1. Основы построения локальных вычислительных сетей
1.1 Основные сведения о локальных компьютерных сетях
Локальная сеть представляет собой набор компьютеров, периферийных устройств (принтеров и т. п.) и коммутационных устройств, соединенных кабелями. В качестве кабеля используются «толстый» коаксиальный кабель, «тонкий» коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель. «Толстый» кабель, в основном, используется на участках большой протяженности при требованиях высокой пропускной способности. Волоконно-оптический кабель позволяет создавать протяженные участки без ретрансляторов при недостижимой с помощью других кабелей скорости и надежности. Однако стоимость кабельной сети на его основе высока, и поэтому он не нашел пока широкого распространения в локальных сетях. В основном локальные компьютерные сети создаются на базе «тонкого» кабеля или витой пары. Первоначально сети создавались по принципу «тонкого» Ethernet. В основе его — несколько компьютеров с сетевыми адаптерами, соединенные последовательно коаксиальным кабелем, причем все сетевые адаптеры выдают свой сигнал на него одновременно. Недостатки этого принципа выявились позже. С ростом размеров сетей параллельная работа многих компьютеров на одну единую шину стала практически невозможной: очень велики стали взаимные влияния друг на друга. Случайные выходы из строя коаксиального кабеля (например, внутренний обрыв жилы) надолго выводили всю сеть из строя. А определить место обрыва или возникновения программной неисправности, «заткнувшей» сеть, становилось практически невозможно. Поэтому дальнейшее развитие компьютерных сетей происходит на принципах структурирования. В этом случае каждая сеть складывается из набора взаимосвязанных участков — структур. Каждая отдельная структура представляет собой несколько компьютеров с сетевыми адаптерами, каждый из которых соединен отдельным проводом — витой парой — с коммутатором. При необходимости развития к сети просто добавляют новую структуру. При построении сети по принципу витой пары можно проложить больше кабелей, чем установлено в настоящий момент компьютеров. Кабель проводится не только на каждое рабочее место, независимо от того, нужен он сегодня его владельцу или нет, но даже и туда, где сегодня рабочего места нет, но возможно появление в будущем. Переезд или подключение нового пользователя в итоге потребует лишь изменения коммутации на одной или нескольких панелях. Структурированная система несколько дороже традиционной сети за счет значительной избыточности при проектировании. Но зато она обеспечивает возможность эксплуатации в течение многих лет. Для сетей, построенных по этому принципу, появляется необходимость в специальном электронном оборудовании. Одно из таких устройств — хаб — является коммутационным элементом сети. Каждый хаб имеет от 8 до 30 разъемов (портов) для подключения либо компьютера, либо другого хаба. К каждому порту подключается только одно устройство. При подключении компьютера к хабу оказывается, что часть электроники сетевого интерфейса находится в компьютере, а часть — в хабе. Такое подключение позволяет повысить надежность соединения. В обычных ситуациях, помимо усиления сигнала, хаб восстанавливает преамбулу пакета, устраняет шумовые помехи и т. д. Хабы являются сердцем системы и во многом определяют ее функциональность и возможности. Даже в самых простых хабах существует индикация состояния портов. Это позволяет немедленно диагностировать проблемы, вызванные плохими контактами в разъемах, повреждением проводов и т. п. Существенным свойством такой структурированной сети является ее высокая помехоустойчивость: при нарушении связи между двумя ее элементами, остальные продолжают сохранять работоспособность. Задача соединения компьютерных сетей различных организаций, зачастую созданных на основе различных стандартов, вызвала появление специального оборудования (мостов, маршрутизаторов, концентраторов и т. п.), осуществляющего такое взаимодействие.
Теоретические основы построения локальных сетей
Компьютерной сетью можно считать соединение двух и более компьютеров с помощью кабеля или телефонной линии и модема, при котором становится возможен обмен данными между ними. Компьютеры, расположенные в одном помещении или здании и связанные между собой, называют локальной компьютерной сетью (LAN – Local Area Network). Количество компьютеров, подключенных к такой сети, ограничивается возможностями применяемой кабельной системы и сетевого оборудования. Несколько локальных компьютерных сетей при объединении образуют кампусную сеть (CAN – Campus Area Network), например, локальные сети расположенных по соседству зданий или корпусов одного предприятия или учебного заведения. MAN (Metropolitan Area
Network) – сеть уже городского масштаба, к которой могут быть подключены несколько кампусных или локальных сетей предприятий и организаций. WAN (Wide Area Network) – широкомасштабная сеть, охватывающая, например, несколько городов, область или край.
CAN (Global Area Network) – глобальная компьютерная сеть – это объединение нескольких широкомасштабных компьютерных сетей, например, в масштабе страны. И, наконец, сетью всех сетей является Интернет, в состав которого входят Всемирная Компьютерная Паутина (World Wide Web), система электронной почты и другие системы хранения и передачи информации.
1.1 Оборудование, необходимое для построения различных компьютерных сетей
Для реализации сетевых возможностей необходимо соединить два или более компьютеров в локальную сеть. Какой бы способ соединения вы не выбрали, вам не обойтись без дополнительного оборудования. В случае если вы будете использовать для связи прямое кабельное соединение, потребуются многожильный кабель и разъемы для подключения его к СОМ- или LPT-портам компьютеров. Обычно используются разъемы типа DB-9 или DB-25.
