Локальные компьютерные сети: особенности организации, топология и методы доступа.
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — группа компьютеров, объединенных совместно используемой средой передачи данных, как правило кабелем. Используя единый кабель, каждый компьютер требует только одну точку подключения к сети, при этом он может полноценно взаимодействовать с любым другим компьютером в группе. Геометрически локальная вычислительная сеть всегда ограничена по размерам небольшой площадью в силу электрических свойств кабеля, используемого для построения сети, и относительно небольшим количеством компьютеров, которые могут разделять одну сетевую среду передачи данных. ЛВС обычно располагается в одном здании или нескольких близко расположенных зданиях. Некоторые технологии, например волоконная оптика, позволяют увеличить длину линий ЛВС до одного — двух километров.
Большинство ЛВС созданы с использованием медных кабелей, применяющих обычный электрический ток для передачи сигналов. Изначально большинство ЛВС состояли из компьютеров, соединенных коаксиальным кабелем. Позже ему на смену пришел кабель, используемый в телефонных системах, типа «витая пара» (7Т — twisted pair). В настоящее время большой популярностью пользуется оптоволоконный кабель, не использующий электрические сигналы, а проходящая по нему двоичная информациядируется импульсами света. Также существуют виды сетевых решений, в принципе не использующие кабель и, соответственно, передающие сигналы по так называемым неограниченным средам, таким, как радиоволны, инфракрасные волны и излучение микроволнового диапазона.
Топологии сетей.
Термин «топология», или «топология сети», характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети.
Выбор той или иной топологии влияет на:
- состав необходимого сетевого оборудования;
- характеристики сетевого оборудования;
- возможности расширения сети;
- способ управления сетью.
Все сети строятся на основе трёх базовых топологий:
шина (bus) звезда (star) кольцо (ring)
Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля, топология называется шиной. В том случае, когда компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора, топология называется звездой. Если кабель, к которому подключены к компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название кольца.
Топологию «шина» часто называют «линейной шиной» (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.
В сети с топологией «шина» компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов.
Так как данные в сеть передаются только одним компьютером, её производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, тем медленнее сеть.
Шина – пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.
2. Топология, оборудование лвс
Топология (структура) ЛВС может быть звездообразной, кольцевой, шинной (магистральной или линейной), древовидной, комбинированной. Последнее характерно для корпоративных сетей, включающих разнородные, территориально распределенные ЛВС.
Топология сети – способ (логическая схема) соединения компьютеров в сети. Наибольшее распространение получили ЛВС шинной и звездообразной топологии, протокол обмена данными (метод доступа) Ethernet.
Метод доступа – набор правил, определяющий использование канала передачи данных, соединяющего компьютеры сети. Скорость передачи данных в ЛВС 100 и более Мбит/с.
В звездообразной ЛВС (топология «звезда») каждый компьютер через сетевой адаптер подсоединяется отдельным кабелем к объединяющему устройству – концентратору (или коммутатору). В ЛВС с общей шиной (топология «шина») сообщения любого компьютера поступают во все компьютеры, но распознаются и принимаются только тем, кому они адресованы (предназначены). В ЛВС с кольцевой топологией данные передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете до нужного.
ЛВС включает четыре основные компоненты: сетевые рабочие станции (ПК с сетевыми адаптерами, подключаемыми к кабелю), кабельную систему, коммуникационное оборудование, серверы. ПК пользователей сети называют также клиентскими компьютерами.
На сетевые рабочие станции устанавливается настольная (клиентская) операционная система. ЛВС работает под управлением сетевой (серверной) операционной системы, которая устанавливается на компьютере-сервере.
В ЛВС масштаба предприятия в зависимости от количества одновременно работающих клиентских компьютеров, объема обрабатываемой информации, ограничений по времени решения задач используется один или несколько компьютеров-серверов.
При большом объеме обрабатываемых и хранимых данных применяются дисковые массивы RAID (возможна «горячая» замена в процессе работы). Для хранения копий баз данных АИС предприятий (базы данных бухгалтерского учета, архивируются, например, ежедневно) используются стримеры, магнитооптические накопители (дисководы) с перезаписываемыми МО-дисками. Для обеспечения надежной работы компьютера-сервера используется источники бесперебойного питания (UPS).
Если предприятие имеет автономно работающие ПК, для создания ЛВС топологии «звезда» надо дополнительно приобрести: сервер, источник бесперебойного питания, сетевые адаптеры (платы) по числу ПК, коммутатор, кабель «витая пара», сетевую (серверную) ОС. Для подключения (доступа) к сети Интернет по телефонной линии необходим модем.
