Локальные компьютерные сети

Федеральное агентство по образованию 

Государственное образовательное  учреждение высшего  профессионального  образования 

“Московский государственный  университет приборостроения  и информатики” 
 
 
 

Реферат

на  тему: ЛОКАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ 
 
 

                                                                              

                                                                            Выполнил:

                                                                                                        Денисов С.Е. 
 
 
 
 
 
 
 

                                       Москва 2011

Содержание 

      1. Классификация ЛКС

2. Структура ЛКС

       3. Физическая среда  передачи в локальных  сетях

       4. Типы ЛКС

       5. Литература 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      1. Классификация ЛКС 

      Локальные вычислительные сети подразделяются на два  кардинально различающихся  класса: одноранговые (одноуровневые  или Peer to Peer) сети и иерархические (многоуровневые).

      Одноранговые  сети.

      Одноранговая  сеть представляет собой  сеть равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль для входа в него во время загрузки ОС. Имя и пароль входа назначаются владельцем ПК средствами ОС. Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем, как LANtastic, Windows’3.11, Novell NetWare Lite. Указанные программы работают как с DOS, так и с Windows. Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем – Windows’95 OSR2, Windows NT Workstation версии, OS/2) и некоторых других.

      Иерархические сети.

      В иерархических локальных  сетях имеется  один или несколько  специальных компьютеров  – серверов, на которых  хранится информация, совместно используемая различными пользователями.

      Сервер  в иерархических  сетях – это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более). Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются станциями или клиентами.

      ЛКС классифицируются по назначению:

• Сети терминального обслуживания. В них включается ЭВМ и периферийное оборудование,  используемое в монопольном режиме компьютером, к которому оно подключается, или быть общесетевым ресурсом.
• Сети, на базе которых построены системы управления производством и учрежденческой деятельности. Они объединяются группой стандартов МАР/ТОР. В МАР описываются стандарты, используемые в промышленности. ТОР описывают стандарты для сетей, применяемых в офисных сетях.
• Сети, которые объединяют системы автоматизации, проектирования. Рабочие станции таких сетей обычно базируются на достаточно мощных персональных ЭВМ, например фирмы Sun Microsystems.
• Сети, на базе которых построены распределенные вычислительные системы.

     По классификационному признаку локальные компьютерные сети делятся на кольцевые, шинные, звездообразные, древовидные;

     по  признаку скорости –  на низкоскоростные (до 10 Мбит/с), среднескоростные (до 100 Мбит/с), высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

     по  типу метода доступа – на случайные, пропорциональные, гибридные;

     по  типу физической среды  передачи – на витую  пару, коаксиальный или оптоволоконный кабель, инфракрасный канал, радиоканал. 

2. Структура ЛКС 

      Способ  соединения компьютеров  называется структурой или топологией сети. Сети Ethernet могут иметь топологию «шина» и «звезда». В первом случае все компьютеры подключены к одному общему кабелю (шине), во втором  - имеется специальное центральное устройство (хаб),   от которого идут «лучи» к каждому компьютеру, т.е. каждый компьютер подключен к своему кабелю.

      Структура типа «шина», рисунок 2(а), проще и экономичнее, так как для  нее не требуется  дополнительное устройство и расходуется  меньше кабеля. Но она  очень чувствительна  к неисправностям кабельной системы. Если кабель поврежден хотя бы в одном месте, то возникают проблемы для всей сети. Место неисправности трудно обнаружить.

           В этом смысле «звезда», рисунок 2(б), более устойчива. Поврежденный кабель – проблема для  одного конкретного  компьютера, на работе сети в целом это не сказывается. Не требуется усилий по локализации неисправности.

     В сети, имеющей структуру  типа «кольцо», рисунок 2(в), информация передается между станциями  по кольцу с переприемом  в каждом сетевом  контроллере. Переприем  производится через буферные накопители, выполненные на базе оперативных запоминающих устройств, поэтому при выходе их строя одного сетевого контроллера может нарушиться работа всего кольца.

     Достоинство кольцевой структуры  – простота реализации устройств, а недостаток – низкая надежность.

     Все рассмотренные структуры  – иерархические. Однако, благодаря  использованию мостов, специальных устройств, объединяющих локальные  сети с разной структурой, из вышеперечисленных  типов структур могут  быть построены сети со сложной иерархической структурой.

Рисунок 2 – структура построения (а) шина, (б) кольцо, (в) звезда  
3. Физическая среда передачи в локальных сетях 

     Весьма  важный момент –  учет факторов, влияющих на выбор физической среды передачи (кабельной системы). Среди них можно перечислить следующие:

1. Требуемая пропускная способность, скорость передачи в сети;
2. Размер сети;
3. Требуемый набор служб (передача данных, речи, мультимедиа и т.д.), который необходимо организовать.
4. Требования к уровню шумов и помехозащищенности;
5. Общая стоимость проекта, включающая покупку оборудования, монтаж и последующую эксплуатацию.

     Основная  среда передачи данных ЛКС – неэкранированная витая пара, коаксиальный кабель, многомодовое оптоволокно. При  примерно одинаковой стоимости одномодового и многомодового оптоволокна, оконечное оборудование для одномодового значительно дороже, хотя и обеспечивает большие расстояния. Поэтому в ЛКС используют, в основном, многомодовую оптику.

