Локальные вычислительные сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Локальные вычислительные сети



Введение

сеть серверный компьютер вычислительный

Прогресс в развитии микропроцессорной техники сделал ее доступной массовому потребителю, а высокая надежность, относительно низкая стоимость, простота общения с пользователем-непрофессионалом в области вычислительной техники послужили основой для организации систем распределенной обработки данных, включающих от десятка до сотен компьютеров, объединенных в вычислительные сети. Появление локальных вычислительных сетей (ЛВС) позволило значительно повысить эффективность применения вычислительных технологий за счет более рационального использования аппаратных, программных и информационных ресурсов вычислительной системы, значительного улучшения эксплуатационных характеристик (в первую очередь повышения надежности) и создания максимальных удобств для работы конечных пользователей

В данной работе раскрывается понятие компьютерной сети, дается обзор существующих на данный момент вариантов ее организации, даются рекомендации по её эксплуатации.



1. Сеть. Компьютерная сеть

Сеть (network) - взаимодействующая совокупность устройств передачи и обработки данных.

Сети позволяют обмениваться информацией и использовать различные методы контроля над способом ее передачи. Данные по сети передаются из одного местоположения в другое, иногда по разным путям, и, в конечном счёте, доставляются в необходимый пункт назначения.

Компьютерная сеть (КС) - система связи компьютеров или вычислительного оборудования. Для передачи данных могут быть использованы различные физические явления, как правило - различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

Основной единицей КС считается узел - это любое устройство, отправляющее и получающее информацию по сети.

Компьютерные сети используются по всему миру в организациях, в школах, в государственных учреждениях и дома. Многие сети подключены друг к другу через Интернет. По сети можно обмениваться различными типами ресурсов и данных.

Компьютерные сети позволяют решать такие задачи, как, например:

- обеспечение распределенной обработки данных и параллельной обработки многими электронно-вычислительными машинами (ЭВМ);

- возможность создания распределенной базы данных, размещаемой в памяти различных ЭВМ;

- возможность обмена большими массивами информации между ЭВМ, удаленными друг от друга на различные расстояния;

- коллективное использование дорогостоящих ресурсов: прикладных программных продуктов, баз данных (БД), баз знаний, печатающих устройств, сетевых операционных систем (ОС);

- предоставление большего перечня услуг, в том числе таких, как электронная почта, телеконференции, организация безбумажного документооборота, электронная подпись;

- повышение эффективности использования средств вычислительной техники за счет более интенсивной и равномерной их загрузки, а также надежности обслуживания запросов пользователей;

- и др. [1]

Первая в мире компьютерная сеть была создана 2 сентября 1969 года группой студентов из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Она состояла из двух вычислительных комплексов, соединённых кабелем. С помощью созданной системы была осуществлена первая передача цифровых данных на расстоянии - компьютеры обменялись несколькими битами тестовой информации.



2. Виды компьютерных сетей

Компьютерные сети можно классифицировать по различным признакам. По принципам управления КС делятся на одноранговые и многоранговые (клиент-серверные).

2.1 Одноранговые сети

Устройства в одноранговой сети подключены непосредственно друг к другу. Такие сети просты в установке и не требуют дополнительного оборудования или специального администратора. Пользователи контролируют свои ресурсы, а оптимальная работа сети обеспечивается при наличии небольшого числа компьютеров. [5]

Одноранговые сети находят свое применение в домашнем использовании, в небольших офисах, ресторанах и кафе, то есть в тех местах, которые позволяют поддерживать работу сети с небольшим количеством подключений.

Одноранговая сеть является крайне неуправляемой с точки зрения системного администратора, и чем больше участников сети, тем более этот факт заметен. Например, чтобы ограничить работу пользователя с теми или иными устройствами, потребуется выполнить определенные настройки операционной системы. Сделать это централизованно невозможно, поэтому требуется личное присутствие администратора возле каждого компьютера либо применение программ удаленного управления компьютером. Это же касается обновления антивирусных баз, установки обновлений операционной системы и офисных программ и т.д.

Использование одноранговой сети можно считать оправданным только в случае, если количество узлов сети достаточно мало и все они расположены на небольшой территории, например в пределах одного или нескольких помещений. [3]

Поддержка одноранговых сетей имеется в любой современной операционной системе семейства Microsoft Windows. По этой причине для организации такой сети никакого дополнительного программного обеспечения не требуется.

В одноранговой сети доступ к общему ресурсу одновременно могут получить только 10 участников сети. Если для вас важен этот момент, то вам следует установить серверную операционную систему.

В таблице приведены основные преимущества и недостатки одноранговой сети, накоторые обязательно стоит обратить внимание, прежде чем выбрать тип будущей локальнойсети.

