Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Алтайский государственный университет»

Экономический факультет

Кафедра информационных систем

Локальные вычислительные сети

(реферат)

Барнаул

Содержание

Введение

1. Понятие ЛВС и ее преимущества

2. Базовая модель OSI (Open System Interconnection)

3. Архитектура ЛВС

3.1 Типы сетей

3.2 Топологии вычислительной сети

3.3 Сетевые устройства и средства коммуникаций

3.3.1 Виды используемых кабелей

3.3.2 Сетевая карта

3.3.3 Разветвитель (HUB)

3.3.4 Репитер

3.4 Типы построения сетей по методам передачи информации

4. Правила монтажа кабельной части ЛВС

5.Подключение локальной сети к Интернету

Заключение

Список литературы

Введение

В настоящее время наиболее важным применением компьютеров становится создание сетей, обеспечивающих единое информационное пространство для многих пользователей.

Компьютерной сетью называется совокупность взаимосвязанных через каналы передачи данных компьютеров, обеспечивающих пользователей средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети: аппаратных, программных и информационных.

Объединение компьютеров в сеть позволяет совместно использовать дорогостоящее оборудование - диски большой емкости, принтеры, основную память, иметь общие программные средства и данные. Основным назначением сети является обеспечение простого, удобного и надежного доступа пользователя к распределенным общесетевым ресурсам и организация их коллективного использования при надежной защите от несанкционированного доступа, а также обеспечение удобных и надежных средств передачи данных между пользователями сети. С помощью сетей эти проблемы решаются независимо от территориального расположения пользователей. В эпоху всеобщей информатизации большие объемы информации хранятся, обрабатываются и передаются в локальных и глобальных компьютерных сетях. В локальных сетях создаются общие базы данных для работы пользователей. Локальные сети связывают компьютеры, размещенные на небольшом расстоянии друг от друга. Как правило, они объединяют компьютеры одного или нескольких близлежащих зданий предприятия, учреждения, офиса. Главная отличительная особенность локальных сетей - единый для всех компьютеров высокоскоростной канал передачи данных и малая вероятность возникновения ошибок в коммуникационном оборудовании.

Существует множество задач, нуждающихся в централизованных общих данных, удаленном доступе к базам данных, передаче данных на расстояние и их распределенной обработке. Примером являются банковские и другие финансовые структуры; коммерческие системы, отражающие состояние рынка; система социального обеспечения; налоговые службы; дистанционное компьютерное обучение. Во всех этих приложениях необходимо, чтобы в сети осуществлялся сбор, хранение и доступ к данным, гарантировалась защита данных от искажений и несанкционированного доступа.

1. Понятие ЛВС и ее преимущества

Что такое локальная вычислительная сеть (ЛВС)? Под ЛВС понимают совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к единому каналу передачи данных. Благодаря вычислительным сетям мы получили возможность одновременного использования программ и баз данных несколькими пользователями.

Понятие локальная вычислительная сеть - ЛВС (англ. LAN - Lokal Area Network) относится к географически ограниченным (территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связанны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС.

В производственной практике ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему. Рассмотрим преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети.

Преимущества локальных сетей:

Разделение ресурсов.

Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, например, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные печатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.

Разделение данных.

Разделение данных предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации.

Разделение программных средств.

Разделение программных средств, предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств.

Разделение ресурсов процессора.

При разделении ресурсов процессора возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть. Предоставляемая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не “набрасываются” моментально, а только лишь через специальный процессор, доступный каждой рабочей станции.

Многопользовательский режим.

Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств, ранее установленных и управляемых, например, если пользователь системы работает с другим заданием, то текущая выполняемая работа отодвигается на задний план.

Все ЛВС работают в одном стандарте, принятом для компьютерных сетей - в стандарте Open Systems Interconnection (OSI) - взаимодействия открытых систем.

2. Базовая модель OSI (Open System Interconnection)

Для того чтобы взаимодействовать, люди используют общий язык. Если они не могут разговаривать друг с другом непосредственно, они применяют соответствующие вспомогательные средства для передачи сообщений.

Показанные выше стадии необходимы, когда сообщение передается от отправителя к получателю.

