Лекции

Лекция 1. Локальные вычислительные сети (LAN)Локальная вычислительная сеть (ЛВС, LAN – Local Area Network ) – это совокупность аппаратногои программного обеспечения, позволяющего объединить компьютеры в единую распределенную системуобработки и хранения информации. К аппаратному обеспечению можно отнести компьютеры, сустановленными на них сетевыми адаптерами, повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты,маршрутизаторы и др., соединенные между собой сетевыми кабелями. К программному обеспечениюможно отнести сетевые операционные системы и протоколы передачи информации.

Расстояние междукомпьютерами объединяемыми в ЛВС обычно не превышает нескольких километров (термин "локальныесети"), 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 единуюЛВС несколько ЛВС, разнесенных на тысячи километров, однако это скорее именно объединение сетей итермин ЛВС здесь не достаточно точен.Задачи, решаемые ЛВС1. Передача файлов:Во-первых, экономится бумага и чернила принтера. Во-вторых, электрический сигнал по кабелю изотдела в отдел движется гораздо быстрее, чем любой сотрудник с документом.

Он не болтает о футболе ине забывает в курилке важные документы. Кроме того, за электричество Вы платите гораздо меньше, чемзарплата курьера.2. Разделение (совместное использование) файлов данных и программ:отпадает необходимость дублировать данные на каждом компьютере. В случае если данные бухгалтерииодновременно нужны дирекции, планово экономическому отделу и отделу маркетинга, то нет необходимости отнимать время и нервы у бухгалтера, отвлекая его от калькуляции себестоимости каждые трисекунды. Кроме того, если бухгалтерию ведут несколько человек, то 20 независимых копий бухгалтерскойпрограммы и соответственно 20 копий главной книги (1 человек занимается зарплатой, 2-ой материаламии т.д.) создали бы большие трудности для совместной работы и невероятные трудности при попыткеобъединить все копии в одну.

Сеть позволяет бухгалтерам работать с программой одновременно и видетьданные, вносимые друг другом.3. Разделение (совместное использование) принтеров и другого оборудования:значительно экономятся средства на приобретение и ремонт техники, т.к. нет никакой необходимостиустанавливать принтер у каждого компьютера, достаточно установить сетевой принтер.4. Электронная почта:помимо экономии бумаги и оперативности доставки, исключается проблема "Был, но только что вышел.Зайдите (подождите) через полчаса", а также проблема "Мне не передали" и "А вы точно оставлялидокументы?".

Когда бы занятый товарищ ни вернулся, письмо будет ждать его.5. Координация совместной работы:при совместном решении задач, каждый может оставаться на рабочем месте, но работать "в команде". Дляменеджера проекта значительно упрощается задача контроля и координирования действий, т.к. сетьсоздает единое, легко наблюдаемое виртуальное пространство с большой скоростью взаимодействиятерриториально разнесенных участников.6. Упорядочивание делопроизводства, контроль доступа к информации, защита информации:Чем меньше потенциальных возможностей потерять (забыть, положить не в ту папку) документ, темменьше таких случаев будет. В любом случае, гораздо легче найти документ на сервере (автоматическийпоиск, всегда известно авторство документа), чем в груде бумаг на столе.

Сеть также позволяет проводитьединую политику безопасности на предприятии, меньше полагаясь на сознательность сотрудников: всегдаможно четко определить права доступа к документам и протоколировать все действия сотрудников.7. Стиль и престиж:Играют не последнюю роль, особенно в высокотехнологичных областях.1. Сетевые адаптеры (сетевые карты)Существуют большое количество сетевых карт различных производителей, однако, по типу используемогопротокола канального уровня, можно выделить три наиболее используемых типа:1.

Сетевая карта Ethernet (Fast Ethernet).Самая распространенная сетевая карта. Используется в небольших офисных ЛВС и ЛВС среднего размера.Использование протокола Ethernet позволяет карте работать на скорости 10 Мбит/с, а протокола FastEthernet – 100 Мбит/с. Эти протоколы будут подробно рассмотрены далее в лекциях.2. Сетевая карта Token Ring (High Speed Token Ring)Сетевая карта для больших ЛВС. Использование протокола Token Ring позволяет карте работать наскоростях 4 и 16 Мбит/с, а протокола High Speed Token Ring – на скоростях 100 и 155 Мбит/с.Составитель: Ляхевич А.Г., 2000 - 2002 год3. Сетевая карта FDDI (Fiber Distributed Data Interface)Используется в оптоволоконных сетях. Протокол FDDI работает на скорости 100 Мбит/с и исторически,когда скорости других протоколов ограничивались 10-16 Мбит/с, из-за дороговизны оптоволоконных сетейиспользовался в основном на магистральных сетях передачи данных.Выше были перечислены только самые распространенные протоколы, применяемые в сетевыхкартах.

