Виды и способы построения локальных сетей

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ХАРЬКОВСКИЙ  ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ»

КАФЕДРА «СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИИ» 
 
 

Реферат

                       на тему: « Виды  и способы построения  локальных сетей»

                      по курсу «Компьютерные сети и телекоммуникации» 
 

                                                                                                    Выполнила:

                                                                                                    студентка 1-го курса, группа ЭК-60

                                                                                                    Виленская К.М.

                                                                                                    Проверил:

                                                                                                    доцент кафедры СИ

                                                                                                    Касилов О.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Харьков 2011 
 
 
 

СОДЕРЖАНИЕ 
 

Введение…………………………………………………………………..3

1 Локальная сеть………………………………………………………….4

   1.1 Характеристика  локальной сети………………………………......4

   1.2 Назначение  локальной сети…………………………………….....6

2 Типы локальной  сети ………………………………………………….6

   2.1 Общие  сведенья о типах локальной  сети…………………………6

   2.2 Одноранговые  локальные сети …………………………………...7

   2.3 Сети  на основе сервера…………………………………………….10

3 Построение  локальных сетей …………………………………………15

   3.1 Оборудование  локальных сетей…………………………………...15

   3.2 Маршрутизаторы  как средство объединения локальных  сетей…17

   3.3 Коммутация 3-го уровня…………………………………………...21

Выводы…………………………………………………………………….22

Список источников информации ………………………………………..24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                   3

ВВИДЕНИЕ 
 

     Локальная сеть создаётся для рационального  использования компьютерного оборудования и эффективной работы сотрудников. В настоящее время трудно представить  себе фирму или даже квартиру, где при наличии хотя бы двух компьютеров они не были бы соединены в сеть. Сеть позволяет пересылать файл с одной машины на другую, хранить совместный архив (как правило, компьютеры неравноценны, и у какого-то из них дисковое пространство больше) и делать распечатки.

     Локальная сеть предоставляет возможность  совместного использования оборудования. Часто дешевле создать локальную  сеть и установить один принтер на все подразделение, чем приобретать  по принтеру для каждого рабочего места. Файловый сервер сети позволяет обеспечить и совместный доступ к программам.

     В локальных сетях используются две  основные топологии связей: общая  шина и кольцо. В качестве физических линий связи используют витую  пару, коаксиальный кабель или оптоволокно. Также существует огромное количество устройств для создания локальных сетей например: Сетевая плата ,кабель , хаб, маршрутизатор ( роутер) и много других .

       В данной работе мы рассмотрим  некоторые аспекты локальных  сетей . 
 
 
 
 
 
 
 
 

4

     1 ЛОКАЛЬНАЯ СЕТЬ

     1.1 Характеристика локальной  сети

     Важной  составной частью глобальных сетей  являются локальные сети (Local Area Network). Их можно определить по протяженности  до 1 км и скоростью передачи данных

     Локальная сеть (иногда используется термин «локальная вычислительная сеть», сокращенно ЛВС) - это группа из нескольких компьютеров, соединенных между собой посредством кабелей (иногда также телефонных линий или радиоканалов), используемых для передачи информации между компьютерами. Для соединения компьютеров в локальную сеть необходимо сетевое оборудование и программное обеспечение

     Локальная сеть представляет собой компьютерную сеть, географически сконцентрированную в одном здании или в комплексе  зданий. Когда пользователь выходит  в Интернет из здания университета или корпорации, доступ почти всегда осуществляется через локальную сеть. При подобном типе доступа к Интернету хост пользователя представляет собой узел локальной сети, а локальная сеть предоставляет доступ к Интернету через маршрутизатор, как показано на рис. 5.17. Здесь локальная сеть изображается как одна линия связи (один канал) между каждым пользовательским хостом и маршрутизатором. В линии связи используется протокол канального уровня (уровня передачи данных), частью которого является протокол коллективного доступа. Скорость передачи R в большинстве локальных сетей очень высока.

       Уже в начале 80-х годов популярными  были локальные сети, работавшие  на скорости 10 Мбит/с; сегодня  широкое распространение  

     5

     получили  сети со скоростями в 100 Мбит/с, но также  существуют сети, работающие на скорости в 1 Гбит/с.

