О том, что такое Ethernet, стало известно в семидесятых годах XX столетия. Изобрел этот тип локальной сети Роберт Меткалф, который работал в то время на корпорацию Xerox. В конце 70-х Меткалф открыл собственную компанию 3com, где и завершилась разработка новой технологии. Со временем она заменила существующие тогда типы локальных сетей, а компания Меткалфа стала лидером в этой области.

Термин «Ethernet» составлен из слов ether (эфир) и net (сеть). Теперь расскажем подробнее, что такое Ethernet и каковы основные особенности этого типа сети. Этот тип сети имеет звездообразную или линейную структуру со скоростью 10-100 мегабит/секунду. Первоначально Ethernet был основан на коаксиальном кабеле, однако со временем технология изменилась, и сеть начали строить на базе или витых пар. Сейчас существует около тридцати видов сети Ethernet, которые отличаются по скорости, топографии, величине и типу кабеля. Далеко не все разновидности нашли коммерческое применение. Для желающих подробно узнать, что такое Ethernet, перечислим самые востребованные технологии.

Xerox Ethernet - технология, основанная на коаксиальном кабеле с максимальной скоростью 3 мегабита в секунду. Модификация StarLan, в которой впервые была применена Скорость такого соединения невелика - всего 1 мегабит в секунду.

В технологии 10BASE5 передает данные со скоростью 10 мегабит/секунду. Точно такая же скорость и в StarLan10, но коаксиальный кабель здесь был заменен на витую пару. Впоследствии эта технология превратилась в разновидность 10BASE-T, где использовались четыре витые пары.
В модификации 100BASE-T на базе витой пары скорость увеличилась до ста мегабит/секунду. Этот тип получил дальнейшее развитие. 100BASE-FX передает данные по оптоволоконному кабелю на расстояние 10 километров со скоростью сто мегабит/секунду. В 1000BASE-T используются четыре вытые пары, а расстояние равняется ста метрам. В модификации 1000BASE-LH расстояние увеличилась до 100 километров. Скорость два последних вида имеют самую высокую, она достигает 1000 мегабит в секунду.

Сеть Ethernet, к которой относятся все перечисленные модификации, подключается с помощью специального контроллера, интегрированного в системную плату.

Теперь рассмотрим, какие преимущества имеет сеть этого типа. Самый главный ее плюс - это доступность. Компьютер подключен к сети постоянно, и перед выходом в интернет нет нужды дозваниваться до провайдера. По сути Ethernet можно назвать выделенной линией, в которой модем просто не нужен. Еще одно достоинство - высокая скорость, которую обеспечивает протокол Ethernet. Скорость обеспечивается симметрично, независимо от того, качается файл или отсылается. Кроме того, одно Ethernet-подключение может стать основой корпоративной или локальной сети, в которой всем компьютерам будет доступна одинаково высокая скорость соединения.

Безопасность в современной Ethernet-сети тоже хорошо организована. Как правило, провайдеры предоставляют пользователю реальные IP-адреса, обеспечивающие анонимность компьютера во «всемирной паутине». Разумеется, не последним плюсом такой сети является крайняя простота подключения. Для этого не нужен модем или какое-то особое программное обеспечение, достаточно иметь сетевую карту, которая встроена практически во все материнские платы. Этой простотой и доступностью объясняется и низкая стоимость Ethernet-соединения. Стоит оно намного меньше, чем подключение к глобальной сети через телефонный модем.

Со временем этот тип сети станет еще более доступным. Уже сейчас существуют модификации, обеспечивающие скорость около 10 гигабит/секунду. К середине текущего десятилетия ожидается выход технологии, которая обеспечит скорость, равную 1 терабит/секунду. При таких впечатляющих перспективах каждый, понимающий, что такое Ethernet, обязательно захочет подключиться к этой сети.

Detection - CSMA/CD ). Все компьютеры сети имеют доступ к общей шине через встроенный в каждый компьютер сетевой адаптер , используя полудуплексный режим передачи. Схема подключения компьютеров по коаксиальному кабелю приведена на рис.6.1 .

Рис. 6.1.

Станции на традиционной локальной сети Ethernet могут быть соединены вместе, используя физическую шину или звездную топологию, но логическая топология - всегда шинная. Под этим мы подразумеваем, что среда (канал) разделена между станциями и только одна станция одновременно может использовать ее. Также подразумевается, что все станции получают кадр , посланный станцией (широковещательная передача). Адресованный пункт назначения сохраняет кадр , в то время как остальные отбрасывают ее. Каким образом в этой ситуации мы можем убедиться, что две станции не используют среду в одно и то же время? Ответ: если их кадры столкнутся друг с другом. CSMA/CD разработан, чтобы решить эту проблему согласно следующим принципам:

1. Каждая станция имеет равное право на среду (коллективный доступ).
2. Каждая станция, имеющая кадр для того, чтобы послать его, сначала "слушает" (отслеживает) среду. Если в среде нет данных, станция может начать передачу (слежение за несущей частотой).
3. Может случиться, что две станции, следящие за средой, находят, что она не занята, и начинают посылать данные. В этом случае возникает конфликт, называемый коллизией.

Протокол заставляет станцию продолжать следить за линией после того, как передача началась. Если есть конфликт , то все станции его обнаруживают, каждая передающая станция передает сигнал сбоя в работе, чтобы уничтожить данные линии, и после этого каждый раз ждет различное случайное время для новой попытки. Случайные времена предотвращают одновременную повторную посылку данных. Перед началом передачи узел должен убедиться, что несущая среда не занята, признаком чего является отсутствие на ней несущей частоты. Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра определенного формата. Предположим, что узлу 2 требуется передать кадр узлу N. Обнаружив, что среда свободна, узел 2 начинает передачу кадра ( рис. 6.2), которая предваряется преамбулой (preamble) , состоящей из 7 байт вида 10101010, и байта начала кадра (Start of Frame Delimiter - SFD) вида 10101011. Эти комбинации нужны приемнику для вхождения в побитовый и кадровый синхронизм с передатчиком. Кадр заканчивается полем последовательности контроля кадра ( FCS - Frame Check Sequence ) длиной 4 байта (на рис. 6.2 не показано). Сигналы передатчика распространяются по кабелю в обе стороны, и все узлы распознают начало передачи кадра. Только узел N опознает свой собственный адрес (МАС- адрес назначения) в начале кадра и записывает его содержимое в свой буфер для обработки. Из принятого кадра определяется адрес источника (МАС- адрес источника), которому следует выслать кадр -ответ. Получатель пакета на 3-м уровне определяется в соответствии с полем Тип протокола (Protocol Type) : значение 0х0800 - адрес модуля IP , 0806 - адрес модуля ARP . Минимальное и максимальное значения длины поля для протоколов верхних уровней - 46 и 1500 байт соответственно. Порядок передачи бит кадра: слева направо / снизу вверх ( рис. 6.2), цифрами обозначены длины полей кадра в байтах.

Любой узел при наличии кадра к передаче и занятой среды вынужден ждать ее освобождения. Признаком окончания передачи является пропадание несущей частоты. После окончания передачи кадра все узлы должны выдержать технологическую паузу 9,6 мкс, чтобы привести сетевые адаптеры в исходное состояние и предотвратить повторный захват среды одним и тем же узлом.

Рис. 6.2.

Иногда возникают ситуации, когда один узел уже начал передачу, но другой узел еще не успел это обнаружить и также начинает передачу своего кадра. Такая ситуация захвата свободной среды более чем одним узлом называется коллизией . Механизм разрешения коллизии состоит в следующем ( рис. 6.3):

Рис. 6.3.

Если уровень принимаемого сигнала не превышает порогового значения, то узел продолжает передачу, если же превышает, то узел прекращает передачу кадра и посылает в сеть специальную 32-битную jam -комбинацию (сигнал коллизии) с нерегламентированной последовательностью, просто приводящей к повышению уровня сигнала в локальной сети из-за увеличения амплитуды импульсов манчестерского кода суммарного сигнала. После этого узел, обнаруживший коллизию, делает случайную паузу и затем снова может повторить попытку передачи кадра. Число повторных попыток не может превысить 16. Если же и после 16-й попытки кадр вызвал коллизию, то он отбрасывается. При большом количестве узлов вероятность коллизии возрастает, и пропускная способность сети Ethernet падает, т.к. сеть все большее время занята обработками коллизий и отбрасыванием кадров. Три фактора определяют работу CSMA/CD : минимальная длина кадра, скорость передачи данных и домен конфликта.

Станции нужно ждать определенное время, чтобы убедиться, что на линии нет никаких данных, - это время равно минимальной длине кадра, разделенной на скорость передачи (время, которое требуется, чтобы передать кадр минимальной длины), и пропорционально времени, необходимому для первого бита, чтобы пройти максимальное сетевое расстояние ( домен конфликта). Другими словами, мы имеем:

Минимальная длина кадра/Скорости передачи пропорциональна Домен конфликта/Скорость Распространения

В традиционной Локальной сети Ethernet , минимальная длина кадра - 520 битов, скорость передачи - 10 Mбит/с, скорость распространения - почти равна скорости света, и домен конфликта - около 2500 метров.

Рис. 6.5.

• Преамбула . Преамбула кадров содержит 7 байтов (56 битов) чередующихся нулей и единиц, которые приводят в готовность систему для приема прибывающего кадра и подготавливают ее для синхронизации с помощью тактовых импульсов. Преамбула фактически добавляется на физическом уровне и не является (формально) частью кадра.
• Ограничитель начала кадра (SFD - Start Frame Delimiter). Поле SFD (1 байт: 10101011) отмечает начало кадра и указывает станции на окончание синхронизации. Последние два бита - 11 (две единцы) - сигнал, что следующее поле - адрес получателя.
• Адрес получателя (DA - Destination Address) . Поле DA насчитывает 6 байтов и содержит физический адрес станции пункта назначения или промежуточного звена.
• Исходный адрес (SA -

Рассмотрение принципов работы любой технологии, стоит начинать с истории ее создания. Технология Ethernet появилась как один многих из проектов корпорации Xerox PARC. В 1973 году сотрудником исследовательского центра компании Xerox Робертом Меткалфом была составлена докладная записка, описывающая принципы работы технологии Ethernet. Технология Ethernet основывалась на принципе «множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий» (CSMA/CD). В этом же году совместно Дэвидом Боггсом он создал первую сеть, объединявшую два компьютера на скорости 2,944 Мбит/с.

