Проектирование компьютерной сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Создание компьютерной сети

сеть технология компьютерный домашний

1.1 Одноранговые и иерархические сети

Компьютерные сети, в зависимости от роли каждого конкретного подключенного к сети компьютера, делятся на два вида:

- одноранговые;

- иерархические.

В одноранговой сети все компьютеры имеют равные права, и каждый пользователь делает доступными или недоступными для общего использования ресурсы своего компьютера: файлы, принтеры и т.п. В такой сети компьютеры находят друг друга по имени или по уникальному адресу и этого оказывается достаточно для нормальной работы сети.

В иерархической сети права доступа отдельного компьютера к сетевым ресурсам и адресация, т.е. присвоение каждому конкретному компьютеру, входящему в сеть, уникального адреса, регулируется выделенным сервером. Сервер, с помощью специальных программных средств, следит за тем, чтобы адреса в сети не повторялись, и чтобы информация, посланная с одного компьютера, попала адресату и была недоступна другим пользователям сети. Управление правами доступа и распределение сетевых адресов называется администрированием и выполняется специалистами - сетевыми администраторами.

Если компьютер предоставляет свои ресурсы другим пользователям сети, то он играет роль сервера. При этом компьютер, обращающийся к ресурсам другой машины, является клиентом. Как уже было сказано, компьютер, работающий в сети, может выполнять функции либо клиента, либо сервера, либо совмещать обе эти функции.

Если выполнение каких-либо серверных функций является основным назначением компьютера (например, предоставление файлов в общее пользование всем остальным пользователям сети или организация совместного использования факса, или предоставление всем пользователям сети возможности запуска на данном компьютере своих приложений), то такой компьютер называется выделенным сервером. В зависимости от того, какой ресурс сервера является разделяемым, он называется файл-сервером, программирование мираж gsmфакс-сервером, принт-сервером, сервером приложений и т.д.

В одноранговых сетях все компьютеры равны в правах доступа к ресурсам друг друга. Каждый пользователь может по своему желанию объявить какой-либо ресурс своего компьютера разделяемым, после чего другие пользователи могут его эксплуатировать. В таких сетях на всех компьютерах устанавливается одна и та же ОС, которая предоставляет всем компьютерам в сети потенциально равные возможности. Одноранговые сети могут быть построены, например, на базе ОС LANtastic, Personal Ware, Windows for Workgroup, Windows NT Workstation.

Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации, однако, они применяются в основном для объединения небольших групп пользователей, не предъявляющих больших требований к объемам хранимой информации, ее защищенности от несанкционированного доступа и к скорости доступа. При повышенных требованиях к этим характеристикам более подходящими являются многоранговые сети, где сервер лучше решает задачу обслуживания пользователей своими ресурсами, так как его аппаратура и сетевая операционная система специально спроектированы для этой цели.

1.2 Сетевое оборудование

Оборудование, которое может потребоваться для создания, обслуживания и подключения к сети:

- Сетевой адаптер

Для подключение компьютера к локальной сети

Сетевой адаптер выполняет множество заданий, самые главные из которых - кодирование/ декодирование информации и получение доступа к информационной среде при использовании уникального идентификатора (МАС-адрес).

Сетевые карты бывают в виде плат расширения (рисунок 1), которые вставляют в соответствующий слот.

Рисунок 1. Сетевая PCI-карта

Также сетевые карты могут быть встроенными в материнские платы (рисунок 2), что сегодня встречается повсеместно.

Рисунок 2. Пример встроенной сетевой карты (верхний коннектор в центре)

Основными показателями сетевой карты можно считать поддерживаемый стандарт и тип подключения к компьютеру.

- Поддерживаемый стандарт

Как вы уже знаете, существуют сети с разными сетевыми стандартами. Это означает, что сетевая карта должна обладать определенным типом коннектора (или коннекторов) и уметь работать с определенной скоростью обмена информацией. Наиболее важен в данном случае тип коннектора.

Тип коннектора сетевой карты зависит от выбора сетевой топологии и кабеля, по которому передаются данные. Существует несколько типов коннекторов: RJ-45 (для витой пары), BNC (для коаксиального кабеля) и ST, SC или FC (для оптоволокна). Они существенно различаются по конструкции, поэтому использовать коннектор не по назначению невозможно. Хотя существуют комбинированные сетевые адаптеры, которые содержат, например, RJ-45- и BNC-коннекторы. Но поскольку сеть на коаксиальном кабеле встречается все реже, то же самое происходит и с одноименными адаптерами.

