Компьютерная сеть (англ. Computer NetWork, от net – сеть и work – работа) – совокупность компьютеров, соединенных с помощью каналов связи и средств коммутации в единую систему для обмена сообщениями и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети.

Компьютерную сеть представляют как совокупность узлов (компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей (каналов связи). Ветвь сети – это путь, соединяющий два смежных узла. Различают узлы оконечные, расположенные в конце только одной ветви, промежуточные, расположенные на концах более чем одной ветви, и смежные – такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов. Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами.

Логический и физический способы соединения компьютеров, кабелей и других компонентов, в целом составляющих сеть, называется ее топологией . Топология характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров. При этом не учитывается производительность и принцип работы этих объектов, их типы, длины каналов, хотя при проектировании эти факторы очень важны.

Топология как математическое понятие:

Топология (от греч. topos – место и... логия – учение), раздел математики, изучающий топологические свойства фигур, т.е. свойства, не изменяющиеся при любых деформациях, производимых без разрывов и склеиваний. Примерами топологических свойств фигур являются размерность, число кривых, ограничивающих данную область и т. д. Так, окружность, эллипс, контур квадрата имеют одни и те же топологические свойства, т.к. эти линии могут быть деформированы одна в другую описанным выше образом; в то же время кольцо и круг обладают различными топологическими свойствами: круг ограничен одним контуром, а кольцо – двумя.

Наиболее распространенные виды топологий сетей:

Линейная сеть . Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.

Кольцевая сеть. Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви.

Древовидная сеть . Сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь.

Звездообразная сеть. Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.

Ячеистая сеть . Сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними.

Полносвязанная сеть. Сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами. Важнейшая характеристика компьютерной сети – её архитектура.

Архитектура сети – это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, её адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик.

Наиболее распространённые архитектуры:

· Ethernet (англ. ether – эфир) – широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все сообщения. Топология – линейная или звездообразная. Скорость передачи данных 10 или 100 Мбит/сек.

· Arcnet (Attached Resource Computer Network – компьютерная сеть соединённых ресурсов) – широковещательная сеть. Физическая топология – дерево. Скорость передачи данных 2,5 Мбит/сек.

· Token Ring (эстафетная кольцевая сеть, сеть с передачей маркера) – кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия некоторой короткой уникальной последовательности битов-маркера – из смежного предыдущего узла. Поступление маркера указывает на то, что можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока. Скорость передачи данных 4 или 16 Мбит/сек.

· FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи – 100 Мбит/сек. Топология – двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети – 1000. Очень высокая стоимость оборудования.

· АТМ (Asynchronous Transfer Mode) – перспективная, пока ещё очень дорогая архитектура, обеспечивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до 2,5 Гбит/сек. Линии связи оптические.

Типы сетей.

Часто при организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т.д.), а за другим - роль пользователя этих ресурсов . В этом случае первый компьютер называется сервером , а второй - клиентом или рабочей станцией. Работать можно только на компьютере-клиенте под управлением специального программного обеспечения.

Сервер (англ. serve - обслуживать) - это высокопроизводительный компьютер с большим объёмом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).

Клиент (иначе, рабочая станция) - любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера.

Существует два основных типа сетей: одноранговые и сети на основе сервера .

В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (англ. dedicated ) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступным по сети. На сегодняшний день одноранговые сети бесперспективны, поэтому в данной работе они не рассматриваются. Если к сети подключено более 10 пользователей, то одноранговая сеть, где компьютеры выступают в роли и клиентов, и серверов, может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы.

Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции ). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Практически все услуги сети построены на принципе клиент-сервер . Сети на основе сервера стали промышленным стандартом. Существуют и комбинированные типы сетей, совмещающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера.

Все программное обеспечение сети также можно поделить на клиентское и серверное. При этом программное обеспечение сервера занимается предоставлением сетевых услуг, а клиентское программное обеспечение обеспечивает передачу запросов серверу и получение ответов от него.

В производственной практики ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.

Преимущества сетей

Рассмотрим преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети.

● Разделение ресурсов.

Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, например, управлять периферийными устройствами, такими как печатающие устройства, внешние устройства хранения информации, модемы и т.д. со всех подключенных рабочих станций.

● Разделение данных .

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

● Разделение программных средств.

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

● Разделение ресурсов процессора .

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

● Многопользовательский режим.

Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств, обычно заранее установленных на сервере приложения (англ. Application Server).

Все ЛВС работают в одном стандарте, принятом для компьютерных сетей – в стандарте Open Systems Interconnection (OSI ).

Протокол передачи данных

При передаче файлов требуется, чтобы оба компьютера, связывающиеся друг с другом, договорились об общем протоколе. Протоколом называется набор правил и описаний, которые регулируют передачу информации.

Для борьбы с ошибками, возникающими при передаче файлов, в большинстве современных протоколов имеются средства исправления ошибок. Конкретные методы в каждом протоколе свои, но принципиальная схема исправления ошибок одна и та же. Она заключается в том, что передаваемый файл разбивается на небольшие блоки - пакеты, а затем каждый принятый пакет сравнивается с посланным, чтобы удостовериться в их адекватности. Каждый пакет содержит дополнительный контрольный байт. Если принимающий компьютер после некоторых логических действий получит иное значение этого байта, он сделает вывод, что при пересылке пакета произошла ошибка, и запросит повторение передачи этого пакета. Несмотря на то что такая процедура уменьшает объем полезной информации, передаваемой в единицу времени, проверка на наличие ошибок и их исправление обеспечивают надежность передачи файла.

Наиболее совершенным и распространенным протоколом из всех доступных на сегодняшний день является TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Он обеспечивает сетевое взаимодействие компьютеров, работающих под управлением сетевой операционной системы, и возможность подключения к ним различных сетевых устройств. Все современные операционные системы поддерживают протокол TCP/IP, и почти все крупные сети используют его для обеспечения большей части своего трафика. Также протокол TCP/IP является стандартным для Интернета.

Базовая модель OSI (Open System Interconnection).

Для того чтобы взаимодействовать, люди используют общий язык. Если они не могут разговаривать друг с другом непосредственно, они применяют соответствующие вспомогательные средства для передачи сообщений. Похожие механизмы используются для передачи сообщений от отправителя к получателю.

Для того чтобы привести в движение процесс передачи информации через линии связи, необходимы машины с одинаковым кодированием данных и непосредственное соединение между ними. Для единого представления данных в линиях связи, по которым передается информация, сформирована Международная организация по стандартизации (англ. ISO – International Standards Organization).

ISO предназначена для разработки модели международного коммуникационного протокола, в рамках которой можно разрабатывать международные стандарты. Для наглядного пояснения разделим ее на семь уровней.

Международная организация по стандартизации (англ. ISO) разработала базовую модель взаимодействия открытых систем OSI (англ. Open Systems Interconnection) в 1984 году . Эта модель является международным стандартом для передачи данных.

Модель содержит семь отдельных уровней:

Уровень № 1 : физический – битовые протоколы передачи информации;

Уровень № 2 : канальный – формирование кадров, управление доступом к среде;

Уровень № 3 : сетевой – маршрутизация, управление потоками данных;

Уровень № 4 : транспортный – обеспечение взаимодействия удаленных процессов;

Уровень № 5 : сеансовый – поддержка диалога между удаленными процессами;

Уровень № 6 : представления данных – интерпретация передаваемых данных;

Уровень № 7 : прикладной – пользовательское управление данными.

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

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

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

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

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

Уровень № 1. Физический (англ. physical ).

Определяет механический и электрический интерфейс с физическим носителем (т.е. коаксиальным кабелем или витой парой). Под этот уровень подходят физические устройства, управляющие передающим данные электрическим напряжением.

Уровень № 2. Канальный (англ. data link ).

Организует биты в “кадры”, физический уровень передает их в виде электрических импульсов. На этом уровне происходит отслеживание и исправление ошибок. Довольно часто уровень передачи данных (т.е. канальный уровень) подразделяется еще на два слоя, которые позволяют сгладить различие между физическими сетями, используемыми для соединений в локальных и глобальных сетях. Деление происходит на два подуровня: MAC (англ. Media Access Control – Управление передающей средой) и LLC (англ. Logical Link Control – Управление логической связью). Подуровень MAC предоставляет сетевым картам совместные доступ к физическому уровню. Уровень MAC напрямую связан с сетевой картой и отвечает за безошибочную передачу данных между двумя сетевыми картами. Подуровень LLC управляет передачей данных и определяет точки логического интерфейса (англ. Service Access Points – точки доступа к службам), которые другие компьютеры могут использовать для передачи информации из подуровня LLC в высшие уровни OSI .

Уровень № 3. Сетевой (англ. network ).

Использует предоставляемые нижележащим уровнем услуги связи для того, чтобы организовать передачу данных по сети. Сетевой уровень устанавливает правила связи компьютеров через многочисленные сегменты сети, включая “упаковку” сообщений в пакеты, снабженные адресами. Этот уровень отвечает за надежность передачи данных, основной его функцией является предоставление возможностей передачи данных для вышележащего транспортного уровня. Стандартными протоколами этого слоя являются CNLS , CONS , IP и IPX .

Уровень № 4. Транспортный (англ. transport ).

Отвечает за надежность обработки данных, вне зависимости от нижележащих уровней. Этот уровень управляет потоком данных в сети и контролем соединения между конечными адресами. К стандартным протоколам этого уровня относятся Transport Class 0, Class 1 и 4, относящиеся к модели OSI , TCP и SPX .

Уровень № 5. Сеансовый (англ. session ).

Выполняет функцию посредника между верхними уровнями, которые ориентированы на работу с приложениями, и нижними уровнями, ориентированными на коммуникации в реальном времени. Сеансовый уровень предоставляет возможности для управления и контроля данных в множестве одновременных соединений, контролируя диалог связанных по сети приложений. Этот уровень обеспечивает возможности запуска, приостановки, инициализации и перезапуска сети.

Уровень № 6. Представления данных (англ. presentation ).

Определяет форму, которую принимают данные при обмене между рабочими станциями. На компьютере–отправителе ПО этого уровня конвертирует данные из формата уровня приложений в промежуточный, распознаваемый остальными уровнями формат. На компьютере–получателе этот уровень совершает обратное преобразование данных. Уровень представления также управляет средствами защиты сети от несанкционированного доступа, предоставляя такие услуги, как кодирование данных. Кроме того, этот уровень устанавливает правила передачи данных и занимается сжатием передаваемой информации для повышения пропускной способности сети.