По прошествии лет благодаря стараниям Роберта Меткалфа ведущие компании Intel, Xerox, DEC начинают стандартизировать протокол Ethernet. Вскоре технология Ethernet начинает конкурировать с ведущими в то время технологиями Token Ring и Arcnet.

В 1985 году публикуется документ IEEE 802.3, который описывает стандарт передачи данных на скорости 10 Мбит/с. В первых стандартах Ethernet в качестве среды передачи использовался коаксиальный кабель. То есть не было еще тогда привычных для нас коммутаторов. Для соединения с сетевой картой компьютера использовались специальные трансиверы, либо коннекторы. Коаксиальный кабель выступал в роли общей шины. На обеих концах шины устанавливались терминаторы — сетевые окончания. Существовали две разновидности первого Ethernet: 10Base5 (толстый коаксиальный кабель) и 10Base2 (тонкий коаксиальный кабель).

В 1991 году был принят стандарт 10Base-T, который использует в качестве среды передачи двойную неэкранированную витую пару. Используется кабель 3 категории (Cat 3). Соединения конечных станций осуществлялись по топологии «точка-точка» со специальным устройством — многопортовым повторителем (концентратором). Принцип работы концентратора достаточно прост. Он принимает сигнал на одном из портов, после чего повторяет его на все остальные. Таким образом, реализуется свойственная для Ethernet топология «общая шина» с разделением пропускной способности между всеми хостами сети.

26 октября 1995 года в институте IEEE был официально принят стандарт 802.3u, описывающий технологию Fast Ethrenet. Fast Ethernet отличался высокой скоростью передачи данных — 100 Мбит/с. От традиционного Ethernet сохранили метод случайного доступа CSMA/CD, формат кадра, звездообразную топологию. Все отличия от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. В организации Fast Ethernet используется три типа кабелей: оптический многоволоконный кабель (100Base-FX), витая пара 5-ой категории (100Base-TX), витая пара 3-ей категории (100Base-T4).

Со временем требования к скорости передачи данных возрастают. Следующим шагом в развитие было стандартизация стандарта Gigabit Ethernet, имеющего официальное название IEEE 802.3z. Данный стандарт был опубликован в июле 1998 года. IEEE 802.3z включал в себя три вида кабелей: 1000BASE-SX - для передачи сигнала по многомодовому оптоволокну, 1000BASE-LX - по одномодовому оптоволокну, и почти вышедший из употребления 1000BASE-CX - по экранированному сбалансированному медному кабелю.

После краткого исторического очерка перейдем непосредственно к принципам работы технологии Ethernet. В начале статьи было упомянуто, что Ethernet использует метод «множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий» (CSMA/CD). Именно этот принцип является «фундаментом» всей технологии. Что же он из себя представляет?

Все станции подключены к общей шине. Каждая из них прослушивает среду на наличие несущей. Наличие несущей означает, что какая-то из станций в данный момент передает кадр. Для получения доступа к среде передачи станция должна обнаружить отсутствия несущей, выждать технологическую паузу и, если несущей нет, то может начать передавать свой кадр. Кадр передается по общей шине и доходит до всех станций. Если адрес назначения совпадает, то станция принимает кадр, в противном случае она его отбрасывает.

Если станции будут передавать кадры одновременно, то возникнет коллизия .

Коллизия — наложение двух и более кадров

После обнаружения коллизии все станции обязаны прекратить передачу кадров и ожидать в течении короткого случайного промежутка времени для того, чтобы снова получить доступ к среде передачи.

Из описания метода видно, что он носит вероятностный характер. Предполагается, что любая станция в любой момент времени может начать передачу кадров. С увеличением станций вероятность возникновения коллизий увеличивается, вследствие чего стандарт Ethrenet устанавливает ограничение не более 1024 узлов в одной сети. При этом максимальное расстояние между любыми двумя узлами должно составлять не более 2500 м.

Стандарт 802.3 определяет формат кадра Ethrenet.

Рассмотрим формат кадра:

• Преамбула — представляет из себя последовательность битов 10101010… , состоящую из 7 байтов. Преамбула предназначена для синхронизации приемопередатчиков.
• SA (Start Delititer) — начальный ограничитель. Состоит из одного байта и представляет из себя последовательность 10101011. Эта комбинация указывает на начало кадра.
• Destination address — адрес назначения. Состоит из 6 байт и обозначает MAC-адрес получателя.
• Source address — адрес источника. Обозначает MAC-адрес отправителя.
• L (Length) — длина. Указывает на длину фрейма для того, что получатель мог правильно предсказать окончание кадра.
• DSAP - Destination Service Access Point. 1 байтовое поле. Это точка доступа к сервису системы получателя, которая указывает на то, в каком месте системы получателя буферов памяти следует разместить данные фрейма.
• SSAP - Source Service Access Point - так же 1 байтовое поле. Это точка доступа к сервису системы отправителя, которая указывает на то, в каком месте системы отправителя буферов памяти следует разместить данные фрейма.
• Control - Управление. Размер поля 1-2 байта. Это поле указывает на тип сервиса, который необходим для данных. В зависимости от того, какой сервис нужно предоставить, поле может быть как 1 так и 2 байта.
• Data — данные. Непосредственно сами передаваемые данные. Могут занимать длину от 46 до 1500 байт.
• FCS — проверка на наличие ошибок. Представляет из себя контрольную сумму.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

(технический университет)»

Дагестанский филиал

Кафедра Вычислительной техники

Курсовая работа

по дисциплине «Сети ЭВМ»

на тему:

"Локальная сеть Ethernet "

Выполнила: студентка 4го курса

специальности ВМКСиС

Исаева П. М.

Проверил: Фейламазова С. А.

Махачкала 2011г.

1. Введение…………………………………………….……………2

2. История Ethernet…………………………………………………3

3. Сети Ethernet…………………………………………………..…6

4. Серверы……………………………………………………….....11

5. Оборудование для локальных сетей…………………………..15

6. Топология сети……………………………………………….....16

7. Общие характеристики локальных вычислительных сетей....22

8. Ethernеt безопасность локальной сети………………………...26

9. Мосты и коммутации……………………………………...........29

10. Многообразия Ethernet…………………………………...32

11. Стандартизации…………………………………………...33

12. Заключение………………………………………………..34

13. Список используемой литературы………………………35

ВВЕДЕНИЕ

Компьютерные сети, называемые также вычислительными сетями, или сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации - компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети мо­гут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.

Конец 90-х гг. прошлого века выявил явного лидера среди технологий локальных сетей - семейство Ethernet, в которое вошли классическая технология Ethernet 10 Мбит/с, а также Fast Ethernet 100 Мбит/с и Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с. Простые алго­ритмы работы предопределили низкую стоимость оборудования Ethernet. Широкий диапазон иерархии скоростей позволяет рационально строить локальную сеть, применяя ту технологию семейства, которая в наибольшей степени отвеча­ет задачам предприятия и потребностям пользователей. Важно также, что все технологии Ethernet очень близки друг к другу по принципам работы, что упрощает обслуживание и интеграцию этих сетей.

Актуальность данной работы обусловлена важностью изучения локальных компьютерных систем для студентов технических специальностей как одного из краеугольных понятий предмета «Сети ЭВМ».

Целью работы является изучение характеристик и особенностей локальной сети Ethernet.

В соответствии с целью работы, были поставлены следующие задачи: определение понятия «локальная вычислительная сеть», характеристика основных способов построения сетей (топология сетей), краткая характеристика основных протоколов сети, которые обеспечивают согласованное взаимодействие пользователей в сети, изучение таких технологий локальных сетей как Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast и Gigabit Ethernet.

История ETHERNET

Технология Ethernet была разработана вместе со многими первыми проектами корпорации Xerox PARC. Общепринято считать, что Ethernet был изобретён 22 мая 1973 года, когда Роберт Меткалф (Robert Metcalfe ) составил докладную записку для главы PARC о потенциале технологии Ethernet. Но законное право на технологию Меткалф получил через несколько лет. В 1976 году он и его ассистент Дэвид Боггс (David Boggs) издали брошюру под названием «Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks».

Меткалф ушёл из Xerox в 1979 году и основал компанию 3Com для продвижения компьютеров. Ему удалось убедить DEC, Intel и Xerox работать совместно и разработать стандарт Ethernet (DIX). Впервые этот стандарт был опубликован 30 сентября 1980 года. Он начал соперничество с двумя крупными запатентованными технологиями: token ring и ARCNET, - которые вскоре были похоронены под накатывающимися волнами продукции Ethernet. В процессе борьбы 3Com стала основной компанией в этой отрасли.

В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.

Причинами перехода на витую пару были:

Возможность работы в дуплексном режиме;

Низкая стоимость кабеля «витой пары»;

Более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле;

Большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала;

Возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE);

Отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока.

Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.

Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) - множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала - не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.

В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптическому волокну и ещё через два года для передачи по витой паре.

Ethernet является развивающейся технологии. Эволюция включили более высокой пропускной способности, улучшения доступа к среде методов, и изменения в физической среде. Ethernet превратилась в комплекс сетевых технологий, что сегодня лежит в основе большинства локальных сетей. Коаксиальный кабель был заменен с "точка-точка" связаны Ethernet ретрансляторов или переключателей, чтобы уменьшить затраты на установку, повысить надежность, и позволить "точка-точка управления и устранения неполадок. Есть много вариантов Ethernet в общем пользовании.

Ethernet станций общаются, посылая друг другу пакеты данных, блоки данных, которые индивидуально отправлено и доставлено. Как и в других IEEE 802 LAN, Ethernet каждой станции дается 48-битный MAC-адрес. MAC-адреса используются для определения и назначения и источника каждого пакета данных. Карты сетевого интерфейса (NIC) или фишки обычно не принимают пакеты, адресованные в другие места Ethernet. Адаптеры приходят запрограммированы глобально уникальный адрес. Несмотря на значительные изменения в Ethernet от толщины коаксиальный кабель шины работает в 10 Мбит / с для точка-точка " работает на 1 Гбит / с и за ее пределами, всех поколений Ethernet (за исключением ранней экспериментальной версии) использовать тот же формат кадра (и, следовательно, тот же интерфейс для высших слоев), и могут быть легко между собой через мост.

