Локальная вычислительная сеть (лвс) для компании. Локальные вычислительные сети. Операционные системы ЛВС Локальные вычислительные сети промышленного предприятия

Состав локальных вычислительных сетей (ЛВС) предприятия (организации), их топология, протоколы, распределение ресурсов и прав доступа

* территориальная протяженность сети (длина общего канала связи);
* максимальная скорость передачи данных;
* максимальное число АС в сети;
* максимально возможное расстояние между рабочими станциями в сети;
* топология сети;
* вид физической среды передачи данных;
* максимальное число каналов передачи данных;
* тип передачи сигналов (синхронный или асинхронный);
* метод доступа абонентов в сеть;
* структура программного обеспечения сети;
* возможность передачи речи и видеосигналов;
* условия надежной работы сети;
* возможность связи ЛВС между собой и с сетью более высокого уровня;
* возможность использования процедуры установления приоритетов при одновременном подключении абонентов к общему каналу.

На предприятии есть 2 локальные сети. Одна в организации, а другая соединяет все миграционные службы, доступ по домену, у каждого пользователя есть свой пароль.

Виды локальных сетей.

Все современные локальные сети делятся на два вида:

· Одноранговые
· с централизованным управлением.

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.

Протоколы организации:

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.

Определимся с отправными моментами: небольшая компания, пускай примерно 15-50 сотрудников. Как правило - квалифицированного сетевого специалиста нет. И скорее всего именно "выделенного" для работы с сетью, администратора сети по штату. Давайте условимся - свой специалист, все-таки необходим. И ему надо платить деньги, причем - хорошие деньги (ужас какой, да? вот новость-то для многих директоров). Попробую в этой статье (возможно, с продолжением) выступить в роли администратора сети такой небольшой фирмы. Итак, строим сеть сами. Почему нет? Есть много аргументов "против" "самопальщины", и все они верны (если, конечно, это не откровенная "лапша" от потенциального подрядчика). Но, все-таки, можно и самому. Аргументов "за" тоже хватает. Не будем здесь их приводить - считаем, что решили делать сами. Мы будем делать не новомодные радио-, Wi-Fi и прочие сети, а недорогую, но качественную кабельную сеть традиционного проводного типа для повседневной работы фирмы. Однако, надо понимать, что работу должен выполнять специалист (или несколько).

Вступление

Определимся с отправными моментами: небольшая компания, пускай примерно 15-50 сотрудников. Как правило - квалифицированного сетевого специалиста нет. И скорее всего именно "выделенного" для работы с сетью, администратора сети по штату. Если есть - мастер на все руки, причем часто вынужден заниматься каким-то "срочным" делом вроде установки Windows или драйверов на какой-нибудь компьютер, вместо работы с сетью. Вместе с другими "компьютерщиками"(если они есть). Сеть работает? Пускай через пень колоду, ну и ладно, чуть позже займется (займемся).

Давайте условимся - свой специалист, все-таки необходим. И ему надо платить деньги, причем - хорошие деньги (ужас какой, да? вот новость-то для многих директоров). Попробую в этой статье (возможно, с продолжением) выступить в роли администратора сети такой небольшой фирмы.

Исходные данные

Итак, строим сеть сами. Почему нет? Есть много аргументов "против" "самопальщины", и все они верны (если, конечно, это не откровенная "лапша" от потенциального подрядчика). Но, все-таки, можно и самому. Аргументов "за" тоже хватает. Не будем здесь их приводить - считаем, что решили делать сами.

Однако, надо понимать, что работу должен выполнять специалист (или несколько). Нельзя тренировать («хоть плохонький, но свой») и растить своего специалиста таким методом. Своего можно отдать в практику человеку, выполняющему работы (бурение дыр перфоратором в стенах и крепление кабель-канала не будем брать во внимание - это должен уметь любой мужик).

Еще один фактор, добавим так сказать, "перчику"- наша фирма, помимо офиса, имеет магазин и склад, которые достаточно удалены.

Мы будем делать не новомодные радио-, Wi-Fi и прочие сети, а недорогую, но качественную кабельную сеть традиционного проводного типа для повседневной работы фирмы. Для работы, а не для серфинга с ноутбука новостных и/или порно-сайтов с гостиничного дивана. К этим вопросам мы, возможно, вернемся в продолжении (не к гостинице и иже с ней, разумеется, а к современным технологиям).

Последнее, и, также, очень важное: деньги считаем, но не жадничаем.

План

В самом начале надо обязательно сделать одну очень простую, но очень важную вещь - взять несколько листков бумаги, карандаш и сесть за черновой бизнес-план. Очень важно более-менее четко "взять на карандаш"все ключевые слова, которые придут на ум от вопроса «что я хочу от сети». Эти позиции набросать на первом листе. На втором - их сгруппировать по раздельным категориям. Например - категория «сервисы». Какие именно сервисы мы хотим получить от сети, и какого качества? Что нам необходимо? File-, ftp-, print-, internet-сервис?

Казалось бы, вроде все ясно, зачем писать, рисовать? Но, если не взять все на карандаш - потом будет хуже. К примеру, окажется, что надо идти к директору и/или в бухгалтерию: «Извините, мы вот тут не ту железку купили, да и не за 100 у.е. надо, а за 500.».

Теперь можно передохнув добавить что надо, выбросить излишества. И всё это отложить как минимум на денёк. Далее черновик можно перенести на третий лист. С "окончательными"дополнениями и исправлениями. Почему кавычки - вы сами понимаете, это не последний листок, и далеко не последние «зарисовки».

Сервисы - сервисами, однако, база - это СКС, то есть, структурированная кабельная система. Давайте будем стараться не бежать сильно впереди лошади.

Обычно есть два варианта - офис "с нуля"и офис «готов». Первый случай - голые стены и потолок, ремонт - наши, и это хорошо. Второй вариант - «готово». Т.е. - начинаем внешнюю прокладку СКС. Но, начнем не с этого, пока.

Электричество

Важный этап, ведь не дай Бог "полетит" не просто один-два рядовых компьютера, может "полететь" всё. Хорошо, считаем, что у нас в офисе с силовой сетью всё в порядке. Здесь только один важный момент - источники бесперебойного питания (ИБП). Они необходимы. Поверьте. Дизель-генератор, конечно, хорош, но не во всех случаях обязателен, а вот жалеть денег на установку ИБП на каждый сервер или коммуникационный шкаф просто глупо. Впрочем, к вопросу об ИБП мы вернемся в свое время.

СКС и базовое активное оборудование

Структурированная кабельная система (СКС) - один из краеугольных камней. СКС должна быть правильно спроектирована и построена. Разделим вопрос на пункты:

* Коммуникационный шкаф (с «начинкой»)
* Кабельные линии
* Абонентские розетки

Здесь очень пригодится план помещений, с четко отмеченными местами сотрудников. Надо иметь ввиду - неплохо еще и силовые розетки отметить. Далее - по порядку, начнем с шкафа.