Тип подключения к компьютеру. В персональных компьютерах сетевая карта обычно устанавливается в PCI-слот или в USB-порт (рисунок 3). Мало того, практически любая современная материнская плата уже имеет интегрированный сетевой контроллер

Рисунок 3. Внешний вид сетевой карты, подключаемой к USB-порту

Сетевые адаптеры (рисунок 4) для беспроводной сети по внешнему виду практически не отличаются от проводных вариантов, за исключением наличия гнезда для антенны - внутренней или внешней. Сетевые платы, которые подключают через USB-порт, встречаются достаточно часто, особенно это касается беспроводных вариантов.

Рисунок 4. Внешний вид беспроводного сетевого адаптера

Часто на сетевой карте присутствует микросхема BIOS, с помощью которой можно даже загружать компьютер или выводить его из спящего режима. В последнем случае сетевая карта должна быть подсоединена к материнской плате специальным кабелем.

- Концентратор

Когда сеть содержит более двух компьютеров, для их объединения необходимо использовать специальные устройства, одним из которых является концентратор. Свое применение концентратор находит, как правило, в сетях на основе витой пары.

Концентратор (он называется также хаб, повторитель, репитер) - сетевое устройство, имеющее два и более разъемов (портов), которое, кроме коммутации подключенных к нему компьютеров, выполняет и другие полезные функции, например усиление сигнала.

Концентратор служит для расширения сети, а основное его предназначение - передача поступившей на вход информации всем подключенным к нему устройствам сети.

Все подключенные к концентратору устройства получают абсолютно одинаковую информацию, что одновременно является и его недостатком - наличие нескольких концентраторов в сети засоряет эфир лишними сообщениями, так как концентратор не видит реального адреса, по которому нужно отослать информацию, и вынужден отсылать ее всем.

В любом случае концентратор выполняет свою задачу - соединяет компьютеры, находящиеся в одной рабочей группе. Кроме того, он анализирует ошибки, в частности возникающие коллизии. Если одна из сетевых карт приводит к возникновению частых проблем, то порт на концентраторе, к которому она подключена, может временно отключаться.

Концентратор реализует физический уровень модели ISO/OSI, на котором работают стандартные протоколы, поэтому использовать его можно в сети любого стандарта.

Существует два основных типа концентраторов.

* Концентраторы с фиксированным количеством портов (рисунок 5) - самые простые. Выглядит такой концентратор как отдельный корпус, снабженный определенным количеством портов и работающий на выбранной скорости. Как правило, один из портов служит в качестве связующего звена между другим концентратором или коммутатором.



Рисунок 5. Внешний вид концентратора

* Модульные концентраторы (рисунок 6) состоят из блоков, которые устанавливают в специальное шасси и объединяют кабелем. Возможна также установка концентраторов, не связанных между собой общей шиной, например, когда существуют разные локальные сети, связь между которыми не принципиальна.

Рисунок 6. Внешний вид модульного концентратора

Преимущество модульного концентратора - сосредоточение всех концентраторов в едином центре управления, что позволяет быстро настраивать кабели и манипулировать ими в случае любых изменений в сети.

Поскольку для создания сети в основном используют коаксиальный кабель и кабель на основе витой пары, соответственно существуют концентраторы с BNC- и RJ-45-портами.

В зависимости от сложности концентратора на нем может присутствовать консольный порт (рисунок 7), с помощью которого, используя специальное программное обеспечение, можно изменять некоторые параметры, конфигурировать порты или считывать их статистику.

Рисунок 7. Внешний вид концентратора с консольным портом (в левой части)

Концентраторы могут содержать разное количество портов - от пяти до 48. Чем больше портов имеет концентратор, тем он дороже и функциональнее. В частности, существуют конструкции, позволяющие управлять ими напрямую (то есть не используя консольный порт) или поддерживающие резервную линию соединения с другими концентраторами.

Часто на концентраторе присутствует дополнительный порт, через который можно подключать другие сегменты сети. Например, к сети стандарта 100Base-TX можно подключить сеть или сегмент со стандартом 10Base-2.

- Мост

Мост (также называется свич, переключатель) представляет собой довольно простое устройство (рисунок 8), основное предназначение которого - разделение двух сегментов сети с целью увеличения ее общей длины (соответственно, количества подключенных повторителей) и преодоление при этом ограничений сетевой топологии.



Рисунок 8. Внешний вид беспроводного моста

Как правило, мост имеет два или больше портов, к которым подключают сегменты сети. Анализируя адрес получателя пакета, он может фильтровать сообщения, предназначенные другому сегменту. Пакеты, предназначенные для «родного» сегмента, устройство попросту игнорирует, что также уменьшает трафик.