Уровень № 7. Прикладной (англ. application ).

Предоставляет конечным пользователям возможность пользоваться сетью. На этом уровне производятся высокоуровневые действия, управляемые компонентами локальной операционной системы. В отличие от остальных уровней модели OSI , этот уровень напрямую доступен конечным пользователям. В его функции входят передача данных, обработка сообщений, управление структурой каталогов, удаленное выполнение программ и эмуляция терминал.

Для передачи информации, по коммуникационным линиям данные преобразуются в цепочку следующих друг за другом битов (двоичное кодирование с помощью двух состояний: “0” и “1”).

Передаваемые алфавитно-цифровые знаки представляются с помощью битовых комбинаций. Битовые комбинации располагают в определенной кодовой таблице, содержащей 4-, 5-, 6-, 7- или 8-битовые коды.

Количество представленных знаков в ходе передачи данных зависит от количества битов, используемых в коде: код из 4 битов может представить максимум 16 алфавитно-цифровых знаков, 5–битовый код – 32 знака, 6–битовый код – 64 знака, 7–битовый – 128 знаков и 8–битовый код – 256 знаков.

При передаче информации, как между одинаковыми, так и между различными вычислительными системами применяют следующие коды.

На международном уровне передача символьной информации осуществляется с помощью 7–битового кодирования, позволяющего закодировать заглавные и строчные буквы английского алфавита, а также некоторые спецсимволы.

Национальные и специальные знаки с помощью 7–битового кода представить нельзя, для их передачи используют специальную шифровку и/или перекодировку информации. Для представления национальных знаков применяют наиболее употребимый 8–битовый код.

Для правильной и, следовательно, полной и безошибочной передачи данных необходимо придерживаться согласованных и установленных правил. Все они оговорены в протоколе передачи данных.

Протокол передачи данных требует следу ющей информации:

● Синхронизация

Под синхронизацией понимают механизм распознавания начала блока данных и его конца.

● Инициализация

Под инициализацией понимают установление соединения между взаимодействующими партнерами по сеансу связи.

● Блокирование

Под блокированием понимают разбиение передаваемой информации на блоки данных строго определенной максимальной длины (включая опознавательные знаки начала блока и его конца).

● Адресация

Адресация обеспечивает идентификацию различного используемого оборудования данных, которое обменивается друг с другом информацией во время взаимодействия.

● Обнаружение ошибок

Под обнаружением ошибок понимают установку битов четности и, следовательно, вычисление контрольных битов с целью проверки правильности передачи данных.

● Нумерация блоков

Текущая нумерация блоков позволяет установить ошибочно передаваемую или потерявшуюся информацию.

● Управление потоком данных

Управление потоком данных служит для распределения и синхронизации информационных потоков. Так, например, если не хватает места в буфере устройства данных или данные не достаточно быстро обрабатываются в периферийных устройствах (например, принтерах), сообщения и / или запросы накапливаются.

● Методы восстановления

После прерывания процесса передачи данных используют методы восстановления, чтобы вернуться к определенному положению для повторной передачи информации.

● Разрешение доступа

Распределение, контроль и управление ограничениями доступа к данным вменяются в обязанность пункта разрешения доступа (например, “только передача” или “только прием”).

Методы передачи данных в компьютерных сетях

При обмене данными между узлами сети используются три метода передачи данных:

• симплексная (однонаправленная) передача (телевидение, радио);
• полудуплексная (прием и передача информации осуществляются поочередно);
• дуплексная (двунаправленная), каждая станция одновременно передает и принимает данные.

Для передачи данных в сетях наиболее часто применяется последовательная передача. Широко используются следующие методы последовательной передачи: асинхронная и синхронная.

Рис. 1. Асинхронная и синхронная передача данных

При асинхронной передаче каждый символ передается отдельной посылкой (рис. 1). Стартовые биты предупреждают приемник о начале передачи. Затем передается символ. Для определения достоверности передачи используется бит четности (бит четности = 1, если количество единиц в символе нечетно, и 0 в противном случае. Последний бит «стопбит» сигнализирует об окончании передачи.

Преимущества: несложная отработанная система; недорогое (по сравнению с синхронным) интерфейсное оборудование.

Недостатки асинхронной передачи: третья часть пропускной способности теряется на передачу служебных битов (старт/стоповых и бита четности); невысокая скорость передачи по сравнению с синхронной; при множественной ошибке с помощью бита четности невозможно определить достоверность полученной информации.

Асинхронная передача используется в системах, где обмен данными происходит время от времени и не требуется высокая скорость передачи данных. Некоторые системы используют бит четности как символьный бит, а контроль информации выполняется на уровне протоколов обмена данными.

При использовании синхронного метода данные передаются блоками. Для синхронизации работы приемника и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации. Затем передаются данные, код обнаружения ошибки и символ окончания передачи. При синхронной передаче данные могут передаваться и как символы, и как поток битов. В качестве кода обнаружения ошибки обычно используется циклический избыточный код обнаружения ошибок (CRC). Он вычисляется по содержимому поля данных и позволяет однозначно определить достоверность приятой информации.

Преимущества синхронного метода передачи информации: высокая эффективность передачи данных; высокие скорости передачи данных; надежный встроенный механизм обнаружения ошибок.

Недостатки: интерфейсное оборудование более сложное и соответственно более дорогое.

Сетевые устройства и средства коммуникаций.

Для соединения устройств в сети используется специальное оборудование:

1. Сетевой интерфейсный адаптер или сетевая плата для приёма и передачи данных. В соответствии с определённым протоколом управляют доступом к среде передачи данных. Размещаются в системных блоках компьютеров, подключенных к сети. К разъёмам адаптеров подключается сетевой кабель.
2. Коннекторы (соединители) и терминаторы для подключения кабелей к компьютеру; разъёмы для соединения отрезков кабеля.
3. Трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за приём сигналов из сети и обнаружение конфликтов.
4. Хабы (концентраторы) и коммутирующие хабы (коммутаторы) расширяют топологические, функциональные и скоростные возможности компьютерных сетей.
5. Повторители (репитеры) усиливают сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине.
6. Сетевые кабели (наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии).
   При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:

1. Сетевые карты (Network Adapters). Сетевая карта - это устройство, устанавливаемое в компьютер и предоставляющее ему возможность взаимодействия с сетью. В настоящее время выпускается большое количество разнообразных сетевых карт. Наиболее часто встречающиеся карты имеют вид печатной платы, устанавливаемой в разъем расширения материнской платы компьютера. Наибольшую известность в мире получили три вида локальных сетей: Ethernet (Fast Ethernet), Arcnet и Token Ring , которые различаются методами доступа к каналам передачи данных. Наиболее популярной сетевой технологией является технология Ethernet. Многие производители сейчас встраивают сетевые карты прямо в материнские платы.

Рис.2. Сетевая карта

В настоящее время производителями выпускается огромное количество сетевых карт различных типов, позволяющих использовать любые из существующих сред передачи: витая пара, коаксиальный или оптический кабель, радиоволны или инфракрасное излучение.

Для соединения сетевой карты и среды передачи данных применяются разъемы, зависящие от используемой среды передачи данных. Например, для тонкого коаксиального кабеля используются разъемы BNC, для витой пары пятой категории - разъемы RJ-45.

2. Являются механическими устройствами, предназначенными для сборки компонентов локальной компьютерной сети.

Коннекторы представляют собой разъемы, состоящие из двух частей - вилки и розетки, предназначенные для соединения отрезков кабеля или подсоединения кабеля к какому-либо устройству. Существующие типы коннекторов:

Коннекторы серии RJ для витых пар: RJ 45 – для сетевых кабелей и RJ 11, RJ 12 – для телефонных.

Коаксиальные коннекторы – для оконечивания коаксиальных кабелей, применяющихся обычно в телекоммуникационной сфере.

Оптические коннекторы, используемые с оптически-волоконными кабелями.

Терминаторы представляют собой те же разъемы с впаянным сопротивлением. Они подключаются к оконечным устройствам сети с шинной топологией для согласования длинной линии, которую образуют соединительные кабели. Сопротивление терминатора должно быть равно волновому сопротивлению кабеля. Один из двух терминаторов в сети должен быть заземлен.

В наиболее популярной технологии сети используют несколько типов коннекторов и терминаторов в зависимости от типа сети: на тонком (диаметр - 0,2 мм) или толстом (диаметр - 0,4 мм) кабеле или витой паре.

Для прокладки сети на тонком кабеле используют BNC-коннекторы, которые устанавливают на концах отрезков кабеля. С их помощью кабель подсоединяется с двух сторон к T-коннектору, который, в свою очередь, подсоединяется к внешнему разъему сетевой платы. T-коннекторы поставляются с сетевыми платами, BNC-коннекторы необходимо приобретать отдельно.

BNC-коннекторы бывают нескольких видов:

"Под пайку". Это, как правило, разъемы российского производства (отечественное название СР-50). Их сборка достаточно затруднительна и требует навыков радиомонтажника.

Обжимные BNC-коннекторы. Для их установки требуется специальный инструмент для зачистки кабеля и обжимные клещи.

Накручивающиеся BNC-коннекторы. Очень удобны в установке.

3. Трансивер - это специальное устройство, используемое для подключения PC к локальной компьютерной сети Ethernet , создаваемой на толстом кабеле . Такая сеть обладает гораздо лучшей защитой от электромагнитного излучения, чем сеть на тонком кабеле, и может иметь длину до 2,5 км (при использовании дополнительных устройств).

Трансивер подключается непосредственно к толстому сетевому кабелю, "прокусывая" его. От трансивера к PC идет специальный кабель, максимальная длина которого 50 м.

4. Хаб (Концентратор) является центральным устройством сети на витой паре, от него зависит ее работоспособность. Его необходимо подключать к сети электропитания и располагать в легкодоступном месте, чтобы можно было без проблем подключать кабели и следить за индикацией. Концентраторы выпускаются на разное количество портов, чаще всего на 8, 12, 16, 24.

Концентраторы можно объединять, образуя каскадную структуру сети. При этом надо придерживаться следующих правил:

не должно получаться закольцованных путей;

между любыми двумя станциями должно быть не более 4 концентраторов.

Рис.3. Хаб (концентратор)

Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля.

