Сычева Состав и характеристика сетевого оборудования ЛВС на защи. Состав и характеристика сетевого оборудования лвс
 Скачать 2.32 Mb.
|
1 Состав и характеристика сетевого оборудования ЛВС1.1Характеристика предметной области С появлением в школах персональных компьютеров пользователи столкнулись с новыми проблемами. Как перенести большой объем информации с одного компьютера на другой? Как распечатать информацию, если всего один принтер? Как предоставить всем компьютерам выход в Интернет? Эти и многие другие проблемы решают компьютерные сети. Компьютерная сеть это соединение двух или более компьютеров для обмена информацией, общего использования программного обеспечения и оборудования (принтеры, модемы, устройства ввода-вывода, устройства хранения информации). Соединение может быть образовано с помощью кабеля или радиоканала (при использовании соответствующего оборудования). Компьютерная сеть подобна сети телефонной, когда в здании организации ставится телефонная станция и к ней подключаются все телефонные аппараты. Получается местная (локальная) сеть. Сначала они образуют локальные сети, а затем объединяются в глобальные сети. Прежде, чем приступить к анализу состава сетевого оборудования ЛВС рассмотрим классификацию компьютерной сети по разным ступеням. Пожалуй, в вершину классификатора можно поместить два вида сетей — реальные и виртуальные. Если не вникать глубоко в суть работы виртуальной сети, то это сеть, "живущая" в другой сети. Виртуальная сеть не может существовать без какой-либо реальной сети, так же, как реальная сеть не может существовать без физической среды передачи данных. Вторую ступень классификатора создадим по признаку размера сети. Сети могут быть локальные, региональные и глобальные. Границы между этими категориями бывают довольно расплывчаты. Сеть района или небольшого города по числу узлов и занимаемой территории может оказаться меньше локальной сети крупной организации. Компьютерная сеть в МБОУ «Судогодская средняя общеобразовательная школа №2» относится к ЛВС, которую будем рассматривать далее в отчете выпускной квалификационной работе. Далее можно разделить сети по возможности постоянного взаимодействия компьютеров между собой. Постоянное взаимодействие компьютеров возможно практически во всех сетях, использующих протокол TCP\IP и имеющих постоянно действующую среду передачи данных. Сети второго вида - это все сети, использующие временное подключение, например dialup, и сети подобные FIDO. В этих сетях возможно подключение одного компьютера к другому в пределах ограниченного времени. Невозможно рассчитывать на передачу файлов или работу с приложением, когда для этого требуется подключение к другому компьютеру в произвольный момент времени. Также к этому виду можно отнести сети, использующие протоколы передачи данных, не позволяющие взаимодействовать произвольному числу компьютеров. Сеть предприятия - эта сеть может содержать большое число компьютеров, управление которыми становится делом хлопотным и трудоемким. Такая сеть должна иметь центр, в котором размещен один или более серверов. Задачи, решаемые данной сетью, обычно связаны с объединением всех ее вычислительных ресурсов с целью решения единой задачи — обеспечение работы предприятия. Для обеспечения единообразного представления данных при передаче информации по линиям связи была сформирована Международная организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO). Эта организация разрабатывает модели международных коммуникационных протоколов, которые описывают международные стандарты систем передачи данных. ISO предложила базовую модель взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection, OSI). Эта модель стала международным стандартом проектирования систем передачи данных. Модель содержит семь уровней: 1. Физический — битовые протоколы передачи данных. 2. Канальный — формирование кадров, управление доступом к среде. 3. Сетевой — маршрутизация, управление потоками данных. 4. Транспортный — обеспечение взаимодействия удаленных процессов. 5. Сеансовый — поддержка диалога между удаленными процессами. 6. Представительный — интерпретация передаваемых данных. 