Локальные вычислительные сети, ограничения по техническим и функциональным возможностям

 

 

Содержание

Введение……………………………………………………………………………	...........5
1. Аппаратные компоненты ЛВС……………….……………………..…...……	…….7
2. Топология вычислительной сети …………………….……………......……..	….....9
2.1. Топология локальных сетей………………….………………………	…...10
3. Программное обеспечение локальных сетей…………………………..……	…...13
3.1 Структура сетевой операционной  системы………………………….	.......13
3.2 Сетевые операционные системы…….…………………………..……	.......14
4.Среды физической передачи данных………………………………….……...	......16
4.1 Кабели связи, линии связи, каналы связи…….....……….…………..	......17
4.2 Типы кабелей и структурированные  кабельные системы………..….	........19
4.3 Кабель типа «Витая пара»…………………………………………….	.......20
4.4 Коаксиальный кабель…………………….……………………………..	.......21
4.5 Оптико-волоконный кабель……….………………….…………….…	.......22
5 Ограничения по техническим  и функциональным возможностям……..…..	.......23
6. Разработка локальной вычислительной сети....................................................	.......32
6.1 Решаемые задачи.....................................................................................	.......32
6.2 Описание проектируемой сети………………………………...……….	.......33
6.3 Выбор топологии сети.............................................................................	.......33
6.4 Выбор аппаратного обеспечения для рабочих станций.......................	.......34
6.5 Выбор сетевого коммутационного аппаратного обеспечения...........	.......34
6.6 Выбор сетевой ОС....................................................................................	.......35
6.7 Тип физической среды передачи данных...............................................	.......35
6.8 Защита от НСД..........................................................................................	.......36
6.9 Проверка работоспособности..................................................................	.......38
Выводы и рекомендации.........................................................................................	.......39
Библиографический список………………….……………………………..…...	.......40

 

 

 

Введение

Все вычислительные сети можно классифицировать по ряду признаков. В зависимости от расстояний между ПК различают следующие вычислительные сети: локальные вычислительные сети - ЛВС (LAN - Local Area Networks) - компьютерные сети, расположенные в пределах небольшой ограниченной территории (здании или в соседних зданиях) не более 10-15 км; территориальные вычислительные сети, которые охватывают значительное географическое пространство. К территориальным сетям можно отнести сети региональные (MAN - Metropolitan Area Network) и глобальные (WAN - Wide Area Network), имеющие региональные или глобальные масштабы соответственно. Региональные сети связывают абонентов района, города или области. Глобальные сети объединяют абонентов, удаленных между собой на значительное расстояние, находящихся в различных странах или континентах.

Локальные вычислительные сети обеспечивают:

Распределение данных (Data Sharing). Данные в ЛВС хранятся на центральном ПК и могут быть доступны на рабочих станциях, поэтому на каждом рабочем месте не надо иметь накопители для хранения одной и той же информации.

Распределение информационных и технических ресурсов (Resource Sharing):

• логические диски и другие внешние запоминающие устройства (накопители на CD-ROM, DVD, ZIP и так далее);
• каталоги (папки) и содержащиеся в них файлы;
• подключенные к ПК устройства: принтеры, модемы и другие внешние устройства (позволяет экономно использовать ресурсы, например, печатающие устройства, модемы).

Распределение программ (Software Sharing). Все пользователи локальных вычислительных сетей могут совместно иметь доступ к программам (сетевым версиям), которые централизованно устанавливаются в сети.

Обмен сообщениями по электронной почте (Electronic Mail). Все пользователи сети могут оперативно обмениваться информацией между собой посредством передачи сообщений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Аппаратные компоненты ЛВС

Основными аппаратными компонентами ЛВС являются:

1. Рабочие станции (PC) – это, как правило, персональные ЭВМ, которые являются рабочими местами пользователей сети. Требования, предъявляемые к составу PC, определяются характеристиками решаемых в сети задач, принципами организации вычислительного процесса, используемой ОС и некоторыми другими факторами..

2. Серверы в ЛВС выполняют функции распределения сетевых ресурсов. Обычно его функции возлагают на достаточно мощный ПК, мини-ЭВМ, большую ЭВМ или специальную ЭВМ-сервер. В одной сети может быть один или несколько серверов. Каждый из серверов может быть отдельным или совмещенным с PC. В последнем случае не все, а только часть ресурсов сервера оказывается общедоступной. При наличии в ЛВС нескольких серверов каждый из них управляет работой подключенных к нему PC. Важнейшими параметрами, которые должны учитываться при выборе компьютера-сервера, являются тип процессора, объем оперативной памяти, тип и объем жесткого диска и тип дискового контроллера. Значения указанных характеристик, так же как и в случае PC, существенно зависят от решаемых задач, организации вычислений в сети, загрузки сети, используемой ОС и других факторов.

3. Линии передачи данных соединяют PC и серверы в районе размещения сети друг с другом. В качестве линий передачи данных чаще всего выступают кабели. Наибольшее распространение получили кабели на витой паре (рис. 1,а) и коаксиальный кабель (рис. 1,б). Более перспективным и прогрессивным является оптоволоконный кабель. В последнее время стали появляться беспроводные сети, средой передачи данных в которых является радиоканал.

 

 

 

а)                          б)

Рисунок 1 - Сетевые кабели: а – кабель на основе скрученных пар (витая пара); б – коаксиальный кабель

4. Сетевые адаптеры (интерфейсные платы) используются для подключения компьютеров к кабелю (рис. 2). Функцией сетевого адаптера является передача и прием сетевых сигналов из кабеля. Адаптер воспринимает команды и данные от сетевой операционной системы (ОС), преобразует эту информацию в один из стандартных форматов и передает ее в сеть через подключенный к адаптеру кабель.

