Локальные сети

    Локальные сети

Локальная сеть (Local Area Network — LAN) представляет собой соединение нескольких ПК с помощью соответствующего аппаратного и программного обеспечения. Под термином «локальная» подразумевается, что все объединенные сетью ПК дистанцированы на небольшое расстояние, т.е. находятся, как правило, в одном или в соседних зданиях.

Компьютер может работать в составе любой сети — от городской (Metropolitan Area Network) до глобальной (Global Area Network), однако типичной областью его применения является именно локальная сеть. ПК имеет возможности для подключения в сеть благодаря его открытой архитектуре.

Формирование локальной сети из нескольких компьютеров при работе с информационными потоками дает следующие преимущества: распределение данных за счет того, что в сети данные хранятся на центральном ПК и могут быть доступны для любого ПК, подключенного к сети; распределение ресурсов, заключающееся в том, что периферийные устройства ПК (сканер, принтер, факс) могут быть доступны для всех пользователей сети; распределение программ, поскольку все пользователи сети могут иметь доступ к программам, сетевые версии которых установлены централизованно; электронная почта, позволяющая всем пользователям сети передавать или принимать сообщения.

Функционирование сети, включающей несколько сотен рабочих мест, обычно обеспечивает специалист, которого называют сетевым администратором или супервизором.

Как правило, в сети циркулирует большой объем данных, поэтому необходимо тщательно и планомерно заботиться о защите информации.

Для защиты информации в сети используются:

• устройство непрерывного питания компьютера, которое действует таким образом, что при падении напряжения питания сеть продолжает функционировать в течение времени, необходимого для организованного отключения от сети всех пользователей, выключения центрального компьютера без потери данных;
• дополнительный компьютер, который может заменить вышедший из строя сервер или рабочую станцию; могут быть установлены дополнительные винчестеры (зеркальные), на которых дублируется информация, или накопители большой емкости (стримеры). С их помощью обеспечивается планомерное копирование (архивирование) данных;
• разграничение прав доступа пользователей, которые устанавливают, какому пользователю разрешено читать или записывать определенные данные.

Компонентами локальной сети являются обычные ПК, подключенные в сеть с помощью карты расширения. Среди ПК, объединенных в сеть, выделяется файловый сервер (или просто сервер) — центральный компьютер всей сети, с которым связаны все остальные, называемые рабочими станциями. В качестве файлового сервера используется достаточно мощный ПК с развитой периферией.

Рабочие станции подключаются в сеть с помощью сетевой карты, устанавливаемой в один из свободных слотов материнской платы и служащей для передачи данных по системе шин к CPU и RAM сервера или рабочей станции. Сетевая карта оснащена собственным процессором и памятью объемом 8... 16 Кбайт. Сетевые карты бывают 8-, 16- и 32-разрядными и могут иметь исполнение для различных компьютерных архитектур: ISA, EISA, VESA, PCI, MCA.

Топология сети — способ соединения компьютеров в сети; определяет ее конфигурацию, быстродействие и сервисные возможности.

ПК— ПК (псевдосеть) — соединение двух ПК через последовательный интерфейс. В этом случае кроме интерфейсов необходим только кабель, соединяющий ПК, называемый кабелем-нуль-модемом, поскольку связь между двумя П К осуществляется без использования модема. Существенное преимущество последовательного интерфейса — кабель для передачи данных может иметь длину более 100 м, что позволяет соединить два ПК, находящиеся на разных этажах. Такая передача данных оправдана при работе с компьютером типа Notebook, когда необходимо регулярно передавать данные на основном ПК. Существенный недостаток соединения двух компьютеров в псевдосеть в том, что, когда один ПК передает, другой компьютер только принимает эти данные и в другом режиме не функционирует, поскольку заблокирован. Для непрерывной передачи данных такая конфигурация не рекомендуется. 

Рисунок 3 - Формирование одноранговой сети

Рисунок 4 -  Локальная сеть, выполненная с топологией «звезда»

Одноранговая сеть (Peer-to-Peer), принцип формирования которой представлен на рис. 3, не имеет центрального компьютера и работает без резервирования файлов. Некоторые технические средства информатизации: аппаратные средства (винчестеры, приводы CD-ROM) и периферийные устройства (сканеры, принтеры и др.), подключенные к отдельным ПК, используются совместно на всех рабочих местах. Каждый пользователь одноранговой сети может определить право доступа другим пользователям к информации на своем ПК. Для формирования одноранговой сети каждый ПК должен быть оснащен сетевой картой, а все рабочие места должны соединяться между собой. Рекомендуется соединять одноранговой сетью не более 10 ПК.

Сеть типа клиент — сервер содержит в центре мощный ПК — файловый сервер, соединенный с отдельными рабочими станциями (клиентами). Управление сетью, в смысле управления отдельными рабочими станциями, а также контроль за периферийными устройствами сети осуществляется специальным мощным сетевым программным обеспечением. Сеть типа клиент — сервер может быть выполнена с различной топологией.