Особенности одноранговых сетей

Преимущества сети	Недостатки сети
Простота и дешевизна создания	Отсутствует возможность централизованного управления пользователями и ресурсами
Не требует управляющих компьютеров	Каждый пользователь должен самостоятельно следить за состоянием программного обеспечения
Работа сети не зависит от работоспособности конечных узлов	Сложность обеспечения защиты информации

2.2 Клиент-серверные сети

Это сети, в состав которых входят один или несколько выделенных серверов. Остальные компьютеры такихсетях (рабочие станции) выступают в роли клиентов.

Под словом «сервер» следует понимать выделенный компьютер, на котором установлена система управления пользователями и ресурсами сети. Данный компьютер в идеале должен отвечать только за обслуживание сети, и никакие другие задачи выполнять на нем не следует. Этот сервер называется контроллер домена. Он является наиболее важным объектом сети, поскольку от него зависит работоспособность всей сети. Именно поэтому данный сервер обязательно подключают к системе бесперебойного питания. Кроме того, в сети, как правило, присутствует дублирующей сервер, который называется вторичный контроллер домена.

Кроме контроллера домена в сети могут использоваться и другие серверы разного назначения, к числу которых относятся следующие:

- Файл-сервер. Данный сервер представляет собой хранилище файлов разного типа. На нем, как правило, хранятся файлы пользователей, общие файловые ресурсы. Главное требование к файловому серверу - надежная дисковая подсистема, которая может обеспечивать безопасное хранение файлов и доступ к ним.

- Сервер базы данных. Серверы подобного типа наиболее востребованы, поскольку позволяют обеспечить доступ к единой базе данных. В качестве таковой могут выступать базы данных бухгалтерского и другого типа учета, юридическо-правовые базы данных и т.д. В качестве сервера базы данных используются мощные компьютеры с большим объемом оперативной памяти и RAID-массивом из быстрых жестких дисков.

- Сервер приложений. Сервер приложений используется в качестве промежуточного звена между сервером базы данных и клиентским компьютером. Это позволяет организовать так называемую трехзвенную (или трехуровневую) архитектуру, с помощью которой выполнение программ, требующих обмен с базой данных, происходит максимально быстро и эффективно.

- Принт-сервер. Специальный сервер, позволяющий сделать процесс печати более контролируемым и быстрым. Используется в сетях, которым необходим доступ к общему принтеру.

- Интернет-шлюз. Данный сервер позволяет предоставить пользователям локальной сети доступ в Интернет, а также организовать доступ к ресурсам по протоколам FTP и HTTP. Поскольку данный сервер является «окном» во внешнюю сеть, к нему предъявляются определенные требования, среди которых основными являются требования к безопасности локальных данных и защита от доступа к ним извне.

- Почтовый сервер. Практически каждое серьезное предприятие, применяющее для организации обмена данными сеть на основе сервера, для общения с внешним миром пользуется корпоративными электронными ящиками. Этот подход вполне оправдан, поскольку позволяет контролировать входящий и исходящий трафик, тем самым блокируя возможность утечки информации.

- Кроме упомянутых выше, могут использоваться и другие типы серверов, что зависит только от потребностей сети. Подключение новых серверов не вызывает никаких трудностей, поскольку гибкость и возможности сети на основе сервера позволяют сделать это в любой момент.

С точки зрения системного администратора, сеть на основе сервера хотя и наиболее сложная в создании и обслуживании, но в то же время наиболее управляемая и контролируемая. Благодаря наличию главного компьютера управление учетными записями пользователей происходит очень легко и, самое главное, - эффективно. Благодаря политикам безопасности также упрощается контроль над самими компьютерами, что делает сеть болееуправляемой, а данные в ней более защищенными.

На сервер устанавливается серверная операционная система, которая, в отличие отобычной операционной системы, обладает некоторыми преимуществами, например поддержкой нескольких процессоров, большего объема оперативной памяти, инструментамиадминистрирования сети и т.д. К таким операционным системам относятся Windows Server 2003, WindowsServer 2008 ит. д.

Особенности сетей на основе выделенного сервера

Преимущества сети	Недостатки сети
Высокая скорость и производительность сети	Дорогая в создании и обслуживании
Использование выделенных серверов, что облегчает работу с ресурсами	Необходимость в системном администраторе
Наличие дублирующих систем, позволяющих защитить данные и сделать доступ к ним бесперебойным	Зависимость сети от работоспособности контроллера домена
Централизованное обновление ОС и ПО
Полный контроль надо пользователями в сети
Лёгкая расширяемость сети

От выбора типа сети зависит ее будущее: расширяемость, возможность использования того или иного программного обеспечения и оборудования, надежность сети и многое другое. В этом плане сеть на основе сервера является наиболее предпочтительной и выгодной.