Для построения сети используют три типа мостов:

* локальный - работает только с сегментами одного типа, то есть имеющими одинаковую скорость передачи данных;

* преобразующий - предназначен для того же, что и локальный мост, кроме того, работает с разнородными сегментами, например Token Ring и 100Base;

* удаленный - соединяет сегменты, расположенные на значительном расстоянии, при этом могут использоваться любые средства соединения, например модем.

Мост используется и в проводных, и в беспроводных сетях.

- Коммутатор

Коммутатор (рисунок 9) объединяет в себе возможности концентратора и моста, а также выполняет еще некоторые полезные функции.

Рисунок 9. Внешний вид коммутатора

Как уже упоминалось выше, концентратор, получив от какой-либо сетевой карты пакет данных, не зная о том, кому он адресован, рассылает его по всем подключенным к нему сетевым устройствам. Несложно представить, какой создается трафик, если в сети существует не один, а несколько концентраторов.

Коммутатор - более интеллектуальное устройство, которое не только фильтрует поступающие пакеты, но, имея таблицу адресов всех сетевых устройств, точно определяет, какому из них предназначен пакет. Это позволяет ему передавать информацию сразу нескольким устройствам с максимальной скоростью. Коммутаторы работают на канальном уровне, что позволяет использовать их не только в разных типах сетей, но и объединять различные сети в одну.

Поэтому для организации большой сети коммутаторы более предпочтительны. Кроме того, в последнее время стоимость коммутаторов заметно упала, поэтому использование концентраторов явно не оправдано.

Коммутатор может использоваться и в проводных, и в беспроводных сетях.

Главная задача роутера - разделение большой сети на подсети, он имеет большое количество полезных функций и, соответственно, обладает большими возможностями и «интеллектом». В нем сочетаются концентратор, мост и коммутатор. Кроме того, добавляется возможность маршрутизации пакетов. В связи с этим маршрутизатор (рисунок 10) работает на более высоком уровне - сетевом.

Рисунок 10. Внешний вид беспроводного маршрутизатора

Таблица возможных маршрутов движения пакетов автоматически и постоянно обновляется, что дает маршрутизатору возможность выбирать самый короткий и самый надежный путь доставки сообщения.

Одна из ответственных задач маршрутизатора - связь разнородных сетевых сегментов локальной сети. С помощью маршрутизатора также можно организовывать виртуальные сети, каждая из которых будет иметь доступ к тем или иным ресурсам, в частности ресурсам Интернета.

Организация фильтрования широковещательных сообщений в маршрутизаторе выполнена на более высоком уровне, чем в коммутаторе. Все протоколы, использующие сеть, беспрепятственно «принимает» и обрабатывает процессор маршрутизатора. Даже если попался незнакомый протокол, то маршрутизатор быстро научится с ним работать.

Маршрутизатор может использоваться и в проводных, и в беспроводных сетях. Очень часто функции маршрутизации ложатся на беспроводные точки доступа.

- Модем

Модем также является сетевым оборудованием, и его до сих пор часто используют для организации выхода в Интернет.

Модемы бывают двух типов: внешние (рисунок 11) и внутренние (рисунок 12). Внешний модем может подключаться к компьютеру, используя LPT, СОМ или USB-порт.

Рисунок 11. Внешний модем



Рисунок 12. Внутренний модем

Внутренний модем представляет собой плату расширения, которую обычно вставляют в РСI-слот.

Модемы могут работать с телефонной линией, с выделенной линией и радиоволнами.

В зависимости от типа устройства и среды передачи данных отличается и скорость передачи данных. Скорость обычного цифрово-аналогового модема, работающего с телефонной аналоговой линией, равна 33,6-56 Кбит/с. В последнее время все чаще встречаются цифровые модемы, использующие преимущества DSL-технологии, которые могут работать на скорости, превышающей 100 Мбит/с. Еще одно неоспоримое преимущество таких модемов - всегда свободная телефонная линия.

Для связи с другим модемом используются свои протоколы и алгоритмы. Большое внимание при этом уделяется качеству обмена информацией, так как качество линий при этом достаточно низкое.

Модем может использоваться и в проводных, и в беспроводных сетях.

