Схема локальной вычислительной сети предприятия. Проектирование лвс

Общие понятия

Не надо говорить о роли и важности грамотно организованной, безупречно работающей локальной вычислительной сети предприятия. Часто именно ЛВСявляется гарантом успешного бизнеса. И наоборот при плохой организации, недостаточном внимании к вопросам её построения и обновления, наступает коллапс в организации труда на предприятии. Если перефразировать известную поговорку, то можно сказать: «ЛВС- как воздух, её не замечают когда она есть, и задыхаются когда её нет».

Повсюду мы сталкиваемся с различными исполнениями локальных вычислительных сетей. Нередко из домовых ЛВС, разрастаясь до масштабов района или целого города, вычислительная сеть становится городской (MAN).

Локальная вычислительная сеть должна обладать рядом свойств:

Масштабируемость – на первоначальном этапе организация может вложить минимум средств на прокладку локальных сетей,которые бы отвечали ее текущим целям и задачам. В будущем, при возникновении необходимости, она всегда сможет с легкостью расширить сети и подключить дополнительное оборудование.

Гибкость – для своевременного реагирования на меняющиеся требования технологий к существующей локальной сети необходимо наличие ее гибкости. Другими словами, сеть должна быть адаптированной для большинства типов сетевых кабелей: витой пары, коаксиальной,а также оптоволоконной, причем желательно поддержка технологий, начиная отEthernet, FastEthernet, до GigabitEthernetи выше.

Отказоустойчивость – система локальных сетей в обязательном порядке включает резервные линии на случай, если основные по ряду причин выйдут из строя. Например, можно подключить сервер(серверную ферму) к нескольким коммутаторам/маршрутизаторам, имеющим запасные пути – при сбое одного концентратора/маршрутизатора всегда можно быстро перейти на другой в автоматическом режиме, не прерывая сеанса связи.

Надежность – длительное использование локальной сети в соответствии с возрастающей потребностью в ней предполагает необходимость поиска оптимальных вариантов для повышения ее надежности, так как вынужденные простои обходятся для организации слишком дорого, когда ценна каждая минута. Поэтому нельзя пренебрегать существующими программно-аппаратными средствами и инструментами, позволяющими повысить надежность локальных сетей.

Защита – важным свойством является защищенность сетей от несанкционированного вторжения черезИнтернет, а также внутренние действия пользователей. Решается с помощью комплекса мер, в том числе программно аппаратных средств – концентратора, коммутатора,маршрутизатора, межсетевого экрана, сервера удаленного доступа, а также административных мер, что в целом дает возможность полного контроля над текущими процессами и гарантирует сохранность важнейших данных организации.

Управляемость – локальная сеть должна иметь мощные средства для ее мониторинга, для быстрого выявления помех и неисправностей, чтобы исключить возможные простои, упомянутые выше. Существует множество продуктов, рассчитанных на оперативный сбор технической информации о состоянии сети и ее параметрах – примером могут служить средстваSNMP,RMON.Помимо этого, есть возможность управления сетью через Web-интерфейс, который может использоваться практически в любом месте для удаленного доступа.

В простейшем случае локальная вычислительная сеть состоит из двух компьютеров оснащённых сетевой картой,соединённых между собой соответствующим образом оконцованным кабелем(коаксиальный или витая пара). Нужно помнить, что в такой схеме используется нестандартный патч-корд, а так называемый кроссовер. И конечно же нужно не забывать о том, что расстояние междуПКдолжно быть не более 100 м.

Решение когда ЛВСсостоит из двухПК, может быть реализовано и по беспроводной технологии, в этом случае оба компьютера оснащаются беспроводными сетевыми картами(адаптерами), и соединяются в режиме«точка-точка».

Сетевая плата , также известная как сетевая карта, сетевой адаптер,Ethernet-адаптер,NIC(англ.networkinterface controller)-периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

SNMP(англ. SimpleNetworkManagement Protocol - протокол простого управления сетями) - это протокол управления сетями связи на основе архитектурыTCP/IP.

RMON- протокол мониторинга компьютерных сетей , расширениеSNMP,в основе которого, как и в основеSNMP, лежит сбор и анализ информации о характере информации, передаваемой по сети. Как и вSNMP, сбор информации осуществляется аппаратно-программными агентами, данные от которых поступают на компьютер, где установлено приложение управления сетью. ОтличиеRMONот своего предшественника состоит, в первую очередь, в характере собираемой информации-если вSNMPэта информация характеризует только события, происходящие на том устройстве, где установлен агент, тоRMONтребует, чтобы получаемые данные характеризовали трафик между сетевыми устройствами.

Указанный выше способ организации сети издвух компьютеров прост, и не требует особых затрат, такая реализация ЛВС,встречается всё реже и реже. Однако реалии сегодняшнего дня таковы, чтоЛВСпредприятий насчитывают в своём составе десятки и сотни компьютеров и сетевых устройств(коммутаторы, шлюзы, принт-серверы, серверы, сетевые устройства хранения информации и т.д.), кроме того практически всеЛВСимеют выход в глобальную сеть INTERNET.

Организация локальной сети (еще донастройки локальной сети) в обязательном порядке начинается с определения ключевых моментов. Вот некоторые из них:

· Определение количества станций (портов, хостов)будущей сети;

· Планирование общего хранилища данных;

· Предполагаемое программное обеспечение;

· Предполагаемые сервисы (IP-телефония, видео наблюдение, и пр.);

· Востребованность единого информационного пространства для структурных подразделений компании;

· Вероятность использования локальной сети для построения единой корпоративной информационной платформы (интранет).

Существует несколько вариантов организации локальной сети. В качестве среды передачи данных может использоваться витой кабель UTP/ STP (как правило категории 5е и выше) или оптоволоконный кабель. Возможна и организация локальных сетей при помощи беспроводной технологии. При этом построение и настройка локальной сети будет сильно различаться в зависимости от используемой технологии - беспроводной и проводной.

Построение локальной сети будет в значительной степени обусловлено ее размерами и способом размещения компьютеров. Среди других факторов, влияющих на организацию и настройку локальной сети, стоит отметить наличие серверов, количество рабочих мест, а также количество зданий, в которых функционирует ЛВС.

На этапе создания локальной сети и настройки локальной сети важно иметь четкое представление об архитектуре(топологии) сети. Топология сети зависит от места нахождения ПКи их функционального назначения. Выбор топологии в процессе создания локальной сети и настройки локальной сети происходит индивидуально - под конкретный объект своя архитектура.

Для проведения монтажа локальной сети подбирается необходимое для каждого варианта сетевое оборудование, причем, желательно от одного надежного производителя.

Компания D-Link, предлагает весь спектр активного сетевого оборудования для построения (модернизации) локальных вычислительных сетей, любого уровня сложности. Кроме того немаловажным является факт наличия широко разветвлённого сервисного обслуживания оборудования D-Link.