3. Классы компьютерных сетей

В зависимости от территориальной рассредоточенности компьютеров, входящих в состав сети и обеспечивающих пользователям доступ к ее ресурсам (абонентских систем), компьютерные сети разделяют на три основных класса:

- Глобальныесети (WAN - Wide Area Network);

- Региональныесети (MAN - Metropolitan Area Network);

- Локальныесети (LAN - Local Area Network). [1]

Локальная сеть, LAN (Local Area Networks) - сеть, с помощью которой компьютеры объединяются, как правило, на ограниченной территории. Такой вариант сети встречается в офисах, на небольших предприятиях и т.д. Также LAN часто используется в домашних условиях. Главное ее предназначение - организация доступа к общим ресурсам внутри сети. В дальнейшем локальные сети будут рассмотрены более подробно.

Отдельный класс представляют корпоративные сети - intranet (узлы находятся в пределах одной организации, фирмы, завода). Количество узлов в КВС может достигать нескольких сотен. При этом в состав корпоративной сети обычно входят не только персональные компьютеры, но и мощные ЭВМ, а также различное технологическое оборудование (роботы, сборочные линии и т.п.).

Региональная сеть (MAN) объединяет абонентские системы, расположенные друг от друга на значительном расстоянии: в пределах отдельной страны, региона, большого города.

Глобальная сеть объединяет абонентские системы, рассредоточенные на большой территории, охватывающие различные страны и континенты Взаимодействие абонентских систем (АС) осуществляется на базе различных территориальных сетей связи, в которых используются телефонные линии связи, радиосвязь, системы спутниковой связи.

В качестве линий связи в глобальных сетях используются как специально проложенные (например, трансатлантический оптоволоконный кабель), так и существующие линии связи (например, телефонные сети). Количество узлов в ГВС может достигать десятков миллионов. В состав глобальной сети входят отдельные локальные и корпоративные сети.

Всемирная сеть - это объединение глобальных сетей (Internet). Она охватывает все континенты и позволяет получать доступ к данным практически независимо от их физического расположения.



4. Основные понятия и технологии организации сетей

4.1 Поток данных

При передаче данных по компьютерной сети они разбиваются на небольшие фрагменты, которые называются пакетами. Каждый пакет содержит информацию об адресе источника и назначения. Пакет вместе с информацией об адресах называется кадром. Он также содержит информацию, описывающую порядок повторной сборки всех пакетов в точке назначения. Пропускная способность определяет количество пакетов, которые можно передать в течение фиксированного периода времени.

Пропускная способность измеряется в битах в секунду и, как правило, передается в одной из следующих единиц измерения:

- бит/с - бит в секунду

- Кбит/с - килобит в секунду

- Мбит/с - мегабит в секунду

- Гбит/с - гигабит в секунду[5]

Данные могут передаваться по сети с помощью одного из трех режимов: симплексного, полудуплексного и полнодуплексного.

- Симплексный режим, который также называют однонаправленным, обозначает передачу данных единым потоком в одном направлении. Примером симплексной передачи является сигнал, отправляемый с телевизионной станции на домашний телевизор.

- При полудуплексной передаче канал связи позволяет выполнять передачу в двух направлениях, но не одновременно. Двусторонние радиоканалы, например полицейская или аварийная мобильная радиосвязь, работают в полудуплексном режиме. Если нажата кнопка на микрофоне для передачи данных, невозможно услышать собеседника на другом конце. Если пользователи на обоих концах попытаются говорить одновременно, передать данные не удастся.

Передача данных в обоих направлениях одновременно называется полнодуплексной. Несмотря на то, что данные передаются в обоих направлениях, пропускная способность измеряется только в одном. Сетевой кабель со 100 Мбит/с в полнодуплексном режиме имеет пропускную способность 100 Мбит/с.

Примером полнодуплексной связи является телефонная связь. Оба собеседника могут говорить и слушать одновременно.

Полнодуплексная сетевая технология повышает производительность сети, поскольку позволяет получать и отправлять данные одновременно. Широкополосные технологии, такие как цифровая абонентская линия (DSL) и кабельное подключение, функционируют в полнодуплексном режиме. Широкополосные технологии позволяют одновременно передавать несколько сигналов по одному проводу. Например, при использовании подключения DSL пользователи могут одновременно загружать данные на компьютер и говорить по телефону. [2]

4.2 Адресация оборудования в сети

IP-адрес - это число, используемое для идентификации устройства в сети. Чтобы связываться с другими устройствами в сети, каждое устройство в сети должно иметь уникальный IP-адрес. Как было указано выше, узел - это устройство, отправляющее и получающее информацию по сети. Сетевые устройства - это устройства, перемещающие данные по сети. [5]

Адрес IPv4 представляет собой серию из 32 двоичных бит (единиц и нулей). Они группируются по четыре восьмибитных сегмента - в так называемые октеты. Каждый октет представлен в виде десятеричного значения, отделенного десятеричной точкой. Этот формат называется точечно-десятичной нотацией.