Для того чтобы привести в движение процесс передачи данных, использовали машины с одинаковым кодированием данных и связанные одна с другой. Для единого представления данных, в линиях связи по которым передается информация, сформирована Международная организация по стандартизации (англ. ISO - International Standards Organization).

Международных организация по стандартизации (ISO) разработала базовую модель взаимодействия открытых систем (англ. Open Systems Interconnection (OSI)). Эта модель является международным стандартом для передачи данных.

Модель содержит семь отдельных уровней:

Уровень 1: физический - битовые протоколы передачи информации;

Уровень 2: канальный - формирование кадров, управление доступом к

среде;

Уровень 3: сетевой - маршрутизация, управление потоками данных;

Уровень 4: транспортный - обеспечение взаимодействия удаленных

процессов;

Уровень 5: сеансовый - поддержка диалога между удаленными процессами;

Уровень 6: представлении данных - интерпретация передаваемых данных;

Уровень 7: прикладной - пользовательское управление данными.

Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль, в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи данных расчленяется на отдельные, легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одного уровня, например вышерасположенного и нижерасположенного называют протоколом.

Так как пользователи нуждаются в эффективном управлении, система вычислительной сети представляется как комплексное строение, которое координирует взаимодействие задач пользователей.

С учетом вышеизложенного можно вывести следующую уровневую модель с административными функциями, выполняющимися в пользовательском прикладном уровне.

Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от приемника данных (от уровня 1 к уровню 7). Пользовательские данные передаются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень.

На приемной стороне поступающие данные анализируются и, по мере надобности, передаются далее в вышерасположенный уровень, пока информация не будет передана в пользовательский прикладной уровень.



3. Архитектура ЛВС

Сетевая архитектура сродни архитектуре строений. Архитектура здания отражает стиль конструкций и материалы, используемые для постройки. Архитектура сети описывает не только физическое расположение сетевых устройств, но и тип используемых адаптеров и кабелей. Кроме того, сетевая архитектура определяет методы передачи данных по кабелю.

3.1 Типы сетей

Локальные вычислительные сети подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые (одноуровневые или Peer to Peer) сети и сети на основе сервера (иерархические или многоуровневые).

Одноранговая сеть

В одноранговой сети, все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного сервера, и, как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент и как сервер. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать доступными для всех. Одноранговую сеть называют так же рабочей группой. Рабочая группа - это небольшой коллектив, поэтому в одноранговой сети не более 10 компьютеров.

Одноранговые сети относительно просты. Поскольку каждый компьютер является и клиентом, и сервером, нет необходимости в мощном центральном сервере или в других компонентах, обязательных для более сложных сетей. Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных и дорогих компьютеров.

В одноранговой сети требования к производительности и к уровню защиты для сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером. Выделенные серверы функционируют исключительно в качестве серверов, но не клиентов или рабочих станций.

В такие операционные системы, как Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows for Workgroups и Microsoft Windows 95, встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть дополнительного программного обеспечения не требуется.

Одноранговая компьютерная сеть выглядит так:

1. Компьютеры расположены на рабочих столах пользователей.

2. Пользователи сами выступают в роли администраторов, и сами обеспечивают защиту информации.

3. Для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система.

Если эти условия выполняются, то, скорее всего выбор одно ранговой сети будет правильным.

Защита подразумевает установку пароля на разделяемый ресурс, например на каталог. Централизованно управлять защитой в одно ранговой сети очень сложно, так как каждый пользователь устанавливает ее самостоятельно, да и общие ресурсы могут находиться на всех компьютерах, а не только на центральном сервере. Такая ситуация представляет серьезную угрозу для всей сети, кроме того некоторые пользователи могут вообще не устанавливать защиту.

Сети на основе сервера

Если к сети подключено более 10 пользователей, то одноранговая сеть, где компьютеры выступают в роли клиентов, и серверов, может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей используют выделенные серверы. Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер. Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Сети на основе сервера стали промышленным стандартом.

С увеличением размеров сети и объемов сетевого трафика необходимо увеличивать количество серверов. Распределение задач среди нескольких серверов гарантирует, что каждая задача будет выполняться самым эффективным способом из всех возможных.