Рис. 2. Сетевой адаптер

Используемые сетевые адаптеры имеют три основные характеристики: тип шины компьютера, к которому они подключаются (ISA, EISA, Micro Channel и пр.), разрядность (8, 16, 32, 64) и топология образуемой сети (Ethernet, Arcnet, Token-Ring).

Трансивер – это устройство подключения PC к толстому коаксиальному кабелю. Репитер предназначен для соединения сегментов сетей. Коннекторы (соединители) необходимы для соединения сетевых адаптеров компьютеров с тонким кабелем, а также для соединения кабелей друг с другом. Терминаторы служат для подключения к открытым кабелям сети, а также для заземления (так называемые терминаторы с заземлением).

Модем используется в качестве устройства подключения ЛВС или отдельного компьютера к глобальной сети через телефонную связь.

2 Топология вычислительной сети

Топология (конфигурация) – это способ соединения компьютеров в сеть. Тип топологии определяет стоимость, защищенность, производительность и надежность эксплуатации рабочих станций, для которых имеет значение время обращения к файловому серверу.

Понятие топологии широко используется при создании сетей. Одним из подходов к классификации топологий ЛВС является выделение двух основных классов топологий: широковещательные и последовательные.

В широковещательных топологиях ПК передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными ПК. К таким топологиям относятся топологии: общая шина, дерево, звезда.

В последовательных топологиях информация передается только одному ПК. Примерами таких топологий являются: произвольная (произвольное соединение ПК), кольцо, цепочка.

При выборе оптимальной топологии преследуются три основных цели:

• обеспечение альтернативной маршрутизации и максимальной надежности передачи данных;
• выбор оптимального маршрута передачи блоков данных;
• предоставление приемлемого времени ответа и нужной пропускной способности.

При выборе конкретного типа сети важно учитывать ее топологию. Основными сетевыми топологиями являются: шинная (линейная) топология, звездообразная, кольцевая и древовидная. Например, в конфигурации сети ArcNet используется одновременно и линейная, и звездообразная топология. Сети Token Ring физически выглядят как звезда, но логически их пакеты передаются по кольцу. Передача данных в сети Ethernet происходит по линейной шине, так что все станции видят сигнал одновременно.

2.1 Виды топологий

Существуют пять основных топологий (Рисунок 3):

• общая шина (Bus);
• кольцо (Ring);
• звезда (Star);
• древовидная (Tree);
• ячеистая (Mesh).

Рисунок 3 - Типы топологий

Общая шина это тип сетевой топологии, в которой рабочие станции расположены вдоль одного участка кабеля, называемого сегментом.

Рисунок 4 Топология «Общая шина»

Топология «Общая шина» (Рисунок 4) предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. В случае топологии Общая шина кабель используется всеми станциями по очереди. Принимаются специальные  меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные. Все сообщения, посылаемые отдельными компьютерами, принимаются и прослушиваются всеми остальными компьютерами, подключенными к сети. Рабочая станция отбирает адресованные ей сообщения, пользуясь адресной информацией. Надежность здесь выше, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособность сети в целом. Поиск неисправности в сети затруднен. Кроме того, так как используется только один кабель, в случае обрыва нарушается работа всей сети. Шинная топология - это наиболее простая и наиболее распространенная топология сети.

Примерами использования топологии общая шина является сеть 10Base–5 (соединение ПК толстым коаксиальным кабелем) и 10Base–2 (соединение ПК тонким коаксиальным кабелем).

Рисунок 5 - Топология «Кольцо»

Кольцо – это топология ЛВС, в которой каждая станция соединена с двумя другими станциями, образуя кольцо (Рисунок 5). Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кольцу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК, т.е. данные, передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, он передает их дальше по кольцу, в ином случае они дальше не передаются. Очень просто делается запрос на все станции одновременно. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них, вся сеть парализуется. Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, т.к. во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Топология «Кольцо» имеет хорошо предсказуемое время отклика, определяемое числом рабочих станций.

Звезда – это топология ЛВС (Рисунок 6), в которой все рабочие станции присоединены к центральному узлу (например, к концентратору), который устанавливает, поддерживает и разрывает связи между рабочими станциями. Преимуществом такой топологии является возможность простого исключения неисправного узла. Однако, если неисправен центральный узел, вся сеть выходит из строя.

Рисунок 6 - Топология «Звезда»

Примером звездообразной топологии является топология Ethernet с кабелем типа Витая пара 10BASE-T, центром «Звезды» обычно является Hub.

Звездообразная топология обеспечивает защиту от разрыва кабеля. Если кабель рабочей станции будет поврежден, это не приведет к выходу из строя всего сегмента сети. Она позволяет также легко диагностировать проблемы подключения, так как каждая рабочая станция имеет свой собственный кабельный сегмент, подключенный к концентратору. Для диагностики достаточно найти разрыв кабеля, который ведет к неработающей станции. Остальная часть сети продолжает нормально работать.

Однако звездообразная топология имеет и недостатки. Во-первых, она требует много кабеля. Во-вторых, концентраторы довольно дороги. В-третьих, кабельные концентраторы при большом количестве кабеля трудно обслуживать. Однако в большинстве случаев в такой топологии используется недорогой кабель типа витая пара. В некоторых случаях можно даже использовать существующие телефонные кабели. Кроме того, для диагностики и тестирования выгодно собирать все кабельные концы в одном месте. По сравнению с концентраторами ArcNet концентраторы Ethernet и MAU Token Ring достаточно дороги. Новые подобные концентраторы включают в себя средства тестирования и диагностики, что делает их еще более дорогими.