Если у вас имеется телефонная линия, то, чтобы подсоединиться к другому компьютеру или к Интернету, вам нужен модем, который необходимо подключить к свободному СОМ- или USB-порту или установить в слот на материнской плате, после чего настроить модем на соединение с Интернетом или другим компьютером.
И, наконец, если вы хотите создать локальную компьютерную сеть в своем подъезде, доме или офисе, то вам потребуются сетевые карты, кабель необходимой длины, а также могут потребоваться хабы, свитчеры и репитеры, в зависимости от протяженности и разветвленности вашей сети. Локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, обеспечивающую вы-сокоскоростной обмен данными между несколькими компьютерами в пределах ограниченной территории. В отличие от нее, глобальная сеть (Wide Area Network, сокращенно – WAN) может простираться на сотни и тысячи километров. Обе разновидности компьютерных сетей имеют много общего в программном обеспечении, но отличаются используемыми телекоммуникационными каналами и оборудованием связи.
1.2 Принципы построения локальных сетей
При построении локальных компьютерных сетей необходимо учитывать множество различных факторов, например, количество объединяемых в сеть компьютеров, удаленность их друг от друга, обеспечение конфиденциальности передаваемых по сети данных и т.д. Поэтому для выбора наиболее подходящей в каждом конкретном случае структуры сети необходимо знать, какие бывают сети, и познакомиться с основными понятиями, используемыми при описании компьютерных сетей.
К таким понятиям относятся:
– способы организации сети, определяющие возможность доступа компьютера к данным, передаваемым по сети и хранящимся на других сетевых компьютерах;
– топология компьютерной сети;
– технология компьютерной сети;
– тип кабельной системы, используемой для соединения компьютеров;
– соединение сетей и маршрутизация.
Основными компонентами локальной сети являются узлы (Node), связанные между собой соединительным кабелем, который иначе называется сегментом (Segment).
В сетевых узлах чаще всего находятся компьютеры, однако может располагаться и другое оборудование, например:
1.3 Способы организации компьютерной сети
Компьютерные сети, в зависимости от роли каждого конкретного подключенного к сети компьютера, делятся на два вида:
В одноранговой сети все компьютеры имеют равные права, и каждый пользователь делает доступными или недоступными для общего использования ресурсы своего компьютера: файлы, принтеры и т.п. В такой сети компьютеры находят друг друга по имени или по уникальному адресу и этого оказывается достаточно для нормальной работы сети.
В иерархической сети права доступа отдельного компьютера к сетевым ресурсам и адресация, т.е. присвоение каждому конкретному компьютеру, входящему в сеть, уникального адреса, регулируется выделенным сервером. Сервер, с помощью специальных программных средств, следит за тем, чтобы адреса в сети не повторялись, и чтобы информация, посланная с одного компьютера, попала адресату и была недоступна другим пользователям сети. Управление правами доступа и распределение сетевых адресов называется администрированием и выполняется специалистами – сетевыми администраторами.
Компьютер, подключенный к локальной сети, может называться по-разному, в зависимости от основных выполняемых им функций:
– рабочая станция (Workstation);
Рабочая станция использует только доступные для нее ресурсы локальной сети.
Сервер выполняет определенные действия по запросам рабочих станций, предоставляя им свои ресурсы, например, дисковое пространство, вычислительную мощность процессора, принтер, модем и другое оборудование.
На самом деле, если рассмотреть вопрос еще глубже, все взаимодействия в сети происходят на уровне программ. Это выглядит примерно так: программа-сервер получает по сети запрос от программы-клиента с рабочей станции, обрабатывает его и посылает ответ.
Чаще всего название сервера включает и наименование его основной функции:
Серверы также могут классифицироваться по признаку, указывающему на характер его использования:
Выделенный сервер в локальной сети предназначен исключительно для предоставления своих ресурсов в общее пользование, а не для непосредственной работы на нем, поэтому может полноценно функционировать без монитора и клавиатуры. Обычно он обладает повышенной мощностью и надежностью аппаратуры, а также используемого программного обеспечения. В качестве операционной системы выделенного сервера чаще всего используются:
– Microsoft Windows 2000 Server;
– Microsoft Windows 2003 Server;
– Linux, FreeBSD, Sun Solaris и другие разновидности Unix;
Невыделенный сервер совмещает функции сервера и рабочей станции. Иными словами, это рабочая станция, некоторые ресурсы которой выделены для совместного доступа к ним по сети. На рабочей станции (невыделенном сервере) операционной системой может быть, например:
– Microsoft Windows XP Professional;
– Microsoft Windows 2000 Workstation;
В одноранговых локальных сетях компьютеры объединены рабочие группы (Workgroups), где они функционируют в качестве рабочих станций или невыделенных серверов, предоставляя часть своих ресурсов для использования своей рабочей группе. Одноранговые сети проще в администрировании, но не обеспечивают высокой степени защиты информации.
Локальные сети с выделенным сервером, напротив, имеют повышенную надежность и защищенность информации, которая хранится на сервере.
Раздел: Информатика, программирование
Количество знаков с пробелами: 94052
Количество таблиц: 15
Количество изображений: 3