Коммуникационный шкаф: находим удобное место для установки шкафа с оборудованием. Важно найти оптимальное расстояние до рабочих станций, с целью уменьшения расходов на витую пару, кабель-канал и прочую «мелочь». Факторов много: ограничение длины линии до 100 метров (вернее, 90 метров, по классической формуле 90+5+5); планировка офиса (в каком месте удобно поставить или повесить шкаф, удобно ли проходить стены при протяжке кабеля, не будет ли охлаждение давить на уши клиентам или сотрудникам и т.д.); собственно, конструктив шкафа (напольный, настенный, его высота в U, количество оборудования, которое надо в него установить, будет ли блок охлаждения).

Шкафы существуют самые разнообразные, надо внимательно посмотреть цены и качество предполагаемой покупки, не забыть сделать запас по ёмкости(!) в тех самых U. Обязательно - наличие как минимум одной полки. Впрочем, в некоторых местах вполне можно обойтись и настенными кронштейнами, для закрепления оборудования. Но это уже специфика. Будем считать, что для офиса мы выбрали 12-14-высотный шкаф, со стеклянной дверью. Немного забегая вперед, надо упомянуть что будет устанавливаться внутрь:

Полка: пригодится всегда, даже если будет пустовать (сомневаюсь) - ее можно снять. Не стоит жалеть 10-20 долларов, когда придётся "вдруг"поставить в шкаф устройство-другое, вспомните эти строки.

Коммутатор (switch): 24 порта по нижнему пределу сотрудников фирмы в офисе - пускай будет 10-20 человек в офисе (и не забываем о серверах и другом сетевом оборудовании). Впрочем, если будет большая плотность рабочих мест, никаких проблем добавить необходимое количество коммутаторов и прочего соответствующего оборудования не будет.

Распределительная панель (patch-панель): 24 порта, все аналогично с коммутатором. Именно на патч-панель и будут сводиться все линии от рабочих станций и серверов.

Панель (блок) силовых розеток: по количеству подключаемого оборудования в шкафу, плюс - запас 1-2 розетки на панели. Здесь нас вполне может ожидать "засада" если придется подключать блоки питания - может не хватить (вспоминаем о 99,9% рынка, заполненных сетевыми фильтрами с плотно-косо посаженными розетками).

Можно поставить дешёвый простенький вариант (вот когда пригодится полка, но можно и на пол шкафа), можно и 19” ИБП, предназначенный для установки в шкаф.

Итак, посмотрев предлагаемую на рынке продукцию, считаем, что со шкафом определились: 14-высотный (14 U). Например, Molex MODBOX II 14U:

Возможность применения в шкафу 19-дюймового вентилятора 1U
. Стандартная комплектация шкафа:
. Легкий стальной профиль обеспечивает шкафу большую жесткость и прочность
. Эстетичная стеклянная дверь с замком
. Дверь универсальной конструкции с возможностью перевешивания (левая, правая)
. 19-тидюймовая рама с регуляцией глубины
. Заземление всех элементов шкафа
. Отверстия для ввода кабеля снабжены защитной щеткой для защиты от проникновения пыли в шкаф

Коммутатор. Его выбор - более сложный вопрос. Совсем дешёвые коммутаторы не хочется рассматривать. Остаются устройства подороже (и очень подороже), но все равно придется выбирать из двух типов: неуправляемые и управляемые.

Остановим взгляд на следующих двух устройствах: ZyXEL Dimension ES-1024 и ES-2024:

Является экономически выгодным решением Fast Ethernet и может использоваться для построения высокоэффективных коммутируемых сетей. Функция промежуточного хранения данных заметно сокращает время ожидания в высокоскоростных сетях. Коммутатор разработан для рабочих групп, отделов или магистральных вычислительных сред для небольших и средних предприятий. За счет большой адресной таблицы и высокой производительности, коммутатор является отличным решением для подключения сетей отделов к корпоративной магистрали или для соединения сегментов сетей.

Технические характеристики:

24-портовый коммутатор Fast Ethernet
. Соответствие стандартам IEEE 802.3, 802.3u и 802.3x
. Порты Ethernet RJ-45 с автоматическим выбором скорости 10/100 Мбит/с
. Автоматическое определение подключения перекрестного кабеля на всех портах Ethernet RJ-45 10/100 Мбит/с
. Поддержка управления потоком Back-Pressure-Base на полудуплексных портах
. Поддержка управления потоком Pause-Frame-Base на полнодуплексных портах
. Поддержка коммутации с промежуточным хранением
. Поддержка автоматического определения адресов
. Максимальная скорость пересылки по проводной сети
. Встроенная таблица MAC-адресов (объем 8K MAC-адресов)
. Светодиодные индикаторы питания, LK/ACT и FD/COL

Применение коммутатора ES-2024 позволит объединить группу пользователей и подключить их скоростными линиями к корпоративной сети. Дополнительно появится возможность, благодаря применению технологии iStackingTM , объединить для управления по сети группу коммутаторов, вне зависимости от их месторасположения.

Технические характеристики:

24 порта RJ-45 с автоматическим выбором скорости 10/100 Ethernet и автоматическим определением подключения перекрестного кабеля
. 2 портами 10/100/1000 Ethernet
. 2 слота стандарта mini-GBIC, совмещённых с портами
. 8,8 Гбит/сек неблокируемая коммутационная шина
. Поддержка протоколов IEEE 802.3u, 802.3ab, 802.3z, 802.3x, 802.1D, 802.1w, 802.1p
. Таблица MAC адресов 10Кб
. Поддержка VLAN: Port-based и 802.1Q
. Возможность ограничения скорости на порту
. 64 статических VLAN и до 2Кб динамических VLAN
. Фильтрация MAC - адресов
. Поддержка ZyXEL iStacking™, до 8 коммутаторов (в будущем до 24) управляемых по одному адресу IP
. Управление по RS-232 и по WEB-интерфейсу
. Telnet CLI
. SNMP V2c(RFC 1213, 1493, 1643, 1757, 2647)
. Управление по IP: статический IP или DHCP-клиент
. Обновление микропрограммы по FTP
. Обновление и сохранение системной конфигурации
. Стандартное 19-дюймовое исполнение для монтажа в стойку

Как видим - разница есть, и весьма серьезная. Как есть разница в цене - приблизительно 100 и 450 долларов. Но, если первый коммутатор приличный, но "тупой"ящик, то второй - в каком-то смысле интеллектуальный, с гораздо большей функциональностью и управляемый, с потенциально сильными сторонами. Выбираем второй вариант. Мы ведь хотим построить хорошую сеть?

Кстати, именно сейчас вполне пора задаться вопросом, почему, собственно, строим сеть «сотку»? Нынче в каждом втором компьютере не просто гигабитный сетевой интерфейс, а два гигабитных?

