Локальные сети

Если в одном помещении, здании или комплексе близлежащих зданий имеется несколько компьютеров, пользователи которых должны совместно решать какие-то задачи, обмениваться данными или использовать общие данные, то эти компьютеры целесообразно объединить в локальную сеть.

Локальная сеть (иногда используется термин «локальная вычислительная сеть», сокращенно ЛВС) – это группа из нескольких компьютеров, соединенных между собой посредством кабелей (иногда также телефонных линий или радиоканалов), используемых для передачи информации между компьютерами. Для соединения компьютеров в локальную сеть необходимо сетевое оборудование и программное обеспечение.

Локальные сети позволяют обеспечить:

коллективную обработку данных пользователями подключенных в сеть компьютеров и обмен данными между этими пользователями;

совместное использование программ;

совместное использование принтеров, модемов и других устройств.

Поэтому практически все фирмы, имеющие более одного компьютера объединяют их в локальные сети. Многие пользователя портативных компьютеров подключаются к локальной сети фирмы либо приходя в офис, либо соединяясь с компьютером фирмы по телефонным каналам по средствам модема.

Для объединения компьютеров в локальную сеть требуется:

вставить в каждый подключаемый к сети компьютер сетевой контроллер(иногда используются термины сетевой адаптер или сетевая плата), который позволяет компьютеру получать информацию из локальной сети и передавать данные в сеть;

соединить компьютеры кабелями, по которым происходит передача данных между компьютерами, а также другими подключенными к сети устройствами(принтерами, сканерами и т.д.). В некоторых типах сетей кабели соединяют компьютеры непосредственно (как электролампочки на елочной гирлянде), в других соединение кабелей осуществляется через специальные устройства – концентраторы (или хаб), коммутаторы и др.

Замечание. В некоторых сетях вместо кабелей данные передаются по радиочастотам (как в радиотелефонах или сотовых телефонах). Однако такие сети стоят дороже и они сложнее в эксплуатации.

Серверы

Для обеспечения функционирования локальной сети часто выделяется специальный компьютер – сервер , или несколько таких компьютеров. На дисках сервера располагаются совместно используемые программы, база данных и т. д. Остальные компьютеры локальной сети часто называются рабочими станциями . На тех рабочих станциях, где требуется обрабатывать только данные на сервере (например, вводить сведения в совместно используемую базу данных о заказах и продажах), часто для экономии (или по соображениям безопасности) не устанавливают жестких дисков. В сетях, состоящих более чем из 20-25 компьютеров, наличие сервера обязательно – иначе, как правило, производительность сети будет неудовлетворительной. Сервер необходим и при совместной интенсивной работе с какой-либо базой данных.

Иногда серверам назначается определенная специализация (хранение данных, программ, обеспечение модемной и факсимильной связи, вывод на печать и т. д.). Серверы, как правило не используются в качестве рабочих мест пользователей. Серверы, обеспечивающие работу с ценными данными, часто размещаются в изолированном помещении, доступ в которое имеют только специально уполномоченные люди (как в банковское хранилище).

Замечание. Многие серверы стоят значительно дороже (в 10-20 и более раз) обычных компьютеров. Неудивительно – ведь они не только являются весьма мощными компьютерами с большим количеством оперативной и дисковой памяти, но в них в добавок обеспечиваются исключительная надежность, высокая производительность ввода-вывода, дублирование устройств и хранимых данных, средства контроля над состоянием сервера, средства обеспечения бесперебойной работы при отказа некоторых устройств и т.д.

Программное обеспечение для локальных сетей

Для обеспечения функционирования локальной сети необходимо соответствующее программное обеспечение, о котором мы сейчас и расскажем

Одноранговые сети

Операционные системы Windows for Workgroups, Windows 95, Windows NT Workstation имеют встроенные возможности по организации локальных сетей без выделенного сервера. Обычно такие сети называются одноранговые, поскольку в них все компьютеры равноправны, каждый из них выполняет как роль рабочего места пользователя, так и роль сервера по обеспечению доступа к своим данным и ресурсам. Правда, при использовании Windows for Workgroups или Windows 95 защиту данных обеспечить не удастся, поэтому такие сети можно использовать только в коллективах, где ни у кого нет секретов друг от друга. Можно использовать и другие средства для организации одноранговых локальных сетей. Например, OC LANtastic фирмы Artisoft позволяет создать однорановую сеть, в которой можно работать в среде DOS, Windows и Windows 95.

Недостатки одноранговых сетей . Часто одноранговая сеть - это не лучший выход. Ведь пользовательская ОС мало приспособлена для выполнения функций сервера сети, которую ей приходится выполнять. И если на каком-то компьютере пользователь играет в DOOM или рисует картинку в Adobe Photoshop, а другие пользователи работают с файлами на этом же компьютере, то они будут сильно мешать друг другу – скорость их работы резко снизится. Да и многие другие особенности однораногвых сетей весьма неудобны - и отсутствие защиты информации, и децентрализованное хранение данных, усложняющее их резервирование, и недостаточная надежность, и многое другое. Поэтому обычно в локальных сетях применяются выделенные компьютеры, занимающиеся только обслуживанием локальной сети и совместно используемых данных – серверы.

