Состав и характеристика сетевого оборудования для локальной вычислительной сети

Филиал Нижегородский

Электронная письменная предзащита

Дисциплина: Сети ЭВМ и телекоммуникации

Тема: Состав и характеристика сетевого оборудования для локальной вычислительной сети

Мамаева Сергей Григорьевич

Содержание

Введение

1. Типы линий связи

1.1 Кабельные линии связи

1.2 Беспроводные линии связи

1.3 Модель OSI и протоколы передачи данных

2. Оборудование кабельных ЛВС

2.1 Сетевые адаптеры

2.2 Концентраторы

2.3 Мосты и маршрутизаторы

2.4 Коммутаторы и шлюзы

2.5 Платы интерфейса сети

Заключение

Глоссарий

Список использованных источников

Приложения

Введение

Компьютер уже давно стал неотъемлемой частью жизни людей. Он помогает решать множество вопросов. Практически в любой отрасли деятельности человека используются компьютеры. Образовательные программы, медицинское обслуживание, промышленные процессы - везде применяются компьютеры. На сегодня компьютеризация достигла такого уровня, что обойтись без них никак нельзя.

Отдельная эра в истории развития компьютеров началась с появлением локальных сетей, которые позволяют объединять компьютеры между собой. Именно локальная сеть подняла функциональность компьютера на невиданную до сих пор высоту. Даже один компьютер способен выполнять огромное количество операций, тем самым позволяя обрабатывать большое количество данных и выдавать требуемый результат. А представьте себе, что можно сделать с помощью тысячи компьютеров, объединенных в одну сеть! Это дает возможности для выполнения таких заданий, на решение которых раньше уходили годы и были задействованы тысячи людей. Даже если не "копать" так глубоко, преимущества использования локальных сетей очевидны: общее использование ресурсов, баз данных, общение, Интернет и многое другое.

Сегодня существует большое количество способов объединения компьютеров в локальную сеть. Разного размера проводные и беспроводные локальные сети сотнями появляются каждый день. При этом если большие корпоративные сети требуют соответствующих знаний и уровня подготовки для их создания, то небольшие офисные и тем более домашние сети могут создавать простые пользователи. Главное при этом - достаточный уровень знаний и желание добиться результата.

Локальные вычислительные сети представляют собой системы распределенной обработки данных и, в отличие от глобальных и региональных вычислительных сетей, охватывают небольшие территории (диаметром 5 - 10 км) внутри отдельных контор, банков, бирж, вузов, учреждений, научно-исследовательских организаций и т.п. При помощи общего канала связи ЛВС может объединять от десятков до сотен абонентских узлов, включающих персональные компьютеры (ПК), внешние запоминающие устройства (ЗУ), дисплеи, печатающие и копирующие устройства, кассовые и банковские аппараты, интерфейсные схемы и др. ЛВС могут подключаться к другим локальным и большим (региональным, глобальным) сетям ЭВМ с помощью специальных шлюзов, мостов и маршрутизаторов, реализуемых на специализированных устройствах или на ПК с соответствующим программным обеспечением.

Актуальность написания дипломной работы обусловлена тем, что относительно небольшая сложность и стоимость ЛВС, использующих в основном ПК, обеспечивают широкое применение сетей в автоматизации коммерческой, банковской и других видов деятельности, делопроизводства, технологических и производственных процессов, для создания распределенных управляющих, информационно-справочных, контрольно-измерительных систем, систем промышленных роботов и гибких производственных производств. Во многом успех использования ЛВС обусловлен их доступностью массовому пользователю, с одной стороны, и теми социально-экономическими последствиями, которые они вносят в различные виды человеческой деятельности, с другой стороны. Если в начале своей деятельности ЛВС осуществляли обмен межмашинной и межпроцессорной информацией, то на последующих стадиях в ЛВС стала передаваться, в дополнение к этому, текстовая, цифровая, изобразительная (графическая), и речевая информация.

Цель настоящего дипломного проекта - изучение возможностей и актуальности использования того или иного сетевого оборудования применяемого при построении современных ЛВС.

1. Типы линий связи

1.1 Кабельные линии связи

Кабельные линии имеют достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической и, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных (и телекоммуникационных) сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов - неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted Pair, UTP) и экранированная витая пара (Shielded Twisted Pair, STP), коаксиальные кабели с медной жилой, волоконно-оптические кабели (основные характеристики перечисленных кабелей указаны в Приложении А). Первые два типа кабелей называют так же медными кабелями.

Кабели на основе витой пары

Витой парой называется скрученная пара проводов. Этот вид среды передачи данных очень популярен и составляет основу большого количества как внутренних, так и внешних кабелей. Кабель может состоять из нескольких скрученных пар (внешние кабели иногда содержат до нескольких десятков таких пар) (рис.1.1).

локальная вычислительная сеть оборудование

Рис.1.1 Внешний вид некоторых вариантов кабеля "витая пара"

Скручивание проводов снижает влияние внешних и взаимных помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю.

Кабели на основе витой пары являются симметричными, то есть они состоят из двух одинаковых в конструктивном отношении проводником. Симметричный кабель на основе витой пары может быть как экранированным, так и неэкранированным.

Нужно отличать электрическую изоляцию проводящих жил, которая имеется в любом кабеле, от электромагнитной изоляции. Первая состоит из непроводящего диэлектрического слоя - бумаги или полимера, например поливинилхлорида или полистирола. Во втором случае помимо электрической изоляции проводящие жилы помещаются также внутрь электромагнитного экрана, в качестве которого чаще всего применяется проводящая медная оплетка.

Кабель на основе неэкранированной витой пары, используемый для проводки внутри здания, разделяется в международных стандартах на категории (от 1 до 7).

Кабели категории 1 применяются там, где требования к скорости передачи минимальны. Обычно это кабель для цифровой и аналоговой передачи голоса и низкоскоростной (до 20 Кбит/с) передачи данных. До 1983 года это был основной тип кабеля для телефонной разводки.

Кабели категории 2 были впервые применены фирмой IBM при построении собственной кабельной системы. Главное требование к кабелям этой категории - способность передавать сигналы со спектром до 1 МГц.

Кабели категории 3 были стандартизированы в 1991 году. Стандарт EIA-568 определил электрические характеристики кабелей для частот в диапазоне до 16 МГц. Кабели категории 3, предназначенные как для передачи данных, так и для передачи голоса, составляют сейчас основу многих кабельных систем зданий.

Кабели категории 4 представляют собой несколько улучшенный вариант кабелей категории 3. Кабели категории 4 обязаны выдерживать тесты на частоте передачи сигнала 20 МГц и обеспечивать повышенную помехоустойчивость и низкие потери сигнала. На практике используются редко.

Кабели категории 5 были специально разработаны для поддержки высокоскоростных протоколов. Их характеристики определяются в диапазоне до 100 МГц. Большинство высокоскоростных технологий (FDDI, Fast Ethernet, ATM и Gigabit Ethernet) ориентировано на использование витой пары категории 5. Кабель категории 5 пришел на замену кабелю категории 3, и сегодня все новые кабели системы крупных здании строятся именно на этом типе кабеля (в сочетании с волоконно-оптическим).

Особое место занимают кабели категорий 6 и 7, которые промышленность начала выпускать сравнительно недавно. Для кабеля категории 6 характеристики определяются до частоты 250 МГц, а для кабелей категории 7 - до 600 МГц. Кабели категории 7 обязательно экранируются, причем каждая пара, так и весь кабель в целом. Кабель категории 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.

Все кабели UTP независимо от их категории выпускаются в 4-парном исполнении. Каждая из четырех пар кабеля имеет определенный цвет и шаг скрутки. Обычно две пары предназначены для передачи данных, две - для передачи голоса.

Кабель "витая пара" является самым популярным способом подключения компьютеров в "домашних" сетях. Стоимость кабеля достаточно низкая, однако при этом скорость передачи данных находится на очень высоком уровне. Длины сегмента кабеля в 100 м хватает, чтобы подключить компьютер в квартире, просто свесив кабель с крыши и подведя его к окну. Именно такой способ подключения является самым простым и распространенным в "домашних" сетях.

Коаксиальные кабели

Коаксиальный кабель состоит из несимметричных пар проводников. Каждая пара представляет собой внутреннюю медную жилу и соосную с ней внешнюю жилу, которая может быть полой медной трубой или оплеткой, отделенной от внутренней жилы диэлектрической изоляцией. Внешняя жила играет двоякую роль - по не передаются информационные сигналы и она является экраном, защищающим внутреннюю жилу от внешних электромагнитных полей. Существуют несколько типов коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения: для локальных компьютерных сетей, для глобальных телекоммуникационных сетей, для кабельного телевидения и т.п. (рис.1.2).

Рис.1.2 Разные варианты коаксиального кабеля

Согласно современным стандартам коаксиальный кабель не считается хорошим выбором при построении структурированной кабельной системы зданий. Далее приводятся основные типы и характеристики этих кабелей.

<<Толстый>> коаксиальный кабель разработан для сетей Ethernet 10Base-5 с волновым сопротивлением 50 Ом и внешним диаметром около 12 мм. Этот кабель имеет достаточно толстый внутренний проводник диаметром 2,17 мм, который обеспечивает хорошие механические и электрические характеристики (затухание на частоте 10 МГц - не хуже 18 дБ/км). Зато этот кабель сложно монтировать - он плохо гнется (рис.1.3).