В связи с повсеместность Ethernet, постоянно сокращается стоимость оборудования, необходимого для ее поддержки, и ограниченном пространстве панели необходимой витая пара Ethernet , большинство производителей теперь строить функциональные Ethernet карту непосредственно в компьютер плат, исключая необходимость установка отдельной сетевой плате.

Сети Ethernet

При создании локальных сетей чаще всего используется аппаратная архитектура, называемая Ethernet В простейшем виде сеть Ethernet состоит из одного кабеля, к которому при помощи разъемов, коннекторов и трансиверов подключаются все сетевые узлы. Простая сеть Ethernet обходится относительно недорого, что в сочетании со скоростью передачи в 10, 100 и даже 1000 Мбит/с в значительной степени способствует ее популярности.

Существует три разновидности Ethernet, условно называемые толстый, тонкий и витая пара. При использовании тонкого и толстого Ethernet данные передаются через коаксиальные кабели, отличающиеся по диаметру и способу подключения к компьютеру. Для подключения компьютера к тонкому кабелю Ethernet используется специальный коннектор Т-образной формы (Т-коннектор), который вставляется в разрыв кабеля и подключается к разъему на задней стенке компьютера. Чтобы подключить компьютер к толстому кабелю Ethernet, необходимо просверлить в кабеле небольшое отверстие и при помощи специального прокалывающего приспособления (vampire tap) подсоединить к нему вспомогательный трансиверный кабель. К трансиверному кабелю можно подсоединить один или несколько сетевых узлов. Тонкий кабель Ethernet может достигать 200 метров в длину, а толстый - 500 метров. Эти разновидности Ethernet называют 10base-2 и 10base-5 соответственно. Связка base происходит от термина «baseband modulations», означающего, что данные передаются непосредственно в кабель, минуя модем. Число в начале определяет скорость в Мбит/с, а число на конце - максимальную длину кабеля в сотнях метров. При использовании витой пары используется кабель, состоящий из двух пар медных проводов. Обычно при этом требуется установить дополнительное устройство, называемое активным концентратором (active hub). Витую пару обозначают термином 10base-T (Т - twisted pair, то есть «витая пара»). Для витых пар со скоростью передачи 100 Мбит/с используется обозначение 100base-T.

Чтобы подключить новый сетевой узел к тонкому кабелю Ethernet, требуется прервать передачу всех данных, по крайней мере, на несколько минут, поскольку при этом необходимо разорвать кабель и вставить в разрыв новый Т-коннектор. Подсоединить новый узел к сети, использующей толстый кабель Ethernet, несколько сложнее, однако при этом не требуется останавливать работу сети. С витой парой дело обстоит еще проще. В этой технологии используется устройство, называемое концентратором (hub) и выполняющее функции точки соединения. Подключение и отключение узлов от концентратора абсолютно не мешает работе других пользователей.

Чаще всего для создания малых сетей используется тонкий кабель Ethernet, поскольку этот вариант обходится очень дешево. Карты Ethernet стоят около 30 долларов (многие компании отдают их почти задаром), а кабель обходится в несколько центов за метр. Тем не менее, для крупномасштабных сетей больше подходит толстый кабель или витая пара. Например, на математическом факультете университета GMU компьютерная сеть первоначально была построена на базе толстого Ethernet, так как в этом случае при подсоединении к общему кабелю нового сетевого узла не требовалось нарушать работу всей сети. Сети на базе витой пары также получили очень широкое распространение. Стоимость концентраторов падает, а небольшие устройства сейчас продаются по цене, вполне подходящей даже для малых домашних сетей. Прокладка витой пары обходится существенно дешевле для больших сетей, а сам кабель обладает существенно большей гибкостью, чем коаксиальные кабели, используемые в других системах Ethernet. Администратор сети математического факультета GMU в ближайшем финансовом году планирует перейти на витую пару, поскольку это выведет сетевую технологию на современный уровень и сэкономит немало времени при установке новых и перемещении существующих узловых компьютеров.

Одним из недостатков технологии Ethernet является ограничение на длину кабеля, что позволяет использовать Ethernet только при создании локальных сетей. Однако несколько сетевых сегментов Ethernet можно соединить друг с другом при помощи повторителей (repeaters), мостов (bridges) или маршрутизаторов (routers). Повторитель просто передает сигнал из сегмента в сегмент, при этом усиливая его. Благодаря этому все сегменты сети работают так, будто они являются единым сегментом Ethernet. Из-за ограничений, связанных с временными задержками, между любыми двумя сетевыми узлами может быть установлено не более четырех повторителей. Мосты и маршрутизаторы устроены более сложно. Они анализируют поступающие данные и передают их в другой сегмент только в случае, если принимающий сетевой узел расположен в другом сегменте сети.

Сеть Ethernet работает подобно единой шине, через которую любой узел может пересылать пакеты (или фреймы) размером до 1500 байт на другой узел, подключенный к тому же сегменту Ethernet. Узел адресуется шестибайтовым адресом, хранящимся в постоянном запоминающем устройстве сетевой карты Ethernet (Network Interface Card, NIC). Адрес Ethernet обычно записывают как последовательность из шести Двухзначных шестнадцатеричных чисел, разделенных двоеточиями - например, aa:bb:cc:dd:ee:ff.

Фрейм, посланный одним из узлов, принимается всеми подключенными станциями, но только узел назначения обращает на него внимание и начинает его обработку. Если два узла пытаются переслать фрейм одновременно, происходит коллизия (collision), или столкновение. Коллизии в Ethernet очень быстро обнаруживаются электронными схемами сетевых карт. Чтобы разрешить конфликт, оба узла прекращают передачу и осуществляют новую попытку спустя случайно выбранный интервал времени. Вам предстоит услышать немало историй о проблеме коллизий в Ethernet и о том, что из-за них Ethernet используется только на 30 процентов своей потенциальной пропускной способности. Коллизии в Ethernet считаются нормальным явлением, и в очень занятой сети Ethernet частота коллизий вполне может доходить до 30 процентов. При использовании сетей Ethernet причина для беспокойства обычно появляется лишь тогда, когда частота коллизий доходит до 60 процентов.

Если в одном помещении, здании или комплексе близлежащих зданий имеется несколько компьютеров, пользователи которых должны совместно решать какие-то задачи, обмениваться данными или использовать общие данные, то эти компьютеры целесообразно объединить в локальную сеть.

Локальная сеть (иногда используется термин «локальная вычислительная сеть», сокращенно ЛВС) – это группа из нескольких компьютеров, соединенных между собой посредством кабелей (иногда также телефонных линий или радиоканалов), используемых для передачи информации между компьютерами.

Для соединения компьютеров в локальную сеть необходимо сетевое оборудование и программное обеспечение.

Локальные сети позволяют обеспечить :

Коллективную обработку данных пользователями подключенных в сеть

Компьютеров и обмен данными между этими пользователями;

Совместное использование программ;

Совместное использование принтеров, модемов и других устройств.

Поэтому практически все фирмы, имеющие более одного компьютера объединяют их в локальные сети. Многие пользователя портативных компьютеров подключаются к локальной сети фирмы либо приходя в офис, либо соединяясь с компьютером фирмы по телефонным каналам по средствам модема.

Для объединения компьютеров в локальную сеть требуется :

Вставить в каждый подключаемый к сети компьютер сетевой контроллер(иногда используются термины сетевой адаптер или сетевая плата), который позволяет компьютеру получать информацию из локальной сети и передавать данные в сеть;

Соединить компьютеры кабелями, по которым происходит передача данных между компьютерами, а также другими подключенными к сети устройствами(принтерами, сканерами и т.д.). В некоторых типах сетей кабели соединяют компьютеры непосредственно (как электролампочки на елочной гирлянде), в других соединение кабелей осуществляется через специальные устройства – концентраторы (или хаб), коммутаторы и др.

Замечание В некоторых сетях вместо кабелей данные передаются по радиочастотам (как в радиотелефонах или сотовых телефонах). Однако такие сети стоят дороже и они сложнее в эксплуатации.

Серверы

Для обеспечения функционирования локальной сети часто выделяется специальный компьютер – сервер, или несколько таких компьютеров. На дисках сервера располагаются совместно используемые программы, база данных и т. д.

Остальные компьютеры локальной сети часто называются рабочими станциями. На тех рабочих станциях, где требуется обрабатывать только данные на сервере (например, вводить сведения в совместно используемую базу данных о заказах и продажах), часто для экономии (или по соображениям безопасности) не устанавливают жестких дисков. В сетях, состоящих более чем из 20-25 компьютеров, наличие сервера обязательно – иначе, как правило, производительность сети будет неудовлетворительной. Сервер необходим и при совместной интенсивной работе с какой-либо базой данных.

Иногда серверам назначается определенная специализация (хранение данных, программ, обеспечение модемной и факсимильной связи, вывод на печать и т. д.). Серверы, как правило не используются в качестве рабочих мест пользователей. Серверы, обеспечивающие работу с ценными данными, часто размещаются в изолированном помещении, доступ в которое имеют только специально уполномоченные люди (как в банковское хранилище).

Замечание Многие серверы стоят значительно дороже (в 10-20 и более раз) обычных компьютеров. Неудивительно – ведь они не только являются весьма мощными компьютерами с большим количеством оперативной и дисковой памяти, но в них в добавок обеспечиваются исключительная надежность, высокая производительность ввода-вывода, дублирование устройств и хранимых данных, средства контроля над состоянием сервера, средства обеспечения бесперебойной работы при отказа некоторых устройств и т.д.

Одноранговые сети

Операционные системы Windows for Workgroups, Windows 95, Windows NT Workstation имеют встроенные возможности по организации локальных сетей без выделенного сервера. Обычно такие сети называются одноранговые, поскольку в них все компьютеры равноправны, каждый из них выполняет как роль рабочего места пользователя, так и роль сервера по обеспечению доступа к своим данным и ресурсам. Правда, при использовании Windows for Workgroups или Windows 95 защиту данных обеспечить не удастся, поэтому такие сети можно использовать только в коллективах, где ни у кого нет секретов друг от друга. Можно использовать и другие средства для организации одноранговых локальных сетей. Например, OC LANtastic фирмы Artisoft позволяет создать однорановую сеть, в которой можно работать в среде DOS, Windows и Windows 95.

