Построение локальной сети Cisco простыми словами. Практика построения локальной сети Знание коммутационного оборудования принципов построения лвс

17.06.2021

Определимся с отправными моментами: небольшая компания, пускай примерно 15-50 сотрудников. Как правило - квалифицированного сетевого специалиста нет. И скорее всего именно "выделенного" для работы с сетью, администратора сети по штату. Давайте условимся - свой специалист, все-таки необходим. И ему надо платить деньги, причем - хорошие деньги (ужас какой, да? вот новость-то для многих директоров). Попробую в этой статье (возможно, с продолжением) выступить в роли администратора сети такой небольшой фирмы. Итак, строим сеть сами. Почему нет? Есть много аргументов "против" "самопальщины", и все они верны (если, конечно, это не откровенная "лапша" от потенциального подрядчика). Но, все-таки, можно и самому. Аргументов "за" тоже хватает. Не будем здесь их приводить - считаем, что решили делать сами. Мы будем делать не новомодные радио-, Wi-Fi и прочие сети, а недорогую, но качественную кабельную сеть традиционного проводного типа для повседневной работы фирмы. Однако, надо понимать, что работу должен выполнять специалист (или несколько).

Вступление

Определимся с отправными моментами: небольшая компания, пускай примерно 15-50 сотрудников. Как правило - квалифицированного сетевого специалиста нет. И скорее всего именно "выделенного" для работы с сетью, администратора сети по штату. Если есть - мастер на все руки, причем часто вынужден заниматься каким-то "срочным" делом вроде установки Windows или драйверов на какой-нибудь компьютер, вместо работы с сетью. Вместе с другими "компьютерщиками"(если они есть). Сеть работает? Пускай через пень колоду, ну и ладно, чуть позже займется (займемся).

Давайте условимся - свой специалист, все-таки необходим. И ему надо платить деньги, причем - хорошие деньги (ужас какой, да? вот новость-то для многих директоров). Попробую в этой статье (возможно, с продолжением) выступить в роли администратора сети такой небольшой фирмы.

Исходные данные

Итак, строим сеть сами. Почему нет? Есть много аргументов "против" "самопальщины", и все они верны (если, конечно, это не откровенная "лапша" от потенциального подрядчика). Но, все-таки, можно и самому. Аргументов "за" тоже хватает. Не будем здесь их приводить - считаем, что решили делать сами.

Однако, надо понимать, что работу должен выполнять специалист (или несколько). Нельзя тренировать («хоть плохонький, но свой») и растить своего специалиста таким методом. Своего можно отдать в практику человеку, выполняющему работы (бурение дыр перфоратором в стенах и крепление кабель-канала не будем брать во внимание - это должен уметь любой мужик).

Еще один фактор, добавим так сказать, "перчику"- наша фирма, помимо офиса, имеет магазин и склад, которые достаточно удалены.

Мы будем делать не новомодные радио-, Wi-Fi и прочие сети, а недорогую, но качественную кабельную сеть традиционного проводного типа для повседневной работы фирмы. Для работы, а не для серфинга с ноутбука новостных и/или порно-сайтов с гостиничного дивана. К этим вопросам мы, возможно, вернемся в продолжении (не к гостинице и иже с ней, разумеется, а к современным технологиям).

Последнее, и, также, очень важное: деньги считаем, но не жадничаем.

План

В самом начале надо обязательно сделать одну очень простую, но очень важную вещь - взять несколько листков бумаги, карандаш и сесть за черновой бизнес-план. Очень важно более-менее четко "взять на карандаш"все ключевые слова, которые придут на ум от вопроса «что я хочу от сети». Эти позиции набросать на первом листе. На втором - их сгруппировать по раздельным категориям. Например - категория «сервисы». Какие именно сервисы мы хотим получить от сети, и какого качества? Что нам необходимо? File-, ftp-, print-, internet-сервис?

Казалось бы, вроде все ясно, зачем писать, рисовать? Но, если не взять все на карандаш - потом будет хуже. К примеру, окажется, что надо идти к директору и/или в бухгалтерию: «Извините, мы вот тут не ту железку купили, да и не за 100 у.е. надо, а за 500.».

Теперь можно передохнув добавить что надо, выбросить излишества. И всё это отложить как минимум на денёк. Далее черновик можно перенести на третий лист. С "окончательными"дополнениями и исправлениями. Почему кавычки - вы сами понимаете, это не последний листок, и далеко не последние «зарисовки».

Сервисы - сервисами, однако, база - это СКС, то есть, структурированная кабельная система. Давайте будем стараться не бежать сильно впереди лошади.

Обычно есть два варианта - офис "с нуля"и офис «готов». Первый случай - голые стены и потолок, ремонт - наши, и это хорошо. Второй вариант - «готово». Т.е. - начинаем внешнюю прокладку СКС. Но, начнем не с этого, пока.

Электричество

Важный этап, ведь не дай Бог "полетит" не просто один-два рядовых компьютера, может "полететь" всё. Хорошо, считаем, что у нас в офисе с силовой сетью всё в порядке. Здесь только один важный момент - источники бесперебойного питания (ИБП). Они необходимы. Поверьте. Дизель-генератор, конечно, хорош, но не во всех случаях обязателен, а вот жалеть денег на установку ИБП на каждый сервер или коммуникационный шкаф просто глупо. Впрочем, к вопросу об ИБП мы вернемся в свое время.

СКС и базовое активное оборудование

Структурированная кабельная система (СКС) - один из краеугольных камней. СКС должна быть правильно спроектирована и построена. Разделим вопрос на пункты:

* Коммуникационный шкаф (с «начинкой»)
* Кабельные линии
* Абонентские розетки

Здесь очень пригодится план помещений, с четко отмеченными местами сотрудников. Надо иметь ввиду - неплохо еще и силовые розетки отметить. Далее - по порядку, начнем с шкафа.

Коммуникационный шкаф: находим удобное место для установки шкафа с оборудованием. Важно найти оптимальное расстояние до рабочих станций, с целью уменьшения расходов на витую пару, кабель-канал и прочую «мелочь». Факторов много: ограничение длины линии до 100 метров (вернее, 90 метров, по классической формуле 90+5+5); планировка офиса (в каком месте удобно поставить или повесить шкаф, удобно ли проходить стены при протяжке кабеля, не будет ли охлаждение давить на уши клиентам или сотрудникам и т.д.); собственно, конструктив шкафа (напольный, настенный, его высота в U, количество оборудования, которое надо в него установить, будет ли блок охлаждения).

Шкафы существуют самые разнообразные, надо внимательно посмотреть цены и качество предполагаемой покупки, не забыть сделать запас по ёмкости(!) в тех самых U. Обязательно - наличие как минимум одной полки. Впрочем, в некоторых местах вполне можно обойтись и настенными кронштейнами, для закрепления оборудования. Но это уже специфика. Будем считать, что для офиса мы выбрали 12-14-высотный шкаф, со стеклянной дверью. Немного забегая вперед, надо упомянуть что будет устанавливаться внутрь:

Полка: пригодится всегда, даже если будет пустовать (сомневаюсь) - ее можно снять. Не стоит жалеть 10-20 долларов, когда придётся "вдруг"поставить в шкаф устройство-другое, вспомните эти строки.

Коммутатор (switch): 24 порта по нижнему пределу сотрудников фирмы в офисе - пускай будет 10-20 человек в офисе (и не забываем о серверах и другом сетевом оборудовании). Впрочем, если будет большая плотность рабочих мест, никаких проблем добавить необходимое количество коммутаторов и прочего соответствующего оборудования не будет.

Распределительная панель (patch-панель): 24 порта, все аналогично с коммутатором. Именно на патч-панель и будут сводиться все линии от рабочих станций и серверов.

Панель (блок) силовых розеток: по количеству подключаемого оборудования в шкафу, плюс - запас 1-2 розетки на панели. Здесь нас вполне может ожидать "засада" если придется подключать блоки питания - может не хватить (вспоминаем о 99,9% рынка, заполненных сетевыми фильтрами с плотно-косо посаженными розетками).

Можно поставить дешёвый простенький вариант (вот когда пригодится полка, но можно и на пол шкафа), можно и 19” ИБП, предназначенный для установки в шкаф.

