Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Введение

Сегодня вычислительные сети продолжают развиваться, причем достаточно быстро. Разрыв между локальными и глобальными сетями постоянно сокращается во многом из-за появления высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях появляются службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Подобные примеры в большом количестве демонстрирует самая популярная глобальная сеть - Internet.

Прогресс в области информационных технологий, наблюдаемый в настоящее время, во многом обязан стремительному повышению эксплуатационных характеристик компьютеров, т.е. существенному увеличению их быстродействия и объемов оперативной и долговременной памяти. Однако задачи обработки информации все более усложняются и укрупняются, требуя для своего решения еще более мощного аппаратного обеспечения. Использование суперкомпьютеров для решения подобных задач стало возможным лишь после решения проблемы доступа к их ресурсам в результате создания сетей Internet и Internet II. Вместе с тем пропускная способность отдельных каналов связи недостаточна для организации обмена большими объемами информации. Средняя скорость пересылки данных даже в современных ПЭВМ составляет десятки гигабайт в секунду.

Одной из основных проблем при построении современных цифровых сетей передачи данных (это могут быть ЛВС, стационарные телефонные сети, сети операторов сотовой связи и т.д.) является проблема выбора каналообразующего оборудования.

1 . Проводные компьютерные сети

1.1 Общие понятия компьютерных сет ей

Компьютерной сетью называют совокупность узлов (компьютеров, терминалов, периферийных устройств), имеющих возможность информационного взаимодействия друг с другом с помощью специального коммуникационного оборудования и программного обеспечения.

Размеры сетей варьируются в широких пределах - от пары соединенных между собой компьютеров, стоящих на соседних столах, до миллионов компьютеров, разбросанных по всему миру (часть из них может находиться на космических объектах).

По широте охвата принято деление сетей на несколько категорий: локальные вычислительные сети - ЛВС или LAN (Local-Area Network), позволяют объединять компьютеры, расположенные в ограниченном пространстве.

Для локальных сетей, как правило, прокладывается специализированная кабельная система, и положение возможных точек подключения абонентов ограничено этой кабельной системой. Иногда в локальных сетях используют беспроводную связь (Wireless), но при этом возможности перемещения абонентов сильно ограничены. Локальные сети можно объединять в крупномасштабные образования:

CAN (Campus-Area Network) - кампусная сеть, объединяющая локальные сети близко расположенных зданий;

MAN (Metropolitan-Area Network) - сеть городского масштаба;

WAN (Wide-Area Network) - широкомасштабная сеть;

GAN (Global-Area Network) - глобальная сеть.

Сетью сетей в наше время называют глобальную сеть - Интернет.

Для более крупных сетей устанавливаются специальные проводные и беспроводные линии связи или используется инфраструктура существующих публичных средств связи. В последнем случае абоненты компьютерной сети могут подключаться к сети в относительно произвольных точках, охваченных сетью телефонии или кабельного телевидения.

В сетях применяются различные сетевые технологии. Каждой технологии соответствуют свои типы оборудования.

Оборудование сетей подразделяется на активное - интерфейсные карты компьютеров, повторители, концентраторы и т.п. и пассивное - кабели, соединительные разъемы, коммутационные панели и т.п. Кроме того имеется вспомогательное оборудование - устройства бесперебойного питания, кондиционирования воздуха и аксессуары - монтажные стойки, шкафы, кабелепроводы различного вида. С точки зрения физики, активное оборудование - это устройства, которым необходима подача энергии для генерации сигналов, пассивное оборудование подачи энергии не требует.

Оборудование компьютерных сетей подразделяется на конечные системы (устройства), являющиеся источниками и / или потребителями информации, и промежуточные системы, обеспечивающие прохождение информации по сети.

К конечным системам относят компьютеры, терминалы, сетевые принтеры, факс-машины, кассовые аппараты, считыватели штрих-кодов, средства голосовой и видеосвязи и любые другие периферийные устройства.

К промежуточным системам относят концентраторы (повторители, мосты, коммутаторы), маршрутизаторы, модемы и прочие телекоммуникационные устройства, а также соединяющая их кабельная или беспроводная инфраструктура.

Действием, «полезным» для пользователя, является обмен информацией между конечными устройствами.

Для активного коммуникационного оборудования применимо понятие производительность, причем в двух различных аспектах. Кроме «валового» количества неструктурированной информации, пропускаемого оборудованием за единицу времени (бит/с), интересуются и скоростью обработки пакетов, кадров или ячеек. Естественно, при этом оговаривается и размер структур (пакетов, кадров, ячеек), для которого измеряется скорость обработки. В идеале производительность коммуникационного оборудования должна быть столь высокой, чтобы обеспечивать обработку информации, приходящейся на все интерфейсы (порты) на их полной скорости (wire speed).

Для организации обмена информацией должен быть разработан комплекс программных и аппаратных средств, распределенных по разным устройствам сети. Поначалу разработчики и поставщики сетевых средств пытались идти каждый по своему пути, решая весь комплекс задач с помощью собственного набора протоколов, программ и аппаратуры. Однако решения различных поставщиков оказывались несовместимыми друг с другом, что оказывало массу неудобств для пользователей, которых по разным причинам не удовлетворял набор возможностей, предоставляемых только одним из поставщиков. По мере развития техники и расширения ассортимента предоставляемых сервисов назрела необходимость декомпозиции сетевых задач - разбивки их на несколько взаимосвязанных подзадач с определением правил взаимодействия между ними.

Разбивка задачи и стандартизация протоколов позволяет принимать участие в ее решении большому количеству сторон-разработчиков программных и аппаратных средств, изготовителей вспомогательного и коммуникационного оборудования, доносящих все эти плоды прогресса до конечного потребителя.

1.2 Топология компьютерных сетей

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. Существует три базовые топологии сети:

Шина (bus) - все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам (Рисунок 1).

Рисунок 1. Сетевая топология шина

Примерами использования топологии общая шина является сеть 10Base-5 (соединение ПК толстым коаксиальным кабелем) и 10Base-2 (соединение ПК тонким коаксиальным кабелем

Звезда (star) - бывает двух основных видов:

1) Активная звезда - к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи. Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального - одному или нескольким периферийным.

Пассивная звезда.

В настоящее время она распространена гораздо более широко, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в наиболее популярной сегодня сети Ethernet (о которой будет сказано далее). В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а специальное устройство - коммутатор или, как его еще называют, свитч (switch), который восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их непосредственно получателю.

Пассивная звезда

Примером звездообразной топологии является топология Ethernet с кабелем типа Витая пара 10BASE-T, центром Звезды обычно является Hub.

Звездообразная топология обеспечивает защиту от разрыва кабеля. Если кабель рабочей станции будет поврежден, это не приведет к выходу из строя всего сегмента сети. Она позволяет также легко диагностировать проблемы подключения, так как каждая рабочая станция имеет свой собственный кабельный сегмент, подключенный к концентратору. Для диагностики достаточно найти разрыв кабеля, который ведет к неработающей станции. Остальная часть сети продолжает нормально работать.

Однако звездообразная топология имеет и недостатки. Во-первых, она требует много кабеля. Во-вторых, концентраторы довольно дороги. В-третьих, кабельные концентраторы при большом количестве кабеля трудно обслуживать. Однако в большинстве случаев в такой топологии используется недорогой кабель типа витая пара. В некоторых случаях можно даже использовать существующие телефонные кабели. Кроме того, для диагностики и тестирования выгодно собирать все кабельные концы в одном месте. По сравнению с концентраторами ArcNet концентраторы Ethernet и MAU Token Ring достаточно дороги. Новые подобные концентраторы включают в себя средства тестирования и диагностики, что делает их еще более дорогими.

Кольцо (ring) - компьютеры последовательно объединены в кольцо.

Передача информации в кольце всегда производится только в одном направлении. Каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от предыдущего.

Сетевая топология кольцо

Чистая кольцевая топология используется редко. Вместо этого кольцевая топология играет транспортную роль в схеме метода доступа. Кольцо описывает логический маршрут, а пакет передается от одной станции к другой, совершая в итоге полный круг. В сетях Token Ring кабельная ветвь из центрального концентратора называется MAU (Multiple Access Unit). MAU имеет внутреннее кольцо, соединяющее все подключенные к нему станции, и используется как альтернативный путь, когда оборван или отсоединен кабель одной рабочей станции. Когда кабель рабочей станции подсоединен к MAU, он просто образует расширение кольца: сигналы поступают к рабочей станции, а затем возвращаются обратно во внутреннее кольцо

1.3 Адресация компьютеров

При построении компьютерной сети нужно учитывать проблему их адресации. К адресу узла сети и схеме его назначения можно предъявить несколько требований.

· Адрес должен уникально идентифицировать компьютер в сети любого масштаба.

· Схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора и вероятность дублирования адресов.

· Адрес должен иметь иерархическую структуру, удобную для построения больших сетей. Эту проблему хорошо иллюстрируют международные почтовые адреса, которые позволяют почтовой службе, организующей доставку писем между странами, пользоваться только названием страны адресата и не учитывать название его города, а тем более улицы. В больших сетях, состоящих из многих тысяч узлов, отсутствие иерархии адреса может привести к большим издержкам - конечным узлам и коммуникационному оборудованию придется оперировать с таблицами адресов, состоящими из тысяч записей.

· Адрес должен быть удобен для пользователей сети, а это значит, что он должен иметь символьное представление например, Server3 или www.cisco.com.

· Адрес должен иметь по возможности компактное представление, чтобы не перегружать память коммуникационной аппаратуры - сетевых адаптеров, маршрутизаторов и т.п.

Нетрудно заметить, что эти требования противоречивы - например, адрес, имеющий иерархическую структуру, скорее всего будет менее компактным, чем неиерархический (такой адрес часто называют «плоским», то есть не имеющим структуры). Символьный же адрес скорее всего потребует больше памяти, чем адрес-число.

Так как все перечисленные требования трудно совместить в рамках какой-либо одной схемы адресации, то на практике обычно используется сразу несколько схем, так что компьютер одновременно имеет несколько адресов-имен. Каждый адрес используется в той ситуации, когда соответствующий вид адресации наиболее удобен. А чтобы не возникало путаницы и компьютер всегда однозначно определялся своим адресом, используются специальные вспомогательные протоколы, которые по адресу одного типа могут определить адреса других типов.

Наибольшее распространение получили три схемы адресации узлов.

· Аппаратные (hardware ) адреса. Эти адреса предназначены для сети небольшого или среднего размера, поэтому они не имеют иерархической структуры. Типичным представителем адреса такого типа является адрес сетевого адаптера локальной сети. Такой адрес обычно используется только аппаратурой, поэтому его стараются сделать по возможности компактным и записывают в виде двоичного или шестнадцатеричного значения, например 0081005е24а8. При задании аппаратных адресов обычно не требуется выполнение ручной работы, так как они либо встраиваются в аппаратуру компанией-изготовителем, либо генерируются автоматически при каждом новом запуске оборудования, причем уникальность адреса в пределах сети обеспечивает оборудование. Помимо отсутствия иерархии, использование аппаратных адресов связано еще с одним недостатком - при замене аппаратуры, например, сетевого адаптера, изменяется и адрес компьютера. Более того, при установке нескольких сетевых адаптеров у компьютера появляется несколько адресов, что не очень удобно для пользователей сети.

