Локальные вычислительные сети

Понятие локальных вычислительных сетей

Локальные вычислительные сети

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет совокупность компьютеров, расположенных на ограниченной территории и объединенных каналами связи для обмена информацией и распределенной обработки данных.

Организация ЛВС позволяет решать следующие задачи:

· Обмен информацией между абонентами сети, что позволяет сократить бумажный документооборот и перейти к электронному документообороту.

· Обеспечение распределенной обработки данных, связанное с объединением АРМ всех специалистов данной организации в сеть.

Несмотря на существенные различия в характере и объеме расчетов, проводимых на АРМ специалистами различного профиля, используемая при этом информация в рамках одной организации находится в единой базе данных, поэтому объединение таких АРМ в сеть является целесообразным и эффективным решением.

· Поддержка принятия управленческих решений, предоставляющая руководителям и управленческому персоналу организации достоверную и оперативную информацию, необходимую для оценки ситуации и принятия правильных решений.

· Организация собственных информационных систем, содержащих автоматизированные банки данных.

· Коллективное использование ресурсов, таких как высокоскоростные печатающие устройства, запоминающие устройства большой емкости, мощные средства обработки информации, прикладные программные системы, базы данных, базы знаний.

При этом эффективность функционирования локальной вычислительной сети характеризуется:

Производительностью Производительность ЛВС оценивается: · временем реакции на запросы клиентов ЛВС, · пропускной способностью, равной количеству данных, передаваемых за единицу времени, · задержкой передачи пакета данных устройствами сети
Надежностью Для оценки надежности ЛВС вводятся такие характеристики, как коэффициент готовности и устойчивости к отказам, т. е. способность работать при отказе части устройств. Сюда же относят и безопасность, т.е. способность ЛВС защищать данные от несанкционированного доступа к ним
Расширяемостью Расширяемость характеризует возможность добавления новых элементов и узлов в ЛВС
Управляемостью Управляемость — это возможность контролировать состояние узлов ЛВС, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, анализировать и планировать работу ЛВС
Совместимостью Совместимость — это возможность компоновки ЛВС на основе разнородных программных продуктов

ЛВС включает следующие основные компоненты, представленные на рис. 6.2.

Рис. 6.2.Основные компоненты локальной вычислительной сети

1. Рабочая станция – это персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к сетевым ресурсам. Рабочая станция функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме и обеспечивает пользователя всем необходимым инструментарием для решения прикладных задач.

2. Сервер – это компьютер, выполняющий функции управления сетевыми ресурсами общего доступа: осуществляет хранение данных, управляет базами данных, выполняет удаленную обработку заданий, обеспечивает печать заданий и др.

Выделяют следующие виды серверов, представленных в таблице 6.2.

Таблица 6.2. Виды серверов и их назначение
Вид сервера Назначение
Универсальный сервер Предназначен для выполнения несложного набора различных задач обработки данных в локальной сети
Сервер базы данных Выполняет обработку запросов, направляемых базе данных
Прокси-сервер (Proxy-сервер) Обеспечивает подключение рабочих станций локальной сети к глобальной сети Internet
Web-сервер Предназначен для работы с web-ресурсами глобальной сети Internet
Файловый сервер Обеспечивает функционирование распределенных ресурсов, включая файлы и программное обеспечение
Сервер приложений Предназначен для выполнения прикладных процессов. С одной стороны, взаимодействует с клиентами, получая задания, а с другой стороны, работает с базами данных, подбирая данные, необходимые для обработки
Сервер удаленного доступа Обеспечивает сотрудникам, работающим дома торговым агентам, служащим филиалов, лицам, находящимся в командировках, возможность работы с данными сети
Телефонный сервер Предназначен для организации в локальной сети службы телефонии. Этот сервер выполняет функции речевой почты, автоматического распределения вызовов, учет стоимости телефонных разговоров, интерфейса с внешней телефонной сетью. Наряду с телефонией сервер может также передавать изображения и сообщения факсимильной связи
Почтовый сервер Предоставляет сервис в ответ на запросы, присланные по электронной почте
Терминальный сервер Объединяет группу терминалов и упрощает переключения при их перемещении
Коммуникационный сервер Выполняет функции терминального сервера, но при этом также осуществляет и маршрутизацию данных
сервер Снабжает пользователей видеоматериалами, обучающими программами, видеоиграми, обеспечивает электронный маркетинг. Имеет высокую производительность и большую память
Факс-сервер Обеспечивает передачу и прием сообщений в стандартах факсимильной связи
Сервер защиты данных Содержит широкий набор средств обеспечения безопасности данных и, в первую очередь, идентификации паролей

3.

Сетевой адаптер (сетевая карта) относится к периферийным устройствам персонального компьютера, непосредственно взаимодействующим со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами. Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.

Сетевые адаптеры выполняют семь основных операций при приеме или передаче сообщений, представленных в табл. 6.3.

Таблица 6.3. Основные операции, выполняемые сетевыми адаптерами
Наименование операции Характеристика операции
Прием и передача данных Данные передаются из ОЗУ ПК в адаптер или из адаптера в память ПК через программируемый канал ввода/вывода, канал прямого доступа или разделяемую память
Буферизация Для согласования скорости обработки различными компонентами ЛВС используются буфера. Буфер позволяет адаптеру осуществлять доступ ко всему пакету данных
Формирование пакета данных Сетевой адаптер делит данные на блоки в режиме передачи и оформляет в виде кадра определенного формата или соединяет их в режиме приема данных. Кадр включает несколько служебных полей, среди которых имеется адрес компьютера назначения и контрольная сумма кадра, по которой сетевой адаптер станции назначения делает вывод о корректности доставленной по сети информации
Доступ к каналу связи Сетевой адаптер использует набор правил, обеспечивающих доступ к среде передачи и позволяющих выявить конфликтные ситуации и контроль состояния сети
Идентификация адреса Сетевой адаптер идентифицирует свой адрес в принимаемом пакете. Физический адрес адаптера может определяться установкой переключателей, храниться в специальном регистре или ПЗУ адаптера
Кодирование и декодирование данных Сетевой адаптер формирует электрические сигналы, используемые для представления данных в процессе передачи их по каналам связи
Передача и прием импульсов В режиме передачи сетевой адаптер передает закодированные электрические импульсы данных в канал связи, а при приеме направляет импульсы на декодирование

4. Повторители и концентраторы. Основная функция повторителя (repeater), как это следует из его названия, – повторение сигналов, поступающих на его порт. Повторитель улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность, и за счет этого появляется возможность увеличивать общую длину кабеля между самыми удаленными в сети узлами.

Многопортовый повторитель часто называют концентратором (concentrator) или хабом (hub), что отражает тот факт, что данное устройство реализует не только функцию повторения сигналов, но и концентрирует в одном центральном устройстве функции объединения компьютеров в сеть. Практически во всех современных сетевых стандартах концентратор является необходимым элементом сети, соединяющим отдельные компьютеры в сеть.

Концентратор может выполнять следующие дополнительные функции:

· объединение сегментов сети с различными физическими средами в единый логический сегмент;

· автосегментация портов – автоматическое отключение порта при его некорректном поведении (повреждение кабеля, интенсивная генерация пакетов ошибочной длины и т. п.);

· поддержка между концентраторами резервных связей, которые используются при отказе основных;

· защита передаваемых по сети данных от несанкционированного доступа (например, путем искажения поля данных в кадрах, повторяемых на портах, не содержащих компьютера с адресом назначения) и др.