Недостатки одноранговых сетей. Часто одноранговая сеть - это не лучший выход. Ведь пользовательская ОС мало приспособлена для выполнения функций сервера сети, которую ей приходится выполнять. И если на каком-то компьютере пользователь играет в DOOM или рисует картинку в Adobe Photoshop, а другие пользователи работают с файлами на этом же компьютере, то они будут сильно мешать друг другу – скорость их работы резко снизится.

Да и многие другие особенности однораногвых сетей весьма неудобны - и отсутствие защиты информации, и децентрализованное хранение данных, усложняющее их резервирование, и недостаточная надежность, и многое другое.

Поэтому обычно в локальных сетях применяются выделенные компьютеры, занимающиеся только обслуживанием локальной сети и совместно используемых данных – серверы.

Локальная сеть с несколькими файловыми серверами

В том случае, если локальная сеть имеет большую протяженность или большое количество абонентов (пользователей), целесообразно такую сеть разбить на более мелкие сети, каждая из которых должна содержать свой файловый сервер. Это приводит к тому, что повышается производительность сети, улучшается ее надежность и, если происходят повреждения в одной из сетей, остальная сеть не теряет свою работоспособность. В компьютер, выполняющий роль моста или маршрутизатора, устанавливается по одному сетевому адаптеру. Как правило, мост используется для объединения нескольких сетей с одинаковыми коммуникационными системами. Пакеты, поступающие на мост переадресовываются и посылаются в другую сеть по указанному адресу. Маршрутизаторы в случае надобности, преобразуют пакеты из одного формата в другой.

Сети с выделенными серверами

В локальных сетях с выделенным сервером на сервере используются специальные операционные системы, обеспечивающие надежную и эффективную обработку многих запросов от рабочих мест пользователей. На рабочих станциях такой локальной сети может использоваться любая операционная система и должен быть запущен драйвер, обеспечивающий доступ к локальной сети.

Прочее сетевое программное обеспечение

Кроме сетевой ОС, для эффективной работы пользователей в локальной сети требуется и иное программное обеспечение, которое иногда поставляется вместе с сетевой ОС, а иногда его надо покупать отдельно:

Электронная почта обеспечивает доставку писем (а часто и произвольных файлов, а также голосовых и факсимильных сообщений) от одних пользователей локальной сети другим, а иногда позволяет общаться и с удаленными пользователями по модему или через InterNet;

Средства удаленного доступа позволяют подключаться к локальной сети с помощью модема и работать на компьютере, как будто он непосредственно подключен в сеть (разумеется, при этом многие операции будут выполняться дольше, так как модем работает значительно медленнее сетевого контроллера);

Средства групповой работы (наиболее популярно из них Lotus Notes) позволяют совместно работать над документами, обеспечивают согласованность версий документов у разных пользователей, предоставляютсредства для организации документооборота предприятия, позволяют организовывать телеконференции – письменный обмен мнениями по различным темам и т. д.;

Программы резервирования позволяют создавать резервные копии данных, хранящихся на серверах локальной сети и на компьютерах пользователей, а при необходимости – восстанавливать данные по их резервной копии;

Средства управления локальной сетью позволяют управлять ресурсами локальной сети с одного рабочего места, получать информацию о состоянии и загрузки сети, настраивать производительность сети, управлять системами пользователей сети (например, устанавливать на них программное обеспечение) и т. д.

Другие типы сетей

Кроме сетей Ethernet 10Base-2, 10Base-Т и 100Base-Т, основанных на электрических кабелях, применяются и другие сети, отличающиеся как по протоколу (Token Ring, FDDI и др.), так и по среде передачи данных. Например, для обеспечения передачи данных на значительные расстояния (до нескольких километров) и для более быстрой передачи данных применяются линии связи на волоконно-оптическом кабеле.

Оборудование для локальных сетей

Сетевой контроллер

Для подключения компьютера к локальной сети требуется, чтобы в компьютере был установлен сетевой контроллер (синонимы – сетевой адаптер или сетевая плата). Сетевой контроллер позволяет компьютеру получать информацию из локальной сети и передавать данные в сеть. Сетевые контроллеры отличаются друг от друга типом кабелей, к которым они могут подключаться, реализуемым сетевым протоколом (протокол – это соглашения по обмену информацией в локальной сети), типом шины, к которой они подключаются (ISA, PCI, VESA и др.) быстродействием и другими качествами.

Принт-сервер

Для принтера аналогом сетевого контроллера является прин-сервер – устройство, позволяющее подключать принтер к локальной сети. Обычно принт-сервер подключается в локальную сеть, а к нему подсоединяется обычным способом (шнуром или шнурами типа Centronics) один или несколько принтеров. Высокопроизводительные принтеры, предназначенные для работы в сети, уже имеют встроенную плату эквивалентную принт-серверу.

Замечание Конечно, принтер можно подключать и к серверу локальной сети (к его параллельному порту), однако это по многим причинам не так удобно. Во-первых, кабель для подключения принтеров может иметь ограниченную длину – не более 3-х, максимум 5-ти метров. Во-вторых, в сети может быть много принтеров. В третьих, не все сетевые ОС поддерживают подключение принтеров к параллельному порту.

Топология сети

Топология сети – это логическая схема соединения каналами связи компьютеров или узлов сети. Чаще всего используются основные топологические структуры, носящие следующий характер:

1. общая шина;

2. кольцеобразная (кольцевая);

3. звездообразная.

Для того, чтобы каждая из этих сетей работала, она должна иметь свой метод доступа.

Метод доступа – это набор правил, определяющий использование канала передачи данных, соединяющего узлы сетей на физическом уровне.

Самым распространенным методом доступа в локальных сетях, перечисленных топологией, являются:

Каждый из этих методов реализуется соответствующими сетевыми платами, получившими название адаптера. Сетевая плата является физическим устройством, которое устанавливается в каждом компьютере, включенным в сеть, и обеспечивает передачу и прием информации по каналам связи.

Заметим, что конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети и образуются путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования.

Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети. Например, наличие резервных связей повышает надежность сети и делает возможным балансирование загрузки отдельных каналов. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи.

Топология «общая шина»

Рис.1 топология шина

Сеть с топологией шина использует один канал связи, объединяющий все компьютеры сети.

Самым распространенным методом доступа в сетях этой топологии является метод доступа с прослушиванием несущей частоты и обнаружением конфликта. При этом методе доступа, узел прежде чем послать данные по коммуникационному каналу, прослушивает его и только убедившись, что канал свободен, посылает пакет. Если канал занят, узел повторяет попытку передать пакет через случайный промежуток времени. Данные, переданные одним узлом сети, поступают во все узлы, но только узел, ля которого предназначены эти данные, распознает и принимает их. Несмотря на предварительное прослушивание канала, в сети могут возникать конфликты, заключающиеся в одновременной передачи пакетов двумя узлами. Конфликты связана с тем, что имеется временная задержка сигнала при прохождении его по каналу: сигнал послан, но не дошел до узла, прослушивающего канал, в следствие чего узел счел канал свободным и начал передачу.

Характерным примером сети с этим методом доступа является сеть Ethernet. В сети Ethernet обеспечивается скорость передачи данных для локальных сетей, равная 10 Мбит/сек.

Топология шина обеспечивает эффективное использование пропускной способности канала, устойчивость к неисправности отдельных узлов, простоту реконфигурации и наращивания сети.

Общая шина является очень распространенной (а до недавнего времени самой распространенной) топологией для локальных сетей. Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Таким образом, основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. К сожалению, дефект коаксиального разъема редкостью не является. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.

Топология «звезда»

Рис.2 Топология звезда

Сеть звездообразной топологии имеет активный центр (АЦ) – компьютер (или иное сетевое устройство), объединяющий все компьютеры в сети. Активный центр полностью управляет компьютерами, подключенными к нему через концентратор, которой выполняет функции распределения и усиления сигналов.

В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. От надежности активного центра полностью зависит работоспособность сети. В качестве примера метода доступа с АЦ можно привести Arcnet. Этот метод доступа также использует маркер для передачи данных. Маркер предается от узла к узлу (как бы по кольцу), обходя узлы в порядке возрастания их адресов. Как и в кольцевой топологии, каждый узел регенерирует маркер. Этот метод доступа обеспечивает скорость передачи данных 2 Мбит/сек. Главное преимущество этой топологии перед общей шиной - существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.

К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращивания количества узлов сети ограничиваются количеством портов концентратора. Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда.

Топология «кольцо»

Рис.3 Топология кольцо

Сеть кольцевой топологии использует в качестве каналов связи замкнутое кольцо из приема-передатчиков, соединенных коаксиальным или оптическим кабелем.

В сетях с кольцевой конфигурацией данные передаются от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи – данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. Для этого в сеть посылаются специальные тестовые сообщения. Самым распространенным методом доступа в сетях этой топологии является Token-Ring – метод доступа с передачей маркера.

Маркер – это пакет снабженный специальной последовательностью бит. Он последовательно передается по кольцу от узла к узлу в одном направлении. Каждый узел ретранслирует передаваемый маркер. Узел может передать свои данные, если он получил пустой маркер. Маркер с пакетом передается пока не обнаружится узел, которому предназначен пакет. В этом узле данные принимаются, но маркер не освобождается, а передается по кольцу дальше. Только вернувшись к отправителю, который может убедиться, что переданные им данные благополучно получены, маркер освобождается. Пустой маркер передается следующему узлу, который при наличии у него данных, готовых к передаче заполняет его и передает по кольцу. В сетях Token-Ring обеспечивается скорость передачи данных, равная 4-м Мбит/сек.

Ретрансляция данных узлами приводит к снижению надежности сети, так как неисправность в одном из узлов сети разрывает всю сеть.

Смешанные типы топологии

В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию звезда, кольцо, или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.

