Структура локальной сети Проектирование

Информатика
Общая архитектура Windows
Сетевая архитектура Windows
Компьютерная сеть
Передача дискретных данных по линиям связи
Общая характеристика протоколов локальных сетей
Построение локальных сетей на базе коммутаторов
Маршрутизация в локальных сетях
Глобальные сети
Глобальные сети с коммутацией пакетов
Структура ЛС
Накопители на магнитной ленте
Компьютерная алгебра
Электротехника
Расчет электрических цепей
Лабораторные работы
Физика
Решение контрольной
Энергетика
Ядерная энергетика
Математика
Линейная алгебра
Компьютерная алгебра
Математический анализ
Линии второй степени
Пределы
Неопределенный интеграл
Определенный интеграл
Основные правила интегрирования
Множества и отображения
Геометрические преобразования
Тройные интегралы примеры решений
Двойные интегралы примеры решений
Теоретическая механика
Решение задач
Техническое черчение
Примеры выполнения заданий

Передача информации между компьютерами существует, наверное, с самого момента возникновения вычислительной техники. Она позволяет организовать совместную работу отдельных компьютеров, решать одну задачу с помощью нескольких компьютеров, специализировать каждый из компьютеров на выполнении какой-то одной функции, совместно использовать ресурсы и решать множество других проблем Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Топология «шина» (или, как ее еще называют, «общая шина») самой своей структурой предполагает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. «Звезда» - это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. «Кольцо» — это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. Кроме трех рассмотренных основных, базовых топологий нередко применяется также сетевая топология «дерево» (tree), которую можно рассматривать как комбинацию нескольких звезд. Топология сети определяет не только физическое расположение компьютеров, но, что гораздо важнее, характер связей между ними, особенности распространения сигналов по сети.

Средой передачи информации называются те линии связи (или каналы связи), по которым производится обмен информацией между компьютерами. В подавляющем большинстве компьютерных сетей (особенно локальных) используются проводные или кабельные каналы связи, хотя существуют и беспроводные сети. Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального провода и металлической оплетки, разделенных между собой слоем диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку Оптоволоконный (он же волоконно-оптический) кабель — это принципиально иной тип кабеля по сравнению с рассмотренными двумя типами электрического или медного кабеля. Кроме кабельных, в компьютерных сетях иногда используются также бескабельные каналы. Согласование электрических линий связи применяется для обеспечения нормального прохождения сигнала по длинной линии без отражений и искажений Кодирование передаваемой по сети информации имеет самое непосредственное отношение к соотношению максимально допустимой скорости передачи и пропускной способности используемой среды передачи.

Информация в локальных сетях, как правило, передается отдельными порциями, кусками, называемыми в различных источниках пакетами, кадрами или блоками. Использование пакетов связано с тем, что в сети, как правило, одновременно может происходить несколько сеансов связи Каждый абонент (узел) локальной сети должен иметь свой уникальный адрес (он же идентификатор, МАС-адрес), чтобы ему можно было адресовать пакеты. Существуют две основные системы присвоения адресов абонентам сети (точнее, сетевым адаптерам этих абонентов). Сеть всегда объединяет несколько абонентов, каждый из которых имеет право передавать свои пакеты. Для топологии "звезда" наиболее органично подходит централизованный метод управления Однако гораздо чаще в шине используется децентрализованное случайное управление, так как все сетевые адаптеры всех абонентов в данном случае одинаковы Кольцевая топология имеет свои особенности при выборе метода управления обменом

При связи компьютеров по сети производится множество операций, обеспечивающих передачу данных от компьютера к компьютеру Аппаратура локальных сетей обеспечивает реальную связь между абонентами. Выбор аппаратуры имеет важнейшее значение на этапе проектирования сети, так как стоимость аппаратуры составляет наиболее существенную часть от стоимости сети в целом, а замена аппаратуры связана не только с дополнительными расходами, но зачастую и с трудоемкими работами Протокол - это набор правил и процедур, регулирующих порядок осуществления связи Функции верхних уровней эталонной модели OSI выполняют сетевые программные средства Сетевые операционные системы NetWare фирмы Novell Фирма Microsoft ведет свою работу по созданию сетевых программных продуктов по нескольким направлениям Кроме сетевых программных продуктов ведущих фирм Novell и Microsoft существует еще целый ряд сетевых средств других производителей. Особенно успешно конкурируют другие фирмы с этими гигантами на рынке одноранговых сетей.