7. Прикладной — пользовательское управление данными. Основная идея модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль. Благодаря этому общая задача передачи данных расчленяется на отдельные, легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одного из уровней с высшими и низшими уровнями называются протоколами. Процесс взаимодействия пользователя с сетевой средой заключается в последовательном преобразовании передаваемых данных на передающей стороне от седьмого уровня до первого и в обратном преобразовании на приемной стороне. На первом, физическом уровне, определяются электрические, механические, функциональные и процедурные параметры для физической связи в системах. Физическая связь и неразрывная с ней эксплуатационная готовность являются основной функцией 1-го уровня. Стандарты физического уровня включают рекомендации V.24 МККТТ (CCITT), EIA RS232,Х.21, ISDN (Integrated Services Digital Network, цифровая сеть связи с комплексными услугами). В качестве среды передачи данных используют медный кабель (неэкранированная витая пара), коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель и радиорелейную линию. Канальный уровень преобразует данные, полученные от 1-го уровня, в так называемые кадры и последовательности кадров. На этом уровне осуществляется: управление доступом к передающей среде, используемой несколькими ЭВМ, синхронизация, обнаружение и исправление ошибок. Сетевой уровень устанавливает в вычислительной сети связь между двумя абонентами. Соединение происходит благодаря функциям маршрутизации, которые требуют наличия сетевого адреса в пакете. К задачам сетевого уровня также относится обработка ошибок, мультиплексирование, управление потоками данных. Пример стандарта этого уровня — рекомендация Х.25 МККТТ (для сетей общего пользования с коммутацией пакетов). Транспортный уровень поддерживает непрерывную передачу данных между двумя взаимодействующими друг с другом пользовательскими процессами. Надежность и непрерывность передачи данных возможна благодаря встроенной в протокол системе обнаружения и исправления ошибок, а также аппаратно-независимой реализации сервиса транспортировки. Сеансовый уровень обеспечивает управление диалогом, т. е. координирует прием, передачу и поддержку одного сеанса связи. Для координации необходим контроль рабочих параметров, управление потоками данных промежуточных накопителей и диалоговый контроль, гарантирующий передачу имеющихся в распоряжении данных. Кроме того, сеансовый уровень имеет дополнительные функции: управление паролями, подсчет оплаты за использование ресурсов сети, синхронизация и отмена связи в сеансе передачи после сбоя из-за ошибок в низших уровнях. Представительный уровень обеспечивает форму представления передаваемых по сети данных, а также их подготовку для пользовательского прикладного уровня. На этом уровне происходит преобразование данных из кадров, используемых для передачи данных, в экранный формат или формат для печатающих устройств оконечной системы. На прикладном уровне необходимо предоставить в распоряжение пользователей уже переработанную информацию. С этим может справиться системное и пользовательское прикладное программное обеспечение. Для передачи по коммуникационным линиям информация преобразуется в цепочку следующих друг за другом битов (кодировка с помощью двоичной системы счисления, в которой используются только два знака "0" и "1"). Передаваемые алфавитно-цифровые знаки представляются в виде битовых комбинаций. Битовые комбинации располагаются в определенной кодовой таблице, содержащей 4-, 5-, 6-, 7- или 8-битовые коды. Количество представленных знаков в коде зависит от количества используемых в нем битов. 4-битовый код позволяет передать максимум 16 значений, 5-битовый код — 32 значения, 6-битовый код — 64 значения, 7-битовый — 128 значений и 8-битовый код — 256 алфавитно-цифровых знаков. Для построения локальных связей между компьютерами используются различные виды кабельных систем, сетевые адаптеры, концентраторы-повторители, мосты, коммутаторы и маршрутизаторы. Для подключения локальных сетей к глобальным связям используются специальные выходы (WAN_порты) мостов и маршрутизаторов, а также аппаратура ᴨпередачи данных по длинным линиям - модемы (при работе по аналоговым линиям) или же устройства подключения к цифровым каналам (TA - терминальные адаптеры сетей ISDN, устройства обслуживания цифровых выделенных каналов типа CSU/DSU и т.п.). Для работы в локальной сети служит системная папка Сетевое окружение, в которой отображаются все доступные ресурсы ЛВС. Для отображения списка всех компьютеров, входящих в рабочую группу, необходимо щелкнуть мышью на пункте "Отобразить компьютеры рабочей группы" в командной панели "Сетевые задачи" окна "Сетевое окружение". Дважды щелкнув мышью на значке любого из удаленных компьютеров в окне "Сетевое окружение", можно увидеть, какие его ресурсы доступны для работы. С этими удаленными ресурсами можно работать так же, как с файлами локальных дисков в программе Проводник. Управление сетевым доступом к дискам, папкам, принтеру. Для того чтобы другие пользователи ЛВС могли обращаться к ресурсам вашего ПК, таким как принтер, логические диски, папки и файлы, необходимо открыть сетевой доступ к этим ресурсам и установить права пользователей для работы с каждым из этих ресурсов. Доступ к дискам Можно открыть пользователям локальной сети доступ к дискам ПК, что позволяет им просматривать, редактировать и сохранять файлы на этих дисках. Чтобы открыть