Назначение, принципы организации компьютерных сетей. Сетевое оборудование

 

 

Компьютерные  сети 

Введение  в локальные сети. 

Назначение, принципы организации компьютерных сетей. Сетевое оборудование. 

Компьютерная сеть - представляет собой систему распределенной обработки информации, состоящую  как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой  с помощью специальных средств связи.  

Другими словами  сеть представляет собой совокупность соединенных друг с другом ПК и  других вычислительных устройств, таких  как принтеры, факсимильные аппараты и модемы. Сеть дает возможность  отдельным сотрудникам организации  взаимодействовать друг с другом и обращаться к совместно используемым ресурсам; позволяет им получать доступ к данным, хранящимся на персональных компьютерах в удаленных офисах, и устанавливать связь с поставщиками.  

Компьютеры, входящие в сеть выполняют следующие функции: 

• Организация доступа  к сети

 

• Управление  передачей информации

 

• Предоставление  вычислительных ресурсов и услуг  абонентам сети.

 

• Виды компьютерных сетей.

 

• Локальные и  территориально-распределенные сети.

 

• Территориально-распределенная сеть (WAN) соединяет несколько локальных  сетей, географически удаленных  друг от друга.

 

Локальная сеть 

Локальная сеть (LAN) связывает  ПК и принтеры, обычно находящиеся  в одном здании (или комплексе  зданий). Локальные сети (ЛС) представляющие собой самую элементарную форму  сетей, соединяют вместе группу ПК или  связывают их с более мощным компьютером, выполняющим роль сетевого сервера. Все ПК в локальной сети могут  использовать специализированные приложения, хранящиеся на сетевом сервере, и  работать с общими устройствами: принтерами, факсами и другой периферией. Каждый ПК в локальной сети называется рабочей  станцией или сетевым узлом.  

Локальные сети позволяют  отдельным пользователям легко  и быстро взаимодействовать друг с другом. Вот лишь некоторые задачи, которые позволяет выполнять  ЛС:

совместная работа с документами;

упрощение документооборота: вы получаете возможность просматривать, корректировать и комментировать документы не покидая своего рабочего места, не организовывая собраний и совещаний, отнимающих много времени;

сохранение и архивирование  своей работы на сервере, чтобы не использовать ценное пространство на жестком диске ПК;

простой доступ к  приложениям на сервере;

облегчение совместного  использования в организациях дорогостоящих  ресурсов, таких как принтеры, накопители CD-ROM, жесткие диски и приложения (например, текстовые процессоры или  программное обеспечение баз  данных).  

Территориально-распределенные сети 

Территориально-распределенные сети обеспечивают те же преимущества, что и локальные, но при этом позволяют  охватить большую территорию. Обычно для этого используется коммутируемая  телефонная сеть общего пользования (PSTN, Public Switched Telephone Network) с соединением через модем или линии высокоскоростной цифровой сети с предоставлением комплексных услуг (ISDN, Integrated Services Digital Network). Линии ISDN часто применяются для передачи больших файлов, например содержащих графические изображения или видео.  

Встраивая в базовые  локальные сети функциональность территориально-распределенных сетей, реализуемую с помощью  модема или сервера удаленного доступа, можно выгодно использовать технологии внешних коммуникаций, в том числе:

передачу и прием  сообщений с помощью электронной  почты (e-mail);

доступ к Internet.  

Internet 

Internet представляет собой огромную общедоступную глобальную сеть, соединяющую пользователей всего мира с хранилищами данных, изображений и звука. Стремительно расширяясь, Internet играет все более важную роль в бизнесе. На сегодня основными функциями Internet остаются электронная почта и обмен информацией между группами по интересам и исследователями. Сети становятся все более мощными, а к Internet подключается все большее число компаний и индивидуальных пользователей. Internet служит связующим звеном между компаниями, их потенциальными заказчиками и поставщиками. Сегодня Internet может поддерживать развивающиеся приложения передачи речи и видео, такие как системы дистанционного обучения и удаленной диагностики.  

Любая компьютерная сеть характеризуется: топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами. 

Топология компьютерной сети отражает структуру связей между  ее основными функциональными элементами.  

Сетевые технические  средства – это различные устройства, обеспечивающие объединение компьютеров  в единую компьютерную сеть. 

Сетевые программные  средства – осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с  пользователями. 

Протоколы – представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети. 

Интерфейсы –  средства сопряжения функциональных элементов  сети. Следует обратить внимание, что  в качестве функциональных элементов  могут выступать как отдельные  устройства так и программные модули. Соответственно различают аппаратные и программные интерфейсы. 

Базовые сетевые  топологии. 

При создании сети в  зависимости от задач, которые она  должна будет выполнять, может быть реализована одна из трех сетевых  топологий. 

Шинная топология. 

Рабочие станции  с помощью сетевых адаптеров  подключаются к общей магистрали /шине/ (кабелю). Аналогичным образом  к общей магистрали подключаются и другие сетевые устройства. В  процессе работы сети информация от передающей станции поступает на адаптеры всех рабочих станций, однако, воспринимается только адаптером той рабочей  станции, которой она адресована. 

Звездообразная  топология. 

Характеризуется наличием центрального узла коммутации – сетевого сервера, которому или через который  посылаются все сообщения. 

Кольцевая топология. 