5. Мосты и коммутаторы делят общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов (отрезков кабеля) с помощью одного или нескольких концентраторов.

Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту моста или коммутатора.

При поступлении кадра на какой-либо из портов мост или коммутатор повторяет этот кадр, но не на всех портах, как это делает концентратор, а только на том порту, к которому подключен сегмент, содержащий компьютер-адресат.

Основное отличие мостов и коммутаторов состоит в том, что мост обрабатывает кадры последовательно (один за другим), а коммутатор – параллельно (одновременно между всеми парами своих портов).

6. Маршрутизаторы обмениваются информацией об изменениях структуры сетей, трафике и их состоянии. Благодаря этому выбирается оптимальный маршрут следования блока данных в разных сетях от абонентской системы-отправителя к системе-получателю. Маршрутизаторы обеспечивают также соединение административно независимых коммуникационных сетей.

7. Шлюз является наиболее сложной ретрансляционной системой, обеспечивающей взаимодействие сетей с различными наборами протоколов всех семи уровней модели открытых систем.

Шлюзы оперируют на верхних уровнях модели OSI (сеансовом, представительском и прикладном) и представляют наиболее развитый метод подсоединения сетевых сегментов и компьютерных сетей. Необходимость в сетевых шлюзах возникает при объединении двух систем, имеющих различную архитектуру, т. к.

в этом случае требуется полностью переводить весь поток данных, проходящих между двумя системами.

В качестве шлюза обычно используется выделенный компьютер, на котором запущено программное обеспечение шлюза и производятся преобразования, позволяющие взаимодействовать нескольким системам в сети.

8. Каналы связи позволяют быстро и надежно передавать информацию между различными устройствами локальной вычислительной сети.

Выделяют следующие виды каналов связи, представленные на рис. 6.3.

увеличить изображение

Рис. 6.3.Каналы связи, используемые в ЛВС

Дата добавления: 2017-11-04; просмотров: 1949; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/9-36851.html

6.3. ��������� �������������� ����

Локальные вычислительные сети

�������� ���������� ����� ������������ ���� – �������������� �������������� � �������������� �������� ������������ � ��� �������������.

� ���� ����� ������ ��������� ������������������ ������������������ ��� ������������ �������� � ������� �������.

������ – ���������, ������������ � ���� � �������������� �� ������������� ������������� ��������.

������� ����� ������������ �������� ������, ���������� ������ ������, ��������� ��������� �������, ������ ������� � ��� ������ �������, ����������� � ������� ����� ���������� � ������������� ����. ������ – �������� �������� ����.

������� ������� – ������������ ���������, ������������ � ����, ����� ������� ������������ �������� ������ � �� ��������.

������� ������� ���� ������������� ��� � �������, ��� � � ��������� ������. ��� �������� ����������� ������������ �������� (MS DOS, Windows � �.�.), ������������ ������������ ����� ������������ ������������� ��� ������� ���������� �����.

������ �������� ������� ������� ������ �� ����� �������� – ��������� ������� (File Server). � ���������������� ������������ ��� ���� ������� ����������� ��������- ����-������.

����-������ ������ ������ ������������� ���� � ������������ �� ������ � ���� ������. ��� ��������� � ������� �������� ����������� ������, �������� ������� ������� ������� � ��������������� ������������ �� ��������� ����� (�����������).

�� �������� ��� ����������� ����������� ������������ �������, ������� ������������ ������������� ������ ������������� ���� � ������������� �� ��� ������,

����-������ ��������� ��������� �������: �������� ������, ������������� ������, ������������� ��������� ������ ���������� ��������������, �������� ������.

��� ������ ����� ������������� ������ ����-������� ����������� �������������. ����� � ���� ����� ���������� ��������� ��������. �������� ����� ���������� � �������� ����-�������� ����-���.

���������� ��������������� ��������� � ����

�������������� �������, ����������� �� ���� ������������ �����, ������������ ������� ��������� �����: �������� ������, ��������� ������, ����������� ������� ������������� � ������, �������� ������ � ����������� ��������� ������ �������������.

� �������� ���������������� ��������� ��� ������� ��������� ����������� ��� (Mainframe, Host).

������������ ���� ��������� �������������� ��������� ������. ��������� ������ � ���� ������ ������������ ����� ����� ���������: �������� � ��������.

������ – ������, ������� ������� ��� ������������ ������������ ����.

� �������� ��������� ������ ������ ����� ������������ ������ �� ������ ��� ���������� ������� ��������, ������ �����, ����� ���������� � ���� ������ � �. �.

������, ������������ �����, ��������� ������, ����������� �� �������. ���������� ���������� ������� ���������� �������. ������ ������������ �������� ������ ������ �����������, ���������� ������ � ���� ������ � �������� ������ �������,

������ ������������ ���������� ������ � ������������ ���������� ��������� � ����, ������� ��� ������������. � �������� ��������� ������ ����� ���� ��������� � �� �������. ��� �������� ������ ������� ������� – ������� ������-������ ��� ����������� ������-������.

����������� ������-������ ����� �������������� ��� � ������������ ��������� �������������� �����, ��� � � ���� � ���������� ��������.

������������ ����. � ����� ���� ��� ������� ������ ���������� ��������������� ������� ������� � ��� ������� ���������� ��� �������� ������. ������� ������������ ������� ������������ �� ���� ������� ��������. ������ ������� ���� ����� ��������� ������� ��� �������, ��� � �������. ��� ����� ����������� ������� �� ������ ������� ������� � ���������� ���� ������� �� ������������ � ����.

������������ ���� �������� ��� ����������, ������������ � ������ �������� (�����, ��������).

����������� ������������ �����: ������ ��������� � ������� ����������.

���������� ������������ �����:

  • ����������� ������������� ������ ���� �� ���������� �������;
  • ��������� ���������� �����;
  • ��������� ����������� ������ ����������;
  • ��������� ���������� � ��������� ������������ ����������� �������.

���������� ������������� ���������� ������������ ���� �� ���� ������� ������������ ������ LANtastic, NetWare Lite.

���� � ���������� ��������. � ���� � ���������� �������� ���� �� ����������� ��������� ������� �������� ������, ��������������� ��� ������������� ����� �������� ���������, ���������� ��������������� ����� �������� ��������� � ��� ��������� �������.

����� ��������� ������ �������� �������� ����. �� ��� ��������������� ������� ������������ �������, � ���� ������������ ��� ����������� ������� ���������� – ������� �����, �������� � ������.

�������������� ����� �������� ��������� � ����, ��� �������, �������������� ����� ������. ���������� ����������� ����� ���� ����� ���� ������������ ���������� ������. ���� ������������ ���������� ��������� ������.

� ����� � ���������������� ����������� ���������� ����������� ������ ����������� ����� �������� ���������, ����� ����-������. ��� ����� ����� ������������ ��������� NetLink.

����� ������� ��������� �� ���� ������� �������� ����� ���������� ����� � ����� ����� ������� �� ���� ������ (���������� �������� ����������� ������ �� ������ �������� � ������ � ������� ��������� Norton Commander).