По мере все белее широкого распространения локальных сетей, возникают проблемы, связанные с обменом информацией между сетями. Так, в рамках университета в нескольких учебных классах могут использоваться локальные сети, причем это могут быть сети разных типов. Для обеспечения связи между этими сетями используются средства межсетевого взаимодействия, называемые мостами и маршрутизаторами. В качестве моста и маршрутизатора могут использоваться компьютеры, в которых установлено по 2 или более сетевых адаптера. Каждый из адаптеров обеспечивает связь с одной из связываемых сетей. Мост или маршрутизатор получает пакеты, посылаемые компьютером одной сети компьютеру другой сети, переадресует их и отправляет по указанному адресу. Мосты, как правило используются для связи сетей с одинаковыми коммуникационными системами, например, для связи 2-х сетей Ethernet или 2-х сетей Arcnet. Маршрутизаторы связывают сети с разными коммуникационными системами, так как имеют средства преобразования пакетов одного формата в другой. Существуют мосты-маршрутизаторы, объединяющие функции обоих средств. Для обеспечения связи тетей с различными компьютерными системами предназначены шлюзы. Например, через шлюз локальная сеть может быть связана с большой ЭВМ.

Общие характеристики локальных вычислительных сетей

Основное назначение любой компьютерной сети – предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям.

С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.

Сервер – компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети. Сервер – источник ресурсов сети.

Рабочая станция – персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой (MS DOS, Windows ит.д.), обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.

Компьютерные системы, реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером.

Клиент – задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтения файлов, поиск информации в базе данных и т.д.

Сервер, определенный ранее, выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.

Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. Для подобных систем приняты термины – системы или архитектура клиент-сервер.

Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых сетях, так и в сети с выделенным сервером.

Одноранговая сеть, в которой нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого центра для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть. Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям.

Достоинства одноранговых сетей:

Низкая стоимость;

Высокая надежность.

Недостатки одноранговых сетей:

Зависимость эффективности работы сети от количества станций;

Сложность управления сетью;

Сложность обеспечения защиты информации;

Трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.

Наибольшей популярностью пользуются одноранговые сети на базе сетевых операционных систем LANtastic, NetWare Lite.

В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций. Такой компьютер обычно называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства – жесткие диски, принтеры и модемы.

Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как правило, осуществляются через сервер.

Достоинства сети с выделенным сервером:

Надежна система защиты информации;

Высокое быстродействие;

Отсутствие ограничений на число рабочих станций;

Простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.

Недостатки сети:

Высокая стоимость из-за выделения одного компьютера на сервер;

Зависимость быстродействия и надежности от сервера;

Меньшая гибкость по сравнению с одноранговыми сетями.

Сети выделенным сервером являются наиболее распространенными у пользователей компьютерных сетей. Сетевые операционные системы для таких сетей – LANServer (IBM), Windows NT Server версий 3.51 и 4.0 и NetWare (Novell).

Топология сети определяется размещением узлов в сети и связей между ними. Из множества возможных построений выделяют следующие структуры.

Топология «звезда». Каждый компьютер через сетевой адаптер подключается отдельным кабелем объединяющему устройству. Все сообщения проходят через центральное устройство, которое обрабатывает поступающие сообщения и направляет их к нужным или всем компьютерам.

Звездообразная структура чаще всего предполагает нахождение в центральном узле специализированной ЭВМ или концентратора.

Достоинства «звезды»:

Простота периферийного оборудования;

Каждый пользователь может работать независимо от остальных пользователей;

Высокий уровень защиты данных;

Легкое обнаружение неисправности в кабельной сети.

Недостатки «звезды»:

Выход из строя центрального устройства ведет к остановке всей сети;

Высокая стоимость центрального устройства;

Уменьшение производительности сети с увеличением числа компьютеров, подключенных к сети.

Топология «кольцо». Все компьютеры соединяются друг с другом в кольцо. Здесь пользователи сети равноправны. Информация по сети всегда передается в одном направлении. Кольцевая сеть требует специальных повторителей, которые, приняв информацию, передают ее дальше как бы по эстафете; копируют в свою память (буфер), если информация предназначается им; изменяют некоторые служебные разряды, если это им разрешено. Информацию из кольца удаляет тот узел, который ее послал.

Достоинства «кольца»:

Отсутствие дорогого центрального устройства;

Легкий поиск неисправных узлов;

Отсутствует проблема маршрутизации;

Пропускная способность сети разделяется между всеми пользователями, поэтому все пользователи гарантированно последовательно получают доступ к сети.

Ethernеt безопасность локальной сети

В компьютерной сети есть много технологий, которые используются в целях коммуникации некоторые проводных и беспроводных некоторые из них, но в настоящее время еще у нас есть много проводных технологий, таких как Ethernet. Тип местных сетевых технологий области, которая основана на специальный тип кабеля, который используется для передачи данных из одного места в другое в виде аналоговых и цифровых сигналов, эти кабели называются коаксиальных кабелей. Они также проводят сигналы радио различных частот, которые также уделяет важную роль в передаче данных между двумя операционными системами или компьютеров. Этот тип технологии, называется, как Ethernet.

Максимальная скорость передачи данных этой технологии составляет 10 МБ в секунду. кабели, которые используются для настройки Ethernet специальные, потому что они ведут себя как аналоговые и, а также цифровой и его скорость достаточно равной витой пары. Ethernet работает или работает в узком диапазоне, и это немного трудно настроить по сравнению с беспроводными сетевыми технологиями. Ethernet является очень дорогостоящим, чтобы установить, поскольку для установки коаксиальные кабели нам нужно много денег и времени. Так, в настоящее время ее альтернативной т.е. технологии одноранговой используется, чтобы уменьшить расходы, а также повышение надежности и сетей. Так точки к точке управление установить вместо тех дорогостоящих кабелей во всем мире.

Ethernet LAN безопасности:

Как мы знаем, что каждая технология, которая служит народу с такой большой сети, но в то же время она имеет много недостатков. Ethernet LAN также столкнулись с некоторыми серьезными проблемами безопасности, которые его влияние сетей плохо. Он должен сталкиваются и преодолеть многие проблемы безопасности, чтобы стать популярным источником взаимодействия между технологиями современной эпохи. Безопасность слабые стороны Ethernet также уничтожить Ethernet сетей внешне, а также внутри страны. Есть очень много проблем безопасности, которые Ethernet должен сталкиваются и уменьшить их, используя некоторые меры предосторожности, некоторые основные проблемы, как следует

Основная проблема безопасности Ethernet связано с его особенностью, что это система вещания. Любая информация, направляемая форме одного компьютера на другой через Ethernet LAN, как мы знаем, что Ethernet LAN имеет различные сегменты так, когда данные передаются она движется почти со всех концов кабеля, а затем движется в сторону получения компьютера. Во время движения из принимающих к приемнику некоторые нюхает программы, используемые хакерами можете смотреть ваши данные, а также использовать свой пароль сетей.

Решения:

Другие, то эти две проблемы Ethernet LAN безопасности имеет слишком много проблем, но ученые также разработать какие-то решения или меры предосторожности, чтобы преодолеть проблемы безопасности, Ethernet LAN. Существуют два основных типа решений, которые используются для предотвращения таких проблем безопасности аппаратных решений и программных решений.

Аппаратные решения:

Там аппаратных решений, которые используются, чтобы остановить или преодолеть Ethernet проблемы безопасности в локальных сетях в основном из трех типов, которые

При использовании коммутируемой сети, поскольку с помощью переключателя сеть разделена на различные сегменты и через это мы можем предотвратить Snooping или нюхают.

При использовании различных видов фильтров, которые являются электронными характер, такие как мосты или маршрутизаторы.

Ethernet LAN могут также быть защищены с помощью LAN архитектуры безопасности (LSA), он предотвращает входящих сообщений.

Software Solutions:

Ethernet LAN безопасности осуществляется также с помощью некоторых программных решений. Это программное обеспечение может защитить ваши данные от хакеров

Шифрование данных (это программное обеспечение шифрует данные и обеспечивает конфиденциальность к нему).

Процесс аутентификации: используя имя пользователя или пароль для аутентификации. Некоторые технологии также использоваться в которых сочетание двух вышеупомянутых технологий.

Мосты и коммутации

Переключатель Ethernet и моста (сетей)

Хотя повторителей удалось выделить некоторые аспекты Ethernet сегментов, таких, как кабельное поломки, они по-прежнему направляется весь трафик для всех устройств Ethernet. Это создало практические ограничения на многих машинах могли общаться на Ethernet сети. Всей сети было одно столкновение домен, и все хосты должны были быть в состоянии обнаружить столкновения в любом месте сети. Это ограниченное число повторителей между узлами дальний. Сегменты присоединились ретрансляторов были все работают с той же скоростью, что делает поэтапного обновления невозможно.

Чтобы смягчить эти проблемы, преодоление был создан, чтобы общаться на канальном уровне, изолируя физическом уровне. С моста, только хорошо сформированные пакеты Ethernet передаются от одного Ethernet сегмента в другой; столкновений и пакет ошибки изолированы. До обнаружение сетевых устройств на различных сегментах, Ethernet мостов (и коммутаторы) работают несколько ретрансляторов, как Ethernet, передавая весь трафик между сегментами. Однако, как мост узнает адреса, связанные с каждого порта, он перенаправляет сетевой трафик только на необходимые сегменты, повышения общего уровня производительности. трансляции трафика по-прежнему направлены во все сегменты сети. Мосты также преодолел ограничения на общую сегментов между двумя хостами и позволил смешивания скоростях, оба из которых стал очень важным с введением Fast Ethernet .

Раннее мостов рассмотрев каждый пакет по одному с помощью программного обеспечения на процессоре, и некоторые из них были значительно медленнее, чем ретрансляторов, расположенных на переадресацию трафика, особенно при обработке многих портах в то же время. Это было отчасти потому, что весь пакет Ethernet будет читать в буфер, адрес назначения по сравнению с внутренней таблице известных адресов MAC, и решение, принятое в том, чтобы отбросить этот пакет или пересылать на другой или всех сегментах.