- Точка доступа



Рисунок 13. Внешний вид точки доступа

Точка доступа (рисунок 13) - устройство, используемое для работы беспроводной сети в инфраструктурном режиме. Она играет роль концентратора и позволяет компьютерам обмениваться нужной информацией, используя для этого таблицы маршрутизации, средства безопасности, встроенный аппаратный DNS- и DHCP-серверы и многое другое. От точки доступа зависят не только качество и устойчивость связи, но и стандарт беспроводной сети. Существует большое количество разнообразнейших моделей точек доступа с разными свойствами и аппаратными технологиями. Однако сегодня наиболее оптимальными можно считать устройства, работающие со стандартом IEEE 802.11g, так как он совместим со стандартами IEEE 802.11а и IEEE 802.11b и позволяет работать на скорости до 108 Мбит/с. Более перспективным и скоростным является стандарт IEEE 802.11n, устройства с поддержкой которого начинают появляться на рынке.

- Кабель

В проводной сети кабель используется для создания соответствующей физической среды для передачи данных. При этом часто бывает, что очередной сетевой стандарт подразумевает использование своего кабеля.

Таким образом, существует несколько типов кабелей, основными из которых являются кабель на основе витой пары, коаксиальный и оптоволоконный кабели.

Опять же, сетевой стандарт требует от кабеля определенных характеристик, от которых напрямую зависит скорость и защищенность сети.

В связи со всем вышеперечисленным основными отличительными параметрами кабеля являются следующие:

* частотная полоса пропускания;

* диаметр проводников;

* диаметр проводника с изоляцией;

* количество проводников (пар);

* наличие экрана вокруг проводника (проводников);

* диаметр кабеля;

* диапазон температур, при котором качественные показатели находятся в норме;

* минимальный радиус изгиба, который допускается при прокладке кабеля;

* максимально допустимые наводки в кабеле;

* волновое сопротивление кабеля;

* максимальное затухание сигнала в кабеле.

Все эти параметры входят в понятие категории кабеля. Например, кабель на основе витой пары бывает пяти разных категорий. В этом случае чем выше категория, тем лучше показатели кабеля, тем больше у него пропускная способность.

- Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель (рисунок 14), как правило, ассоциируется с такими стандартами сети, как «толстая» и «тонкая» Ethernet.

Рисунок 14. Коаксиальный кабель

На рынке представлен достаточно широкий выбор коаксиального кабеля, однако для создания сетей используют только кабель разной толщины с волновым сопротивлением 50 Ом.

Коаксиальный кабель состоит из следующих компонентов:

* центральный провод (жила);

* диэлектрический изолятор центрального провода;

* металлическая оплетка - экран (как правило, медный);

* внешний изолятор.

Чаще всего при построении сети применяют коаксиальный кабель марки RJ-58, хотя есть и другие, например RJ-8, RJ-174, RJ-178, РК-50 и т.д.

- Кабель на основе витой пары Кабель на основе витой пары (рисунок 15) гораздо популярнее коаксиального, так как предлагает работу на более высоких скоростях передачи данных и лучшую расширяемость сети.

Рисунок 15. Кабель на основе витой пары разных категорий

Основу такого кабеля составляют пары проводников, которые не только скручены между собой, но и закручены вокруг остальных таких же пар.

Каждой паре соответствует своя цветовая гамма, например первый из них - синий, другой - бело-синий. Кроме цветового отличия, каждая пара имеет свой номер и название.

При построении сети используют два типа кабеля - экранированный (Shielded Twisted-Pair, STP) и неэкранированный (Unshielded Twisted-Pair, UTP). Кроме того, кабели на основе витой пары делятся на шесть категорий, каждая из которых имеет определенные свойства. Чем выше категория, тем лучше характеристики кабеля. Например, для организации сети со скоростью передачи данных 100 Мбит/с используется кабель пятой категории.

- Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель - кабель, строение которого коренным образом отличается от любых существующих кабелей.

В качестве физической среды передачи данных по кабелю используют свет (фотоны), сформированный лазером. В этом заключается главное преимущество оптоволокна, так как полностью исключаются электрические наводки (помехи). Таким образом, оптоволоконный кабель является самым защищенным, что очень важно для многих систем, например банков и государственных учреждений. Кроме того, учитывая малое затухание сигнала, длина сегмента оптоволоконного кабеля значительно превосходит длину любого другого кабеля и при определенных условиях может составлять более 100 км.

Однако достаточно высокая стоимость оборудования для формирования сигнала (света) и особенности прокладки (а именно, обжим коннекторов) сдерживают широкое распространение этой технологии. Тем не менее там, где требуется высокая скорость и защита, оптоволокно по праву заняло свое место.

Оптоволоконный кабель состоит из четырех частей: сердечника (сердечников), оболочки сердечника, прокладки и внешней оболочки (рисунок 16). Сердечник, как правило, изготавливают из кварца или специального полимера. Свет, проходя через сердечник, отражается от оболочки, что позволяет проводить кабель с практически любым углом изгиба.