����������� ���� � ���������� ��������:

  • �������� ������� ������ ����������;
  • ���������� ����������� �� ����� ������� �������;
  • �������� ���������� �� ��������� � ������������� ������,

���������� ����:

  • ������� ��������� ��-�� ��������� ������ ���������� ��� ������;
  • ����������� �������������� � ���������� ���� �� �������;
  • ������� �������� �� ��������� � ������������ �����.

���� � ���������� �������� �������� �������� ����������������� � ������������� ������������ �����. ������� ������������ ������� ��� ����� ����� – LANServer (IBM), Windows NT Server ������ 3.51 � 4.0 � NetWare (Novell).

������� ��������� � ������ ������� ���

���������� ���������� ����� ���

���������� ����� ������������ ������� ���������� ����� ���������� �������������� ����. ��� ��� �����������, ���������� ���������� ����� ��� ������������ ����� ������ �������: ����� ���� ��������, ������������ ������, �������������� ������.

����� ���� ������� �� ���� ������������� ��������, ������ ����� ����� (���. 6.19). ����������� �������� ��������� ������� ������� ���������������� ����� �� ������������ �������.

����� ������� ������� ����� ���� – ���������� ������, ����� ���� ����� ��������� ��������������, ������������ ���������, ��������� � ����� �����������.

��������� ����� ���� ���������� ����� ������ �� ���������� ���������� ��� ���.

���. 6.19. ����� ���� ��������

�������� ���������� ����� ���� – ������ ������������������ � ������ �������� �������� ���������� – 0,25 – 1 ����/�. ��������������� ������������������ ��������� �������� �������� �������� � ������������������ (�������������� ����� ����), �� ��� ���� ���������� ��������� ����� ���� ���������� �����.

������������ ������ (���. 6.

20) �� ��������� � ����� ����� �������� ����� ������� ������������ ����������, ������������������� � ������������ �������� �������� ���������� �� 10 – 50 ����/�, ��� ������������� ������������� ����������� ��� ���� ������������ �������: ������� � ������.

������� ������ ����� ������ � �������� ������� ������ ��������� �� ������� ����������, ��� ������. � �� �� ����� ������ ������ ����������� �������. ������������ ������ ��� ��, ��� � ����� ����, �������� ����� �� ���������� ����� ���������� ����� ��� ���.

���. 6.20. ������������ ������

���. 6.21. �������������� ������

�������������� ������ – ��������� ���������� ����� (���. 6.21). �� �� ��������� �������� ���������������� ����� � ��� ����������� �� ����� ���������. ��������� �������� ��������� ������������ ��� � �����, ��������� ���������� ����������� ����������.

�������� �������� ���������� �� ��������������� ������ ����� 50 ����/�, �� ��������� � ����������� ������ ���������� ����� �� ����� �����, ����� ������������ � ������������.

���, ����������� ���������� �������, ���� ���������� �� ���� �� ����� ���������� �����, ���� ����� ���� ����������� � ��������� ���������, �� ���� ��������� ���������� ����.

�������� ��������� ���

�������������� ������, �������� � ������ ���, ����� ���� ����������� ����� ��������� ������� �� ����������, ��� ��������� �������������� ����. ������� ��������, ��� ��� ������� ��������� � ���������� ����� � ������� ���������� ����� �������������, ��� ����������� ����������� ���. ������� ����� ����� �������� � ��������� ���.

��������� ��� – ��� ����������� �������������� ����� ���������� ����� ����.

��������� �������������� ����� ����� ���� ������ ����������, �� ��� ��������� �������������� ����� ��������� �������� ����� ���: ���������, ������, ��������������.

������ ��� ��������� ���������� ������� – ������, ���� � ������. �� ������� ������, ��� ��������������� ���� ��������� ������������ ����� ��������� ������, ��������� ������ ��� ������.

����� ������������ ���� ����� ������������� ��� ������������ �����.

���� – ����� ����������, ��������������� ������������ � ���������� ����� ����.

��������� ��������� ����� ���������� ����� ����. ���, � ������, � ��������� ������, � ��������� ������� ����� ��������� � ��������� ���������, � ����������� ������� �����-� ������.

��������� ��������� ��������������� ���������� ����� ���� ��������� ������ – ������� ���������� ����� (���. 6.22). ����� ������ ���� ���� ����������� �� ������ �������. ���������� �� ������ ���������� �� ���� � ����. ������ ������������� ���� ����� ������������ � ���������� ������������� ��������� ���������. ����������� ���� ���������� � �������� ������ ������������ ��� ���������.

���. 6.22. ���� ��������� ���������

��������� ��������� �������� ��������� ��� �����, ���������� ������������ ��������� ������������. � ��� ����������� ����������� ����, ��� �������� ���������� ����. ������������ ���������� ��������� ������������ � �������� ���������� ����� ����� ���� �������.

���������������� ���������� ������������ ����� ����� ���� ������� �� ��������������, � ����� �� ����� ������ �� ����� �������� ����������� ������ � ������� �������� ����������� ��� ��� ���������� ������ �������� ����������.

������ ��������� – ���� �� �������� ������� (���. 6.23). ��� ������� � �������������� � �������� ���������� ����� ������������� ������.

������ �� ����������� ���� ���� ���������������� �� ���� � ��� �������. ������������� ���� �� ����������� ����������� ���������.

���������� ��������� �� ��� ����, �� ��������� ��������� ������ ���, �������� ��� ����������. ���������� ������������ ������������.

���. 6.23. ���� ������ ���������

��� ������������ ������� �������������� ��� � ������ ����������. ���� ����� ���������� � ���������������, � ����� ������������ � ��������� �������� ���� ������ ��������� ��������� � ��������� �������������� ��������� �����.

���� ������ ��������� �������� �������������� � ��������� �����. ������� ��������, ��� ��� ����� ����� ������������� � �� ��������� ������������ ��������� ���� ������ � �������� ����� ����.

�������������� ��������� (���. 6.24) ���������� �� ��������� ������������ ����, � �������� ������������ ������������ ����. ������ ������������ ���� ����� ���� ��������� ����� ����� � ����������� �����. ��� ���������� ���������� ����� ����������� ����, ������� �������������, ����������� � �������������� �������������� ������ � ����.

���. 6.24. ���� �������������� ���������

�������������� ��������� ����������� �������� �������������� ����� ��� ���� � ������, ��������� ������������ ����� ������� ������� ��������. � �� �� ����� ����������������� ��� �� �������������� ���������� ������� ������� �� ������������ ����.

� �������� �������������� ����� ����� �������������� ����� ������� ���������, �������������� � ��������� ������� ��������� �������������.

����� ��� ��� ���� ��������� ������������ �������� ���������� ���, �������������� ������������� �� ����� � ������������ ���� � �����.

������ ������� � ���������� �����

���������� ����� �������� ����� �������� ��� ���� ����� ����. ����� �������� ����������� ������� � ����� ������� �� ���� ����, ���������� ����������� ��������� – ������ �������.

����� ������� � ���������� ����� – �����, �������������� ���������� ������������ ������, �� ������� ���� ���� �������� ������ � �������.

���������� ��� �������� ������ ������� �������: �����������������, �������������������.

��� ����������������� ������� ������� ���������� ����� �������������� ����� ������ � ������� ������������ ��������� ����������, �������������� �������� ������ ���� � ������� ����������, ���������� ������ ��������� �������.