В 1989 году сеть компании Калпана представили свои EtherSwitch, первый переключатель Ethernet. Это работает несколько иначе, чем Ethernet-моста, в том, что только заголовка входящий пакет будет рассмотрен до его ни упало или направляется в другую сегмента. Это значительно сократило время ожидания и переадресации обработки нагрузка на сетевое устройство. Один из недостатков этой сквозной способ переключения в том, что пакеты, которые были повреждены-прежнему будет распространяться через сеть, так болтовни станция может продолжать нарушать всей сети. Возможные средства для этого был возврат к первоначальному хранить и пересылать подход моста, где пакет будет прочитать в буфере на переключатель в полном объеме, проверено против его контрольную сумму и затем направляются, но с использованием более мощной специализированной интегральной схемы. Таким образом, преодоление в этом случае производится на аппаратном уровне, позволяет пакетов, который будет направлен на полной скорости.

Когда витой паре или ссылку сегменте волокно используется, и ни конца подключен к ретранслятора, полнодуплексный Ethernet становится возможным за этот сегмент. В режиме полного дуплекса, оба устройства могут передавать и принимать к и друг от друга в то же время, и нет никаких столкновений области. Это удваивает общую пропускную способность соединения и иногда рекламируются как двойной скорости соединения (например, 200 Мбит / с). Ликвидации столкновений области для этих соединений также означает, что ссылки пропускной все может быть использована два устройства в этом сегменте и сегменте длина не ограничена необходимостью для правильного обнаружения столкновений.

Поскольку пакеты, как правило, поставляется только в порт они предназначены для, движение на включении Ethernet меньше публики, чем на общих среды Ethernet. Несмотря на это, включен Ethernet должен еще можно рассматривать как небезопасные технологии сети, потому что легко подорвать включен Ethernet системы с помощью таких как ARP спуфинга и MAC наводнения.

Величина преимущества, немного лучше изоляция устройств друг от друга, способность легко смешивать различные скорости устройств и устранение цепочки пределы присущей Номера с коммутацией Ethernet сделали включен Ethernet доминирующей технологией сети.

Многообразия Ethernet

Ethernet физического уровня

Ethernet физического уровня развивались в течение значительного промежутка времени и включает в себя немало физических интерфейсов СМИ и нескольких величин скорости. Наиболее распространенные формы используются 10BASE-T, 100Base-TX и 1000BASE-T . Все три использовать кабели категории 5 и 8P8C модульные разъемы. Они работают в 10 Мбит / с, 100 Мбит / с и 1 Гбит / с, соответственно. Волоконно-оптические варианты Ethernet обеспечивают высокую производительность, электрической изоляции и расстояния (до десятков километров в некоторых версиях). В целом, сеть стек протоколов программное обеспечение будет работать одинаково на всех сортов.

Ethernet кадра

Пакетной передачи данных по проводам называется кадра. Кадр начинается с преамбулы и начало рамка разделитель, после чего каждый фрейм особенности Ethernet заголовок Показывая источника и назначения MAC-адресов. Средняя часть рамы состоит из полезных данных, включая любые заголовки для других протоколов (например, Интернет-протокол) осуществляется в кадре. Фрейм заканчивается с 32-бит циклического избыточного кода, который используется для обнаружения любого повреждения данных при передаче.

Autonegotiation

Autonegotiation - это процедура, посредством которой два подключенных устройств выбрать общие параметры передачи, такие как скорость и дуплексный режим. Autonegotiation впервые было введено как дополнительная функция для Fast Ethernet, но и обратную совместимость с 10BASE-T. Autonegotiation является обязательным для Gigabit Ethernet.

Стандартизации

Ethernet является семейство рамки основе компьютерных сетей технологии для локальных сетей (LAN). Название произошло от физической концепции эфира. Он определяет число проводки и сигнализации стандарты для физического уровня от OSI модели сетей, а также общие решения формат и управления доступом к среде на канальный уровень.

Ethernet является стандартным, как IEEE 802.3 . Сочетание витая пара версий Ethernet для подключения к серверным системам сети, а также волоконно-оптических версии для сайта магистралей, является наиболее распространенной технологии проводной локальной сети. Он был использован около 1980 в настоящее время в значительной степени заменить конкурирующих стандартов LAN,

Стандартный 8P8C (их часто называют RJ45) разъем используется наиболее часто на кабель CAT5 , тип кабеля используется в основном в сетях Ethernet

Заключение

В результате изучения представленной темы раздела студент знает основные сведения по компьютерным сетям: понятие, иерархию, классификацию локальной сети Ethernet, базовые сетевые топологии, характеристики локальных вычислительных сетей.

В настоящее время глобальные сети обеспечивают обмен информацией между всеми компьютерами, подключенными к ним. Грамотное использование возможностей сети позволяет повысить производительность вашего труда.

В заключение необходимо отметить, что современные компьютерные технологии тесно связаны с сетевыми технологиями. Время автономной работы компьютеров и пользователей прошло. Вместе с тем, данный факт выдвигает новые качественные требования к подготовке пользователей, так как надежная и безопасная работа всей сети зачастую зависит от уровня квалификации каждого. Данный реферат является попыткой комплексного изложения материала, необходимого при подготовке к работе в сети. Именно здесь затронуты программно-технические аспекты работы в сети, приведен материал, классифицирующий современные информационные ресурсы, даны практические рекомендации по их применению.

Список использованной литературы:

1. В. Г. Олифер, Н. А. Олифер «Компьютерные сети».- СПб: Издательство «Питер», 2000.

2. В. Э. Фигурнов «IBM PC для пользователя».- М.: ИНФРА-М, 1997.

3. А. В. Гаврилов «Локальные сети ЭВМ».-М.: Издательство «Мир», 1990.

4. Кульгин М. В. Компьютерные сети. Практика построения.–СПб., 2003.

5. Курносов А.П. Практикум по информатике/Под ред. Курносова А.П. Воронеж: ВГАУ, 2001.- 173 с.

6. Макарова Н.В. Информатика /под ред. Проф. Н.В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2006. - 768 с.: ил.

7. Малышев Р.А. Локальные вычислительные сети: Учебное пособие/ РГАТА. – Рыбинск, 2005. – 83 с.

8. Олифер В.Г, Олифер Н.А. Сетевые операционные системы/ В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. – СПб.: Питер, 2002. – 544 с.

9. Олифер В.Г., Олифер Н.А.Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы /В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. - СПб.: Питер, 2002.- 672 с.

10. Персональные компьютеры в сетях TCP/IP. Крейг Хант; перев. с англ. - BHV-Киев, 2002.

11. Практическая передача данных: Модемы, сети и протоколы. Ф. Дженнингс; перев. с англ. - М.: Мир, 2004.

12. Протоколы Internet. С. Золотов. - СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 2002.

Компьютер приобретается с определенной целью – производить необходимые вычисления. Вычисления – это различные операции, выполняемые комплектующими компьютера по желанию пользователя. Это может быть работа с офисными программами, ведение баз данных, серфинг в Интернете, развлечения (игры, просмотр видео, прослушивание музыки) и т. д.

Однако не каждый пользователь может приобрести компьютер, содержащий все необходимые устройства, например принтер или сканер. Однако иногда нужно что-то напечатать или отсканировать. Для этого можно пойти к другу – обладателю нужных устройств или воспользоваться компьютером коллеги.

Из подобных размышлений исходили разработчики сети. Сеть – это соединение двух или более компьютеров с помощью одного из видов связи с целью использования общих ресурсов. Немаловажный момент: благодаря правильному размещению общих ресурсов сеть позволяет экономить время и деньги.

Существует две разновидности сети: локальная (Local Area Networks, LAN) и глобальная (Wide Area Networks, WAN). Вторая является частным случаем первой, только в гораздо больших масштабах.

Локальная сеть представляет собой сеть из компьютеров, расположенных, как правило, на небольшом расстоянии друг от друга, к примеру, в одном офисе, доме или на предприятии. Однако не исключаются случаи большого удаления отдельных сегментов сети друг от друга.

Глобальная сеть предусматривает соединение компьютеров, которые могут быть занчительно удалены друг от друга (10 км и более). Примером глобальной сети является Интернет.

Отличие между локальной и глобальной сетью заключается только в организации взаимодействия между компьютерами.

Локальные сети, в зависимости от их масштабности и характера применения, можно разделить на офисные, или корпоративные, и домашние. Первые характеризуются строгостью исполнения и наполнения, то есть стандартизацией. Способ организации вторых, как правило, хаотичен.

11.2. Основные варианты и типы сетей

Сегодня, как и 10 лет назад, существует два типа сети – одноранговая и на основе сервера (выделенного компьютера). Каждая из них имеет преимущества и недостатки.

Одноранговая сеть понравится пользователям, которые хотят попробовать сеть или ограничены в средствах. Сеть на основе сервера применяют там, где важен полный контроль над всеми рабочими местами. Это может быть небольшая домашняя сеть или объемная корпоративная система сетей, объединенная в общую.

Эти два типа имеют общие корни и принципы функционирования, что при необходимости модернизации в большинстве случаев позволяет перейти от более простого варианта (одноранговая сеть) к более сложному (на основе сервера).

Еще одним немаловажным фактом для планирования сети является среда передачи данных между сетевыми устройствами. Она также вносит коррективы. Далее обо всем будет рассказано подробнее.

Среда передачи данных

Под средой или способом передачи данных в сети стоит понимать вид связи, с помощью которого соединяются компьютеры.

На сегодня используются два типа соединения: проводной и беспроводной .

В качестве проводной связи используется практически любой вид кабеля. Как правило, это коаксиальный, оптоволоконный или кабель на основе витой пары, из необычных – электрический и телефонный кабель.

Для беспроводной связи используются радиоволны конкретного диапазона частот.

Какими бы разными не казались эти два типа связи, они имеют много общего. Более подробно о них вы узнаете из последующих глав книги.

Одноранговая сеть

Одноранговая сеть появилась раньше других и именно на ней оттачивали мастерство первые сетевики. Эта сеть встречается чаще остальных, поскольку ее основное достоинство – дешевизна.

Построить одноранговую сеть просто. Ее особенность заключается в том, что все входящие в ее состав компьютеры работают сами, то есть ими никто не управляет.

Одноранговая сеть выглядит как некоторое количество компьютеров, объединенных в рабочую группу с помощью одного из существующих вариантов связи (рис. 11.1). Отсутствие управляющего компьютера – сервера – делает ее построение дешевым и эффективным.