пользователям доступ к дисковым ресурсам вашего ПК, необходимо выполнить следующее: Откройте системную папку "Мой компьютер" и выберите требуемый диск, например диск Е. Щелкните на значке диска правой кнопкой мыши и выберите из контекстного меню команду "Общий доступ и безопасность." В появившемся окне диалога "Свойства: Локальный диск (С)" установите переключатель в положение "Открыть общий доступ к этой папке". В текстовой строке "Общий ресурс" появится надпись "С" установите предельное число пользователей. Для выбора прав доступа к общему диску нажмите кнопку "Разрешение". В открывшемся окне диалога "Разрешение для С" установите пользователей и права пользователей. Чтобы настроить сетевой доступ к какой-либо папке на жестком диске компьютера, необходимо выполнить: Щелкните на значке требуемой папки правой кнопкой мыши и выберите из контекстного меню команду "Общий доступ и безопасность. " Далее выполнить все действия аналогичные действиям при назначении общего доступа к диску. Таким образом, существует два вида сетей – реальные и виртуальные. Виртуальные сети не могут существовать, без какой – либо реальной сети. Реальная сеть может быть локальной, региональной и глобальной. Для целостности данных при передачи информации сформирована международная организация по стандартизации. Базовая модель ISO состоит из семи уровней: физического, канального, сетевого, транспортного, сеансового, представительского и прикладного. 1.2 Состав и назначение сетевого оборудования как объект исследования Основным оборудованием ЛВС являются кабели с оконечным приемо-передающим оборудованием, сетевые адаптеры, модемы, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, мосты, рабочие станции, серверы. Самый простой пример сетевого оборудования - это модем, или модулятор-демодулятор. Модем предназначен для получения из телефонной линии аналогового сигнала, который обрабатывается (самим же модемом) и передается компьютеру в виде информации, которая понятна компьютеру. Компьютер же обрабатывает полученную информацию и по мере необходимости, выводит результат на экран монитора. Обычно выделяют активное и пассивное сетевое оборудование. Под активным оборудованием подразумевается оборудование, за которым следует некоторая «интеллектуальная» особенность. То есть маршрутизатор, коммутатор (свитч) и т.д. являются активным сетевым оборудованием (АСО). Напротив - повторитель (репитер) и концентратор (хаб) не являются АСО, так как просто повторяют электрический сигнал для увеличения расстояния соединения или топологического разветвления и ничего «интеллектуального» собой не представляют. Но управляемые свитчи относятся к активному сетевому оборудованию, так как могут быть наделены некоей «интеллектуальной особенностью». Под пассивным сетевым оборудованием подразумевается оборудование, не наделенное «интеллектуальными» особенностями. Например - кабельная система: кабель (коаксиальный и витая пара (UTP/STP)), вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45), повторитель (репитер), патч-панель, концентратор (хаб), балун (balun) для коаксиальных кабелей (RG-58) и т.д. Также, к пассивному оборудованию можно отнести монтажные шкафы и стойки, телекоммуникационные шкафы. Монтажные шкафы разделяют на: типовые, специализированные и антивандальные. По типу монтажа: настенные и напольные и другие. Самое важное сетевое оборудование, которое позволяет передавать данные по среде передачи - это сетевые адаптеры, или сетевые карты. На разные виды сетей бывают разные сетевые адаптеры. На то они и адаптеры, то есть адаптированное к той или иной среде передачи оборудование для передачи данных. Сетевая плата, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, NIC (англ. network interface controller) - периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. В настоящее время сетевые платы интегрированы в материнские платы для удобства и удешевления всего компьютера в целом. По конструктивной реализации сетевые платы делятся на: внутренние - отдельные платы, вставляющиеся в PCI, ISA или PCI-E слот; внешние, подключающиеся через USB или PCMCIA интерфейс, преимущественно использующиеся в ноутбуках; встроенные в материнскую плату. На 10-мегабитных сетевых платах для подключения к локальной сети используются 3 типа разъёмов: 8P8C для витой пары; BNC - коннектор для тонкого коаксиального кабеля; 15-контактный разъём трансивера для толстого коаксиального кабеля. Эти разъёмы могут присутствовать в разных комбинациях, иногда даже все три сразу, но в любой данный момент работает только один из них. На 100-мегабитных платах устанавливают только разъём для витой пары (8P8C, ошибочно называемый RJ-45). Рядом с разъёмом для витой пары устанавливают один или несколько информационных светодиодов, сообщающих о наличии подключения и передаче информации. Одной из первых