Локальные компьютерные сети

1. Локальные компьютерные сети

 

 

 Вхождение России в мировое информационное пространство влечет за собой широчайшее использование новейших информационных технологий, и в первую очередь, компьютерных сетей. При этом резко возрастают и качественно видоизменяются возможности пользователя как в деле оказания услуг своим клиентам, так и при решении собственных организационно-экономических задач. 

Уместно отметить, что  современные компьютерные сети являются системой, возможности и характеристики которой в целом существенно превышают соответствующие показатели простой суммы составляющих элементов сети персональных компьютеров при отсутствии взаимодействия между ними. 

Достоинства компьютерных сетей обусловили их широкое распространение  в информационных системах кредитно-финансовой сферы, органов государственного управления и местного самоуправления, предприятий и организаций. 

Компьютерная сеть - объединение  нескольких ЭВМ для совместного  решения информационных, вычислительных, учебных и других задач. 

Компьютерные сети и сетевые технологии обработки информации стали основой для построения современных информационных систем. Компьютер ныне следует рассматривать не как отдельное устройство обработки, а как «окно» в компьютерные сети, средство коммуникаций с сетевыми ресурсами и другими пользователями сетей.  

За последние годы глобальная сеть Интернет превратилась в явление мирового масштаба. Сеть, которая до недавнего времени  использовалась ограниченным кругом ученых, государственных служащих и работников образовательных учреждений в их профессиональной деятельности, стала доступной для больших и малых корпораций и даже для индивидуальных пользователей.

Локальная компьютерная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи, обеспечивающая пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров. С другой стороны, проще говоря, компьютерная сеть - это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации. 

Основное назначение компьютерных сетей - совместное использование  ресурсов и осуществление интерактивной  связи как внутри одной фирмы, так и за ее пределами. Ресурсы (resources) - это данные, приложения и периферийные устройства, такие, как внешний дисковод, принтер, мышь, модем или джойстик. 

Компьютеры, входящие в  сеть выполняют следующие функции:  

- организацию доступа  к сети 

- управление передачей  информации 

- предоставление вычислительных  ресурсов и услуг пользователям сети. 

Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью - иметь возможность  для совместного использования  данных. Персональный компьютер - прекрасный инструмент для создания документа, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации, но при этом нет возможности быстро поделиться своей информацией с другими. 

В настоящее время  локальные вычислительные (ЛВС) получили очень широкое распространение. Это вызвано несколькими причинами:

-      объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров (достаточно иметь определенное дисковое пространство на файл-сервере (главном компьютере сети) с установленными на нем программными продуктами, используемыми несколькими рабочими станциями);

-      локальные сети позволяют использовать почтовый ящик для передачи сообщений на другие компьютеры, что позволяет в наиболее короткий срок передавать документы с одного компьютера на другой;

-      локальные сети, при наличии специального программного обеспечения (ПО), служат для организации совместного использования файлов (к примеру, бухгалтеры на нескольких машинах могут обрабатывать проводки одной и той же бухгалтерской книги).

Кроме всего прочего, в некоторых сферах деятельности просто невозможно обойтись без ЛВС. К таким сферам относятся: банковское дело, складские операции крупных компаний, электронные архивы библиотек и др. В этих сферах каждая отдельно взятая рабочая станция в принципе не может хранить всей информации (в основном, по причине слишком большого ее объема).  

Глобальная вычислительная сеть - сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие  расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети. 

Internet - глобальная компьютерная  сеть, охватывающая весь мир. 

Фактически Internet состоит  из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным  компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Internet можно представить себе в виде мозаики сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т.п.

Глобальная сеть Internet, служившая когда-то исключительно исследовательским и учебным группам, чьи интересы простирались вплоть до доступа к суперкомпьютерам, становится все более популярной в деловом мире. 

Компании соблазняют быстрота, дешевая глобальная связь, удобство для проведения совместных работ, доступные программы, уникальная база данных сети Internet. Они рассматривают глобальную сеть как дополнение к своим собственным локальным сетям.

 

1. Аппаратное обеспечение сети

 

Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой адаптер - рис. 1).

Основной функцией сетевого адаптера является передача и прием информации из сети. В  настоящее время наиболее часто  используются сетевые адаптеры типа EtherNet, которые могут объединять в  сеть компьютеры различных аппаратных и программных платформ (IBM-совместимые, Macintosh, Unix-компьютеры)

Рис. 1. Сетевой адаптер

 
Соединение компьютеров (сетевых  адаптеров) между собой производится с помощью кабелей различных  типов (коаксиального, витой пары, оптоволоконного). Для подключения к локальной сети портативных компьютеров часто используется беспроводное подключение, при котором передача данных осуществляется с помощью электромагнитных волн.

Важнейшей характеристикой  локальных сетей, которая определяется типом используемых сетевых адаптеров и кабелей, является скорость передачи информации по сети. Скорость передачи информации по локальной сети обычно находится в диапазоне от 10 до 100 Мбит/с.

 

2. Топология сети

 

Общая схема  соединения компьютеров в локальной сети называется топологией сети. Топологии сети могут быть различными.

Вариант соединения компьютеров между собой, когда  кабель проходит от одного компьютера к другому, последовательно соединяя компьютеры и периферийные устройства между собой, называется линейной шиной (рис. 2).

