифицировать источник информации в сетевой среде.

Различные типы кабелей используются в качестве носителей, или среды передачи данных. Хотя беспроводные технологии передачи данных становятся все более популярными в настоящее время, основным типом носителя для сетевых коммуникаций остается кабель. Наиболее распространены кабели следующих типов:

· кабель типа витая пара;

· коаксиальный кабель;

· оптоволоконный кабель.

Кабель типа витая пара – наиболее распространенный в настоящее время тип кабеля, бывает двух видов: неэкранированная и экранированная витая пара. Внутренняя конструкция состоит из нескольких скрученных пар медных проводов, окруженных заземленной оболочкой из медной сетки, или алюминиевой фольги, в случае экранированной витой пары. Существует несколько типов неэкранированной витой пары. В настоящее время наиболее часто используются тип UTP-5 (UTP – Unshielded Twisted Pair). Кабель UTP-5 обеспечивает скорость передачи информации до 1000 Мбит/сек. Кабель типа неэкранированная витая пара – это наиболее дешевый и простой в установке тип кабеля. Но у него существуют и недостатки. Кабель чувствителен к помехам со стороны внешних электромагнитных источников и взаимному наложению сигналов между отдельными проводами самого кабеля. Длина кабельного сегмента, т.е. расстояние от компьютера до усилителя (повторителя) сигнала не может превышать 100 метров, поскольку сигнал ослабевает при перемещении по кабелю.

Кабель типа экранированная витая пара (STP – Shielded Twisted Pair) в меньшей степени подвержен внешним электромагнитным воздействиям, более сложен в установке. Длина кабельного сегмента также ограничена 100 метрами.

Коаксиальный кабель напоминает кабель, который используется для подключения антенны к бытовому телевизору. Скорость передачи данных по этому типу носителя составляет 10 Мбит/сек. Длина кабельного сегмента может составлять от 185 до 500м, в зависимости от типа коаксиального кабеля. Наибольшее распространение получили так называемый «тонкий» маркировка RG-58 и «толстый» кабель маркировка RG-8 и RG-11. Данный тип кабеля устарел и мало используется в настоящее время.

Оптоволоконный кабель является в настоящее время самой совершенной, но и самой дорогой средой для передачи информации. Оптическое волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния. Кабель состоит из центрального волоконного проводника, по которому и распространяется световой сигнал, окруженного другим слоем волокна. Показатель преломления светового луча у двух этих слоев разный. Существует два типа кабелей: одномодовый, в котором может распространяться только один луч, и многомодовый, в котором может распространяться большое число лучей. В одномодовом волокне диаметр центрального волоконного проводника несколько меньше чем в многомодовом. Скорость передачи информации при использовании данного типа кабеля достигает 10 Gb/сек (10000 Мбит/сек). Оптоволоконный кабель используется в основном в глобальных и региональных сетях, а также на магистралях больших локальных сетей.

Концентратор (многопортовый повторитель, или HUB) – это устройство, используемое для объединения отдельных рабочих мест (компьютеров) в локальную сеть. Современные концентраторы имеют, как правило, 8, 12, 16, 24, или 48 портов (разъемов) для подключения компьютеров. Все порты концентратора равноправны. При получении сигнала от одного из подключенных к нему компьютеров концентратор транслирует его на все остальные порты. Таким образом, концентратор является центральной точкой соединения компьютеров в сети. Кроме функции соединения компьютеров концентратор может выполнять еще несколько функций. Это: усиление (повторение) сигнала, автосегментация (автоматическое отключение неисправных портов), обеспечение сбора статистики по загрузке сети. Концентраторы можно соединять друг с другом для увеличения размера сети.

Коммутатор (switch) – это устройство, которое также может использоваться для объединения компьютеров, или различных сегментов локальной сети (ЛС). В отличии от концентратора, коммутатор при получении сигнала (пакета данных) от одного из подключенных к нему компьютеров не транслирует его на все остальные порты, а передает его только в тот порт, к которому подключен компьютер, являющийся получателем этого пакета данных. В результате скорость передачи данных увеличивается, поскольку в сети сокращается количество коллизий, характерных для технологии Ethernet.