Итак, посмотрев предлагаемую на рынке продукцию, считаем, что со шкафом определились: 14-высотный (14 U). Например, Molex MODBOX II 14U:

Возможность применения в шкафу 19-дюймового вентилятора 1U
. Стандартная комплектация шкафа:
. Легкий стальной профиль обеспечивает шкафу большую жесткость и прочность
. Эстетичная стеклянная дверь с замком
. Дверь универсальной конструкции с возможностью перевешивания (левая, правая)
. 19-тидюймовая рама с регуляцией глубины
. Заземление всех элементов шкафа
. Отверстия для ввода кабеля снабжены защитной щеткой для защиты от проникновения пыли в шкаф

Коммутатор. Его выбор - более сложный вопрос. Совсем дешёвые коммутаторы не хочется рассматривать. Остаются устройства подороже (и очень подороже), но все равно придется выбирать из двух типов: неуправляемые и управляемые.

Остановим взгляд на следующих двух устройствах: ZyXEL Dimension ES-1024 и ES-2024:

Является экономически выгодным решением Fast Ethernet и может использоваться для построения высокоэффективных коммутируемых сетей. Функция промежуточного хранения данных заметно сокращает время ожидания в высокоскоростных сетях. Коммутатор разработан для рабочих групп, отделов или магистральных вычислительных сред для небольших и средних предприятий. За счет большой адресной таблицы и высокой производительности, коммутатор является отличным решением для подключения сетей отделов к корпоративной магистрали или для соединения сегментов сетей.

Технические характеристики:

24-портовый коммутатор Fast Ethernet
. Соответствие стандартам IEEE 802.3, 802.3u и 802.3x
. Порты Ethernet RJ-45 с автоматическим выбором скорости 10/100 Мбит/с
. Автоматическое определение подключения перекрестного кабеля на всех портах Ethernet RJ-45 10/100 Мбит/с
. Поддержка управления потоком Back-Pressure-Base на полудуплексных портах
. Поддержка управления потоком Pause-Frame-Base на полнодуплексных портах
. Поддержка коммутации с промежуточным хранением
. Поддержка автоматического определения адресов
. Максимальная скорость пересылки по проводной сети
. Встроенная таблица MAC-адресов (объем 8K MAC-адресов)
. Светодиодные индикаторы питания, LK/ACT и FD/COL

Применение коммутатора ES-2024 позволит объединить группу пользователей и подключить их скоростными линиями к корпоративной сети. Дополнительно появится возможность, благодаря применению технологии iStackingTM , объединить для управления по сети группу коммутаторов, вне зависимости от их месторасположения.

Технические характеристики:

24 порта RJ-45 с автоматическим выбором скорости 10/100 Ethernet и автоматическим определением подключения перекрестного кабеля
. 2 портами 10/100/1000 Ethernet
. 2 слота стандарта mini-GBIC, совмещённых с портами
. 8,8 Гбит/сек неблокируемая коммутационная шина
. Поддержка протоколов IEEE 802.3u, 802.3ab, 802.3z, 802.3x, 802.1D, 802.1w, 802.1p
. Таблица MAC адресов 10Кб
. Поддержка VLAN: Port-based и 802.1Q
. Возможность ограничения скорости на порту
. 64 статических VLAN и до 2Кб динамических VLAN
. Фильтрация MAC - адресов
. Поддержка ZyXEL iStacking™, до 8 коммутаторов (в будущем до 24) управляемых по одному адресу IP
. Управление по RS-232 и по WEB-интерфейсу
. Telnet CLI
. SNMP V2c(RFC 1213, 1493, 1643, 1757, 2647)
. Управление по IP: статический IP или DHCP-клиент
. Обновление микропрограммы по FTP
. Обновление и сохранение системной конфигурации
. Стандартное 19-дюймовое исполнение для монтажа в стойку

Как видим - разница есть, и весьма серьезная. Как есть разница в цене - приблизительно 100 и 450 долларов. Но, если первый коммутатор приличный, но "тупой"ящик, то второй - в каком-то смысле интеллектуальный, с гораздо большей функциональностью и управляемый, с потенциально сильными сторонами. Выбираем второй вариант. Мы ведь хотим построить хорошую сеть?

Кстати, именно сейчас вполне пора задаться вопросом, почему, собственно, строим сеть «сотку»? Нынче в каждом втором компьютере не просто гигабитный сетевой интерфейс, а два гигабитных?

Вот это и есть тот случай, где можно смело экономить. Дело в том, что для работы офиса 100-мегабитной сети более чем достаточно. Если к тому же еще и коммутатор приличный! Да, а на два гигабитных интерфейса выбранного коммутатора - смело "садим", например, два сервера. Вот им, серверам, это как раз только на пользу.

Конечно, можно взять что-то вроде ZyXEL GS-2024 и посадить всех на гигабитный канал, но это как раз случай неразумной траты денег, и за такие деньги мы можем купить полностью весь шкаф с более укомплектованной начинкой.

Патч-панель. Также тот случай, когда не стоит сильно экономить. Выбираем панель вроде Molex 19" 24xRJ45, KATT, 568B, UTP, PowerCat 5e, 1U.

Соответствие требованиям категории 5е. Система компенсации реализована непосредственно на печатной плате. Применение коннекторов типа КАТТ ускоряет и упрощает монтаж кабеля. Выделенное место для маркировки каналов. Панель покрыта порошковым лаком. Все необходимые крепежные и маркировочные элементы поставляются в комплекте.

Здесь много вариантов, как уже говорилось, можно поставить любой дешевый, можно дороже, можно 19” rack-вариант - будет и вовсе красота. Кто не знает фирму APC? Можно посмотреть например такой ИБП:

APC Smart-UPS SC 1500VA 230V - 2U Rackmount/Tower

Или, вот такой:

Не углубляясь в характеристики, заметим, что многие устройства комплектуются по запросу направляющими для установки ИБП в 19" стойку. Также, есть возможность укомплектовать, по желанию, модулем SNMP для мониторинга и управления ИБП по компьютерной сети. Конечно, это будет стоить денег, но может оказаться очень удобно. Остановим свой выбор на IPPON. Надо заметить, что поддержкой SNMP могут комплектоваться модели 1500, 2000 и 3000, а 750 и 1000 - нет.

Блок силовых розеток:

Без особых комментариев - может быть, можно найти что-нибудь и дешевле, проще. Но десяток "удушенных енотов" погоду не сделают.

Осталось не забыть принять решение, необходим ли вентиляторный блок в шкаф? Дорогое удовольствие, особенно в паре с блоком терморегулятора. Однако, отнесем это уже к конкретике места/офиса.

Со шкафом более-менее разобрались, остались всякие «мелочи», без учета которых потом будут досадные задержки:

* Винты с гайками для монтажа оборудования в шкафу;
* Нейлоновые не открывающиеся стяжки для укладки и крепления кабеля (упаковки по 100 шт. длиной 100, 150, 200 мм);
* Маркировка для кабеля (клеящиеся листочки с защитным слоем).

Фактически, мы добрались до самой СКС. Очень важная "деталь"- кабель, которым и будет делаться разводка СКС. Да, опять призыв не экономить. Хорошая витая пара - это хорошее вложение. Берем Molex, неэкранированный кабель UTP PowerCat 5е.

Кабель является основным элементом линейки продуктов PowerCat. Линейка спроектирована для использования в скоростных телекоммуникационных сетях (например GigaEthernet 1000Base-T).

К абонентским розеткам, мы, конечно же, придем, а дальше? Дальше - купить необходимое количество патч-кордов для подключения рабочих станций. Естественно, надо продумать длину, посмотреть по упоминавшемуся плану офиса. Но это ещё не всё. Необходим еще и strainded-кабель (обычный - solid). Это специальная витая пара, "мягкая», из которой и делаются патч-корды. Ведь обязательно рано или поздно понадобится патч-корд большей длины, нежели есть из готовых под рукой (если вообще к тому времени останутся). Кроме того, можно (или нужно - как хотите) будет сделать короткие - 30-50 см, патч-корды для кроссировки линий СКС и активного оборудования в самом шкафу. Поэтому "берем на карандаш" еще пару-тройку упаковок коннекторов RJ45, в просторечьи - «фишки». И упаковку резиновых колпачков для них. Колпачки лучше брать мягкие и с прорезью под фиксатор «фишки», а не с «пупырышком"под фиксатор.

