Устройство и основные понятия Локальной сети

Устройство  и основные понятия Локальной  сети

 

    Содержание:

 

  1. Понятие локальная сеть

  2. Устройство локальной сети

  3. Оборудование для локальной  сети

  4. Топология сети

  5. Протоколы TCP/IP

  6. IP-адресация

 

 

 

 

   Понятие Локальной сети

 

Сеть — группа компьютеров, соединенных другие другом с помощью специального оборудования, обеспечивающего обмен информацией между ними. Соединение между двумя компьютерами может быть непосредственным (двухточечное соединение) или с использованием дополнительных узлов связи.

 

Существует несколько типов  сетей, и локальная сеть - лишь одна из них. Локальная сеть представляет собой, по сути, сеть, используемую в  одном здании или отдельном помещении, таком как квартира, для обеспечения  взаимодействия используемых в них компьютеров и программ. Локальные сети, расположенные в разных зданиях, могут быть соединены между собой с помощью спутниковых каналов связи или волоконно-оптических сетей, что позволяет создать глобальную сеть, т.е. сеть, включающую в себя несколько локальных сетей.

 

Интернет является еще одним  примером сети, которая уже давно  стала всемирной и всеобъемлющей, включающей в себя сотни тысяч  различных сетей и сотни миллионов  компьютеров. Независимо от того, как  вы получаете доступ к Интернету, с помощью модема, локального или глобального соединения, каждый пользователь Интернета является фактически сетевым пользователем. Для работы в Интернете используются самые разнообразные программы, такие как обозреватели Интернета, клиенты FTP, программы для работы с электронной почтой и многие другие.

 

Компьютер, который подключен к  сети, называется рабочей станцией (Workstation). Как правило, с этим компьютером  работает человек. В сети присутствуют и такие компьютеры, на которых  никто не работает. Они используются в качестве управляющих центров в сети и как накопители информации. Такие компьютеры называют серверами,

 

Если компьютеры расположены сравнительно недалеко друг от друга и соединены  с помощью высокоскоростных сетевых  адаптеров то такие сети называются локальными. При использовании локальной сети компьютеры, как правило, расположены в пределах одной комнаты, здания или в нескольких близко расположенных домах.

 

Для объединения компьютеров или  целых локальных сетей, которые  расположены на значительном расстоянии друг от друга, используются модемы, а также выделенные, или спутниковые каналы связи. Такие сети носят название глобальные. Обычно скорость передачи данных в таких сетях значительно ниже, чем в локальных.

 

   Устройство локальной сети

 

Существуют два вида архитектуры сети: одноранговая (Peer-to-peer) и клиент/ сервер (Client/Server), На данный момент архитектура клиент/сервер практически вытеснила одноранговую.

 

Если используется одноранговая сеть, то все компьютеры, входящие в нее, имеют одинаковые права. Соответственно, любой компьютер может выступать в роли сервера, предоставляющего доступ к своим ресурсам, или клиента, использующего ресурсы других серверов,

 

В сети, построенной на архитектуре  клиент/сервер, существует несколько  основных компьютеров — серверов. Остальные компьютеры, которые входят в сеть, носят название клиентов, или рабочих станций,

 

Сервер — это компьютер, который  обслуживает другие компьютеры в  сети. Существуют разнообразные виды серверов, отличающиеся друг от друга  услугами, которые они предоставляют; серверы баз данных, файловые серверы, принт-серверы, почтовые серверы, веб-серверы и т. д.

 

Одноранговая архитектура получила распространение в небольших  офисах или в домашних локальных  сетях, В большинстве случаев, чтобы  создать такую сеть, вам понадобится пара компьютеров, которые снабжены сетевыми картами, и кабель. В качестве кабеля используют витую пару четвертой или пятой категории. Витая пара получила такое название потому, что пары проводов внутри кабеля перекручены (это позволяет избежать помех и внешнего влияния). Все еще можно встретить достаточно старые сети, которые используют коаксиальный кабель. Такие сети морально устарели, а скорость передачи информации в них не превышает 10 Мбит/с.