Круг задач, которые должны выполнять серверы, многообразен и сложен. Чтобы приспособиться возрастающим потребностям пользователей, серверы в больших сетях стали специализированными. Например, в сети Windows NT существуют различные типы серверов:

Файл-серверы и принт-серверы управляют доступом соответственно к файлам и принтерам, на серверах приложений выполняются прикладные части клиент-серверных приложений, а так же находятся данные доступные клиентам. Например, чтобы упростить извлечение данных, серверы хранят большие объемы информации в структурированном виде. Эти серверы отличаются от файл-серверов и принт-серверов. В принт-серверах, файл или данные целиком копируются на запрашиваемый компьютер. А в сервере приложений на запрашиваемый компьютер посылаются только результаты запроса. Приложение-клиент на удаленном компьютере получает доступ к данным, хранимым на сервере приложений. Однако вместо всей базы данных на ваш компьютер с сервера загружаются только результаты запроса.

В расширенной сети использование серверов различных типов становится наиболее актуальным. Необходимо поэтому учитывать всевозможные нюансы, которые могут проявиться при разрастании сети, с тем чтобы изменение роли определенного сервера в дальнейшем не отразилось на работе всей сети.

Основным аргументом при работе в сети на основе выделенного сервера является, как правило, защита данных. В таких сетях, например как Windows NT Server, проблемами безопасности может заниматься один администратор.

Поскольку жизненно важная информация расположена централизованно, то есть, сосредоточена на одном или нескольких серверах, нетрудно обеспечить ее регулярное резервное копирование. Благодаря избыточным системам, данные на любом сервере могут дублироваться в реальном времени, поэтому в случае повреждения основной области хранения данных информация не будет потеряна - легко воспользоваться резервной копией. Сети на основе сервера могут поддерживать тысячи пользователей. Сетью такого размера, будь она одноранговой, невозможно было бы управлять. Так как компьютер пользователя не выполняет функции сервера, требования к его характеристикам зависят от самого пользователя.

3.2 Топологии вычислительной сети

Топология сети - это логическая схема соединения каналами связи компьютеров (узлов сети). Чаще всего в локальных сетях используется одна из трех основных топологий: моноканальная, кольцевая и звездообразная. Большинство других топологий являются производными от перечисленных. Для определения последовательности доступа узлов сети к каналу и предотвращения наложения передач пакетов данных различными узлами необходим метод доступа.

Метод доступа - это набор правил, определяющий использование канала передачи данных, соединяющего узлы сети на физическом уровне. Самыми распространенными методами доступа в локальных сетях перечисленных топологий являются Ethernet, Token-Ring, Arcnet, реализуемые соответствующими сетевыми платами (адаптерами). Сетевая плата является физическим устройством, которое устанавливается в каждом компьютере сети и обеспечивает передачу и прием информации по каналам связи

Топология типа звезда

Концепция топологии сети в виде звезды (рис.1) пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Рис.1 Топология в виде звезды

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

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

Центральный узел управления - файловый сервер может реализовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к инфо ии. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.рмац.

Кольцевая топология

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

Рис.2 Кольцевая топология

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

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

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

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

Шинная топология

При шинной топологии (рис.3) среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

Рис.3 Шинная топология

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

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

Древовидная структура ЛВС

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидная (рис.4) структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде.



Рис.4 Древовидная структура

3.3 Сетевые устройства и средства коммуникаций

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:

· стоимость монтажа и обслуживания,

· скорость передачи информации,

· ограничения на величину расстояния передачи информации без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров),

· безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.



3.3.1 Виды используемых кабелей Витая пара

Кабель из витой (скрученной пары) пары (twisted pair) является на сегодняшний день стандартом для ЛВС. Он позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с., легко наращивается, однако не защищен от помех. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и простота установки.

В отличие от коаксиального кабеля, который имеет только один проводник, переносящий сигнал, и "землю", кабели на основе витой пары (ТР, twisted pair), применяемые в структурированных кабельных сетях, имеют до четырех пар изолированных медных проводов в одной металлической оплетке или без нее (различают неэкранированный [UTP] и экранированный [STP] кабели). Каждая пара проводов для защиты от переходного затухания, вызванного электромагнитными помехами от соседних пар и внешних источников, скручивается с различным шагом - количеством витков на дюйм.