· Символьные адреса или имена . Эти адреса предназначены для запоминания людьми и поэтому обычно несут смысловую нагрузку. Символьные адреса легко использовать как в небольших, так и крупных сетях. Для работы в больших сетях символьное имя может иметь сложную иерархическую структуру, например ftp-arch1.ucl.ac.uk. Этот адрес говорит о том, что данный компьютер поддерживает ftp-архив в сети одного из колледжей Лондонского университета (University College London - ucl) и эта сеть относится к академической ветви (ас) Internet Великобритании (United Kingdom - uk). При работе в пределах сети Лондонского университета такое длинное символьное имя явно избыточно и вместо него удобно пользоваться кратким символьным именем, на роль которого хорошо подходит самая младшая составляющего полного имени, то есть имя ftp-arch1.

· Числовые составные адреса . Символьные имена удобны для людей, но из-за переменного формата и потенциально большой длины их передача по сети не очень экономична. Поэтому во многих случаях для работы в больших сетях в качестве адресов узлов используют числовые составные адреса фиксированного и компактного форматов. Типичным представителями адресов этого типа являются IP- и IPX-адреса. В них поддерживается двухуровневая иерархия, адрес делится на старшую часть - номер сети и младшую - номер узла. Такое деление позволяет передавать сообщения между сетями только на основании номера сети, а номер узла используется только после доставки сообщения в нужную сеть; точно так же, как название улицы используется почтальоном только после того, как письмо доставлено в нужный город. В последнее время, чтобы сделать маршрутизацию в крупных сетях более эффективной, предлагаются более сложные варианты числовой адресации, в соответствии с которыми адрес имеет три и более составляющих. Такой подход, в частности, реализован в новой версии протокола IPv6, предназначенного для работы в сети Internet.

В современных сетях для адресации узлов применяются, как правило, одновременно все три приведенные выше схемы. Пользователи адресуют компьютеры символьными именами, которые автоматически заменяются в сообщениях, передаваемых по сети, на числовые номера. С помощью этих числовых номеров сообщения передаются из одной сети в другую, а после доставки сообщения в сеть назначения вместо числового номера используется аппаратный адрес компьютера. Сегодня такая схема характерна даже для небольших автономных сетей, где, казалось бы, она явно избыточна - это делается для того, чтобы при включении этой сети в большую сеть не нужно было менять состав операционной системы.

Проблема установления соответствия между адресами различных типов, которой занимается служба разрешения имен , может решаться как полностью централизованными, так и распределенными средствами. В случае централизованного подхода в сети выделяется один компьютер (сервер имен), в котором хранится таблица соответствия друг другу имен различных типов, например символьных имен и числовых номеров. Все остальные компьютеры обращаются к серверу имен, чтобы по символьному имени найти числовой номер компьютера, с которым необходимо обменяться данными.

При другом, распределенном подходе, каждый компьютер сам решает задачу установления соответствия между именами. Например, если пользователь указал для узла назначения числовой номер, то перед началом передачи данных компьютер-отправитель посылает всем компьютерам сети сообщение (такое сообщение называется широковещательным) с просьбой опознать это числовое имя. Все компьютеры, получив это сообщение, сравнивают заданный номер со своим собственным. Тот компьютер, у которого обнаружилось совпадение, посылает ответ, содержащий его аппаратный адрес, после чего становится возможным отправка сообщений по локальной сети.

Распределенный подход хорош тем, что не предполагает выделения специального компьютера, который к тому же часто требует ручного задания таблицы соответствия имен. Недостатком распределенного подхода является необходимость широковещательных сообщений - такие сообщения перегружают сеть, так как они требуют обязательной обработки всеми узлами, а не только узлом назначения. Поэтому распределенный подход используется только в небольших локальных сетях. В крупных сетях распространение широковещательных сообщений по всем ее сегментам становится практически нереальным, поэтому для них характерен централизованный подход. Наиболее известной службой централизованного разрешения имен является служба Domain Name System (DNS) сети Internet.

1. 4 Технологии, применяемые для построения локальных сетей

Существует большое количество технологий: Ethernet, FDDI, Token Ring, ATM, UltraNet и другие. Мы начнем рассмотрение с самой широко распространенной технологии:

Ethernet.

Эта технология была разработана в 1973 году исследовательским центром в Пало-Альто. Ethernet представляет архитектуру сетей с разделяемой средой и широковещательной передачей, т.е. сетевой пакет посылается сразу на все узлы сегмента сети. Поэтому для приема адаптер должен принимать все сигналы, а уже потом отбрасывать ненужные, если они предназначались не ему. Перед началом передачи данных адаптер прослушивает сеть. Если в данный момент сеть кем-то используется, то адаптер задерживает передачу и продолжает прослушивание. В Ethernet может произойти ситуация, когда два сетевых адаптера, обнаружив «тишину» в сети, начинают одновременно передавать данные. В этом случае происходит сбой, и адаптеры начинают передачу заново через небольшой случайный промежуток времени.

На сегодняшний день Ethernet обеспечивает три скорости передачи данных - 10 Мбит/c, 100 Мбит/с (Fast Ethernet) и 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet). Существует еще 1Base5 Ethernet (1 Мбит/с), но он практически не применяется.

FDDI

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - спецификация для сетевой архитектуры высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям.

* Скорость передачи - 100 Мбит/с.

* Топология - кольцо или гибридная (на основе звездообразных топологий).

* Метод доступа, как и у Token Ring (см. далее) - маркерный с возможностью циркулирования множества пакетов в кольце.

* Максимальное количество станций - 1000, максимальное расстояние - 45 км.

Высокая надежность, пропускная способность и допустимые расстояния, с одной стороны, и высокая стоимость оборудования, с другой, ограничивают область применения FDDI соединением фрагментов локальных сетей, построенных по более дешевым технологиям.

Технология, основанная на принципах FDDI, но с применением в качестве среды передачи медной витой пары, называется CDDI. Хотя стоимость построения сети CDDI ниже, чем FDDI, теряется очень существенное преимущество - большие допустимые расстояния.

Token Ring

Token Ring (маркерное кольцо) - архитектура сетей с кольцевой логической топологией и методом доступа с передачей маркера.

В 1970 году эта технология была разработана компанией IBM, а после стала основой стандарта IEEE 802.5. Когда используется этот стандарт, данные (логически) всегда передаются последовательно от станции к станции по кольцу, хотя физическая реализация этого стандарта не «кольцо», а «звезда».

При использовании Token Ring в сети постоянно циркулирует пакет (по кольцу), называемый маркером. При приеме пакета станция может удерживать его в течение некоторого времени или передать далее.

В центре «звезды» находится MAU - хаб с портами подключения каждого узла. Для подключения используются специальные разъемы, чтобы обеспечить замкнутость кольца Token Ring даже при отключении узла от сети.

* Среда передачи - экранированная или неэкранированная витая пара.

* Стандартная скорость передачи - 4 Мбит/с, хотя существуют реализации 16 Мбит/с.

Существует несколько вариантов разводки сетей на основе Token Ring. Облегченный вариант обеспечивает подключение до 96 станций к 12 хабам с максимальным удалением от хаба - 45 м. Стационарная разводка обеспечивает подключение до 260 станций и 33 хабов с максимальным расстоянием между устройствами до 100 м, но при использовании оптоволоконных кабелей расстояние увеличивается до 1 км.

Основное преимущество Token Ring - заведомо ограниченное время обслуживания узла (в отличие от Ethernet), обусловленное детерминированным методом доступа и возможностью управления приоритетом.

ATM

ATM (Asynchronous Transfer Mode) - технология, обеспечивающая передачу цифровых, голосовых и мультимедийных данных по одним и тем же линиям. Изначальная скорость передачи была 155 Мбит/с, потом 662 Мбит/с и до 2,488 Гбит/с. ATM используется как в локальных, так и в глобальных сетях.

В отличие от традиционных технологий, применяемых в локальных сетях, АТМ - технология с установлением соединения. То есть, перед сеансом передачи устанавливается виртуальный канал «отправитель-получатель», который не может использоваться другими станциями. В традиционных же технологиях соединение не устанавливается, а в среду передачи помещаются пакеты с указанным адресом. Несколько виртуальных каналов АТМ могут одновременно сосуществовать в одном физическом канале.

ATM имеет следующие особенности:

* Обеспечение параллельной передачи.

* Работа всегда на определенной скорости (фиксируется пропускная способность виртуального канала).

* Использование пакетов фиксированной длины (53 байта).

* Маршрутизация и коррекция ошибок на аппаратном уровне.

* Одновременная передача данных, видео и голоса с гарантированно заданным качеством.

В качестве недостатка можно указать очень высокую стоимость оборудования.

UltraNet

UltraNet была специально создана и используется при работе с суперкомпьютерами.

Технология представляет собой аппаратно-программный комплекс, способный обеспечить скорость обмена информацией между устройствами, подключенными к нему, до 1 Гбит/с и использует топологию «звезда» с концентратором в центральной точке сети.

UltraNet отличается достаточно сложной физической реализацией и высокой стоимостью оборудования. Элементами сети UltraNet являются сетевые процессоры и канальные адаптеры. Также в состав сети могут входить мосты и роутеры для соединения ее с сетями, построенными по другим технологиям (Ethernet, Token Ring).

В качестве среды передачи могут использоваться коаксиальный кабель и оптоволокно. Хосты, подключаемые к UltraNet, могут находиться друг от друга на расстоянии до 30 км. Возможны также соединения и на большие расстояния путем подключения через высокоскоростные каналы WAN.

Сетевые протоколы

Сетевой протокол - набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.

Протокол TCP/IP - это два протокола нижнего уровня, являющиеся основой связи в сети Интернет. Протокол TCP (Transmission Control Protocol) разбивает передаваемую информацию на порции и нумерует все порции. С помощью протокола IP (Internet Protocol) все части передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. При получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) - это протокол передачи гипертекста. Протокол HTTP используется при пересылке Web-страниц с одного компьютера на другой.

FTP (File Transfer Protocol) - это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.

POP (Post Office Protocol) - это стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - протокол, который задает набор правил для передачи почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либо сообщение об ошибке, либо запрашивает дополнительную информацию.

TELNET - это протокол удаленного доступа. TELNET дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Интернет, как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и т.д. На практике возможности лимитируются тем уровнем доступа, который задан администратором удаленной машины.

DTN - протокол дальней космической связи, предназначенный для обеспечения сверхдальней космической связи.

1. 5 Устройства для создания локальных сетей

Так уж получилось, что сетевое оборудование всегда держалось особняком. Другие комплектующие (из числа тех, что не входят в обязательный набор системного блока) можно покупать по отдельности, без каких-то можно легко обойтись. Но с сетевыми устройствами - картина совершенно иная, необходимо приобретать все в совокупности.

Сетевая плата.

Сетевая плата, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер NIC (англ. network interface controller) - периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

По конструктивной реализации сетевые платы делятся на:

Внутренние - отдельные платы, вставляющиеся в PCI, ISA или PCI-E слот;

Внешние, подключающиеся через USB или PCMCIA интерфейс, преимущественно использовавшиеся в ноутбуках;

Встроенные в материнскую плату.

На 10-мегабитных сетевых платах для подключения к локальной сети используются 3 типа разъёмов:

8P8C для витой пары;

BNC-коннектор для тонкого коаксиального кабеля;

15-контактный разъём трансивера для толстого коаксиального кабеля.