Сети с выделенными серверами

В локальных сетях с выделенным сервером на сервере используются специальные операционные системы, обеспечивающие надежную и эффективную обработку многих запросов от рабочих мест пользователей. На рабочих станциях такой локальной сети может использоваться любая операционная система и должен быть запущен драйвер, обеспечивающий доступ к локальной сети.

Прочее сетевое программное обеспечение

Кроме сетевой ОС, для эффективной работы пользователей в локальной сети требуется и иное программное обеспечение, которое иногда поставляется вместе с сетевой ОС, а иногда его надо покупать отдельно:

электронная почта обеспечивает доставку писем (а часто и произвольных файлов, а также голосовых и факсимильных сообщений) от одних пользователей локальной сети другим, а иногда позволяет общаться и с удаленными пользователями по модему или через InterNet ;

средства удаленного доступа позволяют подключаться к локальной сети с помощью модема и работать на компьютере, как будто он непосредственно подключен в сеть (разумеется, при этом многие операции будут выполняться дольше, так как модем работает значительно медленнее сетевого контроллера);

средства групповой работы (наиболее популярно из них Lotus Notes ) позволяют совместно работать над документами, обеспечивают согласованность версий документов у разных пользователей, предоставляют средства для организации документооборота предприятия, позволяют организовывать телеконференции – письменный обмен мнениями по различным темам и т. д.;

программы резервирования позволяют создавать резервные копии данных, хранящихся на серверах локальной сети и на компьютерах пользователей, а при необходимости – восстанавливать данные по их резервной копии;

средства управления локальной сетью позволяют управлять ресурсами локальной сети с одного рабочего места, получать информацию о состоянии и загрузки сети, настраивать производительность сети, управлять системами пользователей сети (например, устанавливать на них программное обеспечение) и т. д.

Оборудование для локальных сетей

Сетевой контроллер

Для подключения компьютера к локальной сети требуется, чтобы в компьютере был установлен сетевой контроллер (синонимы – сетевой адаптер или сетевая плата). Сетевой контроллер позволяет компьютеру получать информацию из локальной сети и передавать данные в сеть. Сетевые контроллеры отличаются друг от друга типом кабелей, к которым они могут подключаться, реализуемым сетевым протоколом (протокол – это соглашения по обмену информацией в локальной сети), типом шины, к которой они подключаются (ISA, PCI, VESA и др.) быстродействием и другими качествами.

Принт-сервер

Для принтера аналогом сетевого контроллера является прин-сервер – устройство, позволяющее подключать принтер к локальной сети. Обычно принт-сервер подключается в локальную сеть, а к нему подсоединяется обычным способом (шнуром или шнурами типа Centronics ) один или несколько принтеров. Высокопроизводительные принтеры, предназначенные для работы в сети, уже имеют встроенную плату эквивалентную принт-серверу.

Замечание. Конечно, принтер можно подключать и к серверу локальной сети (к его параллельному порту), однако это по многим причинам не так удобно. Во-первых, кабель для подключения принтеров может иметь ограниченную длину – не более 3-х, максимум 5-ти метров. Во-вторых, в сети может быть много принтеров. В третьих, не все сетевые ОС поддерживают подключение принтеров к параллельному порту.

Топология сети

Топология сети – это логическая схема соединения каналами связи компьютеров или узлов сети. Чаще всего используются основные топологические структуры, носящие следующий характер:

общая шина;

кольцеобразная (кольцевая);

звездообразная.

Для того, чтобы каждая из этих сетей работала, она должна иметь свой метод доступа.

Метод доступа – это набор правил, определяющий использование канала передачи данных, соединяющего узлы сетей на физическом уровне.

Самым распространенным методом доступа в локальных сетях, перечисленных топологией, являются:

Ethernet

Token-Ring

Arcnet

Каждый из этих методов реализуется соответствующими сетевыми платами, получившими название адаптера. Сетевая плата является физическим устройством, которое устанавливается в каждом компьютере, включенным в сеть, и обеспечивает передачу и прием информации по каналам связи.

Заметим, что конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети и образуются путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования.

Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети. Например, наличие резервных связей повышает надежность сети и делает возможным балансирование загрузки отдельных каналов. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи.

Топология «общая шина»

Рис.1 топология шина

Сеть с топологией шина использует один канал связи, объединяющий все компьютеры сети.

