Локальные сети: состав, назначение, возможности, тенденции развития
РОСЖЕЛДОР
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения»
(ФГБОУ ВПО РГУПС)
Кафедра «Документоведение и информационное обеспечение управления»
Дисциплина «Информационные технологии в управлении персоналом»
Расчетно-графическая работа на тему:
«Локальные сети: состав, назначение, возможности, тенденции развития»
Студент:
Группа:
Ростов – на – Дону
2015 г
Содержание
- Введение…………………………………………………………
3 - Основные понятия………………………………………………4
- Общие сведения о сетях………………………………………...5
- Локальные сети: состав, топология……………………………9
- Назначение локальных сетей…………………………………14
- Возможности локальных сетей……………………………….15
- Тенденции развития локальных сетей……………………….17
- Построение сети……………………………………………….19
- Адресация…………………………………………………….
..20 - LAN и VPN……………………………………………………..21
- Заключение………………………………………………….
...23 - Список использованных источников………………………..25
Введение
Вхождение России в мировое информационное пространство влечет за собой широчайшее использование новейших информационных технологий, и в первую очередь, компьютерных сетей. При этом резко возрастают и качественно видоизменяются возможности пользователя как в деле оказания услуг своим клиентам, так и при решении собственных организационно-экономических задач.
Уместно отметить, что современные компьютерные сети являются системой, возможности и характеристики которой в целом существенно превышают соответствующие показатели простой суммы составляющих элементов сети персональных компьютеров при отсутствии взаимодействия между ними.
Достоинства компьютерных сетей обусловили их широкое распространение в информационных системах кредитно-финансовой сферы, органов государственного управления и местного самоуправления, предприятий и организаций. Поэтому целью данной расчетно-графической работы является знакомство с основами построения и функционирования компьютерных сетей, для достижения поставленной цели необходимо ответить на ряд вопросов:
- Знакомство с компьютерными сетями, выделение их особенностей и отличий;
- Характеристика основных способов построения сетей (топология сетей);
- Назначение локальных сетей;
- Возможности локальных сетей;
- Тенденции развития локальных сетей.
Основные понятия
Сеть - это группа компьютеров, соединенных друг с другом каналом связи. Канал обеспечивает обмен данными внутри сети (то есть обмен данными между компьютерами данной группы). Сеть может состоять из двух-трех компьютеров, а может объединять несколько тысяч ПК. Физически обмен данными между компьютерами может осуществляться по специальному кабелю, телефонной линии, волоконно-оптическому кабелю или по радиоканалу.
Компьютеры в сети можно соединять:
- непосредственно друг с другом (так называемое двухточечное соединение);
- через промежуточные узлы связи.
Компьютеры, подключенные к сети, могут выполнять две функции: они могут быть рабочими станциями или серверами.
Рабочая станция - это любой рабочий компьютер в сети, не являющийся сервером, как правило, за ними работают пользователи. Требования к рабочим станциям определяются кругом задач станции. Обычно главными требованиями являются требования к быстродействию и к объему оперативной памяти.
Серверы - это компьютеры, которые управляют всей сетью и накапливают у себя все данные рабочих станций. Серверы могут работать в автоматическом режиме - они стоят без клавиатуры и иногда даже без монитора, но в любом случае серверы осуществляют функции управления сетью и концентрации данных. Администратор сети – лицо, в обязанности которого входят все вопросы, связанные с установкой и эксплуатацией сети, а также решение всех проблем, связанных с правами и возможностями пользователей сети.
Обычно в качестве сервера выбирается самый большой и мощный компьютер в сети. Однако развитие компьютерной техники явно ведет к уменьшению внутренних компонентов - компьютер становится быстрее и экономичнее. Поэтому за короткий срок сервер может устареть быстрее, чем обычные компьютеры, к которым не предъявляются такие высокие требования.
Принято различать локальные и глобальные сети. В сущности, главная разница между ними понятна уже по названиям, но есть и некоторые существенные технологические отличия.