Коммутатор (фактически переключающий концентратор) - по схеме включения устройство, аналогичное концентратору, но имеет некоторые существенные отличия:

между любыми двумя станциями в сети нет ограничения четырьмя устройствами;

управляемый коммутатор может использоваться в закольцованной сети;

в управляемом коммутаторе можно управлять каждым портом в отдельности (ограничение пропускной способности, запрещение коммутации отдельных портов и пользователей);

в отличие от концентратора коммутатор передает пакеты (информацию) конкретно той станции сети, для которой они (пакеты) предназначены.

5. Репитеры - это устройства, используемые для "удлинения" локальных компьютерных сетей.

Например, максимальная длина сети Ethernet на тонком кабеле составляет 185 м, тогда как соединение сегментов сети по 185 м с помощью репитеров позволяет получить сеть общей длиной до 925 м (в сети не может быть больше 4 репитеров). Сегмент сети подключается к репитеру через Т-коннектор (разветвитель). К одному концу коннектора подключается сегмент, а на другом ставится терминатор.

Использование репитеров в сети Ethernet на толстом кабеле позволяет удлинить ее до 2,5 км. В этом случае репитеры подключаются к сетевому кабелю через трансивер.

Традиционный репитер имеет два порта, к которым подключаются соединяемые сегменты сети с помощью BNC-разъема для сети на тонком кабеле и 15-контактного DIX(AUI)-разъема для сети на толстом кабеле. Репитер, имеющий большее число портов, может объединять соответственно большее число сегментов сети.

Существуют совмещенные репитеры, каждый порт которых имеет две пары разъемов: BNC и DIX, но они не могут быть задействованы одновременно.

Стоимость монтажа и обслуживания;

Скорость передачи информации;

Ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей–повторителей (репитеров));

Безопасность передачи данных.

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

Витая пара.

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое “витой парой” (англ. twisted pair ). Этот кабель состоит из двух или более медных проводников, защищенных пластиковой изоляцией и свитых между собой (рис. 4). Свитые проводники снаружи защищаются еще одним слоем изоляции. Свивание проводников уменьшает искажение полезного сигнала, связанное с передачей электрического тока по проводнику. С точки зрения физики процесс такого искажения называется интерференцией сигналов .

Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и безпроблемная установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Рис.4. Витая пара

Коаксиальный кабель.

Этот кабель представляет собой медный проводник, по которому передается полезный сигнал. Проводник окружен изоляцией, поверх которой укладывается медная фольга или сетка, представляющая собой экран, защищающий центральный сигнальный провод от внешних электромагнитных помех. Благодаря использованию такой конструкции экран обеспечивает высокую степень защиты полезного сигнала от внешних помех, что позволяет без существенных потерь осуществлять передачу сигнала на достаточно большие расстояния. Существующие коаксиальные кабели подразделяют на два типа: тонкий и толстый.

Тонкий коаксиальный кабель внешне очень похож на современные кабели, используемые для подключения телевизионных антенн. Такой кабель не настолько гибок и удобен при монтаже, как неэкранированная витая пара, но тоже достаточно часто используется для построения локальных сетей. Разъемы, используемые для подключения тонкого коаксиального кабеля, называются ВМС-разъемами.

Толстый коаксиальный кабель очень похож на тонкий, но только он большего диаметра. Увеличение диаметра кабеля позволяет обеспечить его большую помехоустойчивость и соответственно гарантирует возможность передачи полезного сигнала на большие расстояния, чем тонкий коаксиальный кабель. Из-за более сложного процесса монтажа толстого кабеля (плохо гнется и требует специализированных разъемов) он распространен гораздо меньше.

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащищен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (англ. repeater – повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией типа “шина” или “дерево” коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

Рис. 5. Коаксиальный кабель:

1 - центральный провод; 2 - изолятор; 3 - экран;4 - внешний изолятор и защитная оболочка

Е thernet -кабель.

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

С heapern е t –кабель.

Более дешевым, чем Ethernet–кабель является соединение Cheapernet-кабель (RG –58) или, как его часто называют, тонкий (англ. thin ) Ethernet . Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в 10 Мбит/с. При соединении сегментов Cheapernet –кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet–кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР.–50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T – connectors ). Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а минимум – 0,5 м, общее расстояние для сети на Cheapernet–кабеля – около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

Оптический кабель .

Он используется для передачи сигнала в виде световых импульсов. Оптический кабель обеспечивает очень низкие потери полезного сигнала и за счет этого позволяет передавать данные на очень большие расстояния (в настоящее время до нескольких десятков километров). В дополнение к этому благодаря использованию света в качестве сигнала обеспечивается полная защищенность от внешних электромагнитных помех. На рис. 6 представлена конструкция оптического кабеля ОК-М.

В качестве проводника в таких кабелях используется стеклянное или пластиковое волокно, защищенное снаружи изоляцией для обеспечения физической сохранности. Оптическое волокно является относительно дорогой средой передачи (по сравнению с витой парой и коаксиальным кабелем), но в настоящее время активно используется для построения высокоскоростных и протяженных линий связи.

Скорость распространения информации по ним достигает 100 Мбит/с, а на экспериментальных образцах оборудования – 200 Мбит/с. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с помощью звездообразного соединения.

Рис. 6. Конструкция оптического кабеля:

1 - оптическое волокно; 2,4- заполнитель; 3 - центральный силовой элемент (стальной трос); 5 - защитная оболочка

Беспроводные среды передачи данных

В беспроводных средах передачи сигналы могут передаваться с использованием различного рода излучений, например, радиоволны, микроволновое излучение, инфракрасное излучение и т.п. В сети полезный сигнал всегда передается в виде волн с использованием той или иной среды передачи. Например, при использовании кабельных сред передачи сигнал передается в форме электромагнитных волн определенной частоты. В случае использования оптического кабеля сигнал передается в виде световых волн (это те же электромагнитные волны, но только гораздо большей частоты). При передаче сигналов с использованием атмосферы используются электромагнитные волны, передающиеся на частоте радиоволн, СВЧ - или инфракрасного излучения.

Показатели трех наиболее типичных средств коммуникаций для передачи данных приведены в таблице № 1.

Таблица 1

Основные показатели средств коммуникации.

Показатели	Средства коммуникаций для передачи данных
	Двух жильная кабель,–витая пара	Коаксиальный кабель	Оптоволоконный кабель
Цена	Невысокая	Относительно высокая	Высокая
Наращивание	Очень простое	Проблематично	Простое
Защита от прослушивания	Незначительная	Хорошая	Высокая
Проблемы с заземлением	Нет	Возможны	Нет
Восприимчивость к помехам	Существует	Существует	Отсутствует

Существует ряд принципов построения ЛВС на основе выше рассмотренных компонентов. Такие принципы еще называют топологиями.

Топологии вычислительных сетей.

Компьютерную сеть представляют как совокупность узлов (компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей (каналов связи). Ветвь сети - это путь, соединяющий два смежных узла. Различают узлы оконечные , расположенные в конце только одной ветви, промежуточные , расположенные на концах более чем одной ветви, и смежные - такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов. Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами.

Топология типа “звезда”.

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

Рис. 7. Структура топологии ЛВС в виде “звезды”.

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

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

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

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

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

Центральный узел управления – файловый сервер реализует оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кольцевая топология.

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

Рис.8. Структура кольцевой топологии ЛВС.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца (например, в линию).

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

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

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

Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (англ. Hub – концентратор), которые по-русски также иногда называют “хаб”. В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабочими станциями применяют активные или пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети происходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по которому передается управление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему). Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях может нарушаться работа всей сети.

Рис. 9. Структура логической кольцевой цепи ЛВС.

Шинная топология.

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

Рис.10. Структура шинной топологии ЛВС.

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

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

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и/или подключать рабочие станции во время работы вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно подключать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке повышаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point – точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

Основные характеристики трех наиболее типичных типологий вычислительных сетей приведены в таблице № 2.

Таблица 2

Основные характеристики топологий вычислительных сетей.

Характеристики	Топологии вычислительных сетей
	Звезда	Кольцо	Шина
Стоимость расширения	Незначительная	Средняя	Средняя
Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от отказов	Незначительная	Незначительная	Высокая
Размеры системы	Любые	Любые	Ограниченны
Защищенность от прослушивания	Хорошая	Хорошая	Незначительная
Стоимость подключения	Незначительная	Незначительная	Высокая
Поведение системы при высоких нагрузках	Хорошее	Удовлетворительное	Плохое
Возможность работы в реальном режиме времени	Очень хорошая	Хорошая	Плохая
Разводка кабеля	Хорошая	Удовлетворительная	Хорошая
Обслуживание	Очень хорошее	Среднее	Среднее

Древовидная структура ЛВС.

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

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители и/или коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором.

На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие подключение соответственно восьми или шестнадцати линий.

Устройство к которому можно присоединить максимум три станции, называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно используют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что возможное максимальное расстояние до рабочей станции не должно превышать нескольких десятков метров.

Рис.6. Древовидная структура ЛВС

Архитектура сети

Важнейшая характеристика компьютерной сети - её архитектура. Архитектура сети - это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, её адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик.

Наиболее распространённые архитектуры

Локальная сеть Token Ring

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

устройства подключаются к сети по топологии кольцо;

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

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

Типы пакетов.

В I ВМ То ken Ring используются три основных типа пакетов:

пакет “управление/данные” (англ. Data/Соmmand Frame);

пакет “маркер” (англ. Token );

пакет “сброса” (англ. Abort ).

Пакет “Управление/Данные” .

С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети.

Пакет “Маркер”.

Станция может начать передачу данных только после получения такого пакета, В одном кольце может быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных.

Пакет “Сброса”.

Посылка такого пакета называет прекращение любых передач.

В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.

Локальная сеть ArcNet .

ArcNet (англ. Attached Resource Computer Network ) – простая, недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети. Разработана корпорацией Datapoint в 1977 году. Впоследствии лицензию на ArcNet приобрела корпорация S MC (англ. Standard Microsystems Corporation ), которая стала основным разработчиком и производителем оборудования для сетей ArcNet. В качестве передающей среды используются витая пара, коаксиальный кабель (RG–62) с волновым сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный кабель. Скорость передачи данных – 2,5 Мбит/с, существует также расширенная версия – ArcNetplus – поддерживает передачу данных со скоростью 20 Мбит/с. При подключении устройств в ArcNet применяют топологии шина и звезда. Метод управления доступом станций к передающей среде – маркерная шина (англ. Token Bus ). Этот метод предусматривает следующие правила:

Все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные

только получив разрешение на передачу (маркер);

В любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом;

Данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Основные принципы работы.