метод доступа с прослушиванием несущей частоты и обнаружением конфликта. При этом методе доступа, узел прежде чем послать данные по коммуникационному каналу, прослушивает его и только убедившись, что канал свободен, посылает пакет. Если канал занят, узел повторяет попытку передать пакет через случайный промежуток времени. Данные, переданные одним узлом сети, поступают во все узлы, но только узел, ля которого предназначены эти данные, распознает и принимает их. Несмотря на предварительное прослушивание канала, в сети могут возникать конфликты, заключающиеся в одновременной передачи пакетов двумя узлами. Конфликты связана с тем, что имеется временная задержка сигнала при прохождении его по каналу: сигнал послан, но не дошел до узла, прослушивающего канал, в следствие чего узел счел канал свободным и начал передачу.

Характерным примером сети с этим методом доступа является сеть Ethernet. В сети Ethernet обеспечивается скорость передачи данных для локальных сетей, равная 10 Мбит/сек.

Топология шина обеспечивает эффективное использование пропускной способности канала, устойчивость к неисправности отдельных узлов, простоту реконфигурации и наращивания сети.

Общая шина является очень распространенной (а до недавнего времени самой распространенной) топологией для локальных сетей. Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Таким образом, основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. К сожалению, дефект коаксиального разъема редкостью не является. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.

Топология «звезда»

Рис.2 Топология звезда

Сеть звездообразной топологии имеет активный центр (АЦ) – компьютер (или иное сетевое устройство), объединяющий все компьютеры в сети. Активный центр полностью управляет компьютерами, подключенными к нему через концентратор, которой выполняет функции распределения и усиления сигналов. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. От надежности активного центра полностью зависит работоспособность сети.

В качестве примера метода доступа с АЦ можно привести Arcnet . Этот метод доступа также использует маркер для передачи данных. Маркер предается от узла к узлу (как бы по кольцу), обходя узлы в порядке возрастания их адресов. Как и в кольцевой топологии, каждый узел регенерирует маркер. Этот метод доступа обеспечивает скорость передачи данных 2 Мбит/сек.

Главное преимущество этой топологии перед общей шиной - существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.

К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращивания количества узлов сети ограничиваются количеством портов концентратора. Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда.

Топология «кольцо»

Рис.3 Топология кольцо

Сеть кольцевой топологии использует в качестве каналов связи замкнутое кольцо из приема-передатчиков, соединенных коаксиальным или оптическим кабелем.

В сетях с кольцевой конфигурацией данные передаются от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи – данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. Для этого в сеть посылаются специальные тестовые сообщения.

Самым распространенным методом доступа в сетях этой топологии является Token-Ring – метод доступа с передачей маркера .

Маркер – это пакет снабженный специальной последовательностью бит. Он последовательно передается по кольцу от узла к узлу в одном направлении. Каждый узел ретранслирует передаваемый маркер. Узел может передать свои данные, если он получил пустой маркер. Маркер с пакетом передается пока не обнаружится узел, которому предназначен пакет. В этом узле данные принимаются, но маркер не освобождается, а передается по кольцу дальше. Только вернувшись к отправителю, который может убедиться, что переданные им данные благополучно получены, маркер освобождается. Пустой маркер передается следующему узлу, который при наличии у него данных, готовых к передаче заполняет его и передает по кольцу. В сетях Token-Ring обеспечивается скорость передачи данных, равная 4-м Мбит/сек.

Ретрансляция данных узлами приводит к снижению надежности сети, так как неисправность в одном из узлов сети разрывает всю сеть.

Смешанные типы топологии

В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию звезда, кольцо, или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией .

По мере все белее широкого распространения локальных сетей, возникают проблемы, связанные с обменом информацией между сетями. Так, в рамках университета в нескольких учебных классах могут использоваться локальные сети, причем это могут быть сети разных типов. Для обеспечения связи между этими сетями используются средства межсетевого взаимодействия, называемые мостами и маршрутизаторами . В качестве моста и маршрутизатора могут использоваться компьютеры, в которых установлено по 2 или более сетевых адаптера. Каждый из адаптеров обеспечивает связь с одной из связываемых сетей. Мост или маршрутизатор получает пакеты, посылаемые компьютером одной сети компьютеру другой сети, переадресует их и отправляет по указанному адресу. Мосты, как правило используются для связи сетей с одинаковыми коммуникационными системами, например, для связи 2-х сетей Ethernet или 2-х сетей Arcnet. Маршрутизаторы связывают сети с разными коммуникационными системами, так как имеют средства преобразования пакетов одного формата в другой. Существуют мосты-маршрутизаторы, объединяющие функции обоих средств. Для обеспечения связи тетей с различными компьютерными системами предназначены шлюзы. Например, через шлюз локальная сеть может быть связана с большой ЭВМ.

