Локальные компьютерные сети

Аппаратные средства локальных компьютерных сетей. Локаль­ная компьютерная сеть - это коммуникационная система, поддержи­вающая в пределах здания или группы зданий один или несколько вы­сокоскоростных каналов передачи цифровой информации, подключен­ных устройствами для кратковременного монопольного использования.

Высокоскоростной канал - это канал, скорость передачи инфор­мации в котором значительно выше, чем у устройств, включенных В локальную компьютерную сеть. К локальной компьютерной сети могут подключаться следующие устройства: ЭВМ (персональные компьюте­ры), терминалы, сетевые устройства внешней памяти, сетевые печа­тающие устройства, графопостроители, фотокопировальные устрой­ства, контрольное и управляющее оборудование, телефоны, телека­меры и мониторы, шлюзы и мосты, т.е. переходные устройства к дру­гим сетям.

Классификация локальных компьютерных сетей. Сети можно классифицировать по назначению.

Сети терминального обслуживания. В эти сети включаются ЭВМ
и периферийное оборудование, используемое в монопольном режиме
компьютером, к которому оно подключается.

Сети, на базе которых построены системы управления произ­водством и учрежденческой деятельностью. Они объединяются группой стандартов MAP/TOP. В MAP описываются стандарты, используемые в промышленности. ТОР описывают стандарты для сетей,
применяемых в офисных сетях.

Сети, которые объединяют системы автоматизации проектирова­ния. Рабочие станции таких сетей базируются на достаточно мощных
персональных ЭВМ, например, фирмы Sun Microsystems.

Сети, на базе которых построены распределенные вычислительные системы.

По классификационному признаку структура сети локальные компьютерные сети делятся на кольцевые, шинные, звездообразные, древовидные. По признаку скорость - на низкоскоростные до 10 Мбит/с, среднескоростные до 100 Мбит/с, высокоскоростные выше 100 Мбит/с; по типу метода доступа - на случайные, пропорцио­нальные, гибридные; по типу физической среды передачи - на витую пару, коаксиальный и оптоволоконный кабель, инфракрасный канал, радиоканал.

Краткая историческая справка. Наибольшую известность в мире локальных сетей получили Arcnet, Ethernet и Token-Ring. Главное различие между ними заключается в методах доступа к каналам пе­редачи данных и скоростях передачи информации. На сегодняшний день широко распространяются и высокоскоростные технологии FDDI, Fast-Ethernet, ATM и Gigabit Ethernet. Среди перечисленных сетей ли­дирующее положение занимает Ethernet. Эта сеть работает со скоро­стью 10 Мбит/с, имеет низкую стоимость, она несложна в установке и эксплуатации, для нее разработан широкий спектр оборудования. Первоначальная версия Ethernet была разработана в середине 70-х годов XX в. фирмой «Xerox», ей и принадлежит это название. В нача­ле 80-х годов фирмы «Digital Equipment», «Intel» и «Xerox» совместно подготовили и опубликовали спецификации Ethernet (именуемые стандартом DIX по первым буквам названий фирм), в которых ис­пользовался метод доступа CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, что переводится как множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов). В соответствии с этими спецификациями многие фирмы начали производить сетевое оборудование, тем самым дав мощный импульс к внедрению локаль­ных сетей. Накопленный опыт в 1985 г. был обобщен в международ­ном стандарте IEEE 802.3 [13].

Метод CSMA/CD означает, что все станции имеют равные права на использование канала. Большую часть времени каждая станция находится в состоянии «прослушивания» канала, определяя, не ей ли предназначены передаваемые по нему данные. Когда какой-то станции надо самой передать сообщение, она делает это, убедив­шись, что канал никем не занят. Несколько станций могут начать передачу сообщений одновременно. Обнаружив такую ситуацию (конфликт), конфликтующие станции прекращают передачу и во­зобновляют ее через интервал времени, определяемый случайным образом.

Структуры сетей. Способ соединения компьютеров называется структурой, или топологией сети. Сети Ethernet могут иметь тополо­гию «шина» и «звезда» (рис. 48). В первом случае все компьютеры подключены к одному общему кабелю (шине), во втором имеется специальное центральное устройство (хаб), от которого идут «лучи» к каждому компьютеру, т.е. каждый компьютер подключен к своему кабелю.

Рисунок 48 - Структуры локальных компьютерных сетей

Структура типа «шина» проще и экономичнее, так как для нее не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля. Но она очень чувствительна к неисправностям кабельной системы. Если кабель поврежден хотя бы в одном месте, то возникают про­блемы для всей сети. Место неисправности трудно обнаружить.

В этом смысле «звезда» более устойчива. Поврежденный кабель -проблема для одного конкретного компьютера, на работе сети в це­лом это не сказывается. Не требуется усилий по локализации неис­правности.

В сети, имеющей структуру типа «кольцо», информация передает­ся между станциями по кольцу (рис. 48) с переприемом в каждом сетевом контроллере. Переприем производится через буферные на­копители, выполняемые на базе оперативных запоминающих уст­ройств, поэтому при выходе из строя одного сетевого контроллера может нарушиться работа всего кольца.

Достоинство кольцевой структуры - простота реализации уст­ройств, а недостаток - низкая надежность.

Все рассмотренные структуры неиерархические. Однако благода­ря использованию мостов, специальных устройств, объединяющих локальные сети с разной структурой, из вышеперечисленных типов структур могут быть построены сети со сложной иерархической струк­турой. Последнее может быть продиктовано, например, целями мо­дернизации уже существующих сетей.

