Назначение и возможности копьютерных сетей

Локальная сеть ( Local Area Network , LAN ) — группа персональных компьютеров или периферийных устройств, которые объединены между собой высокоскоростным каналом передачи цифровых данных в пределах одного или нескольких близлежащих зданий. Также встречается термин "локальная вычислительная сеть"(ЛВС). 

Основное назначение любых видов компьютерных сетей  — организация совместного доступа  к ресурсам любого из компьютеров, подключенного  к данной сети. Прежде всего, это  совместный доступ к данным и программам. Это когда данные или программы, находящиеся на одном из компьютеров  сети (файловом сервере), могут использоваться на любом из подключенных к нему компьютеров. Так происходит, например, при использовании сетевой бухгалтерской  программы, когда работники, которые  имеют доступ к сети, могут вносить  изменения в единую базу данных. Для организации постоянной связи  между компьютерами локальной сети их объединяют в рабочие группы. 

Рабочая группа —  это группа лиц (например, сотрудников  организации), которые занимаются одним  проектом. Современные локальные  сети направлены, условиях рабочей  группой можно назвать группу компьютеров, которые, например, заняты обработкой одной сетевой игры. Компьютеры каждой рабочей группы составляют отдельный  сегмент. 

Сегмент локальной  сети — часть сетевого кабеля, ограниченная маршрутизаторами, повторителями, терминаторами и другими дополнительными устройствами. 

В отдельную группу можно отнести серверы печати с подключенными к ним несколькими  обычными принтерами, которые при  этом приобретают сетевые возможности  и могут работать по сети вне зависимости  от наличия поддержки в них  этого режима работы. Обычно серверы  печати имеют LPT - разъемы. Такие серверы  используются в очень крупных  организациях, в домашних же условиях вполне достаточно иметь один принтер  на компьютере, подключенном к локальной  сети, чтобы к нему имели доступ все компьютеры рабочей группы. 

Все вышесказанное  можно выразить единым термином — "совместный доступ к ресурсам". 

Помимо уже рассмотренных  преимуществ, имеется еще одно и  весьма немаловажное. Благодаря наличию постоянной связи между компьютерами появляется возможность удаленного администрирования, когда, сидя за одним компьютером, можно следить за работой всех остальных компьютеров, подключенных к локальной сети — например, включен ли конкретный компьютер, какие программы на нем запущены и прочее. 

Именно отсюда произошел  термин "системный администратор" — это чело век, отвечающий за работу всей локальной сети и управляющий  режимами совместного доступа к  ресурсам сети (другими словами, управляющий  системной политикой). 

Примечание: Самое  главное преимущество локальной  сети — это возможность сэкономить . Покупка одного принтера , сканера , модема и других устройств соизмерима по цене с покупкой сетевого оборудования . Например , можно купить один очень большой жесткий диск и хранить на нем фильмы , музыку и другие объемные файлы . 

Конфигурация локальной  сети 

Конфигурация локальной  сети — метод соединения компьютеров  между со бой. Иногда встречается термин "топология сети". Чаще всего используется один из трех основных типов соединения. 

1. Шина — все  компьютеры как бы построены  в одну линию, т. е. от одного  кабеля имеются отводы к каждому  из компьютеров сети, причем концы  кабеля являются незамкнутыми. Чаще  всего такая схема применяется  для соединения нескольких компьютеров,  установленных в одном помещении,  для чего применяется тонкий  или толстый коаксиальный кабель. Наиболее яркий недостаток этой  топологии — при любом обрыве  в кабеле теряется связь между  всеми компьютерами.

Данная топология  используется для сетей типа Ethernet , когда все компьютеры сети подключены друг к другу параллельно с последовательным включением в основную магистраль, а концы магистрали закрыты "терминаторами". Если к сетевой плате уже подключен Т-образный разъем, тогда кабель может быть подключен к нему при помощи BNC -разъема ( Bayonet Nut Connector ).

При использовании  этой топологии следует учитывать, что подключение новых компьютеров  может потребовать полной реорганизации  сети.

2. Кольцо — все  компьютеры, как и в предыдущем  случае, соединены между собой  при помощи одного кабеля, концы  которого соединены между со бой. Эта схема в основном используется для создания сетей IBM Token Ring . Теперь любой разрыв кабеля уже не приводит к потере связи между компьютерами. Для соединения нескольких колец используются специальные устройства.

3. Звезда — каждый  компьютер сети отдельным кабелем  подключен к од ному ПК, который играет роль файлового сервера. Наиболее распространенная схема — локальная сеть создается на основе "витой пары" с применением концентратора. Обрыв в кабеле приводит к потере контакта только с одним компьютером или же сегментом сети, но для создания сети по данной топологии необходимо наличие специального распределителя (соединение компьютеров между собой полностью параллельное).