массовых сетевых карт стала серия NE1000/NE2000 фирмы Novell, а также немало в конце 1980-х было советских клонов сетевых карт с разъемом BNC, которые выпускались с различными советскими компьютерами и отдельно. Сетевой адаптер (Network Interface Card (или Controller), NIC) вместе со своим драйвером реализует второй, канальный уровень модели открытых систем в конечном узле сети - компьютере. Более точно, в сетевой операционной системе пара адаптер и драйвер выполняет только функции физического и МАС-уровней, в то время как LLC-уровень обычно реализуется модулем операционной системы, единым для всех драйверов и сетевых адаптеров. Собственно так оно и должно быть в соответствии с моделью стека протоколов IEEE 802. Например, в ОС Windows NT уровень LLC реализуется в модуле NDIS, общем для всех драйверов сетевых адаптеров, независимо от того, какую технологию поддерживает драйвер. Сетевой адаптер совместно с драйвером выполняют две операции: передачу и прием кадра. Передача кадра из компьютера в кабель состоит из перечисленных ниже этапов (некоторые могут отсутствовать, в зависимости от принятых методов кодирования): Прием кадра данных LLC через межуровневый интерфейс вместе с адресной информацией МАС - уровня. Обычно взаимодействие между протоколами внутри компьютера происходит через буферы, расположенные в оперативной памяти. Данные для передачи в сеть помещаются в эти буферы протоколами верхних уровней, которые извлекают их из дисковой памяти либо из файловой кэш - памяти с помощью подсистемы ввода/вывода операционной системы. Оформление кадра данных МАС - уровня, в который инкапсулируется кадр LLC (с отброшенными флагами 01111110), заполнение адресов назначения и источника, вычисление контрольной суммы. Формирование символов кодов при использовании избыточных кодов типа 4В/5В. Скрэмблирование кодов для получения более равномерного спектра сигналов. Этот этап используется не во всех протоколах - например, технология Ethernet 10 Мбит/с обходится без него. Выдача сигналов в кабель в соответствии с принятым линейным кодом - манчестерским, NRZ1. MLT-3 и т. п. Прием кадра из кабеля в компьютер включает следующие действия: Прием из кабеля сигналов, кодирующих битовый поток. Выделение сигналов на фоне шума. Эту операцию могут выполнять различные специализированные микросхемы или сигнальные процессоры DSP. В результате в приемнике адаптера образуется некоторая битовая последовательность, с большой степенью вероятности совпадающая с той, которая была послана передатчиком. Если данные перед отправкой в кабель подвергались шифрованию, то они пропускаются через дешифратор, после чего в адаптере восстанавливаются символы кода, посланные передатчиком. Проверка контрольной суммы кадра. Если она неверна, то кадр отбрасывается, а через межуровневый интерфейс наверх, протоколу LLC передается соответствующий код ошибки. Если контрольная сумма верна, то из МАС - кадра извлекается кадр LLC и передается через межуровневый интерфейс наверх, протоколу LLC. Кадр LLC помещается в буфер оперативной памяти. В качестве примера классификации адаптеров используем подход фирмы 3Com. Фирма 3Com считает, что сетевые адаптеры Ethernet прошли в своем развитии три поколения. В сетевых адаптерах первого поколения применяется метод многокадровой буферизации. При этом следующий кадр загружается из памяти компьютера в буфер адаптера одновременно с передачей предыдущего кадра в сеть. В режиме приема, после того как адаптер полностью принял один кадр, он может начать передавать этот кадр из буфера в память компьютера одновременно с приемом другого кадра из сети. В сетевых адаптерах второго поколения широко используются микросхемы с высокой степенью интеграции, что повышает надежность адаптеров. Кроме того, драйверы этих адаптеров основаны на стандартных спецификациях. Адаптеры второго поколения обычно поставляются с драйверами, работающими как в стандарте NDIS (спецификация интерфейса сетевого драйвера), разработанном фирмами 3Com и Microsoft и одобренном IBM, так и в стандарте ODI (интерфейс открытого драйвера), разработанном фирмой Novell. В сетевых адаптерах третьего поколения (к ним фирма 3Com относит свои адаптеры семейства EtherLink III) осуществляется конвейерная схема обработки кадров. Она заключается в том, что процессы приема кадра из оперативной памяти компьютера и передачи его в сеть совмещаются во времени. Таким образом, после приема нескольких первых байт кадра начинается их передача. Это существенно (на 25-55 %) повышает производительность цепочки «оперативная память - адаптер - физический канал - адаптер - оперативная память». Такая схема очень чувствительна к порогу начала передачи, то есть к количеству байт кадра, которое загружается в буфер адаптера перед началом передачи в сеть. Сетевой адаптер третьего поколения осуществляет