Локальная сеть с несколькими файловыми серверами

В том случае, если локальная сеть имеет большую протяженность или большое количество абонентов (пользователей), целесообразно такую сеть разбить на более мелкие сети, каждая из которых должна содержать свой файловый сервер. Это приводит к тому, что повышается производительность сети, улучшается ее надежность и, если происходят повреждения в одной из сетей, остальная сеть не теряет свою работоспособность. В компьютер, выполняющий роль моста или маршрутизатора, устанавливается по одному сетевому адаптеру. Как правило, мост используется для объединения нескольких сетей с одинаковыми коммуникационными системами. Пакеты, поступающие на мост переадресовываются и посылаются в другую сеть по указанному адресу. Маршрутизаторы в случае надобности, преобразуют пакеты из одного формата в другой.

Сети типа Ethernet 10Base2

Самый простой и дешевый способ построения локальной сети, пригодный для объединения в сеть 10-20 компьютеров – это соединение их с помощью тонкого кабеля. Ethernet (Ethernet 10Base2). Для этого вдоль всех соединяемых в сеть компьютеров прокладывают специальный тонкий коаксиальный кабель толщиной с карандаш. Затем этот кабель разрезают у каждого компьютера и в каждый разрез вставляют Т-образный соединитель. Третий конец соединителя (ножку буквы “Т”) вставляют в разъем сетевого контроллера на задней стенке компьютера. В результате компьютеры оказываются как бы навешанными на сетевой кабель, как лампочки в гирлянде на новогодней елке. На концах этой «гирлянды» вставляют специальные заглушки-терминаторы. длина этой гирлянды может быть до 200 м – отсюда цифра 2 в названии 10 Base -2.Номинальная пропускная способность сети-10 Мбит/с (отсюда число 10 в названии).Реальная пропускная способность- около 4-5 Мбит/с.

Недостатки сетей типа Ethernet 10Base2.

Способ соединения компьютеров с помощью сети Ethernet 10Base2.

Далеко не всегда является лучшим. Во-первых, он не очень надежен – при нарушении любого контакта в «гирлянде» сеть как бы разбивается на два куска или вообще перестает работать (подобно тому, как при перегорании одной лампочки на елочной гирлянде гаснет вся гирлянда). Во-вторых, переделка такой сети при добавлении в нее новых компьютеров весьма затруднена. В третьих, этот способом имеет множество ограничений: максимальной длины кабеля, общего числа подключенных к сети компьютеров и т.д. И в четвертых, ограничение 10 Мбит/сек. относится к суммарной пропускной способности сети, так что при пересылке больших объемов данных сеть может оказаться перегруженной. Поэтому в настоящее время большинство сетей создаются на основе специальных устройств – концентраторов (хабов) и коммутаторов.

Замечание

Разъем для тонкого кабеля Ethernet называется BNC , поэтому обычно обозначение BNC в характеристиках того или иного устройства значит, что это устройство может подключаться к локальной сети Ethernet 10Base2.

Слово «коаксиальный» означает, что кабель состоит из 2-х проводов, один из которых располагается вокруг другого, то есть является оплеткой другого. Между этими проводами и вокруг внешнего провода, разумеется имеется изоляция. Коаксиальный кабель используется, например, при подключении телевизоров к антенне.

Термин Ethernet обозначает тип локальных сетей, в которых все подключенные к сети устройства слышат все передаваемые по сети сигналы и могут в любой момент начать передачу данных в сеть. При этом каждый передаваемый пакет данных в сети Ethernet содержит номер устройства, которому он адресован, так что если устройство слышит чужой пакет данных, то оно его игнорирует. Для каждого пакета данных, принявшее его устройство посылает обратно подтверждение приема. А если два устройства начинают одновременно передачу данных в сеть, то они оба замолкают и возобновляют передачу через случайный период времени. Это обеспечивает устроение коллизий при передаче данных. Пока загрузка сети невелика, сеть работает достаточно эффективно. Но при большой загрузке пропускная способность сети Ethernet может заметно снизиться из-за частых коллизий при попытках передачи данных в сеть.

Если требуется создать сеть с длиной кабеля более 200 м., между сегментами кабеля устанавливают репитеры, которые ретранслируют и усиливают поступающие по сети сигналы. Есть и другие варианты (соединение с помощью концентратора, моста и т. д.).

Сети типа Ethernet 10BaseТ и 100 BaseT

Более гибкий и удобный способ построения локальных сетей – это подсоединение компьютеров к специальному прибору, называемому концентратором, или хабом. Концентратор имеет несколько (4, 6, 8, 12, 16, 24 и т.д.) портов – гнезд для подключения сетевых кабелей, посредством которых он соединяется с компьютерами (точнее, их сетевыми контроллерами) или иными сетевыми устройствами (например, другими концентраторами). Обычно для соединения концентратора и компьютеров используются кабели на витой паре – они содержат 4 (иногда 2) пары проводов, заключенных в общую оболочку, причем каждая пара проводов скручена в шнурок. Такие кабели весьма прочны и удобны в обращении. На концах кабелей устанавливаются соединители, очень похожие на соединители проводов, которыми импортные телефоны подключаются в телефонную розетку, только чуть побольше размером. Для каждого отрезка провода соединитель на одном его конце вставляется в разъем сетевого контроллера, а соединитель на другом конце - в разъем (порт) концентратора. Таким образом, концентратор выглядит как паук, от которого тянется «паутина» – провода, соединяющие его с компьютерами сети.