Кабель "Twisted Pair" - "Витая пара", состоит из "пар" проводов, закрученных вокруг друг друга и одновременно закрученных вокруг других пар, в пределах одной оболочки. Каждая пара состоит из провода, именуемого "Ring" и провода "Tip". (Названия произошли из телефонии). Каждая пара в оболочке имеет свой номер, таким образом, каждый провод можно идентифицировать как Ring1, Tip1, Ring2, Tip2, и т.д. Дополнительно к нумерации проводов каждая пара имеет свою уникальную цветовую схему:



Синий / белый с синей полосой для 1-ой пары;

Оранжевый / белый с оранжевой полосой - для 2-й;

Зеленый / белый с зеленой полосой - для 3-й;

Коричневый / белый с коричневой полосой - для 4-й.

И так далее до 25 пар. Для каждой пары проводов Ring-пpовод окрашен в основной цвет с полосками дополнительного, а Tip-пpовод - наоборот. Например, для пары 1 Ring1-пpовод будет синий с белыми полосками, а Tip1-провод - белый с синими полосками. На практике, когда количество пар невелико (4 пары), часто не применяется окраска основного провода полосками цвета дополнительного. В этом случае провода имеют цвет в парах: Синий и белый с синими полосками Оранжевый и белый с оранжевыми полосками Зеленый и белый с зелеными полосками Коричневый и белый с коричневыми полосками.

Для обозначения диаметра провода часто применяется американская мера - AWG (American Wire Gauge) (gauge-калибр, диаметр).

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель (рис.5) состоит из центрального проводника, одножильного или многожильного, и внешней экранирующей оплетки, являющейся вторым проводником. Многие виды медного кабеля имеют два отдельных проводника, таких как стандартный электрический кабель, но в большинстве из них провода расположены рядом друг с другом, но внутри изоляционной оболочки, которая разделяет и защищает их. Коаксиальный кабель, наоборот, имеет круглое сечение с медным сердечником в центре, который представляет собой первый проводник. Он и переносит настоящий сигнал. Слой диэлектрика вокруг сердечника отделяет его от второго проводника из металлической сетки, который играет роль «земли». Как и в любом электрическом кабеле, проводник, переносящий сигнал, должен быть изолирован от заземления, иначе возникнет короткое замыкание, в данном случае приводящее к шумам в кабеле. Наличие изолирующего слоя между проводниками уточняет определение коаксиального кабеля.

1-центральный провод (жила)

2- изолятор центрального провода

3- экранирующий проводник (экран)

4- внешний изолятор и защитная оболочка

Рис.5

Примечание

Коаксиальный кабель может иметь сплошную и плетеную жилу. Упомянутое различие отражается в его маркировке. Маркировочный постфикс /U обозначает сплошную жилу, а А/U - плетеную. Таким образом, сеть Thin Ethernet (« тонкий» Ethernet) может быть смонтирована как кабелем RG-58/U, так и кабелем RG-58А/U.

В сетевых технологиях применяются несколько типов коаксиального кабеля, которые, несмотря на почти одинаковый внешний вид, отличаются друг от друга своими свойствами.

Толщина кабеля также оказывает большое влияние на процесс прокладки. Слои меди и изоляции внутри кабеля представляют собой сплошную массу, в отличие от витой пары, состоящей из отдельных проводов и воздушной прослойки между ними. Поэтому коаксиальный кабель сравнительно тяжелый и жесткий, и, естественно, чем толще кабель, тем он тяжелее и жестче. Эти свойства затрудняют укладку кабеля.

Различают два вида коаксиальных кабелей: толстый Ethernet (thick) и тонкий (thin) Ethernet.

Еthernet-кабель

Ethernet-кабель является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick), желтый кабель (yellow cable) или 10BaseT5 . Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности он является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Сheapernеt-кабель

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet или 10BaseT2 . Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит в секунду.

При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors).

Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей мобъе составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

Оптоволоконные линии

Наиболее дорогими являются оптопроводники(рис.6), называемые также стекловолоконным кабелем.

Существует два типа оптоволоконного кабеля: одномодовый (singlemode) и многомодовый (miltitmode(рис7). Основное отличие между ними заключается в толщине сердечника и оболочки. Одномодовый световод обычно имеет толщину порядка 8,3/125 микрон, а многомодовое волокно - 62,5/125 микрон. Эти значения соответствуют диаметру сердечника и диаметру вместе взятых сердечника и оболочки. Световой луч, распространяющийся по сравнительно тонкому сердечнику одномодового кабеля, отражается от оболочки не так часто, как это происходит в более толстом сердечнике многомодового кабеля. Сигнал, передаваемый одномодовым кабелем, генерируется лазером, и представляет собой волну только одной длины, в то время как многомодовые сигналы, генерируемые светодиодом (LED, 1ight-emitting diode), переносят волны различной длины. Эти качества позволяют одномодовому кабелю функционировать с большей пропускной способностью по сравнению с многомодовым и преодолевать расстояния в 50 раз длиннее.

Скорость распространения информации по оптопроводникам достигает нескольких миллиардов бит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются они там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподспушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники бъединяяются в JIBC с помощью звездообразного соединения.

Рис. 6. Рис.7

3.3.2 Сетевая карта

Платы сетевого адаптера выступают в качестве физического интерфейса, или соединения между компьютером и сетевым кабелем. Платы вставляются в специальные гнезда (слоты расширения) всех компьютеров и серверов. Чтобы обеспечить физическое соединение между компьютером и сетью, к соответствующему разъему, или порту, платы (после ее установки) подключают сетевой кабель. Назначение платы сетевого адаптера:

- подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче по сетевому кабелю;

- передача данных другому компьютеру;

- управление потоком данных между компьютером и кабельной системой;

- плата сетевого адаптера принимает данные из сетевого кабеля и переводит в форму, понятную центральному процессору компьютера.

Плата сетевого адаптера состоит из аппаратной части и встроенных программ, записанных в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве). Эти программы реализуют функции подуровней управления логической связью и управление доступом к среде канального уровня модели OSI.



3.3.3 Разветвитель (HAB)

Разветвитель служит центральным узлом в сетях с топологией «звезда».

3.3.4 Репитер

При передаче по сетевому кабелю электрический сигнал постепенно ослабевает (затухает). И, искажается до такой степени, что компьютер перестает его воспринимать. Для предотвращения искажения сигнала применяется репитер, который усиливает (восстанавливает) ослабленный сигнал и передает его дальше по кабелю. Применяются репитеры в сетях с топологией «шина».

3.4 Типы построения сетей по методам передачи информации

Локальная сеть Token Ring

Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара (UPT или SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве метода управления доступом станций к передающей среде используется метод - маркерное кольцо (Тоken Ring). Основные положения этого метода:

ь устройства подключаются к сети по топологии кольцо;

ь все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);

ь в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.

В IВМ Тоkеn Ring используются три основных типа пакетов:

ь пакет управление/данные (Data/Соmmand Frame);

ь маркер (Token);

ь пакет сброса (Аbort).

Пакет Управление/Данные. С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети.

Маркер. 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. Посылка такого пакета называет прекращение любых передач.

В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.

Локальная сеть Ethernet

Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet и нститутом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3. Различия между ними незначительные.

Основные принципы работы.

На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина:

ь все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция может начать передачу в любой момент времени (если передающая среда свободна);

ь данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

4. Правила монтажа кабельной части ЛВС

10 BaseT

В 1990 году институт IEEE выпустил спецификацию 802.3 для построения сети Ethernet на основе витой пары. 10 BaseT (10 - скорость передачи 10 Мбит \ с., Base - узкополосная, Т - витая пара) - сеть Ethernet, которая для соединения компьютеров обычно использует неэкранированную витую пару (UTP). Большинство сетей этого типа строятся в виде звезды, но по системе передачи сигналов представляют собой шину, как и другие конфигурации Ethernet. Обычно разветвитель сети 10BaseT выступают как многопортовый репитер. Каждый компьютер подключается к другому концу кабеля, соединенного с разветвителем, и использует две пары проводов: одну для приема, другую для передачи.