За время, прошедшее с появления первых локальных сетей, было разработано несколько сотен самых разных сетевых технологий, однако заметное распространение получили всего несколько сетей, что связано прежде всего с поддержкой этих сетей известными фирмами и с высоким уровнем стандартизации принципов их организации Сеть Token-Ring была предложена фирмой IBM в 1985 году (первый вариант появился в 1980 году). Назначением Token-Ring было объединение в сеть всех типов компьютеров, выпускаемых IBM (от персональных до больших). Сеть Arcnet (или ARCnet, от англ. Attached Resource Computer Net) - это одна из старейших сетей. Она была разработана фирмой Datapoint Corporation еще в 1977 году. Сеть FDDI от английского Fiber Distributed Data Interface, оптоволоконный распределенный интерфейс данных- это одна из новейших разработок стандартов локальных сетей. Сеть lOOVG-AnyLAN - это одна из последних разработок высокоскоростных локальных сетей, недавно появившаяся на рынке. Быстродействие сети Fast Ethernet, других сетей, работающих на скорости в 100 Мбит/с, в настоящее время удовлетворяет требованиям большинства задач, но в ряде случаев даже его оказывается недостаточно.

В некоторых публикациях в периодической печати и в сети Internet под защитой информации понимается только часть из возможных и необходимых мероприятий в этом направлении, связанных с профилем работы конкретного коллектива исполнителей. Стандарт шифрования данных США DES (Data Encryption Standard — стандарт шифрования данных) относится к группе методов симметричного шифрования и действует более 20 лет Встроенные средства защиты информации в сетевых ОС доступны, но не всегда, как уже отмечалось, могут полностью решить возникающие на практике проблемы.

В данной главе мы рассмотрим подробнее два основных алгоритма, применяемых в самой распространенной на сегодняшний день сети Ethernet/ Fast Ethernet. Речь идет о методе управления обменом (методе доступа) CSMA/CD и о методе вычисления циклической контрольной суммы пакета CRC. Показана структурная схема алгоритма доступа к сети в соответствии с методом CSMA/CD для одного из абонентов, имеющих данные (кадры) для передачи. Вопрос об оценке производительности сетей, использующих случайный метод доступа CSMA/CD, не очевиден из-за того, что существуют несколько различных показателей. Сигналы, непосредственно передаваемые по последовательным линиям (типа витой пары, коаксиального кабеля или телефонной линии), подвержены влиянию ряда факторов, воздействие которых может привести к возникновению ошибок в принятой информации Имеется разрыв между требованиями к верности принимаемой информации и возможностями существующих каналов связи Помехоустойчивое кодирование предполагает введение в передаваемое сообщение, наряду с информационными, так называемых проверочных разрядов, формируемых в устройствах защиты от ошибок Циклические коды - это целое семейство помехоустойчивых кодов, вклю чающее в себя в качестве одной из разновидностей коды Хэмминга

Толстый кабель - это первый, классический тип кабеля, который использовался в Ethernet с самого начала. В настоящее время он не очень широко распространен, хотя и обеспечивает максимальную протяженность сети с топологией "шина". Тонкий коаксиальный кабель отличается от толстого вдвое меньшей толщиной (диаметр около 5 мм), значительно большей гибкостью, большим удобством монтажа, меньшей стоимостью (примерно в три раза дешевле толстого). Сеть Ethernet на базе витой пары развивается с 1990 года и становится все более популярной. Во многом это объясняется модой, а вовсе не преимуществами витой пары Широко использовать оптоволоконный кабель в Ethernet начали сравнительно недавно. Его применение позволило сразу же значительно увеличить допустимую длину сегмента и существенно повысить помехоустойчивость передачи Схема объединения компьютеров в сеть 100BASE-TX практически ничем не отличается от схемы в случае 10BASE-T . Однако в этом случае необходимо применение кабелей с неэкранированными витыми парами (UTP) категории 5 или выше. Основное отличие аппаратуры 100ВА5Е-Т4 от 100BASE-TX состоит в том, что передача производится не по двум, а по четырем неэкранированным витым парам. Применение оптоволоконного кабеля в сегменте 100BASE-FX позволяет существенно увеличить протяженность сети, а также избавиться от электрических наводок и повысить секретность передаваемой информации. Функция автоматического определения типа сети, предусмотренная стандартом Ethernet, не является обязательной. Однако ее реализация в сетевых адаптерах и концентраторах позволяет существенно облегчить жизнь пользователям сети.