После того как определены все ключевые моменты связанные с организацией будущей сети приступают к созданию кабельной системы (в случае проводного решения ЛВС).

Интранет(англ. Intranet, также употребляется термин интрасеть ) - в отличие от сетиИнтернет, это внутренняя частная сеть организации. Как правило,Интранет- этоИнтернетв миниатюре, который построен на использовании протоколаIPдля обмена и совместного использования некоторой части информации внутри этой организации. Это могут быть списки сотрудников,списки телефонов партнеров и заказчиков. Чаще всего под этим термином имеют ввиду только видимую частьИнтранет- внутренний веб-сайт организации.Основанный на базовых протоколах HTTP и HTTPS и организованный по принципу клиент-сервер, интранет-сайт доступен с любого компьютера. Таким образом,Интранет- это как бы «частный»Интернет, ограниченный виртуальным пространством отдельно взятой организации. Intranet допускает использование публичных каналов связи, входящих в Internet, (VPN), но при этом обеспечивается защита передаваемых данных и меры по пресечению проникновения извне на корпоративные узлы.

Структурированная кабельная система (СКС)

Кабельная система - это система,элементами которой являются кабели и компоненты, которые связаны с кабелем. К кабельным компонентам относится всепассивное коммутационное оборудование ,служащее для соединения или физического окончания (терминирования) кабеля -телекоммуникационные розетки на рабочих местах,кроссовые и коммутационные панели (жаргонпатч-панели ) в телекоммуникационных помещениях, муфты и сплайсы.

В последнее время при организации ЛВС,применительно к кабельной системе, чаще всего используют терминструктурированнаякабельная система (СКС).

Структурированная кабельная система (СКС) - основа информационной инфраструктуры предприятия, позволяющая свести в единуюсистему множество информационных сервисов разного назначения: локальные вычислительные и телефонные сети, системы безопасности, видео наблюдения и т.д.

СКС представляет собой иерархическую кабельную систему здания или группы зданий, разделенную на структурные подсистемы. Она состоит из набора медных и оптических кабелей, кросс-панелей,соединительных шнуров, кабельных разъемов, модульных гнезд, информационных розеток и вспомогательного оборудования. Все перечисленные элементы интегрируются в единую систему и эксплуатируются согласно определенным правилам.

Термин «структурированная» означает, содной стороны, способность системы поддерживать различные телекоммуникационные приложения (передачу речи, данных и видеоизображений), с другой - возможность применения различных компонентов и продукции различных производителей, и стретьей - способность к реализации так называемой мультимедийной среды, в которой используются несколько типов передающих сред - коаксиальный кабель,UTP, STP и оптическое волокно. Структуру кабельной системы определяет инфраструктура информационных технологий (от англ.IT, Information Technology),именно она диктует содержание конкретного проекта кабельной системы в соответствии с требованиями конечного пользователя, независимо от активного оборудования, которое может применяться впоследствии.

Типовые работы по монтажу СКСвключают:

· установку кабельных каналов (коробах, лотках, гофротрубе, трубах и т.п.);

· пробивку отверстий в стенах;

· прокладку кабеля в кабельных каналах;

· установку розеток и заделку кабеля модули розетки;

· сборку и установку монтажного шкафа;

· установку и набивку патч-панелей и органайзеров.

Этапы монтажа СКС:

· Изучение объекта для монтажа СКС;

· Разработка технического проекта;

· Подбор необходимого оборудования и монтаж на объекте;

· Тестирование и сертификация, сдача работ заказчику;

· После установочная поддержка и обучение

Компоненты СКС

При создании СКСприменяются.Кабели ,разъёмы ,розетки и патч-корды используемые в вычислительных сетях. В вкратце напомним:

Медный неэкранированный кабель UTP(англ. Unshielded Twisted Pair) в зависимости от электрических и механических характеристик разделяется на 5 категорий (Category 1 - Category5).

Экранированная витая пара STP (англ. S hieldedTwisted Pair) хорошо защищает передаваемые сигналы от внешних помех, а также меньше излучает электромагнитных колебаний вовне, что защищает,в свою очередь, пользователей сетей от вредного для здоровья излучения. Особое место занимают кабеликатегорий 6 и 7 , которые промышленность начала выпускать сравнительно недавно. Для кабеля категории 6 характеристики определяются до частоты 200 МГц, а для кабелей категории 7 - до 600 МГц. Кабели категории 7 обязательно экранируются, причем как каждая пара, так и весь кабель в целом.Кабелькатегории 6 может быть как экранированным, так и неэкранированным. Основное назначение этих кабелей - поддержка высокоскоростных протоколов на отрезках кабеля большей длины, чем кабель UTP категории 5.

8P8C(8 Position 8 Contact) , часто ошибочно называемыйRJ45 или RJ-45 - унифицированный разъём,используемый в телекоммуникациях, имеет 8 контактов и защёлку.

Информационныерозетки , как правило, универсальные, они служат точкой входа в кабельную систему для всей офисной техники, включающей не только компьютер и другие периферийные устройства, но и телефон (т.е. возможно подключение шнура сразъёмом RJ-11(12).

Коммутационная панель (кросс-панель,патч-панель) - одна из составных частей структурированной кабельной системы (СКС). Представляет из себя панель со множеством соединительных разъёмов, расположенных на лицевой стороне панели. На тыльной стороне панели находятся контакты, предназначенные для фиксированного соединения с кабелями, и соединённые с разъёмами электрически. Коммутационная панель относится к пассивному сетевому оборудованию. Коммутационные панели могут бытьфиксированными или наборными . Если в первом случае, все разъемы выполняются однотипными, то в другом случае можно реализовать гибридную коммутационную панель, содержащую разъемы разных типов, в том числе медные типа RJ45 разной категорийности, волоконно-оптические разъемы различных типов, коаксиальные (например, типа BNC) и другие. Типы устанавливаемых видов разъемов зависят от вида решаемых задач. Наиболее распространенным видом данного вида устройств, в современных технологияхСКС,является 24-х портовая фиксированная коммутационная панель с не экранированными разъемами RJ45 категории 5е или 6. С тыльной стороны панели располагаются так называемыеIDC-разъемы (англ. Insulator Displacement Connector , разъемсосмещениемизоляции ).

Рисунок 78 . Элементы СКС

Существует два типовых способа использования коммутационных панелей.

В первом случае, коммутационная панель используется как точка коммутации между портами активного сетевого оборудования(АСО) и портами рабочих мест, через кабель горизонтальной подсистемы СКС. Коммутация осуществляется коммутационными шнурами от панели до портов АСО.

Во втором случае, так называемое двойное представление порта, коммутационные панели используются попарно, одна из панелей представляет порты АСО, а вторая - порты рабочих мест. Коммутация осуществляется коммутационными шнурами между панелями.