Общие сведения о сетях
Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необходимо также иметь динамичные способы обращения к информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы; реализовывать сложную математическую и логическую обработку данных. Управление крупными предприятиями, управление экономикой на уровне страны требуют участия в этом процессе достаточно крупных коллективов. Такие коллективы могут располагаться в разных районах города, в различных регионах страны и даже в различных странах. Для решения задач управления, обеспечивающих реализацию экономической стратегии, становятся важными и актуальными скорость и удобство обмена информацией, а также возможность тесного взаимодействия всех участвующих в процессе выработки управленческих решений.
Принцип централизованной обработки данных не отвечал высоким требованиям к надежности процесса обработки, затруднял развитие систем и не мог обеспечить необходимые временные параметры при диалоговой обработке данных в многопользовательском режиме. Кратковременный выход из строя централизованной ЭВМ приводил к роковым последствиям для системы в целом, так как приходилось дублировать функции центральной ЭВМ, значительно увеличивая затраты на создание и эксплуатацию систем обработки данных.
Появление малых ЭВМ, микроЭВМ и персональных компьютеров потребовало нового подхода к организации систем обработки данных, к созданию новых информационных технологий. Возникло логически обоснованное требование перехода от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных, т.е. обработке, выполняемой на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему.
Для реализации распределенной обработки данных были созданы многомашинные ассоциации, структура которых разрабатывается по одному из следующих направлений:
- многомашинные вычислительные комплексы (МВК) – группа установленных рядом вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно информационно-вычислительный процесс;
- компьютерные (вычислительные) сети – совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.
Компьютерные сети являются высшей формой многомашинных ассоциаций. Выделяют основные отличия компьютерной сети от многомашинного вычислительного комплекса.
Первое отличие – размерность. В состав многомашинного вычислительного комплекса входят обычно две, максимум три ЭВМ, расположенные преимущественно в одном помещении. Вычислительная сеть может состоять из десятков и даже сотен ЭВМ, расположенных на расстоянии друг от друга от нескольких метров до тысяч километров.
Второе отличие – разделение функций между ЭВМ. Если в многомашинном вычислительном комплексе функции обработки данных, передачи и управления системой могут быть реализованы в одной ЭВМ, то в вычислительных сетях эти функции разделены между различными ЭВМ.
Третье отличие – необходимость решения в сети задачи маршрутизации сообщений. Сообщение от одной ЭВМ к другой может быть передано по различным маршрутам в зависимости от состояния каналов связи, соединяющих ЭВМ друг с другом.
В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:
- глобальные сети (WAN – Wide Area Network);
- региональные сети (MAN – Metropolitan Area Network);
- локальные сети (LAN – Local Area Network).
Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2 – 2,5 км.
Основной назначение любой компьютерной сети – предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям.
С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.
Сервер – компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети. Сервер – источник ресурсов сети.
Рабочая станция – персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой (MS DOS, Windows и т.д.), обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.
Компьютерные сети, как было сказано выше, реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером.
Клиент – задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтения файлов, поиск информации в базе данных и т.д.
Сервер, определенный ранее, выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.
Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. Для подобных систем приняты термины – системы или архитектура клиент – сервер.
Архитектура клиент – сервер может использоваться как в одноранговых сетях, так и в сети с выделенным сервером.
Одноранговая сеть, в которой нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого центра для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть. Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям.
Достоинства одноранговых сетей:
- низкая стоимость;
- высокая надежность.
Недостатки одноранговых сетей:
- зависимость эффективности работы сети от количества станций;
- сложность управления сетью;
- сложность обеспечения защиты информации;
- трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.
Наибольшей популярностью пользуются одноранговые сети на базе сетевых операционных систем LANtastic, NetWare Lite.
В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций.
Такой компьютер обычно называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства – жесткие диски, принтеры и модемы.
Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как правило, осуществляются через сервер.
Достоинства сети с выделенным сервером:
- надежна система защиты информации;
- высокое быстродействие;
- отсутствие ограничений на число рабочих станций;
- простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.
Недостатки сети:
- высокая стоимость из-за выделения одного компьютера на сервер;
- зависимость быстродействия и надежности от сервера;
- меньшая гибкость по сравнению с одноранговыми сетями.
Сети выделенным сервером являются наиболее распространенными у пользователей компьютерных сетей. Сетевые операционные системы для таких сетей – LANServer (IBM), Windows NT Server версий 3.51 и 4.0 и NetWare (Novell).