Передача каждого байта в ArcNet выполняется специальной посылкой ISU (англ. Information Symbol Unit – единица передачи информации), состоящей из трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого пакета передается начальный разделитель АВ (англ. Alert Burst ), который состоит из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции преамбулы пакета.

В ArcNet определены 5 типов пакетов:

Пакет ITT (англ. Information to Transmit) – приглашение к передаче . Эта посылка передает управление от одного узла сети к другому. Станция, принявшая этот пакет, получает право на передачу данных.

Пакет FBE (англ. Free Buffer Enquiries ) – запрос о готовности к приему данных. Этим пакетом проверяется готовность узла к приему данных.

Пакет данных. С помощью этой посылки производиться передача данных.

Пакет АСК (англ. ACKnowledgments ) – подтверждение приема. Подтверждение готовности к приему данных или подтверждение приема пакета данных без ошибок, т.е. в ответ на FBE и пакет данных.

Пакет NAK (англ. Negative AcKnowledgments ) – неготовность к приему. Неготовность узла к приему данных (ответ на FBE) или принят пакет с ошибкой.

В сети ArcNet можно использовать две топологии: “звезда” и “шина”.

Локальная сеть Ethernet

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

Основные принципы работы.

На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина:

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

данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Таблица 3

Основные характеристики сетей по методам передачи информации.

Характеристики	Методы передачи информации
	Ethernet	Token Ring	ArcNet
Топология	Локальная типа “шина”	Кольцевая или типа “звезда”	Наборы сегментов типа “звезда”
Тип кабеля	RG –58	Экранированная или неэкранированная витая пара	RG –62 или RG –59
Импеданс	50 Ом
Сопротивление терминаторов	50 Ом, ± 2 Ом	100 – 200 Ом UTP , 150 Ом TP	RG –59: 75 Ом RG –62: 93 Ом
Максимальная длина кабеля в сегменте	185 м	45 – 200 м (в зависимости от используемого кабеля)	В зависимости от используемого кабеля, но в среднем: W–W: 120 м A–A: 606 м P–W или P–A: 30 м A–A: 0,3 м
Минимальный промежуток между соседними компьютерами	0,5 м	2,5 м
Максимальное количество соединенных сегментов		33 устройства MAU	Не поддерживает соединения сегментов
Максимальное количество компьютеров в сегменте		Неэкранированная витая пара: 72 рабочих станции на концентратор, при использовании экранированной витой пары – 260 рабочих станций на концентратор	В зависимости от используемого кабеля

Локальная сеть FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

Локальная сеть c сетевой архитектурой высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи - 100 Мбит/сек. Топология - двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети - 1000. Очень высокая стоимость оборудования.

Локальная сеть АТМ (Asynchronous Transfer Mode)

Локальная сеть с дорогой архитектурой обеспечивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до 2,5 Гбит/сек. Линии связи оптические.

Сетевые операционные системы для локальных сетей.

Основное направление развития современных Сетевых Операционных Систем (англ. Network Operation System – NOS) – перенос вычислительных операций на рабочие станции, создание систем с распределенной обработкой данных. Это в первую очередь связано с ростом вычислительных возможностей персональных компьютеров и все более активным внедрением мощных многозадачных операционных систем: OS/2, Windows NT и Windows 95. Кроме этого внедрение объектно–ориентированных технологий (OLE , ActiveX , ODBC и т.д.) позволяет упростить организацию распределенной обработки данных. В такой ситуации основной задачей NOS становится объединение неравноценных операционных систем рабочих станций и обеспечение транспортного уровня для широкого круга задач: обработка баз данных, передача сообщений, управление распределенными ресурсами сети (англ. directory / name service ).

В современных NOS применяют три основных подхода к организации управления ресурсами сети.

Первый – это Таблицы Объектов (англ. Bindery ). Используется в сетевых операционных системах NetWare 28б и NetWare 3. XX . Такая таблица находится на каждом файловом сервере сети. Она содержит информацию о пользователях, группах, их правах доступа к ресурсам сети (данным, сервисным услугам, печати через сетевой принтер и т.п.). Такая организация работы удобна, если в сети только один сервер. В этом случае требуется определить и контролировать только одну информационную базу. При расширении сети, добавлении новых серверов объем задач по управлению ресурсами сети резко возрастает. Администратор системы вынужден на каждом сервере сети определять и контролировать работу пользователей. Абоненты сети, в свою очередь, должны точно знать, где расположены те или иные ресурсы сети, а для получения доступа к этим ресурсам – регистрироваться на выбранном сервере. Конечно, для информационных систем, состоящих из большого количества серверов, такая организация работы не подходит.

Второй подход используется в LANServer и Windows NT Server – Структура Доменов (англ. Domain ). Все ресурсы сети и пользователи объединены в группы. Домен можно рассматривать как аналог таблиц объектов (англ. bindery ), только здесь такая таблица является общей для нескольких серверов, при этом ресурсы серверов являются общими для всего домена. Поэтому пользователю для того чтобы получить доступ к сети, достаточно подключиться к домену (зарегистрироваться), после этого ему становятся доступны все ресурсы домена, ресурсы всех серверов и устройств, входящих в состав домена. Однако и с использованием этого подхода также возникают проблемы при построении информационной системы с большим количеством пользователей, серверов и, соответственно, доменов, например, сети для предприятия или большой разветвленной организации. Здесь эти проблемы уже связаны с организацией взаимодействия и управления несколькими доменами, хотя по содержанию они такие же, как и в первом случае.

Третий подход – Служба Наименований Директорий или Каталогов (англ. Directory Name Services – DNS) лишенэтихнедостатков. Все ресурсы сети: сетевая печать, хранение данных, пользователи, серверы и т.п. рассматриваются как отдельные ветви или директории информационной системы. Таблицы, определяющие DNS, находятся на каждом сервере. Это, во–первых, повышает надежность и живучесть системы, а во-вторых, упрощает обращение пользователя к ресурсам сети. Зарегистрировавшись на одном сервере, пользователю становятся доступны все ресурсы сети. Управление такой системой также проще, чем при использовании доменов, так как здесь существует одна таблица, определяющая все ресурсы сети, в то время как при доменной организации необходимо определять ресурсы, пользователей, их права доступа для каждого домена отдельно.

В настоящее время наиболее распространенными сетевыми операционными системами являются NetWare 3. XX и 4. XX (Novell Inc .), Windows N Т Server 3.51 и 4.00 (Microsoft Corp .) и LAN Server (I ВМ Со r р.).

Рассмотрим более подробно возможности этих и некоторых других сетевых операционных систем и требования, которые они предъявляют к программному и аппаратному обеспечению устройств сети.

LAN Server, IВМ Соrр.

Отличительные черты:

использование доменной организации сети упрощает управление и доступ к ресурсам сети;

обеспечивает полное взаимодействие с иерархическими системами (архитектурой SNA).

Целостная операционная система с широким набором услуг. Работает на базе O S/2, поэтому сервер может быть невыделенным (англ. nondedicated ). Обеспечивает взаимодействие с иерархическими системами, поддерживает межсетевое взаимодействие.

Выпускаются две версии LAN Server : Entry и Advanced . Advanced в отличие от Entry поддерживает высокопроизводительную файловую систему (англ. High Performance File System – HPFS). Она включает системы отказоустойчивости (англ. Fail Tolerances ) и секретности (англ. Local Security ).

Серверы и пользователи объединяются в домены. Серверы в домене работают как единая логическая система. Все ресурсы домена доступны пользователю после регистрации в домене. В одной кабельной системе могут работать несколько доменов. При использовании на рабочей станции OS/2 ресурсы этих станций доступны пользователям других рабочих станций, но только одному в данное время. Администратор может управлять работой сети только с рабочей станции, на которой установлена операционная система OS/2. LAN Server поддерживает удаленную загрузку рабочих станций DOS, OS/2 и Windows (англ. Remote Interface Procedure Load – RIPL).

К недостаткам можно отнести:

сложная процедура установки NOS;

ограниченное количество поддерживаемых драйверов сетевых адаптеров.

Windows NT Server, Microsoft Corp.

Отличительные черты:

простота интерфейса пользователя;

доступность средств разработки прикладных программ и поддержка прогрессивных объектно-ориентированных технологий;

поддержка RISC –процессоров;

поддержка инсталлируемых файловых систем;

взаимодействие с Macintosh .

Всё это привело к тому, что эта операционная система становиться одной из самых популярных сетевых операционных систем.

Интерфейс Windows NT 4.0 аналогичен оконному интерфейсу Windows 95, инсталляция может занимать от 1 до 2 часов. Модульное построение системы упрощает внесение изменений и перенос на другие платформы, Windows NT разрабатывалась с учетом возможности поддержки таких высокопроизводительных RISC –процессоров, как PowerPC , DEC Alpha AXP и MIPS , еще одна возможность которая повышает ее переносимость, – возможность поддержки инсталлируемых файловых систем. В настоящее время поддерживаются FAT (англ. File Allocation Table – таблица размещения файлов, используется в DOS –системах), NTFS (англ. NT File System – файловая система NT , разработана специально для Windows NT ), CDFS (файловая система CD – ROM ), файловая система Macintosh и HPFS (англ. High Performance File System – файловая система высокой производительности, используется в OS /2; не поддерживается в Windows NT 4.0 напрямую – активизация поддержки HPFS требует выполнения специальных процедур). Обеспечивается защищенность подсистем от несанкционированного доступа и благодаря многозадачности с вытеснением от их взаимного влияния (если зависает один процесс, это не влияет на работу остальных). Есть поддержка удаленного доступа к сети (например, через модем или нуль модемный кабель) – Remote Access Service (англ. RAS ), поддерживается удаленная обработка заданий.

Windows NT предъявляет более высокие требования к производительности компьютера по сравнению с NetWare .

Организация сети.

Объединение локальных сетей отделов и “рабочих групп”, информационно связанных по функциональному взаимодействию при решении их производственных задач осуществляется по принципу “клиент–сервер” с последующим предоставлением сводной результирующей технологической и финансово-экономической информации на уровень АРМ руководителей предприятия (и объединения, в дальнейшем) для принятия управленческих решений.

Программно–структурная организация сети.

Предлагается решить данную задачу путем создания на основе Novell технологий и операционной системы Novell NetWare 4. XX корпоративную сеть предприятия по принципу “распределенная звезда”, работающую под управлением нескольких серверов и, поддерживая основные транспортные протоколы (T Level 5;

коммутирующие панели TP Patch Panel ;

соединители T – connector ;

концевые радиочастотные терминаторы.