Эти разъёмы могут присутствовать в разных комбинациях, иногда даже все три сразу, но в любой данный момент работает только один из них.

На 100-мегабитных платах устанавливают только разъём для витой пары. Рядом с разъёмом для витой пары устанавливают один или несколько информационных светодиодов, сообщающих о наличии подключения и передаче информации.

Очевидно, чтобы соединять различные устройства в проводной сети, необходимы кабели. Естественно, не каждый кабель можно использовать для соединения сетевых устройств. Поэтому во всех сетевых стандартах определены необходимые условия и характеристики используемого кабеля, такие как полоса пропускания, волновое сопротивление (импеданс), удельное затухание сигнала, помехозащищенность и другие. Существуют два принципиально разных вида сетевых кабелей: медные и оптоволоконные. Кабели на основе медных проводов, в свою очередь, делятся на коаксиальные и некоаксиальные. Обычно используемая витая пара (RG-45) формально не относится к коаксиальным проводам, но многие характеристики присущие коаксиальным проводам, применимы и к ней.

Коаксиальный кабель представляет собой центральный проводник, окруженный слоем диэлектрика (изолятора) и экраном из металлической оплетки, выполняющим также роль второго контакта в кабеле. Для повышения помехоустойчивости иногда поверх металлической оплетки помещают тонкий слой алюминиевой фольги. В лучших коаксиальных кабелях используют для изготовления серебро и даже золото. В локальных сетях применяются кабели с сопротивлением 50 Ом (RG-11, RG-58) и 93 Ом (RG-62). Главный недостаток коаксиальных кабелей - их пропускная способность, которая не превышает 10 Мбит/с, что в современных сетях считается недостаточным.

Витая пара представляет собой несколько (обычно 8) пар скрученных проводников. Скручивание применяется для уменьшения помех как самой пары, так и внешних, влияющих на нее. У скрученной определенным образом пары появляется такая характеристика, как волновое сопротивление. Витая пара бывает нескольких типов: неэкранированная витая пара - UTP (Unscreened Twisted Pair), фольгированная - FTP (foiled), фольгированная экранированная - FBTP (foiled braided) и защищенная - STP (shielded). Защищенная пара отличается от остальных наличием индивидуального экрана для каждой пары. Витые пары делятся на категории по частотным свойствам. В зависимости от того, где прокладывается провод и каково его дальнейшее использование, следует выбирать одножильную или многожильную витую пару. Одножильная пара дешевле, но она наиболее хрупкая.

Оптоволоконный кабель состоит из одного или нескольких волокон, заключенных в оболочки, и бывает двух типов: одномодовый и многомодовый. Их различие в том, как свет распространяется в волокне - в одномодовом кабеле все лучи (посланные в один момент времени) проходят одинаковое расстояние и достигают приемника одновременно, а в многомодовом сигнал может «размазаться». Зато они намного дешевле одномодовых.

Плюсы оптоволоконного кабеля относительно медного - это нечувствительность первого к электромагнитным помехам, большая скорость передачи данных за счет гораздо большей полосы пропускания (оптические частоты гораздо выше, чем частоты электромагнитных волн в проводнике) и сложность в перехвате информации. Проще перехватить электромагнитное излучение, чем оптическое, хотя и оптика не является панацеей. Но с другой стороны, по этой же причине можно легко соединять и монтировать медные провода (если длины кабелей не близки к критическим), а для монтажа оптоволоконного кабеля необходимо специальное оборудование, так как необходимо точное совмещение осей светопроводящего материала - волокон и коннекторов.

Сеть Fast Ethernet, построенная по технологии «звезда», подразумевает не непосредственное подключение нескольких компьютеров друг к другу по «общей шине», как это было в «коаксиальных» сетях, а их подключение к общему распределительному устройству - концентратору.

Эти устройства бывают нескольких видов. Самые простые из них - хабы (hubs), которые способны только соединять в «пучок» компьютеры одного из сетевых сегментов, усиливая сигналы каждого из них и передавая их на все остальные подключенные к хабу станции. Хаб подходит для устройства небольших сетей, состоящих из нескольких компьютеров - или сегментов больших сетей.

Главная характеристика хаба - вид и количество портов. Самые дешевые модели снабжены 5 или 8 портами - и именно такие устройства стоит выбирать для создания небольшой сети в пределах одного этажа. Более мощные устройства поддерживают уже 16 и более портов, однако стоят они значительно дороже.

Большинство современных хабов выпускается для работы с сетью на витой паре. Помимо хабов существуют более сложные и интеллектуальные устройства свитчи (switch), или коммутаторы. В отличие от хабов, свитч способен не просто отправлять входящий сигнал на все порты сразу, но и самостоятельно сортировать сетевую информацию. В локальной сети свитч - это почтовое отделение: он определяет, какому именно компьютеру адресован тот или иной пакет и доставляет его точно по назначению.

Маршрутизатор (роутер)

Маршрутизатор - сетевое устройство, на основании информации о топологии сети и определённых правил принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня между различными сегментами сети. Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается. .

1.6 Безопасность проводных локальных сетей

Переход от работы на персональных компьютерах к работе в сети усложняет защиту информации по следующим причинам:

Большое число пользователей в сети и их переменный состав. Защита на уровне имени и пароля пользователя недостаточна для предотвращения входа в сеть посторонних лиц;

Значительная протяженность сети и наличие многих потенциальных каналов проникновения в сеть;

Недостатки в аппаратном и программном обеспечении, которые зачастую обнаруживаются не на предпродажном этапе, называемом бета - тестированием, а в процессе эксплуатации. В том числе неидеальны встроенные средства защиты информации даже в таких известных и сетевых ОС, как Windows NT или NetWare.

Остроту проблемы, связанной с большой протяженностью сети для одного из ее сегментов на коаксиальном кабеле, иллюстрирует Рисунок 2. В сети имеется много физических мест и каналов несанкционированного доступа к информации в сети. Каждое устройство в сети является потенциальным источником электромагнитного излучения (за исключением оптоволокна) из-за того, что соответствующие поля, особенно на высоких частотах, экранированы неидеально. Система заземления вместе с кабельной системой и сетью электропитания может служить каналом доступа к информации в сети, в том числе на участках, находящихся вне зоны контролируемого доступа и потому особенно уязвимых. Кроме электромагнитного излучения, потенциальную угрозу представляет бесконтактное электромагнитное воздействие на кабельную систему. Безусловно, в случае использования проводных соединений типа коаксиальных кабелей или витых пар возможно и непосредственное физическое подключение к кабельной системе. Если пароли для входа в сеть стали известны или подобраны, становится возможным несанкционированный вход в сеть с файл-сервера или с одной из рабочих станций. Наконец возможна утечка информации по каналам, находящимся вне сети:

Хранилище носителей информации,

Элементы строительных конструкций и окна помещений, которые образуют каналы утечки конфиденциальной информации за счет так называемого микрофонного эффекта,

Телефонные, радио-, а также иные проводные и беспроводные каналы (в том числе каналы мобильной связи).

Любые дополнительные соединения с другими сегментами или подключение к Интернет порождают новые проблемы. Атаки на локальную сеть через подключение к Интернету для того, чтобы получить доступ к конфиденциальной информации, в последнее время получили широкое распространение, что связано с недостатками встроенной системы защиты.

Места и каналы возможного несанкционированного доступа к информации в компьютерной сети

Сетевые атаки через Интернет могут быть классифицированы следующим образом:

Сниффер пакетов (sniffer - в данном случае в смысле фильтрация) - прикладная программа, которая использует сетевую карту, работающую в режиме promiscuous (не делающий различия) mode (в этом режиме все пакеты, полученные по физическим каналам, сетевой адаптер отправляет приложению для обработки).

IP-спуфинг (spoof - обман, мистификация) - происходит, когда хакер, находящийся внутри корпорации или вне ее, выдает себя за санкционированного пользователя.

Отказ в обслуживании (Denial of Service - DoS). Атака DoS делает сеть недоступной для обычного использования за счет превышения допустимых пределов функционирования сети, операционной системы или приложения.

Парольные атаки-попытка подбора пароля легального пользователя для входа в сеть.

Атаки типа Man-in-the-Middle - непосредственный доступ к пакетам, передаваемым по сети.

Атаки на уровне приложений.

Сетевая разведка - сбор информации о сети с помощью общедоступных данных и приложений.

Злоупотребление доверием внутри сети.

Несанкционированный доступ, который не может считаться отдельным типом атаки, так как большинство сетевых атак проводятся ради получения несанкционированного доступа.

Вирусы и приложения типа «троянский конь».

2 . Беспроводные локальные сети

2.1 Основные свойства

Беспроводные сети передачи данных (БСПД) позволяют объединить в единую информационную систему разрозненные локальные сети и компьютеры для обеспечения доступа всех пользователей этих сетей к единым информационным ресурсам без прокладки дополнительных проводных линий связи. БСПД обычно создаются в тех случаях, когда прокладка кабельной системы затруднена или экономически нецелесообразна. Примером могут служить предприятия, имеющие распределенную структуру (складские помещения, отдельные цеха, карьеры и пр.), наличие естественных преград при построении кабельных систем (рек, озер и т.д.), предприятия, арендующие офисы на небольшой срок, выставочные комплексы и гостиницы, предоставляющие доступ в Интернет для своих клиентов. Беспроводные локальные сети уменьшают затраты на планирование и подготовку рабочего пространства, обновление оборудования и периферии, обеспечивая при этом небольшой радиус мобильности пользователям ноутбуков и PDA.

Наиболее популярные схемы беспроводных сетей:

Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity - «беспроводная точность») - стандарт на оборудование Wireless LAN. Установка Wireless LAN рекомендовалась там, где развёртывание кабельной системы было невозможно или экономически нецелесообразно. В нынешнее время во многих организациях используется Wi-Fi, так как при определённых условиях скорость работы сети уже превышает 100 Мбит/сек. Пользователи могут перемещаться между точками доступа по территории покрытия сети Wi-Fi. Мобильные устройства (КПК, смартфоны, PSP и ноутбуки), оснащённые клиентскими Wi-Fi приёмо-передающими устройствами, могут подключаться к локальной сети и получать доступ в Интернет через точки доступа.

WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) - телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN.

WiMAX подходит для решения следующих задач:

- Соединения точек доступа Wi-Fi друг с другом и другими сегментами Интернета.

- Обеспечения беспроводного широкополосного доступа как альтернативы выделенным линиям и DSL.

- Предоставления высокоскоростных сервисов передачи данных и телекоммуникационных услуг.

- Создания точек доступа, не привязанных к географическому положению.

WiMAX позволяет осуществлять доступ в Интернет на высоких скоростях, с гораздо большим покрытием, чем у Wi-Fi сетей. Это позволяет использовать технологию в качестве «магистральных каналов», продолжением которых выступают традиционные DSL- и выделенные линии, а также локальные сети. В результате подобный подход позволяет создавать масштабируемые высокоскоростные сети в масштабах целых городов.

Bluetooth

Bluetooth - производственная спецификация беспроводных персональных сетей (англ. Wireless personal area network, WPAN), обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как карманные и обычные персональные компьютеры, мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 10-100 метров друг от друга (дальность очень сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях.

2.2 Т опологи я беспроводных компьютерных сетей

Существует два основных направления применения беспроводных компьютерных сетей - работа в замкнутом объеме (офис, выставочный зал и т.п.) и соединение удаленных локальных сетей (или удаленных сегментов локальной сети).