�������� ����������������� ������������������ �������� ������� �������� ����� ������ � ����� �������� �����. ����� ������ �������������� �����. �� ������������ ��������������� � ����� �������������� ���������.

����� �������� ����� ����������� � ����� � ��������� ����������. �� ������� �� �������� �� ���� ������������ ��������� – �������.

������ – ��������� ��������� ������������� �������, � ������� �������� ���� ����� �������� ���� �������������� ������.

������ ����������� �� ������, � ����� ����, ������� ������ ��� ��������, �������� �� � ��������� ������, ������������� ������� ��������� ������� � �������� ��� �� ������. ����, �������� ���� ���������� ���������, ��������� ���, ������������� ������� ������������� ������ ���������� � ���������� ������ � ������.

���������� ����, ������� �������������, ����������� ������ � ���������� ��� � ����. ���������� ������ �������, ������������ ��������� ��������.

������������������� – ��������� ������ ������� ��������������� ����������� ���� ����� ���� �� ����� ��������. �������� ������������� ������� �������� �� ������� ���������� �����, � ���������� ���� ��������� ��������.

�������� ���������������� ������������������� ������� ������� �������� ������������� ����� ������� � ��������� ������� ������� � ������������ �������� (CSMA/CD).

� ��������, ��� ��������� ����� ����� �������������. �������� ������� ������� ����������� � ���, ��� ����, �������� �������� ���������, “������������” ���������� �����, ������ �� ������������.

���� ����� ��������, ���� �������� ��������.

������� ��������, ��� ��������� ����, ����� ������� � ���������� ����� � ����� �������� ������ ������� ������� ���� � ������. ������������ ����������� �������� ��������� ����.

���������� ���

��������� �������������� ���� �� ��������� ��������� �������� ������� ��������������� � ����� ��������� �������� �����, ������� � ������������.

�������� ������ ��� ����������� ��� ���������� ������������ ��������, �������� ������� ����������� ����������. �� ���� ��� ����� ��������� ������� ������������������� ��������������.

��� ��������� ������������� ����� ���������� �������������� ������� ��������������, ���������������� � �������������� �������.

� �������� �������� �������� ��������� ���������� ����������� ��������� ������������������� ���������, ������ ��������������� ��, ����������� ���������� ������������� ��������� �����������.

��� ��������� ����� ������������� ����� �������������� ���������� � �������� ��������������-�������������� ����������.

� ������� ������������ ������������� ��� ��������� �������� �������� �������� � �������� ����������� ���������������� ���������� ��������.

����������� ���

������� ����������� ���

��������� �� ������������ ����� �������� ������� ��� � �������� ������� ��������� ������������� ����������� ���� �������������, � ����� ������ �������� ���������� �� �������������� ������������.

����� ���������� ������������� ����������� ������ ����� ��������� ���, ����������� � ��������� �� ������� � �������� � ������ �����, ���� �� ��� ����������� ������ ������� � ������� ���������.

�������� ���������� ������������ ���� ����� ���� ������ ��� � �������� ������������� ������������, ��� � � ������� �� ������� �����.

���������� �������� ����� �� ������������ �������������� ������� ����� ����������� ����������� ��� � ����� ����� �������� ������.

� ����� ������� �������� ����������� ��� ���������� ��� ���������� ���� � �����, �� ����������� ����������� ������������ ���� ���������, ����� ��������� ���������� � ��� ������. ����� ������ ������� ��� ���� ��� � ���������� �� � ��� ������������, ���������������� ����� �� ���� ������������� ��������.

������� ����������� ���

����. ����� ������� ������� ����������� ��� – ����������� ���������� ����� � �������� ������������� ������������. ���������� ���������� ����� ����������� ����������� �� ����� �������� ������. � �������� ���������� ����� �������� ������� ���� – ������� �������. ��� ����������� ������� ��������� ������������ �����.

���� – ����������, ����������� ��� ����, ������������ ���������� ������ �������� ������.

����, ������� ���������� ����, ������ ����� ���������� ������� ������ ������ �������������� �������� ������, ������ ������ ����� ����� ��������� �������.

��� ���� ������������ ����������� ���� – ��������� ��� �� ����������� ����������� ������������ � �������������� �����������. ���� ����� ��������� ���� ������ ���������, �� ���������� ��� ����������� ���������� ������� ������������ ������.

����� ����� ���� ���������� � ����������.

  • ��������� ����� ��������� ����, ������������� �� ������������ ���������� � �������� ��� ������������ �������.
  • ��������� ����� ��������� ����, ����������� ��������������, � �������������� ������� ������� ����� � �������.

��������� �����, � ���� �������, ����������� �� ���������� � �������.

  • ���������� ����� ������ ������������� �� ����� �� ��� ������ ���� � ��������� ������� ����� � �������� ����������� ���, ���������� ������� �������������� ����� ��������� �������������� ������� �����.
  • ������� ����� ��������������� ������������� ��� ���������� ����� ������� ��������� ��� �� ����������� ����������� ������������.

������������� (������). ���� ������� ������������, �������������� ����� ���������� ���������� �����, ��������� � ����������� ����������. ������ ����� ���������� – ��������� ��������� �������� � ������ ����. ���������� ����� ���������� ���������am����.

�������������, ��� ������, – ����������, ����������� ���� ������� ����, �� ������������ ���� ������������ �������.

������������� ��������� ���� ������� �� ������� ������, ������� �� ������� �� ���������� ������ �������, �� �� ������� �� ���� ����. � ������� ���� ������� – ������ ���� � ������ ���� ������������� ���������� �������� ������������ ������� ����.

������ 6.7. ���������� ���������� ����� � ��������� ���������� ����, ����������� � ������ ������. ������� ���������� ����� ���������� ���� ����� ������ – ��� ������. ����� – ����� ���� ���� ���� – ���������� ����� ��������. ������� �������������� ��������� ���������� ���.

������������� ����� ����� ������� ��������� ���� ��� �������� ��������� �������� ����, ��������� ����������, ���������� ����� ����, ��������� � ���� �� ����� ������ �� ����������, ������� �� ����������.

����� ����, ������������� ������������ ������������ �������� � ����, ������������� ������ ��������� �� ��������� ������� �����.

����. ��� ����������� ��� ���������� ��������� �����, ���������� �� ����������� ������������ ���� �� ����� ����������, ������������� ����������� ���������� – �����.

���� – ����������, ����������� ������������ ����� ������� ����� ����� ������, ������������� ��������� ��������� ��������������.

���� ������������ ���� ������� �� ������� ���� ��������. �� �� ������� �� ������������ ���������� �����, �� ������� �� ������������ ���������� ������ �������. ������ ���� ��������� �������������� ����� ����� �����������.

� ������� ������ ����� ���������� ��������� �������������� ���� � �������� ����������, � ����� ��������� ���� ���������� � ����������.

������ 6.8. ���������� ���������� ��������� ����, ����������� � ������ �������. ��� ������ ����� ������ � ������� ���������� ���� �������� ������. ����� ����� �������� ���� ���������� ������� �� ���� ��������� �.25. � ������� ����� ��������� �������������� ���� ������������ � ���� �.25. ���� ��������� ����������� �������������� ���������� � ������������ ����� ������� ����� ������.

�����, �������������� � ���� ����� ������������� ����������� � ���� ����, ������� ��������������� � �����������. ������� ���� ��� ����� ��������� ��� � ������ ������� ��������� �������, ��� � � ������ ���������� �� � ��������� ������� ������� �������������� ����.