Рис.1.3 Строение толстого коаксиального кабеля

<<Тонкий>> коаксиальный кабель предназначен для сетей Ethernet 10Base-2. Обладая внешним диаметром около 50 мм и тонким внутренним проводником 0,89 мм, этот кабель не так прочен, как <<толстый>> коаксиал, зато обладает гораздо большей гибкостью, что удобно при монтаже. <<Тонкий>> коаксиальный кабель также имеет волновое сопротивление 50 Ом, но его механические и электрические характеристики хуже, чем у <<толстого>> коаксиального кабеля. Затухание в этом типе кабеля выше, чем в <<толстом>> коаксиальном кабеле, что приводит к необходимости уменьшать длину кабеля для получения одинакового затухания в сегменте (рис.1.4).

Рис.1.4 Строение тонкого коаксиального кабеля

Рассмотрим элементы коаксиального кабеля, отмеченные на рисунках цифрами.

. Центральный проводник (Center Conductor). Представляет собой металлический стержень, цельный или состоящий из нескольких проводников. В качестве металла, как правило, выступает медь или сплав с медью, например сплав меди с карбоном, омедненная сталь или омедненный алюминий. Толщина проводника обычно находится в пределах 1-2 мм.

. Диэлектрик (Dielectric). Служит для надежного разделения и изолирования центрального проводника и оплетки, которые используются для передачи сигнала. Диэлектрик может изготавливаться из различных материалов, например из полиэтилена, фторопласта, пенополиуретана, поливинилхлорида, тефлона и т.д.

. Оплетка (Braid). Является одним из носителей, который участвует в передаче сигнала. Кроме того, она играет роль заземления и защитного экрана от электромагнитных шумов и наводок. Как правило, оплетка сделана из медной или алюминиевой проволоки. Когда требуется увеличить помехозащищенность системы, может использоваться кабель с двойной и даже четверной оплеткой.

. Изолирующая пленка (Foil). Выступает обычно в роли дополнительного экрана. В качестве материала используется алюминиевая фольга.

. Внешняя оболочка (Outer Jacket). Используется для защиты кабеля от воздействия внешней среды. Оболочка, как правило, имеет ультрафиолетовую защиту и защиту от возгорания, для чего используется материал с определенными свойствами, например поливинилхлорид, пластик, резина и т.д.

Волновое сопротивление коаксиального кабеля, используемого для передачи данных в локальных сетях, составляет 50 Ом. При этом толщина тонкого коаксиального кабеля - примерно 0,5-0,6 см, а толстого - 1-1,3 см.

Существует определенная маркировка (категория) кабелей, которая позволяет различать их характеристики. Например, кабель с волновым сопротивлением 50 Ом имеет маркировку RG1-8, RG-11 и RG-58. Различают также подкатегории кабелей, например RG-58/U (одножильный проводник) или RG-58A/U (многожильный проводник).

Наибольшее распространение получил тонкий коаксиальный кабель, поскольку он более гибкий и его легче прокладывать. Если требуется увеличить диаметр сети, то используется толстый коаксиальный кабель. Иногда тонкий и толстый кабели применяются одновременно: тонким кабелем соединяют близкорасположенные компьютеры, а толстым - компьютеры на большом удалении или два сегмента сети.

Волоконно-оптический кабель

Волоконно-оптический кабель состоит из тонких (5-60 микрон) гибких стеклянных волокон (волоконных световодов), по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля - он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех (в силу особенностей распространения света такие сигналы легко экранировать) (рис.1.5).

Рис.1.5 Строение оптоволоконного кабеля

многомодовое волокно со ступенчатым изменением показателя преломления

многомодовое волокно с плавным изменением показателя преломления

одномодовое волокно

(сравнение основных характеристик одномодовых и многомодовых технологий приведено в приложении Б)

Понятие <<мода>> описывает режим распространения световых лучей в сердцевине кабеля. В одномодовом кабеле (Single Mode Fiber, SMF) используется центральный проводник очень малого диаметра, соизмеримого с длинной волны света - от 5 до 10 мкм. При этом практически все лучи света распространяются вдоль оптической оси световода, не отражаясь от внешнего проводника. Изготовление сверхтонких качественных волокон для одномодового кабеля представляет собой сложный технологический процесс, что делает одномодовый кабель достаточно дорогим. Кроме того, в волокно такого маленького диаметра достаточно сложно направить пучок света, не потеряв при этом значительную часть его энергии.

В многомодовых кабелях (Multi Mode Fiber, MMF) используются более широкие внутренние сердечники, которые легче изготовить технологически. В многомодовых кабелях во внутреннем проводнике одновременно существует несколько световых лучей, отражающихся от внешнего проводника под разными углами. Угол отражения луча называется модой луча. В многомодовых кабелях с плавным изменением коэффициента преломления режим отражения лучей имеет сложный характер. Возникающая при этом интерференция ухудшает качество передаваемого сигнала, что приводит к искажениям передаваемых импульсов в многомодовом оптическом волокне. По этой причине технические характеристики многомодовых кабелей хуже, чем у одномодовых.

Современные волоконно-оптические кабели используются на соединительных линиях местной сети, при сооружении структурированных кабельных систем, в системах кабельного телевидения, а также на абонентских участках.

Российские кабельные заводы производят волоконно-оптические кабели двух типов: с модульной конструкцией сердечника (сердечник с центральным силовым элементом, преимущественно из стекло пластикового стержня, вокруг которого находятся трубки-модули с расположенными в них оптическими волокнами (ОВ)) емкостью до 288 ОВ и трубчатой конструкции (в виде центрального модуля-трубки) емкостью до 24 ОВ.

Волоконно-оптические кабели производятся с различными типами оптических волокон: многомодовыми - с размерами 50/125 мкм и 62,5/125 мкм (сердцевина/оболочка соответственно - рекомендация ITU-T G.651), одномодовыми (рекомендации ITU-T G.652. B, G.652. C, G.655), а также с расширенным диапазоном рабочих длин волн. Необходимость наличия в оптических кабелях различных типов оптических волокон определяется с учетом назначения ОК.

Основной тип ОВ, используемых в современных конструкциях оптических кабелей, - одномодовые, характеризующиеся низкими потерями. Многомодовые ОВ применяются, как правило, в оптических кабелях для локальных сетей, например, в структурированных кабельных системах, что объясняется в основном технико-экономическими причинами.

Стоимость волоконно-оптических кабелей ненамного превышает стоимость кабелей на витой паре, но проведение монтажных работ с оптоволокном обходится намного дороже из-за трудоемкости операций и высокой стоимости монтажного оборудования.

1.2 Беспроводные линии связи

Беспроводные LAN (Wireless LAN - WLAN) отличаются от проводных тем, что взаимосвязь между узлами сети осуществляется посредством использования радиосигналов. В состав узлов входят передающие и приемные устройства. Среда, в которой размещены узлы, является средой распространения радиосигналов. В результате, необходимость применения проводных линий отпадает. Роль концентратора проводной LAN выполняет точка доступа (Access Point - AP) WLAN.

Беспроводное подключение к магистральной сети может использоваться не только по отношению к индивидуальным абонентам, но так же по отношению к групповым абонентам, каковыми являются проводные LAN.

Необходимость и целесообразность применения беспроводных LAN наряду с проводными обусловлена преимуществами, которые достигаются отсутствием проводных соединений. Эти преимущества проявляются в следующих обстоятельствах:

необходимость создания LAN между узлами, разделенными естественными и искусственными препятствиями (например, водные препятствия, стены домов, межэтажные перекрытия);

необходимость обеспечения мобильности узлов, объединенных в локальную сеть;

необходимость получения доступа к магистральной сети с выходом в Internet-сеть в общественных местах кратковременного пребывания (гостиницы, вокзалы, читальные залы библиотек и др.).

Востребованность беспроводной локальной связи (с потребительской точки зрения) определяет место WLAN в современных беспроводных телекоммуникациях. Важнейшее потребительское свойство WLAN, наряду с удобством их развертывания для обеспечения взаимной связи абонентов, состоит в обеспечении доступа абонентов к магистральным сетям. Последним, в частности, объясняется использование англоязычного термина <<горячая точка>> (hotspot) для общественных мест развертывания WLAN с выходом в Internet.

Один из наиболее существенных отличительных признаков локальных цифровых сетей по сравнению с глобальными состоит в наличии автономных телекоммуникационных линий между их узлами. Отличие архитектуры беспроводных и проводных LAN обусловлены свойствами среды распространения используемых сигналов:

проводящей направляющей среды в проводных LAN

естественной окружающей среды в беспроводных LAN (Wireless LAN - WLAN).

Сети WLAN исключительно надежны. Поскольку беспроводная технология уходит корнями в оборонную промышленность, обеспечение безопасности беспроводных устройств предусматривалось с самого начала. Вот почему беспроводные сети обычно более надежны, чем кабельные. В сетях WLAN используется технология Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS), которая отличается высокой устойчивостью к искажению данных, помехам, в том числе преднамеренным, и обнаружению. Кроме того, все пользователи беспроводной сети проходят аутентификацию по системному идентификатору, что предотвращает несанкционированный доступ к данным. Для передачи особо уязвимых данных пользователи могут использовать режим Wired Equivalent Privacy (WEP), при котором сигнал шифруется дополнительным алгоритмом, а данные контролируются с помощью электронного ключа. Вообще говоря, в отдельных узлах перед включением в сетевой трафик должны приниматься свои меры безопасности. В сетях WLAN, работающих по спецификации 802.11b, для обеспечения более высокой надежности сети вместе с аутентификацией пользователя могут применять 40битные и 128битные алгоритмы шифрования. Перехват трафика, как умышленный, так и неумышленный, практически невозможен.802.11b - выпущенная институтом Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) техническая спецификация, которая определяет функционирование беспроводных локальных вычислительных сетей, работающих в диапазоне 2,4 ГГц со скоростью 11 Мбит/с по протоколу Direct Sequence Spread Spectrum. Сети WLAN 802.11b работают со скоростью до 11 Мбит в секунду. Для пользователей скорость работы сравнима со скоростью кабельной сети. Точно так же, как и в обычной сети, пропускная способность сети WLAN зависит от ее топологии, загрузки, расстояния до точки доступа и т.д. Как правило, заметной разницы в производительности беспроводной и кабельной сети нет.