самонастройку этого параметра путем анализа рабочей среды, а также методом расчета, без участия администратора сети. Самонастройка обеспечивает максимально возможную производительность для конкретного сочетания производительности внутренней шины компьютера, его системы прерываний и системы прямого доступа к памяти. Адаптеры третьего поколения базируются на специализированных интегральных схемах (ASIC), что повышает производительность и надежность адаптера при одновременном снижении его стоимости. Компания 3Com назвала свою технологию конвейерной обработки кадров Parallel Tasking, другие компании также реализовали похожие схемы в своих адаптерах. Повышение производительности канала «адаптер-память» очень важно для повышения производительности сети в целом, так как производительность сложного маршрута обработки кадров, включающего, например, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, глобальные каналы связи и т.п., всегда определяется производительностью самого медленного элемента этого маршрута. Следовательно, если сетевой адаптер сервера или клиентского компьютера работает медленно, никакие быстрые коммутаторы не смогут повысить скорость работы сети. Выпускаемые сегодня сетевые адаптеры можно отнести к четвертому поколению. В современные адаптеры обязательно входит ASIC, выполняющая функции MAC - уровня (MAC-PHY), скорость развита до 1 Гбит/сек, а также есть большое количество высокоуровневых функций. В набор таких функций может входить поддержка агента удаленного мониторинга RMON, схема приоритета кадров, функции дистанционного управления компьютером и т.п. В серверных вариантах адаптеров почти обязательно наличие мощного процессора, разгружающего центральный процессор. Примером сетевого адаптера четвертого поколения может служить адаптер компании 3Com Fast EtherLink XL 10/100. Для построения локальных связей в вычислительных сетях сегодня используются различные виды кабелей - коаксиальный кабель, кабель на основе экранированной и неэкранированной витой пары и оптоволоконный кабель. Наиболее популярным видом среды передачи данных на небольшие расстояния (до 100 м) становится неэкранированная витая пара, которая включена практически во все современные стандарты и технологии локальных сетей и обеспечивает пропускную способность до 100 Мб/с. Оптоволоконный кабель широко применяется как для построения локальных связей, так и для образования магистралей глобальных сетей. Оптоволоконный кабель может обеспечить очень высокую пропускную способность канала (до нескольких Гб/с) и ᴨпередачу на значительные расстояния (до нескольких десятков километров без промежуточного усиления сигнала). Топология, т.е. конфигурация соединения элементов в ЛВС, привлекает к себе внимание в большей степени, чем другие характеристики сети. Это связано с тем, что именно топология во многом определяет многие важные свойства сети, например, такие, как надежность, производительность и др. Существуют разные подходы к классификации топологий ЛВС. Согласно одному из них конфигурации локальных сетей делят на два основных класса: широковещательные и последовательные. В широковещательных конфигурациях каждый ПК (приёмопередатчик физических сигналов) ᴨпередает сигналы, которые могут быть восприняты остальными ПК. К таким конфигурациям относятся общая шина, дерево, звезда с пассивным центром. В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень ᴨпередает информацию только одному ПК. Отсюда ясно, что широковещательные конфигурации - это, как правило, ЛВС с селекцией информации, а последовательные - ЛВС с маршрутизацией информации. В широковещательных конфигурациях должны применяться сравнительно мощные приемники и передатчики, которые могут работать с сигналами в большом диапазоне уровней. Эта проблема частично решается введением ограничений на длину кабельного сегмента и на число подключений или использованием цифровых повторителей (аналоговых усилителей). В компьютерных салонах можно найти кабели, которые уже изначально предназначены для небольших расстояний. При монтаже беспроводных сетей учитывается только наличие на компьютере слота PCI или PCMCIA на ноутбуках, или разъема USB, куда собственно сетевой адаптер и подключается. Дело в том, что среда передачи данных у беспроводных сетей - это радиосвязь. Тут уже не надо протягивать провода. Разъемы, или как их еще очень часто называют порты, используемые при создании стационарных кабельных компьютерных сетей, на сегодняшний день, бывают трех видов: разъем RJ-11, разъем RJ-45 и разъем BNC. Разъем RJ-11 более известен как разъем для подключения телефона. Кабель под такой стандарт состоит из четырех проводков. Такие разъемы используются на телефонных аналоговых или цифровых ADSL - модемах. В стандартном варианте в разъеме RJ-11 используется всего два проводка: те, которые посередине. Разъем