Рис. 2. Локальная сеть типа "линейная шина"

 
Если к каждому компьютеру подходит отдельный кабель из одного центрального узла, то реализуется локальная сеть типа "звезда".

Обычно при  такой схеме соединения центральным  узлом является более мощный компьютер.

Рис 3. Локальная сеть типа "звезда"

 
Преимущество локальной сети типа "звезда" перед локальной сетью  типа "линейная шина" состоит в  том, что при выходе из строя сетевого кабеля у одного компьютера локальная  сеть в целом продолжает нормально функционировать.

 

3. Предоставление доступа к ресурсам компьютера

 

В операционной системе Windows пользователь любого компьютера, подключенного к сети, может предоставить доступ к своим дискам, папкам или  файлам. Пользователи, работающие за другими компьютерами, могут после этого пользоваться предоставленными ресурсами.

4. Аппаратура локальной сети

 

Как компьютеры взаимодействуют друг с другом?

Работа сети основана на том, что все элементы оборудования тем или иным способом соединены друг с другом. Каждый компьютер и оборудование, такое  как принтеры, сканеры, портативные  компьютеры объединяются с помощью  кабеля различного размера, спутниковой  связи или телефонных линий. Сегодня существуют даже беспроводные сети, соединяющие компьютеры с помощью радиоволн.

Аппаратура  локальной сети в общем случае включает в себя:

·           компьютеры (серверы и рабочие станции);

·           сетевые платы (адаптеры);

·           каналы связи;

·           специальные устройства, поддерживающие   функционирование сети (маршрутизаторы, концентраторы,  коммутаторы).

Каждый компьютер  подключается к сети с помощью  сетевой платы — адаптера.

К сетевой плате  подключается сетевой кабель. Если используется радиосвязь или связь на инфракрасных лучах, то кабель не требуется. В современных локальных сетях чаще всего применяют два типа сетевых кабелей:

·           неэкранированная витая пара;

·           волоконно-оптический кабель.

Обычно выбор  кабеля для сети зависит от следующих  показателей: стоимость монтажа  и обслуживания, скорость передачи данных, ограничение на величину расстояния передачи информации без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров), безопасность передачи данных.

Витая пара представляет собой набор из восьми проводов, скрученных попарно таким образом, чтобы обеспечивать защиту от электромагнитных помех.

Витая пара –  наиболее дешевый вид кабеля. Витая  пара позволяет осуществлять максимальную скорость передачи до 10 Мбит/с. Длина кабеля не должна превышать 1000 метров, причем скорость передачи данных при этом не превысит 1 Мбит/с. Для повышения помехозащищенности используют экранированную витую пару.Каждая витая пара соединяет с сетью только один компьютер, поэтому нарушение соединения сказывается только на этом компьютере, что позволяет быстро находить  и устранять неисправности.

Волоконно-оптические кабели передают данные в виде световых импульсов по стеклянным проводам. Волоконно-оптические кабели обеспечивают наивысшую скорость передачи; они более надежны, так как не подвержены электромагнитным помехам.

Оптический кабель очень  тонок и гибок, что делает его  транспортировку более удобной  по сравнению с более тяжелым  медным кабелем. Скорость передачи данных по оптическому кабелю составляет сотни тысяч мегабитов в секунду, что примерно в тысячу раз быстрее, чем по проводам витой пары.

Оптоволоконная  линия – наиболее дорогой на сегодня  вид соединения, но скорость распространения  информации в ней достигает нескольких гигабит в секунду при допустимом удалении до 50 километров. При этом линии связи, построенные на применении оптоволокна, практически не чувствительны к электромагнитным помехам.

Куда же «втыкать»  кабель в компьютере? Нужно промежуточное (интерфейсное) устройство, которое называется сетевой картой или сетевым адаптером, а в английской речи NIC – Network Interface Controller.

Сетевой адаптер, или NIC, - это встроенное устройство, которое позволяет вам присоединить ваш компьютер  в сеть. На каждом компьютере установлено программное обеспечение, которое позволяет ему связываться с другими компьютерами.

Беспроводная  связь на радиоволнах может использоваться для организации сетей в пределах больших помещений там, где применение обычных линий связи затруднено или нецелесообразно. Кроме того, беспроводные линии могут связывать удаленные части локальной сети на расстояниях до 25 км (при условии прямой видимости).

Помимо кабелей  и сетевых адаптеров, в локальных  сетях на витой паре используются другие сетевые устройства — концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы.

Концентратор (называемый также хаб) — устройство, объединяющее несколько (от 5 до 48) ветвей звездообразной локальной сети и передающее информационные пакеты во все ветви сети одинаково.

Коммутатор (свич) делает то же самое, но, в отличие от концентратора, обеспечивает передачу пакетов в заданные ветви. Это обеспечивает оптимизацию потоков данных в сети и повышение защищенности от несанкционированного проникновения.

Маршрутизатор (роутер)— устройство, выполняющее пересылку данных между двумя сетями, в том числе между локальными и глобальными сетями. Маршрутизатор, по сути, является специализированным микрокомпьютером, имеет собственный процессор, оперативную и постоянную память, операционную систему.