Для организации беспроводной сети в замкнутом пространстве применяются передатчики со всенаправленными антеннами. Стандарт IEEE 802.11 определяет два режима работы сети - Ad-hoc и клиент / сервер. Режим Ad-hoc (иначе называемый «точка-точка») - это простая сеть, в которой связь между станциями (клиентами) устанавливается напрямую, без использования специальной точки доступа. В режиме клиент / сервер беспроводная сеть состоит, как минимум, из одной точки доступа, подключенной к проводной сети, и некоторого набора беспроводных клиентских станций. Поскольку в большинстве сетей необходимо обеспечить доступ к файловым серверам, принтерам и другим устройствам, подключенным к проводной локальной сети, чаще всего используется режим клиент / сервер. Без подключения дополнительной антенны устойчивая связь для оборудования IEEE 802.11b достигается в среднем на следующих расстояниях: открытое пространство - 500 м, комната, разделенная перегородками из неметаллического материала, - 100 м, офис из нескольких комнат - 30 м. Следует иметь в виду, что через стены с большим содержанием металлической арматуры (в железобетонных зданиях таковыми являются несущие стены) радиоволны диапазона 2,4 ГГц иногда могут вообще не проходить, поэтому в комнатах, разделенных подобной стеной, придется ставить свои точки доступа. Для соединения удаленных локальных сетей (или удаленных сегментов локальной сети) используется оборудование с направленными антеннами, что позволяет увеличить дальность связи до 20 км (а при использовании специальных усилителей и большой высоте размещения антенн - до 50 км). Причем в качестве подобного оборудования могут выступать и устройства Wi-Fi, нужно лишь добавить к ним специальные антенны (конечно, если это допускается конструкцией). Комплексы для объединения локальных сетей по топологии делятся на «точку-точку» и «звезду». При топологии «точка-точка» (режим Ad-hoc в IEEE 802.11) организуется радиомост между двумя удаленными сегментами сети. При топологии «звезда» одна из станций является центральной и взаимодействует с другими удаленными станциями. При этом центральная станция имеет всенаправленную антенну, а другие удаленные станции - однонаправленные антенны. Применение всенаправленной антенны в центральной станции ограничивает дальность связи дистанцией примерно 7 км. Поэтому, если требуется соединить между собой сегменты локальной сети, удаленные друг от друга на расстояние более 7 км, приходится соединять их по принципу «точка-точка». При этом организуется беспроводная сеть с кольцевой или иной, более сложной топологией .

2.3 Устройства для создания беспроводных компьютерных сетей

Большинство адаптеров для беспроводных компьютерных сетей сейчас выпускается в формате карт PC Card Type II, предусматривающем установку устройства в ноутбук, хотя существуют и модели адаптеров для установки в слоты PCI или ISA, но их значительно меньше. Поэтому, увы, для установки беспроводного сетевого адаптера в настольный персональный компьютер приходится еще и приобретать дополнительный переходник, вставляемый в слот PCI. Относительно недавно начат выпуск сетевых адаптеров Wi-Fi, выполненных в виде плат стандарта CompactFlash. Такие устройства предназначены для карманных компьютеров, работающих под операционной системой Windows CE (Pocket PC). Существуют и сетевые адаптеры Wi-Fi, выполненные в виде отдельных устройств с интерфейсом USB.

Современной тенденцией является использование в сетевых адаптерах внутренних антенн. В точках доступа для повышения дальности связи чаще используются внешние антенны. В некоторых моделях точек доступа качестве приемопередатчика используется тот же сетевой адаптер, что и в клиентских станциях, причем в точке доступа его так же просто заменять, как и в клиентской станции. Такое техническое решение ограничивает дальность связи (а большая дальность для квартиры или маленького офиса может оказаться излишней), и причина, побудившая инженеров пойти на такой шаг, не совсем понятна. Возможно, они считали, что так будет проще модернизировать точку доступа, если в стандарт беспроводных сетей будут внесены какие-либо изменения на физическом уровне.

Типичным случаем является объединение в одном устройстве точки доступа и маршрутизатора. Точка доступа может также включать в себя и некоторые другие устройства, например модем. Для небольшого офиса очень удобно использовать точку доступа, объединенную с принт-сервером. К ней можно подключить самый обычный принтер, превратив его тем самым в сетевой.

Управление точкой доступа в современных беспроводных сетях, как правило, осуществляется по протоколу TCP/IP через обычный Интернет-браузер.

Ясно, что клиентские станции стоят пока значительно дороже, чем простые сетевые карты Ethernet. Но ведь важна не стоимость клиентских устройств как таковых, а общая стоимость системы, а также ее установки и обслуживания. И вот тут мы сталкиваемся с новой ситуацией: разница между стоимостью комплекта оборудования для проводной сети Ethernet (с учетом затрат на покупку кабеля) и стоимостью комплекта оборудования IEEE 802.11b сопоставима по порядку величины со стоимостью прокладки кабеля. И если тенденция снижения цен на беспроводное сетевое оборудование сохранится (при том, что стоимость прокладки кабеля значительно зависит от стоимости труда, которая в нашей стране сейчас растет), то уже в ближайшем будущем может оказаться что в ряде случаев экономически выгоднее развернуть беспроводную локальную сеть, чем возиться с прокладкой кабелей .

2.4 Метод доступа, используемый при беспроводной связи

Стандарт IEEE 802.11 для беспроводного доступа

Комитет по стандартам IEEE 802 сформировал рабочую группу по стандартам для беспроводных локальных сетей 802.11 в 1990 году. Эта группа занялась разработкой всеобщего стандарта для радиооборудования и сетей, работающих на частоте 2,4 ГГц, со скоростями доступа 1 и 2 Mbps (Megabits-per-second). Работы по созданию стандарта были завершены через 7 лет, и в июне 1997 года была ратифицирована первая спецификация 802.11. Стандарт IEEE 802.11 являлся первым стандартом для продуктов WLAN от независимой международной организации, разрабатывающей большинство стандартов для проводных сетей. Однако к тому времени заложенная первоначально скорость передачи данных в беспроводной сети уже не удовлетворяла потребностям пользователей. Для того, чтобы сделать технологию Wireless LAN популярной, дешёвой, а главное, удовлетворяющей современным жёстким требованиям бизнес-приложений, разработчики были вынуждены создать новый стандарт.

В сентябре 1999 года IEEE ратифицировал расширение предыдущего стандарта. Названное IEEE 802.11b (также известное, как 802.11 High rate), оно определяет стандарт для продуктов беспроводных сетей, которые работают на скорости 11 Mbps (подобно Ethernet), что позволяет успешно применять эти устройства в крупных организациях. Совместимость продуктов различных производителей гарантируется независимой организацией, которая называется Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA). Эта организация была создана лидерами индустрии беспроводной связи в 1999 году. В настоящее время членами WECA являются более 80 компаний, в том числе такие известные производители, как Cisco, Lucent, 3Com, IBM, Intel, Apple, Compaq, Dell, Fujitsu, Siemens, Sony, AMD и пр.

Стандарт IEEE 802.11 и его расширение 802.11b

Как и все стандарты IEEE 802, 802.11 работает на нижних двух уровнях модели ISO/OSI, физическом уровне и канальном уровне (Рисунок 3). Любое сетевое приложение, сетевая операционная система, или протокол (например, TCP/IP), будут так же хорошо работать в сети 802.11, как и в сети Ethernet.

Уровни модели ISO/OSI и их соответствие стандарту 802.11

Основная архитектура, особенности и службы 802.11b определяются в первоначальном стандарте 802.11. Спецификация 802.11b затрагивает только физический уровень, добавляя лишь более высокие скорости доступа.

802.11 определяет два типа оборудования - клиент, который обычно представляет собой компьютер, укомплектованный беспроводной сетевой интерфейсной картой (Network Interface Card, NIC), и точку доступа (Access point, AP), которая выполняет роль моста между беспроводной и проводной сетями. Точка доступа обычно содержит в себе приёмопередатчик, интерфейс проводной сети (802.3), а также программное обеспечение, занимающееся обработкой данных. В качестве беспроводной станции может выступать ISA, PCI или PC Card сетевая карта в стандарте 802.11, либо встроенные решения, например, телефонная гарнитура. 802.11.

Стандарт IEEE 802.11 определяет два режима работы сети - режим «Ad-hoc» и клиент / сервер (или режим инфраструктуры - infrastructure mode). В режиме клиент / сервер беспроводная сеть состоит из как минимум одной точки доступа, подключенной к проводной сети, и некоторого набора беспроводных оконечных станций. Такая конфигурация носит название базового набора служб (Basic Service Set, BSS). Два или более BSS, образующих единую подсеть, формируют расширенный набор служб (Extended Service Set, ESS). Так как большинству беспроводных станций требуется получать доступ к файловым серверам, принтерам, Интернет, доступным в проводной локальной сети, они будут работать в режиме клиент / сервер.

Подобные документы

Создание компьютерных сетей с помощью сетевого оборудования и специального программного обеспечения. Назначение всех видов компьютерных сетей. Эволюция сетей. Отличия локальных сетей от глобальных. Тенденция к сближению локальных и глобальных сетей.

презентация , добавлен 04.05.2012


Классификация компьютерных сетей в технологическом аспекте. Устройство и принцип работы локальных и глобальных сетей. Сети с коммутацией каналов, сети операторов связи. Топологии компьютерных сетей: шина, звезда. Их основные преимущества и недостатки.

реферат , добавлен 21.10.2013


Локальные сети, строящиеся по стандартам физического и канального уровней. Волоконно-оптический кабель, его виды. Полосы пропускания линий связи и частотные диапазоны. Метод доступа к среде передачи. Технологии локальных сетей, их аппаратные средства.

презентация , добавлен 24.09.2015


Организация частной сети. Структура незащищенной сети и виды угроз информации. Типовые удаленные и локальные атаки, механизмы их реализации. Выбор средств защиты для сети. Схема защищенной сети с Proxy-сервером и координатором внутри локальных сетей.

курсовая работа , добавлен 23.06.2011


Способы коммутации компьютеров. Классификация, структура, типы и принцип построения локальных компьютерных сетей. Выбор кабельной системы. Особенности интернета и других глобальных сетей. Описание основных протоколов обмена данными и их характеристика.

дипломная работа , добавлен 16.06.2015


Классификация вычислительных сетей. Функции локальных вычислительных сетей: распределение данных, информационных и технических ресурсов, программ, обмен сообщениями по электронной почте. Построение сети, адресация и маршрутизаторы, топология сетей.

доклад , добавлен 09.11.2009


Сущность и значение мониторинга и анализа локальных сетей как контроля работоспособности. Классификация средств мониторинга и анализа, сбор первичных данных о работе сети: анализаторы протоколов и сетей. Протокол SNMP: отличия, безопасность, недостатки.

контрольная работа , добавлен 07.12.2010


Функции компьютерных сетей (хранение и обработка данных, доступ пользователей к данным и их передача). Основные показатели качества локальных сетей. Классификация компьютерных сетей, их главные компоненты. Топология сети, характеристика оборудования.

презентация , добавлен 01.04.2015


Компьютерные сети и их классификация. Аппаратные средства компьютерных сетей и топологии локальных сетей. Технологии и протоколы вычислительных сетей. Адресация компьютеров в сети и основные сетевые протоколы. Достоинства использования сетевых технологий.