RJ-45 - это стандартный широко распространенный сетевой разъем, используемый в современных сетевых адаптерах и тому подобном оборудовании, имеет восемь контактов. Наличие его на материнской плате свидетельствует о том, что в материнскую плату интегрирована сетевая карта. Пользователю, имеющему возможность подключится к компьютерной локальной сети, не составит особого труда подключится к ней через этот порт. И, наконец, разъем BNC, в настоящее время практически не применяется. Появился в 70-х годах, когда компьютерные сети только создавались. Его можно встретить на телевизорах, так как этот разъем используется для подключения кабеля антенны к телевизору. Именно на таких кабелях раньше строились компьютерные сети. Сейчас подобных сетей уже практически нет. Однако кабель широко используется в быту при подключении антенны к телевизору и в радиовещательной аппаратуре, а так же при создании беспроводных компьютерных сетей (тоже для подключения антенны). Маршрутизатор или роутер - сетевое устройство, на основании информации о топологии сети и определённых правил принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня (уровень 3 модели OSI) между различными сегментами сети. Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается. Существуют и другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя, фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/дешифрование передаваемых данных и т.д. Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий или широковещательные домены, а также благодаря фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы xDSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть. Интернет осуществляет функции трансляции адресов и межсетевого экрана. В качестве маршрутизатора может выступать как специализированное (аппаратное) устройство, так и обычный компьютер, выполняющий функции маршрутизатора. Существует несколько пакетов программного обеспечения (в большинстве случаев на основе ядра Linux) с помощью которого можно превратить ПК в высокопроизводительный и многофункциональный маршрутизатор, например Quagga. Чтобы объединить кабеля, разъемы, штекеры и сетевое оборудование вместе, используются инструменты, которые являются самыми необходимыми для любого системного администратора. Естественно инструментов может быть и больше, но в нашем случае рассмотрим только самое основное, без чего невозможно работать ни одному системному администратору. При создании крупных вычислительных сетей для каких-либо учреждений необходимо, чтобы системный администратор был в курсе последних расценок на сетевое оборудование, это важно на тот случай, когда необходимо будет предоставить предварительные расчеты на покупаемое для сети оборудование. Расценки на оборудование и прочий товар администратора волновать не должно, он берет на себя роль человека, который будет заниматься исключительно созданием самой компьютерной сети. Итак, в инструментарий системного администратора входит: клещи RJ-45, канцелярский нож, комплект "джеков" RJ-45, прозвонка (цифровой прибор), патч-корд, длиной 1,0 - 1,5 метров, комплект болтиков для монтажа оборудования в системном корпусе, универсальная отвертка, калькулятор. А теперь по порядку про каждый элемент в отдельности. Клещи RJ-45: используются для обжима витой пары, их наличие обязательно, если вы собираетесь проводить монтаж сети. Для построения простейшей локальной сети достаточно иметь сетевые адаптеры и кабель подходящего типа. Но даже в этом случае необходимы дополнительные устройства, например, повторители сигналов, позволяющие преодолеть ограничения на максимальную длину кабельного сегмента. Основная функция повторителя (repeater) это повторение сигналов, поступающих на один из его портов, на всех остальных портах (Ethernet) или на следующем в логическом кольце порте (Token Ring, FDDI) синхронно с сигналами-оригиналами. Повторитель улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность, и вследствие этого появляется возможность увеличивать расстояние между самыми удаленными в сети станциями. Многопортовый повторитель часто называют концентратором (hub, concentrator), потому что данное устройство реализует не только функцию повторения сигналов, но и концентрирует в одном устройстве функции объединения компьютеров в сеть. Практически во всех современных сетевых стандартах концентратор является обязательным элементом сети, который соединяет отдельные узлы в сеть. Отрезки кабеля, которые соединяют два компьютера или какие либо два других сетевых устройства называются физическими сегментам. Следовательно, концентраторы и повторители, являются средством физической структуризации сети. Сетевой концентратор или хаб (жарг. от англ. hub - центр деятельности) - сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна. Термин концентратор (хаб) применим также к другим