Вместе с коммутационной панелью целесообразно использовать кабельные органайзеры , для упорядочивания подходящих и отходящих к устройству кабелей.

Коммутационные панели могут отличаться:

а). По составу разъемов

б). По количеству портов

в). По экранированию

г). По способу крепления

д). По способу представления портов

Рисунок 79 . Пример монтажа кросс-панели

Коммутационный шнур, коммутационный кабель или патч-корд (от англ. patching cord - соединительный шнур) - одна из составных частей структурированной кабельной системы. Представляет собой электрический кабель для подключения одного электрического устройства к другому. Может быть любых типов и размеров, на одном или обоих концах кабеля обязательно присутствуют соответствующие соединяемым устройствам коннекторы.

Главное отличие коммутационного шнура откабеля внутренней прокладки - использование многожильного провода, вместо цельного. Это снижает передаточные характеристики кабеля, но повышает гибкость и уменьшает минимальный радиус безопасного изгиба шнура.

Коммутационный шнур применяемый в ВОЛСносит название пигтейл, и представляет собой отрезок кабеля, оконеченный с одной стороны коннектором определенного типа. Соединение оптического пигтейла с волокном кабеля осуществляется с помощью сварки или механических неразъемных соединений.

Организация СКС

В общем виде всю конструкцию можно представить таким образом: на одном из этажей здания, содержащем рабочее место с офисной техникой, вдоль стены от подключенных устройств и от вспомогательных технических средств (датчиков пожарной сигнализации, систем видео наблюдения идр.) проводятся горизонтальные кабельные проводки. Они сходятся в единый коммутационный узел этажа (аналогичным образом проходят проводки и на остальных этажах,подключенных к СКС). От него идет вертикальная кабельная проводка, соединяющая последовательно все этажи. Затем вся система кабелей интегрируется в общий коммутационный центр, который может размещаться в специальном техническом помещении.

Все компоненты СКСлогически связаны друг с другом и располагаются таким образом, что можно наращивать всю систему и расширять ее охват не только внутри многоэтажных зданий, сооружений, но и между недвижимыми объектами на определенном расстоянии друг от друга.

Кабельная система предприятия может быть выполнена различными способами: по технологии скрытой проводки, в накладных каналах, в пространстве под фальшполом или над навесным потолком и т. п.

Часто в условиях предприятия экономят на кабелях, при помощи которых осуществляется подключение компьютера в розетку кабельной сети. Следует отметить, что эти патч-корды, часто являются причиной снижения скорости передачи данных. Они подвергаются наибольшему механическому воздействию, в то время как бывают изготовлены специалистом недостаточной квалификации. С течением времени их параметры ухудшаются, что приводит к ошибкам передачи данных, появление которых достаточно трудно заметить.

Обратите внимание, что, по данным одного из производителей патч-кордов, две трети их не проходят тестирования. Трудно ожидать стабильности характеристик от изделий, изготовленных в кустарных условиях, поэтому стоит комплектовать рабочие места только профессионально выполненными патч-кордами.

Каждое рабочее место пользователя должно быть оборудовано розеткой электропитания с заземлением и информационными розетками. В небольших организациях обычно используют розетки существующей электропроводки. При этом следует учитывать, что расстояние между силовой и информационными розетками одного рабочего места по стандарту не должно превышать 1 м. Кроме того при необходимости пересечения кабеля электропитания, необходимо это выполнять под прямым углом. Часто чтобы минимизировать влияние силового кабеля, используют специальные кабели с экранированием.

Одним из мощных источников электро помех являются люминесцентные лампы. При прокладке информационных кабелей часто не обращают внимания на их близость к таким лампам, например, при монтаже новых трасс над фальш-потолком. Для снижения влияния данного источника помех не следует допускать прокладку информационного кабеля ближе 15 см от люминесцентной лампы.

При размещении большого числа пользователей в помещении, не оборудованном достаточным количеством силовых розеток, часто осуществляется проводка силовых и информационных кабелей до рабочего места в одном канале. Согласно стандарту, если оба кабеля прокладываются в общем канале, то должна быть предусмотрена сплошная перегородка между силовыми и информационным отсеками.

Современное оборудование, подключаемое к компьютерным сетям, часто потребляет совсем немного энергии. Учитывая, что в стандартах передачи данных 10/100 Мбит/сек используются только две пары проводников витой пары из четырех имеющихся, часто можно существенно сэкономить на прокладке кабелей, если применить технологию питания оборудования по кабелю Ethernet(Power over Ethernet,PoE).

Существует несколько вариантов обеспечения РоЕ.

Первый состоит в использовании специальных коммутаторов либо уже имеющих функцию РоЕ, либо поддерживающих ее (коммутаторы допускают установку дополнительного блока питания, после чего обеспечивается предоставление услуги РоЕ). Данный способ применяется при наличии значительного числа портов с функцией РоЕ, например, при эксплуатации в организации IP-телефонов. В качестве примера - 8-портовый настольный коммутатор DES-1008PD-Link с 4 портами РоЕ.

Рисунок 80 . DES-1008P

Второй способ подачи питания через сетьEthernetзаключается в приобретении специальных блоков питания, включаемых в«разрыв» сетевого кабеля (для подачи напряжения 48 В используется коричневая пара проводников). Такое решение оправдано при подключении единичных устройств.

Рисунок 81 . DWL-P200

DWL-P200 передает данные, и электрические сигналы на устройства Ethernetпо одному кабелюEthernet.

В РоЕ-коммутаторах применяется специальная технология для проверки порта. Перед подачей питания на порт производится специальное тестирование, замеряются параметры подключенного оборудования и,если оно соответствует требованиям технологии РоЕ, коммутатор включает питание.Таким образом, в порты РоЕ можно безопасно включать обычные устройства. При использовании же «врезных» блоков питания, особенно самых дешевых их вариантов,следует исключить возможность случайного подключения другого оборудования.

В соответствии со стандартом IEEE 802.3afмаксимальная мощность, которая может быть получена устройством с РоЕ-порта,составляет 12,95Вт(при этом порт должен обеспечить мощность до 15,4Вт).Подключаемые устройства часто потребляют меньшую мощность, например, типовая точка беспроводного доступа потребляет около 11Вт,IP-телефоны - от 2 до 14Втв зависимости от модели. В целях экономии на некоторых моделях коммутаторов суммарно допустимая мощность питания по портамEthernetменьше величины15,4х<количество портов>Вт. В случае превышения допустимого значения потребляемой мощности коммутатор начинает отключать питание отдельных портов,учитывая приоритеты портов для РоЕ, которые администратору необходимо назначить вручную в соответствии с предназначением подключенного оборудования.