Существуют сетевые карты, поддерживающие и другие протоколы (например, 100VG-AnyLAN илиGigabitEthernet). Подробнее об этих и других протоколах канального уровня будет сказано далее в лекциях.Существует также классификация сетевых карт, предложенная фирмой 3Com, делящая карты по четыремпоколениям развития. Однако, поскольку эта классификация представляет больше исторический, чемпрактический интерес, то интересующихся отошлю к книге В.Г.

Олифер, Н.А. Олифер "Компьютерныесети", с.274. Выпускаемые сейчас сетевые карты относятся в основном к четвертому поколению.Сетевые карты также можно условно разделить на сетевые карты для клиентских компьютеров исетевые карты для серверов. В сетевых картах для клиентских компьютеров значительная часть работыперекладывается на драйвер сетевой карты. Например, на стандартный драйвер фирм Microsoft и 3Com –драйвер NDIS (Network Driver Interface Specification), или драйвер ODI (Open Datalink Interface) фирмыNovell, использующийся в сетях NetWare.

Благодаря такому подходу сетевая карта оказывается проще идешевле, однако сильнее загружает центральный процессор компьютера, который вынужден выполнятьчасть функций сетевой карты, вместо выполнения прикладных задач пользователя. Поэтому сетевые карты,предназначенные для серверов, обычно снабжаются собственными процессорами, которые самостоятельновыполняют большую часть функций сетевой карты. Примером такой сетевой карты может служить сетеваякарта SMS EtherPower со встроенным процессором Intel i960.2.

Сетевые кабелиСетевые кабели бывают трех основных типов:- витая пара (экранированная и неэкранированная)- коаксиальный кабель (тонкий и толстый)- оптоволоконный кабель (одномодовый, многомодовый).Неэкранированная витая параНеэкранированная витая пара (UTP, unshielded twisted pair) - это кабель, в котором изолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины.

Скручивание проводников уменьшаетэлектрические помехи извне при распространении сигналов по кабелю. Существует семь категорий витойпары:ТаблицаКатегории кабеля витая параКатегорияХарактеристика1-2Устаревшие стандарты кабелей. Передача голоса и низкоскоростных данных (до 20 Кбит/с).3Наиболее широко распространенный на западе кабель телефонной проводки.Передача голоса и данных.4Улучшенный вариант категории 3. Повышенная помехоустойчивость и низкие потери сигнала.На практике используются редко.5Основной тип кабеля, используемый в современных компьютерных системах. Большинствоновых высокоскоростных протоколов ориентируются именно на витую пару пятой категории.6-7Выпускаются сравнительно недавно. Основное назначение – поддержка высокоскоростныхпротоколов на отрезках кабеля большей длины, чем кабель категории 5.

Кабель категории 7 постоимости соизмерим с волоконно-оптическим кабелем, хотя характеристики волоконнооптического кабеля выше. Поэтому ставится под сомнение целесообразность его применения.В дальнейшем, если не будет отдельно оговорено, под витой парой будет пониматься витая пара пятойкатегории. Неэкранированная витая пара имеет волновое сопротивление 100 Ом (стандарт ISO 11801допускает также 120 Ом).

Неэкранированная витая пара подключается к сетевой карте через разъем,напоминающий телефонный. Внешне вид кабеля приведен ниже.Рис. Неэкранированная витая параСоставитель: Ляхевич А.Г., 2000 - 2002 годКабель позволяет соединять напрямую только два компьютера, поэтому в сетях построенных на витой парепреобладает топология типа "звезда" (см. далее в лекциях), когда каждый из компьютеров, при помощисвоего кабеля подключен напрямую к дополнительному сетевому устройству - концентратору (hub),который и обеспечивает взаимодействие между компьютерами в сети.

Таким образом, при повреждениикабеля, сеть продолжит функционировать, а исчезнет связь только с одним компьютером, что легкодиагностируется и устраняется. С другой стороны, при повреждении концентратора сеть станет недоступной для всех компьютеров, подключенных к нему.Экранированная витая параВ экранированной витой паре (STP, shielded twisted pair) изолированная пара проводников дополнительнопомещена в экранирующую оплетку, что еще в большей степени увеличивает степень помехозащищенностисигналов. Экранированные витые пары внешне напоминают силовые электрокабели, используемые в быту.Рис.

Экранированная витая пара.По экранированным витым парам передают только данные, голос не передают. Экранирование защищаетпередаваемые сигналы от внешних помех, а также уменьшает вредное для здоровья электромагнитноеизлучение. Однако наличие заземляемого экрана удорожает кабель и усложняет его прокладку. Кроме того,экранированная витая пара имеет волновое сопротивление 150 Ом, поэтому невозможно просто "улучшить"отдельные участки сети, путем замены неэкранированной витой пары (100 Ом) на экранированную – дляэтого потребуется также заменить сетевые адаптеры.Тонкий коаксиальный кабельТонкий коаксиальный кабель RG-58 (иногда называется CheaperNet или ThinNet) представляет собой медный провод, экранированный при помощи оплетки.