Логический 32-битный адрес IPv4 представляет собой иерархическую систему и состоит из двух частей. Первая идентифицирует сеть, вторая - узел в этой сети. Обе части являются обязательными. Например, если адрес IPv4 узла - 192.168.18.57, то первые три октета (192.168.18) представляют собой сетевую часть адреса, а последний октет (.57) является идентификатором узла. Такой подход называется иерархической адресацией, поскольку маршрутизаторы должны связываться только с сетями, а не с отдельными узлами. Маршрутизатор - это сетевое устройство, пересылающее пакеты данных по сетям в места их назначения.

Маска подсети обозначает сетевую часть адреса IPv4. Как и адрес IPv4, маска подсети имеет вид десятичного числа с точками. Как правило, узлы в локальной сети используют одну и ту же маску подсети.

В начале 90-х гг. возникло беспокойство по поводу нехватки сетевых адресов IPv4, в результате чего инженерная группа по развитию Интернета приступила к поискам замены. Это привело к разработке решения, которое сейчас известно как IPv6. В настоящее время адреса IPv6 используются параллельно с адресами IPv4 и уже начинают их вытеснять.

Адрес IPv6 состоит из 128 бит с возможным размером адресного пространства 2^128. В десятичном обозначении это составляет приблизительно 3 и 38 нулей. С введением IPv6 количество адресов на одного человека составило приблизительно 10^30.

MAC-адрес присвоен сетевой интерфейсной плате и известен как физический адрес. Физический адрес остается неизменным независимо от местоположения узла в сети, как отпечатки пальцев человека остаются прежними независимо от того, где он находится. MAC-адреса состоят из 6 групп по две шестнадцатеричных цифры, разделенных дефисом (-) или двоеточием (:), например 00-26-6C-FC-D5-AE. Шестнадцатеричные цифры определяются как значения из диапазона цифр от 0 до 9 и букв от a до f.



4.3 Топологии сетей

Объединяя в сеть несколько (больше двух) компьютеров, необходимо решить, каким образом соединить их друг с другом - выбрать конфигурацию (топологию) физических связей.

Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, коммутаторы), а рёбрам - физические или информационные связи между вершинами. [3]

Таким образом, топология сети, или сетевая топология, - это описание схемы сети, включающее в себя способ взаимного расположения компьютеров и их объединения. Кроме того, это описание содержит множество правил, связанных с прокладкой кабеля, подключением оборудования, взаимодействием управляющих устройств и т.д.

Различают сетевую топологию четырех видов: физическую, логическую, информационную и топологию управления обменом. Однако чаще всего понятие сетевой топологии ассоциируется именно с расположением компьютеров относительно друг друга, то есть с физической топологией.

Логическая топология описывает доступ узлов к носителю и их связь в сети. Два наиболее распространенных типа логических топологий - широковещательная и эстафетная передача. В широковещательной топологии узел отправляет широковещательное сообщение всем узлам в одном сегменте сети. Эстафетная передача управляет доступом к сети путем последовательной передачи электронного маркера каждому узлу. Если узлу необходимо передать данные, он добавляет данные и адрес назначения к маркеру, который является кадром в специальном формате. Затем маркер передается другому узлу с адресом назначения. Узел назначения принимает данные кадра. Если у узла нет данных для отправки, маркер передается другому узлу.

Топологии сетей

Существует достаточно много способов объединения компьютеров, то есть сетевых топологий. К их числу относятся топологии «шина», «звезда», «кольцо», «двойное кольцо», «дерево», «решетка» и др. Наибольшее распространение получили сетевые топологии «шина», «звезда» и «кольцо».

- В шинной топологии каждый компьютер подключен к общему кабелю. Кабель соединяет один компьютер со следующим, как автобусная линия, проходящая через город. На конце кабеля установлен небольшой колпачок, который называется заглушкой. Заглушка препятствует перемещению сигналов вперед-назад и возникновению связанных с этим сетевых ошибок.

- В кольцевой топологии узлы соединены в физическое кольцо или круг. Поскольку у кольцевой топологии отсутствуют начало и конец, на кабель не устанавливается заглушка. Маркер перемещается по кольцу, останавливаясь на каждом узле. Если узлу необходимо передать данные, он добавляет к маркеру данные и адрес назначения. Маркер продолжает перемещение по кольцу, пока не остановится на узле с адресом назначения. Узел назначения принимает данные маркера.

- Звездообразная топология имеет центральную точку подключения, которой обычно является такое устройство, как концентратор, коммутатор или маршрутизатор. Каждый узел в сети имеет сегмент кабеля, который подсоединяет узел напрямую к центральной точке подключения. Преимущество звездообразной топологии - простота устранения неполадок. Топология «звезда» может быть реализована иерархически.