Мы уже добрались практически до сетевых интерфейсов на пользовательских компьютерах, но еще необходимы абонентские розетки. Кто-то против такой замечательной штуки, как Molex OFFICE BLOCK 2хRJ45? ;-)

Соответствие требованиям категории 5е. Модули предназначены для скоростных телекоммуникационных сетей. Возможность ввода кабеля с боков, сверху или сзади. Стандартно модули снабжены шторками от пыли. Удобство маркировки каналов. Встроенный магнит упрощает монтаж модулей к металлическим поверхностям. Возможность крепления с помощью шурупов. Крепление кабеля внутри модуля без кабельных хомутов. Свободный выбор последовательности соединения (568А/В). Коннектор типа "КАТТ" облегчающий монтаж. В комплект входят монтажные элементы. .

Здесь надо определиться с количеством. Ведь есть и одинарные варианты. Снова берем план офиса. В определении мест установки розеток есть еще один важный момент -желательно на каждый кабинет добавить одну-две дополнительные линии СКС. Одну - просто «на всякий случай». А вдруг немного изменится планировка в кабинете или кому-то необходимо будет еще ноутбук подключить? Вторую - неплохо иметь в расчете на принт-сервер, для организации сетевой печати. Очень неплохо иметь на кабинет или офис один-два сетевых принтера, которые работают без проблем и капризов хозяина (или Windows).

Думаете - всё? Нет. Забыт еще один фактор, присутствующий любому офису - телефония. Очень неплохо подумать и об этом: если к некоторым рабочим местам должны быть проведены телефоны, то почему бы не сделать разводку в общей СКС? Ведь вопрос можно решить просто: кинуть линию-другую к необходимым местам, поставить рядом с RJ-45 еще и RJ-12 розетку, можно даже в одном корпусе (блоке). В розетку - DECT, к примеру, с несколькими трубками, а в шкаф проводим линию (линии) от АТС - их можно посадить на розетки, аккуратно приклеенные липучкой внутри и сбоку. Линии от рабочих мест - на них.

Вроде пора браться за кабель-канал и дюбель-гвозди? Да. Уже пора. Но это уже любому рукастому мужику понятно, не будем на этом долго останавливаться. Просто надо учесть количество укладываемых линий в кабель-канал. И, конечно же, необходим небольшой запас. Очень хорошо, если в офисе подвесной потолок, линии можно протягивать за ним прямо до рабочего места и спускать в кабель-канале по стене. При протяжке линий неплохо промаркировать их (как и в дальнейшем розетки). Самый простой метод - первая розетка слева от двери - №1, дальше по кругу.

Протянув линии, можно приступать к расколке патч-панели и розеток. Излишне говорить, что эта работа требует аккуратности и квалификации. Именно в этот момент нам пригодится маркировка линий - если все линии расколоть по порядку, то в дальнейшей эксплуатации СКС можно будет практически обойтись без карты (раскладки) монтажа, приблизительно такой:

Розетка

Однако, эта карточка все-таки в будущем необходима. Пригодится обязательно.

При прокладке кабелей необходимо соблюдать несколько простых правил (именно простых, не будем сейчас углубляться в стандарты и прочие ISO):

* Сильно не изгибать, не тереть и не наступать на кабель. Изгиб кабеля допускается: при монтаже - 8, и, при эксплуатации - 4 радиуса самого кабеля;
* Не прокладывать линии рядом с силовыми: если есть необходимость положить параллельно - на расстоянии не менее 20 см;
* Пересекать силовые линии допускается, под прямым углом;
* Обязательно тестирование кабельным тестером.

Отдельно о последнем пункте. Помните анекдот про японскую поставку чего-то там? «Уважаемые заказчики! Мы не знаем зачем это вам, но мы все-таки решили положить в ящики по одному бракованному чипу на каждые десять тысяч, согласно вашим требованиям». Да, можно просто расколоть и забыть. Опытный монтажник не ошибается. Однако, действительно опытный монтажник обязательно проверит, и не только раскладку линии, но и качество.

Вот мы и дошли до самого интересного момента. Если простеньким и дешевым тестером мы проверим мелочь, то провести тесты и сертификацию линий - нет, никак не получится:

Какой выход? Очень не хочется оставлять вопрос качества линий нерешенным. Есть три варианта. Первый - купить хороший тестер, к примеру:

Но, увы, нам очень жалко $6000, пускай даже за такой прекрасный и необходимый прибор.

Это компактный переносной инструмент, используемый для аттестации, тестирования и выявления неисправностей в коаксиальном кабеле и кабеле на основе витой пары в локальных вычислительных сетях. Тестер рекомендован ведущими производителями информационных кабельных систем для тестирования под сертификацию систем до Класса Е включительно. Высокий уровень надежности, удобства и точности прибора обеспечили ему одно из первых мест среди изделий этого класса. Для быстрого и качественного тестирования кабельных соединений в расширенном частотном диапазоне до 350 МГц, применяются технологии цифровой обработки импульсного сигнала.

Второй вариант - пригласить знакомого админа или монтажника, у которого есть такой или аналогичный прибор. Конечно же, предварительно купив ящик хорошего пива. Полчаса работы, плюс пивной вечер в приятной компании знакомого.

Третий вариант - официально пригласить специалистов из какой-либо фирмы, которая оказывает такие услуги. И оплатить эти услуги. Это не так уж и много, особенно, если не требовать сертификата на бумаге.

Удаленные рабочие станции

"Закончив" (кавычки потому что надо сначала все-таки спланировать все и произвести необходимые закупки и переговоры) с работами на основном офисе, мы вспоминаем о складе и магазине.

Сейчас (в этих записках) рассмотрим не "мудреное"решение вроде VPN, а самое простое - организация связи компьютерных сетей с подсетями (рабочих станций с сетью) по выделенной линии. Эффективно, дешево и сердито. Кстати, выделёнки, конечно, следует завести в шкаф и подключить на розетки, как и телефоны.

Если расстояние и, соответственно, сопротивление выделенной линии небольшие, можно попробовать поставить пару "бриджей", например, уже упоминавшейся фирмы ZyXEL Prestige 841С и ZyXEL Prestige 841 . Модель "С"- «мастер», поэтому это устройство лучше устанавливать в головном офисе. Это недорогие устройства, работающие по технологии VDSL, однако дают необходимые результаты для нашей задачи. Что говорит ZyXEL:

В зависимости от вида и состояния кабеля, а также от расстояния Prestige 841 в паре с Prestige 841C обеспечивает следующую скорость обмена данными:

По направлению к абоненту - в пределах от 4.17 до 18.75 Мбит/с
. по направлению от абонента - от 1,56 до 16,67 Мбит/с
. суммарная пропускная способность линии может достигать 35 Мбит/с

Технические характеристики:

VDSL-мост Ethernet
. Соединение локальных сетей на скорости 15 Мбит/с до 1.5 км
. Plug&Play, прозрачен для всех протоколов
. Работают в паре
. Исполнение настольное
. Энергонезависимая память (Flash ROM)
. Размер: 181 x 128 x 30 мм

Этот вариант даст 18 Mb в каждую сторону, в идеале, конечно. Это VDSL.

При использовании Prestige 841 есть еще один плюс. Эти устройства имеют встроенный сплиттер, и мы можем получить "халявную"телефонию с удаленным местом. Достаточно включить в разъем “phone”с одной стороны телефон удаленного рабочего места, а с другой стороны - подключить офисную мини-АТС.

Если бриджи VDSL не "вытянут"линию, надо взглянуть на другие устройства, xDSL. Например - что-то из 79х серии ZyXEL, SHDSL.

Оптимизация аппаратной части и применение передовых технологий позволили не только уменьшить габариты устройства, но и снизить стоимость и улучшить функциональные характеристики. обеспечивают симметричное соединение на скоростях до 2.3 МБит/с и могут работать на выделенной 2-проводной линии как в режиме "точка-точка", так и в качестве клиента концентратора провайдера Интернет.