Вот это и есть тот случай, где можно смело экономить. Дело в том, что для работы офиса 100-мегабитной сети более чем достаточно. Если к тому же еще и коммутатор приличный! Да, а на два гигабитных интерфейса выбранного коммутатора - смело "садим", например, два сервера. Вот им, серверам, это как раз только на пользу.

Конечно, можно взять что-то вроде ZyXEL GS-2024 и посадить всех на гигабитный канал, но это как раз случай неразумной траты денег, и за такие деньги мы можем купить полностью весь шкаф с более укомплектованной начинкой.

Патч-панель. Также тот случай, когда не стоит сильно экономить. Выбираем панель вроде Molex 19" 24xRJ45, KATT, 568B, UTP, PowerCat 5e, 1U.

Соответствие требованиям категории 5е. Система компенсации реализована непосредственно на печатной плате. Применение коннекторов типа КАТТ ускоряет и упрощает монтаж кабеля. Выделенное место для маркировки каналов. Панель покрыта порошковым лаком. Все необходимые крепежные и маркировочные элементы поставляются в комплекте.

Здесь много вариантов, как уже говорилось, можно поставить любой дешевый, можно дороже, можно 19” rack-вариант - будет и вовсе красота. Кто не знает фирму APC? Можно посмотреть например такой ИБП:

APC Smart-UPS SC 1500VA 230V - 2U Rackmount/Tower

Или, вот такой:

Не углубляясь в характеристики, заметим, что многие устройства комплектуются по запросу направляющими для установки ИБП в 19" стойку. Также, есть возможность укомплектовать, по желанию, модулем SNMP для мониторинга и управления ИБП по компьютерной сети. Конечно, это будет стоить денег, но может оказаться очень удобно. Остановим свой выбор на IPPON. Надо заметить, что поддержкой SNMP могут комплектоваться модели 1500, 2000 и 3000, а 750 и 1000 - нет.

Блок силовых розеток:

Без особых комментариев - может быть, можно найти что-нибудь и дешевле, проще. Но десяток "удушенных енотов" погоду не сделают.

Осталось не забыть принять решение, необходим ли вентиляторный блок в шкаф? Дорогое удовольствие, особенно в паре с блоком терморегулятора. Однако, отнесем это уже к конкретике места/офиса.

Со шкафом более-менее разобрались, остались всякие «мелочи», без учета которых потом будут досадные задержки:

* Винты с гайками для монтажа оборудования в шкафу;
* Нейлоновые не открывающиеся стяжки для укладки и крепления кабеля (упаковки по 100 шт. длиной 100, 150, 200 мм);
* Маркировка для кабеля (клеящиеся листочки с защитным слоем).

Фактически, мы добрались до самой СКС. Очень важная "деталь"- кабель, которым и будет делаться разводка СКС. Да, опять призыв не экономить. Хорошая витая пара - это хорошее вложение. Берем Molex, неэкранированный кабель UTP PowerCat 5е.

Кабель является основным элементом линейки продуктов PowerCat. Линейка спроектирована для использования в скоростных телекоммуникационных сетях (например GigaEthernet 1000Base-T).

К абонентским розеткам, мы, конечно же, придем, а дальше? Дальше - купить необходимое количество патч-кордов для подключения рабочих станций. Естественно, надо продумать длину, посмотреть по упоминавшемуся плану офиса. Но это ещё не всё. Необходим еще и strainded-кабель (обычный - solid). Это специальная витая пара, "мягкая», из которой и делаются патч-корды. Ведь обязательно рано или поздно понадобится патч-корд большей длины, нежели есть из готовых под рукой (если вообще к тому времени останутся). Кроме того, можно (или нужно - как хотите) будет сделать короткие - 30-50 см, патч-корды для кроссировки линий СКС и активного оборудования в самом шкафу. Поэтому "берем на карандаш" еще пару-тройку упаковок коннекторов RJ45, в просторечьи - «фишки». И упаковку резиновых колпачков для них. Колпачки лучше брать мягкие и с прорезью под фиксатор «фишки», а не с «пупырышком"под фиксатор.

Мы уже добрались практически до сетевых интерфейсов на пользовательских компьютерах, но еще необходимы абонентские розетки. Кто-то против такой замечательной штуки, как Molex OFFICE BLOCK 2хRJ45? ;-)

Соответствие требованиям категории 5е. Модули предназначены для скоростных телекоммуникационных сетей. Возможность ввода кабеля с боков, сверху или сзади. Стандартно модули снабжены шторками от пыли. Удобство маркировки каналов. Встроенный магнит упрощает монтаж модулей к металлическим поверхностям. Возможность крепления с помощью шурупов. Крепление кабеля внутри модуля без кабельных хомутов. Свободный выбор последовательности соединения (568А/В). Коннектор типа "КАТТ" облегчающий монтаж. В комплект входят монтажные элементы. .

Здесь надо определиться с количеством. Ведь есть и одинарные варианты. Снова берем план офиса. В определении мест установки розеток есть еще один важный момент -желательно на каждый кабинет добавить одну-две дополнительные линии СКС. Одну - просто «на всякий случай». А вдруг немного изменится планировка в кабинете или кому-то необходимо будет еще ноутбук подключить? Вторую - неплохо иметь в расчете на принт-сервер, для организации сетевой печати. Очень неплохо иметь на кабинет или офис один-два сетевых принтера, которые работают без проблем и капризов хозяина (или Windows).

Думаете - всё? Нет. Забыт еще один фактор, присутствующий любому офису - телефония. Очень неплохо подумать и об этом: если к некоторым рабочим местам должны быть проведены телефоны, то почему бы не сделать разводку в общей СКС? Ведь вопрос можно решить просто: кинуть линию-другую к необходимым местам, поставить рядом с RJ-45 еще и RJ-12 розетку, можно даже в одном корпусе (блоке). В розетку - DECT, к примеру, с несколькими трубками, а в шкаф проводим линию (линии) от АТС - их можно посадить на розетки, аккуратно приклеенные липучкой внутри и сбоку. Линии от рабочих мест - на них.

Вроде пора браться за кабель-канал и дюбель-гвозди? Да. Уже пора. Но это уже любому рукастому мужику понятно, не будем на этом долго останавливаться. Просто надо учесть количество укладываемых линий в кабель-канал. И, конечно же, необходим небольшой запас. Очень хорошо, если в офисе подвесной потолок, линии можно протягивать за ним прямо до рабочего места и спускать в кабель-канале по стене. При протяжке линий неплохо промаркировать их (как и в дальнейшем розетки). Самый простой метод - первая розетка слева от двери - №1, дальше по кругу.