Требования пожарной безопасности

Основные требования пожарной безопасности при прокладке кабелей в офисе заключаются в следующем:

кабели, каналы, розетки и т.п. должны соответствовать определенной категории пожароустойчивости; обычно это выполняется при помощи современных элементов СКС;

силовые и информационные кабели при прокладке в одном канале должны быть разделены сплошной перегородкой.Минимальное расстояние от силовых кабелей до информационных определяется по специальным нормативам в зависимости от нагрузки, но обычно не должно быть менее 12-15 см;

отверстия, выполненные для прокладки кабелей между помещениями, должны быть закрыты легко удаляемым негорючим материалом,например, цементом или гипсом низкой прочности, минеральной ватой и т. п.;

при прокладке кабелей в пространстве над навесным потолком недопустимо использовать горючие материалы.

Достоинства СКС

Первое – это универсальность СКС, которая заключается в том, что данные системы с успехом могут применяться для построения компьютерных сетей, телефонных линий, охранной, пожарной систем, а также для видео наблюдения и "прослушки" ряда помещений.

Второе – как уже коснулись выше –способность легко расширяться, что имеет большое значение при стремительном научно-техническом прорыве вперед. Благодаря этой возможности отпадает проблема в глобальной перестройке установленных ранееСКСв течение 25 лет при подсоединении новых, более совершенных устройств.

Третье – надежность всей конструкции при условии, что все компоненты выполнены одним и тем же изготовителем, что в корне исключает возможные помехи, и сбои в отлаженной работе подсоединенного оборудования.

Данная технология постепенно вытесняет традиционную кабельную систему, и уже в недалеком будущем мы сможем наблюдать полный переход предприятий и организаций различного уровня на современную СКС.

Необходимость в диагностике СКС

Совершенно ясно, что любая организация заинтересована в бесперебойной работе своих сотрудников на предприятии. И понятно, что простой работы по вине некачественного монтажа, а также непроверенных на соответствие международным стандартам структурированных кабельных систем оборачивается гораздо большими потерями как временного, так и финансового характера, нежели затраты на их диагностику. Очень досадно бывает узнать, что невозможность работать с информацией в офисе связана всего лишь с мелким обрывом кабеля или с дефектом какого-то разъема.

И чтобы не оказаться в неприятной ситуации,нужно проводить диагностику СКСна физическом уровне. Другой причиной необходимости исследования физических параметров сети является влияние этих параметров на результаты тестирования более высоких уровней.

Сейчас на рынке предлагается достаточно моделей приборов для решения подобных задач. Мы рассмотрим два вида приборов:кабельные тестеры и анализаторы СКС.

Кабельные тестеры

Данные приборы являются самыми простейшими и сравнительно недорогими. Они часто используются для проведения монтажа кабелей и оценки качества построенных линий СКС. Внешне представляют собой небольшие коробочные устройства, с возможностями выявления обрывов, коротких замыканий жил в паре и между жилами разных пар, ошибочной полярности пары,когда случайно путают жилы между собой и с соседними участками.

В некоторых моделях тестеров есть возможность задания разводки, а также установления соответствия между розетками коммутационной панели и рабочих мест, в последнем случае проверяются все розетки, подключенные на горизонтальной линии проводки при помощи пронумерованных заглушек. При подключении тестера к одной стороне кабеля его индикатор высвечивает номер заглушки. Другие тестеры могут посылать тональный сигнал на жилу кабеля для его идентификации и трассировки.

Анализаторы СКС

В отличие от вышеупомянутых кабельных тестеров, данные приборы имеют более широкий набор функций и призваны определять не только простейшие дефекты, вызванные отсутствием контакта в кабеле.

Анализаторы СКСспособны выявить более сложные неисправности, возникшие вследствие неправильного монтажа, когда не соблюдены правила соединений кабелей в линию (чрезмерное растяжение кабеля,малый радиус изгиба и др.). От некачественного монтажа страдает производительностьСКСи ухудшаются их электрические характеристики.

Применяя в диагностике эти приборы, можно определить целостность цепи, характеристический импеданс, погонное и переходное затухание, задержку распространения сигнала, длину линии, сопротивление линии по постоянному току, емкость линии, а также электрическую симметричность и наличие шумов. Столь широкие возможности диагностики обуславливают дороговизну этих приборов, поэтому их может приобрести далеко не каждый, кто имеет дело с монтажом и диагностикой СКС.

Локальная вычислительная сеть - это понятие, знакомое многим не понаслышке. Практически каждое предприятие использует эту технологию, поэтому можно утверждать, что каждый человек так или иначе сталкивался с ней. Локальные сети существенно ускорили производственные процессы, тем самым дав резкий скачок дальнейшему их применению по всему земному шару. Все это позволяет прогнозировать дальнейший рост и развитие подобной системы передачи данных, вплоть до внедрения ЛВС на каждом, даже самом небольшом предприятии.

Понятие локальной сети

Локальная вычислительная сеть представляет собойнекое количество компьютеров, соединенных между собой специальным оборудованием, позволяющим осуществлять полноценный обмен информацией между ними. Важной особенностью этого вида передачи данных является относительно небольшая территория размещения узлов связи, то есть самих вычислительных машин.

Локальные сети не только существенно облегчают взаимодействие между пользователями, но и выполняют некоторые другие функции:

• Упрощают работу с документацией. Сотрудники могут редактировать и просматривать файлы на своем рабочем месте. При этом надобность в коллективных собраниях и совещаниях отпадает, что экономит драгоценное время.
• Позволяют работать над документами совместно с коллегами, когда каждый находится за своим компьютером.
• Дают возможность доступа к приложениям, установленным на сервере, что позволяет экономить свободное пространство на установленном жестком диске.
• Экономят пространство на жестком диске, позволяя сохранять документы на главном компьютере.

Виды сетей

Локальная вычислительная сеть может быть представлена двумя моделями: одноранговой сетью и иерархической. Различаются они способами взаимодействия узлов связи.

Одноранговая сеть основана на равноправии всех машин, а данные распределены между каждой из них. По сути, пользователь одного компьютера может получить доступ к ресурсам и информации другого. Эффективность работы одноранговой модели напрямую зависит от числа рабочих узлов, а уровень ее безопасности неудовлетворителен, что вкупе с достаточно сложным процессом управления делает такие сети не слишком надежными и удобными.

Иерархическая модель включает в себя один (или больше) главный сервер, где хранятся и обрабатываются все данные, и несколько узлов-клиентов. Этот тип сетей используется гораздо чаще первого, имея преимущество в быстродействии, надежности и безопасности. Однако скорость работы такой ЛВС во многом зависит от сервера, что при определенных условиях можно считать недостатком.