Максимальная длина сегмента 10BaseT - 100 м. Минимальная длина кабеля - 2,5 м. ЛВС 10BaseT может обслуживать до 1024 компьютеров.

Для построения сети 10BaseT применяют:

- кабель категории 3, 4 лил 5 UTP;

- соединители RJ - 45 на концах кабеля.

Расстояние от рабочей станции до разветвителя не больше 100 м.

10Base2

В соответствии со спецификацией IEEE 802.3 эта топология называется 10Base2 (10 - скорость передачи 10 Мбит / с, Base - узкополосная передача, 2 - передача на расстояние, примерно в два раза превышающее 100 м (фактическое расстояние 185 м).

Сеть такого типа ориентирована на тонкий коаксиальный кабель, или тонкий Ethernet, с максимальной длиной сегмента 185 м. Минимальная длина кабеля 0,5 м. Кроме того существует ограничение на максимальное количество компьютеров, которое может быть подключено на 185 - метровом сегменте кабеля, - 30 штук.

Компоненты кабеля «тонкий Ethernet”:

BNC баррел - коннекторы (соединители);

BNC Т - коннекторы;

BNC - терминаторы.

Сети на тонком Ethrnet обычно имеют топологию «шина».Стандарты IEEE для тонкого Ethernet не предусматривают использование кабеля трансивера между Т - коннектором и момпьютером. Вместо этого Т - коннектор располагают непосредственно на плате сетевого адаптера.

BNC барелл - коннектор, соединяя сегменты кабеля, позволяет увеличить его общую длину. Однако их использование необходимо свести к минимуму, поскольку они ухудшают качество сигнала.

Сеть на тонком Ethernet может поддерживать до 30 узлов (компьютеров и принтеров) на один сегмент.

Сеть на тонком Ethernet может состоять максимум из пяти сегментов кабеля, соединенных четырьмя репитерами, но только к трем сегментам при этом могут быть подключены рабочие станции. Таким образом два сегмента остаются зарезервированными для репитеров, их называют межрепитерными связями. Такая конфигурация называется правило 5 - 4 - 3.

10Base5

В соответствии со спецификацией IEEE эта топология называется 10Base5 (10 - скорость передачи 10 Мбит / с, Base - узкополосная передача, 5 - сегменты по 500 метров (5 раз по 100 метров)). Есть и другое ее название - стандартный Ethrnet.

Сети на толстом коаксиальном кабеле (толстый Ethrnet) обычно используют топологию “шина”. Толстый Ethrnet может поддерживать до 100 узлов (рабочих станций, репитеров и т. д.) на магистральный сегмент. Магистраль, или магистральный сегмент, - главный кабель, к которому присоединяются трансиверы с подключенными к ним рабочими станциями и репитерами. Сегмент толстого Ethernet может иметь длину 500 метров при общей длине сети 2500 метров. Расстояния и допуски для толстого Ethernet больше, чем для тонкого Ethernet.

Компоненты кабельной системы:

Трансиверы. Трансиверы, обеспечивая связь между компьютером и главным кабелем ЛВС, совмещены с «зубом вампира», соединенным с кабелем.

Кабели трансиверов. Кабель трансивера (ответвляющий кабель) соединяет кабель с платой сетевого адаптера.

DIX - коннектор, или AUI - коннектор. Этот коннектор расположен на кабеле трансивера.

Баррел - коннекторы и терминаторы.

Сеть на толстом Ethernet может состоять максимум из пяти магистральных сегментов, соединенных репитерами (по спецификации IEEE 802.3), но только к трем сегментам при этом могут быть подключены компьютеры. При вычислении общей длины кабеля «толстый Ethernet” длина кабеля трансивера не учитывается, т. е. в расчет принимают только длину сегмента кабеля “ толстый Ethernet”. Минимальное расстояние между соседними подключениями - 2,5 метра. В это расстояние не входит длина кабеля трансивера. Толстый Ethernet был разработан для построения ЛВС в рамках большого отдела лил всего здания.