Рисунок 16. Оптоволоконный кабель

Для механической защиты кабеля используют специальную прокладку, сделанную из пластика и кевларового волокна, придающего прочность. Дополнительную устойчивость к разрушениям обеспечивает тефлоновый слой.

Для прокладки оптоволоконных сетей используют два вида оптоволокна - одномодовый и многомодовый, которые отличаются толщиной сердечника и оболочки. В зависимости от толщины сердечника кабели отличаются их количеством. Соответственно, одномодовый кабель содержит один сердечник большей толщины, а многомодовый - несколько более тонких.

Однако главное отличие этих двух типов кабелей в их пропускной способности. Хотя многомодовый кабель при прокладке позволяет создавать участки с большими изгибами, его пропускная способность хуже, так как свет меньше отражается от оболочки сердечника. Кроме того, длина сегмента при этом значительно меньше (примерно в 50 раз).

Пропускная способность одномодового кабеля намного выше, однако он значительно дороже многомодового и более требователен к качеству прокладки.

- Количество пользователей сети.

Этот факт решающим образом влияет на выбор класса сети. Чем больше пользователей подключено, тем большим запасом производительности она должна обладать.

С другой стороны, от этого зависит количество проблем, которые будут возникать при работе сети, что рано или поздно приводит к решению выбрать администратора.

К количеству пользователей также следует добавить еще серверы, сетевые принтеры и все остальные устройства, подключенные к сети. Все эти сетевые точки также будут нагружать сеть, хотя и не так активно, как «живые» пользователи.

- Масштабность сети.

При построении сети используют определенные стандарты, диктующие правила ее использования. Один из них - максимальная протяженность сегмента сети. Естественно, что реальная оценка протяженности будущей сети повлияет на выбор класса, поэтому обязательное условие - предварительная оценка расположения компьютеров и устройств сети, а также вычисление максимально длинного сегмента сети.

Пропускная способность сети - это величина, которую должна обеспечивать сеть при выполнении запросов пользователей, то есть это ее скорость.

Предположим, в сети установлен сервер базы данных, в которой хранят результаты деятельности крупного предприятия за несколько лет работы. Большое количество экономистов, бухгалтеров, менеджеров и разного рода специалистов целый день работают с сервером, на котором находится эта база. Сервер, как ему и положено, добросовестно трудится, пересылая нужную информацию пользователям. Теперь представьте, что к этим работникам присоединились еще пять, которые осваивают известную «рабочую» программу - игру Quake. В результате количество сетевых запросов настолько возрастает, что сеть не успевает обслуживать их все вместе, и начинают возникать разного рода задержки. Вот здесь и встает вопрос о пропускной способности: 10, 100 Мбит/с или более. Чем больше число, тем больше пропускная способность сети. Соответственно от этого показателя, то есть требований пользователей сети, зависит выбор ее класса.

- Выбор конфигурации сети

Рассмотрим реальные примеры сетей и выбор соответствующего класса для их построения (таблица 1).

Таблица 1. Пример выбора класса сети

Как видно из данных таблица 1, сеть совсем небольшая, компьютеры расположены в одном помещении.

Если используются старые компьютеры с комбинированными сетевыми картами, то можно рекомендовать топологию «общая шина» и стандарт 10Base-2 или 10Base-T. При этом вы обеспечите достаточно приемлемую скорость передачи данных в 10 Мбит/с.

Таблица 2. Пример выбора класса сети

Данные таблица 2 - яркий пример малой домашней сети, имеющей все шансы на дальнейшее развитие. В этом случае можно использовать любую топологию, однако предпочтение стоит отдать топологии «звезда». Если нужно организовать связь между отдельно стоящими зданиями, то можно использовать беспроводное оборудование или проложить оптоволокно, так как оно более защищенное и устойчивое к воздействию атмосферных явлений.

- Требования к конфигурации компьютеров

Компьютеры - главная составляющая часть сети, то есть ее костяк. Их количество и тем более конфигурация могут быть разными. Тем не менее именно конфигурация компьютеров играет достаточно важную роль в том, как пользователь этого компьютера будет ощущать себя в сети.

Сеть бывает одноранговая и с выделенным сервером. Рассматривая одноранговую сеть, стоит помнить главный ее факт: в такой сети роль серверов играют клиентские компьютеры, соответственно, эффективная скорость получения данных из сети напрямую зависит от мощности клиентских компьютеров, по крайней мере тех, которые раздают общий доступ к ресурсам.