     В 80-е годы и в начале 90-х популярными  были два класса технологий локальных  сетей. Первый класс технологий состоял  из локальных сетей Ethernet (также известных  по номеру стандарта IEEE 802.3), в которых  применяется протокол произвольного доступа.

     Второй  класс локальных сетей основан  на протоколах передачи маркера, к которым  относятся сети типа Token ring (маркерное  кольцо), также известные как сети стандарта IEEE 802.5, и протоколе FDDI (Fiber Distributed Data Interface — распределенный интерфейс передачи данных по волоконно-оптическим каналам). 

     6

     1.2 НАЗНАЧЕНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ  СЕТИ

     Назначение  всех компьютерных сетей можно выразить двумя словами: совместный доступ (или совместное использование). Прежде всего, имеется в виду совместный доступ к данным. Людям, работающим над одним проектом, приходится постоянно использовать данные, создаваемые коллегами. Благодаря локальной сети разные люди могут работать над одним проектом не по очереди, а одновременно.

     Локальная сеть предоставляет возможность  совместного использования оборудования. Часто дешевле создать локальную  сеть и установить один принтер на все подразделение, чем приобретать  по принтеру для каждого рабочего места. Файловый сервер сети позволяет обеспечить и совместный доступ к программам.

     Оборудование, программы и данные объединяют одним  термином: ресурсы. Можно считать, что  основное назначение локальной сети - совместный доступ к ресурсам.

     У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров.

     2 ТИПЫ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

     2.1 Общие сведенья  о типах локальной  сети 

     Типы  лвс делятся на группы, используя  определенные классификационные признаки. Лвс делятся по назначению на поисковые, информационно-поисковые, управляющие, расчетные, информационно-расчетные и др. По типу используемых в сети ЭВМ лвс делятся на однородные и неоднородные. Организация управления однородных лвс имеет два вида: сети с централизованным и децентрализованным управлением.

      7

       Также лвс различают по скорости передачи данных. Бывают лвс с не большой пропускной способностью (единицы мегабит за секунду), со средней пропускной способностью (десятки мегабит за секунду) и с высокой пропускной способностью (сотни мегабит за секунду). Конфигурация элементов в сети лвс может выглядеть «звездой», «кольцом», «шиной».  
           Типы лвс могут быть различными в различных ситуациях. Но при этом, все типы лвс имеют общие свойства и характеристики, которые являются неотъемлемыми составляющими сети. Таким образом, лвс сети состоят из ряда составляющих, которые характеризуют ту или иную сетевую направленность.

     Различают типы лвс без выделенных серверов, так называемые одноранговые, и на основе выделенного сервера или нескольких выделенных серверов. 

     2.2 Одноранговыелокальные сети

     В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров  и нет выделенного (dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети.                Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети.  
Размеры 
          Одноранговые сети называют также рабочими группами. Рабочая группа — это небольшой коллектив, поэтому в одноранговых сетях чаще всего не более 30 компьютеров.  
Стоимость 
           Одноранговые сети относительно просты. Поскольку каждый компьютер является одновременно и клиентом, и сервером, нет необходимости в мощном центральном сервере или в других компонентах,

     8

     обязательных  для более сложных сетей. Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных (и более дорогих) компьютеров.  
Операционные системы  
            В одноранговой сети требования к производительности и к уровню защиты для сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером. Выделенные серверы функционируют исключительно в качестве серверов, но не клиентов или рабочих станций (workstation). О них мы еще поговорим подробнее на этом занятии, но чуть позже.  
           В такие операционные системы, как Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows for Workgroups и Microsoft Windows 95, встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть, дополнительного программного обеспечения не требуется.  
Реализация 
Одноранговая есть характеризуется рядом стандартных решений:

• компьютеры расположены на рабочих столах пользователей;
• пользователи сами выступают в роли админисфаторов и обеспечивают защиту информации;
• для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система.  
  Целесообразность применения 
     Одноранговая сеть вполне подходит там, где:
• количество пользователей не превышает 30 человек;
• пользователи расположены компактно;
• вопросы зашиты данных не критичны;
• в обозримом будущем не ожидается значительного расширения фирмы и следовательно, сети.

