1.3. Построение сети

Существует множество способов классификации сетей. Основным критерием классификации принято считать способ администрирования. То есть в зависимости от того, как организована сеть и как она управляется, её можно отнести к локальной, распределённой, городской или глобальной сети. Управляет сетью или её сегментом сетевой администратор. В случае сложных сетей их права и обязанности строго распределены, ведётся документация и журналирование действий команды администраторов.

1.4. Топология лвс

Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется  физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной, иерархической и произвольной структуры.

Различают физическую и логическую топологию. Логическая и физическая топологии сети независимы друг от друга. Физическая топология - это геометрия построения сети, а логическая топология определяет направления потоков данных между узлами сети и способы передачи данных.

В настоящее время в локальных сетях используются следующие физические топологии:

1. физическая "шина" (bus);

2. физическая “звезда” (star);

3. физическое “кольцо” (ring);

4. физическая "звезда" и логическое "кольцо" (Token Ring).

Шинная топология

Сети с шинной топологией используют линейный моноканал (коаксиальный кабель) передачи данных, на концах которого устанавливаются оконечные сопротивления (терминаторы). Каждый компьютер подключается к коаксиальному кабелю с помощью Т-разъема (Т - коннектор). Данные от передающего узла сети передаются по шине в обе стороны, отражаясь от оконечных терминаторов. Терминаторы предотвращают отражение сигналов, т.е. используются для гашения сигналов, которые достигают концов канала передачи данных. Таким образом, информация поступает на все узлы, но принимается только тем узлом, которому она предназначается. В топологии логическая шина среда передачи данных используются совместно и одновременно всеми ПК сети, а сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления по среде передачи. Так как передача сигналов в топологии физическая шина является широковещательной, т.е. сигналы распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной (рис.4.).

Рис. 4. Топология «шина»

Преимущества сетей шинной топологии:

1. отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;

2. сеть легко настраивать и конфигурировать;

3. сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.

Недостатки сетей шинной топологии:

1. разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;

2. ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;

3. трудно определить дефекты соединений

Топология типа “звезда”

В сети, построенной по топологии типа “звезда” каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору или хабу (hub). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом (рис.5.).

Рис. 5. Топология «Звезда»

Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, т.е. сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.

Преимущества сетей топологии звезда:

1. легко подключить новый ПК;

2. имеется возможность централизованного управления;

3. сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.

Недостатки сетей топологии звезда:

1. отказ хаба влияет на работу всей сети;

2. большой расход кабеля;

Топология “кольцо”

В сети с топологией кольцо все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные (рис.6.). Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце

Рис. 6. Топология «кольцо»

Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети - логическое кольцо.

Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети.

Как правило,  в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.

Топология Token Ring

Эта топология основана на топологии "физическое кольцо с подключением типа звезда". В данной топологии все рабочие станции подключаются к центральному концентратору (Token Ring) как в топологии физическая звезда. Центральный концентратор - это интеллектуальное устройство, которое с помощью перемычек обеспечивает последовательное соединение выхода одной станции со входом другой станции.

Другими словами с помощью концентратора каждая станция соединяется только с двумя другими станциями (предыдущей и последующей станциями). Таким образом, рабочие станции связаны петлей кабеля, по которой пакеты данных передаются от одной станции к другой и каждая станция ретранслирует эти посланные пакеты. В каждой рабочей станции имеется для этого приемо-передающее устройство, которое позволяет управлять прохождением данных в сети. Физически такая сеть построена по типу топологии “звезда”.

Концентратор создаёт первичное (основное) и резервное кольца. Если в основном кольце произойдёт обрыв, то его можно обойти, воспользовавшись резервным кольцом, так как используется четырёхжильный кабель. Отказ станции или обрыв линии связи рабочей станции не вличет за собой отказ сети как в топологии кольцо, потому что концентратор отключет неисправную станцию и замкнет кольцо передачи данных (рис.7.).

Рис. 7. Топология « Token Ring»

В архитектуре Token Ring маркер передаётся от узла к узлу по логическому кольцу, созданному центральным концентратором. Такая маркерная передача осуществляется в фиксированном направлении (направление движения маркера и пакетов данных представлено на рисунке стрелками синего цвета). Станция, обладающая маркером, может отправить данные другой станции.

Для передачи данных рабочие станции должны сначала дождаться прихода свободного маркера. В маркере содержится адрес станции, пославшей этот маркер, а также адрес той станции, которой он предназначается. После этого отправитель передает маркер следующей в сети станции для того, чтобы и та могла отправить свои данные.

Один из узлов сети (обычно для этого используется файл-сервер) создаёт маркер, который отправляется в кольцо сети. Такой узел выступает в качестве активного монитора, который следит за тем, чтобы маркер не был утерян или разрушен.

Преимущества сетей топологии Token Ring:

1. топология обеспечивает равный доступ ко всем рабочим станциям;

2. высокая надежность, так как сеть устойчива к неисправностям отдельных станций и к разрывам соединения отдельных станций.

Недостатки сетей топологии Token Ring: большой расход кабеля и соответственно дорогостоящая разводка линий связи.