 

После того как сеть будет создана, а компьютеры соединены между собой, нужно настроить все необходимые параметры программно. Прежде всего убедитесь, что на соединяемых компьютерах были установлены операционные системы с поддержкой работы в сети (Linux, FreeBSD, Windows)

 

Все компьютеры в одноранговой сети объединяются в рабочие группы, которые имеют свои имена (идентификаторы).

 

В случае использования архитектуры  сети клиент/сервер управление доступом осуществляется на уровне пользователей. У администратора появляется возможность  разрешить доступ к ресурсу только некоторым пользователям. Предположим, что вы делаете свой принтер доступным для пользователей сети. Если вы не хотите, чтобы кто угодно печатал на вашем принтере, то следует установить пароль для работы с этим ресурсом. При одноранговой сети любой пользователь, который узнает ваш пароль, сможет получить доступ к вашему принтеру. В сети клиент/ сервер вы можете ограничить использование принтера для некоторых пользователей вне зависимости от того, знают они пароль или нет.

 

Чтобы получить доступ к ресурсу в локальной сети, построенной на архитектуре клиент/сервер, пользователь обязан ввести имя пользователя (Login — логин) и пароль (Password). Следует отметить, что имя пользователя является открытой информацией, а пароль - конфиденциальной.

Процесс проверки имени пользователя называется идентификацией. Процесс проверки соответствия введенного пароля имени пользователя — аутентификацией. Вместе идентификация и аутентификация составляют процесс авторизации. Часто термин «аутентификация»- используется в широком смысле: для обозначения проверки подлинности,

Из всего сказанного можно сделать  вывод о том, что единственное преимущество одноранговой архитектуры  — это ее простота и невысокая  стоимость. Сети клиент/сервер обеспечивают более высокий уровень быстродействия и защиты.

Достаточно часто один и тот  же сервер может выполнять функции  нескольких серверов, например файлового  и веб-сервера. Естественно, общее  количество функций, которые будет  выполнять сервер, зависит от нагрузки и его возможностей. Чем выше мощность сервера, тем больше клиентов он сможет обслужить и тем большее количество услуг предоставить. Поэтому в качестве сервера практически всегда назначают мощный компьютер с большим объемом памяти и быстрым процессором (как правило, для решения серьезных задач используются многопроцессорные системы),

 

    Оборудование для локальной сети

 

В самом простом случае для работы сети достаточно сетевых карт и кабеля. Если же вам необходимо создать достаточно сложную сеть, то понадобится специальное  сетевое оборудование.

 

 1. Кабель

 

Компьютеры внутри локальной сети соединяются с помощью кабелей, которые передают сигналы. Кабель, соединяющий  два компонента сети (например, два  компьютера), называется сегментом. Кабели классифицируются в зависимости  от возможных значений скорости передачи информации и частоты возникновения сбоев и ошибок. Наиболее часто используются кабели трех основных категорий:

 

витая пара;

коаксиальный кабель;

оптоволоконный кабель,

 

Для построения локальных сетей  сейчас наиболее широко используется витая

пара. Внутри такой кабель состоит  из двух или четырех пар медного  провода, перекрученных между собой. Витая пара также имеет свои разновидности: UTP (Unshielded Twisted Pair — неэкранированная витая пара) и STP (Shielded Twisted Pair —  экранированная витая пара). Эти разновидности кабеля способны передавать сигналы на расстояние порядка 100 м. Как правило, в локальных сетях используется именно UTP. STP имеет плетеную оболочку из медной нити, которая имеет более высокий уровень защиты и качества, чем оболочка кабеля UTP.

В кабеле STP каждая пара проводов дополнительно  экранировала (она обернута слоем  фольги), что защищает данные, которые  передаются, от внешних помех. Такое  решение позволяет поддерживать высокие скорости передачи на более  значительные расстояния, чем в случае использования кабеля UTP, Витая пара подключается к компьютеру с помощью разъема RJ-45 (Registered Jack 45), который очень напоминает телефонный разъем RJ-11 (Regi-steredjack ). Витая пара способна обеспечивать работу сети на скоростях 10,100 и 1000 Мбит/с.

