Аппаратное средство локальных сетей

Локальные сети

Аппаратное средство локальных сетей

Локальные сети (ЛС ЭВМ)- объединяют относительно небольшое число компьютеров (обычно от 10 до 100, хотя изредка встречаются и гораздо большие) в пределах одного помещения, здания или учреждения.

Традиционное название - локальная вычислительная сеть (ЛВС). ЛВС раньше использовались в основном использовались для решения вычислительных задач; сегодня же в 99% случаев речь идет исключительно об обмене информацией в виде текстов, графических и видео-образов, числовых массивов.

Полезность ЛС объясняется тем, что от 60% до 90% необходимой учреждению информации циркулирует внутри него, не нуждаясь в выходе наружу.

Благодаря относительно небольшим длинам линий связи (как правило, не более 300 метров), по ЛС можно передавать информацию в цифровом виде с высокой скоростью передачи. На больших расстояниях такой способ передачи неприемлем из-за неизбежного затухания высокочастотных сигналов, в этих случаях приходятся прибегать к дополнительным техническим (цифро-аналоговым преобразованиям) и программным (протоколам коррекции ошибок и др.) решениям.

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

• скорости передачи данных;

• максимальной длины линии;

• помехозащищенности;

• механической прочности;

• удобства и простоты монтажа;

• стоимости.

Аппаратное средство локальных сетей

В настоящее времяобычно применяют четыре типа сетевых кабелей:

• коаксиальный кабель;

• незащищенная витая пара;

• защищенная витая пара;

• волоконно-оптический кабель.

Для локальных сетей прокладывается специализированная кабельная система, и положение возможных точек подключения абонентов ограничено этой кабельной системой. Локальные сети — LAN (Local-Area Network) — являются элементами более крупномасштабных образований — CAN (Campus-Area Network — кампусная сеть, объединяющая локальные сети близко расположенных зданий), MAN (Metropolitan-Area Network — сеть городского масштаба), WAN (Wide-Area Network — широкомасштабная сеть), GAN (Global-Area Network — глобальная сеть). Наконец, «сетью сетей» называют глобальную сетьИнтернет.

Традиционной и наиболее широко распространенной физической средой передачи информации в локальных сетях являются кабели.

Большинство сетей допускает несколько вариантов кабельных соединений.

Коаксиальные кабели состоят из двух проводников, окруженных изолирующими слоями. Первый слой изоляции окружает центральный медный провод. Этот слой оплетен снаружи внешним экранирующим проводником. Наиболее распространенными коаксиальными кабелями являются толстый и тонкий кабели «Ethernet». Такая конструкция обеспечивает хорошую помехозащищенность и малое затухание сигнала на расстояниях.

Различают толстый (около 10 мм в диаметре) и тонкий (около 4 мм) коаксиальные кабели. Обладая преимуществами по помехозащищенности, прочности, длине линий, толстый коаксиальный кабель дороже и сложнее в монтаже (его сложнее протягивать по кабельным каналам), чем тонкий. До последнего времени тонкий коаксиальный кабель представлял собой разумный компромисс между основными параметрами линий связи ЛВС и в российских условиях наиболее часто использовался для организации крупных ЛС предприятий и учреждений. Однако более дорогие толстые кабели обеспечивают лучшую передачу данных на большее расстояние и менее чувствительны к электромагнитным помехам.

Защищенные витые пары схожи с незащищенными, за исключением того, что они используют более толстые провода и защищены от внешнего воздействия слоем изолятора. Наиболее распространенный тип такого кабеля, применяемого в локальных сетях, «IBM тип-1» представляет собой защищенный кабель с двумя витыми парами непрерывного провода. В новых зданиях лучшим вариантом может быть кабель «тип-2», так как он включает помимо линии передачи данных четыре незащищенные пары непрерывного провода для передачи телефонных переговоров. Таким образом, «тип-2» позволяет использовать один кабель для передачикактелефонных переговоров, так и данных по локальной сети.

Защита и тщательное соблюдение числа повивов на дюйм делают защищенный кабель с витыми парами надежным альтернативным кабельным соединением. Однако эта надежность приводит к увеличению стоимости.

Волоконно-оптические кабели передают данные в виде световых импульсов по стеклянным «проводам». Большинство систем локальных сетей в настоящее время поддерживает волоконно-оптическое кабельное соединение. Волоконно-оптический кабель обладает существенными преимуществами по сравнению с любыми вариантами медного кабеля. Волоконно-оптические кабели обеспечивают наивысшую скорость передачи; они более надежны, так как не подвержены потерям информационных пакетов из-за электромагнитных помех. Оптический кабель очень тонок и гибок, что делает его транспортировку более удобной по сравнению с более тяжелым медным кабелем. Однако наиболее важно то, что только оптический кабель имеет достаточную пропускную способность, которая в будущем потребуется для более быстрых сетей.