ЛC имеют свойство перерастать начальные проекты. С ростом компаний растут и ЛС. Изменение профиля деятельности или организации работы компании могут потребовать переконфигурации сети. Это становится очевидным, когда:

недопустимо долго документы стоят в очереди на сетевой принтер;
увеличилось время запроса к БД;
изменились требования по защите информации и т. д.

Сети не могут расширяться за счет простого добавления рабочих станций и прокладки кабеля. Любая топология или архитектура имеет свои ограничения. Однако существуют устройства, которые могут:

сегментировать ЛС так, что каждый сегмент станет самостоятельной ЛС;
объединять две ЛС в одну;
подключать ЛС к другим сетям для объединения их в интернет.

К таким устройствам относятся: репитеры, мосты, маршрутизаторы, мосты-маршрутизаторы и шлюзы.

Репитеры

Это устройства, которые принимают затухающий сигнал из одного сегмента сети, восстанавливают его и передают в следующий сегмент, чем повышают дальность передачи сигналов между отдельными узлами сети (рис. ниже).

Подключение репитера в ЛВС

Репитеры передают весь трафик в обоих направлениях и работают на физическом уровне модели OSI. Это означает, что каждый сегмент должен использовать одинаковые: форматы пакетов, протоколы и методы доступа. То есть, с помощью репитера можно объединить в единую сеть два сегмента Ethernet и невозможно Ethernet и Token Ring.

Однако репитеры позволяют соединять два сегмента, которые используют различные физические среды передачи сигналов (кабель - оптика, кабель - пара и т. д.). Некоторые многопортовые репитеры работают как многопортовые концентраторы, соединяющие разные типы кабелей.

Применение репитеров оправдано в тех случаях, когда требуется преодолеть ограничение по длине сегмента или по количеству РС. Причем ни один из сегментов сети не генерирует повышенного трафика, а стоимость ЛВС - главный фактор. Связано это с тем, что репитеры не выполняют функций: изоляции и фильтрации.

Так передавая из сегмента в сегмент каждый бит данных, они будут передавать и искаженные пакеты, и пакеты, не предназначенные этому сегменту. В результате проблемы одного сегмента скажутся и на других. Т.е. применение репитеров не обеспечивает функцию изоляции сегментов. Кроме того, репитеры будут распространять по сети все широковещательные пакеты. И если устройство не отвечает на все пакеты или пакеты постоянно пытаются достичь устройств, которые никогда не отзываются, то производительность сети падает, т. е. репитеры не осуществляют фильтрацию сигналов.

Мосты

Мост - это устройство, соединяющее две сети, использующие одинаковые методы передачи данных. Эти устройства, как и репитеры, могут:

увеличивать размер сети и количество РС в ней;
соединять разнородные сетевые кабели. Однако принципиальным их отличием является то, что они работают на канальном уровне модели OSI, т.е. на более высоком, чем репитеры и учитывают больше особенностей передаваемых данных, позволяя:
восстанавливать форму сигналов, но делая это на уровне пакетов;
соединять разнородные сегменты сети (например, Ethernet и Token Ring) и переносить между ними пакеты;
повысить производительность, эффективность, безопасность и надежность сетей (что будет рассмотрено ниже).

Принципы работы мостов

Работа моста основана на принципе, согласно которому все узлы сети имеют уникальные сетевые адреса, и мост передает пакеты исходя из адреса узла назначения (рис. ниже).

Пример комплексирования сегментов ЛВС с использованием мостов

Управляя доступом к сети, мост:

слушает весь трафик;
проверяет адрес источника и получателя пакета;
строит таблицу маршрутизации;
передает пакеты на основе адреса узла назначения.