Характеризуется наличием замкнутого канала передачи данных в  виде кольца или петли. В этом случае информация передается последовательно  между рабочими станциями до тех пор, пока не будет принята получателем и затем удалена из сети. Недостатком подобной топологии является ее чувствительность к повреждению канала.  

Сетевые технические  средства. 

Базовые компоненты и технологии, связанные с архитектурой локальных или территориально-распределенных сетей, могут включать в себя:  

• Аппаратное  обеспечение 
• Кабели
• Серверы
• Сетевые интерфейсные платы (NIC, Network Interface Card)
• Концентраторы
• Коммутаторы
• Маршрутизаторы (территориально-распределенные сети)
• Серверы удаленного доступа (территориально-распределенные сети)
• Модемы (территориально-распределенные сети)

 

Структурированные кабельные решения 

Structured Wiring System (структурированная кабельная система)

План построения кабельной системы, основанный на модульных  подсистемах, а также специфицирующий  согласованные правила прокладки  кабеля и материалы.  

В старых ЛС применяется  шинная архитектура - все входящие в  сеть ПК подключаются к одному длинному коаксиальному кабелю. Такая организация  ограничивает возможности сотрудников  фирмы по перемещению в рамках сети. В структурированной кабельной  схеме применяется звездообразная конфигурация - отдельный сегмент  недорогого кабеля соединяет компьютер  каждого пользователя с центральным  концентратором (или коммутатором, если в сети передаются большие объемы данных). В этом случае перемещение  сотрудника или добавление нового пользователя выполняется гораздо проще и  обходится дешевле. На новом рабочем  месте сотрудника уже имеется  кабельная проводка, и можно переместить  пользователя в другой сетевой сегмент, просто подключив конец кабеля к  другому порту концентратора  или коммутатора.  

Кабели 

Данные по кабелю передаются в виде пакетов, пересылающихся с одного сетевого устройства на другое. Существует несколько типов кабелей, каждый из которых имеет свои преимущества.  

 

Витая пара 

Кабель типа "витая  пара" (TP, Twisted Pair) бывает двух видов: экранированная витая пара (STP, Shielded Twisted Pair) и неэкранированная витая пара (UTP, Unshielded Twisted Pair). Оба типа кабеля состоят из пары скрученных медных проводов. Кабель типа "неэкранированная витая пара" стал наиболее популярным благодаря своей низкой стоимости, гибкости и простоте инсталляции. Единственным недостатком такого кабеля является уязвимость к электрическим помехам и "шумам" в линии. Кабели "витая пара" бывают разной категории (3, 4 или 5). Чем выше номер категории, тем большую скорость передачи поддерживает кабель.  

Тонкий и  толстый коаксиальный кабель 

Это типы кабеля аналогичны стандартному телевизионному кабелю. Поскольку с такими кабелями труднее  работать, в новых инсталляциях практически  всегда применяется витая пара или  оптоволоконный кабель.  

Оптоволоконный  кабель 

Оптоволоконный кабель поддерживает скорость передачи данных (в виде пакетов) 10, 100 или 1000 Мбит/с. Данные передаются с помощью световых импульсов, проходящих по оптическому волокну. Хотя этот кабель гораздо дороже и сложнее в инсталляции, чем UTP, он часто применяется в центральных магистральных сетях, поскольку обеспечивает полную защиту от электрических помех и позволяет передавать информацию на очень большие расстояние.  

10BASE-T (Ethernet) 

100BASE-TX (Fast Ethernet) 

100BASE-T4 (Fast Ethernet) 

100BASE-FX (Fast Ethernet) 

1000BASE-FX (Gigabit Ethernet) 

Требуемое число  пар 

2 

2 

4 

неприменимо 

неприменимо 

Категория кабеля 

Категория кабеля 3/4/5 

Категория кабеля 5 

Категория кабеля 3/4/5 

Оптоволоконный 

Оптоволоконный 
 
 

Серверы 

Сервер в сети клиент/сервер представляет собой ПК с жестким диском большой емкости, на котором можно хранить приложения и файлы, доступные для других ПК в сети. Сервер может также  управлять доступом к периферийным устройствам (таким как принтеры) и используется для выполнения сетевой  операционной системы (NOS, Network Operating System).  

Сетевые интерфейсные платы 

Сетевые интерфейсные платы (NIC, Network Interface Card) устанавливаются на настольных и портативных ПК. Они служат для взаимодействия с другими устройствами в локальной сети. Существует целый спектр сетевых плат для различных ПК, имеющих определенные требования требованиям к производительности. Характеризуются по скорости передачи данных и способах подключения к сети. 

Если рассматривать  просто способ приема и передачи данных на подключенных к сети ПК, то современные  сетевые платы (сетевые адаптеры) играют активную роль в повышении  производительности, назначении приоритетов  для ответственного трафика (передаваемой/принимаемой  информации) и мониторинге трафика  в сети. Кроме того, они поддерживают такие функции, как удаленная  активизация с центральной рабочей  станции или удаленное изменение  конфигурации, что значительно экономит время и силы администраторов  постоянно растущих сетей 

Концентраторы 

В структурированной  кабельной конфигурации все входящие в сеть ПК взаимодействуют с концентратором (или коммутатором).  

 Hab (хаб; концентратор) - устройство множественного доступа, выполняющее роль центральной точки соединения в топологии "физическая звезда". Наряду с традиционным названием "концентратор" в литературе встречается также термин "хаб".