Обычно в крупных сетях совместно используют толстый и тонкий Ethernet. Толстый Ethernet хорошо подходит в качестве магистрали, а для ответвляющихся сегментов применяют тонкий Ethernet. Вы наверно помните, что толстый Ethernet имеет медную жилу большего сечения и может передавать сигналы на большие расстояния, чем тонкий Ethernet. Трансивер соединяют с кабелем «толстый Ethernet”, AUI - коннектор кабеля трансивера включают в репитер. Ответвляющиеся сегменты «тонкого Ethernet» соединяют с репитером, а к ним уже подключаются компьютеры.

10BaseFL

10BaseFL (10 - скорость передачи 10 Мбит / с, Base - узкополосная передача, FL - оптоволоконный кабель) представляет собой сеть Ethernet, в которой компьютеры и репитеры соеденины между собой оптоволоконным кабелем.

Розетки и разъемы UTP

Для подключения кабелей используются 8-контактные модульные (рис.8)розетки (modular jack). На кабелях устанавливают с помощью специальных обжимных клещей 8-контактные разъемы RJ-45(рис.9).

Рис.8 Модульная розетка

Рис. 9 8-контактные разъемы RJ-45

При обмене данными между двумя устройствами приемник одного из устройств должен быть соединен с передатчиком другого и наоборот. Перекрутка пар (cross-over) обычно реализуется внутри одного из устройств при разводке кабеля в разъеме. Некоторые порты концентраторов и коммутаторов поддерживают возможность смены типа разводки проводников в разъеме (MDI-X или Normal). Сетевые адаптеры компьютеров обычно не позволяют менять тип разводки порта и обозначаются как устройства с портом MDI или Uplink.

На рисунках 8 и 9 показаны варианты соединения портов прямым и перекрученным (cross-over) кабелем.

Кабельные стыки должны обеспечивать не менее 750 циклов соединение-разъединение.

Установка соединительных элементов

Длина раскрученной части пар при установке соединительных элементов должна быть минимальной - не более 25 мм для категории 4 и не более 13 мм - для категории 5. При установке соединительных элементов следуйте рекомендациям производителя. Снимайте защитную оболочку с кабеля только на длину, требуемую для установки соединительных элементов.

Соединительные шнуры (патч-кабели) UTP

Категория патч-кабеля должна соответствовать категории кабеля в горизонтальной системе.

Патч-кабели должны иметь многожильные проводники для обеспечения достаточной гибкости.

Прокладка кабелей

Во избежание обрыва проводников натяжение не должно превышать 110N.

Радиус изгиба не должен быть меньше 4 диаметров кабеля для горизонтальной проводки.

Избегайте передавливания кабелей, причинами которого могут быть:

- перекручивание кабелей при установке

- неаккуратное подвешивание кабелей

- слишком плотная укладка кабелей в канал или коробслишком

- малый радиус изгиба

Кабели AUI

Кабели AUI используются для соединения портов AUI с магистралями из толстого коаксиального кабеля. Максимальная длина кабеля составляет 50 метров.

5. Подключение локальной сети к Интернету

Способов подключения локальной сети в глобальную сеть Интернет существует множество, например, можно использовать один модем и подключаться к провайдеру по телефонной линии, а все остальные компьютеры в сети будут работать через прокси-сервер(рис.10).

Таким образом, можно подключить к интернету всю сеть. Это достигается специальной программой Win proxy. Хотя у нее есть много аналогов сходных по функциям, а даже может быть и более функциональных в своей работе. Однако автор проекта работал только с Winproxy.

Одновременно могут работать 12 пользователей с эффективной скоростью около 500 байт/с (одновременное получение большого объема информации). Реально можно подключить к такому каналу и большее количество пользователей, но задержки в работе сети из-за неравномерности нагрузки могут создать вам проблемы. Кроме того, необходимо учесть, что ваш WWW_cepвep тоже будет создавать нагрузку на канал.

Нагрузка канала делится на восходящую и нисходящую.