Применение оптоволоконных линий связи оправдано значительным удалением производственных объектов и зданий друг от друга и высоким уровнем индустриальных помех. Кабели RG–58 используются при подключении к сети автоматизированных промышленных установок, также требующих защиты обрабатываемой на этих АРМах и передаваемой на другие АРМы технологической и другой информации от различного вида индустриальных помех. “Витая пара” 10Base– T Level 5 используется для подключения рабочих станций пользователей сети в местах, не требующих повышенных требований к защите среды передачи информации от помех. Novell NetWare 4.1 и Windows NT Server 4.00 соответственно. Серверы, кроме своего прямого назначения обработки и хранения информации, решают задачу маршрутизации и транспортировки информации, с одной стороны снижая нагрузку на основные информационные магистрали и с другой – обеспечивают прозрачный доступ к информации других серверов.

Серверы будут обслуживать около 60–ти рабочих станций, обрабатывающих различного вида технологическую информацию, а также свыше 40–ка рабочих станций в административно–управленческих и финансово–экономических подразделениях предприятия.

В качестве сетевых аппаратных средств серверов и рабочих станций используются следующие сетевые адаптерные карты:

NE–2000;

NE–3200;

SMC8634;

SMC8834;

Сетевые протоколы – IEEE 802.2, IEEE 802.3 CSMA/CD.

Транспортные протоколы – IPX/SPX – для NetWare– серверов , TCP/IP и NetBEUI – для Windows NT– сервера .

Для программно–аппаратного объединения сетевых сред NetWare и Windows NT Server необходимо использовать программный мост на базе совмещенного транспортного протокола IPX/ SPX , в дальнейшем возможен полный переход на сетевую интегрированную ОС Windows NT Server.

Наряду с сетевой ОС NetWare 4. XX для групп клиентов, функционально взаимосвязанных между собой при решении производственных задач, используется сетевая среда Artisoft LANtastic 6.0 и выше, Windows 3.11 for Workgroups и Windows 95 предоставляющие прозрачный доступ пользователям этих одноранговых сетей к информации друг друга. В то же время пользователи среды LANtastic 6.0 и выше, Windows 3.11 for Workgroups и Windows 95 являются клиентами NetWare –серверов и Windows NT –сервера, имея доступ к их ресурсам и информации на жестких дисках в соответствии со своими правами и привилегиями.

Таким образом, мы получили реально работающую корпоративную сеть, имеющую множество оригинально работающих узлов и принципов решений, данная задачи на сегодня является одной из самых интересных и передовых в мире в области информационных технологий. Эта сеть даст в дальнейшем возможность переходить на новые более мощные программные и аппаратные средства связи и коммуникаций, которые будут разработаны в мире, так как вся сеть реализована на основе OSI и полностью соответствует мировым стандартам.

Настройка сетевых средств Windows .

В настоящее время наиболее распространенной операционной системой для персональных компьютеров является система Windows. В состав этой операционной системы включены средства для создания одноранговых компьютерных сетей.

Настройка сетевой платы.

Процесс настройки сети следует начать с установки сетевой платы, причем сделать это можно как при установке самой операционной системы, так и позже, в процессе работы. Если сетевые адаптеры соответствуют стандарту plug-and-play, при загрузке операционная система автоматически распознает установленную сетевую плату и осуществляет настройку.

Если плата не поддерживает формат plug-and-play , запустите "Панель управления" и дважды щелкните на пиктограмме "Установка оборудования". Это приведет к запуску мастера установки оборудования. Щелкнув на кнопке "Далее", переходите к диалоговому окну, где Windows предложит осуществить автоматический поиск новых установленных устройств.

Целесообразно предоставить операционной системе возможность самой опознать аппаратные средства. Если это ей удастся, то не придется вручную вводить информацию об устройстве.

Если Windows не смогла опознать сетевой адаптер, то его установку и настройку придется выполнить вручную. После щелчка на кнопке "Далее" будет выведено диалоговое окно в котором необходимо указать тип устанавливаемого устройства, дважды щелкнув на строке "Сетевые платы".

В результате этого откроется следующее диалоговое окно, в котором необходимо выбрать изготовителя и модель сетевой платы из предложенного списка. Выбор осуществляется щелчком на соответствующей строке списка. После выбора сетевой платы Windows выводит диалоговое окно, в котором указываются параметры установленной платы.

Вид и объем выводимой информации зависит от типа платы. Если сетевая плата опознана в автоматическом режиме, то параметры, демонстрируемые в диалоговом окне, устанавлива ются Windows. Если система не опознает сетевую карту, то параметрам присваиваются значения по умолчанию, что довольно часто приводит к конфликтам с другими устройствами. В этом случае нужно, изменив параметры, устранить конфликты. После этого система производит установку программного обеспечения, необходимого для работы сетевой платы. Можно воспользоваться стандартным драйвером, имеющимся на дистрибутивном диске Windows. Если таковой отсутствует или по какой-либо причине не устраивает вас, используйте драйвер на диске, поставляемой вместе с адаптером (кнопка "Установить с диска").

Настройка сети.

Следующий шаг установка и конфигурация необходимых сетевых протоколов. Дважды щелкните на пиктограмме "Сеть" в "Панели управления". В окне "Сеть" представлены установленные компоненты сетевого программного обеспечения. Сопоставьте сетевой карте протоколы, необходимые для работы нужных вам клиентов (по умолчанию в Windows в качестве сетевого протокола устанавливаются NETBEUI и NetWare IPX/SPX). Для этого необходимо нажать кнопку "Добавить" на вкладке "Конфигурация".

В появившемся окне "Выбор типа компонента" нужно выбрать пункт "Протокол" и нажать кнопку "Добавить". Затем в окне "Выбор: Сетевой протокол" указывается, во-первых, фирма-изготовитель и, во-вторых, требующийся сетевой протокол, например, фирма Microsoft, протокол IPX/SPX. После этого нужно вернуться в окно "Сеть", a IPX/SPX будет уже фигурировать как поддерживаемый протокол. Чтобы начать процесс настройки, либо дважды щелкните на элементе списка, либо выберите его и щелкните на кнопке "Свойства", после чего появится диалоговое окно "Свойства".

Находясь в диалоговом окне "Свойства: IPX/SPX-совместимый протокол", можно получить доступ к трем вкладкам: "Привязка" Дополнительно" и "NetBIOS".

Вкладка "Привязка". На этой вкладке перечислены компоненты сети, использующие протокол. Если вы установили другие протоколы, то в списке будут указаны еще и дополнительные элементы. Выберите из списка только те элементы, которые используют протокол IPX/SPX. Минимизация количества привязок для каждого протокола позволяет значительно повысить эффективность работы сетевого ПО.

Вкладка "NetBIOS" позволяет включить поддержку протокола NetBIOS протоколом IPX/SPX, что позволит запускать приложения, использующие протокол NetBIOS.

Дополнительные настройки, такие как тип пакета, сетевой адрес, максимальное число подключений и другие, определяются на вкладке «Дополнительно».

Установка сетевых клиентов и служб.

Для подключения рабочей станции к сети необходимо установить соответствующие клиенты и службы. Так, например, для организации одноранговой сети Windows необходимо установить на каждой рабочей станции клиент для сетей Microsoft и службу доступа к файлам и принтерам для сетей Microsoft .

Для установки новых служб и клиентов необходимо нажать кнопку «Добавить» и воспользоваться знакомым уже окном «Выбор типа компонента» . В зависимости от вашего выбора появляется окно «Выбор: Клиент сети» или «Выбор: Сетевая служба» .

Кнопка «Доступ к файлам и принтерам» предназначена для вызова окна «Организация доступа к файлам и принтерам», с помощью которого указывается, можно ли делать общими (т.е. разделять между пользователями) ресурсы данного компьютера.

После установки клиенты и службы должны быть правильно настроены. Настройка клиента для сетей Microsoft производится с помощью окна «Свойства: Клиент для сетей Microsoft ” . Устанавливаются параметры входа в сеть - вход с восстановлением подключений сетевых ресурсов или быстрый вход, когда ресурсы подключаются по мере необходимости. При восстановлении подключений вход производится гораздо медленнее, особенно, если какой-либо сетевой ресурс в данный момент не готов к подключению.

После установки клиентов выбирается способ входа в сеть: либо обычный вход в Windows , либо с использованием одного из клиентов.

Если установлен вход в сеть с помощью клиента для сетей Microsoft , ннеобходимо ввести имя пользователя, пароль, после чего нажать кнопку «ОК». При нажатии кнопки «Отмена» будет произведен обычный вход в Windows , но сетевые ресурсы при этом будут недоступны.

Во время работы с окном «Сеть», если это еще не сделано, желательно установить на каждой рабочей станции в сети службы доступа к файлам и принтерам. Кроме того, воспользовавшись вкладкой «Компьютер», необходимо присвоить каждому компьютеру уникальное сетевое имя, при этом имя рабочей группы должно быть одним и тем же. В простой одноранговой сети на основе Windows все это сразу же позволит разделять ресурсы других компьютеров, например их диски и принтеры.

Совместное использование ресурсов: периферийных устройств, дисков, файлов.

С помощью вкладки «Управление доступом» устанавливается способ управления доступом к общим ресурсам. Имеются два варианта:

управление на уровне пользователей (к ресурсу получают доступ определенные пользователи или группы пользователей, причем список пользователей берется с указанного сервера)

или на уровне ресурсов (каждый ресурс имеет пароль доступа, подключиться может любой пользователь, знающий этот пароль).

В процессе работы с Windows при необходимости можно определить локальный ресурс вашего компьютера как общий в сети. Для этого необходимо воспользоваться вкладкой «Доступ окна Свойства данного ресурса». Открыть это окно можно различными способами:

1. Воспользовавшись окном «Мой компьютер» или «Проводник», выбрать нужный объект и вызвать команду «Файл/Свойства» вкладка «Доступ» или команду «Файл/Доступ» (открывается то же окно «Свойства», но сразу на нужной вкладке)

2. Воспользовавшись окном «Мой компьютер» или «Проводник», вызвать контекстное меню для нужного объекта и выбрать команду «Свойства», вкладка «Доступ» или команду «Доступ».

По умолчанию установлена опция «Локальный ресурс». После выбора альтернативного варианта - «Общий ресурс» - становятся доступными остальные поля. Поле «Сетевое имя» предназначено для указания имени, под которым ресурс будет известен в сети. По умолчанию это поле содержит «локальное» имя ресурса. В поле «Заметки» можно указать краткие сведения о ресурсе. С помощью поля «Тип доступа» можно указать, что удаленному пользователю разрешено делать с объектом. Для этого выбирается один из следующих вариантов доступа.