Что касается сети с выделенным сервером, главная нагрузка ложится на серверы сети, именно поэтому требования к мощности серверов очень высоки. Клиентские компьютеры в зависимости от выполняемых ими задач могут иметь разную мощность, тем не менее каких-то особых требований к ним не предъявляется.

Таким образом, исходя из вышеизложенного и проанализировав составленный пользователем проект будущей сети, можно предложить приблизительные конфигурации компьютеров для разных случаев и вариантов сети. Познакомиться с ними можно в табл. 3, приведенных ниже.

Таблица 3. Пример конфигурации принт-сервера

Таблица 4. Пример конфигурации сервера базы данных

Таблица 5. Пример конфигурации сервера приложений

Таблица 6. Пример конфигурации файл-сервера

Таблица 7. Пример конфигурации почтового сервера, интернет-шлюза

Таблица 8. Пример конфигурации клиентского компьютера

1.3 Технологии построения компьютерных сетей

Сетевая технология - это минимальный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения вычислительной сети. Сетевые технологии называют базовыми технологиями. В настоящее время насчитывается огромное количество сетей, имеющих различные уровни стандартизации, но широкое распространение получили такие известные технологии, как Ethernet, Token-Ring, Arcnet.

Для обеспечения согласованной работы в сетях передачи данных используются различные коммуникационные протоколы передачи данных - наборы правил, которых должны придерживаться передающая и принимающая стороны для согласованного обмена данными. Протоколы - это наборы правил и процедур, регулирующих порядок осуществления некоторой связи. Протоколы - это правила и технические процедуры, позволяющие нескольким компьютерам при объединении в сеть общаться друг с другом.

Существует множество протоколов. И хотя все они участвуют в реализации связи, каждый протокол имеет различные цели, выполняет различные задачи, обладает своими преимуществами и ограничениями.

Протоколы работают на разных уровнях модели взаимодействия открытых систем OSI/ISO. Функции протоколов определяются уровнем, на котором он работает. Несколько протоколов могут работать совместно. Это так называемый стек, или набор, протоколов.

Как сетевые функции распределены по всем уровням модели OSI, так и протоколы совместно работают на различных уровнях стека протоколов. Уровни в стеке протоколов соответствуют уровням модели OSI. В совокупности протоколы дают полную характеристику функций и возможностей стека.

Передача данных по сети, с технической точки зрения, должна состоять из последовательных шагов, каждому из которых соответствуют свои процедуры или протокол. Таким образом, сохраняется строгая очередность в выполнении определенных действий.

Кроме того, все эти действия должны быть выполнены в одной и той же последовательности на каждом сетевом компьютере. На компьютере-отправителе действия выполняются в направлении сверху вниз, а на компьютере-получателе снизу вверх.

Компьютер-отправитель в соответствии с протоколом выполняет следующие действия: Разбивает данные на небольшие блоки, называемыми пакетами, с которыми может работать протокол, добавляет к пакетам адресную информацию, чтобы компьютер-получатель мог определить, что эти данные предназначены именно ему, подготавливает данные к передаче через плату сетевого адаптера и далее - по сетевому кабелю.

Компьютер-получатель в соответствии с протоколом выполняет те же действия, но только в обратном порядке: принимает пакеты данных из сетевого кабеля; через плату сетевого адаптера передает данные в компьютер; удаляет из пакета всю служебную информацию, добавленную компьютером-отправителем, копирует данные из пакета в буфер - для их объединения в исходный блок, передает приложению этот блок данных в формате, который оно использует.

И компьютеру-отправителю, и компьютеру-получателю необходимо выполнить каждое действие одинаковым способом, с тем чтобы пришедшие по сети данные совпадали с отправленными.

Если, например, два протокола будут по-разному разбивать данные на пакеты и добавлять информацию (о последовательности пакетов, синхронизации и для проверки ошибок), тогда компьютер, использующий один из этих протоколов, не сможет успешно связаться с компьютером, на котором работает другой протокол.

Среди множества протоколов наиболее распространены следующие:

- NetBEUI;

- XNS;

- IPX/SPX и NWLmk;

- Набор протоколов OSI.

На данный момент Ethernet является самой распространенной технологией в локальных сетях. На базе этой технологии работает более 10 млн. локальных сетей и более 100 млн. компьютеров, имеющих сетевую карту, поддерживающую данную технологию. Существуют несколько подтипов Ethernet в зависимости от быстродействия и типов используемого кабеля.

