Разработка ЛВС сети предприятия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Лока́льная вычисли́тельная сеть (ЛВС, , LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

Существует множество способов классификации сетей. Основным критерием классификации принято считать способ администрирования. То есть в зависимости от того, как организована сеть и как она управляется, её можно отнести к локальной, распределённой, городской или глобальной сети. Управляет сетью или её сегментом сетевой администратор. В случае сложных сетей их права и обязанности строго распределены, ведётся документация и журналирование действий команды администраторов.

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные — через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь связь с другими локальными сетями через шлюзы, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Следует отметить, что ранее использовались протоколы Frame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах. Для построения простой локальной сети спользуются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны.

Маршрутизация в локальных сетях используется примитивная, если она вообще необходима. Чаще всего это статическая либо динамическая маршрутизация (основанная на протоколе RIP).

Иногда в локальной сети организуются рабочие группы — формальное объединение нескольких компьютеров в группу с единым названием.

Сетевой администратор — человек, ответственный за работу локальной сети или её части. В его обязанности входит обеспечение и контроль физической связи, настройка активного оборудования, настройка общего доступа и предопределённого круга программ, обеспечивающих стабильную работу сети.

Технологии локальных сетей реализуют, как правило, функции только двух нижних уровней модели OSI - физического и канального. Функциональности этих уровней достаточно для доставки кадров в пределах стандартных топологий, которые поддерживают LAN: звезда (общая шина), кольцо и дерево. Однако из этого не следует, что компьютеры, связанные в локальную сеть, не поддерживают протоколы уровней, расположенных выше канального. Эти протоколы также устанавливаются и работают на узлах локальной сети, но выполняемые ими функции не относятся к технологии LAN.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 История развития

1966 г.: К. Ч. Као и Дж.А. Хокхем (Standart Telecommunication Laboratories) сформулировали требования на систему передачи информации по стеклянным волокнам и показали возможность создания оптического стеклянного волокна с затуханием менее 20 дБ/км. Они пришли к выводу, что высокий уровень затухания, присущий первым волокнам (около 1000 дБ/км), связан с присутствующими в стекле примесями

1967 г. Первая в мире ЛВС. Дональд Дэвис (Donald Davies) в Национальной физической лаборатории Великобритании (British National Physics Laboratory)

1968 г. в Лаборатории  Белла исследователь В. Чу (W. W. Chu) вводит термин "Asynchronous Time Division Multiplexing" - так зарождается технология ATM. В том же году Министерство  обороны США одобрило черновой вариант стандарта MIL-STD-1553 - это был первый в мире стандарт на ЛВС. А в Швеции Олаф Содерблюм из IBM разработал сеть Token Ring.

1969-м исследования, финансировавшиеся IPTO, директором которого  в это время был Роберт Тейлор, привели к тому, что в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе Леонард Клейнрок создал ARPANET - первый узел будущего Интернета.

1970 г.: Роберт Маурер и Дональд Кек (Corning Glass Work) получили оптическое волокно с потерями 16 дБ/км. Эту дату можно смело называть началом использования волоконной оптики.

1970-м, на Гавайских  островах Норман Абрамсон (Norman Abramson) создал сеть ALOHA - прообраз будущих  и Ethernet, и IEEE 802.11.

1972 г. в лабораторных условиях получено оптическое волокно с потерями 4 дБ/км (Corning Glass Work)

1973 22 мая Боб  Меткалф подает в фирме Xerox записку  с предложением создать Ethernet                    

1974 г. разработано градиентное многомодовое волокно;

1974 г. описан метод изготовления заготовок волокна – метод внутреннего осаждения из газовой фазы (MCVD);

1976 г. открыто третье окно (1,55 мкм) в спектральном диапазоне работы ВОСП (компания NTT);

1976 г. стандартизованы размеры многомодового волокна;

1977 г. внедрена первая коммерческая телефонная система на волоконно-оптическом кабеле (США). Информация передавалась со скоростью 44.7 Мб/сек одновременно по 672 каналам;

1977 г. разработан метод наружного осаждения (OVD) для производства заготовок волокна (Corning);

1978 г. получено затухание в оптическом волокне 0,2 дБ/км (на рабочей длине волны 1,55 мкм);

1980 г. первая коммерческая ВОСП (между Бостоном и Ричмондом, США), три рабочих длины волны, градиентное многомодовое волокно, скорость передачи информации 45 Мбит/с;__

1980 г. передача по волоконной линии видеосигнала с Зимней Олимпиады в Лейк Плэсиде (градиентное многомодовое волокно, рабочая длина волны 0,85 мкм);

1981 г. получена скорость передачи сигнала 140 Мбит/с в одномодовом волокне длиной 49 км, рабочая длина волны 1,3 мкм. Начало работ с одномодовыми волокнами со смещенной дисперсией;

1981 г. - фирмой 3com представлен Ethernet - трансивер.