Мост обладает некоторым "интеллектом", поскольку изучает, куда направить данные. Когда пакеты передаются через мост, адреса передатчиков сохраняются в памяти моста, и на их основе создается таблица маршрутизации. В начале работы таблица пуста. Затем, когда узлы передают пакеты, их адреса копируются в таблицу. Имея эти данные, мост изучает расположение компьютеров в сегментах сети. Прослушивая трафик всех сегментов, и принимая пакет, мост ищет адрес передатчика в таблице маршрутизации. Если адрес источника не найден, он добавляет его в таблицу. Затем сравнивает адрес получателя с БД таблицы маршрутизации.

Если адрес получателя есть в таблице и адресат находится в одном сегменте с источником, пакет отбрасывается. Эта фильтрация уменьшает сетевой трафик и изолирует сегменты сети.
Если адрес получателя есть в таблице, но адресат и источник находятся в разных сегментах, мост передает пакет через соответствующий порт в нужный сегмент.
Если адреса нет в таблице, пакет ретранслируется во все сегменты, исключая тот, откуда был принят.

Короче говоря, если мост знает о местоположении узла - адресата, он передает пакет ему. В противном случае - транслирует пакет во все сегменты.

Рассмотренный вариант соответствует наиболее простым, так называемым прозрачным мостам. В настоящее время находят применение мосты с алгоритмом остовного дерева, мосты с маршрутизацией от источника и др.

Назначение мостов

Мосты позволяют увеличить дальность охвата сети, работая в качестве повторителей. При этом допускается каскадное соединение ЛВС через мосты. Причем эти ЛВС могут быть разнородны.
Использование мостов повышает производительность сети вследствие возможности ее сегментации. Т. к. мосты способны фильтровать пакеты согласно некоторым критериям, то большая сеть делится на несколько сегментов, соединенных мостами. Два небольших сегмента будут работать быстрее, чем один большой, т. к. трафик локализуется в пределах каждого сегмента.
Применение мостов повышает эффективность работы сети, т. к. для каждой подсети (сегмента) можно использовать разные топологии и среды передачи, а затем их объединять мостами. Так, например, если в отдельных отделах ПК соединены витыми парами, то мостом эти подсети можно соединить с корпоративной ЛВС оптической магистралью. Т. к. витые пары стоят дешево, то это сэкономит средства, а в базовой магистрали (на которую приходится большая часть трафика) будет использована среда высокой пропускной способности.
Мосты позволяют увеличить безопасность (защиту) данных за счет того, что их можно программировать на передачу только тех пакетов, которые содержат адреса определенных отправителей и получателей. Это позволяет ограничить круг РС, способных посылать и принимать информацию из другой подсети. Например, в сети, обслуживающей бухучет можно поставить мост, который позволит принимать информацию лишь некоторым внешним станциям.
Мосты увеличивают надежность и отказоустойчивость сети. При сегментировании сети отказ какой-либо подсети не приведет к остановке всех других. Кроме этого, когда выходит из строя единственный файл-сервер, прекращает работу вся сеть. Если с помощью внутренних мостов связать два файл-сервера, страхующих друг друга, то:

возрастет отказоустойчивость сети;
снизится уровень трафика.

Различают локальные и удаленные мосты. Удаленные мосты используются в больших сетях, когда ее отдельные сегменты связываются телефонными (или иными) каналами связи.

Однако если для соединения двух кабельных сегментов ЛВС используют только один локальный мост, то в крупных сетях приходится использовать два удаленных моста, подключенных через синхронные модемы к выделенному каналу связи (рис. ниже).

Использование двух удаленных мостов

Маршрутизаторы

Маршрутизатор - это устройство для соединения сетей, использующих различные архитектуры и протоколы. Работая на сетевом уровне модели OSI, они могут:

коммутировать и направлять пакеты через несколько сетей;
определять наилучший путь для их передачи;
обходить медленные и неисправные каналы;
отфильтровывать широковещательные сообщения;
действовать как барьер безопасности между сетями.

Маршрутизатор в отличие от моста имеет свой адрес и используется как промежуточный пункт назначения.

