Основы локальных вычислительных сетей Конфигурация локальных сетей Сетевые

Основы локальных вычислительных сетей. Конфигурация локальных сетей. Сетевые топологии. Технология совместного использования сетевых ресурсов.

Компьютерные сети можно классифицировать по ряду признаков, в том числе по степени территориальной распределенности. При этом различают глобальные, региональные и локальные сети. • Глобальные сети (global network) или WAN (Wide Area Network) объединяют пользователей, расположенных по всему миру на значительном расстоянии друг от друга. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий, радиосвязи и систем спутниковой связи.

• Региональные сети объединяют пользователей города, области, небольших стран. В качестве каналов связи чаще всего используются телефонные линии. Расстояния между узлами сети составляют 10 -1000 км. l Локальные сети или LAN (Local Area Network) связывают абонентов одного или нескольких близлежащих зданий одного предприятия или учреждения. Локальные сети могут иметь любую структуру, но чаще всего компьютеры в локальной сети связаны единым высокоскоростным каналом передачи данных.

ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ Основные понятия локальных сетей

Словарь терминов 1. Сервер (Server) - компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Сервер – источник ресурсов сети. 2. Рабочая станция (Workstation)персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. 3. Клиент - задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети.

4. "Клиент-сервер" (client-server) - это специальная технология, позволяющая распределить выполнение задачи между несколькими компьютерами в сети, причем сервер управляет обработкой данных, а клиенты, например, отображают результаты. 5. Ресурсы - это данные и приложения (программы), хранящиеся на дисках сети, и периферийные устройства, такие как внешний дисковод, принтер, модем и т. д.

• Локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность взаимодействующих серверов и рабочих станций. • Серверы могут осуществлять хранение данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и др. • Рабочая станция может функционировать как в сети, так и отключенной от сети. Она оснащена собственной операционной системой, обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач. • Внутри сети может быть много рабочих станций и несколько серверов, причем одна и та же рабочая станция имеет возможность обращаться к разным серверам.

Одноранговые сети • В одноранговой сети нет единого компьютера, управляющего взаимодействием рабочих станций и чаще всего нет единого места для хранения данных. • В одноранговой сети все компьютеры равноправны, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. • Пользователи самостоятельно решают, какие данных на своем компьютере сделать общедоступными.

Сети с выделенным сервером • один или несколько компьютеров выполняют функции управления взаимодействием между рабочими станциями; • взаимодействие между рабочими станциями в сети осуществляется через сервер; • сети на основе сервера способны поддерживать тысячи пользователей; • проблемами безопасности занимается один администратор.

Внутри сети может быть много рабочих станций и много серверов, причем одна и та же рабочая станция имеет возможность обращаться к разным серверам. Локальная сеть

Цели создания и преимущества использования локальных компьютерных сетей Основной целью создания локальных компьютерных сетей является совместное использование ресурсов и обмен сообщениями (в том числе и в реальном режиме времени) как внутри одной фирмы, так и за ее пределами.

Информационные системы, построенные на базе компьютерных сетей, обеспечивают решение следующих задач: l l хранение данных; обработка данных; организация доступа пользователей к данным; передача данных и результатов обработки данных пользователям.

Основные характеристики сетей Скорость передачи данных по каналу связи измеряется количеством битов информации, передаваемых за единицу времени – секунду. Единица измерения – бит в секунду. Часто используется единица измерения скорости — бод. Бод — число изменений состояния среды передачи в секунду. Так каждое изменение состояния может соответствовать нескольким битам данных, то реальная скорость в битах в секунду может превышать скорость в бодах.

Пропускная способность канала связи. Единица измерения пропускной способности канала связи – знак в секунду. Достоверность передачи информации оценивают как отношение количества ошибочно переданных знаков к общему числу переданных знаков. Единица измерения достоверности: количество ошибок на знак – ошибок/знак. Этот показатель должен лежать в пределах 10 -6 – 10 -7 ошибок/знак, т. е. допускается одна ошибка на миллион переданных знаков или на десять миллионов переданных знаков.

Надежность каналов связи коммуникационной системы определяется либо долей времени исправного состояния в общем времени работы, либо средним временем безотказной работы. Единица измерения надежности – час. Как минимум, несколько тысяч часов. Время реакции сети – время, затрачиваемое программным обеспечением и устройствами сети на подготовку к передаче информации по данному каналу. Время реакции сети измеряется миллисекундах. Объем информации, передаваемой по сети, называется трафиком.

Понятие «топология» . Конфигурация локальных сетей.

Физическая передающая среда ЛВС Физическая среда обеспечивает перенос информации между абонентами вычислительной сети. Физическая передающая среда ЛВС представлена тремя типами кабелей: витая пара проводов, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель.

Витая пара состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой. Скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы. Самый простой вариант витой пары — телефонный кабель. Достоинство витой пары – дешевизна. Недостаток витой пары – плохая помехозащищенность и низкая скорость передачи информации – 0, 25 -1 Мбит/с.