                                                                                                                              9 
      Если эти условия выполняются, то скорее всего, выбор одноранговой сети будет правильным (чем сети на основе сервера).  
Некоторые соображения 
     Несмотря на то что одноранговые сети вполне удовлетворяют потребностям небольших фирм, иногда возникают ситуации, когда их использование может оказаться неуместным. Выскажем некоторые замечания относительно одпоранговых сетей, которые Вы должны иметь в виду, выбирая тип сети.  
Администрирование 
Сетевое администрирование (administration) решает ряд задач, в том числе:

• управление работой пользователей и защитой данных;
• обеспечение доступа к ресурсам;
• поддержка приложений и данных;
• установка и модернизация прикладного программного обеспечения.

В типичной одноранговой сети системный администратор, контролирующий всю сеть, не выделяется. Каждый пользователь сам администрирует свой компьютер.  
Разделяемые ресурсы 
Все пользователи могут «поделиться» своими ресурсами с другими. К совместно используемым ресурсам относятся каталоги, принтеры, факс-модемы и т.н.  
Требования к компьютерам 
В одноранговой сети каждый компьютер должен:

• большую часть своих вычислительных ресурсов предоставлять локальному пользователю (сидящему за этим компьютером);
• для поддержки доступа к ресурсам удаленного пользователя (обращающегося к серверу по сети) подключать дополнительные

                                                                                                                            10

вычислительные  ресурсы.  
Сеть на основе сервера требует более мощных серверов, поскольку они должны обрабатывать запросы пссх клиентов сети.  
Защита 
Зашита подразумевает установку пароля на разделяемый ресурс, например на каталог. Централизованно управлять защитой в одноранговой сети очень сложно, так как каждый пользователь устанавливает ее самостоятельно, да и «общие» ресурсы могут находиться на всех компьютерах, а не только на центральном сервере. Такая ситуация представляет серьезную угрозу для всей сети, кроме того, некоторые пользователи могут вообще не установить защиту. Если для Вас вопросы конфиденциальности являются принципиальными, рекомендуем выбрать сеть на основе сервера.  
Подготовка пользователя 
Поскольку в одноранговой сети каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер, пользователи должны обладать достаточным уровнем знаний, чтобы работать и как пользователи, и как администраторы своего компьютера.

2.3 Сети на основе сервера 
Если к сети подключено более 30 пользователей, то одноранговая сеть, где компьютеры выступают в роли и клиентов, и серверов, может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы. Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Сети на основе сервера стали промышленным стандартом, и именно они будут приводиться обычно в качестве примера в этом пособии.  
С увеличением размеров сети и объема сетевого трафика необходимо

11

увеличивать количество серверов. Распределение задач среди  нескольких серверов гарантирует, что  каждая задача будет выполняться самым эффективным способом из всех возможных.  
Специализированные серверы  
Круг задач, которые должны выполнять серверы, многообразен и сложен. Чтобы приспособиться к возрастающим потребностям пользователей, серверы в больших сетях стали специализированными (specialized). Например, в сети Windows 2003 Server существуют различные типы серверов.  
Файл-серверы и принт-серверы.  
Файл-серверы и принт-серверы управляют доступом пользователей соответственно к файлам и принтерам. Например, чтобы работать с текстовым процессором, Вы прежде всего должны запустить его на своем компьютере. Документ текстового процессора, хранящийся на файл-сервере, загружается в память Вашего компьютера, и, таким образом, Вы можете работать с этим документом на своем компьютере. Другими словами, файл-сервер предназначен для хранения файлов и данных.  
Серверы приложений.  
На серверах приложений выполняются прикладные части клиент-серверных приложений, а также находятся данные, доступные клиентам. Например, чтобы упростить извлечение данных, серверы хранят большие объемы информации в структурированном виде. Эти серверы отличаются от файл- и принт-серверов. В последних файл или данные целиком копируются на запрашивающий компьютер. А в сервере приложений на запрашивающий компьютер пересылаются только результаты запроса. Приложение-клиент на удаленном компьютере получает доступ к данным, хранимым на сервере приложений. Однако вместо всей базы данных на Ваш компьютер с сервера загружаются только результаты запроса. Например, Вы можете получить список работников, родившихся в ноябре.