Технические характеристики:

. SHDSL-маршрутизатор
. Поддержка G.991.2 на скорости до 2.3 Мбит/с симметрично
. Соединение сетей или доступ в Интернет на больших расстояниях
. Инкапсуляция PPPoA, PPPoE, RFC-1483
. Маршрутизация TCP/IP, Full NAT, фильтрация пакетов
. Поддержка IP Policy Routing , UPnP, резервирование соединения
. Управление через консоль, Telnet, Web, SNMP

Идеальная скорость - 2,3Mb по двум проводам. Если "зарядить" 4 провода, скорость будет, соответственно, больше. Однако эти устройства обойдутся в большую сумму - 400-500 долларов за пару. В любом случае, грубо говоря, чем хуже качество линии, тем ниже скорость и больше затраты. Однако настройку (тюнинг) устройств отложим на будущее, это отдельный разговор, тем более что в случае с VDSL 841 это вообще не имеет слишком большого смыла. xDSL-устройства стоит поставить на полку в шкафу. Я ведь говорил, что она не будет пустовать.

Подключение к интернету

ZyXEL Prestige-660

Современный офис немыслим без интернета. Для подключения можем использовать ADSL-технологию, к примеру - ZyXEL Prestige 660 .

Как описывает это устройство ZyXEL:

Модем P-660R принадлежит к четвертому поколению ADSL-модемов и объединяет в одном устройстве функциональность, необходимую для подключения уже имеющейся офисной или домашней сети к Интернету: модем ADSL2+, маршрутизатор и межсетевой экран. Модем обеспечит ваш офис постоянным подключением в Интернет, работающим быстро и безопасно. Установка и обслуживание модема P-660R проста и не доставит никаких проблем даже неподготовленным пользователям.

Основные преимущества ZyXEL Prestige 660:

* Высокоскоростной Интернет - до 24 Мбит/с
* Надежное соединение на проблемных линиях
* Свободный телефон
* Постоянное соединение
* Не требует установки драйвера
* Работает с W

В самом названии Локальная вычислительная сеть уже заложено назначение, функции и ограничения системы. Разберем название на составляющие. Локальная , образовано от английского local – местный, то есть сеть привязана к конкретному географическому месту и имеет ограничения по территории, вычислительная , связано с составом сети (вычислительное оборудование, ПО) и ее назначением, сеть – подразумевает под собой объединение вычислительного оборудования и ПО на определенной территории (локальной) в сеть (по средствам кабелей).

Таким образом можно сформулировать определение Локально вычислительной сети (ЛВС) – это система взаимосвязанных вычислительных ресурсов (компьютеры, серверы, маршрутизаторы, програмное обеспечения и др.), распределенных по сравнительно небольшой территории (офис или группа зданий), служащая для приема-передачи, хранения и обработки информации различного рода.

Разные локально вычислительные сети могут функционировать по отдельности или быть связаны между собой с помощью средств коммуникаций, например на предприятиях с филиальной сетью в разных городах. Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой локально-вычислительной сети. Существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры), но они всё равно относят к локальным.

Назначением ЛВС является обеспечение совместного и одновременного доступа определенной группы лиц к данным, программам и оборудованию (компьютеры, принтеры, графопостроители, устройства хранения и обработки файлов и баз данных) и передача данных (электронная графика, обработка текстов, электронная почта, доступ к удаленным базам данных, передача цифровой речи).

Например: менеджер принимает заказ и вводит его в компьютер, далее заказ поступает в бухгалтерию и там формируется счет, одновременно может приходить информация в юридическую службу для создания договора.

Характеристики ЛВС:

Высокоскоростные каналы (1- 400 Мбит\с), принадлежащие преимущественно одному пользователю;
Расстояние между рабочими станциями, подключаемыми к локальной сети, обычно составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч метров;
Передача данных между станциями пользователей ЭВМ;
Децентрализация терминального оборудования, в качестве которого используются микропроцессоры, дисплеи, кассовые устройства и т.д.
Передача данных абонентам, подключенным к сети, по общему кабелю;

Основными функциями ЛВС являются:

Обеспечение одновременного доступа к оборудованию, программному обеспечению и информации, объединенным в сеть;
Минимизация риска несанкционированного доступа к информации и сетевым ресурсам;
Разграничение доступа к информации и сетевым ресурсам;
Обеспечение быстрого и конфиденциального обмена и одновременной работы с информацией определенному кругу лиц;
Контроль над информационными потоками, в том числе входящими и исходящими;
Разграничение контрольных функций и ответственных лиц на каждом узле (за каждый узел отвечает системный администратор, выполняющий обслуживающую и, как правило, контрольные функции);
Оптимизация расходов на ПО и оборудование за счет их коллективного использования (например один принтер на несколько отделов и др.)

В результате применения ЛВС объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему, которая имеет свои особенные преимущества:

Возможность удаленного доступа к оборудованию, ПО и информации;
Оптимизация ресурсов работы процессора;
Меньшее количество и интенсивность ошибок по сравнению с сетью на базе телефонных каналов;
Пропускная способность выше, чем у глобальной сети;
Возможность реконфигурации и развития путем подключения новых терминалов

Область применения локальных сетей очень широка, в настоящее время такие системы есть практически в каждом офисе (например, установлен один принтер на несколько компьютеров, или несколько компьютеров используют одно ПО, допустим 1С:Бухгалтерия и др.). С каждым днем потоки информации становятся больше, используемое программное обеспечение сложней и функциональней, география деятельности организаций расширяется. Применение средств ЛВС становится не просто желательным, а необходимым для успешной деятельности и развития бизнеса, науки, обучения студентов, школьников, подготовки и переподготовки специалистов, выполнения государственных программ и функций и др.

Структура функционирования сети.

Структура локальной сети определяется принципом управления и типом связи, зачастую она основывается на структуре обслуживаемой организации. Применяются виды топологии: шинная, кольцевая, радиальная, древовидная. Наиболее распространены первые два вида, за счет эффективного использования каналов связи, простоты управления, гибких возможностей расширения и изменения.

Топология “шина” – все компьютеры связываются в цепочку, подключением к магистральному кабельному сегменту (стволу), на его концах размещаются «терминаторы», для гашения сигнала, распространяющегося в обе стороны. Компьютеры в сети соединяются коаксиальным кабелем с тройниковым соединителем. Пропускная способность сети – 10 Мбит/с, для современных приложений, активно использующих видео и мультимедийные данные, этого недостаточно. Преимущество этой топологии заключается в низкой стоимость проводки и унификации подключений.

Шинная топология является пассивной. Сбой одного компьютера не влияет на работоспособность сети. Повреждение магистрального кабеля (шины) ведет к отражению сигнала и вся сеть в целом становится неработоспособной. Выключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

Топология “дерево” – более развитая конфигурация типа “шина”. К общей магистральной шине через активные повторители или пассивные размножители присоединяются несколько простых шин.

Топология “звезда” (star) – является наиболее быстродействующей из всех топологий, информация между периферийными рабочими станциями проходит через центральный узел вычислительной сети. Центральный узел управления – файловый сервер может реализовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана только с центральным узлом. Затраты на прокладку кабелей достаточно высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии. При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

В случае последовательностной конфигурации ЛВС каждое устройство подключения к физической среде передает информацию только одному устройству. При этом снижаются требования к передатчикам и приемникам, поскольку все станции активно участвуют в передаче.

Топология “кольцо” (ring) – компьютеры соединяются сегментами кабеля, имеющего форму кольца, принципиально идентична шинной, за исключением необходимости использования «терминаторов». В случае неисправности одного из сегментов сети вся сеть выходит из строя.

Сигналы передаются только в одном направлении. Каждая станция непосредственно соединена с двумя соседними, но прослушивает передачу любой станции. Кольцо составляют несколько приемопередатчиков и соединяющая их физическая среда. Все станции могут иметь права равного доступа к физической среде. При этом одна из станций может выполнять роль активного монитора, обслуживающего обмен информацией. Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко. Подключение новой рабочей станции требует выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные, оптические связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные - через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Следует отметить, что ранее использовались протоколы Frame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах.