курсовая работа , добавлен 22.04.2012


Назначение и классификация компьютерных сетей. Обобщенная структура компьютерной сети и характеристика процесса передачи данных. Управление взаимодействием устройств в сети. Типовые топологии и методы доступа локальных сетей. Работа в локальной сети.

Виды локальных сетей

Назначение и классификация компьютерных сетей

ТЕМА №5. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Архивация данных

Файл, занимающий меньшее дисковое пространство после специального преобразования по сравнению с исходным принято называть сжатым файлом. Процедура сжатия файлов принято называть архивацией. Процесс сжатия или архивация используется для создания резервных копий, а также при крайне важно сти размещения больших файлов. Еще более важно сжатие файлов при передаче их по компьютерным сетям.

Программы сжатия называются архиваторами. Учитывая зависимость оттипа файла и используемого архиватора коэффициент сжатия, показывающий соотношение между объёмом архивного и исходного файла, составляет от 15 до 90 %. Некоторые программы лучше работают с текстовыми файлами, некоторые – с графическими. По этой причине на практике используются различные архиваторы. Сжатие основано на наличии избыточной информации – у видеоданных степень избыточности больше, чем у графических, а у графических больше, чем у текстовых. Избыточность зависит и от принятой системы кодирования. Избыточность как правило, улучшает восприятие информации – к примеру, красные строки, пробелы и т.п. в текстовой информации.

Архивный файл использовать непосредственно нельзя, его крайне важно предварительно разархивировать. Иногда используются самораспаковывающиеся архивы (с расширением exe) – они занимают несколько больше места͵ чем обычные, но зато не требуют специальной процедуры разархивации.

Иногда и архивный файл оказывается настолько большим, что не помещается на дискету. В этом случае архив разрезается на несколько частей, каждая из которых помещается на отдельную дискету – такие архивы называют многотомными.

Наиболее распространенными являются программы – архиваторы WinZip, WinRar, WinArj. При правильной установке этих программ работа с ними возможна с использованием контекстного меню. Выделяется группа файлов для сжатия, в контекстном меню выбирается команда Создать архив. При выделœении архивного файла в меню появится команда распаковать архив. Пользователь может ввести имя архива, однако не следует менять его расширение для самораспаковывающегося архива - ϶ᴛᴏ exe, для многотомного – к примеру, r00, r01 и т.п.; для обычного архива – исходя из используемой программы – zip, rar, arj. При создании многотомного архива программа запросит объём тома – к примеру, 1.4 Мб. Обычно индикатор указывает время сжатия и процент общего объёма работы, а также степень сжатия.

Компьютерная сеть – совокупность взаимосвязанных между собой компьютеров. Каналы передачи информации между компьютерами – каналы связи. Для работы компьютера в сети устанавливается специальное сетевое программное обеспечение.

Основное назначение компьютерных сетей – обмен информацией между пользователями и коллективное использование ресурсов сети: аппаратных, программных, информационных.

Классификация сетей:

1. Прямое компьютерное соединœение – соединœение двух близко расположенных компьютеров (до 10-20 м) с помощью специального кабеля (нуль-модем), который подключается к последовательным или параллельным портам обеих компьютеров. Такое соединœение должна быть установлено или снято любым конечным пользователœем. В последнее время для такого соединœения используют иногда так называемые инфракрасные порты, позволяющие соединять два компьютера без кабеля. Такое соединœение в частности используется для обмена информацией между стационарным и портативным компьютерами.

2. Локальная вычислительная сеть ЛВС (LAN – Local Area Net) – компьютеры на удалении 50-100 м в одном или близко расположенных зданиях соединяются с помощью специального кабеля

3. Региональная сеть (MAN – Metropolitan Area Net) – объединœение компьютеров, значительно удаленных друг от друга, к примеру, в разных концах города, когда необходим постоянный обмен информацией; используются постоянно действующие выделœенные каналы связи (физически - ϶ᴛᴏ телœефонные линии или оптоволоконный кабель). Так связаны, к примеру, центральный офис банка и его подразделœения. По функциональному назначению эти сети эквивалентны локальным сетям. В случае если в региональной сети организации создана коммуникационная система обмена информацией – совместная работа с документами, электронная почти и т.п. – такая сеть принято называть корпоративной.

4. Глобальная сеть WAN – Wide Area Net – сеть компьютеров, распределœенных по всœему миру, постоянно связанных каналами с очень высокой пропускной способностью, доступная всœем желающим на коммерческой базе (Интернет, America On Line, Microsoft On Line и др.). Важно заметить, что для связи используются телœефонные линии, оптоволоконные кабели, спутниковая связь, радиоканалы.

Объединœение компьютеров в сеть имеет целью предоставление пользователю возможности доступа от одного компьютера к ресурсам другого компьютера. Компьютер в сети, предоставляющий свои ресурсы, принято называть сервером, а использующий ресурсы – клиентом.

В соответствии с этим программное обеспечением компьютерных сетей состоит из двух частей – серверной (сетевая операционная система, установленная на сервере, управляет работой сервера и всœей сети) и клиентской – часть операционной системы, расположенной на компьютере – клиенте и обеспечивающая взаимодействие с сервером.

Локальная сеть может объединять до нескольких сотен компьютеров, стационарно соединœенных кабелями. Основные типы соединœения (топология сети):

Шинная – последовательное соединœение сервера и множества рабочих станций в одну линию,

Кольцевая (явно выделœенный сервер отсутствует),

Звездная – в центре расположен сервер, по радиусам – рабочие станции.

Кабели подсоединяются к компьютерам через специальное устройство, называемое сетевой картой (сетевым адаптером). Оно вставляется в слот материнской платы компьютера.

Для объединœения локальных сетей между собой используются и другие сетевые устройства (хабы, концентраторы и другие) различной сложности и стоимости. Топология сети и используемые технические средства определяют надежность сети и скорость передачи информации (от 5 до 100 мегабит в сек).

Основные преимущества работы в локальной сети:

1.Возможность хранения данных персонального и общего использования на сервере. Благодаря этому обеспечивается одновременная работа нескольких пользователœей с данными общего пользования, защита данных, обновление данных по сети.

2.Возможность постоянного хранения на сервере программных средств для многих пользователœей в единственном экземпляре (текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, СУБД и др.).

3.Обмен информацией между всœеми пользователями сети (в том числе – электронная почти между пользователями).

4.Использование общесетевых принтеров (одного или нескольких), сканеров и других аппаратных устройств.

5 .Обеспечение доступа пользователя с любого компьютера локальной сети к ресурсам глобальной сети при наличии единственного коммуникационного узла для глобальной связи.

Существует два принципиально разных способа соподчинœенности компьютеров в локальной сети:

1. Одноранговая сеть – сеть равноправных компьютеров – рабочих станций (без сервера) – каждая рабочая станция может одновременно как представлять свои ресурсы другим компьютерам (быть сервером), так и использовать ресурсы других компьютеров (быть клиентом). Сети этого вида используются в небольших офисах до 10-15 рабочих станций и не требуют специального лица – системного администратора, отвечающего за работу сети.

2. Иерархические сети – сети, в которых имеется мощный компьютер – сервер, ресурсы которого предоставляются рабочим станциям. Ресурсы рабочих станций, как правило, серверу недоступны. Иерархические сети организуют при большом числе рабочих станций, они обеспечивают более высокое быстродействие и надежность, работу такой сети организует системный администратор.

Виды локальных сетей - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Виды локальных сетей" 2017, 2018.

Модель взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection reference model - OSI) описывает, каким образом информация от приложения в одном компьютере перемещается через сетевую среду к приложению в другом компьютере. Модель соединения открытых систем - концептуальная модель, составленная из семи уровней, каждый из которых специфицирует определенную группу функций сети. Модель была разработана Международной организацией стандартизации (International Organisation for Standardisation - ISO) в 1984 году и теперь считается базовой архитектурной моделью межмашинной связи. Модель ВОС делит задачи, связанные с перемещением информации между сетевыми компьютерами на семь меньших, более управляемых групп задач.

Таблица структуры уровней модели ВОС

Задача или группа задач помещается на один из семи уровней соединения открытых систем. Каждый уровень является разумно автономным, так, чтобы задачи, назначенные на каждый уровень, могли быть осуществлены независимо. Это дает возможность изменять процессы и конструкции, размещенные на одном из уровней, не затрагивая другие.

Семь уровней модели могут быть разделены на две категории: верхние и нижние. Верхние уровни модели открытых систем имеют дело с прикладными проблемами и полностью осуществляются только в программном обеспечении. Самый высокий уровень (приложений) наиболее близок к конечному пользователю.

Нижние уровни моделируют проблемы транспортировки данных. Физический уровень и уровень передачи данных реализуются в аппаратных средствах и программном обеспечении. Самый нижний, физический уровень, наиболее близок к физической сетевой среде (кабели, например) и ответственен за перемещение информации относительно среды.

Топология локальной сети

Топология локальной сети определяет способ, которым организованы сетевые устройства. Существуют четыре основные топологии локальных сетей:

• шинная (магистральная) топология - линейная архитектура локальной сети, в которой узлы соединены с шиной и могут устанавливать связь со всеми другими узлами на этом сегменте кабеля. Обрыв где-нибудь в магистрали (кабеле) означает полный выход сегмента из строя, пока связь не восстановлена;
• кольцевая топология - архитектура локальной сети, в которой все устройства связаны друг с другом петлей, так чтобы каждое устройство было связано непосредственно с двумя соседними. Данная топология используется в сетях Token Ring/IEEE 802.5 и FDDI;
• звездообразная топология - архитектура, в которой оконечные узлы сети связаны с общим центральным концентратором или переключателем выделенными связями. Сети 1OBaseT Ethernet используют звездообразную топологию. Основное преимущество этого типа сети - надежность: если один из «двухточечных» сегментов имеет разрыв, это затронет только узлы на этой связи; другие пользователи на сети продолжают работать, как будто этот сегмент не существует;
• топология «дерева» - архитектура локальной сети, которая является идентичной шинной топологии, за исключением того, что в этом случае возможны ветви с множественными узлами.

• а - магистраль (шина);
• б - кольцо;
• в - звезда;
• г - дерево.

Из трех наиболее распространенных типов локальной сети шинную топологию используют сети стандартный Ethernet/IEEE 802.3, кольцевую - Fibre Distributed Data Interface (FDDI) и Token Ring/IEEE 802.5.

FDDI

Оптоволоконный интерфейс к распределенным данным (Fibre Distributed Data Interface - FDDI) был разработан комитетом стандартов Американского национального института стандартов (ANSI) в середине 1980-х годов, когда высокоскоростные АРМ проектировщиков начали перегружать полосу пропускания существующих локальных сетей, основанных на Ethernet и Token Ring. Стандарт определяет двойную кольцевую локальную сеть с эстафетным доступом на 100 Мбит/с, использующую волоконно-оптический кабель. FDDI занял свою нишу как надежная, высокоскоростная магистраль для сетей критического назначения с высоким потоком данных.

FDDI использует двойную кольцевую топологию, которая включает два противовращающихся кольца. В процессе нормального функционирования первичное кольцо используется для передачи данных, а вторичное кольцо простаивает. Наличие двойных колец должно обеспечить высокую надежность и устойчивость к ошибкам.

Станция в сети присоединяется к обоим из этих колец и должна иметь не менее двух портов - «А», где первичное кольцо входит и вторичное кольцо выходит, и «В», где вторичное кольцо входит и первичное выходит. Предусмотрены также порты «М», которые являются соединениями для присоединяемых станций, и станция с не менее чем одним М-портом является концентратором.