Точки доступа

Точка доступа - это беспроводная базовая станция, предназначенная для обеспечения беспроводного доступа к уже существующей сети (беспроводной или проводной) или создания совершенно новой беспроводной сети. Беспроводная связь осуществляется посредством технологии Wi-Fi <#"552963.files/image006.gif">

Рис.3.1 Внешний вид точки доступа

Проводя аналогию, точку доступа можно условно сравнить с вышкой сотового оператора, с той оговоркой, что у точки доступа меньший радиус действия и связь между подключенными к ней устройствами осуществляется по технологии Wi-Fi. Радиус действия стандартной точки доступа - примерно 200-250 метров, при условии, что на этом расстоянии не будет никаких препятствий (например металлоконструкций, перекрытий из бетона и прочих сооружений плохо пропускающих радио волну).

Беспроводные сети из нескольких точек доступа устанавливаются в больших офисных помещениях, зданиях и на других крупных объектах, в основном для того, чтобы создать одну беспроводную локальную сеть (WLAN). К каждой точке доступа можно подключить до 254 клиентских компьютеров. В большинстве случаев нецелесообразно подключать к одной точке доступа больше 10 компьютеров, т.к. скорость передачи данных на каждого пользователя распределяется в равных пропорциях и чем больше у одной точки доступа "клиентов", тем меньше скорость у каждого из них. К примеру, по нашим замерам реальная скорость передачи данных у точки доступа, работающей на стандарте 802.11g - 20-25Мбит/с, и при подключении к ней 10 клиентов скорость на каждого будет в районе 2,5Мбит/с.

При построении территориально распределенных сетей или беспроводных сетей в зданиях, точки доступа объединяются в одну общую сеть через радиоканал или локальную сеть (проводную). При этом пользователь может свободно перемещаться со своим мобильным устройством в радиусе действия этой сети.

В домашней сети, беспроводные точки доступа могут быть использованы для объединения всех домашних компьютеров в одну общую беспроводную сеть или для "расширения" существующей сети, построенной например, на проводном маршрутизаторе. После подключения точки доступа к маршрутизатору, клиенты смогут присоединиться к домашней сети без необходимости повторной настройки локального соединения.

Точка доступа аналогична по своему устройству с беспроводным роутером (беспроводным маршрутизатором). Беспроводные роутеры используются для создания отдельного сегмента сети и поддерживают подключение к ним всех компьютеров с встроенными беспроводными сетевыми адаптерами. В отличии от точки доступа в беспроводной роутер интегрирован сетевой переключатель (свитч), для того чтобы к нему могли дополнительно подключаться клиенты по протоколу Ethernet или для подключения других маршрутизаторов при создании сети из нескольких беспроводных роутеров. Кроме того, беспроводные роутеры имеют встроенный брандмауэр, который предотвращает нежелательное вторжение в сеть злоумышленников. В остальном же, беспроводные роутеры схожи по устройству с точками доступа.

Как и беспроводные роутеры, большинство точек доступа поддерживают стандарты 802.11a, 802.11b, 802.11g или их комбинации.

Рассмотрим три основных режима работы точки доступа:

"точка доступа";

"повторитель";

"мост".

Режим "точка доступа".

В новом оборудовании режим "точка доступа" установлен по умолчанию. В этом режиме вы подключаетесь со своего компьютера, оснащенного Wi-Fi адаптером, к беспроводной сети вашей точки доступа. В большинстве случаев для работы в этом режиме специфические настройки не требуются.

Режим "репитер" (ретранслятор).

В данном режиме точка доступа работает как приемо-передатчик или "повторитель". Она принимает слабый сигнал от другой точки доступа и, усиливая его, передает на этой же частоте дальше до необходимого адресата.

Режим "мост".

В этом режиме точка доступа объединяет физически удаленные сегменты сети в одно целое. Используется при построении "линков" или, другими словами, обеспечения связи между отдаленными объектами.

Важно отметить, что для осуществления исправной работы в режимах "ретранслятор" и "мост", SSID (идентификатор беспроводной сети), канал и тип шифрования должны совпадать.

1.3 Модель OSI и протоколы передачи данных

Модель OSI состоит из семи уровней, каждый из которых может иметь несколько подуровней. Верхние уровни этой модели (приложений, представлений, сеансов и транспортный - соответственно уровни 7, 6, 5 и 4) относятся к функциям связи между приложениями. На них выполняются задачи, связанные с форматами имен файлов, множествами кодов, пользовательским интерфейсом, уплотнением, кодированием и другими функциями обмена между приложениями. Нижние три уровня (сетевой, канальный, физический - уровни 3,2 и 1) отвечают за передачу данных между отправителем и получателем. Рассмотрим поподробнее каждый из уровней.

Уровень приложений (уровень 7). Приложение, которое общается с другими компьютерами, использует правила, описанные на уровне приложений эталонной модели OSI. Уровень приложений относится к службам связи приложений. Например, в тестовом редакторе, не предусматривающем связь с другими компьютерами, нет соответствующего кода, и разработчики этого приложения не должны беспокоится об уровне 7 модели OSI. Однако если добавляется возможность передачи файлов, то в текстовом редакторе необходима реализация уровня 7 модели OSI. Примеры протоколов используемых на уровне 7: Telnet, HTTP, FTP, Web-обозреватели, 5MTP, SNMP.

Уровень представлений (уровень 6). Основное предназначение уровня заключается в определении форматов данных, таких как текст ASCII, двоичный формат и графический формат JPEG. Кодирование так же определяется OSI как служба уровня представлений. Например, протокол передачи файлов FTP позволяет выбрать, в каком формате передавать информацию: двоичном или текстовом. Если выбрать двоичный формат, отправитель и получатель не изменяют содержимое файла. Если выбран текстовый формат, то отправитель переводит текст из своего набора символов в стандартный набор ASCII и отправляет его. Получатель преобразует текст из стандартного ASCII в тот набор символов, который используется на его компьютере. Примеры протоколов используемых на уровне 6: JPEG, ASCII, TIFF, GIF, PICT, MPEG, MIDI.

Уровень сеансов (уровень 5). Работу уровня сеансов можно сравнить с работой посредника или арбитра. Основное его назначение - контроль диалога между устройствами или сетевыми узлами. Он служит для организации связи и разбивает сеанс на три фазы: установление связи, перенос данных и разъединение связи. Примеры протоколов используемых на уровне 5: RPC, SQL,AppleTalk ASP.

Транспортный уровень (уровень 4). На уровне 4 работают протоколы, которые могут выполнять коррекцию ошибок. Также производится разбиение входящих данных на потоки для каждого работающего на данном компьютере приложения. Кроме того, на этом уровне может реорганизовываться поток данных, если был нарушен порядок принятых пакетов. Примеры протоколов используемых на уровне 4: TCP, UDP, SPX.

Сетевой уровень (уровень 3). Отвечает за доставку пакетов от отправителя к получателю. Для этого на сетевом уровне определяется логическая адресация, которая может быть назначена каждому сетевому устройству. На этом уровне также определяется работа маршрутизации и методы определения маршрутов, позволяющих доставить пакеты по назначению. На сетевом уровне определяются методы разбиения пакетов на более мелкие, если этого требует передача данных. Например, протокол IP, работающий на маршрутизаторе, считывает из пакета IP-адрес назначения, ищет его в таблице маршрутизации, разбивает его на более мелкие пакеты, если этого требует исходящий интерфейс, и вставляет его в очередь на отправку. Примеры протоколов используемых на уровне 3: IP, IPX, ICMP.

Канальный уровень (уровень 2). Канальный уровень отвечает за передачу данных по одному конкретному каналу или среде. Протоколы канального уровня определяют передачу по одному каналу. Все эти протоколы связаны с типом среды передачи данных в сети (т.е. с типом кабеля). Например, 802.3 и 802.2 - это спецификации, разработанные организацией IEEE. Они являются протоколами канального уровня, определяющими работу сетей Ethernet. Другие протоколы, например, HDLC, отвечают за передачу данных по каналам глобальных сетей. Примеры протоколов используемых на уровне 2: IEEE 802.3/802.2, HDLS, FrameRelay, PPP, FDDI, ATM.

Физический уровень (уровень 1). Спецификации физического уровня отвечают за физические характеристики среды передачи данных. Контакты, штырьки разъемов, использование контактов, электрические цепи, кодировка и модуляция света являются частями различных физических спецификации этого уровня. Несколько спецификаций иногда используются для описания всех деталей физического уровня. Например, спецификация RJ-45 описывает форму штекера, число проводов и контактов в кабеле. Спецификации Ethernet и 802.3 определяют использование 1, 2, 3 и 6 контактов. Таким образом, чтобы использовать кабель категории 5 со штекером RJ-45 для Ethernet-сети, необходимо использовать спецификации Ethernet и RJ-45 физического уровня. Примеры протоколов используемых на уровне 1: V.35, V.24, RJ-45, Ethernet, 802.3, FDDI.

Такое разбиение функций или задач сети на более мелкие части, называемые уровнями, и определение стандартного взаимодействия между этими уровнями дает массу преимуществ. Уровни разбивают огромный и сложный набор понятий и протоколов на более мелкие частицы, позволяя упростить их рассмотрение, реализацию в аппаратном или программном обеспечении, а так же поиск и устранение неполадок. Эталонные модели обладают множеством полезных свойств. Например, разработчики могут сконцентрироваться на функциях одного уровня, зная, что функции, находящиеся вне сферы их деятельности, выполняются на другом. В результате развивается специализация. Другим полезным свойством является то, что изменения на одном уровне не обязательно влекут за собой изменения на другом. Оно обозначается техническим термином слабая комплексация и означает отсутствие ответственности за деятельность на другом уровне специализации.