Персональный компьютер - прекрасный инструмент для создания документа, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации, но при этом пользователь не может быстро поделиться своей информацией с другими. Когда не было сетей, приходилось распечатывать каждый документ, чтобы другие пользователи могли работать с ним, или в лучшем случае - копировать информацию на дискеты. Одновременная обработка документа несколькими пользователями исключалась. Подобная схема работы называется работой в автономной среде.

Сетью называется группа соединенных компьютеров и других устройств. А концепция соединенных и совместно использующих ресурсы компьютеров носит название сетевого взаимодействия. Компьютеры, входящие в сеть могут совместно использовать:

1. данные;

2. принтеры;

3. факсимильные аппараты;

4. модемы;

5. другие устройства.

Данный список постоянно пополняется, так как возникают новые способы совместного использования ресурсов.

Информационные системы, построенные на базе локальных вычислительных сетей, обеспечивают решение следующих задач:

1. хранение данных;

2. обработка данных;

3. организация доступа пользователей к данным;

4. передача данных и результатов их обработки пользователям.

Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Здесь обработка данных распределяется между двумя объектами: клиентом и сервером. В процессе обработки данных клиент формирует запрос к серверу на выполнение сложных процедур. Сервер выполняет запросы, а результаты выполнения передает клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Подобная модель вычислительной сети получила название архитектуры клиент — сервер.

По признаку распределения функций локальные компьютерные сети делятся на одно ранговые и двух ранговые (иерархические сети или сети с выделенным сервером).

В одно ранговой сети компьютеры равноправны по отношению друг к другу. Каждый пользователь в сети решает сам, какие ресурсы своего компьютера он предоставит в общее пользование. Таким образом, компьютер выступает и в роли клиента, и в роли сервера. Одно ранговое разделение ресурсов является вполне приемлемым для малых офисов с 5-10 пользователями, объединяя их в рабочую группу.

Двух ранговая сеть организуется на основе сервера, на котором регистрируются пользователи сети.

Для современных компьютерных сетей типичной является смешанная сеть, объединяющая рабочие станции и серверы, причем часть рабочих станций образует одно ранговые сети, а другая часть принадлежит двух ранговым сетям.Для объединения локальных вычислительных сетей применяются следующие устройства.

1. Повторитель — устройство, обеспечивающее усиление и фильтрацию сигнала без изменения его информативности. По мере передвижения по линиям связи сигналы затухают. Для уменьшения влияния затухания используются повторители. Причем повторитель не только копирует или повторяет принимаемые сигналы, но и восстанавливает характеристики сигнала: усиливает сигнал и уменьшает помехи.

2. Мост — устройство, выполняющее функции повторителя для тех сигналов (сообщений), адреса которых удовлетворяют заранее наложенным ограничениям.

Одной из проблем больших сетей является напряженный сетевой трафик (поток сообщений в сети). Эта проблема может решаться следующим образом. Компьютерная сеть делится на сегменты. Передача сообщений из сегмента в сегмент осуществляется только целенаправленно, если абонент одного сегмента передает сообщение абоненту другого сегмента. Мост является устройством, ограничивающим движение по сети и не позволяющим сообщениям попадать из одной сети в другую без подтверждения права на переход.

Мосты бывают локальные и удаленные.

Локальные мосты соединяют сети, расположенные на ограниченной территории в пределах уже существующей системы.

Удаленные мосты соединяют сети, разнесенные территориально, с использованием каналов связи и модемов.

Локальные мосты, в свою очередь, разделяются на внутренние и внешние.

Внутренние мосты обычно располагаются на одном компьютере и совмещают функцию моста с функцией абонентской ЭВМ. Расширение функций осуществляется путем установки дополнительной сетевой платы.

Внешние мосты предусматривают использование отдельного компьютера со специальным программным обеспечением.

3. Маршрутизатор — это устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему. Это, по сути, тот же мост, но имеющий свой сетевой адрес. Используя возможности адресации маршрутизаторов, узлы в сети могут посылать маршрутизатору сообщения, предназначенные для другой сети. Для поиска лучшего маршрута к любому адресату в сети используются таблицы маршрутизации. Эти таблицы могут быть статическими и динамическими.

4. Шлюз — специальный аппаратно-программный комплекс, предназначенный для обеспечения совместимости между сетями, использующими различные протоколы взаимодействия. Шлюз преобразует форму представления и форматы данных при передачи их из одного сегмента в другой. Шлюз осуществляет свои функции на уровне выше сетевого. Он не зависит от используемой передающей среды, но зависит от используемых протоколов обмена данными. Обычно шлюз выполняет преобразования между протоколами.

С помощью шлюзов можно подключить локальную вычислительную сеть к главному компьютеру, а также к глобальной вычислительной сети.

Локальная сеть (ЛВС) представляет собой коммуникационную систему, позволяющую совместно использовать ресурсы компьютеров, подключенных к сети, таких как принтеры, плоттеры, диски, модемы, приводы CD-ROM и другие периферийные устройства. Локальная сеть обычно ограничена территориально одним или несколькими близко расположенными зданиями. Каждый компьютер в составе ЛВС должен иметь следующие компоненты:

1. сетевой адаптер;

2. кабель;

3. сетевая операционная система (сетевые программы)

4. Сетевые адаптеры (рис.8.)