Как вы уже, наверное, догадываетесь, из аппаратного обеспечения вам потребуются сетевые адаптеры для подключения компьютера к кабелю, разъемы, сам кабель и, возможно, устройство для объединения компьютеров при использовании топологии "звезда".

В зависимости от топологии сети состав сетевого оборудования может меняться.

В любом случае для каждого компьютера, входящего в состав сети, вам потребуется сетевой адаптер. Этот адаптер вставляется в основную плату компьютера (motherboard) и имеет один или два разъема для подключения к кабелю сети (разумеется, сети компьютеров, а не электропитающей или осветительной сети).

Бывают сети, для которых не требуется специальных адаптеров, - сетевой кабель подключается к последовательному порту RS-232-C. Эти сети малопроизводительны и пригодны для решения только простейших задач, таких, как совместное использование принтера. Мы не будем уделять много внимания таким сетям.

А что делать владельцам портативных компьютеров типа Lap-Top и Note Book, не имеющих слотов расширения для подключения сетевых адаптеров? Некоторые фирмы специально для таких компьютеров выпускают адаптеры Ethernet в виде маленькой коробочки, подключающейся к принтерному или последовательному порту компьютера.

Что касается кабеля, то обычно используется коаксиальный кабель или витая пара (обычный телефонный провод). В ответственных случаях, когда необходимо соединять компьютеры, находящиеся в разных зданиях или предъявляются требования к обеспечению защиты информации от несанкционированного доступа, используют оптоволоконный кабель. Кстати, сам оптоволоконный кабель стоит не дороже коаксиального, чего однако не скажешь об адаптерах и другой аппаратуре для подключения такого кабеля.

Если вы используете коаксиальный кабель, он не должен быть слишком длинным. Когда протяженность локальной сети составляет сотни метров, может потребоваться врезать в середину кабеля специальное устройство - репитер. Задача репитера не сводится к простому усилению сигнала. Но об этом мы поговорим позже.

Рассмотрим аппаратное обеспечение, необходимое для реализации наиболее распространенных методов доступа - Ethernet, Arcnet и Token-Ring.

2.1. Аппаратура Ethernet

Аппаратура Ethernet обычно состоит из кабеля, разъемов, T-коннекторов, терминаторов и сетевых адаптеров.

Кабель, очевидно, используется для передачи данных между рабочими станциями. Для подключения кабеля используются разъемы. Эти разъемы через
T-коннекторы подключаются к сетевым адаптерам - специальным платам, вставляемым в слоты расширения материнской платы рабочей станции. Терминаторы подключаются к открытым концам сети. Скоро мы расскажем вам подробнее об аппаратуре Ethernet и о назначении перечисленных выше устройств.

Для Ethernet могут быть использованы кабели разных типов: тонкий коаксиальный кабель, толстый коаксиальный кабель и неэкранированная витая пара. Для каждого типа кабеля используются свои разъемы и свой способ подключения кабеля к сетевому адаптеру.

В зависимости от кабеля меняются такие характеристики сети, как максимальная длина кабеля и максимальное количество рабочих станций, подключаемых к кабелю.

Как правило, скорость передачи данных в сети Ethernet достигает 10 Мбит в секунду, что достаточно для многих приложений.

Рассмотрим подробно состав аппаратных средств Ethernet для различных типов кабеля.

2.1.1. Толстый коаксиальный кабель

Толстый коаксиальный кабель, используемый Ethernet, имеет диаметр 0,4 дюйма и волновое сопротивление 50 Ом. Иногда этот кабель называют "желтым кабелем". Это самый дорогостоящий из рассматриваемых нами кабелей. Институт IEEE определил спецификацию на этот кабель - 10BASE5.

На рис. 4 схематически изображена локальная сеть на основе толстого коаксиального кабеля.

Рис. 4. Ethernet на толстом коаксиальном кабеле

Здесь приведена конфигурация сети, состоящей из двух сегментов, разделенных репитером. В каждом сегменте находятся три рабочие станции.