Компоненты построения простой локальной сети используются:

Адаптер (network adapter) – устройство, соединяющее компьютер (терминал) с сегментом сети;
Мост (bridge) – устройство, соединяющее локальные или удаленные сегменты сети;
Маршрутизатор (router) – устройство для ограничения широковещательного трафика посредством разбиения сети на сегменты, обеспечения защиты информации, управления и организации резервных путей между областями широковещания;
Коммутатор – устройство узкого назначения, эффективно сегментирует сеть, уменьшает области столкновений и увеличивает пропускную способность каждой оконечной станции.
Блоки бесперебойного питания – устройства для обеспечения работоспособности системы в случаях отключения основного источника питания.

Монтаж Локально-вычислительной сети (ЛВС)

Выбор вида топологии, среды доступа и состава Локально-вычислительной системы зависит от требований и потребностей Заказчика. Современные технологии позволяют разработать индивидуальный вариант, отвечающий всем требованиям и задачам.

Прокладку кабелей ЛВС, как и других видов кабельных сетей можно осуществлять разными способами. При выборе способа монтажа руководствуются индивидуальными архитектурными и конструктивными особенностями здания, его техническими характеристиками, наличием действующих сетей и иного оборудования, порядком взаимодействия слаботочных систем с другими системами. Принципиально можно выделить два метода – открытый и скрытый. Для скрытой проводки кабелей ЛВС используют конструкцию стен, полов, потолков это выглядит более эстетично, трассы защищены от посторонних воздействий, доступ к ним ограничен, прокладка производится сразу в специальные подготовленные места, обеспечиваются лучшие условия для последующего обслуживания. К сожалению возможность выполнить работы скрытым способом бывает редко, чаще приходится проводить работы открытым способом при помощи пластиковых коробов, вертикальных колон и лотков. Не стоит забывать, что есть еще способ прокладки кабелей по воздуху, чаще всего он применяется для коммуникации зданий, когда нет возможности проложить кабель в каналы или если это слишком дорого.

Монтаж ЛВС это сложная и ответственная работа , от качества ее выполнения зависит стабильность и корректность функционирования системы в целом, степень исполнения возложенных на нее задач, скорость передачи и обработки данных, количество ошибок и др. факторы. Относиться к этому нужно очень основательно и серьезно, так как любая сеть это основа (скелет и кровеносная система) целого организма из слаботочных систем, отвечающих за большое количество функций (от электронной почты до безопасности объекта). Каждое последующее вмешательство в работу действующей системы (расширение, ремонт и др.), требует затрат времени и средств, а их количество на прямую зависит от изначально заложенных в систему параметров, качества выполненных работ, квалификации разработчиков и исполнителей. Экономия средств на этапе проектирования и монтажа ЛВС, может обернуться куда большими тратами на стадии эксплуатации и абгрейда

Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга (в пределах 10-15 км). Обычно такие сети строятся в пределах одного предприятия или организации.

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

Хранение данных;

Обработка данных;

Организация доступа пользователей к данным;

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 запрос, 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 одноранговые и двухранговые (иерархические сети или сети с выделенным сервером).

В одноранговой 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. Одноранговое разделение ресурсов является вполне приемлемым для малых офисов с 5-10 пользователями, объединяя их в рабочую группу.

Двухранговая 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 одноранговые сети, а другая часть принадлежит двухранговым сетям.

Геометрическая схема соединения (конфигурация физического подключения) узлов сети называется топологией сети. Существует большое количество вариантов сетевых топологий, базовыми из которых являются шина, кольцо, звезда.

Шина . Канал связи, объединяющий узлы в сеть, образует ломаную линию - шину. Любой узел может принимать информацию в любое время, а передавать - только тогда, когда шина свободна. Данные (сигналы) передаются компьютером на шину. Каждый компьютер проверяет их, определяя, кому адресована информация, и принимает данные, если они посланы ему, либо игнорирует.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Если компьютеры расположены близко друг друга, то организация компьютерной сети с шинной топологией недорога и проста - необходимо просто проложить кабель от одного компьютера к другому. Затухание сигнала с увеличением расстояния ограничивает длину шины и, следовательно, число компьютеров, подключенных к ней.

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

Кольцо . Узлы объединены в сеть замкнутой кривой. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Передача данных осуществляется только в одном направлении. Каждый узел помимо всего прочего реализует функции ретранслятора. Он принимает и передает сообщения, а воспринимает только обращенные к нему. Используя кольцевую топологию, можно присоединить к сети большое количество узлов, решив проблемы помех и затухания сигнала средствами сетевой платы каждого узла. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо. Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию) .

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Звезда . Узлы сети объединены с центром лучами. Вся информация передается через центр, что позволяет относительно просто выполнять поиск неисправностей и добавлять новые узлы без прерывания работы сети. Однако расходы на организацию каналов связи здесь обычно выше, чем у шины и кольца.

Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

В иерархических локальных сетях имеется один или несколько специальных компьютеров – серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями.

Сервер в иерархических сетях – это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более). Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются станциями или клиентами.

ЛВС классифицируются по назначению:

Сети терминального обслуживания. В них включается ЭВМ и периферийное оборудование, используемое в монопольном режиме компьютером, к которому оно подключается, или быть общесетевым ресурсом.

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

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

Сети, на базе которых построены распределенные вычислительные системы.

Все ЛВС работают в одном стандарте принятом для компьютерных сетей - в стандарте Open Systems Interconnection (OSI).

Базовая модель osi (Open System Interconnection)

Для того чтобы взаимодействовать, люди используют общий язык. Если они не могут разговаривать друг с другом непосредственно, они применяют соответствующие вспомогательные средства для передачи сообщений.

Показанные выше стадии необходимы, когда сообщение передается от отправителя к получателю.

Для того чтобы привести в движение процесс передачи данных, использовали машины с одинаковым кодированием данных и связанные одна с другой. Для единого представления данных в линиях связи, по которым передается информация, сформирована Международная организация по стандартизации (англ. ISO - International Standards Organization).

ISO предназначена для разработки модели международного коммуникационного протокола, в рамках которой можно разрабатывать международные стандарты. Для наглядного пояснения расчленим ее на семь уровней.

Международных организация по стандартизации (ISO) разработала базовую модель взаимодействия открытых систем (англ. Open Systems Interconnection (OSI)). Эта модель является международным стандартом для передачи данных.

Модель содержит семь отдельных уровней:

Уровень 1 : физический - битовые протоколы передачи информации;

Уровень 2 : канальный - формирование кадров, управление доступом к среде;

Уровень 3 : сетевой - маршрутизация, управление потоками данных;

Уровень 4 : транспортный - обеспечение взаимодействия удаленных процессов;

Уровень 5 : сеансовый - поддержка диалога между удаленными процессами;

Уровень 6 : представлении данных - интерпретация передаваемых данных;

Уровень 7 : прикладной - пользовательское управление данными.

Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи данных расчленяется на отдельные легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одного уровня с выше- и нижерасположенными называют протоколом.

Так как пользователи нуждаются в эффективном управлении, система вычислительной сети представляется как комплексное строение, которое координирует взаимодействие задач пользователей.

С учетом вышеизложенного можно вывести следующую уровневую модель с административными функциями, выполняющимися в пользовательском прикладном уровне.

Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от приемника данных (от уровня 1 к уровню 7). Пользовательские данные передаются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень.

На приемной стороне поступающие данные анализируются и, по мере надобности, передаются далее в вышерасположенный уровень, пока информация не будет передана в пользовательский прикладной уровень.

Уровень 1. Физический.

На физическом уровне определяются электрические, механические, функциональные и процедурные параметры для физической связи в системах. Физическая связь и неразрывная с ней эксплуатационная готовность являются основной функцией 1-го уровня. Стандарты физического уровня включают рекомендации V.24 МККТТ (CCITT), EIA RS232 и Х.21. Стандарт ISDN (Integrated Services Digital Network) в будущем сыграет определяющую роль для функций передачи данных. В качестве среды передачи данных используют трехжильный медный провод (экранированная витая пара), коаксиальный кабель, оптоволоконный проводник и радиорелейную линию.

Уровень 2. Канальный.