Так как сеть Ethernet/Fast Ethernet в настоящее время распространена наиболее широко, ее аппаратура выпускается наибольшим числом производителей и ее перспективы представляются самыми благоприятными, остановимся подробнее на некоторых особенностях ее аппаратных средств. Впрочем, многое из сказанного в этом разделе относится не только к Ethernet, но и к аппаратуре других, менее популярных сетей. Сетевые адаптеры (NIC, Network Interface Card) Ethernet и Fast Ethernet могут сопрягаться с компьютером через один из следующих стандартных интерфейсов Адаптеры Fast Ethernet могут выпускаться с внешним, выносным модулем трансивера для подключения к среде передачи (PHY). Использование репитеров и концентраторов в сети Ethernet не является обязательным Репитеры (повторители), как уже отмечалось, ретранслируют приходящие на них (на их порты) сигналы, восстанавливают их амплитуду и форму, что позволяет увеличивать длину сети. Стандарт IEEE 802.3 определяет два класса репитерных концентраторов, отличающихся друг от друга своими функциональными возможностями и возможными областями применения. Каждый концентратор должен иметь маркировку своего класса в виде римской цифры I или II, заключенной в кружок.

Коммутирующие концентраторы (Switched Hubs), они же коммутаторы или переключатели, могут рассматриваться, как простейший и очень быстрый мост. Коммутаторы Cut-Through - самые простые и быстрые, они не производят никакого буферирования пакетов и никакой их селекции. Коммутаторы Store-and-Forward (SAF) представляют собой наиболее дорогие, сложные и совершенные устройства данного типа. Мосты и маршрутизаторы, строго говоря, не совсем правильно относить к специфическому сетевому оборудованию Мосты до недавнего времени были основными устройствами, применявшимися для разбиения сети на части (для сегментирования сети) Вытесняя мосты, коммутаторы сильно потеснили и маршрутизаторы.

При выборе конфигурации сети Ethernet, состоящей из сегментов различных типов, возникает много вопросов, связанных прежде всего с максимально допустимым размером (диаметром) сети и максимально возможным числом различных элементов. Первая модель формулирует набор простых правил, которые необходимо соблюдать проектировщику сети при соединении отдельных компьютеров и сегментов. Вторая модель, применяемая для оценки конфигурации Ethernet, основана на точном расчете временных характеристик выбранной конфигурации сети. Точно так же, как и в случае Ethernet, для определения работоспособности сети Fast Ethernet стандарт IEEE 802.3 предлагает две модели, называемые Transmission System Model 1 и Transmission System Model 2 В соответствии с первой моделью, при выборе конфигурации в любом случае надо руководствоваться следующими принципами Вторая модель для сети Fast Ethernet, как и в случае Ethernet, основана на вычислении суммарного двойного времени прохождения сигнала по сети.

Любое проектирование, как известно, представляет собой сильно упрощенное моделирование еще не наступившей действительности При выборе сетевого оборудования надо учитывать множество факторов При выборе сетевого программного обеспечения надо в первую очередь учитывать следующие факторы

Как уже отмечалось, локальные сети в настоящее время практически всегда имеют выход в какую-то глобальную сеть. Как правило, для подключения к глобальной сети используются модемы. Прокладывание по всем правилам структурированных кабельных систем (СКС) для вновь создаваемых или реорганизуемых компьютерных сетей-- безусловно, полезное, но, одновременно, и дорогостоящее мероприятие, требующее больших первоначальных затрат на проведение капитальных работ. Одна из возможных структурных схем модема Известно, что "классические" методы модуляции при прочих равных условиях существенно отличаются между собой по степени устойчивости к помехам. Стандарт V.34 имеет длинное название, перевод которого звучит так: "Модем, обеспечивающий передачу данных со скоростями до 28800 (33600) бит/с для использования на коммутируемой сети общего пользования и на двухточечных двухпроводных выделенных каналах телефонного типа". Выше были упомянуты в достаточно большом количестве разные типы модемов Программные средства для модемов, называемые также телекоммуникационными программами, можно разделить на три уровня.