Очень важное преимущество эталонной модели - совместимость. Если разработчики программного обеспечения придерживаются спецификации эталонной модели, протоколы, удовлетворяющие этой модели, работают совместно. Совместимость служит мощным потенциалом для создания и применения большого числа протоколов.

Далее будут рассмотрены некоторые протоколы, с которыми чаще всего приходиться сталкиваться при работе сетями.

TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) на сегодня является наиболее распространенным и функциональным. Он работает в локальных сетях любых масштабов. Кроме того, это единственный из протоколов, который позволяет работать глобальной сети Интернет.

Протокол был создан в 70-х годах прошлого века управлением Министерства обороны США. Именно с его подачи началась разработка протокола, целью которого было соединение любых двух компьютеров, как бы далеко они ни находились. Конечно, они преследовали свою цель - обеспечить постоянную связь с центром управления, даже если все вокруг будет разрушено в результате военных действий. В итоге была образована глобальная сеть ARPAnet, которую министерство активно использовало в своих целях.

Толчком к дальнейшему усовершенствованию и широкому распространению стека TCP/IP стал тот факт, что его поддержка была реализована в компьютерах c операционной системой UNIX. В результате популярность протокола TCP/IP возросла.

В стек протоколов TCP/IP входит достаточно много протоколов, работающих на различных уровнях, но свое название он получил благодаря двум протоколам - TCP и IP.(Transmission Control Protocol) - транспортный протокол, предназначенный для управлением передачей данных в сетях, использующих стек протоколов TCP/ IP. IP (Internet Protocol) - протокол сетевого уровня, предназначенный для доставки данных в составной сети с использованием одного из транспортных протоколов, например TCP или UDP.

Нижний уровень стека TCP/IP использует стандартные протоколы передачи данных, что делает возможным его применение в сетях с использованием любых сетевых технологий и на компьютерах с любой операционной системой.

Изначально протокол TCP/IP разрабатывался для применения в глобальных сетях, именно поэтому он является максимально гибким. В частности, благодаря способности фрагментации пакетов данные, несмотря на качество канала связи, в любом случае доходят до адресата. Кроме того, благодаря наличию IP-протокола становится возможной передача данных между разнородными сегментами сети.

Недостатком TCP/IP-протокола является сложность администрирования сети. Так, для нормального функционирования сети требуется наличие дополнительных серверов, например DNS, DHCP и т.д., поддержание работы которых и занимает большую часть времени системного администратора.

IPX/SPX

Стек протоколов IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) является разработкой и собственностью компании Novell. Он был разработан для нужд операционной системы Novell NetWare, которая еще до недавнего времени занимала одну из лидирующих позиций среди серверных операционных систем.

Протоколы IPX и SPX работают на сетевом и транспортном уровнях модели ISO/ OSI соответственно, поэтому отлично дополняют друг друга. Протокол IPX может передавать данные с помощью датаграмм, используя для этого информацию о маршрутизации в сети.

Однако для того, чтобы передать данные по найденному маршруту, необходимо сначала установить соединение между отправителем и получателем. Этим и занимается протокол SPX или любой другой транспортный протокол, работающий в паре с IPX.

К сожалению, стек протоколов IPX/SPX изначально ориентирован на обслуживание сетей небольшого размера, поэтому в больших сетях его использование малоэффективно: излишнее использование широковещательного вещания на низкоскоростных линиях связи недопустимо.

NetBIOS/SMB

Достаточно популярный стек протоколов, разработкой которого занимались компании IBM и Microsoft, соответственно, ориентированный на использование в продуктах этих компаний. Как и у TCP/IP, на физическом и канальном уровне стека NetBIOS/SMB работают стандартные протоколы, такие как Ethernet, Token Ring и другие, что делает возможным его использование в паре с любым активным сетевым оборудованием. На верхних же уровнях работают протоколы NetBIOS (Network Basic Input/Output System) и SMB (Server Message Block).

Протокол NetBIOS был разработан в середине 80-х годов прошлого века, но вскоре был заменен на более функциональный протокол NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface), позволяющий организовать очень эффективный обмен информацией в сетях, состоящих не более чем из 200 компьютеров.

Чтобы обмен между компьютерами был возможен, каждый из них должен обладать логическим именем. Для обмена данными между компьютерами используются логические имена, присваиваемые компьютерам динамически при их подключении к сети. При этом таблица имен распространяется на каждый компьютер сети. Поддерживается также работа с групповыми именами, что позволяет передавать данные сразу нескольким адресатам.

Однако NetBEUI обладает и существенным недостатком: он полностью лишен понятия о маршрутизации пакетов, поэтому его использование в сложных составных сетях не имеет смысла.

Что касается протокола SMB (Server Message Block), то с его помощью организуется работа сети на трех самых высоких уровнях - сеансовом, уровне представления и прикладном уровне. Именно при его использовании становится возможным доступ к файлам, принтерам и другим ресурсам сети. Данный протокол несколько раз был усовершенствован (вышло три его версии), что позволило применять его даже в таких современных операционных системах, как Microsoft Vista и Windows 7. Протокол SMB универсален и может работать в паре практически с любым транспортным протоколом, например TCP/IP и SPX.

HTTP

Пожалуй, самый востребованный из протоколов, с которым ежедневно работают десятки миллионов пользователей Интернета по всему миру.

Протокол HTTP (HyperText Transfer Protocol) разрабатывался специально для Интернета: для получения и передачи данных по Интернету. Он работает по технологии "клиент - сервер", которая подразумевает, что есть клиенты, запрашивающие информацию (например, просмотр содержимого веб-страницы), и серверная часть, которая обрабатывает эти запросы и отсылает ответ.работает на уровне приложений. Это означает, что данный протокол должен пользоваться услугами транспортного протокола, в качестве которого по умолчанию выступает протокол TCP.

Первая версия протокола HTTP была разработана еще в начале 90-х годов прошлого века и на то время полностью удовлетворяла пользователей своими возможностями. Но со временем, когда в Интернет пришла графика и динамичные изображения, возможностей протокола стало не хватать и он постепенно начал изменяться.

В своей работе протокол использует понятие URI (Uniform Resource Identifier) - уникального идентификатора ресурса, в качестве которого обычно выступает адрес веб-страницы, файла или любого другого логического объекта. При этом URI поддерживает работу с параметрами, что позволяет расширять функциональность протокола. Так, используя параметры, можно указать, в каком формате и кодировке вы хотите получить ответ от сервера. Это в свою очередь позволяет передавать с помощью HTTP не только текстовые документы но и любые двоичные данные.

Основным недостатком протокола HTTP является избыточный объем текстовой информации, необходимой для того, чтобы клиент мог правильно отобразить полученный от сервера ответ. При большом объеме содержимого веб-страницы это может создавать излишне большой трафик, что ухудшает восприятие информации. Кроме того, протокол полностью лишен каких-либо механизмов сохранения состояния, что делает невозможной навигацию по веб-страницам посредством одного лишь HTTP-протокола. По этой причине вместе с HTTP-протоколом используются сторонние протоколы либо пользователю необходимо работать с браузером, обрабатывающим HTTP-запросы.

FTP

Протокол FTP (File Transfer Protocol) является "родным братом" протокола HTTP, только, в отличие от последнего, он работает не с текстовыми или двоичными данными, а с файлами.

Этот протокол - один из старейших: он появился еще в начале 70-х годов прошлого века. Как и HTTP, он работает на прикладном уровне и в качестве транспортного протокола использует TCP-протокол. Его основная задача - передача файлов с/на FTP-сервер.протокол представляет собой набор команд, которые описывают правила подключения и обмена данными. При этом команды и непосредственно данные передаются с использованием различных портов. В качестве стандартных портов используются порты 21 и 20: первый - для передачи данных, второй - передачи команд. Кроме того, порты могут быть динамическими.

Размер файлов, передаваемых с помощью FTP-протокола, не лимитируется. Предусмотрен также механизм докачки файла, если в процессе передачи произошел обрыв связи. Главным недостатком FTP-протокола является отсутствие механизмов шифрования данных, что позволяет перехватить начальный трафик и определить с его помощью имя пользователя, а также его пароль подключения к FTP-серверу. Чтобы избежать подобной ситуации, параллельно используется протокол SSL, с помощью которого данные шифруются.

РОРЗ и SMTP

Использование электронной почты для обмена сообщениями уже давно является альтернативой обычной почте. Электронная почта гораздо эффективнее и быстрее. Ее использование стало возможным благодаря протоколам POP3 (Post Office Protocol Version 3) и SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).

Протокол POP3 работает на прикладном уровне и применяется для получения электронных сообщений из почтового ящика на почтовом сервере. При этом он использует один из портов и транспортный протокол TCP.

Сеанс связи с почтовым сервером разбит на три этапа: авторизация, транзакция и обновление. Авторизации пользователя происходит при соединении с почтовым сервером, для чего может использоваться любой почтовый клиент, поддерживающий работу с протоколом POP3. На этапе транзакции клиент запрашивает у сервера выполнение необходимого действия, например получения информации о количестве сообщений, получения самих сообщения либо их удаления. Процесс обновления предназначен для выполнения запроса клиента. После окончания обновления сеанс связи завершается до поступления следующего запроса на соединение.

При прохождении этапа авторизации может использоваться любой из существующих протоколов шифрования, например SSL или TLS, что делает процесс получения электронной корреспонденции более защищенным.

Протокол POP3 позволяет только получать электронные сообщения, а для их отправки приходится использовать другой протокол, в качестве которого чаще всего применяется SMTP, точнее, его усовершенствованная версия - ESMTP (Extended SMTP).