�����

Источник: https://phys.bspu.by/static/lib/inf/posob/stu_m/glaves/glava6/gl_6_3.html

Локальные сети. Определение. Основные понятия. Топология локальных сетей. Типы локальных сетей – Inform.rogozhko

Локальные вычислительные сети

Локальныевычислительные сети – сети, абоненты которыхсосредоточены на расстоянии 10 – 15 км. Такие сети объединяют компьютеры,размещенные внутри одного здания или в нескольких рядом расположенных зданиях

Преимущества локальных сетей:

Разделениересурсов – позволяет экономноиспользовать ресурсы в информационной системе. Например, производить печать совсех компьютеров на одном принтере, использовать один дисковод DVD и т.д.

Разделениеданных – позволяет иметь доступ с разныхрабочих мест к файлам, которые расположены на других компьютерах. Благодаряразделению данных можно организовать работу нескольких пользователей посозданию общего документа.

Разделениепрограммных средств– позволяетпользователям использовать программы, установленные на других компьютерах.

Топологиялокальных сетей

Под топологией вычислительной сетипонимается способ соединения ее отдельных компонентов (компьютеров, серверов,принтеров и т.д.). Различают три основные топологии:

  • топология типа звезда;
  • топология типа кольцо;
  • топология типа общая шина.

При использовании топологии типа звезда информация между клиентамисети передается через единый центральный узел. В качестве центрального узламожет выступать сервер или специальное устройство – концентратор (Hub).

Преимущества данной топологиисостоят в следующем:

  1. Высокое быстродействие сети, так как общая производительность сети зависит только от производительности центрального узла.
  2. Отсутствие столкновения передаваемых данных, так как данные между рабочей станцией и сервером передаются по отдельному каналу, не затрагивая другие компьютеры.

Однако помимо достоинств у даннойтопологии есть и недостатки:

  1. Низкая надежность, так как надежность всей сети определяется надежностью центрального узла. Если центральный компьютер выйдет из строя, то работа всей сети прекратится.
  2. Высокие затраты на подключение компьютеров, так как к каждому новому абоненту необходимо ввести отдельную линию.

При топологии типа кольцо все компьютерыподключаются к линии, замкнутой в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одномнаправлении и проходят через каждый компьютер.

Передача информации в такой сетипроисходит следующим образом. Маркер (специальный сигнал) последовательно, отодного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот,которому требуется передать данные.

Получив маркер, компьютер создает такназываемый “пакет”, в который помещает адрес получателя и данные, а затемотправляет этот пакет по кольцу.

Данные проходят через каждый компьютер, покане окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя.

После этого принимающий компьютерпосылает источнику информации подтверждение факта получения данных. Получивподтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его всеть.

Преимущества топологии типа кольцосостоят в следующем:

  1. Пересылка сообщений является очень эффективной, т.к. можно отправлять несколько сообщений друг за другом по кольцу. Т.е. компьютер, отправив первое сообщение, может отправлять за ним следующее сообщение, не дожидаясь, когда первое достигнет адресата.
  2. Протяженность сети может быть значительной. Т.е. компьютеры могут подключаться к друг к другу на значительных расстояниях, без использования специальных усилителей сигнала.

К недостаткам данной топологииотносятся:

  1. Низкая надежность сети, так как отказ любого компьютера влечет за собой отказ всей системы.
  2. Для подключения нового клиента необходимо отключить работу сети.
  3. При большом количестве клиентов скорость работы в сети замедляется, так как вся информация проходит через каждый компьютер, а их возможности ограничены.
  4. Общая производительность сети определяется производи¬тельностью самого медленного компьютера.

При топологии типа общая шина все клиенты подключенык общему каналу передачи данных. При этом они могут непосредственно вступать вконтакт с любым компьютером, имеющимся в сети.

Передача информации в данной сетипроисходит следующим образом. Данные в виде электрических сигналов передаютсявсем компьютерам сети. Однако информацию принимает только тот компьютер, адрескоторого соответствует адресу получателя. Причем в каждый момент времени толькоодин компьютер может вести передачу данных.

Преимущества топологии общая шина:

  1. Вся информация находится в сети и доступна каждому компьютеру.
  2. Рабочие станции можно подключать независимо друг от друга. Т.е. при подключении нового абонента нет необходимости останавливать передачу информации в сети.
  3. Построение сетей на основе топологии общая шина обходится дешевле, так как отсутствуют затраты на прокладку дополнительных линий при подключении нового клиента.
  4. Сеть обладает высокой надежностью, т.к. работоспособность сети не зависит от работоспособности отдельных компьютеров.

К недостаткам топологии типа общаяшина относятся:

  1. Низкая скорость передачи данных, т.к. вся информация циркулирует по одному каналу (шине).
  2. Быстродействие сети зависит от числа подключенных компьютеров. Чем больше компьютеров подключено к сети, тем медленнее идет передача информации от одного компьютера к другому.
  3. Для сетей, построенных на основе данной топологии, характерна низкая безопасность, так как информация на каждом компьютере может быть доступна с любого другого компьютера.

Самым распространенным типом сети стопологией общая шина являетсясеть стандарта Ethernet со скоростью передачи информации 10 – 100 Мбит/сек.

Мы рассмотрели основные топологииЛВС. Однако на практике при создании ЛВС организации могут одновременноиспользоваться сочетание нескольких топологий. Например, компьютеры в одномотделе могут быть соединены по схеме звезда, а в другом отделе по схеме общаяшина, и между этими отделами проложена линия для связи.

Типы локальных сетей

Существует две модели локальныхвычислительных сетей:

  • одноранговая сеть;
  • сеть типа клиент-сервер.

Данные модели определяютвзаимодействие компьютеров в локальной вычислительной сети. В одноранговой сети все компьютерыравноправны между собой. При этом вся информация в системе распределена междуотдельными компьютерами. Любой пользователь может разрешить или запретитьдоступ к данным, которые хранятся на его компьютере.

В одноранговой сети пользователю,работающему за любым компьютером доступны ресурсы всех других компьютеров сети.Например, сидя за одним компьютером, можно редактировать файлы, расположенныена другом компьютере, печатать их на принтере, подключенном к третьему,запускать программы на четвертом.

К достоинствам такой моделиорганизации сети относится простота реализации и экономия материальных средств,так как нет необходимости приобретать дорогой сервер. Несмотря на простотуреализации, данная модель имеет ряд недостатков:

  • низкое быстродействие при большом числе подключенных компьютеров;
  • отсутствие единой информационной базы;
  • отсутствие единой системы безопасности информации;
  • зависимость наличия в системе информации от состояния компьютера, т.е. если компьютер выключен, то вся информация, хранящиеся на нем, будет недоступна.

Одноранговую модель сети можнорекомендовать для небольших организациях при числе компьютеров до 20 шт.

В сетях типа клиент-сервер имеется один (илинесколько) главных компьютеров – серверов. Серверы используются для хранениявсей информации в сети, а также для ее обработки. В качестве достоинств такоймодели следует выделить:

  • высокое быстродействие сети;
  • наличие единой информационной базы;
  • наличие единой системы безопасности.