Каждая рабочая станция через сетевой адаптер (установлен в материнской плате компьютера и на рисунке не показан) специальным многожильным трансиверным кабелем подключается к устройству, называемому трансивером. Трансивер служит для подключения рабочей станции к толстому коаксиальному кабелю.

На корпусе трансивера имеется три разъема: два - для подключения толстого коаксиального кабеля, и один - для подключения трансиверного кабеля.

В табл. 2 перечислены устройства, необходимые для подключения рабочей станции к толстому коаксиальному кабелю.

Таблица 2. Оборудование для подключения рабочей станции к толстому коаксиальному кабелю Ethernet

К сожалению, длина одного сегмента ограничена и для толстого кабеля не может превышать 500 метров. Если общая длина сети больше 500 метров, ее необходимо разбить на сегменты, соединенные друг с другом через специальное устройство - репитер.

На нашем рисунке изображены два сегмента, соединенные репитером. При этом общая длина сети может достигать одного километра.

Между собой трансиверы соединяются отрезками толстого коаксиального кабеля с припаянными к их концам коаксиальными разъемами.

На концах сегмента подключены специальные заглушки - терминаторы. Это просто коаксиальные разъемы, в корпусе которых установлен резистор с сопротивлением 50 Ом.

Корпус одного из терминаторов должен быть заземлен. Учтите, что в каждом сегменте сети можно заземлять только один терминатор.

Существуют ли какие-нибудь другие ограничения кроме максимальной длины сегмента? Увы, существуют (см. табл. 3).

Таблица 3. Ограничения для Ethernet на толстом кабеле

Кроме ограничения на длину сегмента существуют ограничения на максимальное количество сегментов в сети (и, как следствие, на максимальную длину сети), на максимальное количество рабочих станций, подключенных к сети и на длину трансиверного кабеля.

Однако в большинстве случаев эти ограничения несущественны. Более того, часто возможности толстого кабеля избыточны. Вы можете сэкономить немало денег, если сделаете сеть на основе тонкого кабеля, так как в этом случае вам не потребуются ни трансиверы, ни трансиверные кабели. Да и тонкий сетевой кабель дешевле толстого.

На рис. 5 показано оборудование, необходимое для сети Ethernet на толстом кабеле.

Рис. 5. Оборудование Ethernet для толстого кабеля

2.1.2. Тонкий коаксиальный кабель

Тонкий коаксиальный кабель, используемый для Ethernet, имеет диаметр 0,2 дюйма и волновое сопротивление 50 Ом. Импортный кабель называется RG-58A/U и соответствует спецификации 10BASE2. Можно использовать также кабель РК-50, выпускаемый нашей промышленностью.

Сеть Ethernet на тонком кабеле существенно проще, чем на толстом (рис. 6).

Рис. 6. Ethernet на тонком коаксиальном кабеле

Как правило, все сетевые адаптеры имеют два разъема. Один из них предназначен для подключения многожильного трансиверного кабеля, второй - для подключения небольшого тройника, называемого Т-коннектором.

Т-коннектор с одной стороны подключается к сетевому адаптеру, а с двух других сторон к нему подключаются отрезки тонкого коаксиального кабеля с соответствующими разъемами на концах. При этом получается, что коаксиальный кабель подключается как бы непосредственно к сетевому адаптеру, поэтому не нужны трансивер и трансиверный кабель.

На концах сегмента должны находиться терминаторы, которые подключаются к свободным концам Т-коннекторов. Один (и только один!) терминатор в сегменте должен быть заземлен.

Сети на тонком кабеле имеют худшие параметры по сравнению с сетями на базе толстого кабеля (табл. 4). Но стоимость сетевого оборудования, необходимого для создания сети на тонком кабеле, существенно меньше.

Следует отметить, что некоторые фирмы выпускают адаптеры Ethernet, способные работать при длине сегмента до 300 метров (например, адаптеры фирмы 3COM). Однако такие адаптеры стоят дороже и вся сеть в этом случае должна быть сделана с использованием адаптеров только одного типа. Для того чтобы принять решение о покупке более дорогих адаптеров, сравните дополнительные затраты со стоимостью репитера, который потребуется для получения необходимой общей длины сети.