Протянув линии, можно приступать к расколке патч-панели и розеток. Излишне говорить, что эта работа требует аккуратности и квалификации. Именно в этот момент нам пригодится маркировка линий - если все линии расколоть по порядку, то в дальнейшей эксплуатации СКС можно будет практически обойтись без карты (раскладки) монтажа, приблизительно такой:

Розетка

Однако, эта карточка все-таки в будущем необходима. Пригодится обязательно.

При прокладке кабелей необходимо соблюдать несколько простых правил (именно простых, не будем сейчас углубляться в стандарты и прочие ISO):

* Сильно не изгибать, не тереть и не наступать на кабель. Изгиб кабеля допускается: при монтаже - 8, и, при эксплуатации - 4 радиуса самого кабеля;
* Не прокладывать линии рядом с силовыми: если есть необходимость положить параллельно - на расстоянии не менее 20 см;
* Пересекать силовые линии допускается, под прямым углом;
* Обязательно тестирование кабельным тестером.

Отдельно о последнем пункте. Помните анекдот про японскую поставку чего-то там? «Уважаемые заказчики! Мы не знаем зачем это вам, но мы все-таки решили положить в ящики по одному бракованному чипу на каждые десять тысяч, согласно вашим требованиям». Да, можно просто расколоть и забыть. Опытный монтажник не ошибается. Однако, действительно опытный монтажник обязательно проверит, и не только раскладку линии, но и качество.

Вот мы и дошли до самого интересного момента. Если простеньким и дешевым тестером мы проверим мелочь, то провести тесты и сертификацию линий - нет, никак не получится:

Какой выход? Очень не хочется оставлять вопрос качества линий нерешенным. Есть три варианта. Первый - купить хороший тестер, к примеру:

Но, увы, нам очень жалко $6000, пускай даже за такой прекрасный и необходимый прибор.

Это компактный переносной инструмент, используемый для аттестации, тестирования и выявления неисправностей в коаксиальном кабеле и кабеле на основе витой пары в локальных вычислительных сетях. Тестер рекомендован ведущими производителями информационных кабельных систем для тестирования под сертификацию систем до Класса Е включительно. Высокий уровень надежности, удобства и точности прибора обеспечили ему одно из первых мест среди изделий этого класса. Для быстрого и качественного тестирования кабельных соединений в расширенном частотном диапазоне до 350 МГц, применяются технологии цифровой обработки импульсного сигнала.

Второй вариант - пригласить знакомого админа или монтажника, у которого есть такой или аналогичный прибор. Конечно же, предварительно купив ящик хорошего пива. Полчаса работы, плюс пивной вечер в приятной компании знакомого.

Третий вариант - официально пригласить специалистов из какой-либо фирмы, которая оказывает такие услуги. И оплатить эти услуги. Это не так уж и много, особенно, если не требовать сертификата на бумаге.

Удаленные рабочие станции

"Закончив" (кавычки потому что надо сначала все-таки спланировать все и произвести необходимые закупки и переговоры) с работами на основном офисе, мы вспоминаем о складе и магазине.

Сейчас (в этих записках) рассмотрим не "мудреное"решение вроде VPN, а самое простое - организация связи компьютерных сетей с подсетями (рабочих станций с сетью) по выделенной линии. Эффективно, дешево и сердито. Кстати, выделёнки, конечно, следует завести в шкаф и подключить на розетки, как и телефоны.

Если расстояние и, соответственно, сопротивление выделенной линии небольшие, можно попробовать поставить пару "бриджей", например, уже упоминавшейся фирмы ZyXEL Prestige 841С и ZyXEL Prestige 841 . Модель "С"- «мастер», поэтому это устройство лучше устанавливать в головном офисе. Это недорогие устройства, работающие по технологии VDSL, однако дают необходимые результаты для нашей задачи. Что говорит ZyXEL:

В зависимости от вида и состояния кабеля, а также от расстояния Prestige 841 в паре с Prestige 841C обеспечивает следующую скорость обмена данными:

По направлению к абоненту - в пределах от 4.17 до 18.75 Мбит/с
. по направлению от абонента - от 1,56 до 16,67 Мбит/с
. суммарная пропускная способность линии может достигать 35 Мбит/с

Технические характеристики:

VDSL-мост Ethernet
. Соединение локальных сетей на скорости 15 Мбит/с до 1.5 км
. Plug&Play, прозрачен для всех протоколов
. Работают в паре
. Исполнение настольное
. Энергонезависимая память (Flash ROM)
. Размер: 181 x 128 x 30 мм

Этот вариант даст 18 Mb в каждую сторону, в идеале, конечно. Это VDSL.

При использовании Prestige 841 есть еще один плюс. Эти устройства имеют встроенный сплиттер, и мы можем получить "халявную"телефонию с удаленным местом. Достаточно включить в разъем “phone”с одной стороны телефон удаленного рабочего места, а с другой стороны - подключить офисную мини-АТС.

Если бриджи VDSL не "вытянут"линию, надо взглянуть на другие устройства, xDSL. Например - что-то из 79х серии ZyXEL, SHDSL.

Оптимизация аппаратной части и применение передовых технологий позволили не только уменьшить габариты устройства, но и снизить стоимость и улучшить функциональные характеристики. обеспечивают симметричное соединение на скоростях до 2.3 МБит/с и могут работать на выделенной 2-проводной линии как в режиме "точка-точка", так и в качестве клиента концентратора провайдера Интернет.

Технические характеристики:

. SHDSL-маршрутизатор
. Поддержка G.991.2 на скорости до 2.3 Мбит/с симметрично
. Соединение сетей или доступ в Интернет на больших расстояниях
. Инкапсуляция PPPoA, PPPoE, RFC-1483
. Маршрутизация TCP/IP, Full NAT, фильтрация пакетов
. Поддержка IP Policy Routing , UPnP, резервирование соединения
. Управление через консоль, Telnet, Web, SNMP

Идеальная скорость - 2,3Mb по двум проводам. Если "зарядить" 4 провода, скорость будет, соответственно, больше. Однако эти устройства обойдутся в большую сумму - 400-500 долларов за пару. В любом случае, грубо говоря, чем хуже качество линии, тем ниже скорость и больше затраты. Однако настройку (тюнинг) устройств отложим на будущее, это отдельный разговор, тем более что в случае с VDSL 841 это вообще не имеет слишком большого смыла. xDSL-устройства стоит поставить на полку в шкафу. Я ведь говорил, что она не будет пустовать.

Подключение к интернету

ZyXEL Prestige-660

Современный офис немыслим без интернета. Для подключения можем использовать ADSL-технологию, к примеру - ZyXEL Prestige 660 .

Как описывает это устройство ZyXEL:

Модем P-660R принадлежит к четвертому поколению ADSL-модемов и объединяет в одном устройстве функциональность, необходимую для подключения уже имеющейся офисной или домашней сети к Интернету: модем ADSL2+, маршрутизатор и межсетевой экран. Модем обеспечит ваш офис постоянным подключением в Интернет, работающим быстро и безопасно. Установка и обслуживание модема P-660R проста и не доставит никаких проблем даже неподготовленным пользователям.

