Локальные вычислительные сети

Сетевые устройства.

Чтобы в компьютере объединить ЛВС необходимо:

* сетевой адаптер – это устройство, предназначенное для передачи и приема сетевых сигналов. Адаптер воспринимает сигнал от операционной системы, преобразует его и передает в сеть и обратно. Для его работы необходимо специальное программное обеспечение, которым является драйверы.

* драйвер – специальная программа, предназначенная для управления адаптером в рамках данной операционной системы.

* сетевой кабель – обеспечивает канал связи персонального компьютера с остальными элементами сети. Для организации сети применяется специальный кабель (компьютерный).

Виды сетевых кабелей:

1. Кабель на основе скрученной пары. Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое "витой парой". Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и безпроблемная установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

2. Коаксиальный кабель. Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.

3. Широкополосный коаксиальный кабель. Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с.

4. Оптический (оптико-волоконный) кабель состоит из одной или нескольких кварцевых или полимерных волокон, покрытых защитной оболочкой. Передача сигнала осуществляется в оптическом диапазоне, а этот диапазон обладает широкой полосой пропускания. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Оптико-волоконные проводники объединяются в JIBC с помощью звездообразного соединения.

Топология сети.

Топология сети – это логическая схема соединения каналами связи компьютеров (узлов сети). Чаще всего в локальных сетях используется одна из трех основных топологий: моноканальная, кольцевая и звездообразная. Большинство других топологий являются производными от перечисленных. Для определения последовательности доступа узлов сети к каналу и предотвращения наложения передач пакетов данных различными узлами необходим метод доступа.

Метод доступа – это набор правил, определяющий использование канала передачи данных, соединяющего узлы сети на физическом уровне. Самыми распространенными методами доступа в локальных сетях перечисленных топологий являются Ethernet, Token-Ring, Arcnet, реализуемые соответствующими сетевыми платами (адаптерами). Сетевая плата является физическим устройством, которое устанавливается в каждом компьютере сети и обеспечивает передачу и прием информации по каналам связи.

Существует три основных типа сетевой топологии:

1. Общая шина.

Шинная топология.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем (скорость передачи данных 10 Мбит/с). Выключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и / или включать рабочие станции во время работы вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке снижаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point - точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

2. Сеть кольцевой топологии.

Кольцевая топология.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо. Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

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. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

В сетях Token-Ring  обеспечивается скорость передачи данных равная             4 Мбит/с.

3. Сеть звездообразной топологии.

Звездообразная топология.

Концепция топологии сети в виде звезды пришла  из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает. Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии. При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

Центральный узел управления - файловый сервер мотает реализовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Этот метод доступа обеспечивает скорость передачи данных 2 Мбит/с.

Заключение.

В данном реферате была рассмотрена подробно тема о локальных сетях и их особенностях. В заключение отмечу основные преимущества работы в локальной сети.

Основным преимуществом работы в локальной сети является использование в многопользовательском режиме общих ресурсов сети: дисков, принтеров, модемов, программ и данных, хранящихся на общедоступных дисках, а также возможность передавать информацию с одного компьютера на другой. Перечислим основные преимущества работы в локальной сети с файловым сервером:

1. Возможность хранения данных персонального и общего использования на дисках файлового сервера. Благодаря этому обеспечивается: одновременная работа нескольких пользователей с данными общего применения, многоаспектная защита данных на уровне каталогов и файлов, создание и обновление общих данных сетевыми прикладными программными продуктами, такими как Excel, Access. При этом ограничения на доступ, устанавливаемые в прикладной программе, действуют в рамках ограничений, установленных сетевой операционной системой.

2. Возможность постоянного хранения программных средств, необходимых многим пользователям, в единственном экземпляре на дисках файлового сервера. Благодаря указанной возможности обеспечивается: рациональное использование внешней памяти за счет освобождения локальных дисков рабочих станций от хранения программных средств; обеспечение надежного хранения программных продуктов средствами защиты сетевой ОС; упрощение поддержки программных продуктов в работоспособном состоянии и их обновления, так как они хранятся в одном экземпляре на файловом сервере.

3. Обмен информацией между всеми компьютерами сети.

4. Одновременная печать всеми пользователями сети на общесетевых принтерах. При этом обеспечивается: доступность сетевого принтера любому пользователю, возможность использования мощного и качественного принтера при его защищенности от неквалифицированного обращения, выполнение печати как из программных продуктов, поддерживающих сетевую печать, так и не поддерживающих ее.

5. Возможность использования сетевой среды для методического усовершенствования процесса за счет применения специальных программ обмена информацией между компьютерами.

6. Обеспечение доступа пользователя с любого компьютера локальной сети к ресурсам глобальных сетей при наличии единственного коммуникационного узла глобальной сети.