При объединении в сеть до 30-40 компьютеров может оказаться достаточно одного концентратора. Но часто в сети используется более одного концентратора. Например, каждое подразделение предприятия может иметь свой концентратор, а эти концентраторы в свою очередь, соединятся с главным концентратором предприятия.

Коммутаторы

Концентратор передает (ретранслирует) поступающие к нему сообщение (пакеты данных) по всем направлениям, кроме того, по которому они пришли. А пропускная способность сети ограничена, и при большой загрузке она снижается из-за частых конфликтов при одновременных попытках передачи данных в сеть. Для повышения пропускной способности сети вместо концентратора можно применять коммутатор (или коммутирующий концентратор). Он выполняет функции концентратора, но передают поступающие сообщения только по тому направлению, по которому находится получатель сообщения. Тем самым коммутатор как бы разбивает сеть на несколько сегментов, не пропуская в каждый сегмент не относящиеся к нему сообщении. Это значительно снижает нагрузку на сеть (сетевой трафик). Коммутаторы стоят значительно дороже концентраторов, поэтому часто к коммутатору подключаются не отдельные компьютеры, а концентраторы подразделений предприятия и сервер с общими базами данных предприятия.

Другие типы сетей

Кроме сетей Ethernet 10Base-2, 10Base-Т и 100Base-Т, основанных на электрических кабелях, применяются и другие сети, отличающиеся как по протоколу (Token Ring, FDDI и др.), так и по среде передачи данных. Например, для обеспечения передачи данных на значительные расстояния (до нескольких километров) и для более быстрой передачи данных применяются линии связи на волоконно-оптическом кабеле.

Список использованной литературы:

В. Г. Олифер, Н. А. Олифер «Компьютерные сети».- СПб: Издательство «Питер», 2000.

В. Э. Фигурнов « IBM PC для пользователя».- М.: ИНФРА-М, 1997.

А. В. Гаврилов «Локальные сети ЭВМ».-М.: Издательство «Мир», 1990.

Локальные вычислительные сети можно классифицировать по целому ряду признаков (рис. 12.1).

Существует параллельная классификация вычислительных сетей, в которой локальные сети определены несколько иначе: локальной сетью считается компьютерная сеть, обслуживающая нужды одного предприятия, одной корпорации. Среди таких вычислительных сетей выделяют:

Локальные сети рабочих групп, обычно объединяют ряд ПК, работающих под управлением одной операционной среды. В ряду компьютеров часто выделяются специализированные серверы, предназначенные для выполнения функций файлового сервера, сервера печати, факс-сервера.

Локальные сети отделов используются небольшой группой сотрудников предприятия, работающих в одном подразделении (отдел кадров, бухгалтерия, отдел маркетинга и т. п.). В такой сети может насчитываться до сотни компьютеров. Чаще всего она имеет несколько выделенных серверов, специализированных для таких ресурсов, как программы-приложения, базы данных, лазерные принтеры, модемы и т. д. Эти сети, как правило, задействуют одну сетевую технологию, и также одну (максимум две) операционную систему. Территориально они чаще всего расположены и в одном здании.

Сети кампусов получили название от слова campus - студенческий городок. Основное назначение этих сетей - объединение нескольких мелких сетей в одну. Сети кампусов могут занимать значительные территории и объединять много разнородных сетей. Основное их назначение - обеспечить взаимодействие между сетями отделов и рабочих групп и создать доступ к базам данных предприятия и другим дорогостоящим сетевым ресурсам. На уровне сети кампуса решаются многие проблемы интеграции неоднородного программного и технического обеспечения. Ресурсы глобальной сети Интернет сети кампусов не используют.

Корпоративные сети - сети масштаба всего предприятия, корпорации. Они могут охватывать большие территории, вплоть до рассредоточения на нескольких континентах. Ввиду высокой стоимости индивидуальных выделенных коммуникаций и плохой защищенности от несанкционированного доступа коммутируемых каналов связи они чаще всего используют коммуникационные возможности Интернета, и поэтому территориальное размещение для таких сетей роли не играет. Корпоративные сети относят к особой разновидности локальных сетей, имеющих значительную территорию охвата. Ввиду быстрого развития и больших перспектив корпоративных сетей они рассмотрены в отдельном разделе.