Основные преимущества ZyXEL Prestige 660:

* Высокоскоростной Интернет - до 24 Мбит/с
* Надежное соединение на проблемных линиях
* Свободный телефон
* Постоянное соединение
* Не требует установки драйвера
* Работает с W

В связи с большой площадью территории, большим количеством зданий, цехов, подразделений и пользователей (около 1500 пользователей) для повышения производительности, отказоустойчивости сети необходимо разделить ее на логически независимые объекты, которые будут объединены между собой узловыми сетевыми устройствами. В тоже время разделение большой сети на более мелкие обеспечит возможность более простого ее администрирования. Таким образом, топология ЛВС предприятия будет выполнена в виде иерархической звезды. В качестве технологии канального уровня будет использоваться семейство высокоскоростных версий Ethernet.

Для обеспечения разделения ответственности между коммутаторами будет использована типовая архитектура, состоящая из: коммутаторов уровня ядра сети, коммутаторов уровня распределения и уровня доступа. От коммутаторов, установленных на уровне ядра сети, требуется высокая производительность и отказоустойчивость. Так как именно от них будет зависеть работоспособность всей сети. Коммутаторы распределения будут расположены по территории предприятия, ближе к группам коммутаторов доступа, к которым уже и подключаются конечные пользователи ресурсов ЛВС. Непосредственно к коммутатору ядра сети подключаются коммутаторы серверных шкафов, которые обслуживают, так называемые SAN (Storage area network), локальные сети внутри серверных шкафов.

Предприятие разделено на 5 зон, каждая из которых будут обслуживаться от своего коммутатора уровня распределения. Зоны выбраны в зависимости от месторасположения и количества пользователей. Схема ЛВС предприятия отображена на рисунке 2.

Логически такая крупная сеть должна быть разделена на несколько сетей более мелкого размера. При такой реализации подходе повысится производительность сети, так как широковещательный и другой «сорный трафик» не будет распространяться по все сети, занимая пропускную способность сети. В случае возникновения сбоев в работе сети, таких как широковещательных шторм, из строя выйдет только небольшой логический фрагмент сети, проблему в котором можно будет выявить и исправить значительно быстрее. То есть в таком случае обеспечивается удобство администрирования сети. При проведении каких-либо работ по перестройки сети, можно будет это делать по частям, что упрощает работу сетевых администраторов и позволяет вывести из эксплуатации небольшое количество пользователей на время проведения работ.

Рисунок 2 - Топология ЛВС предприятия

Для разделения сети на будет использована технология virtual local area network (VLAN). На каждое подразделение, а иногда на группу более мелких подразделений, будет организована своя виртуальная сеть. Так же будут созданы несколько vlan-ов для соединения коммутаторов ядра сети и уровня распределения. В каждой такой сети будет использованы уникальные сетевые адреса. Виртуальные сети для размещения подразделений в свои уникальные vlanы будут использоваться порты коммутаторов уровней ядра и распределения. Это будет сделано в ходе конфигурирования активных сетевых устройств.

Как видно из схемы для связи коммутаторов ядра и распределения будут использоваться несколько логических каналов. Будет реализована топология ядра сети «звезда + кольцо». От коммутатора ядра звездой расходятся каналы до коммутаторов распределения, они выделены на схеме голубым цветом. Таким образом получается «звезда». Эти каналы будут выделены в отдельный vlan, который будет использоваться только для связи магистральных коммутаторов.

Желтым цветом выделены каналы, которые будут связывать магистральные коммутаторы в «кольцо». Ранее было недопустимо создание петель в сетях Ethernet. Но требования к надежности сети привели к тому что стали разрабатываться технологии, способные поддерживать избыточные связи в сети, для резервирования каналов. Ethernet Ring Protection Switching (ERPS) одна из технологий которые позволяют организовывать отказоустойчивые топологии сети. Выбрана была она, а не Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), за быстрое время восстановления работоспособности сети в случае выхода одного из каналов из строя. Для протокола RSTP время сходимости составляет менее 10 секунд, в то время как для ERPS - менее 50 миллисекунд. Это так же будет отдельный vlan, используемый только магистральными коммутаторами.

Для объединения всех виртуальных сетей и нахождения маршрутов между ними будет использована динамическая маршрутизация. А именно протокол Open Shortest Path First version 2 (OSPFv2). Каждый из магистральных коммутаторов будет иметь возможность работы на 3 уровне модели OSI, то есть будет являться коммутатором уровня L3. В домене протокола OSPF будет выделена одна магистральная зона - backbone. В ней будут находиться только маршрутизаторы (встроенные в коммутаторы L3), которые будут обмениваться между собой сведениями о подключенных к ним виртуальным сетям. В этом протоколе необходимо выделение корня домена OSPF - Designated root (DR), и необходимо наличие резервного корня - Backup designated root (BDR). В качестве DR будет использоваться коммутатор уровня ядра, в качестве BDR - один из коммутаторов уровня распределения.

Каждый коммутатор уровня доступа пользователей будет использоваться в своем конкретном vlanе, выделенном для него на коммутаторе уровня распределения. В некоторых случаях такие коммутаторы могут быть использованы для подключения к ним коммутаторов на меньшие количества портов, но для логики работы сети это не имеет значения.

Таким образом организуется производительная, отказоустойчивая и легко масштабируемая архитектура локальной вычислительной сети.

Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга (в пределах 10-15 км). Обычно такие сети строятся в пределах одного предприятия или организации.

Информационные системы, построенные на базе локальных вычислительных сетей, обеспечивают решение следующих задач:

хранение данных;
обработка данных;
организация доступа пользователей к данным;
передача данных и результатов их обработки пользователям.

Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Здесь обработка данных распределяется между двумя объектами: клиентом и сервером. В процессе обработки данных клиент формирует запрос к серверу на выполнение сложных процедур. Сервер выполняет запрос, обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Подобная модель вычислительной сети получила название архитектуры клиент - сервер.

По признаку распределения функций локальные компьютерные сети делятся на одноранговые и двухранговые (иерархические сети или сети с выделенным сервером).

В одноранговой сети компьютеры равноправны по отношению друг к другу. Каждый пользователь в сети решает сам, какие ресурсы своего компьютера он предоставит в общее пользование. Таким образом, компьютер выступает и в роли клиента, и в роли сервера. Одноранговое разделение ресурсов является вполне приемлемым для малых офисов с 5-10 пользователями, объединяя их в рабочую группу.

Двухранговая сеть организуется на основе сервера, на котором регистрируются пользователи сети.

Для современных компьютерных сетей типичной является смешанная сеть, объединяющая рабочие станции и серверы, причем часть рабочих станций образует одноранговые сети, а другая часть принадлежит двухранговым сетям.