1. Только чтение – в поле «Пароль: Для чтения» можно установить пароль, содержащий от одного до восьми символов, хотя это не обязательно.

2. Полный доступ - необязательный пароль можно задать в поле «Пароль: Для полного доступа». Желательно разрешать только на короткое время и устанавливать пароль, иначе кто-либо может повредить ваши файлы.

3. Определяется паролем - можно условно разделить всех пользователей на две категории: тех кому вы доверяете, и тех, кто вызывает у вас сомнения. Первым можно сообщить пароль для полного доступа, но нужно помнить об имеющейся опасности потери данных. Второй категории можно сообщить пароль для чтения, если есть такая необходимость.

После того, как произведены все настройки, нажимается кнопка «ОК» или «Применить» С этого момента ресурс доступен в сети.

Получить доступ по сети к общему ресурсу можно, воспользовавшись окном «Сетевое окружение». Сначала необходимо найти ярлык, соответствующий компьютеру в сети, и выполнить на нем двойной щелчок. В окне отобразятся все ресурсы, которые имеются на данном компьютере и определены как общие. После этого выбирается нужный ресурс. Если производится управление доступом на уровне ресурсов, система попросит ввести пароль (если он, конечно, был установлен для данного объекта). Если же производится управление доступом на уровне пользователей, система проверит, имеет ли пользователь право обращаться к этому ресурсу. Если все проверки пройдут успешно, вы получаете возможность работать с нужным объектом.

Что такое сеть

Компьютерная сеть - это совокупность ПК и других устройств, объединяемых вместе с помощью сетевых кабелей таким образом, что они могут взаимодействовать друг с другом с целью совместного использования информации и ресурсов. Сети отличаются размерами: некоторые размещаются внутри одного офиса, другие охватывают несколько зданий и даже весь земной шар.

При создании сетей наиболее часто используются технологии Ethernet и Fast Ethernet. В одной сети может использоваться сразу несколько технологий. Ethernet- и Fast Ethernet-сети функционируют аналогично; главное отличие заключается в скорости передачи данных.

Как сеть работает

Передача информации производится пакетами. Каждый пакет содержит адрес передающего и принимающего устройств, что позволяет ему достигать адресата.

Ethernet- и Fast Ethernet-сети используют протокол CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий). Этот протокол позволяет только одному устройству передавать данные в каждый момент времени. Если два устройства пытаются одновременно передавать информацию, возникает коллизия, которая обнаруживается передающими устройствами. Оба устройства останавливают передачу и ждут, когда можно будет повторно начать передачу данных. Этот механизм похож на разговор двух людей: если оба начинают говорить одновременно, то они останавливаются и затем один начинает говорить снова.

Преимущества сетей

В сети как информация, так и ресурсы могут использоваться совместно или, как говорят, разделяться пользователями. Это имеет ряд преимуществ:

• можно использовать одни и те же периферийные устройства, такие как принтеры, модемы, сканеры и т.д. (например, в сети может быть только один принтер);
• можно передавать данные без использования дискет. Передача файлов по сети экономит время, которое затрачивается на запись и считывание данных с дискеты. Кроме того, отсутствуют ограничения на размеры копируемых файлов;
• можно централизованно использовать важные компьютерные программы, например бухгалтерские. Часто пользователям необходимо иметь доступ к одной и той же программе и работать с ней одновременно. Например, программа продажи билетов должна быть единой, чтобы можно было предотвратить их повторную продажу;
• можно предусмотреть автоматическое резервное копирование важных файлов. При этом программа резервного копирования запускается автоматически, экономя время и гарантируя сохранность файлов.

Компоненты сети

Небольшая сеть обычно состоит из:

• ПК и периферийных устройств, таких как принтеры;
• сетевых адаптеров для ПК и cетевых кабелей;
• cетевого оборудования, такого как концентраторы и коммутаторы, которые соединяют между собой ПК и принтеры;
• cетевой операционной системы, например Windows NT или NetWare.

Кроме того, может потребоваться и другое оборудование.

В ПК для того, чтобы его можно было использовать в сети, необходимо установить сетевые адаптеры. Некоторые ПК имеют заранее установленный сетевой адаптер. Сетевой адаптер должен быть по скорости совместим с концентратором, к которому ПК подключается. Так, сетевой адаптер Ethernet соответствует концентратору Ethernet, а сетевой адаптер Fast Ethernet - концентратору Fast Ethernet.

Концентраторы

Термин «концентратор» иногда используется для обозначения любого сетевого устройства, которое служит для объединения ПК сети, но на самом деле концентратор - это многопортовый повторитель. Устройства подобного типа просто передают (повторяют) всю информацию, которую они получают - то есть все устройства, подключенные к портам концентратора, получают одну и ту же информацию.

Концентраторы используются для расширения сети. Однако чрезмерное увлечение концентраторами может привести к большому количеству ненужного трафика, который поступает на сетевые устройства. Ведь концентраторы передают трафик в сеть, не определяя реальный пункт назначения данных. ПК, которые получают пакеты данных, используют адреса назначения, имеющиеся в каждом пакете, для определения, предназначен ли пакет им или нет. В небольших сетях это не является проблемой, но даже в сетях среднего размера с интенсивным трафиком следует использовать коммутаторы, которые минимизируют количество необязательного трафика.

Коммутаторы

Коммутаторы контролируют сетевой трафик и управляют его движением, анализируя адреса назначения каждого пакета. Коммутатор знает, какие устройства соединены с его портами, и направляет пакеты только на необходимые порты. Это дает возможность одновременно работать с несколькими портами, расширяя тем самым полосу пропускания.

Таким образом коммутация уменьшает количество лишнего трафика, что происходит в тех случаях, когда одна и та же информация передается всем портам.

Коммутаторы и концентраторы часто используются в одной и той же сети; концентраторы расширяют сеть, увеличивая число портов, а коммутаторы разбивают сеть на небольшие, менее перегруженные сегменты.

Когда следует использовать концентратор или коммутатор

В небольшой сети (до 20 рабочих мест) концентратор или группа концентраторов вполне могут справиться с сетевым трафиком. В этом случае концентратор просто служит для соединения всех пользователей сети.

В сети большего размера (около 50 пользователей) может появиться необходимость использовать коммутаторы для разделения сети на сегменты, чтобы уменьшить количество необязательного трафика. Если вы используете концентратор или коммутатор с индикаторами, показывающими степень загруженности сети, то, анализируя их показания, можно сделать определенные выводы. Так, в случае если трафик постоянно велик, следует использовать коммутатор для разделения сети на сегменты. В случае добавления в сеть новых концентраторов следует соблюдать правила, ограничивающие количество непосредственно соединяемых друг с другом концентраторов. Применение коммутаторов позволяет увеличить число используемых в сети концентраторов и тем самым расширить сеть.

Правила формирования сети

Правила Ethernet и Fast Ethernet

При формировании сети из нескольких устройств необходимо соблюдать ряд правил, относящихся к:

• числу концентраторов, которые можно соединять друг с другом;
• длине используемого кабеля;
• типу используемого кабеля.

Эти правила аналогичны для Ethernet и Fast Ethernet. Если вы имеете дело с концентраторами, поддерживающими соединения двух типов - Ethernet и Fast Ethernet, то вы должны использовать Ethernet- или Fast Ethernet-правила в зависимости от типа подключаемого к концентратору оборудования. Если же вы соединяете два концентратора вместе, то должно иметь место Fast Ethernet-соединение.

Когда необходимо подключить к сети больше пользователей, вы можете просто использовать еще один концентратор, подключив его к существующему оборудованию сети. Концентраторы работают не так, как другое оборудование сети. Они просто передают поступающую к ним информацию на все остальные порты. Существует ограничение на число концентраторов, которые можно соединять вместе, поскольку большое число концентраторов вызывает чувствительность сети к коллизиям.

В сетях Ethernet 10Base-T максимальное количество расположенных подряд концентраторов не должно превышать четырех.

Проблема может быть решена путем размещения между концентраторами одного коммутатора. Как известно, коммутаторы разделяют сеть на сегменты. В данном случае коммутатор следует расположить так, чтобы между ПК и коммутатором находилось не более двух концентраторов. Именно такая структура соответствует требованиям Ethernet и гарантирует корректную работу сети.

Правила для сети Fast Ethernet на витой паре

Максимальное число концентраторов в одной ветви - два.

Для стандарта 100Base-TX необходим кабель на витой паре категории 5. Максимальная длина сегмента кабеля - 100 м. Общая длина кабеля на витой паре, проходящего через непосредственно соединенные концентраторы, не должна превышать 205 м.

Коннекторы и кабели

Почему витая пара заменяет коаксиальный кабель?

Коаксиальный кабель

Витая пара и коаксиальный кабель представляют собой различные типы кабеля, которые используются для соединения оборудования вычислительных сетей.

Коаксиальный кабель стал использоваться в сетях раньше витой пары. Сети на коаксиальном кабеле создаются путем объединения Т-образных секций в один длинный сегмент. Два свободных конца сегмента завершаются терминаторами. ПК подключаются к одному из концов Т-образной секции. Данные передаются вдоль всего сегмента и достигают всех устройств, входящих в сегмент. Для того чтобы сеть функционировала, весь сегмент должен оставаться неповрежденным. Это означает, что, если какая-нибудь секция кабеля повреждена или отключена, то сеть работать не будет. В процессе модернизации сети (например, при добавлении новых ПК) происходит разрыв сегмента, что делает сеть временно неработоспособной.

Коаксиальный кабель может использоваться только для сетей стандарта Ethernet.

Кабель на витой паре

Кабель на витой паре легче в использовании и значительно более гибок, чем коаксиальный. Поэтому в большинстве сетей в качестве физической среды передачи используется именно кабель на витой паре. В небольших сетях на витой паре обычно используется центральное устройство - концентратор или коммутатор, - к которому по витой паре подключаются все ПК. Это устройство распределяет информацию между ПК, которые к нему подключены.

Кабель на витой паре очень гибок и имеет удобные для использования коннекторы, которые легко вставляются в порты сетевого оборудования, ПК и принтеров. Если кабель на витой паре поврежден, то только то устройство, которое он подключает к сети, будет блокировано. Все остальные устройства остаются работоспособными. Модернизировать сеть (например, добавить новые ПК) очень легко, и этот процесс не влияет на работу других устройств. Кабель категории 5 можно использовать для сетей Fast Ethernet. Кроме того, применение кабеля категории 5 позволит перейти от сетей Ethernet к сетям Fast Ethernet.