В сети с топологией «звезда» файловый сервер располагается в центре, как показано на рис. 4. Сеть такого типа имеет следующие преимущества: повреждение кабеля одного ПК не сказывается на работе всей сети; подключение не представляет сложности, поскольку рабочая станция должна соединяться только с сервером; надежный механизм защиты от несанкционированного доступа; высокая скорость передачи данных от рабочей станции к серверу. Недостатки: невысокая скорость передачи информации между рабочими станциями, значительно меньшая, чем от рабочей станции к серверу и обратно; зависимость мощности всей сети от возможностей сервера; невозможность коммуникации между отдельными рабочими станциями, минуя сервер. 

Рисунок 5 - Локальная сеть, выполненная с кольцевой топологией

Рисунок 6 - Локальная сеть, выполненная с шинной топологией

В случае кольцевой топологии все рабочие станции и сервер соединены между собой по кольцу, по которому посылаются данные и адрес получателя (рис. 5). Достоинства кольцевой топологии: существенное сокращение времени доступа к данным; отсутствие ограничений на длину сети. Недостатки: выход из строя одной рабочей станции может привести к отказу всей сети, если не используются специальные переходные соединения; подключение новых рабочих станций требует отключения всей сети. Шинная топология сети (рис. 6) предполагает наличие центральной линии, к которой подключены сервер и отдельные рабочие станции.

Шинная топология широко распространена благодаря малому расходу кабеля, высокой скорости передачи данных; возможности подключения и отключения рабочих станций без прерывания работы всей сети; возможности коммутации между собой рабочих станций без помощи сервера. Для исключения затухания электрического информационного сигнала вследствие переотражений в линии связи такой сети на концах линии уст танавливаются специальные заглушки, называемые терминаторами.

Недостатки шинной топологии: обрыв кабеля приводит к выводу из строя всего участка сети от места разрыва. Кроме того, имеется возможность несанкционированного подключения к сети, поскольку для увеличения числа рабочих станций нет необходимости прерывания работы сети.

Сетевые программные средства служат как для программного обеспечения сети, так и для управления потоком данных. Существует много систем, обеспечивающих решение этой задачи.

Средства организации одноранговых сетей включены в состав Windows for Workgroups 3.11 и Windows 95/98/NT фирмы Microsoft. Для организации сетей с выделенным сервером используются операционные системы Novell NETWARE версий 3.11, 3.12 и 4.1, отличающиеся высокой надежностью и скоростью работы. Однако в настоящее время все большее распространение получают такие операционные системы, как OS/2, WARP CONNECT и Microsoft Windows NT 4,0. Среди операционных систем для глобачьных сетей безусловным лидером в настоящее время является UNIX.

В локальных сетях данные циркулируют по кабелям, соединяющим компьютеры различными способами в зависимости от выбранной топологии (Ethernet, Arcnet, Token Ring). Эти сети наиболее часто используются в мире, различаясь методами доступа к каналам передачи данных. В России наибольшее распространение получил Ethernet, первая версия которого была разработана в середине 1970-х гг. фирмой Xerox. Для Ethernet используются различные виды кабелей, например, 8-жильный кабель, состоящий из четырех витых пар.

На коаксильном кабеле возможны два варианта реализации Ethernet: так называемый Ethernet на тонком кабеле (диаметр 0,2") и Ethernet на толстом кабеле (диаметр 0,4"). По показателям защиты от электромагнитного излучения толстый кабель предпочтительнее тонкого, но отличается высокой стоимостью.

Оптоволоконный кабель не подвержен влиянию электромагнитных полей, обладает высокой скоростью передачи, но высокой стоимостью, что не способствует широкому распространению этого способа коммутации.

Создание сети на аппаратном уровне производится соединением компонентов сети кабелем в соответствии с выбранной топологией.

При построении сети на тонком кабеле на его концы устанавливают так называемые BNC-коннекторы (разъемы), с помощью которых кабель подсоединяется к Т-коннектору, связанному с внешним разъемом сетевой платы. Т-коннекторы поставляются с сетевыми платами, а BNC-коннекторы приобретаются отдельно. При создании сети на толстом кабеле используется дополнительное устройство, называемое трансивером. Трансивер служит для подключения к сетевому кабелю рабочих станций, каждая из которых имеет специальный трансиверный кабель, подключаемый к трансиверу и к сетевой плате компьютера. Создание сети при помощи трансивера достаточно удобно, поскольку трансивер может быть установлен в любом месте кабеля. Однако трансиверы довольно дороги, и их необходимо приобретать дополнительно.

Ethernet на витой паре допускает соединение компьютеров на скорости до 100 Мбит. При таком построении сети необходимо специальное устройство хаб (Hab — накопитель, концентратор).

Хаб является важным устройством сети на витой паре. Каждый компьютер подключается к нему сегментом кабеля, а сам хаб — к сети электропитания. Необходимо приобретать хаб с числом портов, равным числу компьютеров в сети.