технологиям передачи данных: USB, FireWire и пр. Концентратор работает на физическом уровне сетевой модели OSI, повторяет приходящий на один порт сигнал на все активные порты. В случае поступления сигнала на два и более порта одновременно возникает коллизия, и передаваемые кадры данных теряются. Таким образом, все подключённые к концентратору устройства находятся в одном домене коллизий. Концентраторы всегда работают в режиме полудуплекса, когда все подключённые устройства Ethernet разделяют между собой предоставляемую полосу доступа. Многие модели концентраторов имеют простейшую защиту от излишнего количества коллизий, возникающих по причине одного из подключённых устройств. В этом случае они могут изолировать порт от общей среды передачи. Cетевые сегменты, основанные на витой паре, гораздо стабильнее в работе сегментов на коаксиальном кабеле, поскольку в первом случае каждое устройство может быть изолировано концентратором от общей среды, а во втором случае несколько устройств подключаются при помощи одного сегмента кабеля, и, в случае большого количества коллизий, концентратор может изолировать лишь весь сегмент. В последнее время концентраторы используются достаточно редко, вместо них получили распространение коммутаторы - устройства, работающие на канальном уровне модели OSI и повышающие производительность сети путём логического выделения каждого подключённого устройства в отдельный сегмент, домен коллизии. Количество портов - разъёмов для подключения сетевых линий, обычно выпускаются концентраторы с 4, 5, 6, 8, 16, 24 и 48 портами (наиболее популярны с 4, 8 и 16). Концентраторы с большим количеством портов значительно дороже. Однако концентраторы можно соединять каскадно друг к другу, наращивая количество портов сегмента сети. В некоторых для этого предусмотрены специальные порты. Скорость передачи данных - измеряется в Мбит/с, выпускаются концентраторы со скоростью 10, 100 и 1000. Кроме того, в основном распространены концентраторы с возможностью изменения скорости, обозначаются как 10/100/1000 Мбит/с. Скорость может переключаться как автоматически, так и с помощью перемычек или переключателей. Обычно, если хотя бы одно устройство присоединено к концентратору на скорости нижнего диапазона, он будет передавать данные на все порты с этой скоростью. Тип сетевого носителя - обычно это витая пара или оптоволокно, но существуют концентраторы и для других носителей, а также смешанные, например для витой пары и коаксиального кабеля. Рабочие станции (РС) формируются в ЛВС на базе персональных компьютеров (ПК) и используются для решения прикладных задач, выдачи запросов в сеть на обслуживание, приема результатов удовлетворения запросов, обмена информацией с другими рабочими станциями. Ядром РС является ПК, от которого зависит конфигурация рабочей станции. Серверы сети – это аппаратно-программные системы, выполняющие функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа, но могут работать и как обычные компьютеры. Сервер создается на базе мощного компьютера, гораздо более мощного, чем компьютеры рабочих станций. В ЛКС может быть несколько различных серверов для управления сетевыми ресурсами, однако всегда имеется один (или несколько) файл-сервер (сервер без данных) для управления внешними запоминающими устройствами (ЗУ) общего доступа и организации распределенных баз данных. В заключение следует отметить, что в ЛВС важная роль в организации взаимодействия описанного выше сетевого оборудования принадлежит протоколу канального уровня, который ориентирован на вполне определенную топологию сети. Топология сети Еще один важный вопрос - структура сети, которую вы хотите установить. Структура, также известная под названием топология, это фактически то, каким образом прокладывается сеть. Обычно структура зависит от сетевой архитектуры. Она определяет, как компьютеры и ресурсы располагаются физически, а также то, как информация перемещается между компьютерами сети. Выделяют четыре основных типа топологии сети: Сеть с шиной типа «звезда»; Сеть с шинной организацией; Кольцевая сеть; Гибридная сеть; Сеть с шиной типа "звезда". Наиболее распространенный тип сетевой структуры на сегодняшний день – это сеть с шиной типа «звезда»(star bus network). При такой топологии каждый компьютер связан с центральной точкой сети. Топология сети с шиной типа «звезда» (Star Bus Network) представлена на рисунке 5 (Приложение А). У каждого типа топологии сетей существуют как свои достоинства, так и недостатки. Отличительные черты сети с шиной типа «звезда»: Вы можете добавлять компьютеры, подключая их к центральному соединительному устройству, не прерывая работы сети. Каждый компьютер и устройство подключены к центральному соединительному устройству. Если возникают проблемы с одни компьютером сети, другие компьютеры продолжают функционировать, несмотря