Как можно установить соединение с сетью на коаксиальном кабеле

Раньше именно коаксиальный кабель наиболее часто использовался как среда передачи в сетях Ethernet. Для того чтобы обеспечить переход на витую пару, следует использовать концентраторы с портами двух типов - на витой паре и на коаксиальном кабеле.

Если у вас есть один из этих концентраторов, то установить соединение с сетью на коаксиальном кабеле будет достаточно легко. Все, что для этого надо, - соединить существующую сеть с соответствующим портом концентратора. Помимо соединения с коаксиальным кабелем эти концентраторы позволяют проводить соединения и по витой паре.

Расширение и модернизация

Рассмотрим вопросы расширения сети, связанные с увеличением числа пользователей.

В каких случаях требуется расширять или модернизировать сеть? Существует по крайней мере три причины:

• требуется больше портов;
• требуется более широкая полоса пропускания;
• одноранговая сеть стала слишком сложной.

Требуется больше портов .

В тех случаях, когда количество пользователей сети увеличивается, можно просто добавить другой концентратор, подключив его к существующему. В результате появится нужное число дополнительных портов.

Для сопряжения устройств в сетях Ethernet используется MDI-интерфейс, регламентирующий правила соединения. Большинство портов концентраторов и коммутаторов относятся к MDI-X-портам, которые используют стандартный кабель на витой паре для подключения к ПК. Часть портов может относиться к категории MDI/MDI-X. Это значит, что режим их работы выбирается с помощью переключателя. Для того чтобы соединение между двумя устройствами заработало, принимающие линии одного устройства должны быть соединены с передающими линиями другого. Для соединения двух портов MDI или двух портов MDI-X надо использовать так называемый кроссоверный кабель - кабель с перекрещиванием передающих и принимающих линий. Сформулируем наиболее часто используемые правила сопряжения устройств:

1. Для соединения MDI/MDI-X-порта (установленного в режим MDI с помощью переключателя) одного устройства с MDI-X-портом другого нужен стандартный кабель на витой паре.
2. Для соединения двух MDI-X-портов нужен кроссоверный кабель на витой паре.

Требуется более широкая полоса пропускания .
Ethernet-сети, базирующиеся на концентраторах, являются идеальным решением для большинства небольших сетей. Однако если Ethernet-сеть постоянно работает с большими нагрузками, то можно:

• добавить Ethernet-коммутатор. Если в сети более 25 пользователей или большинство пользователей имеют обычные Ethernet-адаптеры в своих ПК, то добавление Ethernet-коммутатора позволит разделить сеть на менее загруженные сегменты;
• перейти к Fast Ethernet. Если по сети передается много больших файлов (например, графических), то переход к Fast Ethernet обеспечит в 10 раз большую полосу пропускания. Это ускорит передачу файлов и выполнение других сетевых операций.

Отметим, что переход к Fast Ethernet потребует сетевые адаптеры стандарта Fast Ethernet. Если вы не собираетесь сразу модернизировать всю сеть, можно рекомендовать использовать концентраторы с автоматическим определением скорости. Эти устройства обеспечивают автонастройку портов Ethernet/Fast Ethernet, что позволит подключать к концентратору старое оборудование Ethernet и новое Fast Ethernet.

Одноранговая сеть стала слишком сложной .

В ряде случаев возникают трудности, связанные с ростом одноранговой сети:

• Если существует много совместно используемых (разделяемых) папок или файлов, то неудобно контролировать их месторасположение и права доступа к ним.
• Если к разделяемым папкам и локальным принтерам часто обращаются, то это приводит к замедлению работы тех ПК, к которым они подключены.

Технология «клиент-сервер»

Очень часто бывает целесообразно перейти от одноранговой сети к сети, базирующейся на технологии «клиент-сервер», применение которой позволяет более эффективно эксплуатировать мощности ЛВС. 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. В таких сетях 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 или даже RAID-массив. Сервер должен быть высоконадежным, поскольку его выход из строя приводит к остановке работы всей сети. На файловом сервере обычно устанавливается сетевая операционная система: чаще всего это Windows NT, NetWare или Linux.

На рабочих станциях устанавливается обычная ОС, например DOS, Windows или Windows NT. Рабочая станция - это индивидуальное рабочее место пользователя. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции в отличие от одноранговой сети 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 данный компьютер использует.

КомпьютерПресс 10"1999

ВВЕДЕНИЕ.

Современный прогресс человечества связан в первую очередь с глобальной информатизацией всего мирового сообщества. Уместно отметить, что современные компьютерные сети являются системой, возможности и характеристики которой в целом существенно превышают соответствующие показатели простой суммы составляющих элементов сети персональных компьютеров при отсутствии взаимодействия между ними.

Достоинства компьютерных сетей обусловили их широкое распространение в информационных системах кредитно-финансовой сферы, органов государственного управления и местного самоуправления, предприятий и организаций.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ.

Компьютерная сеть - объединение нескольких ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач.

Все компьютерные сети без исключения имеют одно назначение-обеспечение совместного доступа к общим ресурсам. Слово ресурс очень удобное. Ресурсы бывают трех видов: аппаратные, программные, информационные.

Аппаратные ресурсы – это, когда все участники компьютерной сети пользуются одним аппаратом, например, принтером или используют один компьютер с увеличенной емкостью жесткого диска (файловый сервер), на котором хранят свои архивы и результаты работы.

Компьютерные сети позволяют совместно использовать программные ресурсы . Так, например, для выполнения сложных и продолжительных расчетов можно подключиться к удаленной большой ЭВМ и отправить вычислительное задание на нее, по окончании расчетов получить результат обратно.

Данные, хранящиеся на удаленных компьютерах, образуют информационный ресурс , например, Интернет.

По способу организации сети подразделяются на реальные и искусственные.

Искусственные сети (псевдосети) позволяют связывать компьютеры вместе через последовательные или параллельные порты и не нуждаются в дополнительных устройствах.

Реальные сети позволяют связывать компьютеры с помощью специальных устройств коммутации и физической среда передачи данных.

По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, региональными и городскими.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.

низкоскоростные (до 10 Мбит/с),

среднескоростные (до 100 Мбит/с),

высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

Городская сеть (MAN - Metropolitan Area NetWork) - сеть, которая обслуживает информационные потребности большого города.

Региональные - расположенные на территории города или области.

Сети, в пределах одного здания, объединяющие от 2 до 300 компьютеров, которые принадлежат обычно одной организации (или одной семье), называются локальными вычислительными сетями.

Глобальные сети - WAN (Worldwide Area Network) объединяют сотни, тысячи узлов во многих странах мира.

ЛОКАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ.

Локальная компьютерная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи, обеспечивающая пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров. Часто дешевле создать локальную сеть и установить один принтер на все подразделение, чем приобретать по принтеру для каждого рабочего места. Файловый сервер сети позволяет обеспечить и совместный доступ к программам.

У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров. Если в учебном классе есть локальная сеть, то она тоже выполняет административную функцию, позволяя контролировать ход занятий учащихся.

Конфигурация локальной сети называется топологией.

1. Наиболее простой вид топологии - шина. В такой сети все компьютеры подключены к одному кабелю.

2. На шину похожа и структура, которую называют кольцо.

3. Для локальных сетей, основанных на файловом сервере, может применяться схема звезда.

4. От схемы зависит состав оборудования и программного обеспечения. Топологию выбирают, исходя из потребностей предприятия.

Локальная сеть создаётся для рационального использования компьютерного оборудования и эффективной работы сотрудников.

Характерная особенность локальных сетей - наличие связывающего всех абонентов высокоскоростного канала связи для передачи информации в цифровом виде. Существуют проводные и беспроводные каналы. Каждый из них характеризуется определенными значениями существенных с точки зрения организации локальных сетей параметров:

Скорости передачи данных;

Максимальной длины линии;

Помехозащищенности;

Механической прочности;

Удобства и простоты монтажа;

Стоимости.

Существуют проводные и беспроводные каналы. В настоящее время обычно применяют четыре типа сетевых кабелей:

Коаксиальный кабель;

Незащищенная витая пара;

Защищенная витая пара;

Волоконно-оптический кабель.

Первые три типа кабелей передают электрический сигнал по медным проводникам. Волоконно-оптические кабели передают свет по стеклянному волокну.

Беспроводная связь на радиоволнах СВЧ диапазона может использоваться для организации сетей в пределах больших помещений типа ангаров или павильонов, там, где использование обычных линий связи затруднено или нецелесообразно. Для обеспечения согласованной работы в сетях передачи данных используются различные коммуникационные протоколы передачи данных – наборы правил, которых должны придерживаться передающая и принимающая стороны для согласованного обмена данными.

Протоколы – это наборы правил и процедур, регулирующих порядок осуществления некоторой связи. Протоколы – это правила и технические процедуры, позволяющие нескольким компьютерам при объединении в сеть общаться друг с другом.

Существует множество протоколов. Протоколы работают на разных уровнях модели взаимодействия открытых систем OSI/ISO. Среди множества протоколов наиболее распространены следующие:

IPX/SPX и NWLmk;

Набор протоколов OSI.

3. ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ.

Глобальная сеть (ГВС или WAN - World Area NetWork) - сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети.

Internet - глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой. Фактически Internet состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Как и во всякой другой сети в Internet существует 7 уровней взаимодействия между компьютерами: физический, логический, сетевой, транспортный, уровень сеансов связи, представительский и прикладной уровень.

Протоколы физического уровня определяют вид и характеристики линий связи между компьютерами. В Internet используются практически все известные в настоящее время способы связи от простого провода (витая пара) до волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).

Для каждого типа линий связи разработан соответствующий протокол логического уровня , занимающийся управлением передачей информации по каналу. К протоколам логического уровня для телефонных линий относятся протоколы SLIP (Serial Line Interface Protocol) и PPP (Point to Point Protocol).

Протоколы сетевого уровня отвечают за передачу данных между устройствами в разных сетях, то есть занимаются маршрутизацией пакетов в сети. К протоколам сетевого уровня принадлежат IP (Internet Protocol) и ARP (Address Resolution Protocol).

Протоколы транспортного уровня управляют передачей данных из одной программы в другую. К протоколам транспортного уровня принадлежат TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol).

Протоколы уровня сеансов связи отвечают за установку, поддержание и уничтожение соответствующих каналов. В Internet этим занимаются уже упомянутые TCP и UDP протоколы, а также протокол UUCP (Unix to Unix Copy Protocol).