Нисходящая - это то, что вы получаете из сети, восходящая - то, что вы отправляете. При этом сервер, «видимый» снаружи, в основном создает восходящую нагрузку. Но запросы к серверу и прочая служебная информация образуют дополнительную нисходящую нагрузку, составляющую около 10% от восходящей. Таким образом, объем информации на вашем сервере и частота посещения будут оказывать влияние на скорость передачи по каналу другой информации.

Аналоговые и цифровые каналы.

Под каналом понимают совокупность среды распространения и технических средств передачи данных между канальными интерфейсами. В зависимости от типа передаваемых сигналов различают два больших класса класса каналов связи: цифровые и аналоговые. Цифровой канал является битовым трактом с цифровым(импульсным) сигналом на входе и выходе канала. На вход аналогового канала, поступает непрерывный сигнал, и с его выхода также снимается непрерывный сигнал. Как известно , сигналы характеризуются формой своего представления.

Аналоговый сигнал имеет волнообразную форму. Тогда как цифровой имеет четкие очертания. И в основном представлен прямоугольной формой. .

Локальная сеть дома не самое дешевое удовольствие, но затраты на ее организацию и поддержание окупаются теми удобствами, которые она предоставляет. А подключение к Интернету локальной сети - предприятие выгодное с любой точки зрения.

Рис. 10 Варианты ЛВС с выходом в Интернет



Условные обозначения.

- 3Com EtherLink Server 10/100/1000 PCI (3C995-T) (Сетевая Плата)

- 3Com EtherLink Server 10/100 (Сетевая плата)

Кроссовый кабель

Витая Пара 5-й категории

локальный вычислительный сеть архитектура монтаж



Заключение

В данном реферате была рассмотрена подробно тема о локальных сетях и их особенностях. В заключение отмечу основные преимущества работы в локальной сети.

Основным преимуществом работы в локальной сети является использование в многопользовательском режиме общих ресурсов сети: дисков, принтеров, модемов, программ и данных, хранящихся на общедоступных дисках, а также возможность передавать информацию с одного компьютера на другой. Перечислим основные преимущества работы в локальной сети с файловым сервером:

1. Возможность хранения данных персонального и общего использования на дисках файлового сервера. Благодаря этому обеспечивается: одновременная работа нескольких пользователей с данными общего применения, многоаспектная защита данных на уровне каталогов и файлов, создание и обновление общих данных сетевыми прикладными программными продуктами, такими как Excel, Access. При этом ограничения на доступ, устанавливаемые в прикладной программе, действуют в рамках ограничений, установленных сетевой операционной системой.

2. Возможность постоянного хранения программных средств, необходимых многим пользователям, в единственном экземпляре на дисках файлового сервера. Благодаря указанной возможности обеспечивается: рациональное использование внешней памяти за счет освобождения локальных дисков рабочих станций от хранения программных средств; обеспечение надежного хранения программных продуктов средствами защиты сетевой ОС; упрощение поддержки программных продуктов в работоспособном состоянии и их обновления, так как они хранятся в одном экземпляре на файловом сервере.

3. Обмен информацией между всеми компьютерами сети.

4. Одновременная печать всеми пользователями сети на общесетевых принтерах. При этом обеспечивается: доступность сетевого принтера любому пользователю, возможность использования мощного и качественного принтера при его защищенности от неквалифицированного обращения, выполнение печати как из программных продуктов, поддерживающих сетевую печать, так и не поддерживающих ее.

5. Возможность использования сетевой среды для методического усовершенствования процесса за счет применения специальных программ обмена информацией между компьютерами.

6. Обеспечение доступа пользователя с любого компьютера локальной сети к ресурсам глобальных сетей при наличии единственного коммуникационного узла глобальной сети.

Список литературы

1. Экономическая информатика/Конюховский П.В., Колесова Д.Н. - СПб: Питер,2000.-560с.

2. Информационные технологии в экономике и управлении: Учебник. Издание4-е, перераб. и доп./Козырев А.А. - СПб.: Изд-во Михайлова В.А.,2005.-448с.

3. Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей/Степанов А.Н. - СПб.: Питер,2007.-509с.

4. Как развернуть компьютерную сеть дома и в офисе/Джо Хабракен; Пер. с англ. Ковровой М.Г. - М.: ДМК Пресс, 2008. - 448с.

Размещено на Allbest.ru