Геометрическая схема соединения (конфигурация физического подключения) узлов сети называется топологией сети. Существует большое количество вариантов сетевых топологий, базовыми из которых являются шина, кольцо, звезда.

Шина. Канал связи, объединяющий узлы в сеть, образует ломаную линию - шину. Любой узел может принимать информацию в любое время, а передавать - только тогда, когда шина свободна. Данные (сигналы) передаются компьютером на шину. Каждый компьютер проверяет их, определяя, кому адресована информация, и принимает данные, если они посланы ему, либо игнорирует.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Если компьютеры расположены близко друг друга, то организация компьютерной сети с шинной топологией недорога и проста - необходимо просто проложить кабель от одного компьютера к другому. Затухание сигнала с увеличением расстояния ограничивает длину шины и, следовательно, число компьютеров, подключенных к ней.

Шинная топология

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем. Выключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

Проблемы шинной топологи возникают, когда происходит разрыв (нарушение контактов) в любой точке страны; сетевой адаптер одного из компьютеров выходит из строя и начинает передавать на шину сигналы с помехами; необходимо подключить новый компьютер.

Кольцо. Узлы объединены в сеть замкнутой кривой. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Передача данных осуществляется только в одном направлении. Каждый узел помимо всего прочего реализует функции ретранслятора. Он принимает и передает сообщения, а воспринимает только обращенные к нему. Используя кольцевую топологию, можно присоединить к сети большое количество узлов, решив проблемы помех и затухания сигнала средствами сетевой платы каждого узла. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию) .

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Кольцевая топология

Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (англ. Hub - концентратор), которые по-русски также иногда называют “хаб” . В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабочими станциями применяют активные или пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети происходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по которому передается управление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему). Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях может нарушаться работа всей сети.

Структура логической кольцевой цепи

Недостатки кольцевой организации: разрыв в любом месте кольца прекращает работу всей сети; время передачи сообщения определяется временем последовательного срабатывания каждого узла, находящегося между отправителем и получателем сообщения; из-за прохождения данных через каждый узел существует возможность непреднамеренного искажения информации.

Звезда. Узлы сети объединены с центром лучами. Вся информация передается через центр, что позволяет относительно просто выполнять поиск неисправностей и добавлять новые узлы без прерывания работы сети. Однако расходы на организацию каналов связи здесь обычно выше, чем у шины и кольца.

Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Топология в виде звезды

Комбинация базовых топологий - гибридная топология - обеспечивает получение широкого спектра решений, аккумулирующих достоинства и недостатки базовых.

Кроме проблем создания локальных вычислительных сетей имеется также проблема расширения (объединения) компьютерных сетей. Дело в том, что созданная на определенном этапе развития информационной системы вычислительная сеть со временем может перестать удовлетворять потребности всех пользователей. В то же время физические свойства сигнала, каналов передачи данных и конструктивные особенности сетевых компонент накладывают жесткие ограничения на количество узлов и геометрические размеры сети.

Для объединения локальных вычислительных сетей применяются следующие устройства:

1. Повторитель - устройство, обеспечивающее усиление и фильтрацию сигнала без изменения его информативности. По мере передвижения по линиям связи сигналы затухают. Для уменьшения влияния затухания используются повторители. Причем повторитель не только копирует или повторяет принимаемые сигналы, но и восстанавливает характеристики сигнала: усиливает сигнал и уменьшает помехи.

2. Мост - устройство, выполняющее функции повторителя для тех сигналов (сообщений), адреса которых удовлетворяют заранее наложенным ограничениям. Одной из проблем больших сетей является напряженный сетевой трафик (поток сообщений в сети). Эта проблема может решаться следующим образом. Компьютерная сеть делится на сегменты. Передача сообщений из сегмента в сегмент осуществляется только целенаправленно, если абонент одного сегмента передает сообщение абоненту другого сегмента. Мост является устройством, ограничивающим движение по сети и не позволяющим сообщениям попадать из одной сети в другую без подтверждения права на переход.

Мосты бывают локальные и удаленные.

Локальные мосты соединяют сети, расположенные на ограниченной территории в пределах уже существующей системы.

Удаленные мосты соединяют сети, разнесенные территориально, с использованием каналов связи и модемов.

Локальные мосты, в свою очередь, разделяются на внутренние и внешние.

Внутренние мосты обычно располагаются на одном компьютере и совмещают функцию моста с функцией абонентской ЭВМ. Расширение функций осуществляется путем установки дополнительной сетевой платы.

Внешние мосты предусматривают использование отдельного компьютера со специальным программным обеспечением.

3. Маршрутизатор - это устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему. Это, по сути, тот же мост, но имеющий свой сетевой адрес. Используя возможности адресации маршрутизаторов, узлы в сети могут посылать маршрутизатору сообщения, предназначенные для другой сети. Для поиска лучшего маршрута к любому адресату в сети используются таблицы маршрутизации. Эти таблицы могут быть статическими и динамическими.

4. Шлюз - специальный аппаратно-программный комплекс, предназначенный для обеспечения совместимости между сетями, использующими различные протоколы взаимодействия. Шлюз преобразует форму представления и форматы данных при передачи их из одного сегмента в другой. Шлюз осуществляет свои функции на уровне выше сетевого. Он не зависит от используемой передающей среды, но зависит от используемых протоколов обмена данными. Обычно шлюз выполняет преобразования между протоколами.

С помощью шлюзов можно подключить локальную вычислительную сеть к главному компьютеру, а также к глобальной вычислительной сети.

Рассмотрим более подробно принципы построения локальных вычислительных сетей (ЛВС).

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и / или включать рабочие станции во время работы вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке снижаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point - точка подключения терминала) . ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая) , так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

Характеристики топологий вычислительных сетей приведены в таблице.

Характеристики	Топология

Стоимость расширения	Незначительная
Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от отказов	Незначительная	Незначительная
Размеры системы			Ограниченны
Защищенность от прослушивания			Незначительная
Стоимость подключения	Незначительная	Незначительная
Поведение системы при высоких нагрузках		Удовлетворительное
Возможность работы в реальном режиме времени	Очень хорошая
Разводка кабеля		Удовлетворительная
Обслуживание	Очень хорошее

На ряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидная структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке (корень) , в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева) .

Древовидная структура ЛВС

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители и/или коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором.

На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие подключение соответственно восьми или шестнадцати линий.

Устройство, к которому можно присоединить максимум три станции, называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно используют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что максимально возможное расстояние до рабочей станции не должно превышать нескольких десятков метров.

Назначение локальных сетей

Хотя массовый характер создание локальных сетей приняло после появления персональных компьютеров, связь между компьютерами на небольших расстояниях существовала еще задолго до того.