Протоколы представительского уровня занимаются обслуживанием прикладных программ. К программам представительского уровня принадлежат программы, запускаемые, к примеру, на Unix-сервере, для предоставления различных услуг абонентам. К таким программам относятся: telnet-сервер, FTP-сервер, Gopher-сервер, NFS-сервер, NNTP (Net News Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), POP2 и POP3 (Post Office Protocol) и т.д.

К протоколам прикладного уровня относятся сетевые услуги и программы их предоставления.

ВЫВОД:

Компьютерная сеть - объединение нескольких ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач.

Все компьютерные сети без исключения имеют одно назначение-обеспечение совместного доступа к общим ресурсам. Ресурсы бывают трех видов: аппаратные, программные, информационные. По способу организации сети подразделяются на реальные и искусственные. По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные. По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, региональными и городскими.

Локальная компьютерная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи, обеспечивающая пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров. Локальная сеть создаётся для рационального использования компьютерного оборудования и эффективной работы сотрудников.

Глобальная сеть (ГВС или WAN - World Area NetWork) - сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети.

Internet - глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Internet – постоянно развивающаяся сеть, у которой ещё всё впереди, будем надеяться, что наша страна не отстанет от прогресса.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. «Интернет у вас дома», С. В. Симонович, В. И. Мураховский, ООО «АСТ-Пресс Книга», Москва 2002.

2. Герасименко В.Г., Нестеровский И.П., Пентюхов В.В. и др. Вычислительные сети и средства их защиты: Учебное пособие/

3. Герасименко В.Г., Нестеровский И.П., Пентюхов В.В. и др. – Воронеж: ВГТУ, 1998.

4. Малышев Р.А. Локальные вычислительные сети: Учебное пособие/ РГАТА. – Рыбинск, 2005.

5. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы /В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. - СПб.: Питер, 2002.

6. Маслова М. В. Компьютерные сети. Мурманск: 2004.

7. Симонович С.В. Информатика.Базовый курс. 2-е издание. / под редакцией С.В. Симонович – СПб.: Питер, 2008.

ВВЕДЕНИЕ.

1. Компьютерные сети.

Локальные компьютерные сети.

Глобальные компьютерные сети.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНСТИТУТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ: Компьютерные сети

Виды компьютерных сетей

Компьютерные сети можно классифицировать по различным признакам.

I . По принципам управления :

1. Одноранговые - не имеющие выделенного сервера. В которой функции управления поочередно передаются от одной рабочей станции к другой;

2. Многоранговые - это сеть, в состав которой входят один или несколько выделенных серверов. Остальные компьютеры такой сети (рабочие станции) выступают в роли клиентов.

II . По способу соединения :

1. "Прямое соединение "- два персональных компьютера соединяются отрезком кабеля. Это позволяет одному компьютеров (ведущему) получить доступ к ресурсам другого (ведомого);

2. "Общая шина " - подключение компьютеров к одному кабелю;

3. "Звезда " - соединение через центральный узел;

4. "Кольцо " - последовательное соединение ПК по двум направлениям.

III . По охвату территории :

1. Локальная сеть (сеть, в которой компьютеры расположены на расстоянии до километра и обычно соединены при помощи скоростных линий связи.) - 0,1 - 1,0 км; Узлы ЛВС находятся в пределах одной комнаты, этажа, здания.

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

Корпоративная сеть позволяет облегчить руководство предприятием и управление технологическим процессом, установить четкий контроль за информационными и производственными ресурсами.

3. Глобальная сеть (сеть, элементы которой удалены друг от друга на значительное расстояние) - до 1000 км.

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

4. Всемирная сеть - объединение глобальных сетей (Internet).

ТОПОЛОГИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Топология сети – геометрическая форма и физическое расположение компьютеров по отношению к друг другу. Топология сети позволяет сравнивать и классифицировать различные сети. Различают три основных вида топологии:

1) Звезда;

2) Кольцо;

ШИННАЯ ТОПОЛОГИЯ

Эта топология использует один передающий канал на базе коаксиального кабеля, называемый "шиной". Все сетевые компьютеры присоединяются напрямую к шине. На концах кабеля-шины устанавливаются специальные заглушки - "терминаторы" (terminator). Они необходимы для того, чтобы погасить сигнал после прохождения по шине. К недостаткам топологии "Шина" следует отнести следующее:

Данные, предаваемые по кабелю, доступны всем подключенным компьютерам;

В случае повреждения "шины" вся сеть перестает функционировать.

ТОПОЛОГИЯ «КОЛЬЦО»

Для топологии кольцо характерно отсутствие конечных точек соединения; сеть замкнута, образуя неразрывное кольцо, по которому передаются данные. Эта топология подразумевает следующий механизм передачи: данные передаются последовательно от одного компьютера к другому, пока не достигнут компьютера-получателя. Недостатки топологии "кольцо" те же, то и у топологии "шина":

Общедоступность данных;

Неустойчивость к повреждениям кабельной системы.

ТОПОЛОГИЯ «ЗВЕЗДА»

В сети с топологией "звезда" все компьютеры соединены со специальным устройством, называемым сетевым концентратором или "хабом" (hub), который выполняет функции распределения данных. Прямые соединения двух компьютеров в сети отсутствуют. Благодаря этому, имеется возможность решения проблемы общедоступности данных, а также повышается устойчивость к повреждениям кабельной системы. Однако функциональность сети зависит от состояния сетевого концентратора.

Методы доступа к несущей в компьютерных сетях

В различных сетях существуют различные процедуры обмена данными между рабочими станциями.

Международный институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers - IEEE) разработал стандарты (IEEE802.3, IEEE802.4 и IEEE802.5), которые описывают методы доступа к сетевым каналам данных.

Наибольшее распространение получили конкретные реализации методов доступа: Ethernet, ArcNet и Token Ring. Эти реализации основаны соответственно на стандартах IEEE802.3, IEEE802.4 и IEEE802.5.

Метод доступа Ethernet

Этот метод доступа, разработанный фирмой Xerox в 1975 году, пользуется наибольшей популярностью. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных и надежность.

Для данного метода доступа используется топология "общая шина". Поэтому сообщение, отправляемое одной рабочей станцией, принимается одновременно всеми остальными станциями, подключенными к общей шине. Но сообщение предназначено только для одной станции (оно включает в себя адрес станции назначения и адрес отправителя). Та станция, которой предназначено сообщение, принимает его, остальные игнорируют.

Метод доступа Ethernet является методом множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением конфликтов, называемых коллизиями (CSMA/CD -Carter Sense Multiple Access with Collision Detection).

Перед началом передачи рабочая станция определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, станция начинает передачу.

Ethernet не исключает возможности одновременной передачи сообщений двумя или несколькими станциями. Аппаратура автоматически распознает такие конфликты. После обнаружения конфликта станции задерживают передачу на некоторое время. Это время небольшое и для каждой станции свое. После задержки передача возобновляется.

Реально конфликты приводят к уменьшению быстродействия сети только в том случае, если работает несколько десятков или сотен станций.

Метод доступа ArcNet

Этот метод разработан фирмой Datapoint Corp. Он тоже получил широкое распространение, в основном благодаря тому, что оборудование ArcNet дешевле, чем оборудование Ethernet или Token-Ring.

ArcNet используется в локальных сетях с топологией "звезда". Один из компьютеров создает специальный маркер (сообщение специального вида), который последовательно передается от одного компьютера к другому.

Если станция желает передать сообщение другой станции, она должна дождаться маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами отправителя и назначения. Когда пакет дойдет до станции назначения, сообщение будет "отцеплено" от маркера и передано станции.

Метод доступа Token-Ring

Метод доступа Token-Ring был разработан фирмой IBM и рассчитан на кольцевую топологию сети.

Этот метод напоминает ArcNet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. В отличие от ArcNet при методе доступа Token-Ring имеется возможность назначать разные приоритеты разным рабочим станциям.

Среды передачи данных, их характеристики

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель был первым типом кабеля, использованным для соединения компьютеров в сеть. Кабель данного типа состоит из центрального медного проводника, покрытого пластиковым изолирующим материалом, который, в свою очередь, окружен медной сеткой и/или алюминиевой фольгой. Этот внешний проводник обеспечивает заземление и защиту центрального проводника от внешней электромагнитной интерференции. При прокладке сетей используются два типа кабеля - "Толстый коаксиальный кабель" (Thicknet) и "Тонкий коаксиальный кабель" (Thinnet). Сети на основе коаксиального кабеля обеспечивают передачу со скоростью до 10 Мбит/с. Максимальная длина сегмента лежит в диапазоне от 185 до 500 м в зависимости от типа кабеля.

"Витая пара"

Кабель типа "витая пара" (twisted pair), является одним из наиболее распространенных типов кабеля в настоящее время. Он состоит из нескольких пар медных проводов, покрытых пластиковой оболочкой. Провода, составляющие каждую пару, закручены вокруг друг друга, что обеспечивает защиту от взаимных наводок. Кабели данного типа делятся на два класса - "экранированная витая пара" ("Shielded twisted pair") и "неэкранированная витая пара" ("Unshielded twisted pair"). Отличие этих классов состоит в том, что экранированная витая пара является более защищенной от внешней электромагнитной интерференции, благодаря наличию дополнительного экрана из медной сетки и/или алюминиевой фольги, окружающего провода кабеля. Сети на основе "витой пары" в зависимости от категории кабеля обеспечивают передачу со скоростью от 10 Мбит/с – 1 Гбит/с. Длина сегмента кабеля не может превышать 100 м (до 100 Мбит/с) или 30 м (1 Гбит/с).

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконные кабели представляют собой наиболее современную кабельную технологию, обеспечивающую высокую скорость передачи данных на большие расстояния, устойчивую к интерференции и прослушиванию. Оптоволоконный кабель состоит из центрального стеклянного или пластикового проводника, окруженного слоем стеклянного или пластикового покрытия и внешней защитной оболочкой. Передача данных осуществляется с помощью лазерного или светодиодного передатчика, посылающего однонаправленные световые импульсы через центральный проводник. Сигнал на другом конце принимается фотодиодным приемником, осуществляющим преобразование световых импульсов в электрические сигналы, которые могут обрабатываться компьютером. Скорость передачи для оптоволоконных сетей находится в диапазоне от 100 Мбит/c до 2 Гбит/с. Ограничение по длине сегмента составляет 2 км.