2. Проектирование сети для предоставления услуг связи домашним пользователям

2.1 Проектирование сети

Проектирование сети - важнейший этап в ее создании, который ни в коем случае нельзя пропускать, иначе можно ошибиться в расчетах, что повлечет лишние денежные затраты. Если на фоне крупного предприятия это не так критично (лишние запчасти никогда лишними не бывают), то для небольшой офисной или домашней сети это достаточно сильно ощутимо.

Что представляет собой проект сети? Это не что иное, как чертеж на листе бумаги подходящего формата. Создавая такой чертеж, обязательно следует указать на нем все компьютеры и устройства, которые будут подключены к сети. При этом нужно стараться разместить их так, как они располагаются в «жизни».

На этапе планирования необходимо принять следующие решения:

- Выбрать подходящие сетевые технологии. Какой вариант оптимален в вашем случае: проводная связь или полностью беспроводная сеть? А может быть, стоит предпочесть «гибридный» вариант, включающий проводной и беспроводной сегменты?

- Выбрать оптимальное сетевое оборудование. Какие устройства и в каком количестве потребуются? Кстати, внося в список то или иное приспособление, надо быть уверенным в его совместимости с остальным компонентами. О настройке различных сетевых устройств речь пойдет ниже.

- Определить место прокладки сетевых кабелей (если это потребуется) и установки сетевых устройств (точек доступа, маршрутизаторов и пр.). Оптимальный вариант - разметить на плане квартиры будущие линии связи и места размещения оборудования.

Решать все эти вопросы необходимо с учетом некоторых важных условий.

- Какая технология доступа в Интернет используется? Она должна быть совместима с сетевой технологией, выбранной для построения домашней сети. Что делать, если в настоящий момент добиться совместимости невозможно, сменить провайдера или установить сопрягающее сетевое устройство, например беспроводной роутер?

- Какие сетевые технологии поддерживают устройства, объединяемые в сеть? Фактор весьма существенный. Скажем, если все компьютеры и прочие компоненты, которые необходимо связать, оснащены модулями беспроводной связи, намного проще организовать беспроводную локальную сеть (WLAN) на основе Wi-Fi-роутера. Если предстоит подключить к сети принтер, не имеющий интерфейса Ethernet, проблемой придется заняться отдельно - например, включив в список сетевого оборудования так называемый принт-сервер.

- Возможна ли прокладка кабельных сетей в квартире? Найти отделочные материалы, специально приспособленные для помещений с компьютерными сетями, - например, плинтуса со встроенными кабель-каналами.

- Рынок сетевых компонентов обширен, и их стоимость широко варьируется; чтобы сделать грамотный выбор, необходимо представлять себе основные технологии и владеть базовыми понятиями.

Подобрав подходящую конфигурацию сети, необходимо добавить в проект данные о прокладке кабеля. При этом нельзя забывать, что кабель должен быть защищен от случайного обрыва, то есть прокладывать его нужно подальше от рук и ног пользователей. Сделав это, вы тем самым получите приблизительную длину всех кабельных сегментов.

В проекте также следует определиться, где можно или нужно устанавливать активное сетевое оборудование, такое как коммутаторы, маршрутизаторы и т.д. Сделать это необходимо независимо от того, будет создаваться одноранговая сеть или сеть с выделенным сервером. Во втором случае, если планируется подключить более 30 компьютеров, наиболее оптимальным будет использовать монтажный шкаф, в котором можно будет установить не только необходимое сетевое оборудование, но и блоки бесперебойного питания. Также в проекте, насколько это возможно, стоит предусмотреть дополнительные рабочие места, тем самым обеспечив безболезненную расширяемость сети.

Создав проект, нужно сделать несколько его копий и поделиться ими с кем-то из своих «соображающих» друзей: возможно, они подскажут способы минимизации расходов на сеть или повышения ее производительности путем обхода узких мест.

Как бы там ни было, после создания и анализа проекта можно приступать к определению необходимого сетевого оборудования: сколько и чего нужно, чтобы создать сеть и подключить к ней все устройства.

2.2 Общая схема

Начнем с описания участников и некоторых общих терминов. Иллюстрацию мы взяли из описания ZyXEL NBG460. Тут можно найти ПК, сетевой накопитель и принтер, ноутбук, приставку IPTV и смартфон. Не хватает только игровой консоли и медиаплеера.

Именно роутер (также часто называемый маршрутизатором) обеспечивает соединение всех устройств в единую домашнюю локальную сеть и обеспечение ее подключения к интернету. Варианты подключения к интернету могут быть разные. Например через Ethernet («Интернет-Билайн», Net-by-Net и другие), через Wi-Fi или 3G/4G модем, по технологии ADSL через телефон («СТРИМ») или через кабельный модем («АКАДО»). Последние два варианта требуют специального модема. Он может быть выполнен в виде отдельного устройства с портом Ethernet на выходе или же встроен прямо в роутер. В этом случае последний часто имеет соответствующую приставку в названии.