- В полносвязной топологии все устройства подключены друг к другу. Когда каждое устройство подключено ко всем остальным, сбой какого-либо кабеля или устройства не влияет на работу сети. Полносвязная топология используется в глобальных сетях, соединяющих локальные сети.

- Гибридная топология - сочетание двух или более основных топологий сети, например топология «звезда-шина» или «звезда-кольцо». Преимущество гибридной топологии заключается в том, что она может быть реализована для различных сетевых сред. [3]

Тип топологии определяет возможности сети, такие как простота настройки, скорость и длина кабеля. Архитектура локальной сети описывает логические и физические топологии, используемые в сети. [5]

4.4 Модели данных TCP/IP и OSI

Архитектурная модель - это распространенная система ориентиров для объяснения обмена данными через Интернет и разработки протоколов связи. Она разделяет функции протоколов на управляемые уровни. Каждый уровень выполняет определенную функцию в процессе связи через сеть.

Модель TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

Набор протоколов TCP/IP стал основным стандартом для Интернета. TCP/IP представляет собой набор общих стандартов, указывающих способ передачи пакетов информации между компьютерами в одной или нескольких сетях.

Модель TCP/IP была создана исследователями Министерства обороны США. Набор протоколов TCP/IP - ведущий стандарт передачи данных по сетям и через Интернет. Он состоит из уровней, выполняющих необходимые функции по подготовке данных для передачи по сети. В таблице 2.1 показаны четыре уровня модели TCP/IP.

Сообщение формируется на верхнем прикладном уровне и переходит по уровням TCP/IP к нижнему уровню сетевого доступа. Информация о заголовке добавляется к сообщению при его перемещении по слоям и последующей передаче. Достигнув места назначения, сообщение перемещается обратно по всем уровням. Информация о заголовке, добавленная к сообщению, удаляется при перемещении сообщения вверх по уровням в место назначения.



Четыре уровня модели TCP/IP

Уровень TCP/IP	Описание
Приложений	Работают протоколы верхнего уровня
Транспортный	Отправка запросов на порты
Межсетевого взаимодействия	IP-адресация и маршрутизация
Сетевого доступа	МАС-адресация и физические компоненты сети

Эталонная модель OSI

Это модель отраслевого стандарта, разделяющая функционирование сетей на семь отдельных уровней: прикладной, представления, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Важно понимать назначение каждого уровня.

- Физический уровень (Physical Layer) обеспечивает виртуальную линию связи для передачи данных между узлами сети. На этом уровне выполняется преобразование данных, поступающих от следующего, более высокого уровня (уровень управления передачей данных), в сигналы, передающиеся по кабелю.

- Уровень управления линией передачи данных (Data Link) обеспечивает виртуальную линию связи более высокого уровня, способную безошибочно передавать данные в асинхронном режиме. При этом данные обычно передаются блоками, содержащими дополнительную управляющую информацию. Такие блоки называют кадрами.

- Сетевой уровень (Network Layer) предполагает, что с каждым узлом сети связан некий процесс. Процессы, работающие на узлах сети, взаимодействуют друг с другом и обеспечивают выбор маршрута передачи данных в сети (маршрутизацию), а также управление потоком данных в сети.

- Транспортный уровень (Transport Layer) может выполнять разделение передаваемых сообщений на пакеты на передающем конце и сборку на приемном конце. На этом уровне может выполняться согласование сетевых уровней различных несовместимых между собой сетей через специальные шлюзы. Например, такое согласование потребуется для объединения локальных сетей в глобальные.

- Сеансовый уровень (Session Layer) обеспечивает интерфейс с транспортным уровнем. На этом уровне выполняется управление взаимодействием между рабочими станциями, которые участвуют в сеансе связи. В частности, на этом уровне выполняется управление доступом на основе прав доступа.

- Уровень представления (Presentation Layer) описывает шифрование данных, их сжатие и кодовое преобразование

- Уровень приложений (Application Layer) отвечает за поддержку прикладного программного обеспечения конечного пользователя.

Другие стандарты

Модель OSI обращается с данными так, как будто мир за пределами компьютера переполнен опасностями. Результатом этого является сверхвысокая надежность обмена информации, однако замедляется передача и усложняется реализация модели.

Во время разработки модели OSI в конце 70-х годов несколько компаний разработали свои методы, достаточно отдаленно напоминающие модель OSI, однако обеспечивающие высокую скорость обмена. Корпорация IBM реализовала систему с передачей маркера (token) в рамках Стандартной Сетевой Архитектуры (Standard Network Architecture - SNA). В это же время широко известный исследовательский центр компании Xerox в Palo Alto реализовал схему, названную XNS (Xerox Network Services), обеспечивающую множественный доступ к среде передачи. Вариация этого метода, названного Ethernet, была адаптирована в системе TCP/IP.

Все эти вариации достаточно слабо связаны с моделью OSI. Институт (IEEE) организовал комитет 802 (в феврале 1980, отсюда и название), который начал заниматься разработкой сетевых спецификаций, реализованных в серии документов 802.