                                                                                                                                 12 
Почтовые серверы.  
Почтовые серверы управляют передачей электронных сообщений между пользователями сети.  
Факс-серверы.  
Факс-серверы управляют потоком входящих и исходящих факсимильных сообщений через один или несколько факс-модемов.  
Коммуникационные серверы.  
Коммуникационные серверы управляют потоком данных и почтовых сообщений между этой сетью и другими сетями, мэйнфреймами или удаленными пользователями через модем и телефонную линию.  
Служба каталогов предназначена для поиска, хранения и защиты информации в сети. Windows NT Server объединяет компьютеры в логические группы — домены (domain), -система защиты которых наделяет пользователей различными правами доступа к любому сетевому ресурсу.  
В расширенной сети использование серверов разных типов приобретает особую актуальность. Необходимо поэтому учитывать все возможные нюансы, которые могут проявиться при разрастании сети, с тем чтобы изменение роли определенного сервера в дальнейшем не отразилось на работе всей сети.  
Значение программного обеспечения 
Сетевой сервер и операционная система работают как единое целое. Без операционной системы даже самый мощный сервер представляет собой лишь груду железа. А операционная система позволяет реализовать потенциал аппаратных ресурсов сервера. Некоторые системы, например Microsoft Windows 2003 Server, были созданы специально для того, чтобы использовать преимущества наиболее передовых серверных технологий.  
Преимущества 
Разделение ресурсов 
Сервер спроектирован так, чтобы предоставлять доступ к множеству файлов

13

и принтеров, обеспечивая  при этом высокую производительность и защиту.  
Администрирование и управление доступом к данным осуществляется централизованно. Ресурсы, как правило, расположены также централизованно, что облегчает их поиск и поддержку. Например, в системе Windows NT Server разделение каталогов осуществляется через File Manager.  
Резервное копирование данных 
Поскольку жизненно важная информация расположена централизованно, т.е. сосредоточена на одном или нескольких серверах, нетрудно обеспечить ее регулярное резервное копирование (backup).  
 
Избыточность 
Благодаря избыточным системам данные на любом сервере могут дублироваться в реальном времени, поэтому в случае повреждения основной области хранения данных информация не будет потеряна — легко воспользоваться резервной копией.  
Количество пользователей 
Сети на основе сервера способны поддерживать тысячи пользователей. Сетями такого размера, будь они одноранговыми, было бы невозможно управлять.  
Аппаратное обеспечение 
Так как компьютер пользователя не выполняет функций сервера, требования к его характеристикам зависят от потребностей самого пользователя. Типичный компьютер-клиент имеет, по крайней мере, 486-й процессор и от 8 до 16 Мб оперативной памяти.  
Комбинированные сети 
    Существуют и комбинированные типы сетей, совмещающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера. Многие администраторы считают, что такая сеть наиболее полно удовлетворяет их запросы, так как в ней могут функционировать оба типа операционных

14

систем.  
   Операционные системы для сетей на основе сервера, например Microsoft Windows NT Server или Novell® NetWare®, в этом случае отвечают за совместное использование основных приложений и данных. На компьютерах-клиентах могут выполняться операционные системы Microsoft Windows NT Workstation или Windows 95, которые будут управлять доступом к ресурсам выделенного сервера и в то же время предоставлять в совместное использование свои жесткие диски, а по мере необходимости разрешать доступ и к своим данным.  
   Комбинированные сети — наиболее распространенный тип сетей, но для их правильной реализации и надежной защиты необходимы определенные знания и навыки планирования. 
Аппаратное обеспечение сервера 
  Одноранговые сети и сети на основе сервера объединяет общая цель — разделение ресурсов. А вот различия между одноранговыми серверами и выделенными серверами определяют:

• требования к аппаратному обеспечению;
• способ поддержки пользователей.