Аппаратный комплекс ЛВС магазина включает, например, сервер, источник бесперебойного питания, сетевые рабочие станции (ПК) для специалистов (бухгалтера, менеджера и др.), контрольно-кассовые аппараты (POS-терминалы) с подключенными сканерами штрих-кодов, считывателями магнитных карт (картридерами), принтеры для печати документов, штрих-кодов и этикеток.
В последние годы находят применение беспроводные локальные вычислительные сети (Wireless Local Area Network или WLAN). WLAN — это вид ЛВС, использующий для связи и передачи данных между узлами высокочастотные радиоволны (не кабельные соединения). Установка таких сетей рекомендуется там, где монтаж кабельной сети невозможен или экономически нецелесообразен. Эта технология обеспечивает доступ к ресурсам корпоративной или сети Интернет не только со своего постоянного рабочего места, но и из так называемых точек доступа (hot spots), находящихся в аэропортах, бизнес-центрах, гостиницах и других общественных местах (Wi-Fi) . Для работы пользователю необходимо иметь ноутбук и PCMCIA WLAN адаптер.
На предприятиях беспроводные ЛВС создаются с использованием беспроводной технологии передачи данных по радиоканалу Wi—Fi. Wi-Fi — это промышленное название технологии беспроводного обмена данными, относящееся к группе стандартов организации беспроводных сетей IEEE 802.11. Это технология позволяет создавать вычислительные сети, соответствующие стандартам для обычных проводных сетей (например, Ethernet), без использования кабельной проводки. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны.
В беспроводной сети используются точки доступа, беспроводные сетевые адаптеры (Wi-Fi адаптеры), другое оборудование. Точка доступа в беспроводной сети выполняет функции, аналогичные коммутатору в проводной сети. Радиус действия в помещениях – десятки метров. В точке доступа установлен радиомодуль, который выполняет функции приема-передачи данных. Такой же модуль, называемый беспроводным сетевым адаптером, устанавливается в ПК, ноутбук. Wi-Fi адаптер — это устройтво, которое устанавливается непосредственно в компьютер, для того, чтобы он «увидел» беспроводную сеть. Адаптеры бывают нескольких разновидностей — PCI (внутренний в стационарный компьютер), USB (внешний в стационарный компьютер или ноутбук), PCMCIA (внутренний в ноутбук) или встроенный. Ноутбуки, интернет-планшеты, имеют встроенные беспроводные сетевые адаптеры (средства беспроводного доступа в Интернет), например, Wi-Fi, WiMax.
Точки доступа подключаются к сети Интернет, например, через коммутатор с поддержкой VLAN (рис).
Рис. Беспроводная сеть в офисном помещении с использованием WLAN контроллера
Контроллер WLAN концентрирует в себе функции управления, защиты данных и соединения с проводной сетью для точек доступа. Контроллеры обычно являются достаточно производительными компьютерами, которые могут обслуживать десятки точек доступа.
Беспроводные (Wi-Fi сети) и проводные сети совместимы (рис).
Рис. Схема проводной и беспроводной сети предприятия
Если на предприятии имеется локальная сеть, то нет необходимости менять ее для подключения беспроводного доступа. Например, при расширении офисных площадей нужно подключить к имеющейся сети необходимое количество точек доступа
Состав локальных вычислительных сетей (ЛВС) предприятия (организации), их топология, протоколы, распределение ресурсов и прав доступа
На предприятии есть 2 локальные сети. Одна в организации, а другая соединяет все миграционные службы, доступ по домену, у каждого пользователя есть свой пароль.
Все современные локальные сети делятся на два вида:
В одноранговойсети (peer-to-peernetwork) все компьютеры равноправны — каждый из компьютеров может быть и сервером, и клиентом. Пользователь каждого из компьютеров сам решает, какие ресурсы будут предоставлены в общее пользование и кому.
В сетях с централизованным управлением политика безопасности общая для всех пользователей сети.
Топология предприятия это звездам — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево»). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, потому что управление полностью централизовано.
Используются протоколы передачи данных IPX/SPX и NETBIOS.
Протокол IPX является базовым в NovellNetWare. Он определяет формат передаваемых по сети пакетов и интерфейс с сетевым программным обеспечением. На уровне протокола IPX рабочие станции могут обмениваться блоками данных, причем без подтверждения получения.
Протокол SPX предполагает, что перед началом обмена данными рабочие станции устанавливают между собой связь. На уровне протоколаSPXгарантируется доставка передаваемых по сети пакетов. При необходимости выполняются повторные передачи пакетов информации.Протокол SPX выполнен на основе IPXи является протоколом более высокого уровня.
Протокол NETBIOS предназначен для передачи данных между рабочими станциями. Он является протоколом еще более высокого уровня.
Иногда в локальных сетях можно встретить протокол TCP/IP. Этот протокол выполняется на базе операционной системы UNIX, а также используется для передачи информации между компьютерами глобальной вычислительной сети.