К структурированным кабельным системам относятся три стандарта, действующих в настоящее время:

· EIA/TIA-568A Commercial Building Telecommunications Wiring Standard (американский)

· ISO/IEC IS 11801 Information Technology — Generic cabling for customer premises cabling (международный);

· CENELEC EN50173 Performance Requirements of Generic Cabling Schemes (европейский

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. Кроме того, беспроводные линии могут связывать удаленные сегменты локальных сетей на расстояниях 3 - 5 км (с антенной типа волновой канал) и 25 км (с направленной параболической антенной) при условии прямой видимости.Организациябеспроводной сети существенно дороже, чем обычной.

Для связи компьютеров с помощью линий связи ЛС требуются адаптеры сети (или, как их иногда называют, сетевые платы). Самыми известными являются адаптеры следующих трех типов: • ArcNet; • Token Ring; • Ethernet.

Адаптер сети вставляется непосредственно в свободный слот материнской платы персонального компьютера и к нему на задней панели системного блока подстыковывается линия связи ЛС.

Адаптер, в зависимости от своего типа, реализует ту или иную стратегию доступа от одного компьютера к другому.

Компьютерные и глобальные сети

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

Сети ЭВМ породили существенно новые технологии обработки информации -сетевые технологии. В простейшем случае сетевые технологии позволяют совместно использовать ресурсы - накопители большой емкости, печатающие устройства, доступ в Internet, базы и банки данных.

Простейшим видом сети является, одноранговая сеть, обеспечивающая связь персональных компьютеров конечных пользователей и позволяющая совместно использовать дисководы, принтеры, файлы.

Более развитые сети помимо компьютеров конечных пользователей -рабочихстанций - включают специальные выделенные компьютеры - серверы.

Сервер - это ЭВМ. выполняющая в сети особые функции обслуживания остальных компьютеров сети - рабочих станций.

Основная функция сервера - выполнение специфических действий по запросам клиента (например, решение сложной математической задачи, поиск данных в базе, соединение клиента с другим клиентом и т.д.); при этом сам сервер не инициирует никаких взаимодействий с клиентом.

Виды серверов: файловые, телекоммуникационные серверы, серверы для проведения математических расчетов, серверы баз данных.

технология обработки информации в сети называется «клиент - сервер». В методологии «клиент - сервер» предполагается глубокое разделение функций компьютеров в сети. При этом в функции «клиента» (под котором понимается ЭВМ с соответствующим программным обеспечением) входит

• предоставление пользовательского интерфейса, ориентированного на определенные производственные обязанности и полномочия пользователя;

• формирование запросов к серверу, причем не обязательно информируя об этом пользователя; в идеале пользователь вообще не вникает в технологию общения ЭВМ, за которой он работает, с сервером;

• анализ ответов сервера на запросы и предъявление их пользователю.

Компьютерные сети и сетевые технологии обработки информации стали основой для построения современных информационных систем. Компьютер ныне следует рассматривать не как отдельное устройство обработки, а как «окно» в компьютерные сети, средство коммуникаций с сетевыми ресурсами и другими пользователями сетей.

Глобальные сети

Глобальные информационные сети - одноиз основных достижений человечества в области информационных технологий, главная примета вхождения в эпоху информационного общества. Делая возможным оперативное общение на огромных расстояниях (в разных странах и даже на континентах), глобальные сети изменили для многих людей характер и возможности образования и профессиональной деятельности.

Самой известной глобальной сетью является Internet, представляющий собой объединение огромного числа сетей - национального, отраслевого и еще более узкого - регионального уровня. «Малые» сети имеют выходы (шлюзы) в сети более высокого ранга, в согласованную систему адресов и протоколов (правил) передачи данных, и так образуют Internet - сеть сетей.

В глобальных сетях существует два режима информационного обмена.

Диалоговый режим (или режим реального времени), в котором пользователь, получив порцию информации, может немедленно на нее реагировать, подавать новую команду в сеть для получения новых порций информации, называется on-line.

В пакетном режиме, называемом off-line, пользователь передает порцию информации (или принимает ее) в коротком сеансе связи и на некоторое время отключается от сети. Это время может быть достаточно длительным - от нескольких часов до нескольких суток - пока его запрос не будет обработан. On-line похож на разговор по телефону, off-line - на обмен обычными письмами по почте.

Подключившись к сети Relcom, пользователь получает возможность обмениваться любой информацией со всеми абонентами этой сети и десятков других сетей. RELCOM является официально зарегистрированной национальной подсетью европейской сети EUnet, поэтому ее абоненты имеют возможность пользоваться соглашениями о взаимной передаче сообщений между сетью EUnet и другими сетями и системами электронной почты, охватывающими весь земнойшар. При этом услуги сети могут оплачиваться в национальной валюте.

EUnet/RELCOM входит в мировую систему телеконференций USENET, и в ее рамках участвует более чем в полутора тысячах распространяемых по всему земному шару конференциях.

Любительская компьютерная сеть - FidoNet. В качестве каналов связи в ней используются практически только коммутируемые телефонные каналы. Пользователь сети имеет возможность обмена почтовыми сообщениями и файлами. На большинстве узлов сети действуют электронные «доски объявлений». Работа в сети ведется в режиме on-line только в определенные часы.

ЛС в зависимости от назначения и технических решений могут иметь различные конфигурации (или, как еще говорят, архитектуру, или топологию).