Канальный уровень формирует из данных, передаваемых 1-м уровнем, так называемые "кадры" последовательности кадров. На этом уровне осуществляются управление доступом к передающей среде, используемой несколькими ЭВМ, синхронизация, обнаружение и исправление ошибок.

Уровень 3. Сетевой.

Сетевой уровень устанавливает связь в вычислительной сети между двумя абонентами. Соединение происходит благодаря функциям маршрутизации, которые требуют наличия сетевого адреса в пакете. Сетевой уровень должен также обеспечивать обработку ошибок, мультиплексирование, управление потоками данных. Самый известный стандарт, относящийся к этому уровню, - рекомендация Х.25 МККТТ (для сетей общего пользования с коммутацией пакетов).

Уровень 4. Транспортный.

Транспортный уровень поддерживает непрерывную передачу данных между двумя взаимодействующими друг с другом пользовательскими процессами. Качество транспортировки, безошибочность передачи, независимость вычислительных сетей, сервис транспортировки из конца в конец, минимизация затрат и адресация связи гарантируют непрерывную и безошибочную передачу данных.

Уровень 5. Сеансовый.

Сеансовый уровень координирует прием, передачу и выдачу одного сеанса связи. Для координации необходимы контроль рабочих параметров, управление потоками данных промежуточных накопителей и диалоговый контроль, гарантирующий передачу, имеющихся в распоряжении данных. Кроме того, сеансовый уровень содержит дополнительно функции управления паролями, подсчета платы за пользование ресурсами сети, управления диалогом, синхронизации и отмены связи в сеансе передачи после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях.

Уровень 6. Представления данных.

Уровень представления данных предназначен для интерпретации данных; а также подготовки данных для пользовательского прикладного уровня. На этом уровне происходит преобразование данных из кадров, используемых для передачи данных в экранный формат или формат для печатающих устройств оконечной системы.

Уровень 7. Прикладной.

В прикладном уровне необходимо предоставить в распоряжение пользователей уже переработанную информацию. С этим может справиться системное и пользовательское прикладное программное обеспечение.

Для передачи информации по коммуникационным линиям данные преобразуются в цепочку следующих друг за другом битов (двоичное кодирование с помощью двух состояний:"0" и "1").

Передаваемые алфавитно-цифровые знаки представляются с помощью битовых комбинаций. Битовые комбинации располагают в определенной кодовой таблице, содержащей 4-, 5-, 6-, 7- или 8-битовые коды.

Количество представленных знаков в ходе зависит от количества битов, используемых в коде: код из четырех битов может представить максимум 16 значений, 5-битовый код - 32 значения, 6-битовый код - 64 значения, 7-битовый - 128 значений и 8-битовый код - 256 алфавитно-цифровых знаков.

При передаче информации между одинаковыми вычислительными системами и различающимися типами компьютеров применяют следующие коды:

На международном уровне передача символьной информации осуществляется с помощью 7-битового кодирования, позволяющего закодировать заглавные и строчные буквы английского алфавита, а также некоторые спецсимволы.

Национальные и специальные знаки с помощью 7-битово кода представить нельзя. Для представления национальных знаков применяют наиболее употребимый 8-битовый код.

Для правильной и, следовательно, полной и безошибочной передачи данных необходимо придерживаться согласованных и установленных правил. Все они оговорены в протоколе передачи данных.

Протокол передачи данных требует следующей информации:

Синхронизация

Под синхронизацией понимают механизм распознавания начала блока данных и его конца.

Инициализация

Под инициализацией понимают установление соединения между взаимодействующими партнерами.

Блокирование

Под блокированием понимают разбиение передаваемой информации на блоки данных строго определенной максимальной длины (включая опознавательные знаки начала блока и его конца).

Адресация

Адресация обеспечивает идентификацию различного используемого оборудования данных, которое обменивается друг с другом информацией во время взаимодействия.

Обнаружение ошибок

Под обнаружением ошибок понимают установку битов четности и, следовательно, вычисление контрольных битов.

Нумерация блоков

Текущая нумерация блоков позволяет установить ошибочно передаваемую или потерявшуюся информацию.

Управление потоком данных

Управление потоком данных служит для распределения и синхронизации информационных потоков. Так, например, если не хватает места в буфере устройства данных или данные не достаточно быстро обрабатываются в периферийных устройствах (например, принтерах), сообщения и / или запросы накапливаются.

Методы восстановления

После прерывания процесса передачи данных используют методы восстановления, чтобы вернуться к определенному положению для повторной передачи информации.

Разрешение доступа

Распределение, контроль и управление ограничениями доступа к данным вменяются в обязанность пункта разрешения доступа (например, "только передача" или "только прием").

Сетевые устройства и средства коммуникаций

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:

стоимость монтажа и обслуживания,

скорость передачи информации,

Ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей-повторителей(репитеров)),

безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость/

Витая пара

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и бес проблемная установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.

Широкополосный коаксиальный кабель

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

Еthernet-кабель

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Сheapernеt-кабель

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с.

При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors).

Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

Создание компьютерной сети для обработки одних и тех же данных на нескольких ЭВМ является наиболее перспективным решением, так как обеспечивает «прозрачное соединение» между компьютерами, не требующее от пользователя никаких дополнительных действий для обмена данными. Помимо компьютеров в сеть могут включаться и другие устройства (элементы сети), обеспечивающие обработку или отражение данных.

По принципу территориального расположения элементов сети компьютерные сети делятся на несколько видов:

1) локальные вычислительные сети - предназначены для объединения компьютеров на территориально ограниченном пространстве;
2) глобальные компьютерные сети - не накладывают ограничений на местоположение объединяемых компьютеров;
3) беспроводные компьютерные сети - позволяют свободно изменять положение элементов в сети - в зависимости от дальности расположения элементов в сети они могут быть реализованы в рамках локальной или глобальной технологии.

Локальные вычислительные сети

Локальные вычислительные сети (ЛВС) - это коммуникационная система, поддерживающая в пределах ограниченной территории высокоскоростные каналы передачи цифровой информации между подключенными устройствами для кратковременного монопольного использования.

Работа компьютерной сети основана на многоуровневой схеме передачи данных. Аналогией для такой схемы может служить организация телефонных переговоров между двумя лицами, говорящими на разных языках, как эго показано на рис. 3.11.

Рис. 3.11.

Обработка данных на каждом уровне определяется сетевым протоколом. Сетевой протокол - это стандартизированный набор правил и соглашений, используемых при передаче данных. Именно сетевой протокол позволяет компьютерам понять друг друга. Общим для всех сетевых протоколов является то, что компьютеры посылают и принимают блоки данных - пакеты (или кадры), содержащие адреса отправителя и получателя, передаваемые данные и контрольную сумму кадра. Для разных протоколов размеры пакетов, их заголовки и способы формирования адреса получателя могут отличаться.

Наиболее распространенные сетевые протоколы:

Novell IPX (InterPacket Exchange - обмен пакетами данных) - основной протокол в сетях с сетевой операционной системой «Novell NetWare»;
TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol - протокол управления транспортировкой/протокол Internet) - набор взаимодополняющих тесно связанных друг с другом протоколов, предназначенных для передачи данных в сетях UNIX и глобальной сети Internet, но могут использоваться и в сетях Windows;
«NetBEUI» (Network BIOS Extended User Interface - расширенный сетевой пользовательский интерфейс) - основной протокол сетей под управлением операционной системы Windows.

Все современные сетевые протоколы основаны на модели OSI (Open System Interconnection ), которая предусматривает семь уровней трансформации данных, обеспечивающих работу прикладных программ в сети (табл. 3.3). Самый высокий, седьмой, уровень описывает правила взаимодействия с прикладной программой, а самый низкий, первый, - взаимодействие с передающей средой.