Локальные сети: состав, топология
Локальная сеть (локальная вычислительная сеть, ЛВС) – это комплекс оборудования и программного обеспечения, обеспечивающий передачу, хранение и обработку информации.
Основные характеристики локальной сети:
В настоящее время в различных странах мира созданы и эксплуатируются различные типы ЛВС с различными размерами, топологией, алгоритмами работы, архитектурной и структурной организацией. Независимо от типа сетей, к ним предъявляются общие требования:
Скорость - важнейшая характеристика локальной сети;
Адаптируемость – свойство локальной сети расширяться и устанавливать рабочие станции там, где это требуется;
Надежность – свойство локальной сети сохранять полную или частичную работоспособность вне зависимости от выхода из строя некоторых узлов или конечного оборудования.
Состав локальной сети
В состав локальной сети (ЛВС) входит следующее оборудование:
Активное оборудование – коммутаторы, маршрутизаторы, медиаконвекторы;
Пассивное оборудование – кабели, монтажные шкафы, кабельные каналы, коммутационные панели, информационные розетки;
Компьютерное и периферийное оборудование – серверы, рабочие станции, принтеры, сканеры.
В зависимости от требований, предъявляемых к проектируемой сети, состав оборудования, используемый при монтаже, может варьироваться.
Топология локальных сетей:
Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути.
Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. И хотя выбирать топологию пользователю сети приходится нечасто, знать об особенностях основных топологий, их достоинствах и недостатках надо.
Существует три базовые топологии сети:
Шина (bus) — все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам (рис. 1).
Рис. 1. Сетевая топология шина
Звезда – бывает двух основных видов:
Активная звезда (истинная звезда) - к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи. Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального — одному или нескольким периферийным. ( Рис. 2)
Рис. 2. Активная звезда
Пассивная звезда, которая только внешне похожа на звезду (рис. 2). В настоящее время она распространена гораздо более широко, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в наиболее популярной сегодня сети Ethernet.
В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а специальное устройство — коммутатор или, как его еще называют, свитч (switch) который восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их непосредственно получателю (рис. 3) .
Рис. 3. Пассивная звезда
Кольцо (ring) — компьютеры последовательно объединены в кольцо.
Передача информации в кольце всегда производится только в одном направлении. Каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера (рис. 4).
Рис. 4. Сетевая топология кольцо
На практике нередко используют и другие топологии локальных сетей, однако большинство сетей ориентировано именно на три базовые топологии.
Все современные локальные сети делятся на два вида:
Одноранговые локальные сети – сети, где все компьютеры равноправны: каждый из компьютеров может быть и сервером, и клиентом. Пользователь каждого из компьютеров сам решает, какие ресурсы будут предоставлены в общее пользование и кому
Локальные сети с цетрализованным управлением. В сетях с централизованным управлением политика безопасности общая для всех пользователей сети.
Назначение локальных сетей
Назначение локальной сети - осуществление совместного доступа к данным, программам и оборудованию. У коллектива людей, работающих над одним проектом появляется возможность работать с одними и теми же данными и программами не по очереди, а одновременно. Локальная сеть предоставляет возможность совместного использования оборудования. Оптимальный вариант – создание локальной сети с одним принтером на каждый отдел или несколько отделов. Файловый сервер сети позволяет обеспечить и совместный доступ к программам и данным.
У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров.
Самая простая сеть состоит как минимум из двух компьютеров, соединенных друг с другом кабелем, что позволяет им совместно использовать данные. Все сети (независимо от сложности) основываются именно на этом простом принципе. Хотя идея соединения компьютеров с помощью кабеля не кажется нам особо выдающейся, в свое время она явилась значительным достижением в области коммуникаций.
Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью при совместном использовании данных. Персональный компьютер – прекрасный инструмент для создания документов, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации. Когда не было сетей, приходилось распечатывать каждый документ, чтобы другие пользователи могли работать с ним, или в лучшем случае – копировать информацию на дискеты. При редактировании копий документа несколькими пользователями было очень трудно собрать все изменения в одном документе. Подобная схема работы называется работой в автономной среде. Если бы пользователь подключил свой компьютер к другим, он смог бы работать с их данными и их принтерами. Группа соединенных компьютеров и других устройств называется сетью.