В кольцевой ЛС информация передается по замкнутому каналу. Каждый абонент непосредственно связан с двумя ближайшими соседями, хотя в принципе способен связаться с любым абонентом сети.

В звездообразной (радиальной) ЛС в центре находится центральный управляющий компьютер, последовательно связывающийся с абонентами и связывающий их друг с другом.

В шинной конфигурации компьютеры подключены к общему дляних каналу (шине), через который могут обмениваться сообщениями.

В древовидной - существует «главный» компьютер, которому подчинены компьютеры следующего уровня, и т.д.

Кроме того, возможны конфигурации без отчетливого характера связей; пределом является полносвязная конфигурация, когда каждый компьютер в сети непосредственно связан с любым другим компьютером.

В крупных ЛС предприятий и учреждений чаще всего используется шинная (линейная) топология, соответствующая архитектуре многих административных зданий, имеющих длинные коридоры и кабинеты сотрудников вдоль них. Для учебных целей в КУВТ чаще всего используют кольцевые и звездообразные ЛС.

. Кольцевая топология - локальной сети

Радиальная топология локальной сети

. Шинная топология локальной сети

Древовидная топология локальной сети

В любой физической конфигурации поддержка доступа от одного компьютера к другому, наличие или отсутствие выделенного компьютера (в составе КУВТ его называют «учительским», а остальные - «ученическими»), выполняется программой - сетевой операционной системой, которая по отношению к ОС отдельных компьютеров является надстройкой. Для современных высокоразвитых ОС персональных компьютеров вполне характерно наличие сетевых возможностей (например, OS/2, WINDOWS'95-98).

Протокол

Протокол - совокупность правил, согласно которым компьютеры взаимодействуют между собой. Специальные стандарты – протоколы, обеспечивают необходимую совместимость на каждом уровне. Протоколы могут быть реализованы аппаратно-программными средствами, поэтому программы, поддерживающие протокол, также называют протоколами.

Основу сети Интернет составляет группа протоколов TCP/IP.

Протокол TCP (Transmission Control Protocol) – транспортного уровня, он управляет тем, как происходит передача информации (данные "нарезаются" на пакеты и маркируются).

IP (Internet Protocol) – протокол сетевого уровня, добавляет к пакету IP-адреса получателя и отравителя и отвечает на вопрос, как проложить маршрут для доставки информации.

Различные компьютеры сети могут использовать совершенно разные программные средства, лишь бы пересылаемые данные соответствовали правилам протоколов. Международный стандарт OSI/ISO (OSI - Open Systems Interconnect, ISO - название международной организации по стандартизации) предусматривает 7 уровней протоколов, в числе которых отметим протоколы сетевого уровня, обеспечивающие сетевые режимы передачи данных (самый распространенный из них называется Х.25), транспортные протоколы, отвечающие за обмены между разными хост-машинами сети. При этом обмен ведется чаще всего пакетами, т.е. группами сообщений.

Прикладные протоколы обслуживают задачи пользователя по передаче данных и доступу к сетевым ресурсам.

Межсетевые протоколы позволяют организовать пересылку сообщений между разными глобальными сетями. Самый популярный из них IP (Internet Protocol) задействован в гигантской мировой суперсети Internet.

В настоящее время используется четвертая версия протокола, следовательно, поле версия принимает значение «4». Сам заголовок, включая необязательные опции и символы заполнения, имеет длину, равную значению поля длина IP-заголовка. Длина исчисляется в 32-битовых словах.

Пакеты

В Интернет все данные пересылаются в виде пакетов. Пакет – это специальная последовательность бит, несущих собственно данные, а также служебную информацию об адресах получателя и отправителя информации, номере пакета, коды для проверки его целостности и другие. Общая длина пакета составляет от 100 до 2000 байт.

Каждый пакет может продвигаться по сети своим маршрутом, что делает сеть не зависимой от аварии или блокировки отдельного узла. Перенаправлением пакетов в зависимости от нагрузки сети занимаются маршрутизаторы. А временное хранение пакетов в местах пересылки позволяет выполнить проверку их целостности и перезапросить поврежденные пакеты.

Поле тип сервиса определяет способ обслуживания пакета в конкретных сетях и, главным образом, связано с возможностью задержки ( delay ) пакета в сети. Поле общая длина определяет длину IP-пакета без заголовка. Длина измеряется в октетах (байтах). Поле идентификация предназначено для помощи при «сборке» сообщения. Поле флаги определяет место датаграммы в сообщении (первая, последняя и т.п.). Поле смещение фрагмента определяет смещение датаграммы относительно начала сообщения. Поле время жизни предназначено для определения срока, после которого пакет должен быть удален из сети. Поле протокол определяет тип датаграммы. Поле контрольная сумма служит для идентификации повреждений пакета при передаче. Контрольная сумма вычисляется только по заголовку пакета. Поле адрес получателя - IP-адрес места назначения. Поле адрес отправителя - IP-адрес отправителя. Опции могут иметь переменную длину и обычно применяются для трассировки пакетов, обеспечения безопасности. Заполнитель применяется для выравнивания заголовка на 32-битовую границу.

Дата добавления: 2015-08-18