Однако у данной модели есть и недостатки. Главныйнедостаток заключается в том, что стоимость создания сети типа клиент-серверзначительной выше, за счет необходимости приобретать специальный сервер. Такжек недостаткам можно отнести и наличие дополнительной потребности вобслуживающем персонале – администраторе сети.

Источник: https://www.sites.google.com/site/informrogozhko/home/lok

Локальные вычислительные сети (лвс)

Локальные вычислительные сети

Интернет или, по-другому, всемирная сеть – это, конечно, хорошо. Но возможности соединения по ней ограничены “черепашьей” скоростью вашего модема и толщиной вашего кошелька.

Для объединения близко расположенных компьютеров без использования телефонных линий применяются ЛВС.

В свою очередь уже объединенные в ЛВС компьютеры могут быть подключены к Интернету.

Компьютерные сети можно классифицировать по многим признакам, например по удаленности сетевых узлов.

Расстояние между узлами Масштаб сети Обозначение
0,1 км Здание Локальная сеть (Local Area Network)
1-10 км Город Городская сеть (Metropolitan Area Network)
10-1000 км Страна Глобальная сеть (Wide Area Network)
Более 1000 км Планета Internet

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) – это совокупность компьютеров и других средств вычислительной техники (активного сетевого оборудования, принтеров, сканеров и т.п.), объединенных с помощью кабелей и сетевых адаптеров и работающих под управлением сетевой операционной системы.

Вычислительные сети создаются для того, чтобы группа пользователей могла совместно задействовать одни и те же ресурсы: файлы, принтеры, модемы, процессоры и т.п. Каждый компьютер в сети оснащается сетевым адаптером, адаптеры соединяются с помощью сетевых кабелей и тем самым связывают компьютеры в единую сеть.

Компьютер, подключенный к вычислительной сети, называется рабочей станцией или сервером, в зависимости от выполняемых им функций. Эффективно эксплуатировать мощности ЛВС позволяет применение технологии «клиент/сервер». В этом случае приложение делится на две части: клиентскую и серверную.

Один или несколько наиболее мощных компьютеров сети конфигурируются как серверы приложений: на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях; именно на рабочих станциях формируются запросы к серверам приложений и обрабатываются полученные результаты.

Различают сети с одним или несколькими выделенными серверами и сети без выделенных серверов, называемые одноранговыми сетями. Рассмотрим сначала локальные сети с выделенным сервером. В сетях с выделенным сервером именно ресурсы сервера, чаще всего дисковая память, доступны всем пользователям.

Сер­веры, разделяемым ресурсом которых является дисковая память, называются файл-серверами. Можно сказать, что сервер обслуживает все рабочие станции. Файловый сервер обычно используется только администратором сети и не предназначен для решения прикладных задач.

Поэтому он может быть оснащен недорогим, даже монохромным дисплеем. Однако файловые серверы почти всегда содержат несколько быстродействующих накопителей. Сервер должен быть высоконадежным, поскольку выход его из строя приведет к остановке работы всей сети.

На файловом сервере, как правило, устанавливается сетевая операционная система.

На рабочих станциях, как правило, устанавливается обычная операционная система, например: DOS, Windows или Windows NT. Рабочая станция – это индивидуальное рабочее место пользователя. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции является пользователь.

В то же время ресурсы файл-сервера разделяются всеми пользователями. В качестве рабочей станции может использоваться компьютер практически любой конфигурации. Но, в конечном счете, все зависит от тех приложений, которые этот компьютер используют.

Существует несколько признаков, по которым можно узнать, работает компьютер в составе сети или автономно.

Если компьютер является сетевой рабочей станцией, то, во-первых, после его включения появляются соответствующие сообщения, во-вторых, для входа в сеть необходимо пройти процедуру регистрации и, в-третьих, после регистрации в нашем распоряжении оказываются новые дисковые накопители, принадлежащие файловому серверу.

Отметим еще одну важную функцию файлового сервера – управление работой сетевою принтера. Сетевой принтер подключается к файл-серверу, но пользоваться им можно с любой рабочей станции. То есть каждый пользователь может отправить на сетевой принтер материалы, предназначенные для печати. Регулировать очередность доступа к сетевому принтеру будет файловый сервер.

ЛВС с выделенным сервером

При выборе компьютера на роль файлового сервера необходимо учитывать следующие факторы:

· быстродействие процессора;

· скорость доступа к файлам, размещенным на жестком диске;

· емкость жесткого диска;

· объем оперативной памяти;

· уровень надежности сервера;

· степень защищенности данных.

Возникает вопрос, зачем файл-серверу высокое быстродействие, если прикладные программы выполняются на рабочих станциях? Во время работы большой ЛВС файловый сервер обрабатывает огромное количество запросов на обслуживание файлов, а на это затрачивается значительное процессорное время. Для того чтобы ускорить обслуживание запросов и создать у пользователя впечатление, что именно он является единственным клиентом сети, необходим быстродействующий процессор.

Но все же наиболее важным компонентом файлового сервера является дисковый накопитель. На нем хранятся все файлы пользователей сети. Быстрота доступа, емкость и надежность накопителя во многом определяют, насколько эффективным будет использование сети.

Сетевые ОС с выделенным файл-сервером обычно имеют более высокую производительность, поскольку они оптимизированы именно под выполнение операций с файлами. В принципе, никаких более важных действий на выделенном файл-сервере не выполняется. Значительного повышения производительности работы сервера можно добиться, увеличивая его оперативную память.

В одноранговой сети нескольких мегабайт памяти может быть вполне достаточно, в то время как для крупной сети с выделенным файл-сервером желательна память объемом 128 и более мегабайт.

Если файловый сервер снабжен оперативной памятью достаточного объема, то он имеет возможность именно в оперативной памяти хранить те области дискового пространства, к которым обращаются наиболее часто. Такой метод хорошо известен, часто применяется для ускорения доступа к данным на обычных ПК и называется методом кэширования.

Ведь если идет обращение к файлу, данные которого в данный момент находятся в кэше, сервер может передать искомую информацию, не обращаясь к диску. В результате этого будет достигнут значительный временной выигрыш.

Сетевой адаптер, установленный на файловом сервере – это такое устройство, через которое проходят практически все данные, функционирующие в локальной сети. В связи с этим необходимо, чтобы этот адаптер работал быстро.

Сетевой адаптер становится более быстродействующим в результате, во-первых, повышения его разрядности и, во-вторых, увеличения объема его собственного ОЗУ.

На файл-сервере должен быть установлен сетевой адаптер для шины PCI, что позволяет поддерживать высокую скорость передачи данных.

Одноранговые ЛВС

В одноранговых сетях любой компьютер может быть и файловым сервером, и рабочей станцией одновременно. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер.

В принципе любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач.

Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каждый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме.

Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. Пороговое значение числа рабочих станций составляет, по оценкам фирмы Novell, – 25-30. Поэтому одноранговые сети используются только для относительно небольших рабочих групп.

Архитектура ЛВС

Различают три наиболее распространенные сетевые архитектуры, которые используют и для одноранговых сетей и для сетей с выделенным файл-сервером. Это так называемые шинная, кольцевая и звездообразная структуры.

Рис. 81. Шинная структура одноранговой сети

В случае реализации шинной структуры все компьютеры связываются в цепочку. Причем на ее концах надо разместить так называемые терминаторы, служащие для гашения сигнала. Если же хотя бы один из компьютеров сети с шинной структурой оказывается неисправным, вся сеть в целом становится неработоспособной.