на то, что у них пропадает доступ к компьютеру, на котором возникли проблемы. Компьютеры сети не могут располагаться далее, чем на 100 метров от центрального соединительного устройства. Каждое центральное соединительное устройство может связывать примерно 24 компьютера. Сети с шиной типа «звезда» являются несколько более дорогими, чем другие топологии, поскольку каждый компьютер должен быть связан с центральным соединительным устройством, и вам обычно необходимо большое количество кабеля для обеспечения правильного функционирования сети. Сеть с шинной организацией Сеть с шинной организацией (bus network): все компьютеры подсоединяются вдоль одного кабеля, также называемого опорным (backbone). Сеть с шинной организацией популярна для домашних сетевых систем или других небольших сетей, соединяющих лишь два или три компьютера. Топология сети с шинной организацией(Bus Network) представлена на рисунке 6 (Приложение А). Отличительные черты сети с шинной организацией: Наиболее простая и дешевая топология для создания сети. Единственный кабель соединяет все компьютеры. В каждый момент времени только один компьютер может передавать информацию. Информация передается по кабелю, и адресат получает ее «из кабеля». В Замечание: Вам предстоит изучить типы кабелей в Главе 6. ам необходимо также добавить терминатор на каждом конце сети с шинной организацией. Когда кабель доходит до последнего компьютера, он соединяется с ним и должен быть завершен. Это позволяет избежать возврата данных назад по сети, что создало бы помеху для вновь посылаемых данных. Вам не требуется центральное устройство соединения. Не так просто добавить компьютер в сеть с последовательным подключением устройств. Вы должны прервать соединение в сети для того, чтобы добавить компьютер. Если один компьютер в сети вызвал проблему, все компьютеры сети пострадают от этой неисправности. Обычно используют коаксиальный кабель для такого вида сетей. Кольцевые (закольцованные) сети Кольцевая сеть, закольцованная сеть (ring network): непрерывный кабель, соединяющий компьютеры, которые объединены им в кольцо. Кольцевые сети, ранее очень популярные, теперь используются редко из-за ограничений данной топологии. Топология кольцевой сети (Ring Network) представлена на рисунке 7 (Приложение А). Информация перемешается только в одном направлении. Если вы посылаете информацию на конкретный компьютер, она должна пройти сначала через все компьютеры до него. Каждый компьютер должен проверить, ему ли адресована данная информация. Если нет, он отсылает ее по линии следующему за ним компьютеру, и так далее. Это делает время передачи данных очень долгим. Отличительные черты топологии кольцевой сети: Компьютеры должны быть расположены близко друг к другу. Отсутствует центральный коннектор. Нет начала или конца сети, отсутствует необходимость в терминаторах. Сложность в устранении проблем. Соединение пропадает всегда, когда нарушается целостность кольца. Очень сложно добавить новые компьютеры в кольцевую сеть. Вам необходимо добавить новый кабель, и соединение между компьютерами будет разорвано, пока вы подключаете и устанавливаете систему. Гибридные сети Существует множество различных вариаций этих типов топологий. Поскольку мы можем комбинировать различные топологии в одной сети, гибридные сети являются комбинацией, по крайней мере, двух типов топологий. Например, вы можете объединить несколько сетей с шиной типа «звезда» единым кабелем. Тогда вы создадите сеть с шинной организацией с несколькими сетями с шиной типа «звезда», присоединенных к ней. Гибридная сеть(Hybrid Mesh Network) представлена на рисунке 8 (Приложение А). Отличительные черты гибридных сетей: Сети между офисами, расположенными в различных местах, чаще всего гибридные. Компании могут использовать сеть с шиной типа «звезда» в офисе в Москве и сеть с шинной организацией в офисе в Санкт-Петербурге. Вы можете соединять различные типы сетей с помощью модема. Например, если у вас дома сеть с шинной организацией, вы можете подключиться с помощью модема к сети вашей школы, использующей шину типа «звезда». Установка такой сети более трудна, поскольку конфигурация при объединении различных типов топологий может получиться очень сложной. Гибридные сети, по своему определению, большие и более дорогие, чем маленькие, локальные сети. Для такой сети есть много соединений, которые помогают сохранить связь, если возникают проблемы с одним кабелем. Следовательно, основным оборудованием ЛВС являются кабели с оконечным приемо-передающим оборудованием, сетевые адаптеры, модемы, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, мосты, рабочие станции, серверы. Существует четыре основных типа топологии сети: сеть с шиной типа «звезда», сеть с шинной организацией, кольцевая сеть, гибридная сеть, сеть с шиной типа "звезда". |