     Основные  технологии ЛКС: Ethernet, ATM. Технологии FDDI (2 кольца), применявшаяся ранее для опорных сетей и имеющая хорошие характеристики по расстоянию, скорости и отказоустойчивости, сейчас мало используется, в основном, из-за высокой стоимости, как, впрочем, и кольцевая технология Token Ring, хотя обе они до сих пор поддерживаются на высоком уровне всеми ведущими вендорами, а в отдельных случаях (например, применение FDDI для опорной сети масштаба города, где необходима высокая отказоустойчивость и гарантированная доставка пакетов) использование этих технологий все еще может быть оправданным.

 

4. Типы ЛКС 

     Ethernet – изначально коллизионная технология, основанная на общей шине, к которой компьютеры подключаются и «борются» между собой за право передачи пакета. Основной протокол – CSMA/CD (множественный доступ с чувствительностью несущей и обнаружению коллизий). Дело в том, что если две станции одновременно начнут передачу, то возникает ситуация коллизии, и сеть некоторое время «ждет», пока «улягутся» переходные процессы и опять наступит «тишина». Существует еще один метод доступа – CSMA/CA (Collision Avoidance) – то же, но с исключением коллизий. Этот метод применяется в беспроводной технологии Radio Ethernet или Apple Local Talk – перед отправкой любого пакета в сети пробегает анонс о том, что сейчас будет происходить передача, и станции уже не пытаются ее инициировать.

     Ethernet бывает полудуплексный (Half Duplex), по всем средам передачи: источник и приемник «говорит по очереди» (классическая коллизионная технология) и полнодуплексный (Full Duplex), когда две пары приемника и передатчика на устройствах говорят одновременно. Этот механизм работает только на витой паре (одна пара на передачу, одна пара на прием) и на оптоволокне (одна пара на передачу, одна пара на прием).

     Ethernet различается по скоростям и методам кодирования для различной физической среды, а также по типу пакетов (Ethernet II, 802.3, RAW, 802.2 (LLC), SNAP).

     Ethernet различается по скоростям: 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1000 Мбит/с (Гигабит). Поскольку недавно ратифицирован стандарт Gigabit Ethernet для витой пары категории 5, можно сказать, что для любой сети Ethernet могут быть использованы витая пара, одномодовое (SMF) или многомодовое (MMF) оптоволокно. В зависимости от этого существуют различные спецификации:

• 10 Мбит/с Ethernet: 10BaseT, 10BaseFL, (10Base2 и 10Base5 существуют для коаксиального кабеля и уже не применяются);
• 100 Мбит/с Ethernet: 100BaseTX, 100BaseFX, 100BaseT4, 100BaseT2;
• Gigabit Ethernet: 1000BaseLX, 1000BaseSX (по оптике) и 1000BaseTX (для витой пары)

     Существуют два варианта реализации Ethernet на коаксиальном кабеле, называемые «тонкий» и «толстый» Ethernet (Ethernet на тонком кабеле 0,2 дюйма и Ethernet на толстом кабеле 0,4 дюйма).

     Тонкий  Ethernet использует кабель типа RG-58A/V (диаметром 0,2 дюйма). Для маленькой сети используется кабель с сопротивлением 50 Ом. Коаксиальный кабель прокладывается от компьютера к компьютеру. У каждого компьютера оставляют небольшой запас кабеля на случай возможности его перемещения. Длина сегмента 185 м, количество компьютеров, подключенных к шине – до 30.

     После присоединения всех отрезков кабеля с  BNC-коннекторами (Bayonel-Neill-Concelnan) к Т-коннекторам (название обусловлено формой разъема, похожей на букву «Т») получится единый кабельный сегмент. На его обоих концах устанавливаются терминаторы («заглушки»). Терминатор конструктивно представляет собой BNC-коннектор (он также надевается на Т-коннектор) с впаянным сопротивлением. Значение этого сопротивления должно соответствовать значению волнового сопротивления кабеля, т.е. для Ethernet нужны терминаторы с сопротивлением 50 Ом.

     Толстый Ethernet – сеть на толстом коаксиальном кабеле, имеющем диаметр 0,4 дюйма и волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина кабельного сегмента – 500 м.

     Прокладка самого кабеля почти  одинакова для всех типов коаксиального кабеля.

     Для подключения компьютера к толстому кабелю используется дополнительное устройство, называемое трансивером. Трансивер  подсоединен непосредственно  к сетевому кабелю. От него к компьютеру идет специальный  трансиверный кабель, максимальная длина которого 50 м. На обоих его концах  находятся 15-контактные DIX-разъемы (Digital, Intel и Xerox). С помощью одного разъема осуществляется подключение к трансиверу, с помощью другого – к сетевой плате компьютера.

     Трансиверы  освобождают от необходимости  подводить кабель к каждому компьютеру. Расстояние от компьютера до сетевого кабеля определяется длиной трансиверного кабеля.

     Создание  сети при помощи трансивера очень удобно. Он может в любом  месте в буквальном смысле «пропускать» кабель. Эта простая процедура занимает мало времени, а получаемое соединение оказывается очень надежным.