Последовательность, в которой станции получают доступ к среде, предопределена протоколом сети. Станция генерирует специальную сигнальную последовательность, названную маркером (Token), которая определяет право передачи. Этот маркер непрерывно передают вокруг сети от одного узла к другому. Когда станция собирается послать сообщение, она задерживает маркер, формирует информацию в определенный пакет (фрейм, кадр) FDDI, затем отпускает маркер. Заголовок такого кадра включает адрес станции(й), которая является его получателем. Каждая станция читает кадр, поскольку он передается вдоль кольца, чтобы определить, является ли она адресатом. Если это так, она извлекает данные, передавая кадр далее по кольцу. Когда кадр возвращается к станции возникновения, он ликвидируется. Схема эстафетного управления доступом позволяет всем станциям совместно использовать сетевую полосу пропускания в упорядоченном и эффективном режиме.

Token Ring (Эстафетное кольцо)

Этот стандарт предложен фирмой IBM в 1984 году В качестве передающей среды применяется витая пара или оптоволоконные кабели. Скорость передачи данных - 4 или 16 Мбит/с. В качестве метода управления доступом станций к передающей среде используется метод маркерного кольца (Token Ring), который также разработан фирмой IBM и рассчитан на кольцевую топологию сети.

Основные положения этого метода:

• компьютеры подключаются в сеть по топологии «звезда» или «кольцо»;
• все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер). Маркер передается по кольцу, минуя каждую рабочую станцию в сети. Рабочая станция, располагающая информацией, которую необходимо передать, может добавить к маркеру кадр данных. В противном случае (при отсутствии данных) она просто передает маркер следующей станции;
• в любой момент времени таким правом обладает только одна станция сети.

В IBM Token Ring используются три основных типа пакетов:

• пакет управление/данные (Data/Command Frame). С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети;
• маркер (Token). Станция может начать передачу данных только после получения такого пакета; в одном кольце может быть только один маркер и соответственно только одна станция с правом передачи данных;
• пакет сброса (Abort). Посылка такого пакета вызывает прекращение любых передач.

Ethernet

Спецификации Ethernet начали разрабатываться Xerox Corporation в середине 1970-х годов, и в 1979 году Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel также присоединились к этим работам.

Первая спецификация, выпущенная этими тремя компаниями в 1980 году, называлась «Ethernet Blue Book» и известна под именем «DIX standard» (от инициалов компаний-разработчиков). Это была система на 10 Мбит/с, которая использовала большой коаксиальный кабель в качестве магистрали, прокладываемой внутри здания с меньшими коаксиальными кабелями, отходящими через интервалы около 2.5 м, чтобы соединяться с рабочими станциями. Линия на большом коаксиальном кабеле (обычно желтого цвета) стала известной как «толстый Ethernet» или 10Base-5, где:

• 10 характеризует скорость (10 Мбит/с);
• Base означает, что используется система с полосой немодулированных частот;
• 5 - краткое обозначение для максимальной длины кабеля системы (500 м).

IEEE выпустила официальный стандарт Ethernet в 1983 году, который был назван IEEE 802.3 по наименованию рабочей группы, ответственной за его развитие, а в 1985 году была выпущена версия 2 (IEEE 802.3а). Эта версия известна как «тонкий Ethernet» или 10Base-2, в этом случае максимальная длина 185 м (хотя 2 означает 200 м).

Протокол коллективного доступа Ethernet - множественный доступ с опросом носителя и разрешением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD) и протокол управления доступом к носителю (Media Access Control - MAC) определяют правила пользования для общедоступной сети. Название самого протокола поясняет, как собственно фактически работает процесс управления трафика. Устройства, подключенные к сети проверяют или обнаруживают наличие носителя (проводной связи) перед началом передачи. Если сеть занята, устройство ожидает ее освобождения. Коллективный доступ относится к факту, что несколько устройств могут совместно использовать одну и ту же сетевую среду. Если случайно два устройства попытаются передать данные точно в одно и то же время и возникает коллизия, то механизм разрешения коллизий заставляет оба устройства перейти в ожидание на случайный интервал времени, а затем повторить передачу.

Популярность Ethernet росла в течение 1990-х годов, пока технология не стала почти вездесущей. К концу 1997 года было оценено, что более 85 % всех установленных сетевых подключений имели тип Ethernet, а в следующем году технология составляла 86 % поставок сетевого оборудования. Несколько факторов внесли вклад в успех Ethernet, не в последнюю очередь его масштабируемость.

Быстрый Ethernet

Быстрый Ethernet был официально принят летом 1995 года, спустя два года после того, как группа ведущих сетевых компаний сформировала Союз Быстрого Ethernet (Fast Ethernet Alliance), чтобы разработать стандарт. Быстрый Ethernet (также называемый 100Base-T) сохраняет тот же самый протокол CSMA/CD, кроме того, использование кабеля Категории 5 (смотри таблицу 7.9) обеспечивает более высокую полосу пропускания и вводит новые возможности типа полнодуплексной передачи и автоматического установления связи.

Гигабит-Ethernet

Следующий шаг в развитии Ethernet управлялся Союзом гигабит-Ethernet (Gigabit Ethernet Alliance), образованным в 1996 году Утверждение ряда стандартов гигабит-Ethernet зыло закончено летом 1999 года, и они определяют физический уровень использования комплекса проверенных технологий, включая лервоначальные спецификации Ethernet и Спецификацию волоконного канала ANSI ХЗТ11:

• 1000Base-X - стандарт использует на физическом уровне оптоволоконные каналы и определяет технологию взаимосвязи для подключения рабочих станции, суперЭВМ, накопителей информации и периферийные устройства, используя волоконно-оптические и проводные (экранированная витая пара) типы носителей;
• 1000Base-T - стандарт для связи с использованием неэкранированной витой пары.

Гигабит-Ethernet является преемственной по отношению к 10 Мбит/с и 100 Мбит/с предшественникам, позволяя прямое перемещение к работе с сетями более высокой скорости. Все три скорости Ethernet используют один и тот же формат кадра передачи данных IEEE 802.3, полнодуплексные операции и методы управления потоком данных. В полудуплексном режиме гигабит-Ethernet использует тот же самый метод множественного доступа с опросом несущей и разрешением конфликтов.

Использование одного и того же формата кадра (фрейма) переменной длины (от 64 до 1514 байт) IEEE 802.3 как в Ethernet, так и быстром Ethernet является ключом к совместимости, к тому, что существующие устройства Ethernet малого быстродействия могут быть связаны с устройствами гигабит-Ethernet, используя сетевые коммутаторы или маршрутизаторы, чтобы приспособить одну физическую скорость линии к другой.

Одноранговые и клиент серверные сети

В одноранговой сетевой архитектуре (peer-to-peer) каждый компьютер (рабочая станция) имеет эквивалентные возможности и обязанности. Нет разделения функций, и компьютеры просто соединяются друг с другом в рабочей группе, чтобы совместно использовать файлы, принтеры и доступ к . Это является обычным для рабочих групп, включающих 10 или менее компьютеров, делая это обычным во многих системах малого офиса, где каждый персональный компьютер действует как независимая рабочая станция, которая сохраняет данные на собственном НЖМД, но может совместно использовать данные со всех других персональных компьютеров на сети.

Программное обеспечение для одноранговых сетей включено в современные операционные системы настольных персональных компьютеров типа Windows и MAC OS (Макинтош) без необходимости приобретения специального сетевого программного обеспечения.

Клиент серверная сетевая архитектура стала популярной в конце 1980-х и в начале 1990-х годов, так как многие приложения были перенесены от хост компьютеров и универсальных ЭВМ к сетям персональных компьютеров.

Разработка приложений для распределенной вычислительной среды требовала, чтобы они фактически были разделены на две части: клиент (передняя сторона) и сервер (задняя сторона). Сетевая архитектура, на которой они были осуществлены, отразила эту клиент серверную модель, где персональный компьютер пользователя (клиент) действует как машина-источник запросов, а более мощная машина сервер, с которой осуществляется связь через локальную или глобальную сеть, действует как система обслуживания запросов.

• а - распределенное отображение данных;
• б - удаленное отображение данных (эмуляция терминала);
• в - распределенное приложение (серверы приложений);
• г - доступ к удаленной базе данных (серверы баз данных);
• д - доступ к распределенной базе данных (интеграция/репликация баз данных)

Сетевые аппаратные средства

Сети базируются на аппаратных средствах и программном обеспечении. Сетевые аппаратные средства обеспечивают физические связи между различными узлами сети и типично включают:

• сетевые интерфейсные платы, одна на каждый персональный компьютер;
• сетевые устройства (концентраторы, мосты, маршрутизаторы, переключатели и так далее). Предназначены для того, чтобы подключать различные сегменты сети и гарантировать, что пакеты информации посылают предназначенному адресату;
• сетевые кабели, которые соединяют каждую сетевую карту с концентратором или переключателем.

Сетевые карты (адаптеры)

Сетевые интерфейсные платы (Network interface cards - NIC), обычно называемые сетевыми картами, используются, чтобы подключить персональный компьютер к сети, и обеспечивают физическую связь между сетевой средой и внутренней шиной компьютера (модель открытых систем - уровни 1 и 2).

Большинство сетевых адаптеров разработано для специфического типа сети, протокола и носителей, хотя некоторые могут обслуживать различные сети.

• а - сетевая интерфейсная карта;
• б - концентратор;
• в - трансивер.

Концентраторы/повторители

Концентратор/повторитель (размножитель, иногда - «хаб», от hub) используется, чтобы соединить два или больше сетевых сегмента с любым типом среды передачи (носителя). В больших сетях качество передачи начинает ухудшаться, как только сегменты превышают некоторую максимальную длину. Концентраторы усиливают сигнал, что позволяет увеличить размер сегмента. Пассивные концентраторы просто отправляют любые пакеты данных, которые они получают от одной из рабочих станций, ко всем остальным. Активные концентраторы, также иногда называемые «многопортовые повторители» (multiport repeaters), восстанавливают форму сигнала, разрушающегося в процессе прохождения по сети.

Число и тип концентраторов в любом домене коллизий для сетей 10Base-T Ethernet ограничены величинами, приведенными в таблице.

В то время как повторители позволяют размерам локальных сетей превышать нормальные пределы расстояния, они все же ограничивают количество поддерживаемых узлов. Такое оборудование, как мосты, маршрутизаторы и коммутаторы, однако, позволяют локальным сетям становиться значительно крупнее благодаря их способности поддерживать полные сегменты Ethernet на каждом порту.

Мосты

Мосты - устройства передачи данных, которые используются преимущественно на уровне 2 модели взаимодействия открытых систем (устройства уровня передачи данных).

Мосты также называют устройствами «с промежуточным накоплением», потому что они анализируют пакет Ethernet полностью перед решением о фильтрации или отправлении. Большинство мостов - самообучающиеся, они формируют таблицу пользовательских адресов Ethernet на сегменте, анализируя пакеты, проходящие сеть.

Маршрутизаторы

Маршрутизация - управление перемещением информации через множество сетей от источника до адресата. Она противопоставляется коммутации (соединению), которая исполняет подобную же функцию. Различие заключается в том, что соединение происходит на уровне 2 (уровень связи) ВОС, тогда как маршрутизация - на уровне 3 (сетевой).