1982 г. - первый сетевой адаптер для персонального компьютера.

1982 г. скорость передачи в одномодовом волокне достигла 400 Мбит/с (1,3 мкм);

1983 г. стандартизовано одномодовое волокно с нулевой дисперсией на длине волны 1,3 мкм (G652);

1983 г. - появление спецификации IEEE 802.3, определена шинная топология сети 10base5 (толстый Ethernet) и 10base2 (тонкий Ethernet). Скорость передачи 10 Мбит/сек. Определено предельное расстояние между точками одного сегмента - 2, 5 км.

1985 г. - выпущена вторая версия спецификации IEEE 802.3 (Ethernet II), в которой были внесены небольшие изменения в структуру заголовка пакета. Сформирована жесткая идентификация Ethernet устройств (МАС - адреса). Был создан список адресов, в котором любой производитель может зарегистрировать уникальный диапазон.

1990 г. - IEEE утверждает технологию 10baseT (витая пара) с физической топологией звезда и концентраторами (hub). Логическая топология CSMA/CD не изменилась. В основу стандарта легли разработки Synoptics Communications под общим названием LattisNet.

1990 г. - фирма "Kalpana" (впоследствии быстро купленная вместе с разработанным коммутатором CPW16 начинающим гигантом "Cisco") предлагает технологию коммутации, основанную на отказе от использования разделяемых линий связи между всеми узлами сегмента.

1992 г.- начало применения коммутаторов (swich). Используя адресную информацию, содержащуюся в пакете (МАС адрес), коммутатор организует независимые виртуальные каналы между парами узлов. Коммутация фактически незаметно для пользователя преобразует недетерминированную модель Ethernet (с конкурентной борьбой за полосу пропускания), в систему с адресной передачей данных.  
            1993 г. - спецификации IEEE 802. 3x, появляется полный дуплекс и контроль соединения для 10baseT, спецификация IEEE 802. 1p добавляет групповую адресацию и 8 - ми уровневую систему приоритетов.

1994 г. создание одномодового волокна с ненулевой дисперсией на длине 1,55 мкм - волокна со смещенной ненулевой дисперсией (G655);

1995 г. введен Fast Ethernet стандарт IEEE 802. 3u (100BaseT).

1999 г. альянс GEA сумел разработать спецификацию гигабитовой сети с длиной сегмента 100 м при использовании в качестве среды передачи неэкранированной витой пары. Стандарт называется 1000Base-T и является продолжателем традиций формата 100Base-T4

2000 г. создание волокна с низким поглощением в области водяного пика;

2000 -2002 гг. DWDM-системы с пропускной способностью до 1,6 Тбит/сек;

2002 г. была утверждена  спецификация IEEE 802.3ae (10 Gigabit Ethernet)

2010 г. Принята  спецификация под названием IEEE 802.3ba-2010(40 и 100 Gigabit Ethernet)

1.2 Классификация  сетей

Не смотря на то, что все сети имеют определенное сходство, они разделяются на два типа: 
            - одноранговые; 
            - на основе выделенного сервера. 
            Различия между одноранговыми сетями и сетями на основе выделенного сервера принципиальны, поскольку предопределяют разные возможности этих сетей. Выбор типа сети  зависит от многих факторов: 
            - размера предприятия; 
            - необходимой степени безопасности; 
            - вида бизнеса; 
            - доступности административной поддержки; 
            - объема сетевого трафика; 
            - потребности сетевых пользователей; 
            - уровня финансирования.