Таблица 4. Ограничения для Ethernet на тонком кабеле

Как правило, большинство сетей Ethernet создано именно на базе тонкого кабеля. На рис. 7 показано оборудование, необходимое для сети Ethernet на тонком кабеле.

Рис. 7. Оборудование Ethernet для тонкого кабеля

2.1.3. Неэкранированная витая пара

Некоторые (но не все) сетевые адаптеры Ethernet способны работать с кабелем, представляющим собой простую неэкранированную витую пару проводов (спецификация 10BASE-T). В качестве такого кабеля можно использовать обычный телефонный провод и уже имеющуюся в вашей организации телефонную сеть.

Сетевые адаптеры, способные работать с витой парой, имеют разъем, аналогичный применяемому в импортных телефонных аппаратах.

Для сети Ethernet на базе витой пары необходимо специальное устройство - концентратор. К одному концентратору через все те же телефонные розетки можно подключить до 12 рабочих станций. Максимальное расстояние от концентратора до рабочей станции составляет 100 метров. При этом скорость передачи данных такая же, как и для коаксиального кабеля, - 10 Мбит в секунду.

Достоинства сети на базе витой пары очевидны - низкая стоимость оборудования и возможность использования имеющейся телефонной сети. Однако есть серьезные ограничения на количество станций в сети и на ее длину.

2.1.4. Сетевой адаптер Ethernet

Вне зависимости от используемого кабеля для каждой рабочей станции вам потребуется приобрести сетевой адаптер. Сетевой адаптер - это плата, которая вставляется в материнскую плату компьютера. Она имеет как минимум два разъема для подключения к сетевому кабелю.

Для Ethernet в стандарте ISA используется три вида сетевых адаптеров: 8-битовые, 16-битовые и 32-битовые. 8-битовый адаптер может вставляться в 8-битовый или 16-битовый слоты материнской платы и используется главным образом в компьютерах IBM XT или IBM PC, где нет 16-битовых слотов. Иногда 8-битовые адаптеры покупают и для компьютеров IBM AT, если требования к скорости передачи данных невысоки. Для 16-битового адаптера необходимо использовать 16-битовый слот.

Если ваши компьютеры реализованы на базе процессора 80386 или 80486, имеет смысл рассмотреть возможность приобретения скоростного 32-битового сетевого адаптера, по крайней мере для тех станций, на которые приходится максимальная нагрузка.

Сетевые адаптеры могут быть рассчитаны на архитектуру ISA, EISA или Micro Channel. Первая архитектура используется в компьютерах серии IBM AT и совместимых с ними, вторая - в мощных станциях на базе процессоров 80486, третья - в компьютерах PS/2 фирмы IBM. Учтите, что конструктивно эти типы адаптеров отличаются друг от друга. И хотя вы сможете вставить адаптер ISA в шину EISA, вам никогда не удастся установить адаптер EISA в шину ISA. Конструктив Micro Channel полностью несовместим с ISA и EISA.

Для ускорения работы на плате сетевого адаптера может находиться буфер. Размер этого буфера различен для адаптеров разных типов и может составлять от 8 Кбайт для 8-битовых адаптеров до 16 Кбайт и более для 16- и 32-битовых адаптеров.

Сетевые адаптеры Ethernet используют порты ввода/вывода и один канал прерывания. Некоторые адаптеры могут работать с каналом прямого доступа к памяти (DMA).

На плате адаптера может располагаться микросхема постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) для создания так называемых бездисковых рабочих станций. Это компьютеры, в которых нет ни винчестера, ни флоппи-дисков. Загрузка операционной системы выполняется из сети, и выполняет ее программа, записанная в микросхеме дистанционной загрузки.