Как и POP3, протокол SMTP работает на прикладном уровне, поэтому ему необходимы услуги транспортного протокола, в роли которого выступает протокол TCP. При этом отправка электронных сообщений также происходит с использованием одного из портов, например 25 порта.

IMAP

IMAP (Interactive Mail Access Protocol) - еще один почтовый протокол, созданный на основе протокола POP3. Он был разработан позже протокола POP3. В результате в нем были учтены все недостатки и добавлено большое количество новых востребованных функций.

Наиболее полезными среди них является возможность частичного скачивания сообщений, анализируя содержимое которых можно эффективно настраивать фильтры, сортирующие письма или отсеивающие спам.

Еще одна немаловажная функция - механизм оптимизации использования каналов, по которым передаются сообщения. Эти каналы не всегда быстрые и незагруженные, поэтому наличие такой функции существенно облегчает жизнь пользователя. Имеется также возможность передачи сообщений по небольшим частям, что очень полезно, когда размер письма большой, например 5-10 Мбайт.

SLIP

Протокол передачи данных SLIP (Serial Line Internet Protocol) создан специально для организации постоянного подключения к Интернету с использованием имеющейся телефонной линии и обычного модема. Из-за высокой стоимости этот тип подключения могут позволить себе немногие пользователи. Как правило, такое подключение создается в организациях, имеющих сервер, на котором находится веб-страница организации и другие ресурсы (база данных, файлы).

Данный протокол работает вместе с протоколом TCP/IP и находится на более низком уровне. Перед тем как информация с модема поступит на обработку TCP/ IP-протоколу, ее предварительно обрабатывает SLIP-протокол. Выполнив все необходимые действия, он создает другой пакет и передает его TCP/IP.

2. Оборудование кабельных ЛВС

2.1 Сетевые адаптеры

Сетевой адаптер, или сетевая карта, - это ключевое оборудование, которое используется в качестве посредника между компьютером и средой передачи данных. Без сетевого адаптера невозможен обмен информацией в принципе. Его задача - обработать получившие данные согласно требованиям физического уровня модели ISO.

Сетевой адаптер вне зависимости от того, для работы в сетях какого типа он предназначен, служит для обработки данных, поступающих ему от компьютера или по каналу передачи данных. В режиме передачи он преобразует поступившие от компьютера данные в электрический сигнал и отправляет его каналу, используемому для передачи данных. В режиме получения данных он выполняет противоположное действие: преобразует электрические сигналы в данные и передает их протоколам верхнего уровня.

Главное различие сетевых адаптеров, не учитывая конструктивные особенности, вариант исполнения. Существует три варианта.

Плата для установки в слот расширения. Представляет собой плату, содержащую необходимую аппаратную начинку, которую можно установить в свободный слот расширения материнской платы. До появления ATX-стандарта этот вариант исполнения был наиболее распространенным и дешевым. Так, материнская плата (даже бюджетный ее вариант) всегда имеет в своем составе свободный слот, предназначенный для установки устройства любого типа. Как правило, это слот типа PCI или PCI Express в персональных компьютерах и PCMCIA-слот в ноутбуках или других переносных устройствах.

Внешний USB-адаптер. Использование USB-адаптеров для расширения функциональности компьютера уже давно стало одним из самых распространенных способов. Не минула эта участь и сетевые адаптеры. Мало того, часто USB-порт становится единственным способом подключения дополнительных устройств. Часто для подключения адаптера используется удлинительный USB-шнур. Кроме варианта с USB-подключением, нередко встречаются адаптеры, которые с помощью удлинительного шнура подключаются к FireWire-порту на материнской плате или дополнительном FireWire-контроллере.

Интегрированный адаптер. Данный вариант сетевого адаптера получил, пожалуй, наибольшее распространение. Причиной тому стал ATX-стандарт материнских плат, который предусматривает использование интегрированных решений. Однако этот стандарт подразумевает присутствие только сетевого адаптера стандарта 100Base-TX или ему подобного. Правда, иногда встречаются материнские платы, которые содержат интегрированный беспроводный контроллер стандарта IEEE 802.11b или IEEE 802.11g. Как уже было упомянуто выше, внешний вид адаптера, а именно присутствие того или иного вида порта, зависит от сетевого стандарта. Так, сетевой стандарт 10Base-2, 10Base-5 или 10Base-T подразумевает использование порта с BNC - коннектором. В свое время, когда наступил переломный момент, появились сетевые адаптеры, содержащие как BNC-, так и RJ-45-разъем. Внешний вид такого адаптера показан на рис.2.1.

Рис.2.1 Сетевой адаптер для коаксиальных стандартов

Сетевой стандарт 100Base-TX или 1000Base-T подразумевает использование адаптера с портом RJ-45. Внешний вид такого адаптера в виде платы расширения показан на рис.2.2, а в USB-варианте - на рис.2.3.

Рис.2.2 Сетевой адаптер в виде платы расширения для кабеля "витая пара"

Рис.2.3 Сетевой адаптер стандарта 100Base-TX в USB-исполнении

Сетевой беспроводной адаптер

Несмотря на то что беспроводная сеть в качестве среды передачи данных использует радиоволны, принцип работы беспроводного адаптера похож на принцип работы проводного аналога. Единственное, что их может различать, - наличие антенны. Количество антенн беспроводного оборудования, в том числе и сетевого адаптера, зависит от сетевого стандарта. Так, для адаптеров сетевых стандартов IEEE 802.11a, IEEE 802.11b и IEEE 802.11g нормальным считается наличие одной антенны (рис.2.4).

Рис.2.4 Сетевой беспроводной адаптер с одной приемопередающей антеной

Что касается беспроводных адаптеров стандарта IEEE 802.11n, то особенности его использования подразумевают наличие двух, иногда трех антенн.

Большая часть беспроводных адаптеров позволяет использовать антенны с разным уровнем усиления, поэтому стандартные антенны, идущие в комплекте с сетевым адаптером, можно заменять антеннами с большим коэффициентом усиления. В этом случае антенна имеет специальное крепление, позволяющее ее открутить и установить на ее место другую.

2.2 Концентраторы

Концентраторы

Концентратор (hub) представляет собой центральное сетевое устройство, к которому в звездообразной топологии подключаются сетевые узлы (например, рабочие станции и серверы). Несколько входов и выходов концентратора могут быть активными одновременно (рис.2.5).

Рис.2.5 Внешний вид концентратора

Концентраторы выполняют следующие функции:

являются центральным устройством, через которое соединяется множество узлов сети;

позволяют большое количество компьютеров соединять в одну или несколько локальных сетей;

обеспечивают связь различных протоколов (например, преобразование протокола Ethernet в протокол FDDI и обратно);

соединяют вместе сегменты сетевой магистрали;

обеспечивают соединение между различными типами передающей среды

позволяют централизовать сетевое управление и структуру.

Существуют различные типы сетевых концентраторов. Простейшие из них представляют собой единую точку подключения к сети, позволяющую физически реализовать в виде звезды логическую шинную сеть Ethernet или маркерное кольцо. Такие концентраторы называются неуправляемыми и предназначены они для очень маленьких сетей, содержащих до 12 узлов (иногда немного больше). Как следует из названия, неуправляемые концентраторы не поддерживают программ или протоколов, обеспечивающая функции управления сетью или собирающих информацию для этих целей. Такие концентраторы могут быть активными и пассивными, хотя активный концентраторы используются чаще всего. Оба типа концентраторов работают на Физическом уровне модели OSI. Активный концентратор выполняет функции многопортового повторителя, поскольку он регенерирует, синхронизирует и усиливает передаваемые сигналы.

Некоторые концентраторы позволяют работать на двух скоростях (напри мер, со скоростью 10 Мбит/с или 100 Мбит/с). Обычно порты таких концентраторов могут автоматически распознавать скорость, на которой работают подключенные к ним устройства. Кроме того, для повышения эффективности работы сети некоторые подобные концентраторы могут размещав в разные области коллизий порты, работающие с различными скоростями.

Концентраторы, непосредственно подключенные к рабочим станциям, часто называют концентраторами рабочей группы, поскольку они собирают подключенных пользователей в сетевую рабочую группу. Такие концентраторы могут соединяться с другими сетевыми устройствами (например, с коммутаторами или маршрутизаторами).

Концентраторы могут также иметь функции коммутатора, при этом данные ретранслируются только в тот сегмент, в котором располагается целевой узел. Такие концентраторы работают на подуровне MAC (Уровень 2), что позволяет им читать адрес назначения каждого фрейма.

Концентраторы поддерживают следующие технологии локальных сетей:

Ethernet;Ethernet;Ethernet;

Gigabit Ethernet;;Ring; Token Ring.

Подобно повторителям, концентраторы могут изолировать сегменты сети, в которых возникли проблемы. У большинства концентраторов имеются светодиодные индикаторы, которые загораются, если сегмент изолирован (блокирован). Обычно также имеется кнопка или тумблер, который следует нажать после устранения неисправности с целью инициализации сегмента и восстановления его рабочего состояния. Перед тем как нажать кнопку сброса, нужно узнать, как она влияет на работу пользователей в исправных сегментах, поскольку в некоторых простых концентраторах инициализируются все сегменты, вне зависимости от того, были они изолированы или нет.

2.3 Мосты и маршрутизаторы

Мосты

Мост (bridge) - это сетевое устройство, соединяющее между собой сегменты локальной сети. (рис.2.6).

Рис.2.6 Сетевой мост

Мосты позволяют решать следующие задачи:

расширить локальную сеть в случае, когда достигнут лимит на максимальное количество соединений (например, если сегмент Ethernet имеет 30 узлов);

сегментировать локальную сеть для ликвидации узких мест в сетевом трафике;

предотвратить неавторизованный доступ к сети.