Маршрутизаторы используют информацию, входящую в состав каждого пакета, чтобы направить его от одной локальной сети до другой, а также связываются друг с другом и обмениваются информацией, которая позволяет им определять оптимальный маршрут через сложную сеть из многих локальных сетей. Чтобы сделать это, маршрутизаторы формируют и поддерживают «таблицы маршрутизации», которые содержат различные виды информации о маршрутах в зависимости от используемых алгоритмов. Получив пакет, маршрутизатор выбирает оптимальный маршрут, посылая пакет на тот или иной следующий маршрутизатор.

Коммутаторы

Коммутаторы - расширение концепции мостов локальных сетей. Они работают на уровне 2 (уровень связи) ВОС, осуществляя управление потоком данных, обеспечивая физическую (в противоположность логической) адресацию и управляя доступом к физической среде.

Сетевые коммутаторы могут связать четыре, шесть, десять или больше сетей вместе и имеют два основных типа - «сокращенный» и «с промежуточным накоплением». Коммутаторы первого типа работают быстрее, потому что они исследуют только адрес назначения перед отправлением пакета на сегмент адресата. Коммутатор с промежуточным накоплением, наоборот, принимает и анализирует полный пакет перед отправлением адресату.

Приемопередатчики. Приемопередатчики (трансиверы) используются, чтобы соединять узлы с различными средами передачи Ethernet. Большинство компьютеров и сетевых интерфейсных плат содержат встроенный 10Base-T или 10Base-2 приемопередатчик, позволяя им связываться непосредственно с Ethernet, не требуя внешнего приемопередатчика. Много устройств Ethernet обеспечиваются соединителем интерфейса устройств доступа, чтобы позволить пользователю соединяться с любым типом сред передачи через внешний приемопередатчик. Соединитель интерфейса устройств доступа состоит из пары разъемов типа D с 15 штырьками. «Толстые» (10Base-5) кабели также используют приемопередатчики, чтобы осуществлять подключения.

Для сетей быстрого Ethernet был разработан интерфейс, названный «Интерфейс, независимый от среды» (Media Independent Interface), предлагающий гибкий способ поддержать подключения на скорости 100 Мбит/с. Это - популярный способ подключения к 100Base-FX устройств быстрого Ethernet на основе проводной связи.

Внутренние (домашние) сети

К концу 2002 года более 30 млн североамериканских домашних хозяйств имели два или более компьютеров - и они столкнулись с теми же проблемами, что и предприниматели почти 20 годадами ранее: неспособность совместно использовать компьютеры и периферийные ресурсы или распределять информацию между пользователями.

Сети Ethernet

Для приспособления сетевых технологий к данному рынку производители разработали домашние сетевые комплекты, состоящие из дешевых сетевых адаптеров, недорогого концентратора и программного обеспечения простой конфигурации.

Кабели UTP Категорий 3 или 5, требуемые сетями Ethernet, доступны в компьютерных магазинах и «все для дома», а также устанавливаются во многих новостройках. Задача коммуникации не трудна, особенно в ситуациях, где все персональные компьютеры расположены в одной комнате типа домашнего офиса.

Рисунок показывает, как сеть Ethernet может быть установлена в доме. Внутренние или внешние сетевые адаптеры размещены в каждом персональном компьютере. Периферийные устройства без прямого подключения к Ethernet (например, принтер) разделены через сетевой компьютер. Каждый персональный компьютер связан с концентратором по кабелю Категории 3 или 5. Концентратор управляет связью между устройствами на сети. Единичный канал на 56 Кбит/с - ISDN, аналоговый, кабельный или ADSL-модем, обеспечивает общедоступное подключение к Интернет.

Сети на телефонных линиях

Такие сети используют в своих интересах незанятую пропускную способность существующих телефонных проводов. Информация передается на частотах, много больших, чем обычная телефонная сеть (POTS) или цифровые услуги ISDN (xDSL), так что нет конфликта с использованием телефонной линии для звуковой телефонии, факса или услуг Интернет, эксплуатирующих те же самые телефонные цепи.

Используется технология разделения общей полосы пропускания - частотное мультиплексирование (frequency division multiplexing - FDM). Здесь полная полоса пропускания делится на несколько полос, называемых каналами, используя фильтры. Каждый вид трафика - аналоговый (голос) и цифровой (данные, аудио и видео) - использует различные каналы.

Первая спецификация, выпущенная осенью 1998 года Альянсом по домашним сетям (Home Phoneline Networking Alliance - HomePNA), приняла метод доступа к носителям IEEE 802.3, по существу обеспечивая 1 Мбит/с Ethernet по телефонным линиям. Последующая версия - HomePNA 2.0, завершенная в конце 1999 года, использует цифровую обработку сигналов (технология, встроенная в микросхемы), чтобы предложить более высокую эффективность, лучшее приспособление к узкополосным линиям, увеличивая силу сигнала и улучшая фильтрацию шума от близлежащих приборов. Устройства, основанные на HomePNA 2.0, могут поддерживать скорости передачи до 10 Мбит/с.

В типичных домашних сетях на телефонных линиях внутренние или внешние сетевые адаптеры установлены в каждом персональном компьютере и включены в близлежащее телефонное гнездо. Принтеры или другие устройства, включая одновременный доступ к Интернет через канал на 56 Кбит/с (ISDN, аналоговый, кабельный или ADSL-модем), могут быть разделены между персональным компьютером.

Сети на линиях электропитания

Эти сети устроены наподобие рассмотренных выше, но используют для связи цепи электропитания или силовые линии электропередачи. Внутренние или внешние сетевые адаптеры установлены в каждом персональном компьютере и подключаются в близлежащую розетку электропитания.

Технологии сетей на силовых линиях используют разнообразие методов доступа к носителю, включая множественный доступ с опросом несущей и разрешением конфликтов (CSMA/CD), датаграммный коллективный доступ (datagram sensing multiple access - DSMA), централизованную эстафетную передачу (centralised token passing - CTP).

Кроме того, здесь также используется технология модуляции, именуемая кодированием со сдвигом частот (frequency shift keying - FSK) для передачи цифровых сигналов. Кодирование со сдвигом частот использует две или больше различных частот в узкой полосе, одна определяет «1», другая «0» двоичного кода.

Сети на силовых линиях имеют те же плюсы, что и сети на телефонных линиях, однако имеются и недостатки. Во-первых, они не обеспечивают таких скоростей, как другие сетевые среды передачи, в связи с высоким уровнем помех. Типичные скорости располагаются от 50 до 350 кбит/с. Во-вторых, поскольку единый кабель электропитания подводится к множеству домов и квартир, всегда возможна или утечка информации, или внешнее проникновение. Поэтому требуется или установка частотных фильтров на силовые кабели, или шифровка данных, или иные защитные мероприятия.

Беспроводные сети

Беспроводные локальные сети (WLAN) предлагают дополнительные преимущества для потребителей - подвижность. Потребители имеют возможность передвигаться внутри или снаружи их домов и оставаться подключенными к Интернет или к другим ресурсам сети. Инсталляция проста, потому что не требуется никаких проводов, и беспроводные сетевые компоненты могут быть установлены где угодно в доме.

Конечные пользователи обращаются к WLAN через адаптеры беспроводной локальной сети, которые реализуются как платы PCMCIA в портативных компьютерах, ISA или PCI-платы в настольных компьютерах или встроены в карманные (ручные) компьютеры. Адаптеры WLAN обеспечивают интерфейс между клиентами сетевой операционной системой через антенну; характер беспроводного подключения прозрачен для сетевой операционной системы.

На рисунке показано, как беспроводная сеть может быть установлена в доме. Внутренние или внешние адаптеры установлены на каждом персональном компьютере. Принтеры или другие периферийные устройства могут быть разделены через подсоединение к персональному компьютеру. Устройство пункта доступа соединяется с цифровой абонентской линией или кабельным модемом и обеспечивает высокоскоростной доступ к Интернет для всей сети.

Локальной сетью обычно называют несколько независимых компьютеров, которые соединены между собой какими-то проводами. Если говорить более грамотным техническим языком, - снабжены коммуникационным оборудованием и подключены к единому каналу передачи данных. Если посмотреть на локальную сеть со стороны - это вечно спотыкающиеся о провода люди, крики пользователей «у всех есть сеть?», лазерный принтер, давно перекрывший свой месячный ресурс печати и страдающий хронической бумажной недостаточностью.

Согласно определению сети ЭВМ международной организации по стандартизации, сеть ЭВМ - это последовательная бит-ориентированная передача информации между связанными друг с другом независимыми устройствами. Эта сеть обычно находится в частном ведении пользователя и занимает некоторую ограниченную территорию.

Понятие «локальная вычислительная сеть» - ЛВС (LAN - Local Area Network) больше относится к географически ограниченным понятиям. Компьютеры такой сети обычно расположены на небольшом расстоянии друг от друга (порядка 1 километра). Это обеспечивает «локальность» сети. Типичная локальная сеть - это сеть масштаба офиса. Большие расстояния подразумевают уже другие способы обмена данными и другие виды коммуникационного оборудования, отличные от применяемых в локальных сетях. Такие сети принято называть «глобальными».

Для чего нужна локальная сеть?

Традиционно локальные сети развивались как средство разделения дорогостоящих ресурсов. При этом основными ресурсами, требующими разделения, являлись дисковая память и печатающие устройства. Разделение каждого из этих ресурсов обладает некоторыми особенностями.

Для разделения такого ресурса, как печатающее устройство, организуется очередь, в которую пользователь помещает печатаемые файлы. В порядке поступления файлы извлекаются из очереди и выводятся на печать системными средствами сети. Обычно файлы, ожидающие печати, копируются на жесткий диск управляющего печатью компьютера, чтобы не задерживать работу остальных пользователей сети. Обычно для управления печатью используется отдельный, выделенный компьютер, который называется принт-сервер. Если осуществлять печать на принтер, подключенный к обычной рабочей станции сети, то, во-первых, пользователь этого компьютера заработает нервное истощение, дожидаясь, пока у него появится возможность поработать, и, во-вторых, такая схема ненадежна из-за возможных конфликтов программного обеспечения. Обойтись без подключения принтера к компьютеру позволяют специальные сетевые карты, которые вставляются в принтер и обеспечивают непосредственное подключение принтера к сети.

Разделение дисков сложнее в управлении, так как требует одновременного доступа со стороны всех пользователей. При одновременном доступе замедляется и скорость доступа к разделяемому диску. Проще всего обеспечить монопольный доступ каждой программы к своим файлам. По мере развития локальных сетей появилась необходимость одновременной работы нескольких программ с одним и тем же файлом так, чтобы изменения, вносимые одной программой, не затирали изменений другой программы. Это еще больше усложнило управление файлами на разделяемых дисках.

Следует отметить, что основная нагрузка в сети сосредоточивается обычно на компьютерах, которые выделяют в сеть свои ресурсы. С этим связано то, что все компьютеры в сети разделяются на те, которые выделяют свои ресурсы в сеть, и те, которые выделенные ресурсы потребляют. Их обычно называют, соответственно, серверами и рабочими станциями. Следует отметить, что последний термин в литературе иногда употребляется в другом смысле (мощный персональный компьютер для решения сложных математических задач). Часто вместо термина «рабочая станция» используется термин «клиент».