По назначению ЛВС можно разделить на:

- вычислительные, выполняющие преимущественно расчетные работы;

- информационно-вычислительные, кроме расчетных операций, осуществляющие
информационное обслуживание пользователей;

- информационные, выполняющие в основном информационное обслуживание
пользователей (создание и оформление документов, доставку пользователю
директивной, текущей, справочной и другой нужной ему информации);

- информационно-поисковые - разновидность информационных, специализи
рующаяся на поиске информации в сетевых хранилищах по нужной пользо
вателю тематике сетей;

- информационно-советующие, обрабатывающие текущую организационную, тех
ническую и технологическую информацию и вырабатывающие результирую
щую информацию для поддержки принятия пользователем правильных ре
шений;

- информационно-управляющие, обрабатывающие текущую техническую и тех
нологическую информацию и вырабатывающие результирующую информа
цию, на базе которой автоматически вырабатываются воздействия на управ
ляемую систему и т. д.

По количеству подключенных к сети компьютеров сети можно разделить на малые, объединяющие до 10-15 машин, средние - до 50 машин и большие - свыше 50 машин.

По территориальной расположенности ЛВС делятся на компактно размещенные (все компьютеры расположены в одном помещении) и распределенные (компьютеры сети размещены в разных помещениях).

По пропускной способности ЛВС классифицируются на:

ЛВС с малой пропускной способностью (скорости передачи данных в преде
лах до десятка мегабитов в секунду), использующие чаще всего в качестве ка
налов связи тонкий коаксиальный кабель или витую пару;

ЛВС со средней пропускной способностью (скорости передачи данных - не
сколько десятков мегабитов в секунду), практикующие чаще всего в качестве
каналов связи толстый коаксиальный кабель или экранированную витую пару;

ЛВС с большой пропускной способностью (скорости передачи данных состав
ляют сотни и даже тысячи мегабитов в секунду), задействующие в большин
стве в качестве каналов связи волоконно-оптические кабели.

По топологии ЛВС делятся на шинные, петлевые, радиальные, полносвязные, иерархические и смешанные.

По типам используемых компьютеров среди них можно выделить однородные и неоднородные. В однородных ЛВС используются одинаковые типы компьютеров, имеющие одинаковые операционные системы и однотипный состав абонентских средств. В однородных сетях значительно проще выполнять многие распределенные информационные процедуры (в качестве классического примера можно назвать организацию и использование распределенных баз данных).

По организации управления ЛВС делятся на:

ЛВС с централизованным управлением;

ЛВС с децентрализованным управлением.

На этих классах ЛВС остановимся немного подробнее.

В ЛВС наиболее важными (видимыми) для пользователя являются два структурно-функциональных звена: рабочие станции и серверы. Не все ЛВС имеют в своем составе выделенные серверы, в некоторых случаях функции сервера оказываются как бы распределенными между рабочими станциями сети. С этой точки зрения и можно говорить о двух типах ЛВС в зависимости от присутствия централизованного управления.

Одноранговые локальные сети

В сетях без централизованного управления (часто их называют одноранговыми сетями - peer-to-peer) нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Функции управления сетью передаются от одной станции к другой. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям (на каждом компьютере должны быть программные средства администрирования сети). Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть. Пользователю сети доступны все периферийные устройства, подключенные к другим станциям (магнитные и оптические диски, принтеры, сканеры, плоттеры и т. д.). Но отсутствие серверов в сети не позволяет администратору централизованно управлять ресурсами. Каждый компьютер, включенный в одноранговую сеть, имеет свои собственные сетевые программные средства, а необходимость прямого взаимодействия компьютеров друг с другом по мере расширения системы приводит к слишком большому количеству связей между рабочими станциями. Эффективно управлять такой системой практически невозможно.

Достоинства одноранговых сетей:

Низкая стоимость;

Высокая надежность.

Недостатки одноранговых сетей:

Возможность подключения небольшого числа рабочих станций (не более 10);

Сложность управления сетью;

Трудности обновления и изменения программного обеспечения станций;

Сложность обеспечения защиты информации.

Одноранговые сети создаются на базе таких сетевых операционных систем, как Artisoft LANtastic, Novell NetWare Lite, оболочки MS Windows for Workgroups.

Серверные локальные сети

В сетях с централизованным управлением (часто их называют двухранговыми или серверными сетями) один из компьютеров (сервер) реализует процедуры, предназначенные для использования всеми рабочими станциями, управляет взаимодействием рабочих станций и выполняет целый ряд сервисных функций. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения тех или иных процедур: чтение файла, поиск информации в базе данных, печать файла и т. п.

Сервер выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего использования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. Обработка данных может быть выполнена и на сервере.