Протокол Ethernet описывает правила управления связью в сети Ethernet. Чтобы обеспечить совместимость всех устройств Ethernet друг с другом, IEEE разработала стандарты для производителей и программистов по разработке устройств Ethernet.

Архитектура Ethernet основана на стандарте IEEE 802.3, который определяет, что в сети реализуется способ контроля доступа «множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов» (CSMA/CD).

В CSMA/CD все конечные станции прослушивают сетевой провод и ждут, когда он будет свободен для отправки данных. Когда конечная станция определяет, что никакие другие узлы не передают данные, она пытается отправить данные. Если никакая другая станция в это же время не отправляет данные, эта передача без проблем поступает на компьютер назначения. Если другая станция определяет этот же сигнал свободной сети и одновременно передает данные, на сетевом носителе происходит конфликт.

Зачем нужна модель OSI, если разработаны специальные стандарты? Дело в том, что все сетевые ОС, такие, как LANtastic, NetWare, Windows NT, Windows 95 и пр., используют одни и те же основные процессы для обмена данными между узлами сети. Компоненты сети могут не соответствовать в точности модели OSI, но они должны следовать ей в общих вопросах.



5. Сетевые устройства

Сетевые устройства используются для подключения компьютеров и периферийных устройств так, чтобы они могли обмениваться данными. К сетевым устройствам относятся концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, а также многофункциональные устройства. Тип развертываемого устройства зависит от типа сети.

5.1 Активное оборудование

Оборудование, которое непосредственно участвует в процессе передачи данных путем аппаратной обработки сигнала, называется активным. К нему относятся сетевой адаптер, концентратор, коммутатор и т.д.

Сетевой «проводной» адаптер

Сетевой адаптер, или сетевая карта (рисунок 2.1), - это ключевое оборудование, которое используется в качестве посредника между компьютером и средой передачи данных. Без сетевого адаптера невозможен обмен информацией в принципе. Его задача - обработать полученные данные.

Сетевой адаптер



Сетевой беспроводной адаптер

Несмотря на то что беспроводная сеть в качестве среды передачи данных использует радиоволны, принцип работы беспроводного адаптера похож на принцип работы проводного аналога. Единственное, что их может различать, - наличие антенны.

Сетевой беспроводной адаптер

Концентратор

Концентратор (хаб, репитер, повторитель) - один из вариантов активного центрального управляющего узла, который необходим для соединения компьютеров в сеть при использовании топологии «звезда». Его можно также применять в качестве усилителя сигнала для увеличения максимальной протяженности сети.

Его непосредственным заданием является распространение поступившего по одному из портовсигнала на все остальные порты. При этом для него абсолютно неважно, какого типа данные передаются и кому: в любом случае данные транслируются сразу на все порты, что увеличивает трафик в сети, уменьшая тем самым полезную скорость. В связи с этим использование концентратора как центрального устройства оправдано лишь в небольших сетях.

Концентратор представляет собой устройство, содержащее определенное парное количество портов, как правило, не более 24.

Концентратор

Мост

Сетевой мост - это активное устройство, который используется для объединения в единую сеть разнородных сегментов сети, часто с разной топологией. Его также можно использовать в качестве повторителя для увеличения длины сегментов локальной сети и увеличения количества подключений

Мост имеет небольшой размер и содержит минимальное количество портов, как правило, не более 2-3 портов RJ-45. В последнее время мост как отдельное оборудование используется достаточно редко, поскольку практически любой коммутатор может выполнять аналогичные функции.

Сетевой мост

Коммутатор

Коммутатор (свитч) - основное устройство активного типа, применяемое в качестве центрального узла для подключения компьютеров в сетях, основанных на топологии «звезда».

Большей, чем у концентратора, функциональности коммутатор обязан протоколам, работающим на канальном уровне. Это позволяет избежать лишнего трафика, когда необходимо передать данные от отправителя конкретному компьютеру, не затрагивая при этом остальные компьютеры. За счет этого достигается высокая скорость передачи данных.

Коммутатор представляет собой достаточно интеллектуальное устройство, которое способно обучаться. Он использует MAC-адреса устройств, причем эти адреса коммутатор запоминает. Данные отправляются на конкретный порт, тем самым уменьшая время доставки, а значит, увеличивая скорость передачи данных.

Внешне коммутатор выглядит как коробка с определенным количеством (как правило, не более 48) портов RJ-45.

Коммутатор

Маршрутизатор

Маршрутизатор (роутер) - еще один представитель активного оборудования, который играет роль центрального узла в случае использования топологии «звезда» или комбинированной топологии. По свои возможностям он является наиболее «интеллектуальным» и может делать все, что выполняют концентратор, мост и коммутатор вместе взятые. А кроме того, имеет еще свой «багаж» возможностей: использование обновляемых таблиц маршрутизации, поддержка виртуальных сетей, работа с разнородными сегментами сети, внутренний брандмауэр и многое другое. Как результат - быстрая и эффективная работа локальной сети без лишних задержек и тем более коллизий.