Сам порт подключения «к Интернет» называется обычно «WAN» - от Wide area network. То есть для подключения к «большой» сети. А вот ПК, сетевой накопитель и другие проводные устройства находятся в локальном / домашнем сегменте сети и подключаются к портам «LAN» (Local area network). В зависимости от модели роутера их может быть разное число, чаще всего четыре.

Кроме проводных подключений по технологии Ethernet для объединения устройств могут использоваться HomePlug - сеть через стандартную электропроводку или Wi-Fi - знакомое всем беспроводное соединение (для обозначения этого сегмента сети обычно используется сочетание WLAN - Wireless LAN). Все они отличаются скоростью и другими возможностями.

Заключение

Работая над курсовой работой, мы показали, что проектирование сети для предоставления услуг связи домашним пользователям объединяет пользователей нескольких компьютеров, добровольно стремящихся обмениваться информацией и удешевить доступ к Интернет. Ввиду добровольности, не обязательно все имеющиеся в зоне охвата ДС компьютеры к ней подключены. Такая сеть обычно охватывает несколько подъездов жилого дома, чаще дом целиком, а нередко и несколько близко расположенных жилых домов или иных зданий. Студенческие общежития часто охватываются домовыми сетями. Зона охвата сети определяется главным образом расположением коммутаторов. Каждое здание имеет минимум один коммутатор Ethernet, между собою здания чаще всего соединены подвесными линиями (воздушками). Юридическая основа существования такой сети может быть разной: или никакой, или добровольным некоммерческим объединением пользователей, или частным коммерческим предприятием.

1) совместная обработка информации;

2) совместное использование файлов;

3) централизованное управление компьютерами;

4) контроль за доступом к информации;

5) централизованное резервное копирование всех данных;

6) совместный доступ в Интернет.

Данная сеть не предполагает постоянного разделения пользователей на классы, поэтому оптимальным будет использование только двух уровней приоритета: пользователь и администратор.

Пользователь имеет ровно столько прав, сколько даст ему администратор перед началом или во время работы.

Администратор имеет доступ ко всем сетевым ресурсам, в том числе доступ к интернету сетевым принтерам и папкам, а так же может распределять права между пользователями.

Крупные, объединяющие много домов и насчитывающие от 70 пользователей сети являются обычно коммерческими юридическими лицами, предоставляющими услуги связи за абонентскую плату. В таких сетях нередко встречаются маршрутизация и VPN. Также намечается тенденция к расширению набора услуг в таких сетях.

Литература

1. Олифер В.Г. «Сетевые операционные системы» - В.Г. Олифер, Н.А. Олифер, 2002

2. Кузин А.В. «Компьютерные сети» - А.В. Кузин, 2010

3. Соколов А.В. «Защита от компьютерного терроризма» - А.В. Соколов, О.М. Степанюк, 2002

4. Биячуев Т.А. «Безопасность корпоративных сетей» - Т.А. Биячуев, 2004

5. Шиндер Л.Д. «Основы компьютерных сетей» - Л.Д. Шиндер 2002

6. Гук, М. Аппаратные средства локальных сетей./ - СПб.: Питер, 2000.

7. Олифер, В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов./В.Г. Олифер. - СПб.: Питер, 2007.

8. Закер К. Компьютерные сети. Модернизация и поиск неисправностей. / К. Закер. - БХВ-Петербург, 2001.

9. Таненбаум Э. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. / Э. Таненбаум. - СПб.: Питер, 2007.

10. Оглтри Т. Модернизация и ремонт сетей. / Т. Оглтри - Вильямс, 2005.

11. Поляк-Брагинский А. Локальные сети. Модернизация и поиск неисправностей. / А. Поляк-Брагинский - БХВ-Петербург, 2009.

12. Трулав Д. / Сети. Технология, прокладка, обслуживание./ Д. Трулав - НТ Пресс, 2009.

13. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. 2-е издание /Под ред. В.Л. Бройдо - М.: «Альянс - Пресс», 2004 г. - 495 с.

14. Работа на компьютере. Начинаем с Windows: Самоучитель. 2-е издание / Под. ред. А. Левина. - Питер: «БХВ - Петербург», 2003 г.

15. Гримов С.С. Локальные сети: структура и работа. - Спб.: БХВ-Питер, 2004. - 432 с.

Размещено на Allbest.ru

...