Мосты весьма распространены в сетях Ethernet II/IEEE 802.3, хотя устройства, выполняющие только функции мостов, быстро были заменены устройствами, обладающими функциями и мостов, и маршрутизаторов. Поскольку Работа мостов незаметна для пользователей, то широко используется термин прозрачный мост. Мосты функционируют в так называемом беспорядочном режиме (promiscuous mode), что подразумевает просмотр физического целевого адреса каждого фрейма перед его пересылкой. Этим мосты отличаются от повторителей, которые не имеют возможности анализа адресов фреймов.

Мосты работают на подуровне MAC Канального уровня OSI, поскольку они считывают исходный и целевой физические адреса фрейма. Мост перехватывает весь сетевой трафик и анализирует целевой адрес каждого фрейма определяя, следует ли пересылать данный фрейм в следующую сеть. В процессе своей работы мост просматривает МАС-адреса передаваемых через него фреймов и строит таблицу известных целевых адресов. Если мост знает, что фрейм предназначен для узла, который находится в том же сегменте что и отправитель фрейма, он отбрасывает сегмент, поскольку тот не нуждается в дальнейшей пересылке. Если мост знает, что целевой адрес располагается в другом сегменте, он транслирует фрейм только в нужный сегмент. Если мосту не известен целевой сегмент, он передает фрейм во все сегменты, за исключением исходного сегмента, и этот процесс называется лавинной маршрутизацией (адресацией) (flooding). Главным достоинством мостов является то, что они сосредотачивают трафик в конкретных сетевых сегментах. Мост может выполнять фильтрацию и пересылку с довольно высокой скоростью, поскольку он просматривает информацию только на Канальном уровне и игнорирует информацию на более высоких уровнях.

Мосты "прозрачны" для любого протокола или комбинации протоколов, поскольку от них не зависят. Мосты просматривают только МАС-адреса. Один мост может транслировать в одной и той же сети различные протоколы, такие как TCP/IP, IPX, NetBEUI, AppleTalk и Х.25, безотносительно к тому, какие структуры фреймов передаются через него.

Мосты не конвертируют фреймы из формата одного протокола в формат другого, исключение составляют только транслирующие мосты. Транслирующие мосты преобразуют фреймы, относящиеся к одному методу доступа и передающей среде, во фреймы другого стандарта (например, из стандарта Ethernet в стандарт Token Ring) и наоборот. Такие мосты переформатируют адреса, например, отбрасывая адресную информацию стандарта Token Ring, которая не используется стандартом Ethernet. Далее перечислены базовые элементы, которые транслирующие мосты преобразуют во фреймах Token Ring и Ethernet:

очередность битов в адресах;

формат МАС-адреса;

элементы маршрутной информации;

функции, имеющиеся во фреймах Token Ring, не имеющие эквивалентов во фреймах Ethernet;

зондирующие (explorer) пакеты Token Ring, которые не используются в сетях Ethernet.

Мосты выполняют три важных функции - анализ, фильтрация и пересылка. После включения мост анализирует топологию сети и адреса устройств во всех подключенных сетях. Для этого мост просматривает исходный и целевой адреса во всех передаваемых ему фреймах и на основе этой информации строит свою таблицу, содержащую адреса всех узлов сети. Большинство мостов может хранить в таких таблицах значительное количество адресов. Затем таблица адресов используется для принятия решений о пересылки трафика.

Существуют два типа мостов: локальные и удаленные. Локальный мост (local bridge) используется для непосредственного соединения двух близко расположенных локальных сетей (например, двух сетей Ethernet). Он также применяется для сегментации сетевого трафика с целью ликвидации узких мест. Локальный мост может связать два подразделения одной компании, позволяя всем пользователям обращаться к некоторым файлам и электронной почте. Пусть в одном (головном) подразделении сетевой трафик большой, что обусловлено большим количеством отчетов, генерируемых сервером базы данных в клиент-серверной прикладной программе. После того как мост проанализирует трафик, связанный с обращениями к этому серверу, он начнет фильтровать фреймы и не будет ретранслировать их в сеть другого подразделения, где внутренний трафик невелик.

Беспроводные мосты представляют собой точки доступа, которые являются Подклассом локальных мостов и взаимодействуют с компьютерами, снабженными беспроводными сетевыми адаптерами. Беспроводной мост (например, мост 802.11b) может выбирать скорость обмена с каждым беспроводным адаптером и поэтому в зависимости от условий передачи он может одному адаптеру передавать данные со скоростью 11 Мбит/с, а другому - со скоростью 2 Мбит/с.

Удаленные мосты (remote bridge) используются для связи сетей, находящихся на расстоянии. Для уменьшения затрат на эксплуатацию мосты могут быть связаны линией последовательной передачи. Это один из способов соединить сети, расположенные в разных городах или государствах, и объединить их в большую единую сеть. Однако, как вы узнаете чуть позже, для решения этой задачи чаще всего следует использовать маршрутизатор.

Маршрутизаторы

Маршрутизатор (router) выполняет некоторые функции моста, такие анализ топологии, фильтрация и пересылка пакетов. Однако, в отличие от мостов, маршрутизаторы могут направлять пакеты в конкретные сети, анализировать сетевой трафик и быстро адаптироваться к изменениям сети. Маршрутизаторы соединяют локальные сети на Сетевом уровне эталонной модели OSI, что позволяет им анализировать в пакетах больше информации, чем это возможно для мостов.

Главные задачи, которые могут решать маршрутизаторы:

эффективно перенаправлять пакеты из одной сети в другую, устраняя ненужный трафик;

соединять соседние или удаленные сети;

связывать разнородные сети;

устранять узкие места сети, изолируя ее отдельные части;

защищать фрагменты сети от несанкционированного доступа.

В отличие от мостов, маршрутизаторы могут связывать сети, имеющие различные каналы данных. Например, сеть Ethernet на базе протокола TCP/IP можно подключить к коммутирующей сети с ретрансляцией кадров, в которой также используется протокол IP. Некоторые маршрутизаторы поддерживают только один протокол, например, TCP/IP или IPX. Многопротокольные маршрутизаторы могут выполнять преобразование протоколов разнородных сетей, т.е. осуществлять конвертацию протокола TCP/IP сети Ethernet в протокол AppleTalk сети с маркерным доступом, и наоборот. При наличии соответствующего аппаратного и программного обеспечения маршрутизаторы могут соединять различные сети, в том числе:

Ethernet;Ethernet;Ethernet;

Gigabit Ethernet;Ring;Token Ring; Relay (сети с ретрансляцией кадров);

ATM;

ISDN;

Х.25.

Также в отличие от мостов, "прозрачных" для других сетевых узлов (например, рабочих станций или серверов), маршрутизаторы получают от Узлов регулярные сообщения, подтверждающие адреса узлов и их присутствие в сети. Маршрутизаторы пересылают пакеты по маршрутам, где трафик самый маленький и для которых минимальна стоимость использования сетевых ресурсов. Маршрут с наименьшей стоимостью определяется следующими факторами: расстоянием или длиной пути, нагрузкой в следующем пункте ретрансляции, имеющейся пропускной способностью и надежностью маршрута. Программные средства маршрутизатора представляют один или несколько перечисленных факторов в виде единого параметра, называемого метрикой (metric). Метрики применяются для определения наилучшего маршрута в сети. Для вычисления метрики могут использоваться дующие величины в любых комбинациях:

количество входящих пакетов, ожидающих обработки, на определенном порту (подключении) маршрутизатора;

количество ретрансляций между сегментом, к которому подключен передающий узел, и сегментом, к которому подключен принимающий узел;

количество пакетов, которые маршрутизатор может обработать в течение определенного интервала времени;

размер пакета (если пакет слишком большой, маршрутизатор может разделить его на несколько пакетов меньшего размера);

пропускная способность (скорость) между двумя взаимодействующими узлами;

доступность (работоспособность) некоторого сегмента сети.

Маршрутизаторы могут изолировать часть сети с высоким трафиком и распространять его на остальные участки сети. Эта способность маршрутизаров позволяет предотвратить потерю производительности сети и возникновение широковещательного шторма. Рассмотрим для примера более загруженную лабораторную сеть, в которой студенты учатся сетевому администрированию. При этом учащиеся часто перенастраивают различные протоколы, серверы и сетевые устройства, создавая тем самым очень большой трафик. Кроме этого, в сети работают два преподавателя, которым нужен доступ к главной университетской сети.

По мере усложнения структуры сети растет необходимость передачи пакетов по самому короткому и наиболее эффективному маршруту. Чтобы обеспечить полный контроль над растущим сетевым трафиком и избежать падение производительности сети, вместо мостов часто используют маршрутизаторы. Кроме того, маршрутизаторы намного эффективнее мостов в случае объединения больших сетей. Однако при модернизации следует учитывать скорость обработки пакетов в маршрутизаторе в сравнении со скоростью обработки фреймов мостом. В принципе мост работает быстрее маршрутизатора, поскольку он не анализирует и не обрабатывает данные о маршрутизации. Чтобы компенсировать эти издержки, некоторые маршрутизаторы оснащаются специализированными процессорами, позволяющими сделать соразмерными эти скорости.

Статическая и динамическая маршрутизация

Маршрутизация бывает статическая и динамическая. Для статической маршрутизации необходимы таблицы маршрутизации, которые создает сетевой администратор; в них указываются фиксированные (статические) маршруты между любыми двумя маршрутизаторами. Эту информацию администратор вводит в таблицы вручную. Администратор сети также отвечает за ручное обновление таблиц в случае отказа каких-либо сетевых устройств. Маршрутизатор, работающий со статическими таблицами, может определить факт неработоспособности какого-либо сетевого канала, однако он не может автоматически изменить пути передачи пакетов без вмешательства со стороны администратора.