Поскольку маршрутизатор является очень ценным устройством для локальной сети, он обычно позволяет управлять собой, для чего может использоваться либо веб-интерфейс с доступом по определенному IP-адресу, либо один из управляемых портов.

Внешний вид маршрутизатора мало чем отличается от коммутатора и концентратора.

Точка доступа

Точка доступа (Access Point) - представитель активного типа устройств, необходимых для объединения компьютеров в беспроводную сеть. Его аналогом является проводной коммутатор, а в отдельных случаях и маршрутизатор.

Кроме того, точка доступа одновременно является брандмауэром, способным фильтровать иблокировать пакеты, а также, что самое главное, содержит информацию, необходимую для аутентификации пользователей.

Точка доступа использует идентификатор сети, а также подразумевает применение одного или нескольких работающих в паре алгоритмов безопасности и шифрования. В связи с этим, чтобы иметь возможность настраивать эти параметры, точка доступа оборудуется как минимум одним портом RJ-45, посредством которого она подключается к сетевому адаптеру компьютера. Далее, применяя веб-интерфейс или программное обеспечение, идущее в комплекте с точкой доступа, пользователь имеет возможность настраивать необходимые параметры работы точки доступа.

Модем

Модем - активное оборудование, предназначенное для соединения двух удаленных точек, например компьютеров или сегментов сети. Чаще всего он используется для подключения компьютера к Интернету.

Слово «модем» является сокращением от слов «модулятор» и «демодулятор», что подразумевает наличие в составе устройства соответствующей аппаратной начинки, которая выполняет модуляцию и демодуляцию сигнала.

3G-модем DSL-модем

5.2 Пассивное оборудование

Это оборудование, которое также присутствует при передаче данных, но принимает в этомлишь пассивное участие, называется пассивным. Сюда относятся монтажные шкафы, распределительные панели, сетевые розетки, кабель, коннекторы и т.д. К этой группе можно также отнести инструменты, которые используются при создании локальной сети.

Сетевой кабель

Существует несколько типовкабелей, основными из которых являются «витая пара», коаксиальный и оптоволоконный.

Есть разные категории кабеля, каждая из которых имеет свои характеристики и особенности использования. Основными отличительными параметрами являются:

- диаметр проводников;

- количество проводников (пар);

- наличие экрана вокруг проводника (проводников);

- диаметр кабеля;

- диапазон температур, при котором показатели находятся в норме;

- максимально допустимые наводки в кабеле;

- максимальное затухание сигнала в кабеле.

Коннекторы

С помощью коннекторов кабель подключается к нужным разъемам на оборудовании.

Тип коннектора описывают существующие сетевые стандарты, и достаточно часто они несовместимы друг с другом. Например, локальные сети с использованием коаксиальногокабеля требуют применения коннекторов BNC-типа, с использованием кабеля «витая пара» - коннектора RJ-45, стандарта HomePNA - коннекторов RJ-11 и RJ-45 и т.д.

Коннектор RJ-45

Коннектор RJ-45 используется для обжима кабеля «витая пара», который применяется для создания локальных сетей, например стандарта 100BaseTX.

Патч-корд, кросс-корд

Это кабели небольшой длины с обжатыми коннекторами, которые используются для различных целей. Они являются частью сети, построенной с применением кабеля «витая пара».

Патч-корд



Патч-корд, в отличие откросс-корда, сделан из более мягкого кабеля и применяется для подключения компьютеров и другого сетевого оборудования к сетевым розеткам или непосредственно к портам на активном оборудовании.

Что касается кросс-корда, то он имеет гораздо меньшую длину (как правило, не более 1 м) и используется в монтажном шкафу для соединения портов кросс-панели с портами на активном оборудовании или соединения активного оборудования между собой.



6. Рекомендации по использованию сети

Для надёжной работы и повышения производительности сети следует вносить изменения в структуру сети только с учётом требований стандарта.

Для защиты данных от вирусов необходимо установить антивирусные программы (например, NOD32 AntiVirusSystem).

Хотя сеть обычно построена с запасом производительности, всё равно следует беречь сетевой трафик, поэтому с помощью программы для администрирования следить за целевым использованием внутрисетевого и интернет-трафика. Благотворно на производительности сети скажется использование служебных приложений, а так же регулярной антивирусной проверки в ночное время. Также следует разделить во времени загрузку информации из другого сегмента, т.е. постараться чтобы каждый сегмент обращался к другому в отведённое ему время. Установка программ, не имеющих отношения к непосредственной области деятельности компании, должна пресекаться администратором. При монтаже сети необходимо маркировать кабель, чтобы не столкнуться с трудностями при обслуживании сети.