Перед тем как вставить адаптер в материнскую плату компьютера, необходимо с помощью переключателей (расположенных на плате адаптера) задать правильные значения для портов ввода/вывода, канала прерывания, базовый адрес ПЗУ дистанционной загрузки бездисковой станции. Подробнее об установке переключателей мы расскажем в главе "Монтаж сети".

2.1.5. Репитер

Если длина сети превышает максимальную длину сегмента сети, необходимо разбить сеть на несколько (до пяти) сегментов, соединив их через репитер.

Конструктивно репитер может быть выполнен либо в виде отдельной конструкции со своим блоком питания, либо в виде платы, вставляемой в слот расширения материнской платы компьютера.

Репитер в виде отдельной конструкции стоит дороже, но он может быть использован для соединения сегментов Ethernet, выполненных как на тонком, так и на толстом кабеле, так как он имеет и коаксиальные разъемы, и разъемы для подключения трансиверного кабеля. С помощью этого репитера можно даже соединять в единую сеть сегменты, выполненные и на тонком, и на толстом кабеле.

Репитер в виде платы имеет только коаксиальные разъемы и поэтому может соединять только сегменты на тонком коаксиальном кабеле. Однако он стоит дешевле и не требует отдельной розетки для подключения электропитания.

Один из недостатков встраиваемого в рабочую станцию репитера заключается в том, что для обеспечения круглосуточной работы сети станция с репитером также должна работать круглосуточно. Если вы выключите питание, связь между сегментами сети будет нарушена.

Функции репитера заключаются в физическом разделении сегментов сети и обеспечении восстановления пакетов, передаваемых из одного сегмента сети в другой.

Репитер повышает надежность сети, так как отказ одного сегмента (например, обрыв кабеля) не сказывается на работе других сегментов. Однако, разумеется, через поврежденный сегмент данные проходить не могут.

2.2. Аппаратура Arcnet

Для организации сети Arcnet вам потребуется специальный сетевой адаптер. Этот адаптер имеет один внешний разъем для подключения коаксиального кабеля.

Каждый адаптер Arcnet должен иметь для данной сети свой номер. Этот номер устанавливается переключателями, расположенными на адаптере, и находится в пределах от 0 до 255.

Сетевые адаптеры рабочих станций через коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 93 Ом подключаются к специальному устройству - концентратору. Возможно также использование неэкранированной витой пары.

Концентраторы бывают пассивными (Passive Hub) или активными (Active Hub). К одному концентратору (в зависимости от его типа) может подключаться 4, 8, 16 или 32 рабочих станции.

Ограничения для сети Arcnet приведены в табл. 5.

Таблица 5. Ограничения для сети Arcnet

Достоинствами сети Arcnet являются низкая стоимость сетевого оборудования (по сравнению с Ethernet) и большая длина сети (до 6 километров). Однако низкая скорость передачи данных, составляющая 2,44 мегабита в секунду, ограничивает применение сети Arcnet.

2.3. Аппаратура Token-Ring

Что касается сети Token-Ring, то ее название может ввести вас в заблуждение. Топология этой сети больше похожа на топологию звезды, чем на топологию кольца. Вместо того чтобы, соединяясь друг с другом, образовывать кольцо, рабочие станции Token-Ring подключаются радиально к концентратору типа 8228 производства IBM. Правда, концентраторов может быть несколько, и в этом случае концентраторы действительно объединяются в кольцо через специальные разъемы.

Однако если используется только один концентратор, то объединяющие разъемы можно не закольцовывать.

Скорость передачи данных в сети Token-Ring может достигать 4 или
16 Мбит в секунду, однако стоимость сетевого оборудования выше, чем для сети Ethernet. Кроме того, существуют и другие ограничения (см. табл. 6).

Таблица 6. Ограничения для сети Token Ring

Как видно из этой таблицы, сети Token-Ring не рассчитаны на большие расстояния. Все компьютеры должны быть расположены на одном или двух этажах здания. Более высокая стоимость оборудования по сравнению с Ethernet дополнительно уменьшает привлекательность этого изделия IBM.