Динамическая маршрутизация выполняется независимо от сетевого администратора. Протоколы динамической маршрутизации позволяют маршрутизаторам автоматически выполнять следующие операции:

находить другие доступные маршрутизаторы в остальных сетевых сегментах;

определять с помощью метрик кратчайшие маршруты к другим сетям;

определять моменты, когда сетевой путь к некоторому маршрутизатору недоступен или не может использоваться;

применять метрики для перестройки наилучших маршрутов, когда некоторый сетевой путь становится недоступным;

повторно находить маршрутизатор и сетевой путь после устранения сетевой проблемы в этом пути.

Базы данных используются маршрутизаторами для хранения информации об адресах узлов и состоянии сети. Базы данных таблиц маршрутизации содержат адреса других маршрутизаторов. Маршрутизаторы, настроенные на динамическую маршрутизацию, автоматически обновляют эти таблицы, регулярно обмениваясь адресами с другими маршрутизаторами.

Также маршрутизаторы обмениваются сведениями о сетевом трафике, топологии сети и состоянии сетевых каналов. Каждый маршрутизатор хранить эту информацию в базе данных состояния сети.

При получении пакета маршрутизатор анализирует протокольный адрес на значения, например, IP-адрес в пакете протокола TCP/IP. Направление пересылки определяется на основании используемой метрики, т.е. с учетом информации о состоянии сети и количестве ретрансляций, необходимых для передачи пакета целевому узлу.

Маршрутизаторы, работающие только с одним протоколом (например, с TCP/IP), поддерживают лишь одну базу данных адресов. Многопротокольный маршрутизатор имеет базу адресов для каждого поддерживаемого протокола (к примеру, базы данных для сетей TCP/IP и IPX/SPX). Маршрутизаторы обмениваются информацией с помощью одного или нескольких протоколов маршрутизации. Для осуществления взаимодействия многопротокольных маршрутизаторов требуются специальные протоколы.

Для взаимодействия между маршрутизаторами, находящимися в локальной системе, например, внутри одной организации и в одной локальной сети обычно применяются два протокола: RIP и OSPF. Маршрутизаторы используют Routing Information Protocol (RIP) для определения минимального количества ретрансляций между ними и другими маршрутизаторами, после чего эта информация добавляется в таблицу каждого маршрутизатора. После этого сведения о количестве ретрансляций используются для нахождения наилучшего маршрута для пересылки пакета подобно тому, как мосты используют аналогичную информацию. Протокол RIP применяется реже, поскольку каждый RIP-маршрутизатор дважды в минуту посылает сообщение об обновлении маршрутов, и это сообщение содержит всю таблицу маршрутизации. В сети с несколькими маршрутизаторами это может создать заметный излишний трафик. Проблема еще больше обостряется, когда помимо этого специально выделяются серверы, хранящие информацию о маршрутизации и регулярно посылающие ее с помощью протокола RIP.

Протокол Open Shortest Path First (OSPF) применяется чаще всего, он имеет несколько преимуществ по сравнению с протоколом RIP. Одним из достоинств является то, что при его использовании маршрутизатор пересылает только ту часть таблицы маршрутизации, которая относится к его ближайшим каналам; такая посылка называется "сообщением маршрутизатора о состоянии каналов". Ближайшие каналы маршрутизатора определяются путем установки граничных маршрутизаторов, или маршрутизаторов границы области, на концах сети. Все маршрутизаторы, находящиеся между ними, обращаются к общей таблице маршрутизации по протоколу OSPF.

Протокол OSPF имеет еще два преимущества:

для упаковки информации о маршрутизации он использует пакеты меньшего размера, чем у протокола RIP;

между маршрутизаторами распространяется не вся таблица маршрутизации, а только ее обновленная часть.

Маршрутизаторы, соединяющие локальные сети в пределах одного здания или связывающие смежные сети внутри кампуса, называются локальными маршрутизаторами. Например, локальный маршрутизатор может соединять две сети Ethernet, расположенные на одном этаже здания, или две сети, находящиеся в разных зданиях. Один локальный маршрутизатор может поддерживать 15 различных сетевых протоколов, включая TCP/IP, IPX/SPX и AppleTalk. Эти маршрутизаторы постоянно следят за подключенными к ним сетям и обновляют таблицы маршрутизации при изменениях в сетях. Они анализируют скорости каналов, нагрузку сети, сетевую адресацию и топологию сети.

2.4 Коммутаторы и шлюзы

Коммутаторы

Коммутаторы (switch) обеспечивают функции моста, а также позволяют повысить пропускную способность существующих сетей. Коммутаторы используемые в локальных сетях, напоминают мосты в том смысле, что они работают на подуровне MAC Канального уровня (Уровня 2) и анализируют адреса устройств во всех входящих фреймах. Как и мосты, коммутаторы хранят таблицу адресов и используют эту информацию для принятия решения о том, как фильтровать и пересылать трафик локальной сети. В отличие от мостов, для увеличения скорости передачи данных и полосы пропускания сетевой среды в коммутаторах применяются методы коммутации (рис.2.7).

Рис.2.7 Внешний вид коммутатора

В коммутаторах локальных сетей обычно используется один из двух методов при коммутации без буферизации пакетов (cut-through switching) фрейм пересылаются по частям до того момента, пока фрейм не будет получен целиком. Передача фрейма начинается сразу же, как только будет прочитан целевой адрес MAC-уровня и из таблицы коммутатора будет определен порт назначения. Такой подход обеспечивает относительно высокую скорость передачи (отчасти за счет отказа от проверки наличия ошибок).

В процессе коммутации с промежуточным хранением (store-and-forward switching) (также называемой коммутацией с буферизацией) передача фрейма не начинается до тех пор, пока он не будет получен полностью. Как только коммутатор получает фрейм, он проверяет его контрольную сумму (CRC) перед тем, как отправлять целевому узлу. Затем фрейм поминается (буферизируется) до тех пор, пока не освободится соответствующий порт и коммуникационный канал (они могут быть заняты другими данными). Новейшие модели коммутаторов (иногда называемые маршрутизирующими коммутаторами), использующие коммутацию с промежуточным хранением, могут совмещать функции маршрутизаторов и коммутаторов и, следовательно, работают на сетевом уровне (Уровне 3), чтобы определять кратчайший путь к целевому узлу. Одним из достоинств таких коммутаторов является то, что они предоставляют большие возможности для сегментации сетевого трафика, позволяя избегать широковещательного трафика, возникающего в сетях Ethernet. Коммутаторы локальных сетей поддерживают следующие стандарты:

Ethernet;

Fast Ethernet;

Gigabit Ethernet;

10 Gigabit Ethernet;Ring;Token Ring;;

ATM.

Одной из наиболее распространенных задач, решаемой при помощи механизмов коммутации, является уменьшение вероятности конфликтов и повышение пропускной способности локальных сетей Ethernet. Коммутаторы сетей Ethernet, используя свои таблицы MAC-адресов, определяют порты, которые должны получить конкретные данные. Поскольку каждый порт подключен к сегменту, содержащему только один узел, то этот узел и сегмент получают в свое распоряжение всю полосу пропускания (10 или 100 Мбит/с, 1 или 10 Гбит/с), т.к. другие узлы отсутствуют; при этом вероятность конфликтов уменьшается. Другой распространенной областью применения коммутаторов являются сети с маркерным кольцом. Коммутатор Token Ring может выполнять только функции моста на канальном уровне или работать как мост с маршрутизацией от источника на Сетевом уровне.

Шлюзы

Термин шлюз (gateway) используется во многих контекстах, но чаще всего он обозначает программный или аппаратный интерфейс, обеспечивающий взаимодействие между двумя различными типами сетевых систем или программ. Например, с помощью шлюза можно выполнять следующие операции:

преобразовывать сообщения из одного формата в другой;

преобразовывать различные схемы адресации;

связывать хост-компьютеры с локальной сетью;

обеспечивать эмуляцию терминала для подключений к хост-компьютеру;

перенаправлять электронную почту в нужную сеть;

соединять сети с различными архитектурами.

Шлюзы имеют множество назначений, поэтому могут работать на любом Уровне OSI. Традиционно шлюз представляет собой сетевое устройство, Преобразующее один протокол в другой, структурно отличный. Такие шлюзы работают на Сетевом уровне модели OSI. Одним из лучших примеров Шлюза данного типа является шлюз, транслирующий протокол Systems Network Architecture (SNA) компании IBM, обеспечивающий взаимодействие Между мэйнфреймами, в другой протокол, например, в более распространенный протокол TCP/IP.

Недостаток традиционных шлюзов при трансляции протоколов состоит в том, что они работают медленнее по сравнению с другими решениями и, следовательно, используются все реже и реже. В настоящее время для взаимодействия с мэйнфреймами IBM существуют два более эффективных средства. Самое простое решение - протокол Data Link Control (DLC), который может использоваться для подключения к мэйнфрейму только рабочих станций под управлением Windows 95/98, Windows NT и Windows 2000/ХР. Для сетей, в которых к мэйнфрейму должны обращаться другие операционные системы (например, UNIX), компания IBM предоставляет возможном доступа по протоколу TCP/IP, а также оснащает мэйнфреймы интерфейсами TCP/IP.

Термин "шлюз" также часто используется для определения программных средств, преобразующих сообщения электронной почты из одного формата в другой. Шлюзы этого типа работают на Прикладном уровне модели OSI. Шлюзы электронной почты, такие как Mail and Messaging Services компании Microsoft, Lotus Notes (и Domino) и Mercury Mail, используются повсеместно на почтовых серверах.