Рис. 8. Сетевой адаптер

Сетевые адаптеры и кабели являются аппаратной основой организации компьютерных сетей, их нормальная работа жизненно важна для сети. С кабелями и адаптерами связано обычно 80% неполадок в сети.

В каждом компьютере должен быть установлен сетевой адаптер, обеспечивающий подключение к выбранному типу кабеля.

Функцией сетевого адаптера является передача и прием сетевых сигналов из кабеля. Адаптер воспринимает команды и данные от сетевой операционной системы (ОС), преобразует эту информацию в один из стандартных форматов и передает ее в сеть через подключенный к адаптеру кабель.

LANtastic не предъявляет к сетевым адаптерам каких-либо специфических требований. Вам достаточно иметь адаптеры одного из следующих типов:

Artisoft NodeRunner или NodeRunner Pro - это 16-битовые адаптеры, полностью соответствующие стандарту 802.3 Ethernet и 100% совместимые с адаптером NE2000 (Eagle Technology). С адаптерами поставляются драйверы NDIS и ODI. Адаптеры существуют в различных модификациях в зависимости от типа используемого кабеля;

Рекомендуемые Artisoft адаптеры - эти адаптеры имеют драйверы, совместимые с Artisoft NetBIOS. Драйверы для таких адаптеров включаются в комплект поставки LANtastic.

Адаптеры, поддерживающие спецификацию NDIS - данная спецификация задает требования к драйверу сетевого адаптера, обеспечивающие независимость от оборудования и протокола.

Конфигурация адаптера

Каждый адаптер, устанавливаемый в компьютер, должен нормально работать с остальной частью ПК. Нужно всегда обращать внимание на два важнейших параметра каждого устройства, устанавливаемого в компьютер.

I/Obase - Базовый адрес ввода-вывода является "каналом", по которому адаптер взаимодействует с другими компонентами компьютера. Каждое устройство должно использовать уникальный диапазон адресов ввода-вывода.

IRQ - Номер линии запроса прерывания. Запрос прерывания является сигналом, передаваемым устройством для того, чтобы привлечь внимание процессора (прервать его текущую деятельность). Такой сигнал обычно подается при появлении новых данных или завершении той или иной операции. Каждое устройство должно использовать уникальное значение IRQ.

Локальная Вычислительная Сеть - ее нужно рассматривать как логическую функцию сети передачи данных, объединяющей в себе рабочие места предприятия не только в рамках одного офиса, но и филиалы, склады, домашние офисы и другие объекты, расположенные в разных городах и даже странах. Таким образом, с помощью ЛВС, возможно, организовать единое информационное пространство предприятия, позволяющее:

1. организовать эффективный документооборот между офисами предприятия;

2. организовать работу сотрудников из разных филиалов для работы над одним проектом;

3. организовать совместный доступ к печатающим устройствам.

4. использовать сетевое хранилище данных для архивов или для текущей работы;

5. совместно использовать вычислительные ресурсы рабочих станций, дисковые накопители, CD-RW\DVD\DVD-RW;

6. совместно использовать Интернет;

7. организовать голосовую и видео связь между офисами, в том числе и для проведения совместных конференций;

8. объединить компьютеры, использующие разные операционные системы (например, Apple, Microsoft или UNIX/LINUX);

9. использовать сетевые службы, например для удаленного администрирования сети;

Кабельная инфраструктура ЛВС может входить в состав СКС (Структурированной Кабельной Системы), так и существовать отдельно, например, если ЛВС используется в небольшом офисе или магазине.

В состав ЛВС могут входить так же беспроводные сети (WiFI), радио, кабельные или оптические магистрали, соединяющие удаленно расположенные здания предприятия.

Таким образом, не смотря на различные технологии подключения предприятие и его филиалы, могут работать в одной ЛВС, используя все возможные ресурсы каждого из сегментов сети.

Особое внимание стоит уделить размещению выделенных серверов компании. Возможно несколько вариантов:

1. Сервера могут быть расположены в центральном офисе компании. В этом случае обмен данными между рабочими станциями и серверами происходит в режиме online

2. Каждый офис имеет собственный сервер, который по установленному расписанию обменивается данными с центральным сервером компании. Таким образом, результаты работы каждого офиса появятся в центральной базе данных только после процедуры репликации (синхронизации). Часто для того, чтобы не загружать Интернет - канал в дневное время, репликация производится ночью.

3. Сервер может находиться вне территории предприятия. Например, у оператора предоставляющего услуги доступа в Интернет или в любом другом месте, где есть возможность обеспечить физическую безопасность сервера и безопасность хранимых на нем данных.

4. Возможны различные варианты размещения серверов. Например, локальные серверы филиалов подключены к удаленному центральному серверу, расположенному в безопасном месте. Таким образом, на локальных серверах хранятся только итоги одного дня работы компании. Общие же данные хранятся на удаленном сервере, расположенном в безопасном месте.