Коаксиальный кабель обладает более высокой механической прочностью, помехозащищённостью и обеспечивает скорость передачи информации до 10 -50 Мбит/с. Для промышленного использования выпускаются два вида коаксиальных кабелей: толстый ( 10 мм) и тонкий ( 4 мм). Толстый кабель более прочен и передает сигналы нужной амплитуды на большее расстояние, чем тонкий. В то же время тонкий кабель значительно дешевле.

Коаксиальный кабель

Оптоволоконный кабель – идеальная передающая среда. Он не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения. Последнее свойство позволяет использовать его в сетях, требующих повышенной секретности информации. Скорость передачи информации по оптоволоконному кабелю более 50 Мбит/с. По сравнению с предыдущими типами передающей среды он более дорог, менее технологичен в эксплуатации.

Оптоволоконный кабель

Топология – конфигурация физических связей между узлами сети. Характеристики сети зависят от типа устанавливаемой топологии. В частности, выбор той или иной топологии влияет: - на состав необходимого сетевого оборудования; - возможности расширения сети; - способ управления сетью.

Локальные сети строятся на основе трех базовых топологий, известных как: общая шина (bus); звезда(star) кольцо (ring).

В топологии общая шина используется один кабель, к которому подключены все компьютеры сети. К такой сети легко подключать новые узлы.

В каждый момент времени вести передачу может только один компьютер. Данные передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот компьютер, чей адрес соответствует адресу получателя. Шина — пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если какой- либо компьютер выйдет из строя, это не скажется на работе сети.

При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту — концентратору (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным.

В сетях с топологией «звезда» подключение компьютеров к сети и управление сетью выполняется централизованно. Но есть и недостатки: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля, более высокая стоимость сети (плюс hub), количество подключаемых модулей ограничено количеством портов концентратора. К тому же, если центральный компонент выйдет из строя, остановится вся сеть. Если же выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные компьютеры в сети этот сбой не повлияет.

При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер.

В отличие от пассивной топологии «шина» , здесь каждый компьютер выступает в роли повторителя, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть. Следовательно, трудно локализовать проблемы, а изменение конфигурации требует остановки всей сети. Оборудование для сетей с топологией кольцо более дорогостоящее.

Сетевое оборудование Сетевые карты(адаптеры) – это контроллеры, подключаемые в слоты расширения материнской платы компьютера, предназначенные для передачи сигналов в сеть и приема сигналов из сети Терминаторы – это резисторы номиналом 50 Ом, которые производят затухание сигнала на концах сегмента сети.

Концентраторы (Hub) – это центральные устройства кабельной системы или сети физической топологии «звезда» , которые при получении пакета на один из своих портов пересылает его на все остальные. Различают концентраторы активные и пассивные. Активные концентраторы усиливают полученные сигналы и передают их. Пассивные концентраторы пропускают через себя сигнал, не усиливая и не восстанавливая его.

Повторители (Repeater) – устройство сети, усиливает и заново формирует форму входящего аналогового сигнала сети на расстояние другого сегмента. Повторитель действует на электрическом уровне для соединения двух сегментов. Повторители не распознают сетевые адреса и поэтому не могут использоваться для уменьшения трафика.

Коммутаторы (Switch) – управляемые программным обеспечением центральные устройства кабельной системы, сокращающие сетевой трафик за счет того, что пришедший пакет анализируется для выяснения адреса его получателя и соответственно передается только ему. Маршрутизаторы (Router) – стандартные устройства сети, работающие на сетевом уровне, и позволяющее переадресовывать и маршрутизировать пакеты из одной сети в другую, а также фильтровать широковещательные сообщения.

Мосты (Bridge) – устройства сети, которое соединяют два отдельных сегмента сети, ограниченных своей физической длиной, и передают трафик между ними. Мосты также усиливают и конвертируют сигналы для кабеля другого типа. Это позволяет расширить максимальный размер сети, одновременно не нарушая ограничений на максимальную длину кабеля, количество подключенных устройств или количество повторителей на сетевой сегмент. Мост может соединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых операционных систем.

Шлюзы (Gateway) – программно-аппаратные комплексы, соединяющие разнородные сети или сетевые устройства. Шлюзы позволяет решать проблемы различия протоколов или систем адресации. Они действует на сеансовом, представительском и прикладном уровнях модели OSI. Мультиплексоры – это устройства центрального офиса, которое поддерживают несколько сотен цифровых абонентских линий. Мультиплексоры посылают и получают абонентские данные по телефонным линиям, концентрируя весь трафик в одном высокоскоростном канале для передачи в Internet или в сеть компании.

Межсетевые экраны (firewall, брандмауэры) – – это программный и/или аппаратный барьер между двумя сетями, позволяющий устанавливать только авторизованные межсетевые соединения. Большинство из них построено на разграничении доступов, согласно которым субъекту (пользователю, программе, процессу или сетевому пакету) разрешается доступ к какому-либо объекту (файлу или узлу сети) при предъявлении некоторого уникального, присущего только этому субъекту, элемента. В большинстве случаев этим элементом является пароль. В других случаях таким уникальным элементом является микропроцессорные карточки, биометрические характеристики пользователя и т. п. Для сетевого пакета таким элементом являются адреса или флаги, находящиеся в заголовке пакета, а также некоторые другие параметры.