Одной из первых, возникших в ходе развития вычислительной техники задач, потребовавшей создания сети хотя бы из двух компьютеров, явилось обеспечение большой надежности при управлении ответственным процессом в режиме реального времени. Так, при управлении запуском космического аппарата выход из строя управляющего компьютера грозит непоправимыми последствиями. Для повышения надежности системы управления используется дублирующий компьютер. При сбое в работе активной машины содержимое ее процессора и ОЭУ очень быстро перебрасывается на вторую, которая подхватывает управление.

Другой пример - присоединение к большим компьютерам второго-третьего поколений многочисленных терминалов - устройств ввода/вывода данных и программ. Эти терминалы практически никакой обработки информации не вели, но позволяли разделить машинное время мощного и дорогого компьютера между разными пользователями. Соответствующий режим работы назывался режимом разделения времени, так как компьютер последовательно во времени решал задачи множества пользователей.

Вскоре после появления в начале 1980-х годов персональных компьютеров их стали объединять в сети, что позволило совместно использовать файлы, базы данных и аппаратные ресурсы (например, принтеры). Сегодня локальные сети являются системами, требующими сложного технического и программного обслуживания.

Компьютерные сети породили новые технологии обработки информации - сетевые технологии, позволяющие совместно использовать аппаратные и программные средства: накопители большой емкости, печатающие устройства, базы и банки данных. Для сотрудников многих учреждений стало привычным пользоваться электронной почтой для обмена сообщениями и документами, для совместной работы над проектами. В школах и вузах локальные сети помогают вести уроки, организовывать доступ к учебным ресурсам, библиотекам и т. д. На предприятиях на базе локальных сетей создаются автоматизированные системы управления предприятием и технологическими процессами.

o хранение данных;

o обработка данных;

o организация доступа пользователей к данным;

o передача данных и результатов их обработки пользователям.

Аппаратные средства локальной сети

Аппаратура локальной сети в общем случае включает в себя:

компьютеры (серверы и рабочие станции);
сетевые платы;
каналы связи;
специальные устройства, поддерживающие функционирование
сети (маршрутизаторы, концентраторы, коммутаторы).

Двухранговая сеть организуется на основе сервера, на котором регистрируются пользователи сети.

Более развитые сети, помимо компьютеров конечных пользователей - рабочих станций , включают специальные компьютеры - серверы. Сервер - это выделенный в сети компьютер, выполняющий функции обслуживания рабочих станций. Есть разные виды серверов: файл-серверы, серверы баз данных и др. Например, компьютер, выполняющий функции файл-сервера, используется только для одной цели: обеспечивать пользователям доступ к аппаратным и программным ресурсам сервера, а не компьютеров друг друга, что улучшает защиту персональных данных.

Каждый компьютер подключается к сети с помощью сетевой платы - адаптера, которая поддерживает конкретную схему подключения. Так, широко распространенными являются адаптеры Ethernet с пропускной способностью от 10 или 100 Мбит/с. К сетевой плате подключается сетевой кабель. Если используется радиосвязь или связь на инфракрасных лучах, то кабель не требуется.

В современных локальных сетях чаще всего применяют два типа сетевых кабелей:

неэкранированная витая пара;
волоконно-оптический кабель.

Витая пара представляет собой набор из восьми проводов, скрученных попарно таким образом, чтобы обеспечивать защиту от электромагнитных помех. Каждая витая пара соединяет с сетью только один компьютер, поэтому нарушение соединения сказывается только на этом компьютере, что позволяет быстро находить и устранять неисправности.

Волоконно-оптические кабели передают данные в виде световых импульсов по стеклянным проводам. Большинство технологий локальных сетей в настоящее время позволяют использовать волоконно-оптические кабели. Волоконно-оптический кабель обладает существенными преимуществами по сравнению с любыми вариантами медного кабеля. Волоконно-оптические кабели обеспечивают наивысшую скорость передачи; они более надежны, так как не подвержены электромагнитным помехам. Оптический кабель очень тонок и гибок, что делает его транспортировку более удобной по сравнению с более тяжелым медным кабелем. Скорость передачи данных по оптическому кабелю составляет сотни тысяч мегабитов в секунду, что примерно в тысячу раз быстрее, чем по проводам витой пары.

Беспроводная связь на радиоволнах может использоваться для организации сетей в пределах больших помещений там, где применение обычных линий связи затруднено или нецелесообразно. Кроме того, беспроводные линии могут связывать удаленные части локальной сети на расстояниях до 25 км (при условии прямой видимости).

Помимо кабелей и сетевых адаптеров, в локальных сетях на витой паре используются другие сетевые устройства - концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы.

Мосты бывают локальные и удаленные.

Удаленные мосты соединяют сети, разнесенные территориально, с использованием каналов связи и модемов.

Локальные мосты, в свою очередь, разделяются на внутренние и внешние.

Топологии сетей

Локальные сети в зависимости от назначения и технических решений могут иметь различные конфигурации (топологии, архитектуры), изображенные на рисунке.

В кольцевой топологии информация передается по замкнутому каналу. Каждый абонент непосредственно связан с двумя ближайшими соседями, хотя в принципе способен связаться с любым абонентом сети. Кольцо . Узлы объединены в сеть замкнутой кривой. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Передача данных осуществляется только в одном направлении. Каждый узел помимо всего прочего реализует функции ретранслятора. Он принимает и передает сообщения, а воспринимает только обращенные к нему. Используя кольцевую топологию, можно присоединить к сети большое количество узлов, решив проблемы помех и затухания сигнала средствами сетевой платы каждого узла. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

В радиальной топологии (топология «звезда») в центре находится концентратор, последовательно связывающийся с абонентами и связывающий их друг с другом. Звезда . Узлы сети объединены с центром лучами. Вся информация передается через центр, что позволяет относительно просто выполнять поиск неисправностей и добавлять новые узлы без прерывания работы сети. Однако расходы на организацию каналов связи здесь обычно выше, чем у шины и кольца.

В шинной топологии компьютеры подключены к общему для них каналу (шине), через который могут обмениваться сообщениями. Шина . Канал связи, объединяющий узлы в сеть, образует ломаную линию - шину. Любой узел может принимать информацию в любое время, а передавать - только тогда, когда шина свободна. Данные (сигналы) передаются компьютером на шину. Каждый компьютер проверяет их, определяя, кому адресована информация, и принимает данные, если они посланы ему, либо игнорирует.

В древовидной топологии реализована иерархическая подчиненность компьютеров. Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители и/или коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором .

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке снижаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point - точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

Характеристики топологий вычислительных сетей приведены в таблице.