В сетях с шинной архитектурой для объединения компьютеров используется тонкий и толстый кабель. Максимальная теоретически возможная пропускная способность таких сетей составляет 10 Мбит/с. Такой пропускной способности для современных приложений, использующих видео- и мультимедийные данные, явно недостаточно.

Поэтому почти повсеместно применяются сети со звездообразной архитектурой.

Рис. 82. Звездообразная структура одноранговой сети

Для построения сети с звездообразной архитектурой в центре сети необходимо разместить концентратор. Его основная функция – обеспечение связи между компьютерами, входящими в сеть.

То есть все компьютеры, включая файл-сервер, не связываются непосредственно друг с другом, а присоединяются к концентратору. Такая структура надежнее, поскольку в случае выхода из строя одной из рабочих станций все остальные сохраняют работоспособность.

В сетях же с шинной топологией в случае повреждения кабеля хотя бы в одном месте происходит разрыв единственного физического канала, необходимого для движения сигнала.

Кроме того, сети со звездообразной топологией поддерживают технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, что позволяет увеличить пропускную способность сети в десятки и даже сотни раз (разумеется, при использовании соответствующих сетевых адаптеров и кабелей).

Рис. 83. Кольцевая структура одноранговой сети

Кольцевая структура используется в основном в сетях Token Ring и мало чем отличается от шинной. Также в случае неисправности одного из сегментов сети вся сеть выходит из строя. Правда, отпадает необходимость в использовании терминаторов.

В сети любой структуры в каждый момент времени обмен данными может происходить только между двумя компьютерами одного сегмента.

В случае ЛВС с выделенным файл-сервером – это файл-сервер и произвольная рабочая станция; в случае одноранговой ЛВС – это любые две рабочие станции, одна из которых выполняет функции файл-сервера.

Упрощенно диалог между файл-сервером и рабочей станцией выглядит так: открыть файл – подтвердить открытие файла; передать данные файла – пересылка данных; закрыть файл – подтверждение закрытия файла. Управляет диалогом сетевая операционная система, клиентские части которой должны быть установлены на рабочих станциях.

Остановимся подробнее на принципах работы сетевого адаптера. Связь между компьютерами ЛВС физически осуществляется на основе одной из двух схем – обнаружения коллизий и передачи маркера. Метод обнаружения коллизий используется стандартами Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, а передачи маркера – стандартом Token Ring.

В сетях Ethernet адаптеры непрерывно находятся в состоянии прослушивания сети. Для передачи данных сервер или рабочая станция должны дождаться освобождения ЛВС и только после этого приступить к передаче. Однако не исключено, что передача может начаться несколькими узлами одного сегмента сета одновременно, что приведет к коллизии.

В случае возникновения коллизии, узлы должны повторить свои сообщения. Повторная передача производится адаптером самостоятельно без вмешательства процессора компьютера. Время, затрачиваемое на преодоление коллизии, обычно не превышает одной микросекунды. Передача сообщений в сетях Ethernet производится пакетами со скоростью 10, 100 и 1000 Мбит/с.

Естественно, реальная загрузка сети меньше, поскольку требуется время на подготовку пакетов. Все узлы сегмента сети принимают сообщение, передаваемое компьютером этого сегмента, но только тот узел, которому оно адресовано, посылает подтверждение о приеме.

Основными поставщиками оборудования для сетей Ethernet являются фирмы 3Com, Bay Networks (недавно компания IMortel купила Bay Networks), CNet.

В ЛВС с передачей маркера сообщения передаются последовательно от одного узла к другому вне зависимости от того, какую архитектуру имеет сеть – кольцевую или звездообразную. Каждый узел сети получает пакет от соседнего. Если данный узел не является адресатом, то он передает тот же самый пакет следующему узлу.

Передаваемый пакет может содержать либо данные, направляемые от одного узла другому, либо маркер. Маркер – это короткое сообщение, являющееся признаком незанятости сети.

В том случае, когда рабочей станции необходимо передать сообщение, ее сетевой адаптер дожидается поступления маркера, а затем формирует пакет, содержащий данные, и передает этот пакет в сеть.

Пакет распространяется по ЛВС от одного сетевого адаптера к другому до тех пор, пока не дойдет до компьютера-адресата, который произведет в нем стандартные изменения. Эти изменения являются подтверждением того, что данные достигли адресата.

После этого пакет продолжает движение дальше по ЛВС, пока не возвратится в тот узел, который его сформировал. Узел-источник убеждается в правильности передачи пакета и возвращает в сеть маркер. Важно отметить, что в ЛВС с передачей маркера функционирование сети организовано так, что коллизии возникнуть не могут. Пропускная способность сетей Token Ring равна 16 Мбит/с. Оборудование для сетей Token Ring производят IBM, 3Com и некоторые другие фирмы.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/7_21877_lokalnie-vichislitelnie-seti-lvs.html

Локальная сеть: основы функционирования компьютерных сетей

Локальные вычислительные сети

Локальная сеть (локальная вычислительная сеть или ЛВС) представляет собой среду взаимодействия нескольких компьютеров между собой. Цель взаимодействия — передача данных. Локальные сети, как правило, покрывают небольшие пространства (дом, офис, предприятие) — чем и оправдывают своё название.

ЛВС может иметь как один, так и несколько уровней. Для построения многоуровневой локальной сети применяют специальное сетевое оборудование: маршрутизаторы, коммутаторы.

Существует несколько способов объединения компьютеров и сетевого оборудования в единую компьютерную сеть: проводное (витая пара), оптическое (оптоволоконный кабель) и беспроводное (Wi-Fi, Bluetooth) соединения.

Топология локальной сети

Первое к чему нужно приступать при изучении основ функционирования компьютерных сетей, это топология (структура) локальной сети. Существует три основных вида топологии: шина, кольцо и звезда.

Линейная шина

Все компьютеры подключены к единому кабелю с заглушками по краям (терминаторами). Заглушки необходимы для предотвращения отражения сигнала. Принцип работы шины заключается в следующем: один из компьютеров посылает сигнал всем участникам локальной сети, а другие анализируют сигнал и если он предназначен им, то обрабатывают его.

При таком взаимодействии, каждый из компьютеров проверяет наличие сигнала в шине перед отправкой данных, что исключает возникновения коллизий.

Минус данной топологии — низкая производительность, к тому же, при повреждении шины нарушается нормальное функционирование локальной сети и часть компьютеров не в состоянии обрабатывать либо посылать сигналы.

Кольцо

В данной топологии каждый из компьютеров соединен только с двумя участниками сети.

Принцип функционирования такой ЛВС заключается в том, что один из компьютеров принимает информацию от предыдущего и отправляет её следующему выступая в роли повторителя сигнала, либо обрабатывает данные если они предназначались ему.

Локальная сеть, построенная по кольцевому принципу более производительна в сравнении с линейной шиной и может объединять до 1000 компьютеров, но, если где-то возникает обрыв сеть полностью перестает функционировать.

Звезда

Топология звезда, является оптимальной структурой для построения ЛВС. Принцип работы такой сети заключается во взаимодействии нескольких компьютеров между собой по средствам центрального коммутирующего устройства (коммутатор или свитч).

Топология звезда позволяет создавать высоконагруженные масштабируемые сети, в которых центральное устройство может выступать, как отдельная единица в составе многоуровневой ЛВС. Единственный минус в том, что при выходе из строя центрального коммутирующего устройства рушится вся сеть или её часть.