Составление технических требований

Проектирование локальной вычислительной сети представляет собой достаточно сложный процесс. Начинается он с разработки технического задания, которое следует тщательно продумать, так как недочеты в нем грозят последующими трудностями в построении сети и дополнительными финансовыми затратами. Первичное проектирование можно произвести с помощью специальных конфигураторов, которые позволят подобрать оптимальное сетевое оборудование. Особенно удобны такие программы тем, что можно исправлять различные значения и параметры непосредственно во время работы, а также составлять отчет по окончании процесса. Только после этих действий можно будет приступить к следующему этапу.

Эскизное проектирование

Этот этап заключается в сборе данных о предприятии, где планируется монтаж локально вычислительной сети, и анализе полученной информации. Определяется количество:

• Пользователей.
• Рабочих станций.
• Серверных помещений.
• Портов подключения.

Важным моментом является наличие данных о путях прокладки магистралей и планирование определенной топологии. В целом же необходимо придерживаться ряда требований, которые предъявляет стандарт IEEE 802.3. Однако, несмотря на эти правила, иногда может понадобиться произвести расчеты задержек распространения сигнала или же проконсультироваться у производителей сетевого оборудования.

Основные характеристики ЛВС

Выбирая способ размещения узлов связи, необходимо помнить об основных требованиях, предъявляемых к локальным сетям:

• Производительности, которая сочетает в себе несколько понятий: пропускную способность, время реакции, задержку передачи.
• Совместимости, т.е. способности подключить разное оборудование локальных вычислительных сетей и программное обеспечение.
• Безопасности, надежности, т.е. возможности предотвращения несанкционированного доступа и полной защиты данных.
• Масштабируемости - способности увеличения количества рабочих станций без ухудшения производительности сети.
• Управляемости - возможности контроля главных элементов сети, профилактики и устранения проблем.
• Прозрачности сети, заключающейся в представлении для пользователей единым вычислительным устройством.

Основные топологии локально-вычислительных сетей: достоинства и недостатки

Топология сети представляет собой физическое ее расположение, значительно влияя на основные характеристики. На современных предприятиях в основном используются три вида топологий: "Звезда", "Шина" и "Кольцо".

Топология «Звезда» является самой распространенной, имеет множество преимуществ перед остальными. Такой способ монтажа отличается высокой надежностью; если какой-либо компьютер вышел из строя (кроме сервера), на работу остальных это никак не повлияет.

Топология «Шина» представляет собой единый магистральный кабель с подключенными вычислительными машинами. Подобная организация локальной вычислительной сети экономит финансы, но не подходит для объединения большого количества компьютеров.

Топология «Кольцо» отличается низкой надежностью за счет особого расположения узлов - каждый из них соединен с двумя другими с помощью сетевых карт. Поломка одного компьютера приводит к остановке работы всей сети, поэтому такой вид топологии применяется все реже.

Рабочее проектирование сети

Локальная вычислительная сеть предприятия включает в себя также различные технологии, оборудование и кабели. Поэтому следующим этапом станет подбор всех этих элементов. Принятие решения в пользу того или иного программного либо аппаратного обеспечения определяется целью создания сети, количеством пользователей, перечнем используемых программ, размерами сети, а также ее месторасположением. В настоящее время чаще всего используются оптоволоконные магистрали, отличающиеся большой надежностью, быстродействием и доступностью.

О видах кабеля

Кабели используются в сетях для передачи сигналов между рабочими станциями, у каждого из них есть свои особенности, что необходимо учитывать при проектировании ЛВС.

• Витая пара состоит из нескольких пар проводников, покрытых изоляцией и скрученных между собой. Невысокая цена и простота монтажа являются выгодными преимуществами, что делает такой кабель самым популярным для монтажа локальных сетей.
• Коаксиальный кабель включает в себя два проводника, вставленных один в другой. Локальная вычислительная сеть с применением коаксиала уже не так распространена - ее заменила витая пара, однако она встречается в некоторых местах до сих пор.
• Оптоволокно представляет собой стеклянную нить, способную переносить свет посредством его отражения от стенок. Кабель из этого материала передает данные на огромные расстояния и отличается высоким быстродействием по сравнению с витой парой и коаксиалом, однако стоит недешево.

Необходимое оборудование

Сетевое оборудование локальных вычислительных сетей включает множество элементов, наиболее часто используемыми среди которых являются:

• Концентратор или хаб. Он объединяет некоторое количество устройств в один сегмент при помощи кабеля.
• Коммутатор . Использует специальные процессоры для каждого порта, обрабатывающие пакеты обособленно от других портов, за счет чего обладают высокой производительностью.
• Маршрутизатор . Это устройство, принимающее решения о рассылке пакетов на основе данных о таблицах маршрутизации и некоторых правил.
• Модем . Широко применяется в системах связи, обеспечивая контакт с другими рабочими станциями посредством кабельной или телефонной сети.

Конечное сетевое оборудование

Аппаратное обеспечение локальной вычислительной сети в обязательном порядке включает серверную и клиентскую части.

Сервер - это мощный компьютер, имеющий высокую сетевую значимость. Функции его заключаются в хранении информации, баз данных, обслуживании пользователей и обработке программных кодов. Серверы находятся в специальных помещениях с регулируемой постоянной температурой воздуха - серверных, а корпус их оснащен дополнительной защитой от пыли, случайного выключения, а также мощной охлаждающей системой. Как правило, доступ к серверу имеют только системные администраторы либо руководители предприятия.

Рабочая станция представляет собой обычную вычислительную машину, подключенную к сети, то есть ею является любой компьютер, запрашивающий услуги у главного сервера. Для обеспечения связи на таких узлах используется модем и сетевая плата. Поскольку обычно рабочими станциями используются ресурсы сервера, клиентская часть оснащена слабыми планками памяти и жесткими дисками небольшого объема.

Программное обеспечение

Оборудование локальных вычислительных сетей не сможет полноценноосуществлять свои функции без подходящего программного обеспечения. К программной части относятся:

• Сетевые операционные системы на серверах, составляющие основу любой сети. Именно ОС управляет доступом ко всем сетевым ресурсам, координирует маршрутизацию пакетов, разрешает конфликты устройств. В таких системах имеется встроенная поддержка протоколов TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX.
• Автономные ОС, управляющие клиентской частью. Ими являются обычные операционные системы, к примеру, Windows XP, Windows 7.
• Сетевые службы и приложения. Эти программные элементы позволяют производить различные действия: просмотр удаленной документации, печать на сетевом принтере, рассылка почтовых сообщений. Традиционные службы HTTP, POP-3, SMTP, FTP и Telnet являются основой этой категории и реализуются при помощи программного обеспечения.

Нюансы проектирования локальных сетей

Проектирование локальной вычислительной сети требует долгого и неспешного анализа, а также учета всех тонкостей. Важно предусмотреть возможность роста предприятия, что повлечет за собой и увеличение масштабов локальной сети. Составлять проект необходимо таким образом, чтобы ЛВС в любой момент была готова к подключению новой рабочей станции или другого устройства, а также модернизации любого ее узла и компонента.