В зависимости от размеров локальной сети, расположения компьютеров и их роли в данной сети может встретиться комбинированная  схема подключения. 

Прежде чем закупать сетевое оборудование, следует внимательно  изучить условия, в которых будет  эксплуатироваться локальная сеть, чтобы точно вычислить как  длину кабеля, необходимую для  ее создания, так и пропуск ную способность, от чего зависит тип применяемого кабеля и необходи мость покупки дополнительных устройств. Лучше даже на бумаге отобразить схему будущей сети со всеми ее параметрами — длиной сегментов, расположением компьютеров и т. д. 

Исходя из физического  месторасположения каждого компьютера, следует составить подробный  план прокладки кабеля с учетом архитектурных  особенностей комнаты, таких как  углы, выступы, изгибы (вы ведь не собираетесь  кидать провод посредине комнаты, ведь он прокладывается надолго). Следует  отметить, что общая длина кабеля (от компьютера к компьютеру) не должна превышать 100 м, в противном же случае вам придется использовать устройство, усиливающее сигнал, так называемый "репитер" (повторитель), который  в свою очередь позволяет создавать  сети любой длины. 

Стоит отметить, что  цена всего комплекта обычно складывается из следующих компонентов: 

кабель, необходимый  для покрытия расстояния между компьютерами и всеми дополнительными устройствами ( hub , switch , repeater ) плюс 20-30 см на каждое соединение дополнительно, чтобы осталась возможность передвигать системный блок или тот же hub , если в этом возникнет необходимость;

разъемы на каждом конце  кабеля, как со стороны компьютеров, так и со стороны дополнительных устройств ( hub , switch , repeater );

крепеж для кабеля, который может представлять собой  или пластиковые короба, или обычные "загогулины" с гвоздиками;

специальный обжимный инструмент, без которого, скорее всего, вам не удастся получить стабильно  работающую локальную сеть. Можно, конечно, обойтись и плоскогубцами, но в этом случае вам придется очень по стараться, чтобы качество обжатия получилось достаточным.

При прокладке сети следует придерживаться того правила, что кабель дол жен быть хорошо защищен от любых внешних воздействий (каблуки, животные, атмосферные осадки), что обычно достигается при укладке  его в специальный пластиковый  кожух. При прокладке кабеля вне  помещения следует иметь в  виду, что крайне не рекомендуется, чтобы кабель провисал под собственным  весом, т. е. при прокладке кабеля, например, с крыши одного дома на другую следует использовать стальную проволоку. В то же время при прокладке  кабеля на улице следует иметь  в виду, что зимой из-за разницы  температур при сильном натяжении  может произойти разрыв. Стоит  отметить, что за счет некоторого провисания кабеля при перекидывании его, например, с крыши одного здания на крышу другого здания, его длину при расчетах следует увеличить примерно в 1,5 раза.

Прежде чем закреплять разъемы на концах кабеля, обратите внимание на особенности его прокладки. Например, если придется протягивать  кабель через высверленные где-то отверстия, то лучше сначала его протянуть, а уже затем устанавливать  разъемы, в противном же случае придется расширять отверстия.

Что нужно для  работы в локальной сети ? 

Любая локальная  вычислительная сеть состоит из трех обязательных компонентов: 

средства коммуникации, которые включают в себя также  и каналы пере дачи данных (например, кабель "витая пара");

компьютеры, соединенные  каналом передачи данных;

сетевое программное  обеспечение.

Средства коммуникации могут включать следующие устройства (в зависимо сти от конфигурации сети):

сетевая плата —  представляет собой PCI -плату (сегодня  еще можно встретить также ISA -платы), которая устанавливается в любой  свободный слот материнской платы. Практически все современные  сетевые платы поддерживают технологию Plug and Play , что позволяет достаточно быстро настроить сетевое соединение. Со стороны задней панели системного блока после установки сетевой платы имеется специальный разъем, позволяющий подключить компьютер к локальной сети, при этом вид разъема должен соответствовать типу применяемой конфигурации сети, в противном случае вам придется использовать дополнительные устройства для сопряжения компьютеров;

соединительный кабель — встречается несколько типов  кабелей, прим няемых для организации локальной сети:

тонкий коаксиальный кабель — по внешнему виду он похож  на антенный кабель, но обладает несколько  иными техническими характеристиками. Его волновое сопротивление составляет 50 Ом. Он позволяет создавать сети не более чем 110 м длиной со скоростью  передачи данных до 10 Мбит/с;