Монтаж сети следует осуществлять через специально отведённые каналы и короба, во избежание повреждений кабеля и наводок.

Для надежной работы сети необходимо наличие сотрудника, отвечающего за всю локальную сеть и занимающегося ее оптимизацией и повышением производительности.

Периферийное оборудование (принтеры, сканеры) следует устанавливать уже после конкретного распределения обязанностей рабочих станций.

Кроме того, необходимо ограничить доступ в серверную комнату и к тумбам с коммутаторами, т.к. отсутствие этой меры даёт злоумышленникам возможность незащищённого доступа к сетевым устройствам.



Заключение

В ходе работы был проведён реферативный обзорпонятий «компьютерная сеть», «локальная сеть».

В результате работы был создан реферат. В его рамках были описаны составные элементы сетей, раскрыты основные понятия данной области.

Основные моменты работы:

- Компьютерная сеть состоит из двух и более компьютеров, которые совместно используют данные и ресурсы.

- Существует несколько типов сетей: локальная сеть (LAN), беспроводная локальная сеть (WLAN), муниципальная сеть (MAN) и глобальная сеть (WAN).

- В одноранговой сети устройства подключены непосредственно друг к другу. Одноранговые сети просты в установке и не требуют дополнительного оборудования или специального администратора. Пользователи контролируют свои ресурсы, а оптимальная работа сети обеспечивается при наличии небольшого числа компьютеров. В клиент-серверной сети используется специализированная система, которая функционирует в качестве сервера. Сервер отвечает на запросы пользователей или клиентов, подключенных к сети.

- Сетевая топология определяет способ подключения компьютеров, принтеров и других устройств. Физическая топология описывает схему подключения проводов и устройств, а также каналы, используемые для передачи данных. Логическая топология описывает путь, по которому сигнал передается из одной точки в другую. Существуют следующие типы топологий: шинная, звездообразная, кольцевая, полносвязная и гибридная.

- Сетевые устройства используются для подключения компьютеров и периферийных устройств так, чтобы они могли обмениваться данными. К сетевым устройствам относятся концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, а также многофункциональные устройства. Тип развертываемого устройства зависит от типа сети.

- Сетевые носители можно определить как способ передачи сигналов, или данных, от одного компьютера к другому. Сигналы могут передаваться по кабелю или беспроводным способом. В данной главе были рассмотрены следующие типы носителей: коаксиальные, типа «витая пара», волоконно-оптические кабели, а также радиочастоты.

- Архитектура Ethernet в настоящее время является самым популярным типом архитектуры локальной сети. Архитектура - это общая структура компьютерной или коммуникационной системы. Она определяет возможности и ограничения данной системы. Архитектура Ethernet основана на стандарте IEEE 802.3. Стандарт IEEE 802.3 определяет для сетей способ контроля доступа CSMA/CD.

- Эталонная модель OSI - это модель отраслевого стандарта, разделяющая функционирование сетей на семь отдельных уровней: прикладной, представления, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Важно понимать назначение каждого уровня.

- Набор протоколов TCP/IP стал основным стандартом для Интернета. TCP/IP представляет собой набор общих стандартов, указывающих способ передачи пакетов информации между компьютерами в одной или нескольких сетях.

- Существует три способа передачи сигналов по каналам данных - это симплексное, полудуплексное и полнодуплексное соединение. Полнодуплексная сетевая технология повышает производительность, поскольку позволяет получать и отправлять данные одновременно. DSL, кабельные каналы и другие широкополосные технологии функционируют в полнодуплексном режиме.

- Сетевые устройства и носители, такие как компьютерные компоненты, требуют регулярного технического обслуживания. Важно регулярно очищать оборудование и применять профилактические меры для предотвращения неполадок. Следует немедленно выполнять ремонт или замену неисправного оборудования во избежание простоев.

- Многие угрозы безопасности связаны с сетевыми средами, устройствами и носителями. Для предотвращения злонамеренной сетевой деятельности необходимо следить за безопасностью сети на физическом и программном уровнях.



Список использованной литературы

1. Чекмарев Ю.В. Локальные вычислительные сети. Издание второе. - М.: ДМК Пресс, 2009.

2. Ибе О. Компьютерные сети и службы удалённого доступа. Пер. с. Англ. - М.: ДМК Пресс, 2010.

3. А. Ватманюк. Создание, обслуживание и администрирование сетей на 100%. СПб: Питер, 2010.

4. А.В. Благодаров, А.Н. Пылкин, Д.М. Скуднев, А.П. Шибанов. Моделирование и синтез оптимальной структуры Ethernet. Горячая линия-телеком, 2011.

5. КурсCisco Networking Academy: IT Essentials 5.0. www.cisco.netacad.com.

Размещено на Allbest.ru