Не менее важны и вопросы безопасности. Кабеля, применяемые при построении сети, должны быть надежно защищены от несанкционированного доступа, а магистрали размещены вдали от потенциально опасных мест, где они могут быть повреждены - нечаянно либо умышленно. Компоненты ЛВС, размещаемые за пределами помещения, в обязательном порядке следует заземлить и надежно закрепить.

Разработка локально вычислительной сети - это достаточно трудозатратный процесс, однако при правильном подходе и проявленной должной ответственности ЛВС будет работать надежно и стабильно, обеспечивая бесперебойную работу пользователей.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС, LAN - Local Area Network) — это совокупность аппаратного и программного обеспечения, позволяющего объединить компьютеры в единую распределенную систему обработки и хранения информации. Все сервисы и дополнительные устройства также важны, но они не заработают в отсутствии грамотно спроектированной и смонтировано локальной сети. К аппаратному обеспечению можно отнести компьютеры, с установленными на них сетевыми адаптерами, повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и др., соединенные между собой сетевыми кабелями. К программному обеспечению можно отнести сетевые операционные системы и протоколы передачи информации. Расстояние между компьютерами объединяемыми в ЛВС обычно не превышает нескольких километров, что связано с затуханием электрического сигнала в кабелях. Технология виртуальных частных сетей (VPN - Virtual Private Network) позволяет через Internet или линии телефонной связи объединять в единую ЛВС несколько ЛВС, разнесенных на тысячи километров.

Основные возможности локальных (компьютерных) сетей:

• Передача файлов. Во-первых, экономится бумага и чернила принтера. Во-вторых, электрический сигнал по кабелю из отдела в отдел движется гораздо быстрее, чем любой сотрудник с документом.
• Совместное использование файлов данных и программ. Теперь нет необходимости дублировать данные на каждом компьютере. В случае если данные бухгалтерии одновременно нужны руководству и планово-экономическому отделу, нет необходимости отнимать время и нервы у бухгалтера, отвлекая его от калькуляции себестоимости каждые три секунды. Сеть позволяет пользователям работать с программой одновременно и видеть данные, вносимые друг другом.
• Совместное использование принтеров и другого оборудования. Значительно экономятся средства на приобретение и ремонт техники, т.к. нет никакой необходимости устанавливать принтер у каждого компьютера, достаточно установить сетевой принтер.
• Электронная почта и системы обмена мгновенными сообщениями. Помимо экономии бумаги и оперативности доставки, исключается проблемы типа "Был, но только что вышел. Зайдите (подождите) через полчаса", "Мне не передали". Когда бы занятый товарищ ни вернулся, письмо будет ждать его.
• Координация совместной работы. При совместном решении задач, каждый может оставаться на рабочем месте, но работать "в команде". Для менеджера проекта значительно упрощается задача контроля и координирования действий, т.к. сеть создает единое, легко наблюдаемое виртуальное пространство с большой скоростью взаимодействия территориально разнесенных участников.
• Упорядочивание делопроизводства, контроль доступа к информации, защита информации: Чем меньше потенциальных возможностей потерять (забыть, положить не в ту папку) документ, тем меньше таких случаев будет. В любом случае, гораздо легче найти документ на сервере (автоматический поиск, всегда известно авторство документа), чем в груде бумаг на столе. Сеть также позволяет проводить единую политику безопасности на предприятии, меньше полагаясь на сознательность сотрудников: всегда можно четко определить права доступа к документам и протоколировать все действия сотрудников.

В последнее время большое распространение получили т.н. беспроводные сети, основанные на передаче информации по защищенным радиоканалам. Такого рода оборудование используется там, где нет возможности проложить кабель, для соединения отдельно стоящих зданий, для подключения с мобильных и карманных компьютеров и т.п. Смешанные системы (одновременное использование в ЛВС кабельных и беспроводных технологий) - наиболее перспективный вариант построения локальных сетей предприятия.

Хотя массовый характер создание локальных сетей приняло после появления персональных компьютеров, связь между компьютерами на небольших расстояниях существовала еще задолго до того.

Одной из первых, возникших в ходе развития вычислительной техники задач, потребовавшей создания сети хотя бы из двух компьютеров, явилось обеспечение большой надежности при управлении ответственным процессом в режиме реального времени. Так, при управлении запуском космического аппарата выход из строя управляющего компьютера грозит непоправимыми последствиями. Для повышения надежности системы управления используется дублирующий компьютер. При сбое в работе активной машины содержимое ее процессора и ОЭУ очень быстро перебрасывается на вторую, которая подхватывает управление.

Другой пример - присоединение к большим компьютерам второго-третьего поколений многочисленных терминалов - устройств ввода/вывода данных и программ. Эти терминалы практически никакой обработки информации не вели, но позволяли разделить машинное время мощного и дорогого компьютера между разными пользователями. Соответствующий режим работы назывался режимом разделения времени, так как компьютер последовательно во времени решал задачи множества пользователей.

Вскоре после появления в начале 1980-х годов персональных компьютеров их стали объединять в сети, что позволило совместно использовать файлы, базы данных и аппаратные ресурсы (например, принтеры). Сегодня локальные сети являются системами, требующими сложного технического и программного обслуживания.

Компьютерные сети породили новые технологии обработки информации - сетевые технологии, позволяющие совместно использовать аппаратные и программные средства: накопители большой емкости, печатающие устройства, базы и банки данных. Для сотрудников многих учреждений стало привычным пользоваться электронной почтой для обмена сообщениями и документами, для совместной работы над проектами. В школах и вузах локальные сети помогают вести уроки, организовывать доступ к учебным ресурсам, библиотекам и т. д. На предприятиях на базе локальных сетей создаются автоматизированные системы управления предприятием и технологическими процессами.

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

o хранение данных;

o обработка данных;

o организация доступа пользователей к данным;

o передача данных и результатов их обработки пользователям.

Аппаратные средства локальной сети

Аппаратура локальной сети в общем случае включает в себя:

• компьютеры (серверы и рабочие станции);
• сетевые платы;
• каналы связи;
• специальные устройства, поддерживающие функционирование
• сети (маршрутизаторы, концентраторы, коммутаторы).

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.

Более развитые сети, помимо компьютеров конечных пользователей - рабочих станций , включают специальные компьютеры - серверы. Сервер - это выделенный в сети компьютер, выполняющий функции обслуживания рабочих станций. Есть разные виды серверов: файл-серверы, серверы баз данных и др. Например, компьютер, выполняющий функции файл-сервера, используется только для одной цели: обеспечивать пользователям доступ к аппаратным и программным ресурсам сервера, а не компьютеров друг друга, что улучшает защиту персональных данных.