Рис. 11.1. Пример одноранговой сети

Любой компьютер в такой сети можно называть сервером, поскольку он сам определяет набор правил, которых должны придерживаться другие пользователи, если хотят использовать его ресурсы. За компьютером такой сети следит пользователь (или пользователи), который работает на нем. В этом заключается главный недостаток одноранговой сети: ее пользователи должны не просто уметь работать на компьютере, но и иметь представление об администрировании. В большинстве случаев им приходится самостоятельно справляться с возникающими внештатными ситуациями и защищать свои компьютеры от неприятностей, начиная с вирусов и заканчивая программными и аппаратными неполадками.

Одноранговая сеть позволяет использовать общие ресурсы, файлы, принтеры, модемы и т. п. Из-за отсутствия управляющего компьютера каждый пользователь разделяемого ресурса должен самостоятельно устанавливать правила его использования.

Для работы с одноранговыми сетями подходит любая существующая операционная система. К примеру, ее поддержка реализована в операционной системе Windows начиная с версии Windows 95, поэтому дополнительного программного обеспечения для работы в локальной сети не требуется. Однако если вы хотите обезопасить себя от программных проблем, лучше использовать операционную систему высокого класса, к примеру Windows XP.

Одноранговую сеть обычно применяют, когда необходимо объединить несколько (как правило, до 10) компьютеров и не нужно использовать строгую защиту данных. Большее количество компьютеров подключать не рекомендуется, так как отсутствие контроля рано или поздно приводит к возникновению проблем – из-за одного нерадивого пользователя под угрозу ставится защита и работа всей сети.

Если вы заинтересованы в более защищенной и контролируемой сети, лучше обратиться к сети с выделенным компьютером (см. далее).

В табл. 11.1 перечислены основные преимущества и недостатки одноранговой сети.

Таблица 11.1. Преимущества и недостатки одноранговой сети

Одноранговую сеть можно встретить в небольших офисах, но набольшее распространение она получила в домашних сетях, где изначально не планируется серверов и главное требование – дешевизна создания и замены поврежденных устройств.

Сеть на основе сервера

Сеть на основе сервера – наиболее часто встречающийся тип сети (рис. 11.2). Она используется в крупных офисах и на предприятиях различного масштаба.

Рис. 11.2. Пример сети на основе сервера

Данная сеть использует сервер, контролирующий работу всех подключенных компьютеров. Главная его задача – создание, настройка и обслуживание учетных записей пользователей, настройка прав доступа к общим ресурсам, механизма авторизации и смены паролей доступа и т. д.

Обычно сервер характеризуется большой мощностью и быстродействием, необходимым для выполнения поставленных задач. Сервер оптимизирован для обработки запросов пользователей и обладает механизмами программной защиты и контроля. Достаточная мощность серверов позволяет снизить требования к мощности клиентского компьютера.

За работой сети на основе сервера обычно следит специальный человек – системный администратор. Он отвечает за регулярное обновление антивирусных баз, устраняет неполадки, разделяет общие ресурсы и т. п.

Количество рабочих мест в такой сети – от нескольких до сотен или тысяч компьютеров. С целью поддержки на необходимом уровне производительности сети при возрастании количества подключенных пользователей устанавливают дополнительное или более скоростное сетевое оборудование, серверы и т. д. Это позволяет оптимально распределить вычислительную мощность, обеспечив максимальную скорость передачи данных.

Не все серверы выполняют одинаковую работу. Существует большое количество специализированных серверов, которые позволяют автоматизировать или просто облегчить выполнение тех или иных задач. Далее описаны некоторые из них.

Файл-сервер. Используется в основном для хранения разнообразных данных, начиная с офисных документов и заканчивая музыкой и видео. Обычно на таком сервере создают личные папки пользователей, доступ к которым имеют только они (или другие пользователи, получившие такое право). Для управления сервером используют любую серверную операционную систему, например Windows 2000 или Windows 2003. Благодаря наличию механизма кэширования файлов доступ к последним значительно ускоряется.

Принт-сервер. Главная его задача – обслуживание очереди печати сетевых принтеров и обеспечение постоянного доступа к ним. Часто с целью экономии средств файл-сервер и принт-сервер совмещают.

Сервер базы данных. Призван обеспечить максимальную скорость поиска и записи нужных данных в базу или получения данных из нее с последующей передачей их конечному пользователю. Это самые мощные из серверов. Они обладают максимальной производительностью, так как от этого зависит комфортность работы всех пользователей.

Сервер приложений. Это промежуточный сервер между пользователем и сервером базы данных. Как правило, на нем выполняются запросы, которые требуют максимальной производительности и должны быть переданы пользователю, не затрагивая сервер базы данных и пользовательский компьютер. Это могут быть запрашиваемые из базы данные или любые программные модули.

Другие серверы. Кроме перечисленных выше, существуют другие серверы, например почтовые, коммуникационные, серверы-шлюзы и т. д.

С целью экономии средств на один из серверов часто возлагают обслуживание нехарактерных для него заданий. В этом случае следует понимать, что скорость выполнения им тех или иных задач может по разным причинам значительно понижаться.

Сеть на основе сервера предоставляет широкий спектр услуг и возможностей, которых трудно или невозможно добиться в одноранговой сети. Одноранговая сеть уступает ей по защищенности и администрированию. Имея выделенный сервер (серверы), легко обеспечить резервное копирование, что является первоочередной задачей, если в сети присутствует сервер базы данных.

В табл. 11.2 перечислены основные преимущества и недостатки сети на основе сервера.

Таблица 11.2. Преимущества и недостатки сети на основе сервера

11.3. Основные понятия

Топология сетей

Перед началом создания сети необходимо выяснить, где и как будут располагаться подключаемые компьютеры. Нужно также определить место для необходимого сетевого оборудования и то, как будут проходить связывающие компьютеры кабели. Одним словом, необходимо подумать о будущей топологии сети.

От выбора будущей топологии сети зависит многое, в частности необходимое сетевое оборудование, а также возможности ее расширения.

Каждая из существующих технологий имеет правила, устанавливающие тип кабеля, соединяющего компьютеры, максимальную длину сегмента, способ ведения кабеля и т. д.

Сегодня существует несколько топологий, которые можно использовать в той или иной ситуации.

Сетевые стандарты

Локальная сеть состоит из огромного количества компонентов. Это компьютер и сетевая операционная система; сетевая карта; концентраторы, маршрутизаторы и т. п.; программное обеспечение компьютера, работающее с сетевой картой. Требования к компонентам разнообразны, кроме того, их выпускают разные производители, поэтому без согласованности трудно достичь результата. Для этого существует понятие стандарта.

Разработкой стандартов занимаются крупные организации или комитеты. Вот некоторые из них.

Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization, IOS) – учреждение, состоящее из ведущих организаций разных стран, которые занимаются разработками стандартов.

Международный союз электросвязи (International Telecommunications Union, ITU) – постоянно действующая организация, выпустившая большое количество стандартов, в основном телекоммуникационных.

Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE) – крупнейшая организация, которая занимается определением сетевых стандартов.

Ассоциация производителей компьютеров и оргтехники (Computer and Business Equipment Manufacturers Association, CBEMA) – организация производителей аппаратного обеспечения США, которая занимается разработкой стандартов по обработке информации.

Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI) – организация, занимающаяся разработкой стандартов, в том числе в составе ISO. Внедряемые ей стандарты носят разнообразный характер, начиная с сетевых и заканчивая стандартами языков программирования.

Более подробно с сетевыми стандартами вы ознакомитесь далее.

Модель ISO/OSI и протоколы передачи данных

Главной в стандартизации сетей и всего, что к ним относится, является модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI), разработанная международной организацией по стандартизации (International Standards Organization, ISO). На практике используется название модели ISO/OSI.

Описываемая модель состоит из семи уровней (физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления и прикладной), каждый из которых отвечает за определенные задачи, решая их с помощью заложенных в него алгоритмов. Все уровни связаны посредством интерфейсов (процедур взаимодействия). Выполнив свою часть задачи, нижестоящий уровень передает готовые данные вышестоящему. Пройдя цепочку из семи уровней, на выходе получаются готовые к употреблению данные.

Чтобы модель работала, используется множество протоколов – наборов правил, благодаря которым возможен обмен данными между компьютерами. Эти правила действуют в рамках модели ISO/OSI и не должны отступать от нее, поскольку это может повлечь за собой несовместимость оборудования и программного обеспечения.

Каждый из уровней модели ISO/OSI обладает особенностями, реализация которых невозможна в рамках одного протокола. Более того, это даже невыгодно, поскольку значительную часть логики можно разрабатывать на уровне аппаратного обеспечения, что значительно быстрее. Исходя из этих соображений, было разработано множество узконаправленных протоколов, каждый из которых максимально быстро и эффективно выполняет свою задачу.

Все протоколы можно разделить на низкоуровневые и высокоуровневые.

Низкоуровневые реализованы давно и кардинальных изменений в них не вносится, поэтому за длительное время их использования в них были найдены и устранены все возможные ошибки.

Примечание

Низкоуровневые протоколы реализуются на аппаратном уровне, что позволяет добиться их максимального быстродействия.

Высокоуровневые протоколы постоянно разрабатываются и совершенствуются. В этом нет ничего плохого, даже наоборот: всегда существует возможность придумать новый, более эффективный способ передачи данных.

Примечание

Как правило, высокоуровневые протоколы реализуются в виде драйверов к сетевому оборудованию.

Существует множество различных протоколов. Одни из них узконаправленные, другие применяются широко. Протоколы разрабатываются несколькими фирмами, поэтому не удивительно, что каждая из них продвигает собственный набор. Эти наборы по умолчанию несовместимы, однако существуют протоколы-мосты, благодаря которым в одной операционной системе возможно использование нескольких несовместимых протоколов.

Не все протоколы могут применяться в одинаковых условиях. Иногда использование одного протокола выгодно для небольшой группы компьютеров, но совершенно не рационально для большого количества машин с несколькими маршрутизаторами и подключением к Интернету.

Наибольшую популярность приобрели такие наборы протоколов, как NetBIOS/NetBEUI, IPX/SPX, TCP/IP, DECnet и др.

Глава 12

Проводная сеть

Топология Ethernet-сетей

Все остальные характеристики идентичны Fast Ethernet 100Base-TX.