толстый коаксиальный кабель — так же, как и предыдущий тип, от обычного антенного кабеля отличается техническими характеристика ми. Волновое сопротивление составляет 75 Ом. Он позволяет  создавать сети до 200 м длиной с  той же скоростью, что и предыдущий тип (до 10 Мбит/с);

кабель "витая  пара" — состоит из четырех  пар проводников, переплетенных  между собой специальным образом (в сумме восемь проводников). Самое  большое отличие локальной сети, построенной на базе "витой пары", — это более высокая скорость передачи данных (до 100 Мбит/с). В простейшем случае "витая пара" представляет собой неэкранированный двужильный телефонный кабель, правда, качество связи при этом будет неважное;

оптический кабель (оптоволокно) — используется для  передачи данных на большие расстояния и с большой скоростью (до 1 Гбит/с). В домашних условиях такой тип  кабеля не используется в основном из-за высокой цены;

дополнительные устройства, позволяющие создавать сложные  локальные сети, которые не только могут обладать очень высокой  скоростью передачи данных, но и  немалой степенью зашиты от перегрузки, несанкционированного доступа и  т. п. Например:

Bridge (мост) — устройство сопряжения локальных сетей. Позволяет всем компьютерам одной локальной сети свободно работать с компьютерами другой локальной сети;

Hub (концентратор) — устройство, соединяющее параллельно компьютеры в локальной сети. Также оно играет роль повторителя, препят твующего затуханию сигнала, что позволяет увеличить максимальную общую длину кабеля между компьютерами;

Repeater (повторитель) — устройство, позволяющее избежать затухания сигнала при очень большой длине соединительных кабелей. Роль повторителя может играть специально настроенный компьютер. Обычно это устройство устанавливается в середине линии связи, что бы обеспечить устойчивую двустороннюю связь. Бывают как пассивные, так и активные повторители, а также преобразующие повторите ли, которые применяются для соединения, например, "витой пары" с оптоволокном;

Router (маршрутизатор) — устройство, используемое для организации крупных локальных сетей. Оно позволяет направлять пакеты данных строго к определенным (заранее зарегистрированным) IP -адресам, что, например, позволяет избежать перехвата пакетов с данными и исключить "утечку" информации. Роль маршрутизатора может играть специально настроенный компьютер;

Switch (переключатель) — устройство, переключающее линию связи между всеми компьютерами, причем этот делается в реальном време ни, что позволяет устранить снижение производительности из-за встречных потоков данных. Также оно играет роль повторителя, пре пятствующего затуханию сигнала.

Подключение компьютеров  к локальной сети

Соединения коаксиального  кабеля выполняются с помощью  специальных разъемов BNC ( Bayonet Nut Connector ) и Т-образных разъемов. Для соединения двух компьютеров в сеть необходим один отрезок кабеля, для трех — два отрезка и т. д. Разъем BNC закрепляется на конце коаксиального кабеля, а затем с помощью Т-образного разъема, к которому прикрепляется BNC -разъем, кабель присоединяется к сетевой плате. Свободный контакт Т-образного разъема может быть использован для подключения коаксиального кабеля, идущего на следующий сетевой компьютер. В случае, если на данном компьютере сеть заканчивается, на свободный контакт надевается "терминатор" — специальное сопротивление-заглушка в 50 Ом. Терминаторы нужны для того, чтобы гасить отраженную от концов кабеля электромагнитную волну.

Удалите внешнюю  изоляцию с коаксиального кабеля примерно на 1,5 см, после чего аккуратно  расплетите экран и удалите внутренний изоляционный слой, чтобы открыть  доступ к центральной жиле. Аккуратно, чтобы не по гнуть центр&чьную жилу, наденьте BNC -разъем, после чего его следует обжать специальным инструментом или хотя бы плоскогубцами (в последнем случае качество обжима намного хуже). Наденьте разъем на заранее под ключенный к материнской плате Т-образный разъем и поверните по часо вой стрелке, чтобы зафиксировать соединение.

Кабель "витая  пара" подключается к компьютеру и дополнительным устрой ствам при помощи разъема, известного под маркировкой RJ -45. В витой па ре задействованы две пары — это всего четыре провода, хотя в разъеме при сутствует восемь контактов. Это сделано специально для совместимости с одним из малораспространенных стандартов. Для подключения компьюте ров используются контакты 1, 2, 3, 6, тогда как другие, например 4 и 5, мо гут быть использованы для подключения телефонов.