Каждый компьютер подключается к сети с помощью сетевой платы - адаптера, которая поддерживает конкретную схему подключения. Так, широко распространенными являются адаптеры Ethernet с пропускной способностью от 10 или 100 Мбит/с. К сетевой плате подключается сетевой кабель. Если используется радиосвязь или связь на инфракрасных лучах, то кабель не требуется.

В современных локальных сетях чаще всего применяют два типа сетевых кабелей:

• неэкранированная витая пара;
• волоконно-оптический кабель.

Витая пара представляет собой набор из восьми проводов, скрученных попарно таким образом, чтобы обеспечивать защиту от электромагнитных помех. Каждая витая пара соединяет с сетью только один компьютер, поэтому нарушение соединения сказывается только на этом компьютере, что позволяет быстро находить и устранять неисправности.

Волоконно-оптические кабели передают данные в виде световых импульсов по стеклянным проводам. Большинство технологий локальных сетей в настоящее время позволяют использовать волоконно-оптические кабели. Волоконно-оптический кабель обладает существенными преимуществами по сравнению с любыми вариантами медного кабеля. Волоконно-оптические кабели обеспечивают наивысшую скорость передачи; они более надежны, так как не подвержены электромагнитным помехам. Оптический кабель очень тонок и гибок, что делает его транспортировку более удобной по сравнению с более тяжелым медным кабелем. Скорость передачи данных по оптическому кабелю составляет сотни тысяч мегабитов в секунду, что примерно в тысячу раз быстрее, чем по проводам витой пары.

Беспроводная связь на радиоволнах может использоваться для организации сетей в пределах больших помещений там, где применение обычных линий связи затруднено или нецелесообразно. Кроме того, беспроводные линии могут связывать удаленные части локальной сети на расстояниях до 25 км (при условии прямой видимости).

Совместно используемые внешние устройства включают в себя подключенные к серверу накопители внешней памяти, принтеры, графопостроители и другое оборудование, которое становится доступным с рабочих станций.

Помимо кабелей и сетевых адаптеров, в локальных сетях на витой паре используются другие сетевые устройства - концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы.

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

2. Мост - устройство, выполняющее функции повторителя для тех сигналов (сообщений), адреса которых удовлетворяют заранее наложенным ограничениям. Одной из проблем больших сетей является напряженный сетевой трафик (поток сообщений в сети). Эта проблема может решаться следующим образом. Компьютерная сеть делится на сегменты. Передача сообщений из сегмента в сегмент осуществляется только целенаправленно, если абонент одного сегмента передает сообщение абоненту другого сегмента. Мост является устройством, ограничивающим движение по сети и не позволяющим сообщениям попадать из одной сети в другую без подтверждения права на переход.

Мосты бывают локальные и удаленные.

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

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

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

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

Внешние мосты предусматривают использование отдельного компьютера со специальным программным обеспечением.

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

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

Топологии сетей

Локальные сети в зависимости от назначения и технических решений могут иметь различные конфигурации (топологии, архитектуры), изображенные на рисунке.

В кольцевой топологии информация передается по замкнутому каналу. Каждый абонент непосредственно связан с двумя ближайшими соседями, хотя в принципе способен связаться с любым абонентом сети. 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.

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 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.

В радиальной топологии (топология «звезда») в центре находится концентратор, последовательно связывающийся с абонентами и связывающий их друг с другом. 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.

В шинной топологии компьютеры подключены к общему для них каналу (шине), через который могут обмениваться сообщениями. 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.

В древовидной топологии реализована иерархическая подчиненность компьютеров. Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители и/или коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором .

На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие подключение соответственно восьми или шестнадцати линий.

Устройство, к которому можно присоединить максимум три станции, называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно используют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что максимально возможное расстояние до рабочей станции не должно превышать нескольких десятков метров.

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и / или включать рабочие станции во время работы вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке снижаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point - точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

Характеристики топологий вычислительных сетей приведены в таблице.

Организация передачи данных в сети

Необходимым условием работы единой локальной сети является использование сетевой операционной системы. Такие операционные системы обеспечивают совместное использование не только аппаратных ресурсов сети (принтеров, накопителей и т. д.), но и распределенных коллективных технологий при выполнении разнообразных работ. Наибольшее распространение получили сетевые операционные системы Novell, NetWare, Linux и Windows.

Информация в сетях передается отдельными порциями - пакетами, причем длина этих пакетов строго ограничена (обычно величиной в несколько килобайтов). Этот способ передачи связан с тем, что локальная сеть должна обеспечивать качественную связь для всех компьютеров сети за разумное время доступа - время ожидания пользователем начала связи. Естественно, оно не должно быть слишком большим. Поскольку в сетях наиболее распространенных конфигураций не монет происходить несколько передач одновременно во избежание смешивания информации, то без разделения передаваемых данных на пакеты часть пользователей могла бы оказаться фактически отрезанной от сети. Таким образом, процесс информационного обмена в сети представляет собой циркуляцию пакетов, каждый из которых содержит данные (или часть данных), передаваемых от абонента к абоненту.

Выше говорилось, что сети породили новые (сетевые) технологии обработки информации. Распространенный способ организации обработки информации в сети называется технологией «клиент–сервер» . В ней предполагается глубокое разделение функций компьютеров в сети. При этом в функции клиента (рабочей станции) входит:

• предоставление пользовательского интерфейса, ориентированного на нужды пользователя;
• формирование запросов к серверу, причем не обязательно с информированием об этом пользователя; в идеале пользователь вообще не вникает в технологию общения своего компьютера с сервером;
• анализ ответов сервера на запросы и предъявление их пользователю.

Основная функция сервера - выполнение специфических действий по запросам клиента (например, решение сложной математической задачи, поиск данных в базе данных, соединение клиента с другим клиентом и т. д.). Слайд 2

Локальная сеть - это объединение нескольких компьютеров, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга (обычно в пределах одного здания) для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач. В небольшой локальной сети может быть 10-20 компьютеров, в очень большой – порядка 1000.

Аппаратные средства локальной сети компьютеры (серверы и рабочие станции); сетевые платы; каналы связи; специальные устройства, поддерживающие функционирование сети (маршрутизаторы, концентраторы, коммутаторы).

Сервер и рабочие станции Более развитые сети, помимо компьютеров конечных пользователей - рабочих станций, включают специальные компьютеры - серверы. Сервер - это выделенный в сети компьютер, выполняющий функции обслуживания рабочих станций. Есть разные виды серверов: файл-серверы, серверы баз данных и др. Например, компьютер, выполняющий функции файл-сервера, используется только для одной цели: обеспечивать пользователям доступ к аппаратным и программным ресурсам сервера, а не компьютеров друг друга, что улучшает защиту персональных данных.