2.5 Платы интерфейса сети

Плата интерфейса сети, или сетевой адаптер (network interface card), обеспечивает интерфейс между компьютерным устройством и инфраструктурой беспроводной сети. Она устанавливается внутри компьютерного устройства, но применяются и внешние сетевые адаптеры, которые после включения остаются вне компьютерного устройства.

Стандарты на беспроводную сеть определяют, как должна функционировать плата интерфейса сети. Например, плата, соответствующая стандарту IEEE 802. lib, сможет взаимодействовать лишь с беспроводной сетью, инфраструктура которой соответствует этому же стандарту. Поэтому пользователи должны быть внимательными и заботиться о том, чтобы выбранная ими плата соответствовала типу инфраструктуры той беспроводной сети, к которой они желают получить доступ.

Плата интерфейса беспроводной сети характеризуется также форм-фактором, определяющим физические и электрические параметры интерфейса шины, который позволяет плате взаимодействовать с компьютерным устройством. Но чтобы выбрать нужную плату, пользователь должен разбираться в этом. Ниже приведены основные сведения о различных форм-факторах плат беспроводных сетей, предназначенных для внутренней установки.Standard Architecture (ISA) - архитектура, соответствующая промышленному стандарту. Шина ISA получила широкое распространение с начала 80-х годов. Хотя ее характеристики были весьма невысокими, почти все производители ПК до недавнего времени устанавливали хотя бы один разъем для шины ISA. Но ее характеристики не могли улучшаться так же быстро, как параметры других компьютерных компонентов, и сейчас уже доступны высокоскоростные альтернативы этой шине. Шина ISA не оказала серьезного влияния на характеристики беспроводных локальных сетей стандарта 802.11Ь. Не стоит приобретать новые карты ISA, поскольку они уже устарели.Component Interconnect (PCI).

На сегодня локальная шина соединения периферийных устройств - наиболее популярный интерфейс для ПК, поскольку имеет высокие характеристики. Изначально разработала и выпустила PCI в 1993 г. компания Intel, и эта шина до сих пор удовлетворяет потребностям последних моделей мультимедийных компьютеров. Платы PCI стали первыми, в которых была реализована технология "plug-and-play", значительно облегчающая установку платы интерфейса сети в компьютер. Схемные решения PCI могут распознать совместимые PCI-платы и начать работу с операционной системой компьютера, чтобы выполнить конфигурацию каждой платы. Это экономит время и позволяет избежать ошибок при установке плат неопытными пользователями.Card.

Платы конструктива PC Card были разработаны в начале 90-х годов Международной ассоциацией производителей плат памяти для персональных компьютеров IBM PC (Personal Computer Memory Card International Association, PCMCIA). PC Card представляет собой устройство размером с кредитную карту, содержащее внешнюю память, модемы, устройства подключения к внешним устройствам, а также обеспечивающее совместимость с беспроводной сетью для небольших компьютерных устройств, таких как ноутбуки и PDA. Наиболее широко распространенны и даже более популярны, чем платы для шин ISA или PCI, поскольку используются в ноутбуках и PDA, число которых быстро растет. Можно использовать PC Card и в настольном ПК, воспользовавшись адаптером, преобразующим PC Card в плату PCI, т.е. одна сетевая интерфейсная плата для двух компьютеров. Вы можете брать PC Card в деловую поездку или на работу и использовать ее же в своем настольном ПК в офисе. Некоторые PDA требуют специального устройства (типа "салазки"), монтирующегося под PDA и позволяющего вставлять PC Card. Это лишь один из способов модернизации некоторых устаревших PDA и перевода их таким образом в разряд беспроводных устройств. Однако такой PDA, снабженный салазками и PC Card, прибавляет в габаритах и массе, что делает его менее удобным.PCI.

Плата типа мини-PCI представляет собой уменьшенную версию стандартной платы PCI для настольных ПК и пригодна для установки в небольшие мобильные компьютерные устройства. Она обеспечивает почти такие же возможности, как и обычная плата PCI, но ее размеры примерно в четыре раза меньше. Плата типа мини-PCI может устанавливаться в ноутбуки (опционально, по желанию покупателя). Серьезным преимуществом платы такого типа (использующей радиоканал) является то, что она оставляет свободным разъем для установки PC Card, в который можно вставить плату расширения памяти или графического акселератора. Кроме того, стоимость беспроводной платы интерфейса сети на основе технологии мини-PCI, как правило, ниже. Однако эти платы тоже имеют недостатки. Для их замены, как правило, приходится разбирать ноутбук, из-за чего можно лишиться гарантии производителя. Применение платы типа мини-PCI может также привести к снижению производительности, поскольку часть обработки (если не всю обработку) они возлагают на компьютер. Несмотря на эти недостатки, платы типа мини-PCI завоевали прочные позиции в мире беспроводных ноутбуков..

Впервые технология CompactFlash (CF) была предложена корпорацией SanDisk в 1994г., но беспроводные сетевые интерфейсные платы форм-фактора CF до недавнего времени не производились. Плата CF небольшого размера, весит 15 г (половину унции) и вдвое тоньше PC Card. Ее объем вчетверо меньше, чем у радиоплаты типа PC Card. Отличается низкой потребляемой мощностью, благодаря чему батареи питания служат значительно дольше, чем при использовании устройств с PC Card. Некоторые PDA поставляются со встроенными интерфейсами CF, т.е. становятся беспроводными, сохраняя при этом малые размеры и массу. Если в компьютере нет разъема под плату CF, то через адаптер ее можно вставить в стандартный разъем, предназначенный для PC Card. У радиоплат типа CF определенно есть будущее, особенно применительно к компактным компьютерным устройствам.

Помимо внутренних плат интерфейса сети выпускается большое количество внешних сетевых интерфейсов, подключаемых к компьютерному устройству через параллельный, последовательный или USB-порт. Они могут быть полезны для стационарных компьютеров, но существенно затрудняют мобильность для большинства беспроводных приложений.

В состав беспроводной платы интерфейса сети должна входить антенна, преобразующая электрические сигналы в радиоволны или оптическое излучение для передачи их через воздушную среду. Конструкции антенн различны: они могут быть внешними, внутренними, постоянными и съемными. Например, антенна для PC Card обычно прикрепляется к краю платы и выступает за пределы ноутбука.

Платы типа мини-PCI снабжаются антеннами, которые располагаются по внешнему краю монитора ноутбука. Некоторые платы интерфейса сети имеют постоянные антенны с определенной диаграммой направленности. Другие позволяют заменять антенну, благодаря чему можно выбрать такую, которая наилучшим образом удовлетворяет условиям применения.

Заключение

Локальные вычислительные сети представляют собой системы распределенной обработки данных и, в отличие от глобальных и региональных вычислительных сетей, охватывают небольшие территории (диаметром 5 - 10 км) внутри отдельных контор, банков, бирж, вузов, учреждений, научно-исследовательских организаций и т.п. При помощи общего канала связи ЛВС может объединять от десятков до сотен абонентских узлов, включающих персональные компьютеры (ПК), внешние запоминающие устройства (ЗУ), дисплеи, печатающие и копирующие устройства, кассовые и банковские аппараты, интерфейсные схемы и др. ЛВС могут подключаться к другим локальным и большим (региональным, глобальным) сетям ЭВМ с помощью специальных шлюзов, мостов и маршрутизаторов, реализуемых на специализированных устройствах или на ПК с соответствующим программным обеспечением.

Относительно небольшая сложность и стоимость ЛВС, использующих в основном ПК, обеспечивают широкое применение сетей в автоматизации коммерческой, банковской и других видов деятельности, делопроизводства, технологических и производственных процессов, для создания распределенных управляющих, информационно-справочных, контрольно-измерительных систем, систем промышленных роботов и гибких производственных производств. Во многом успех использования ЛВС обусловлен их доступностью массовому пользователю, с одной стороны, и теми социально-экономическими последствиями, которые они вносят в различные виды человеческой деятельности, с другой стороны. Если в начале своей деятельности ЛВС осуществляли обмен межмашинной и межпроцессорной информацией, то на последующих стадиях в ЛВС стала передаваться, в дополнение к этому, текстовая, цифровая, изобразительная (графическая), и речевая информация.

Современная стадия развития ЛВС характеризуется почти повсеместным переходом от отдельных, как правило, уже существующих, сетей, к сетям, которые охватывают все предприятие (фирму, компанию) и объединяют разнородные вычислительные ресурсы в единой среде. Такие сети называются корпоративными.

Важнейшей характеристикой ЛВС является скорость передачи информации. В идеале при посылке и получении данных через сеть время отклика должно быть таким же как если бы они были получены от ПК пользователя, а не из некоторого места вне сети. Это требует скорости передачи данных от 1 до 10 Мбит/с и более.

Как вывод всей работы можно сказать, что локальная сеть - это не просто механическая сумма персональных компьютеров, она значительно расширяет возможности пользователей. Компьютерные сети на качественно новом уровне позволяют обеспечить основные характеристики:

максимальную функциональность, т.е. пригодность для самых разных видов операций,

интегрированность, заключающуюся в сосредоточении всей информации в едином центре,

оперативность информации и управления, определяемые возможностью круглосуточной работы в реальном масштабе времени,

функциональную гибкость, т.е. возможность быстрого изменения параметров системы,

развитую инфраструктуру, т.е. оперативный сбор, обработку и представление в единый центр всей информации со всех подразделений,

минимизированные риски посредством комплексного обеспечения безопасности информации, которая подвергается воздействию случайных и преднамеренных угроз.

Последний пункт очень важен, поскольку в сети могут содержаться данные, которые могут быть использованы в ходе конкурентной борьбы, но, в целом, если безопасность находится на должном уровне, локальные сети становятся просто необходимыми в современных условиях экономики и управления.

Глоссарий