А концепция соединенных и совместно использующих ресурсы компьютеров носит название сетевого взаимодействия.
Компьютеры, входящие в сеть могут совместно использовать:
- данные;
- сообщения;
- принтеры;
- факсимильные аппараты;
- модемы;
- другие устройства.
Этот список постоянно пополняется, т.к. возникают новые способы совместного использования ресурсов.
Возможности локальных сетей
Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2 - 2,5 км. Основной назначение любой компьютерной сети - предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям.
С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.
Компьютерные сети, как было сказано выше, реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером.
Клиент - задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтения файлов, поиск информации в базе данных и т.д. Сервер, определенный ранее, выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.
Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. Для подобных систем приняты термины - системы или архитектура клиент - сервер.
Архитектура клиент - сервер может использоваться как в одноранговых сетях, так и в сети с выделенным сервером.
Одноранговая сеть, в которой нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого центра для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть. Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям.
Наибольшей популярностью пользуются одноранговые сети на базе сетевых операционных систем LANtastic, NetWare Lite.
В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций. Такой компьютер обычно называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства - жесткие диски, принтеры и модемы. Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как правило, осуществляются через сервер.
Сети выделенным сервером являются наиболее распространенными у пользователей компьютерных сетей. Сетевые операционные системы для таких сетей - LANServer (IBM), Windows NT Server версий 3.51 и 4.0 и NetWare (Novell).
Преимущества использования лвс:
- распределение данных (Data Sharing). Данные в ЛВС хранятся на сервере и могут быть доступны для чтения и записи на рабочих станциях пользователей;
- совместное использование элементов сети, доступ к локальным сетевым устройствам (принтеры, сканеры, факсы и другие внешние устройства);
- возможность быстрого доступа к необходимой информации;
- распределение программ (Software Sharing). Все пользователи ЛВС могут совместно иметь доступ к программам поддерживающим сетевой режим;
- надежное хранение и резервирование данных;
- защиту информации;
- использование ресурсов современных технологий (доступ в Интернет, системы электронного документооборота и проч.).
Тенденции развития локальных сетей
На данный момент истории Интернет и сетевая инфраструктура становятся не менее важной частью повседневной жизни, чем водопровод и электричество. Тем не менее, вполне обыденные вещи – локальные сети – требуют отдельного внимания, даже более чем телевидение, телефония и покупка новой пары туфель. И как хорошо развитая технология она имеет свою специфику: дома, в офисе, школе, автосервисе, производстве и так до бесконечности. Особенности локальных сетей вытекают из задач, которые на них возложены. Это может быть организация работы финансового отдела, а может быть публичная беспроводная сеть в Вашем любимом ресторанчике. С первого взгляда можно подумать, что реализовать можно любую идею. И это первое впечатление Вас не обманет: технический прогресс и рынок позволяют реализовать грандиозные проекты и даже в этой жизни. Доступность и распространенность достижений прогресса принуждают человека быть современным, и успешные бизнесмены, и конечно, бизнес-леди показывают это на своих примерах.
К началу 90-х стало ясно, каким требованиям должны удовлетворять новые транспортные технологии для локальных сетей
Поддержка иерархии скоростей от 10 Мб/с до нескольких сотен Мб/с.
Обеспечение гарантий требуемого качества транспортного обслуживания для каждого приложения, работающего в сети. В понятие качества обслуживания должны включаться такие параметры как средняя пропускная способность, пиковая пропускная способность, допускаемая в течение небольшого периода времени, максимальная величина задержек пакетов, вариация задержек пакетов.
Наличие дешевых решений для нетребовательных сегментов сети и более дорогих, но и более высокопроизводительных решений для сегментов, поддерживающих трафик реального времени. Обычно удешевление локальной сети всегда достигалось за счет использования разделяемых сред передачи данных между всеми компьютерами сегмента. По такому пути шли авторы стандарта Ethernet в 70-е годы, по такому же пути пошли и авторы практически всех новых технологий для локальной сети.
Возможность поэтапного внедрения новой технологии в существующие сети, не требующего чрезмерных разовых вложений.