 
            

 

 

 

Одноранговые сети:

                                                                  Рис.1 
           

            В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного сервера(рис.1). Обычно каждый компьютер функционирует и как клиент и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за всю сеть. Пользователи сами решают, какие данные на своем компьютере сделать доступными по сети.  
            Одноранговые сети, чаще всего, объединяют не более 10 компьютеров. Отсюда их другое название – рабочая группа, т.е. небольшой коллектив пользователей. Одноранговые сети относительно просты. Поскольку каждый компьютер является одновременно и клиентом и сервером, нет необходимости устанавливать мощный центральный сервер или другие компоненты обязательные для сложных сетей. Этим обычно и объясняется меньшая стоимость одноранговых сетей по сравнению со  стоимостью сетей на основе серверов. 
             В одноранговой сети требование к производительности и защищенности  сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем те же требования к программному обеспечению выделенных серверов. Выделенные серверы всегда функционируют только как серверы, но не клиенты или рабочие станции. 
             В такие операционные системы, как Windows XP, Vista, Windows 7, а так же linux Fedora, Mandriva, Ubuntu поддержка одноранговых сетей встроена. Поэтому, чтобы организовать одноранговую сеть дополнительного программного обеспечения не требуется. 
            Одноранговая сеть вполне подходит там, где: 
            - количество пользователей не превышает 10 человек; 
            - пользователи расположены компактно; 
            - вопросы защиты данных не критичны; 
            - в обозримом будущем не ожидается значительного расширения фирмы, а, следовательно, и сети. 
            В то же время одноранговой сети присущи некоторые недостатки: 
            - отсутствие сетевого администрирования; 
            - выделение части вычислительной мощи сетевым пользователям  для поддержки доступа к своим ресурсам; 
            - отсутствие централизованного управления для обеспечения нормальной защиты сети; 
            - каждый пользователь в одноранговой сети должен обладать;  
            -  достаточным уровнем знаний, чтобы успешно выполнять обязанности  не только пользователя, но и администратора своего компьютера.

 
           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Сети на основе выделенного сервера:

                                                              Рис.2

 
             Большинство сетей имеют другую конфигурацию – они работают на основе выделенного сервера(рис.2). Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер и не используется в качестве клиента или рабочей станции. Он оптимизирован для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для повышения защищенности файлов или каталогов. Сети на основе серверов стали промышленным стандартом. При увеличении размеров сети и объема сетевого трафика необходимо увеличивать количество серверов. Распределение задач среди нескольких серверов гарантирует, что каждая задача будет выполняться наиболее эффективно.  Круг задач, который должны выполнять серверы, многообразен и сложен. Чтобы серверы отвечали современным требованиям пользователей, в больших сетях их делают специализированными. Такие как: сервер рабочей группы, сервер контроллер домена, прокси сервер, сервер электронной почты, веб сервер, терминальный сервер, сервер баз данных, сервер баз данных, серверы приложений, серверы DHCP, серверы FTP, Принт-серверы.

Наиболее распространенные описаны ниже.

Серверы служб каталога. Служба каталогов (Directory Service) в контексте компьютерных сетей - программный комплекс, позволяющий администратору работать с упорядоченным по ряду признаков массивом информации о сетевых ресурсах (общие папки, сервера печати, принтеры, пользователи и т.д.), хранящимся в едином месте, что обеспечивает централизованное управление, как самими ресурсами, так и информацией о них, а также позволяющий контролировать использование их третьими лицами. 
             Серверы файлов и печати. Серверы файлов и печати управляют доступом пользователей к файлам и принтерам. Так, чтобы работать с текстовым процессором, прежде всего  должны  запустить его на своем компьютере. Документ текстового процессора, хранящийся на сервере файлов, загружается в память компьютера, и теперь можно работать  с этим документом на своем компьютере. Другими словами, сервер файлов предназначен для  хранения данных. 
             Серверы приложений. На серверах приложений выполняются прикладные задачи клиент серверных приложений, а так же находятся данные доступные клиентам. Например, чтобы  ускорить поиск данных серверы хранят большие объемы информации в структурированном виде. Эти серверы отличаются от серверов файлов и печати. В последних файл  или данные целиком   копируются на запрашивающий компьютер. А в  сервере приложений на клиентский  компьютер пересылаются только результаты запроса. Приложение-клиент на удаленном компьютере получает доступ к данным, сохраняемым на сервере приложений. Однако, вместо всей базы данных на Ваш компьютер с сервера  загружается только результаты запроса.