Таблица 33

Многоуровневая архитектура модели OSI

Наименование	Назначение
Прикладной	Доступ прикладных программ к сетевым услугам
Представительский	Определение формата для обмена данными между элементами сети, необходимости их перекодирования, шифрования и сжатия
Сеансовый	Установка соединения между элементами сети, распознавание имен и выполнение защиты данных
Транспортный	Управление потоком данных, проверка ошибок, отправление и получение пакетов
	Адресация пакетов данных и перевод логических имен и адресов в физические, задачи маршрутизации данных
Канальный	Передача кадров данных от сетевого уровня к физическому
Физический	Реализация передачи данных по соответствующему кабелю

Существует множество способов объединения компьютеров в сеть. Чем больше компьютеров, тем больше таких способов. Топология сети - это ее геометрическая форма или схема физического соединения компьютеров друг с другом, дает возможность сравнивать и классифицировать различные сети.

При широковещательной топологии все сигналы одного элемента ЛВС могут восприниматься любым другим элементом сети. Эта топология относится к пассивной. Компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные и принимают те из них, адрес которых соответствует адресу получателя. Поэтому выход из строя одного из компьютеров не скажется на работе остальных. К широковещательной топологии относятся три основных тина сетевой топологии: «шина», «дерево» и «звезда».

Топология «шина», которая представлена на рис. 3.12, использует один передающий канал (обычно коаксиальный кабель), называемый шиной.

Рис. 3.12.

Все компьютеры сети напрямую соединены с «шиной». В такой сети данные следуют в обоих направлениях одновременно. Па концах сети обязательно должны присутствовать специальные заглушки (терминаторы), которые обеспечивают поглощение электрических сигналов. В случае отсутствия терминаторов сигнал отражался бы от концов кабеля и возвращался в сеть. Данная сетевая топология не допускает повреждения соединения ни в одной точке. В отличие от других схем топология «шина» позволяет соединить компьютеры с минимальным расходом кабеля.

В сети с топологией «звезда» все компьютеры соединены через концентратор (hub) - специальное устройство для подсоединения группы компьютеров (см. рис. 3.12). Концентраторы могут быть активными, позволяющими регенерировать сигнал, пассивными, выполняющими только коммутирующие функции, и гибридными, позволяющими подключать кабели различных типов.

При топологии «звезда» прямые соединения между компьютерами отсутствуют. Данные от каждого компьютера направляются к концентратору, который передает эти данные по назначению. Главное достоинство такой сетевой топологии состоит в том, что если повредить отдельное соединение между компьютером и концентратором, то вся остальная сеть будет продолжать нормально функционировать, отключится только один компьютер с поврежденным кабелем. Недостаток топологии «звезда» является прямым следствием ее достоинств: выход из строя концентратора полностью парализует работу всей сети. В большинстве случаев для этой топологии также наблюдается очень большой расход кабеля.

Топология «дерево» представляет собой объединение нескольких топологий «шина» через концентратор, используется для развитых сетей с большим количеством компьютеров.

При последовательной топологии каждый элемент сети передает сигналы только одному (другому) элементу сети. Для этого вида топологии чаще всего используется сетевая топология «кольцо» (см. рис. 3.12), для которой характерно отсутствие конечных точек соединения (сеть замкнута в кольцо). Данные в такой сети движутся в одном направлении. В отличие от «звезды» «кольцу» необходим неразрывный путь между компьютерами, поэтому повреждение кабеля в любом месте приводит к полной остановке всей сети.

Однозначно ответить на вопрос, какая топология сети лучше, достаточно трудно. «Звезда» гораздо более надежна, так как нарушение связи в одном луче приводит только к отключению этого луча, а вся остальная сеть продолжает нормально функционировать. Однако «звезда» требует использования концентратора (достаточно сложного и дорогостоящего устройства), выход из строя которого остановит работу сети. Чтобы сравнить различные топологии, необходимо учесть множество влияющих факторов в конкретной сети и только после их анализа сделать вывод в пользу той или иной сетевой топологии.

При построении достаточно больших сетей часто используются смешанные сетевые топологии, подчас очень замысловатые.

Сейчас подавляющая часть компьютерных сетей использует для соединения провода или кабели, которые выступают в качестве физической среды передачи данных между компьютерами. Наиболее распространены три группы кабелей.

Коаксиальный кабель для компьютерных сетей имеет волновое сопротивление 50 Ом. Он состоит из медной жилы, окружающей ее изоляции, экрана в виде металлической оплетки и (или) слоя фольги и внешней оболочки. Наличие экрана хорошо защищает передаваемый сигнал от электрических помех. Скорость передачи данных 10 Мбит/с. Тонкий коаксиальный кабель (RG-58, диаметр около 0,5 см, стандарт 10Base2) подключается непосредственно к плате сетевого адаптера и может передавать сигнал на расстояние до 185 м. Толстый коаксиальный кабель с диаметром около 1 см (стандарт 10Base5) может передавать сигнал на расстояние до 500 м. Он дороже и менее удобен в использовании, чем тонкий кабель, и поэтому его чаще используют в качестве основного кабеля, который соединяет несколько небольших сетей, построенных на тонком кабеле. Толстый кабель подключают через специальное устройство - трансивер (transceiver ).

Витая пара - это два перевитых один вокруг другого изолированных медных провода. Несколько витых пар часто помещают в одну защитную оболочку. Завивка проводов частично помогает избавиться от электрических помех. Неэкранированная витая пара (UTP - стандарт lOBaseT) очень широко используется в ЛВС, позволяет передавать сигнал па расстояние до 100 м и выпускается в нескольких категориях. В настоящее время наиболее распространена пятая категория, которая позволяет передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с и состоит из четырех пар медного провода. Наиболее существенный недостаток неэкранированной витой пары - это низкая стойкость к электромеханическим помехам. Экранированная витая пара (STP) имеет медную оплетку, а каждая пара проводов обмотана фольгой.

Для подключения витой пары к сетевым элементам используются коннекторы RJ-45 с восемью контактами, по форме похожие на телефонные RJ-11.

На рис. 3.13 показаны схемы подключения к сетевой плате компьютера витой пары (топология «звезда») и коаксиального кабеля (топология «шина»).

Рис. 3.13.

а: 1 - сетевая плата, 2 - разъем RG-45 на витой парс; б: 1 - сетевая плата, 2 - Т-коннектор, 3 - BNC-разъемы на коаксиальном кабеле, 4 - терминатор

В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов. Теоретически скорость передачи данных может достигать 200 000 Мбит/с, а дальность - более 2 км. Также это наиболее защищенный, но и наиболее дорогой способ передачи данных. Передаваемые данные не подвержены электромагнитным помехам, и их трудно перехватить. Как правило, по одному оптоволоконному кабелю за счет частотного разделения можно передавать данные из нескольких источников (цифровые данные, телефонные переговоры, телевизионный сигнал и т.д.).

Оптоволоконный кабель состоит двух оптических волокон для передачи данных в двух направлениях. Для прочности кабель обычно имеет кевларовое покрытие. В сетевой плате компьютера при использовании оптоволоконного кабеля световые импульсы необходимо преобразовать в цифровые сигналы.

Инфракрасное излучение позволяет передавать данные в одном помещении на расстояние не более 30 м со скоростью до 10 Мбит/с. Обычно инфракрасное излучение используется для передачи данных между элементами локальной сети, которые могут часто перемещаться, и для соединения с переносными компьютерами.

Для передачи сигналов между переносными элементами и локальной сетью используются трансиверы - настенные устройства, связанные кабелем с ЛВС, которые принимают и передают инфракрасное излучение.

Радиопередача данных основана на использовании в сети радиоприемников и радиопередатчиков. Радиопередача в узком спектре частот производится на одной заранее определенной частоте. Дальность связи зависит от условий прохождения радиоволн, а скорость может достигать 4,8 Мбит/с. Радиопередача в полосе частот позволяет устанавливать связь между элементами сети в нескольких диапазонах радиоволн (каналах), выбирая наилучшие условия связи.

В настоящее время для подключения устройств в ЛВС широко используется радиопередача по стандарту IEEE 802.11, более известная под торговой маркой Wi-Fi . Скорость передачи информации в беспроводной сети зависит как от расстояния между точками, обменивающимися данными, так и от других факторов, например уровня помех. При скорости 11 Мбит/с (максимальная для 802.11b) дальность составляет 30-50 м. Расстояние увеличивается до нескольких сотен метров при скорости 1 Мбит/с. Следует отметить, что в зависимости от качества сигнала протокол автоматически выбирает оптимальную скорость передачи.