Сетевая плата Каждый компьютер подключается к сети с помощью сетевой платы ‑ адаптера, которая поддерживает конкретную схему подключения. Так, широко распространенными являются адаптеры Ethernet с пропускной способностью от 10 или 100 Мбит/с. К сетевой плате подключается сетевой кабель. Если используется радиосвязь или связь на инфракрасных лучах, то кабель не требуется.

Т ипы сетевых кабелей неэкранированная витая пара; волоконно-оптический кабель.

Витая пара Витая пара представляет собой набор из восьми проводов, скрученных попарно таким образом, чтобы обеспечивать защиту от электромагнитных помех. Каждая витая пара соединяет с сетью только один компьютер, поэтому нарушение соединения сказывается только на этом компьютере, что позволяет быстро находить и устранять неисправности.

Волоконно-оптические кабели передают данные в виде световых импульсов по стеклянным проводам. Волоконно-оптический кабель обладает существенными преимуществами по сравнению с любыми вариантами медного кабеля. Волоконно-оптические кабели обеспечивают наивысшую скорость передачи; они более надежны, так как не подвержены электромагнитным помехам. Оптический кабель очень тонок и гибок, что делает его транспортировку более удобной по сравнению с более тяжелым медным кабелем. Скорость передачи данных по оптическому кабелю составляет сотни ты­сяч мегабитов в секунду, что примерно в тысячу раз быстрее, чем по проводам витой пары. Волоконно-оптический кабель

Беспроводная связь на радиоволнах может использоваться для организации сетей в пределах больших помещений там, где применение обычных линий связи затруднено или нецелесообразно. Кроме того, беспроводные линии могут связывать удаленные части локальной сети на расстояниях до 25 км (при условии прямой видимости).

Совместно используемые внешние устройства включают в себя подключенные к серверу накопители внешней памяти, принтеры, графопо­строители и другое оборудование, которое становится доступным с рабочих станций. Помимо кабелей и сетевых адаптеров, в локальных сетях на витой паре используются другие сетевые устройства - концентраторы, коммутато­ры и маршрутизаторы.

Концентратор (h ub) называемый также хаб - устройство, объединяющее несколько (от 5 до 48) ветвей звездообразной локальной сети и передающее информационные пакеты во все ветви сети одинаково.

Коммутатор (switch) делает то яке самое, но, в отличие от концентратора, обеспечивает передачу пакетов в заданные ветви. Это обеспечивает оптимизацию потоков данных в сети и повышение защищенности от несанкционированного проникновения.

Маршрутизатор (роутер) - устройство, выполняющее пересылку данных между двумя сетями, в том числе между локальными и глобальными сетями. Маршрутизатор, по сути, является специализированным микрокомпьютером, имеет собственный процессор, оперативную и постоянную память, операционную систему.

Топологии сетей Локальные сети в зависимости от назначения и технических решений могут иметь различные конфигурации (топологии, архитектуры),

Кольцевая В кольцевой топологии информация передается по замкнутому каналу. Каждый абонент непосредственно связан с двумя ближайшими соседями, хотя в принципе способен связаться с любым абонентом сети.

Радиальная (звезда) В радиальной топологии (топология «звезда») в центре находится концентратор, последовательно связывающийся с абонентами и связывающий их друг с другом.

Шинная В шинной топологии компьютеры подключены к общему для них кана­лу (шине), через который могут обмениваться сообщениями.

Древовидная В древовидной топологии реализована иерархическая подчиненность компьютеров.

Технология «клиент–сервер». Распространенный способ организации обработки информации в сети называется технологией «клиент–сервер» . В ней предполагается глубокое разделение функций компьютеров в сети. При этом в функции клиента (рабочей станции) входит: предоставление пользовательского интерфейса, ориентированного на нужды пользователя; формирование запросов к серверу, причем не обязательно с информированием об этом пользователя; в идеале пользователь вообще не вникает в технологию общения своего компьютера с сервером;

Спасибо за внимание!

Московский Государственный Горный Университет

Кафедра Автоматизированных Систем Управления

Курсовой проект

по дисциплине «Сети ЭВМ и телекоммуникации»

на тему: «Проектирование локальной вычислительной сети»

Выполнил:

Ст. гр. АС-1-06

Юрьева Я.Г.

Проверил:

проф., д. т. н. Шек В.М.

Москва 2009

Введение

1 Задание на проектирование

2 Описание локально-вычислительной сети

3 Топология сети

4 Схема локальной сети

5 Эталонная модель OSI

6 Обоснование выбора технологии развертывания локальной сети

7 Сетевые протоколы

8 Аппаратное и программное обеспечение

9 Расчет характеристик сети

Список используемой литературы

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой коммуникационную систему, объединяющую компьютеры и периферийное оборудование на ограниченной территории, обычно не больше нескольких зданий или одного предприятия. В настоящее время ЛВС стала неотъемлемым атрибутом в любых вычислительных системах, имеющих более 1 компьютера.

Основные преимущества, обеспечиваемые локальной сетью – возможность совместной работы и быстрого обмена данными, централизованное хранение данных, разделяемый доступ к общим ресурсам, таким как принтеры, сеть Internet и другие.

Еще одной важнейшей функцией локальной сети является создание отказоустойчивых систем, продолжающих функционирование (пусть и не в полном объеме) при выходе из строя некоторых входящих в них элементов. В ЛВС отказоустойчивость обеспечивается путем избыточности, дублирования; а также гибкости работы отдельных входящих в сеть частей (компьютеров).

Конечной целью создания локальной сети на предприятии или в организации является повышение эффективности работы вычислительной системы в целом.

Построение надежной ЛВС, соответствующей предъявляемым требованиям по производительности и обладающей наименьшей стоимостью, требуется начинать с составления плана. В плане сеть разделяется на сегменты, подбирается подходящая топология и аппаратное обеспечение.

Топологию «шина» часто называют «линейной шиной» (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.

В сети с топологией «шина» (рис.1.) компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов.

Рис.1. Топология «Шина»

Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу.

Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть.

Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в ней нельзя. Так как кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов, в том числе:

· характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети;

· частота, с которой компьютеры передают данные;

· тип работающих сетевых приложений;

· тип сетевого кабеля;

· расстояние между компьютерами в сети.

Шина - пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.

Отражение сигнала

Данные, или электрические сигналы, распространяются по всей сети - от одного конца кабеля к другому. Если не предпринимать никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Поэтому, после того как данные достигнут адресата, электрические сигналы необходимо погасить.

Терминатор

Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы (terminators), поглощающие эти сигналы. Все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например к компьютеру или к баррел-коннектору - для увеличения длины кабеля. К любому свободному - неподключенному - концу кабеля должен быть подсоединен терминатор, чтобы предотвратить отражение электрических сигналов.