Сервер (server) - специальный выделенный компьютер, который предназначен для разделения файлов, удаленного запуска приложений, обработки запросов на получение информации из баз данных и обеспечения связи с общими внешними устройствами: дисководами CD-ROM, принтерами и модемами. Основные категории серверов: файловые серверы (file server), серверы приложений (application server) и серверы баз данных (database server).

Рабочая станция (workstation), иначе называемая клиентом (client), - персональный компьютер, пользующийся услугами, предоставляемыми серверами приложений и баз данных. Операционная система Windows 98 (95) предназначена для рабочих станций.

На сервере и на рабочей станции запускается различное сетевое программное обеспечение. Иногда программное обеспечение сервера предусматривает параллельную работу пользователя непосредственно на сервере в среде DOS, а иногда нет. Программное обеспечение сервера сложнее и потребляет больше ресурсов компьютера (памяти и процессора). И при этом чем больше требований вы предъявляете к характеристикам сети, тем больше потребуется ресурсов для работы программы сервера. И верхней границы уровня требований, похоже, нет...

Существует довольно большой выбор сетевых программ, различных по возможностям и потребляемым ресурсам. Но прежде чем начать работы по установке у себя локальной сети, необходимо ответить на вопрос - нужна ли она вообще и для чего. Чем более четкое будет представление об этом, тем более значительных результатов удастся достичь после установки сети.

Рассмотрим преимущества, которые дает локальная сеть.

Разделение аппаратных ресурсов: позволяет сократить расходы на аппаратное обеспечение, управлять со всех присоединенных рабочих станций периферийными устройствами, такими как: лазерные принтеры, цветные принтеры, устройства памяти большой емкости, накопители на магнитной ленте, оптические дисковые устройства резервного копирования, сетевые сканеры...

Разделение данных: разделение данных предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации. Позволяет совместно использовать документы, электронные таблицы и другие файлы, а также обеспечивает простой доступ к информации и совершенствование коллективной работы над проектами.

Разделение программных средств: разделение программных средств снижает затраты на программное обеспечение, предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных приложений.

Разделение ресурсов процессора: при разделении ресурсов процессора возможно использование вычислительных мощностей при обработке данных другими системами, входящими в сеть.

Электронная почта: с помощью электронной почты происходит интерактивный обмен информацией между рабочей станцией и другими станциями, установленными в вычислительной сети.

Для совместного использования принтеров иногда достаточно специального устройства, называемого «коммутатором». К такому устройству подключается кабель от одного принтера и нескольких компьютеров. В простейшем случае - это ручной переключатель. Существуют аналогичные коммутаторы для передачи файлов с одного компьютера на другой. В ряде случаев можно обойтись просто нечастым переносом информации на дискете.

Без локальной сети не обойтись, если необходимо получить оперативный доступ нескольких компьютеров к одной базе данных. Несмотря на сложность установки, локальная сеть существенно облегчает решение и многих других вопросов совместной эксплуатации большого числа персональных компьютеров.

Сети на «шнурках»

Существуют программы, типа LapLink или коммуникационных средств программы Norton Commander, которые занимают минимум ресурсов сервера и соединяют только одну машину с сервером посредством портов типа СОМ или LPT. При использовании Norton Commander на сервере нельзя работать в DOS параллельно работе коммуникационной программы, а при использовании LapLink - можно. Как вы понимаете, сервер и клиент в данном случае - это два компьютера, отстоящие друг от друга на два-три метра.

Одноранговые сети

Во время раннего периода развития персональных компьютеров одноранговая сетевая архитектура (peer-to-peer network - равный к равному), или сеть с равноправными узлами, была наиболее общепринятым способом совместного использования файлов и периферийных устройств. Одноранговые сети потребляют достаточно мало ресурсов компьютера, однако интенсивная работа в сети существенно замедляет непосредственную работу пользователя на сервере. Для работы этих сетей необходимы специальные сетевые адаптеры. Наиболее известные сетевые программы этого класса - NetWare Lite, Lantastic, Windows for Workgroups, Windows 9х.

Одной из первых одноранговых сетевых систем была система PC LAN фирмы IBM, разработанная в кооперации с Microsoft. PC LAN была проста в установке и управлении, так что фирмам не нужно было специально нанимать администратора сети для поддержания ее работоспособности. Однако, когда количество соединенных в такую сеть компьютеров приближалось к сотне, характеристики системы резко ухудшались. Чтобы справиться с узким местом в системе разделения файлов, организации должны были использовать выделенные высокопроизводительные файловые серверы, которые одновременно могли служить серверами приложений. Одной из первых фирм, разработавших настоящую сетевую операционную систему, функционировавшую на выделенном сервере, была компания Novell. Кроме того, она же разработала одноранговую сетевую операционную систему NetWare Lite.

В одноранговой сети любой компьютер может совместно использовать каталоги на жестком диске и принтеры с любым другим подключенным к нему компьютером. Большая часть программного обеспечения для одноранговых сетей, в том числе и Windows 9х, позволяет разделять дисководы CD-ROM, а некоторые - и модем. Основные ограничения для одноранговых сетей следующие:

Количество компьютеров в одноранговой сети должно быть в пределах 10-30, в зависимости от интенсивности обмена информационными сообщениями в сети.

Не принято использовать компьютеры, связанные одноранговой сетью, в качестве серверов приложений (сервер приложений - компьютер, который позволяет другим компьютерам запускать Windows и приложения с него, а не со своих локальных дисков). Такие сети предназначены только для разделения ресурсов, таких как файлы, многопользовательские базы данных, модемы, сканеры или принтеры.

Работа приложений на компьютере, служащем сервером в одноранговой сети, ухудшается, когда ресурсы этого компьютера используются другими. Можно управлять степенью ухудшения производительности, назначая более высокие приоритеты локальным задачам, однако при этом замедляется доступ других пользователей сети к файлам и принтерам в сети.

Сети с выделенным сервером - NOVELL NETWARE

Основным элементом сети является файл-сервер. Основной его задачей является обеспечение совместного использования дисковых систем, подключенных к нему. Кроме этого, файл-сервер является центральным звеном управления всей остальной сетью. Все другие работы, например, электронная почта, так или иначе тоже проводятся через файл-сервер.

Сети NetWare имеют достаточно мощную систему управления правами доступа к ресурсам сети, позволяют совместно использовать дисковые системы большой емкости, печатающие устройства, плоттеры и др.

Потребление аппаратных ресурсов компьютера здесь значительно выше, чем у описанных выше сетей, но при этом достигаются более высокие показатели работы сети. При этом на сервере меньше чувствуется замедление работы пользователя при повышении загрузки сети.

Компоненты локальной вычислительной сети

Для работы локальной сети на ваших компьютерах необходимо выполнить следующие действия. Во-первых, соединить ваши компьютеры посредством какой-либо коммуникационной аппаратуры. Во-вторых, запустить на этих компьютерах специальное сетевое программное обеспечение, которое, собственно, и будет выполнять необходимые вам операции в локальной сети. В качестве коммуникационной аппаратуры обычно используют специализированные адаптеры сети, которые вставляются в свободный слот компьютера. Адаптеры соединяются между собой кабелем и различным дополнительным оборудованием. Следует подчеркнуть, что объединению подлежат лишь однотипные адаптеры (например, адаптеры Arcnet с Arcnet, Ethernet с Ethernet, но не Arcnet с Ethernet). Тип кабеля и набор дополнительного оборудования определяется специально для каждого конкретного случая. При установке любой коммуникационной аппаратуры необходимо убедиться в наличии драйвера к этой аппаратуре в запускаемом вами сетевом программном обеспечении. Иначе ваши программы просто не увидят ваше «железо».

Те, кто не может позволить себе приобрести специальные адаптеры, могут попробовать соединить свои компьютеры через стандартные разъемы СОМ и LРТ.

Типичная компьютерная сеть включает в себя пять основных компонентов.

1. Основным составляющим элементом сети является настольный ПК, такой, как IBM-совместимый компьютер или Macintosh. Его называют «клиентом» или «рабочей станцией» (реже - автоматизированными рабочими местами или сетевыми станциями).

2. Сервером обычно является высокопроизводительный ПК с жестким диском большой емкости. Он играет роль центрального узла, на котором пользователи ПК могут хранить свою информацию, печатать файлы и обращаться к его сетевым средствам. В одноранговых сетях выделенный сервер отсутствует.

3. Каждый компьютер сети, включая сервер, оснащен платой сетевого адаптера (сетевым интерфейсом, модулем, картой). Адаптер вставляется в свободное гнездо (слот) материнской платы. Эти адаптеры связывают компьютер с сетевым кабелем. Многие ПК поставляются уже готовыми к работе в сети и включают в себя сетевой адаптер. Для построения сетей применяют 8-, 16- и 32-битовые сетевые платы. Сервер обычно оснащают 32-битовой картой. Для обычных рабочих станций используют недорогие 16-битовые.

4. Сетевые кабели связывают друг с другом сетевые компьютеры и серверы. В качестве сетевого кабеля могут применяться и телефонные линии. Основные типы сетевого кабеля:

Витая пара (twisted pair) - позволяет передавать информацию со скоростью 10 Мбит/с (либо 100 Мбит/с), легко наращивается. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 10 Мбит/с. Иногда используют экранированную витую пару, т. е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку.

Толстый Ethernet - коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют также желтый кабель (yellow cable). Обладает высокой помехозащищенностью. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м.

Тонкий Ethernet - это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в 10 Мбит/с. Соединения с сетевыми платами производятся при помощи специальных (байонетных) разъемов и тройниковых соединений. Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 185 м, а общее расстояние по сети - 1000 м.

Оптоволоконные линии - наиболее дорогой тип кабеля. Скорость передачи по ним информации достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует.

5. Совместно используемые периферийные устройства - жесткие диски большой емкости, принтеры, цветные и слайд-принтеры, дисководы CD-ROM и накопители на магнитной ленте для резервного копирования.

Поскольку сети ПК состоят в основном из «клиентов» и «серверов», их часто называют сетями клиент/сервер.

Сеть включает в себя три основных программных компонента:

1. Сетевую операционную систему, которая управляет функционированием сети. Например, она обеспечивает совместное использование ресурсов и включает в себя программное обеспечение для управления сетью. Операционная система состоит из серверного ПО, которое функционирует на сервере, и клиентского программного обеспечения, работающего на каждом настольном ПК.

Сетевая операционная система (network operating system) выполняется на сервере и обеспечивает его функционирование. Среди сетевых операционных систем преобладают Novell NetWare, Windows NT, Unix.

2. Сетевые приложения и утилиты - это программы, инсталлируемые и выполняемые на сервере. Они включают в себя ПО коллективного пользования и поддержки рабочих групп, такие как электронная почта, средства ведения календаря и планирования. Кроме того, в число таких программных средств могут входить сетевые версии персональных приложений, например, текстовых процессоров, электронных таблиц, программ презентационной графики и приложений баз данных. Наконец, к данному ПО относятся такие утилиты, как программы резервного копирования, позволяющие архивировать хранимые на сервере файлы и приложения.

3. Бизнес-приложения - это программы, реализующие в компании конкретные бизнес-функции. По своей природе они могут быть «горизонтальными» и применяться в компаниях самого разного типа для общих деловых операций (таких как бухгалтерский учет и ввод заказов) либо «вертикальными» и поддерживать осуществление конкретных коммерческих операций, например, оценку недвижимости, страхование либо использоваться в области здравоохранения или фирмах, оказывающих юридические услуги.