Там, где используются компьютеры, есть электросети - силовые линии. Поэтому вполне естественно желание передавать по электросетям не только электрическую энергию, но и данные. Тогда отпадает необходимость установки дополнительных кабелей, так как при включении компьютера в электрическую розетку он автоматически окажется подключенным к ЛВС. Опытные системы, передающие данные по силовым линиям, могут передавать данные со скоростью до 2 Мбит/с. Со временем эта скорость будет повышена.

Для того чтобы компьютер мог работать в локальной сети, он должен быть снабжен специальной электронной платой - картой сетевого интерфейса (синонимы - сетевая карта, сетевой адаптер), которая осуществляет связь компьютера или другого элемента сети с передающей средой. Функции сетевых адаптеров весьма разнообразны: организация приема и передачи данных, согласование скорости приема и передачи, формирование пакетов данных, кодирование и декодирование, контроль за правильностью передачи и т.д.

Сетевые адаптеры изготавливаются и функционируют в соответствии со стандартами различных сетевых технологий и могут быть рассчитаны на различные скорости передачи данных. Наиболее распространена технология Ethernet.

Сети Ethernet могут строиться в виде как «звезды», так и «шины». Когда в качестве канала передачи данных выбран коаксиальный кабель, сеть Ethernet конфигурируется как «шина». В этом случае соединение кабеля с сетевым адаптером компьютера происходит с использованием Т-образного BNC-коннектора (см. рис. 3.13). Суммарная длина кабеля сегмента сети обычно не выше 180 м.

При использовании витой пары Ethernet конфигурируется как «звезда». Длина луча звезды (расстояние от компьютера до концентратора) не должна превышать 80-100 м.

Сетевые адаптеры поддерживают и те, и другие каналы передачи данных, т.е. существуют платы для работы в сетях Ethernet с коаксиальным кабелем и платы для работы с витой парой. Встречаются также комбинированные платы, которые могут быть подключены и к коаксиальному кабелю, и к витой паре.

Сетевой адаптер должен поддерживать определенный метод доступа к сетевой среде. Метод доступа - это набор правил, которые определяют, как компьютер должен отправлять и принимать данные по сетевому кабелю. Все элементы сети должны использовать один и тот же метод доступа для предотвращения попытки одновременного использования физической среды. Существует три метода доступа: множественный доступ с контролем несущей, доступ с передачей маркера и доступ по приоритету запроса. Последние два метода относятся к селективным, так как станции могут осуществлять передачу данных только после получения соответствующего разрешения.

Множественный доступ с контролем несущей. В сетях Ethernet со скоростью передачи данных 10 Мбит/с при этом методе все компьютеры в сети «прослушивают» кабель и начинают передачу данных только тогда, когда кабель свободен. Из-за этого метод часто называют методом соперничества, так как каждый компьютер пытается «захватить» передающую среду. В случае если два компьютера начнут передачу одновременно, этот конфликт обнаруживается и передача данных возобновляется снова через определенный интервал времени.

Попытка передачи данных может быть выполнена сразу после необходимости в их передаче, что позволяет организовать очень быструю работу в небольших сетях. Однако скорость передачи данных резко падает с увеличением количества элементов и загрузки сети.

Доступ с передачей маркера. Метод используется для сетей Token Ring и ArcNet, имеющих топологию «кольцо». Маркер (особая комбинация бит) постоянно циркулирует по кольцу. Чтобы послать данные, компьютер должен дождаться прихода маркера и захватить его. После завершения передачи компьютер отпускает маркер, и его может захватить следующий компьютер.

Доступ по приоритету запроса. Метод используется только для сетей с концентраторами, соответствующих стандарту IEEE 802.12 (Ethernet со скоростью передачи данных 100 Мбит/с - 100VG-AnyLAN). Концентраторы управляют доступом к кабелю, последовательно опрашивая все элементы сети и выявляя запросы на передачу. Получив одновременно несколько запросов, концентратор отдает предпочтение запросу с более высоким приоритетом.

При объединении компьютеров в локальной сети роль того или иного компьютера может быть не одинакова. Обычно различают серверы и рабочие станции.

Сервер - это компьютер, который предоставляет свои ресурсы другим компьютерам локальной сети. Он должен обеспечивать безопасность данных и авторизацию доступа к ним. Ниже перечислены основные типы серверов:

1) файл-сервер используется как централизованное хранилище информации, представляющей интерес для группы пользователей;
2) сервер приложений предоставляет свои вычислительные мощности для выполнения «тяжелого» приложения; при этом на маломощные клиенты передаются по запросам только результаты выполненной работы. Чаще всего такими приложениями бывают системы управления БД;
3) сервер удаленного доступа служит для доступа с удаленного компьютера (по телефонной линии) к локальной сети;
4) сервер печати обеспечивает совместное использование принтеров локальной сети;
5) почтовый сервер занимается пересылкой электронных сообщений между пользователями.

Серверы могут быть выделенными и невыделенными. В первом случае сервер выполняет только задачи управления сетью и не может использоваться как рабочая станция. Во втором случае параллельно с управлением сетью сервер может использоваться и как рабочая станция.

Клиент (рабочая станция) - компьютер, который использует ресурсы других компьютеров сети и выступает потребителем информации с сервера.

В некоторых случаях деление компьютеров сети на серверы и клиенты достаточно условно; один и тот же компьютер в одно и то же время может выступать и в роли сервера локальной сети, и в роли рабочей станции.

В одноранговой сети все компьютеры равноправны. Каждый компьютер функционирует и как сервер, и как клиент. «Владельцы» компьютера самостоятельно предоставляют в совместное использование ресурсы собственного компьютера, т.е. каждый пользователь может частично выполнять функции администратора сети. Одноранговые сети обычно используются при не слишком большом количестве компьютеров в сети (не более 10-15) и в тех случаях, когда к сети не предъявляются высокие требования по производительности и уровню защиты. Одноранговые сети достаточно просты в управлении и настройке и не требуют от пользователя специальных знаний.

В одноранговой сети каждый компьютер может выполнять функции сервера, но эти функции весьма ограничены. Обычно выделяют файл- серверы и серверы печати. Организовать сервер приложений в одноранговой сети не удается.

В операционные системы Microsoft Windows встроена поддержка одноранговых сетей - для такой сети не требуется дополнительного программного обеспечения.

Важно

Если необходимо организовать работу в сети большого количества пользователей, то использование одноранговой сети становится нецелесообразным: резко падает производительность сети и возникают проблемы администрирования. Большинство локальных сетей используют выделенные серверы, которые специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от пользователей и защиты данных. В больших сетях производительность существенно зависит оттого, насколько правильно распределены сетевые функции между серверами. Обычно роль файл-сервера, сервера приложений и почтового сервера выполняют разные компьютеры.

Сети на основе сервера позволяют обеспечить централизованное управление доступом к данным, защиту данных, регулярное резервное копирование наиболее важной информации, надежность хранения за счет дублирования информации в реальном времени (зеркальные диски). Но главное достоинство таких сетей - возможность одновременной работы большого количества пользователей при минимальных потерях производительности.

Некоторые операционные системы позволяют использовать сервер в качестве невыделенного сервера. Такой компьютер может выполнять все функции сервера и одновременно являться рабочей станцией. Следует помнить, однако, что в таком режиме производительность работы сервера значительно снижается (для небольших сетей это допустимо). Выигрыш - дополнительное рабочее место.

Возможна организация сетей комбинированного типа. Такие сети совмещают достоинства одноранговых сетей и сетей на основе сервера. При этом на компьютерах-клиентах могут функционировать операционные системы, поддерживающие только одноранговые сети. Пользователи могут предоставлять в совместное использование ресурсы своих компьютеров (каталоги, диски, принтеры). Операционные системы компьютеров- серверов при этом обеспечат функционирование всех серверных служб, необходимую защиту данных на сервере и администрирование доступа. Построение такого типа сетей, но мнению многих сетевых администраторов, является наиболее гибким и рациональным решением.

Права на торговую марку принадлежат Объединению крупнейших производителейкомпьютерной техники и беспроводных устройств Wi-Fi (URL: http://www.wi-fi.org).