Разъем RJ -45 состоит  из вилки (ее надевают на кабель) и розетки, расположенной на сетевой плате. Для подсоединения разъема к  кабелю необходимо взять его защелкой от себя, местом, куда вставляют кабель вниз. В этом случае контакты окажутся прямо перед вами и будут нумероваться слева напра во — от 1 до 8. Следует отметить, что если вы неправильно подключите разъем к кабелю (перепутаете разводку), можно его просто выбросить, т. к. "обжим" осуществляется "раз и навсегда".

Кабель витой пары имеет восемь проводников, объединенных в четыре па ры, покрытых изоляцией различного цвета. Сначала следует снять с кабеля полтора сантиметра верхнего изолирующего слоя, для чего можно использо вать обычный нож, но лучше специальное лезвие, которое входит в ком плект обжимного инструмента. После этой операции станут доступными восемь проводников, которые следует выстроить в последовательности, ука занной в табл. 1 (при подключении ПК через концентратор или другое подобное устройство).

Далее следует обрезать и выровнять концы проводников, чтобы они были равны друг другу, после чего аккуратно вставить их в разъем таким образом, чтобы  контакты были повернуты от вас и  направлены вверх. Если все про водники (проверяем визуально) попали "куда положено", вставляем разъем в обжимной инструмент и сильно сжимаем его. Следует отметить, что ис пользование обычных плоскогубцев сильно снижает шансы получения каче ственного контакта в разъеме.

При необходимости  качество обжимки (на наличие так  называемых "мерт вых" контактов) можно проверить обычным тестером в режиме омметра.

Таблица 1. Разводка восьмижильного кабеля при подключении  через концентратор

Разъем со стороны  компьютера|Цвет провода|Разъем со стороны концентратора

1                                              бело-зеленый                  1

2                                               зеленый                          2

3                                             бело-оранжевый               3

4                                                 синий                            4

5                                               бело-синий                     5

6                                              оранжевый                       6

7                                           бело-коричневый                 7

8                                             коричневый                       8

Иногда используют несколько другую разводку, которая, в общем-то, является полным аналогом предыдущей (см. табл. 2). Следует иметь в виду, что для всей сети обязательно следует использовать только один тип разводки.

Таблица 2. Еще одна разводка восьмижильного кабеля при  подключении через концентратор

Разъем со стороны  компьютера|Цвет провода|Разъем со стороны концентратора

1                                             бело-оранжевый            1

2                                                оранжевый                 2

3                                              бело-зеленый                3

4                                                  синий                        4

5                                                 бело-синий                 5

6                                                 зеленый                      6

7                                             бело-коричневый            7

8                                                  коричневый               8

Для четырехжильного  кабеля разводка будет выгляд еть несколько иначе (см. табл. 3).

Таблица 3. Разводка четырехжильного кабеля при подключении  через концентратор

Разъем со стороны  компьютера|Цвет провода|Разъем со стороны концентратора

1                                          бело-оранжевый            1

2                                              оранжевый                2

3                                              бело-синий                3

6                                                 синий                     6

Если вы хотите подключить всего два компьютера при помощи "витой па ры", можно обойтись без концентратора и других подобных устройств (при условии, что оба ПК находятся на расстоянии не более 100 м друг от друга). Для этого применяется так называемая "перекрестная" разводка ( cross - over ). Ее иногда называют соединением "точка-точка".

Чтобы понять, для  чего именно создается перекрестное подключение, нужно знать, как соотносятся  контакты и сигналы (см. табл. 4).

Таблица 4. Разводка сигналов на разъеме кабеля " витая  пара "

Номер контакта|Обозначение сигнала|Расшифровка обозначения

1                                   ТХ+               сигнал передачи данных

2                                    тх-                второй провод передачи данных

3                                    RX+              сигнал приема данных

6                                    RX-               второй провод приема данных

Если вы используете  концентратор или иное подобное устройство, соедине ние всех контактов передачи данных со всеми контактами приема данных на других разъемах осуществляется внутри этого устройства. Если же вы хотите подключить компьютер к другому компьютеру напрямую, потребуется изменить разводку на разъеме таким образом, чтобы контакты передачи данных с одной стороны всегда были соединены с контактами приема дан ных на другой стороне. Отсюда получается, что разводка будет выглядеть несколько иначе, нежели при использовании концентратора (см. табл. 5).

Таблица 5. Разводка кабеля при прямом подключении компьютеров

Разъем со стороны  одного пк.|Цвет|Разъем со стороны др. пк.|Цвет(второй)

1                                     бело-зеленый         3                 бело-оранжевый

2                                         зеленый             6                      оранжевый

3                                   бело-оранжевый        1                   бело-зеленый

4                                          синий                4                      синий

5                                      бело-синий            5                   бело-синий

6                                       оранжевый           2                    зеленый

7                                  бело-коричневый       7               бело-коричневый

8                                        коричневый           8               коричневый