Коаксиальный кабель состоит из медного провода, покрытого изоляцией, экранирующей металлической оплеткой и внешней оболочкой. По центральному проводу кабеля передаются сигналы, в которые предварительно были преобразованы данные. Такой провод может быть как цельным, так и многожильным. Для организации локальной сети применяются два типа коаксиального кабеля: ThinNet (тонкий, 10Base2) и ThickNet (толстый, 10Base5). В данный момент локальные сети на основе коаксиального кабеля практически не встречаются.

В основе оптоволоконного кабеля находятся  оптические волокна (световоды), данные по которым передаются в виде импульсов  света. Электрические сигналы по оптоволоконному кабелю не передаются, поэтому сигнал нельзя перехватить, что практически исключает несанкционированный доступ к данным. Оптоволоконный кабель используют для транспортировки больших объемов информации на максимально доступных скоростях.

Главным недостатком такого кабеля является его хрупкость: его легко  повредить, а монтировать и соединять можно только с помощью специального оборудования.

 

  2. Сетевые карты

 

Сетевые карты делают возможным  соединение компьютера и сетевого кабеля. Сетевая карта преобразует информацию, которая предназначена для отправки, в специальные пакеты. Пакет — логическая совокупность данных, в которую входят заголовок с адресными сведениями и непосредственно информация. В заголовке присутствуют поля адреса, где находится информация о месте отправления и пункте назначения данных, Сетевая плата анализирует адрес назначения полученного пакета и определяет, действительно ли пакет направлялся данному компьютеру. Если вывод будет положительным, то плата передаст пакет операционной системе. В противном случае пакет обрабатываться не будет. Специальное программное обеспечение позволяет обрабатывает все пакеты, которые проходят внутри сети. Такую возможность используют системные администраторы, когда анализируют работу сети, и злоумышленники для кражи данных, проходящих по ней.

 

Любая сетевая карта имеет индивидуальный адрес, встроенный в ее микросхемы.

Этот адрес называется физическим, или MAC-адресом (Media Access Control — управление доступом к среде передачи).

Порядок действий, совершаемых сетевой  картой, такой.

1.    Получение информации  от операционной системы и преобразование ее в электрические сигналы для дальнейшей отправки по кабелю.

2.    Получение электрических  сигналов по кабелю и преобразование  их обратно в данные, с которыми  способна работать операционная  система,

3.    Определение, предназначен ли принятый пакет данных именно для этого компьютера,

4.    Управление потоком  информации, которая проходит между  компьютером и сетью.

 

3. Концентраторы

 

 

Концентратор (хаб) — устройство, способное  объединить компьютеры в физическую звездообразную топологию. Концентратор имеет несколько портов, позволяющих подключить сетевые компоненты. Концентратор, имеющий всего два порта, называют мостом. Мост необходим для соединения двух элементов сети.

Сеть вместе с концентратором представляет собой «общую шину». Пакеты данных при передаче через концентратор будут доставлены на все компьютеры, подключенные к локальной сети.

Существует два вида концентраторов.

 Пассивные концентраторы.  Такие устройства отправляют  полученный сигнал без его  предварительной обработки.

 Активные концентраторы  (многопостовые повторители). Принимают  входящие сигналы, обрабатывают  их и передают в подключенные  компьютеры.

 

4. Коммутаторы

 

Коммутаторы необходимы для организации  более тесного сетевого соединения между компьютером-отправителем и конечным компьютером. В процессе передачи данных через коммутатор в его память записывается информация о MAC-адресах компьютеров. С помощью этой информации коммутатор составляет таблицу маршрутизации, в которой для каждого из компьютеров указана его принадлеж¬ность определенному сегменту сети.

 

При получении коммутатором пакетов данных он создает специальное  внутреннее соединение (сегмент) между  двумя своими Портами, используя  таблицу маршрутизации. Затем отправляет пакет данных в соответствующий  порт конечного компьютера, опираясь на информацию, описанную в заголовке пакета.

Таким образом, данное соединение оказывается  изолированным от других портов, что  позволяет компьютерам обмениваться информацией с максимальной скоростью, которая доступна для данной сети. Если у коммутатора присутствуют только два порта, он называется мостом.