Плюсом является то, что, если один из компьютеров перестаёт функционировать это никак не сказывается на работоспособности всей локальной сети.

Что такое MAC-адрес, IP-адрес и Маска подсети?

Прежде чем познакомиться с основными принципами взаимодействия сетевых устройств, необходимо подробно разобрать, что такое IP-адрес, MAC-адрес и Маска подсети.

MAC-адрес — это уникальный идентификатор сетевого оборудования, который необходим для взаимодействия устройств в локальной сети на физическом уровне. MAC-адрес «вшивается» в сетевую карту заводом изготовителем и не подлежит изменению, хотя при необходимости это можно сделать на программном уровне. Пример записи MAC-адреса: 00:30:48:5a:58:65.

IP-адрес – это уникальный сетевой адрес узла (хоста, компьютера) в локальной сети, к примеру: 192.168.1.16. Первые три группы цифр IP-адреса используется для идентификации сети, а последняя группа для определения «порядкового номера» компьютера в этой сети.

Если провести аналогию, то IP-адрес можно сравнить с почтовым адресом, тогда запись будет выглядеть так: регион.город.улица.дом.

Изначально, использовались IP-адреса 4-ой версии (IPv4), но когда количество устройств глобальной сети возросло до максимума, то данного диапазона стало не хватать, в следствии чего был разработан протокол TCP/IP 6-ой версии — IPv6. Для локальных сетей достаточно 4-ой версии TCP/IP протокола.

Маска подсети – специальная запись, которая позволяет по IP-адресу вычислять адрес подсети и IP-адрес компьютера в данной сети. Пример записи маски подсети: 255.255.255.0. О том, как происходит вычисление IP-адресов мы рассмотрим чуть позже.

Что такое ARP протокол или как происходит взаимодействие устройств ЛВС?

ARP — это протокол по которому определяется MAC-адрес узла по его IP-адресу. Например, в нашей локальной сети есть несколько компьютеров. Один должен отправить информацию другому, но при этом знает только его IP-адрес, а для взаимодействия на физическом уровне нужен MAC-адрес.

Что происходит? Один из компьютеров отправляет широковещательный запрос всем участникам локальной сети. Сам запрос, содержит IP-адрес требуемого компьютера и собственный MAC-адрес. Другой компьютер с данным IP-адресом, понимает, что запрос пришел к нему и в ответ высылает свой MAC-адрес на тот, который пришел в запросе.

После чего собственно и инициализируется процесс передачи информационных пакетов.

Сетевой коммутатор и маршрутизатор (роутер)

Для согласования работы сетевых устройств используется специальное сетевое оборудование — коммутаторы и маршрутизаторы. Исходя из рассмотренного выше, важно понять простую истину — коммутаторы работают с MAC-адресами, а маршрутизаторы (или роутеры) с IP-адресами.

Коммутатор содержит таблицу MAC-адресов устройств локальной сети непосредственно подключенных к его портам.

Изначально таблица пуста и начинает заполняться при старте работы коммутатора, происходит сопоставление MAC-адресов устройств и портов, к которым они подключены.

Это необходимо для того, чтобы коммутатор напрямую пересылал информационные пакеты тем участникам локальной сени, которым они предназначены, а не опрашивал все устройства ЛВС.

Маршрутизатор также имеет таблицу, в которую заносит IP-адреса устройств на основе анализа локальной сети. Роутер может самостоятельно раздавать IP-адреса устройствам ЛВС благодаря протоколу динамического конфигурирования узла сети (DHCP).

Таблица маршрутизации позволяет роутеру вычислять наикратчайшие маршруты для отправки информационных пакетов между различными узлами ЛВС. Данные узлы (компьютеры) могут находиться в любом сегменте многоуровневой сети невзирая на архитектуру той или иной подсети.

К примеру, маршрутизатор связывает локальную сеть с глобальной (интернет) через сеть провайдера.

Пример маршрутизации

Допустим, в таблице маршрутизации есть такая запись:

СетьМаскаИнтерфейс
192.168.1.0255.255.255.0192.168.1.96

Роутер получает пакет, предназначенный для хоста с IP-адресом 192.168.1.96, после чего начинает обход таблицы маршрутизации и обнаруживает, что при наложении маски подсети 255.255.255.0 на IP-адрес 192.168.1.96 вычисляется сеть с IP-адресом 192.168.1.0. Пройдя строку до конца роутер находит IP-адрес интерфейса 192.168.1.96, на который и отправляет полученный пакет.

Как происходит вычисление IP-адреса сети и компьютера?

Для вычисления IP-адреса сети используется маска подсети. Начнем с того, что привычная для наших глаз запись IP-адреса представлена в десятеричном формате (192.168.1.96).

На самом деле, сетевое устройство данный IP-адрес видит, как набор нолей и единиц, то есть в двоичной системе исчисления (11000000.10101000.00000001.01100000). Так же выглядит и маска подсети (255.255.255.

0 -> 11111111.11111111.11111111.00000000).

IP-адрес назначения192.168.1.9611000000 10101000 00000001 01100000
Маска подсети255.255.255.011111111 11111111 11111111 00000000
IP-адрес сети192.168.1.011000000 10101000 00000001 00000000

Что получается? Какой бы у нас не был IP-адрес назначения (к примеру 192.168.1.96 или 192.168.1.54) при наложении на него маски подсети (255.255.255.0) будет получаться один и тот же результат (192.168.1.0). Происходит это из-за поразрядного (побитного) сравнения записей (1х1 = 1, 1х0 = 0, 0х1 = 0).

При этом IP-адрес компьютера берётся из последней группы цифр IP-адреса назначения. Также стоит учитывать, что из общего диапазона адресов, в рамках одной подсети, доступно будет на два адреса меньше, потому что 192.168.1.0 – является IP-адресом самой сети, а 192.168.1.

255 – служебным широковещательным адресом для передачи общих пакетов запросов.

Что такое NAT?

В последнем пункте данной статьи, рассмотрим, что такое NAT. Как уже упоминалось ранее, маршрутизатор связывает между собой сети не только на локальном уровне, но и взаимодействует с сетью провайдера с целью получения доступа к сети интернет.

Для пересылки пакетов во внешнюю сеть, роутер не может использовать IP-адреса компьютеров из локальной сети, так как данные IP-адреса являются «частными» и предназначены только для организации взаимодействия устройств внутри ЛВС.

Маршрутизатор имеет два IP-адреса (внутренний и внешний), один в локальной сети (192.168.1.0), другой (к примеру 95.153.133.97) ему присваивает сеть провайдера при динамическом распределении IP-адресов.

Именно второй IP-адрес роутер будет использовать для отправки и получения пакетов по сети интернет. Для реализации такой подмены и был разработан NAT.

NAT (Network Address Translation) — механизм преобразование сетевых адресов, является частью TCP/IP-протокола.

Принцип NAT заключается в следующем: при отправке пакета из ЛВС маршрутизатор подменяет IP-адрес локальной машины на свой собственный, а при получении производит обратную замену и отправляет данные на тот компьютер, которому они и предназначались.

Источник: https://2hpc.ru/%D0%BB%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D1%81%D0%B5%D1%82%D1%8C/

Vse-referaty
Добавить комментарий