Физическая среда передачи в локальных сетях. Весьма важ­ный момент - учет факторов, влияющих на выбор физической среды передачи (кабельной системы). Среди них можно перечислить сле­дующие:

требуемая пропускная способность, скорость передачи в сети;

размеры сети;

требуемый набор служб (передача данных, речи, мультимедиа
и т.д.), который необходимо организовать;

требования к уровню шумов и помехозащищенности;

общая стоимость проекта, включающая покупку оборудования,
монтаж и последующую эксплуатацию.

Для сетей Ethernet с топологией «шина» используется коаксиальный кабель, а с топологией «звезда» - витая пара. По степени распростране­ния сейчас лидирует Ethernet на коаксиальном кабеле, по темпам рас­пространения впереди витая пара. Рассмотрим сначала Ethernet на ко­аксиальном кабеле, а потом на витой паре.

Основная характеристика коаксиального кабеля - величина волно­вого сопротивления. Для Ethernet применяют кабель с волновым со­противлением

50 Ом. Для его измерения предназначены специаль­ные сетевые тестеры.

Хаб — центральное устройство в сети на витой паре, от него зави­сит ее работоспособность. Он подключается к сети электропитания и должен находиться вблизи электрической розетки. Обычно он уста­навливается на столах, вешается на стену или монтируется в специ­альные стойки. Располагать его надо в легкодоступном месте, чтобы легко можно было отключать (подключать) кабель и следить за инди­кацией портов.

Хабы выпускаются на разное количество портов - как правило, 8, 12, 16 или 24. Соответственно к нему можно подключить такое же ко­личество компьютеров.

Хабы можно объединять, подключая их друг к другу через порт RJ-45 и получая сложные каскадные структуры. При этом надо при­держиваться некоторых правил: во-первых, не должно получаться закольцованных путей, во-вторых, между любыми 2 станциями всегда должно оказываться не более 4 хабов.

Телефонная связь в локальной сети. Телефонную связь, реализованную на базе протокола ТСР/IР, называют IР - телефонией, реализацию 1Р-телефонии в локальной компьютерной се­ти - LAN-телефонией. Цель LAN-телефонии заключается в органи­зации телефонной связи внутри предприятия, оснащенного такой сетью. Эта технология позволяет осуществлять передачу речи с помощью IР -протокола, не нуждаясь в традиционной телефонной инфраструктуре. Благодаря этому корпоративная сеть, которая ра­нее строилась на базе ведомственных АТС, может передать свои функции локальной компьютерной сети предприятия.

В качестве терминального оборудования LAN-телефонии могут использоваться Еthernet -телефоны, телефонные шлюзы и обычные ПК с подключенными звуковой картой, наушниками и микрофоном. Все терминальные устройства могут участвовать в сеансе связи од­новременно при условии соблюдения для них стандарта Н.32.3, рег­ламентирующего совместимость устройств –LAN - телефонии. В Еthernet -телефоне, как и в обычном телефонном аппарате, выполняется преобразование звукового колебания в электрические сигналы, а затем АЦП, разбити­ем оцифрованной речевой информации на пакеты и их передача. Ес­ли ПК выступает в роли абонентского терминала, он должен иметь соответствующее аппаратное и программное обеспечение. Аппарат­ная часть - это сетевая и звуковая платы, наушники и микрофон. Про­граммная часть - программа, поддерживающая телефонную связь посредством IР -сети и протокол Н.323.

Телефонный шлюз - это устройство, осуществляющее обмен ре­чевыми сообщениями между LAN и стандартной телефонной сетью PSTN. В шлюзе речевая информация, передающаяся по LAN, извле­кается из пакетов, декодируется и приводится к виду, используемого в телефонной сети. Подключаемое к шлюзу оборудование может быть аналоговым или цифровым. При подключении к шлюзу стан­дартных аналоговых телефонных аппаратов (шлюз с портом РХ5) шлюз эмулирует для этих аппаратов стандартные сигналы АТС. При подключении аналоговой телефонной станции (шлюз с порта РХО) шлюз эмулирует работу обычного абонентского терминала. К шлюзу может быть подключена АТС через цифровую линию связи, поддер­живающую до 30 телефонных соединений одновременно.

Рисунок 49 - Структурная схема - LAN –телефонии

Главным управляющим устройством LAN -телефонии (рис. 49) яв­ляется компьютер с серверной программой, называемой гейткипером или администратором вызовов. В задачи такой системы входит со­поставление телефонного номера абонента с текущим IР адресом его терминала, а также предоставлении возможных услуг - переадреса­ции, определение номера вызывающего абонента, удержание соеди­нения и т.д. Важной компонентой сети LAN -телефонии является DНСР - сервер. В его функции входит автоматическая конфигурация протокола ТСP/ IР для новых устройств, подключенных к локальной сети, т.е. присвоение им IР - адресов, адреса шлюза и остальных па­раметров, необходимых для функционирования сети. Это позволяет подключить Еthernet -телефон в любое свободное гнездо в произ­вольном месте локальной сети и тут же вызывать с него или прини­мать вызовы. Для каждого телефона существует идентификатор, по которому «гейткипер» находит его в сети, несмотря на возможные изменения IР - адреса. Это удобно для служащих, меняющих свое ра­бочее место в течение рабочего дня.

Дата добавления: 2015-08-05