Следует отметить, что в серверных сетях клиенту непосредственно доступны ресурсы сети, имеющиеся только на сервере (серверах, если имеется несколько специализированных серверов). Данные и программы, хранящиеся на дисках чужих рабочих станций, могут быть доступны пользователю только через сервер или с помощью установленной в сети специальной программы доступа к ресурсам рабочих станций.

Системы, в которых сервер выполняет только процедуры организации, хранения и выдачи клиентам нужной информации, называются системами «файл-сервер» или сетями с выделенным сервером; те же системы, в которых на сервере наряду с хранением выполняется и содержательная обработка информации, принято называть системами «клиент-сервер».

В системе «клиент-сервер» сервер играет активную роль: он не просто выдает на запрос весь файл, а может предварительно обработать информацию и выдать клиенту результаты решения задачи или отобрать именно те записи файла, которые и интересуют клиента, в удобном для клиента представлении. Такая технология, кроме всего прочего, способствует и меньшей загрузке каналов связи сети.

Клиент-серверные системы иногда подразделяют также на две группы:

Системы, в которых клиент, решая свои задачи на сервере, использует свое прикладное программное обеспечение (такие системы часто называют системами с толстым клиентом);

Системы, в которых клиент, решая свои задачи на сервере, прибегает к прикладному программному обеспечению, размещенному на сервере (такие системы обычно называют системами с тонким клиентрм); типичным примеромэтих систем являются ЛВС, где в качестве рабочих станций выступают сетевые компьютеры.

Сервер, работающий по технологии «файл-сервер», сам называется файл-сервером; работающий по технологии «клиент-сервер» - сервером приложений.

Достоинства серверных локальных вычислительных сетей:

Отсутствие ограничений на число рабочих станций;

Простота управления по сравнению с одноранговыми сетями;

Высокое быстродействие;

Надежная система защиты информации.

Недостатки серверных локальных вычислительных сетей:

Высокая стоимость из-за выделения одного или нескольких компьютеров под сервер;

Зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;

Меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.

Серверные сети являются весьма распространенными; примеры сетевых операционных систем для таких сетей: LAN Manager (Microsoft), Token Ring (IBM) и NetWare (Novell).

Все современные локальные сети делятся на два вида: одноранговые и с централизованным управлением.

В одноранговой сети (peer-to-peer network) все компьютеры равноправны -- каждый компьютер может быть и сервером, и клиентом. Пользователь компьютера сам решает, какие ресурсы будут предоставлены в общее пользование и кому. Компьютеры в одноранговых сетях организуются в рабочие группы (workgroups). Одноранговые сети, как правило, небольшие -- от 2 до 10 компьютеров. В такой сети обычно нет лица, ответственного за настройку и поддержку политики безопасности сети -- администратора (network administrator).

Политика безопасности (security policy) -- это совокупность настроек, определяющая права пользователей сети на доступ к обшим ресурсам. В одноранговой сети каждый пользователь ведет свою собственную политику безопасности, определяя, каким образом другие пользователи могут использовать его общие ресурсы. По мере добавления новых компьютеров в рабочую группу она становится трудно управляемой, так как управление политикой безопасности децентрализовано. Например, в сети из семи компьютеров необходимо вести семь отдельных политик безопасности, чтобы поддерживать работу семи пользователей.

В сетях с централизованным управлением политика безопасности общая для всех пользователей сети (рис. 3). В операционной системе Microsoft Windows сетевая структура, состоящая из серверов и пользовательских компьютеров, совместно использующих общую политику безопасности, называется доменом (domain). Помимо политики безопасности домен хранит базу данных пользовательских бюджетов. Пользовательский бюджет (user account) содержит информацию, которая определяет пользователя в сети. Эта информация включает имя и пароль пользователя, требуемые для регистрации пользователя в сети, права (user rights) и полномочия (permissions).

Топология сети обусловливает ее технические характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет:

1) на состав необходимого сетевого оборудования и его характеристики;
2)возможность расширения сети и ее надежность; S способ управления сетью.

Существуют три основных топологии сети: «шина», «звезда» и «кольцо».

«Шина» -- пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе всей сети.

Данную топологию целесообразно применять только в небольших локальных сетях.

В топологии «звезда» каждая рабочая станция подсоединена непосредственно к центральному компоненту -- концентратору, при этом станции не имеют непосредственной связи друг с другом. Пакеты данных от каждого компьютера направляются к концентратору, а он переправляет пакеты к месту назначения.

Концентраторы являются центральным звеном в топологии «звезда», однако в настоящее время они становятся одним из стандартных компонентов большинства ЛВС, так как часто встречаются комбинированные топологии.

Среди концентраторов выделяют активные и пассивные.

Известен еще один вид топологии -- «кольцо», в которой рабочие станции соединены кабелем в кольцо. В наше время топология «кольцо» применяется довольно редко.