Характеристики	Топология
	Звезда	Кольцо	Шина
Стоимость расширения	Незначительная	Средняя	Средняя
Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от отказов	Незначительная	Незначительная	Высокая
Характеристики	Топология
	Звезда	Кольцо	Шина
Размеры системы	Любые	Любые	Ограниченны
Защищенность от прослушивания	Хорошая	Хорошая	Незначительная
Стоимость подключения	Незначительная	Незначительная	Высокая
Поведение системы при высоких нагрузках	Хорошее	Удовлетворительное	Плохое
Возможность работы в реальном режиме времени	Очень хорошая	Хорошая	Плохая
Разводка кабеля	Хорошая	Удовлетворительная	Хорошая
Обслуживание	Очень хорошее	Среднее	Среднее

Организация передачи данных в сети

Необходимым условием работы единой локальной сети является использование сетевой операционной системы. Такие операционные системы обеспечивают совместное использование не только аппаратных ресурсов сети (принтеров, накопителей и т. д.), но и распределенных коллективных технологий при выполнении разнообразных работ. Наибольшее распространение получили сетевые операционные системы Novell, NetWare, Linux и Windows.

Информация в сетях передается отдельными порциями - пакетами, причем длина этих пакетов строго ограничена (обычно величиной в несколько килобайтов). Этот способ передачи связан с тем, что локальная сеть должна обеспечивать качественную связь для всех компьютеров сети за разумное время доступа - время ожидания пользователем начала связи. Естественно, оно не должно быть слишком большим. Поскольку в сетях наиболее распространенных конфигураций не монет происходить несколько передач одновременно во избежание смешивания информации, то без разделения передаваемых данных на пакеты часть пользователей могла бы оказаться фактически отрезанной от сети. Таким образом, процесс информационного обмена в сети представляет собой циркуляцию пакетов, каждый из которых содержит данные (или часть данных), передаваемых от абонента к абоненту.

Выше говорилось, что сети породили новые (сетевые) технологии обработки информации. Распространенный способ организации обработки информации в сети называется технологией «клиент–сервер» . В ней предполагается глубокое разделение функций компьютеров в сети. При этом в функции клиента (рабочей станции) входит:

предоставление пользовательского интерфейса, ориентированного на нужды пользователя;
формирование запросов к серверу, причем не обязательно с информированием об этом пользователя; в идеале пользователь вообще не вникает в технологию общения своего компьютера с сервером;
анализ ответов сервера на запросы и предъявление их пользователю.

Основная функция сервера - выполнение специфических действий по запросам клиента (например, решение сложной математической задачи, поиск данных в базе данных, соединение клиента с другим клиентом и т. д.). Слайд 2

Локальная сеть - это объединение нескольких компьютеров, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга (обычно в пределах одного здания) для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач. В небольшой локальной сети может быть 10-20 компьютеров, в очень большой – порядка 1000.

Аппаратные средства локальной сети компьютеры (серверы и рабочие станции); сетевые платы; каналы связи; специальные устройства, поддерживающие функционирование сети (маршрутизаторы, концентраторы, коммутаторы).

Сервер и рабочие станции Более развитые сети, помимо компьютеров конечных пользователей - рабочих станций, включают специальные компьютеры - серверы. Сервер - это выделенный в сети компьютер, выполняющий функции обслуживания рабочих станций. Есть разные виды серверов: файл-серверы, серверы баз данных и др. Например, компьютер, выполняющий функции файл-сервера, используется только для одной цели: обеспечивать пользователям доступ к аппаратным и программным ресурсам сервера, а не компьютеров друг друга, что улучшает защиту персональных данных.

Сетевая плата Каждый компьютер подключается к сети с помощью сетевой платы ‑ адаптера, которая поддерживает конкретную схему подключения. Так, широко распространенными являются адаптеры Ethernet с пропускной способностью от 10 или 100 Мбит/с. К сетевой плате подключается сетевой кабель. Если используется радиосвязь или связь на инфракрасных лучах, то кабель не требуется.

Т ипы сетевых кабелей неэкранированная витая пара; волоконно-оптический кабель.

Витая пара Витая пара представляет собой набор из восьми проводов, скрученных попарно таким образом, чтобы обеспечивать защиту от электромагнитных помех. Каждая витая пара соединяет с сетью только один компьютер, поэтому нарушение соединения сказывается только на этом компьютере, что позволяет быстро находить и устранять неисправности.

Волоконно-оптические кабели передают данные в виде световых импульсов по стеклянным проводам. Волоконно-оптический кабель обладает существенными преимуществами по сравнению с любыми вариантами медного кабеля. Волоконно-оптические кабели обеспечивают наивысшую скорость передачи; они более надежны, так как не подвержены электромагнитным помехам. Оптический кабель очень тонок и гибок, что делает его транспортировку более удобной по сравнению с более тяжелым медным кабелем. Скорость передачи данных по оптическому кабелю составляет сотни тысяч мегабитов в секунду, что примерно в тысячу раз быстрее, чем по проводам витой пары. Волоконно-оптический кабель

Совместно используемые внешние устройства включают в себя подключенные к серверу накопители внешней памяти, принтеры, графопостроители и другое оборудование, которое становится доступным с рабочих станций. Помимо кабелей и сетевых адаптеров, в локальных сетях на витой паре используются другие сетевые устройства - концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы.

Концентратор (h ub) называемый также хаб - устройство, объединяющее несколько (от 5 до 48) ветвей звездообразной локальной сети и передающее информационные пакеты во все ветви сети одинаково.

Коммутатор (switch) делает то яке самое, но, в отличие от концентратора, обеспечивает передачу пакетов в заданные ветви. Это обеспечивает оптимизацию потоков данных в сети и повышение защищенности от несанкционированного проникновения.

Маршрутизатор (роутер) - устройство, выполняющее пересылку данных между двумя сетями, в том числе между локальными и глобальными сетями. Маршрутизатор, по сути, является специализированным микрокомпьютером, имеет собственный процессор, оперативную и постоянную память, операционную систему.

Топологии сетей Локальные сети в зависимости от назначения и технических решений могут иметь различные конфигурации (топологии, архитектуры),

Кольцевая В кольцевой топологии информация передается по замкнутому каналу. Каждый абонент непосредственно связан с двумя ближайшими соседями, хотя в принципе способен связаться с любым абонентом сети.

Радиальная (звезда) В радиальной топологии (топология «звезда») в центре находится концентратор, последовательно связывающийся с абонентами и связывающий их друг с другом.

Шинная В шинной топологии компьютеры подключены к общему для них каналу (шине), через который могут обмениваться сообщениями.

Древовидная В древовидной топологии реализована иерархическая подчиненность компьютеров.

Технология «клиент–сервер». Распространенный способ организации обработки информации в сети называется технологией «клиент–сервер» . В ней предполагается глубокое разделение функций компьютеров в сети. При этом в функции клиента (рабочей станции) входит: предоставление пользовательского интерфейса, ориентированного на нужды пользователя; формирование запросов к серверу, причем не обязательно с информированием об этом пользователя; в идеале пользователь вообще не вникает в технологию общения своего компьютера с сервером;

Спасибо за внимание!