Резюме 
  Широко распространены 2 типа сетей: одноранговые и сети на основе сервера.  
  В одноранговых сетях каждый компьютер функционирует как клиент и как сервер. Для небольшой группы пользователей подобные сети легко обеспечивают разделение данных и периферийных устройств. Вместе с тем, поскольку администрирование в одноранговых сетях нецентрализированное, обеспечить развитую защиту данных трудно.  
  Сети на основе сервера наиболее эффективны в том случае, когда совместно используется большое количество ресурсов и данных. Администратор может управлять защитой данных, наблюдая за функционированием сети. В таких

     15

     сетях может быть один или нескольно серверов, в зависимости от объема сетевого трафика, количества периферийных устройств и т.п. Например, в одной сети могут присутствовать DHCP сервер, коммуникационный сервер, сервер баз данных и HTTP сервер.  
    Существуют также и комбинированные сети, объединяющие свойства обоих типов сетей. Такие сети довольно популярны, хотя для эффективной работы они требуют более тщательного планирования, в связи с этим и подготовка пользователей должна быть выше.

     3 Построение локальных  сетей 

      Для построения  сетей  из  нескольких  компьютеров,  соединенных общей  шиной  Ethernet,  достаточно  проложить  и  разделать   кабели, установить и сконфигурировать сетевые адаптеры  и  установить  сетевые операционные системы на компьютеры.

     После этого сеть работала, а администратору на аппаратном уровне оставалось только присматривать за порядком в нехитром, но  ненадежном кабельном хозяйстве. Добавление новых пользователей тоже  не  вызывало особых проблем, но  лишь  до  тех  пор,  пока  хватало  длины  кабеля, терпение при поиске плохих разъемов и полосы  пропускания разделяемой среды передачи. Современные сети представляют собой довольно  сложные распределенные аппаратно-программные  комплексы,  способы,  построения которых неоднозначны

3.1 Оборудование локальных сетей

Конечное  сетевое оборудование

      Конечное сетевое оборудование является источником и  получателем информации, передаваемой по сети.

     Компьютеры, подключенные к сети, являются самым универсальным узлом.   Прикладное   использование   компьютеров   в    сети определяется   программным   обеспечением   и   установленным дополнительным   оборудованием.   Установка   мультимедийного оборудования может  превратить  в  IP-телефон,  видеотелефон, терминал видеоконференцсвязи.

     Сетевой интерфейс  обеспечивается  адаптером  локальной  сети  и программными средствами загружаемой  операционной  системы.  Для дальних коммуникаций используется модем внутренний или  внешний. С точки зрения  сети,”лицом”  компьютера  является  его  сетевой адаптер. Тип  

                                                                                                                                 16

сетевого  адаптера должен соответствовать назначению компьютера и его сетевой активности.

    Сервер является тем же компьютером,  но  подразумевается  его более высокая сетевая  активность.  Для  подключения  к  сети желательно            использовать            полнодуплексные высокопроизводительные    адаптеры.         Серверы     желательно подключать к выделенному порту коммутатора в  полнодуплексном режиме. При установке двух или более  сетевых  интерфейсов  и соответствующего программного обеспечения сервер может играть роль  маршрутизатора   или   моста.   Серверы   могут   иметь возможность   “горячей”    замены    дисковых    накопителей,              резервирование   питания,   блокировку   несанкционированного доступа, средства мониторинга состояния (включая  возможностьсообщения о критических событиях на пейджер  администратора).

     Серверы, как  правило,  должны  иметь  высокопроизводительную дисковую подсистему, в качестве интерфейса которой используют шину SCSI.

      Терминалы, алфавитно-цифровые и графические,  используются  в клиент-серверных   системах   в   качестве    рабочих    мест пользователя, а также  в  качестве  консолей  для  управления  сетевым  оборудованием.     Терминалы,   как   правило,   имеют последовательный   интерфейс   RS-232   C.  

       Терминал   имеет собственную систему команд. Терминал  может  эмулироваться  и персональным компьютером,  при  этом  в  качестве  интерфейса  может выступать как СОМ – порт, так и сетевой интерфейс. Разделяемые принтеры обеспечивают печать заданий от множества пользователей  локальной  сети.  В  общем  случае  для  этого  требуется принт-сервер – средство выборки заданий из  очереди   и собственно принтер, логически подключенный к принт-серверу.

        В  роли  принт-сервера  может  выступать  обычный  компьютер,подключенный к сети, и  принтер  подключается  к  его  порту. Принт-сервер может  встраиваться  в  собственно  принтер  или исполняться   в   виде   отдельного   сетевого    устройства.