В первоначальном варианте топологии «кольцо» локальных сетей использовалось одноранговое соединение между рабочими станциями. Поскольку соединения такого типа имели форму кольца, они назывались замкнутыми (closed). Преимущество локальных сетей этого типа заключается в предсказуемом времени передачи пакета адресату. Чем больше устройств в подключено к кольцу, тем дольше интервал задержки. Недостаток топологии «кольцо» в том, что при выходе из строя одной рабочей станции прекращает функционировать вся сеть.

Сложные топологии являются расширениями и (или) комбинациями основных физических топологий. Сами по себе основные топологии целесообразно использовать только в не больших локальных сетях. Возможность расширения сетей основных топологий чрезвычайно ограничена. Гораздо выгоднее создать сложную топологию, объединив для этого в одну локальную сеть сегменты различных топологий

Разновидность сложных топологий представляют иерархические топологии, предполагающие использование более чем одного уровня концентраторов. Каждый уровень выполняет отдельную сетевую функцию. На нижний ярус концентраторов возлагается задача обработки запросов ьа соединение между рабочими станциями и серверами. Ярусы более высоких уровней агрегируют низшие ярусы. Иерархическое упорядочение оптимальным образом подходит для локальных сетей среднего и большого размеров при условии, что предполагаются их расширение и повышение интенсивности трафика.

Компьютерная сеть состоит из трех основных компонентов, работающих согласованно:

1) оборудования (концентраторов, коммутаторов, мостов, сетевых адаптеров);
2) коммуникационных каналов (кабелей, разъемов);
3) сетевой операционной системы.

Аппаратное обеспечение локальных сетей. В качестве физического интерфейса, или соединения, между компьютером и сетевым кабелем выступают платы сетевого адаптера. Платы вставляются в слоты расширения всех сетевых компьютеров и серверов. Чтобы обеспечить физическое соединение между компьютером и сетью, к соответствующему разъему, или порту, платы (после ее установки) подключается сетевой кабель.

Для измерения быстродействия сети в технике введена специальная величина -- мегабит в секунду (Мбит/с). Так как один байт информации состоит из восьми бит, то для того, чтобы определить, сколько символов (байт) в секунду теоретически способна пропустить ЛВС, необходимо величину быстродействия сети разделить на восемь. На практике максимальное быстродействие сети никогда не реализуется. Фактически ЛВС не может работать быстрее, чем самый медленный ее компонент. Если осуществляется передача 1,44 Мбайт данных от дискового накопителя рабочей станции к файловому серверу, затраченное время будет включать не только время на передачу данных, но и время чтения этих данных с диска рабочей станции, время на оперирование данными. Адаптер с большим быстродействием будет быстрее передавать данные по кабелю, а следовательно, и раньше получать ответ.

Когда вы пользуетесь рабочей станцией, она почти во всех отношениях ведет себя как автономный ПК. Однако есть и некоторые отличия. На экране во время загрузки операционной системы появляются дополнительные сообщения, которые информируют вас о том, что сетевая операционная система загружается в рабочую станцию. Вы должны сообщить сетевому программному обеспечению ваше имя пользователя (или идентификационный номер) и пароль перед началом работы Это называется процедурой входа в систему.

После подключения к ЛВС вы видите дополнительные дисковые накопители, ставшие вам доступными. Когда вы распечатываете служебные записки или сообщения, они печатаются на принтере, который может находиться далеко от вашего рабочего места.

В противоположность рабочей станции файловый сервер -- это компьютер, который обслуживает все рабочие станции. Он осуществляет совместное использование файлов, размещаемых на его дисках. Файловые серверы это обычно быстродействующие специализированные компьютеры, часто оснащенные только монохромным монитором и недорогой клавиатурой, потому что они, как правило, интерактивно не используются пользователями ЛВС. Однако файловый сервер почти всегда содержит не менее одного быстродействующего накопителя большой емкости.

Серверы должны быть высококачественными и высоконадежными машинами, потому что при обслуживании всей компьютерной сети они многократно выполняют работу обычной рабочей станции. Их накопители также должны быть высоконадежными и иметь большой срок службы.

Чаще всего файловый сервер выполняет только эти функции. Но иногда в малых ЛВС файл-сервер используется еще и в качестве рабочей станции.

Однако если пользователь такой рабочей станции выключит ее, то вся сеть также будет выключена, к тому же, обслуживание всей компьютерной сети -- большая работа, которая почти не оставляет ресурсов для работы в качестве рабочей станцииНа практике, однако, большинство рабочих станций в течение большей части времени пассивны, по крайней мере с точки зрения доступа к файлам на накопителе. Поэтому пока другие рабочие станции не используют сервер, ваша может задействовать 100% его ресурсов.

Популярные локальные сети. Виды локальных вычислительных сетей. Преимущества локальных сетей

Какие существуют виды топологии локальной сети?

Назначение ЛВС

Объем ЛВС

Виды ЛВС

Топология/структура ЛВС