Fast Ethernet 100Base-FX

Fast Ethernet 100Base-FX – стандарт, позволяющий строить сети с использованием дорогого, но сверхзащищенного оптоволоконного кабеля, причем в данном случае их используется два.

Основное преимущество оптоволоконных сетей – длина сегмента, которая в зависимости от режима передачи данных и оптоволоконного разъема составляет от 400 м до 2 км. Скорости передачи данных – до 100 Мбит/с.

Gigabit Ethernet

Существует несколько стандартов, которые входят в состав Gigabit Ethernet. В частности, стандарт 1000Base-T подразумевает использование кабеля на основе витой пары пятой категории. При этом используются все четыре пары проводников. Максимальная длина сегмента составляет 100 м.

Есть также стандарты, например 1000Base-LX, которые в качестве кабельной системы используют оптоволокно. В этом случае максимальная длина сегмента может составлять 5 км для одномодового кабеля и 550 м для многомодового.

10 Gigabit Ethernet

В настоящее время стандарты 10 Gigabit Ethernet (10GBASE-X, 10GBASE-R и 10GBASE-W) наиболее перспективны и позволяют построить самую производительную сеть. Для этих целей используется оптоволоконный кабель. Максимальная длина сегмента может составлять 40 км. Чтобы достичь таких результатов, используется высокая частота передачи сигнала и длина волны лазера.

Token Ring

Token Ring относится к топологии «кольцо» и работает на максимальной скорости 16 Мбит/с. Его разработали специалисты компании IBM в 1970-х годах. Для создания сети используют экранированный или неэкранированный кабель на основе витой пары.

При работе сеть использует маркер – поток данных, управление которым осуществляет любой компьютер, который хочет передавать данные. Если маркер захвачен каким-либо компьютером, все остальные ждут, пока он освободится.

Получив управление над маркером, компьютер передает часть данных (кадр) по кольцу, предварительно вставив в него адрес компьютера-получателя. Когда данные доходят до адресата, он принимает их, делает пометку о приеме и пересылает далее по кольцу. Приняв свои же данные, но уже с пометкой о приеме, компьютер-отправитель продолжает передачу данных или возвращает маркер в сеть для дальнейшего использования другой машиной.

В отличие от обычного кольца, сеть Token Ring использует в работе концентратор. Это позволяет исключать варианты, когда из-за одного компьютера перестает работать вся сеть. В данном случае, обнаружив неисправный компьютер (неисправную сетевую карту), маркер проходит дальше, чем обеспечивается большая отказоустойчивость системы. Остается главный недостаток – разрыв несущего кабеля приводит к выходу из строя всей сети.

Данный стандарт имеет скромные показатели. Чтобы обеспечить работу сети на максимальной скорости, в зависимости от типа используемого кабеля длина сегмента не должна превышать 60–100 м. При длине сегмента 150–300 м достигается скорость только 4 Мбит/с.

Как и в других стандартах, разрешается использование репитеров, что позволяет удлинить максимальный сегмент до 350–700 м.

Наибольшее количество пользователей – 72 (в случае применения кабеля более высокой категории – до 260).

Глава 13

Беспроводная сеть

Топология беспроводной сети

Стандарты беспроводной сети

Беспроводная сеть – еще один вариант связи, который можно использовать для соединения компьютеров в сеть. Главное ее преимущество – мобильность, то есть компьютеры можно передвигать или носить с собой, оставаясь на связи.

Специфика использования радиоэфира вместо физического соединения компьютеров накладывает ограничения на топологию. Если сравнивать ее с топологией проводной сети, то наиболее близкими вариантами оказываются «звезда» и комбинированная «кольцо» – «общая шина».

Развитие беспроводных сетей проходит под контролем соответствующих организаций. Главной среди них является Институт инженеров электротехники и электроники (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE). Создание беспроводных стандартов и соответствующего оборудования контролируется рабочей группой по беспроводным локальным сетям (Working Group for Wireless Local Area Networks, WLAN), в состав которой входят более 100 представителей разных университетов и фирм-разработчиков сетевого оборудования. Эта комиссия собирается несколько раз в год с целью совершенствования существующих стандартов и открытия новых, базирующихся на последних исследованиях и компьютерных достижениях.

В России организована ассоциация беспроводных сетей передачи данных (БЕСЕДА), которая занимается ведением единой политики в области беспроводных сетей передачи данных. Она контролирует развитие соответствующего сегмента компьютерного рынка, предоставляет разные услуги при подключении, создает и поддерживает новые центры беспроводного доступа и т. д.

13.1. Топология беспроводной сети

Сегодня используются два варианта беспроводной архитектуры – независимая и инфраструктурная. Отличия между ними незначительны, но существенно влияют на такие показатели, как количество подключаемых компьютеров, радиус сети, помехоустойчивость и т. д.

Независимая конфигурация (Ad-Hoc)

Режим независимой конфигурации (рис. 13.1), который часто называют независимым базовым набором служб (Independent Basic Service Set, IBSS), – наиболее простой в применении. Беспроводная сеть, построенная на основе этой архитектуры, является самой незамысловатой по созданию и настройке.

Рис. 13.1. Режим независимой конфигурации

Для объединения компьютеров в беспроводную сеть достаточно, чтобы каждый из них имел адаптер беспроводной связи. Такими адаптерами изначально оснащаются ноутбуки. Некоторые современные материнские платы стационарных компьютеров также имеют интегрированный контроллер Wi-Fi. В случае отсутствия интегрированного используется беспроводной контроллер в любом исполнении.

Обычно независимая конфигурация берется за основу, если сеть строится хаотично или временно. Данная архитектура проста в построении, однако имеет недостатки, главными из которых является малый радиус действия и низкая помехоустойчивость. Она также практически не позволяет подключиться к внеш ней сети или Интернету.

Примечание

В случае соединения двух компьютеров и при использовании узконаправленных антенн радиус действия сети увеличивается и в отдельных случаях может достигать более 30 км.

Инфраструктурная конфигурация

Инфраструктурная конфигурация, или режим клиент/сервер, – более перспективный и быстроразвивающийся вариант беспроводной сети. Он имеет множество достоинств, основными из которых являются возможность подключения большого количества компьютеров, хорошая помехоустойчивость, высокий уровень контроля подключений и т. д. Инфраструктурная архитектура также позволяет использовать комбинированную топологию и проводные сегменты сети.

Для организации беспроводной сети на основе такой конфигурации, кроме адаптеров беспроводной связи, установленных на компьютерах, необходимо иметь как минимум одну точку доступа (Access Point).

В этом случае конфигурация называется базовым набором служб (Basic Service Set, BSS). Точка доступа может работать как автономно, так и в составе проводной сети и служить мостом между проводным и беспроводным сегментами. При такой конфигурации компьютеры общаются только с точкой доступа, которая руководит передачей данных между ними (рис. 13.2).

Рис. 13.2. Инфраструктурная конфигурация, базовый набор служб

Сеть не должна ограничиваться одной точкой доступа – таких точек может быть несколько, что и происходит по мере роста сети. В этом случае базовые наборы служб образуют единую сеть, конфигурация которой называется расширенным набором служб (Extended Service Set, ESS), а точки доступа обмениваются между собой информацией, передаваемой через проводное соединение (рис. 13.3) или через радиомосты. Такая структура позволяет эффективно организовывать трафик между сегментами сети.

Рис. 13.3. Инфраструктурная конфигурация, расширенный набор служб

13.2. Стандарты беспроводной сети

Развитие технологии Radio Ethernet началось в 1990 году. Первыми были специалисты из Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, которые были объединены в группу 802.11 Working Group. Разработка длилась более пяти лет и завершилась созданием спецификации IEEE 802.11, которая является группой стандартов для беспроводных локальных сетей.

Radio Ethernet представляет собой набор стандартов беспроводной передачи данных. Среди пользователей Интернета данные стандарты получают все большее распространение благодаря преимуществам перед стандартами, использующими для передачи данных кабельную систему.

Рассмотрим все существующие стандарты IEEE 802.11, которые предписывают метод и скорость передачи данных, методы модуляции и аутентификации, шифрования, мощность передатчиков, полосы частот и пр.

Одна часть стандартов работает на физическом уровне, другая – на уровне среды передачи данных, а остальные – на более высоких уровнях модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI:

Стандарты IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g и IEEE 802.11n описывают работу сетевого оборудования (физический уровень);

Стандарты IEEE 802.11d, IEEE 802.11e, IEEE 802.11i, IEEE 802.11j, IEEE 802.11h и IEEE 802.11r описывают параметры среды, частоты радиоканала, средства безопасности, способы передачи мультимедийных данных и т. д.;

Стандарты IEEE 802.11f и IEEE 802.11c описывают принцип взаимодействия точек доступа, работу радиомостов и т. п.

Стандарт IEEE 802.11

Стандарт IEEE 802.11 был первым из стандартов беспроводной сети. Работу над ним начали в 1990 году. Занималась этим рабочая группа из IEEE. Их целью была разработка единого стандарта для радиооборудования, которое бы работало на частоте 2,4 ГГц. Ставилась задача достичь скорости 1 и 2 Мбит/с при использовании методов DSSS и FHSS соответственно (описание методов см. далее).

При создании стандарта 802.11 учитывались особенности сотовой архитектуры системы, так как волны распространяются в разные стороны на определенный радиус, и зона выглядит как сота. Каждая сота работает под управлением базовой станции, в качестве которой выступает точка доступа. Часто соту называют базовой зоной обслуживания.

Чтобы соты могли общаться между собой, используется специальная распределительная система (Distribution System, DS). Из недостатков такой системы стандарта 802.11 можно отметить отсутствие роуминга.

Стандартом также предусмотрена работа компьютеров без точки доступа в составе одной соты. В этом случае функции точки доступа выполняют сами рабочие станции.

Стандарт 802.11 ориентирован на оборудование, работающее в полосе частот 2400–2483,5 МГц. При этом радиус соты достигает 300 м и не накладывает ограничений на выбор топологии сети.

Стандарт IEEE 802.11a

IEEE 802.11a – стандарт беспроводной сети, который рассчитан на работу в двух радиодиапазонах – 2,4 и 5 ГГц. Максимальная скорость передачи данных – 54 Мбит/с. Однако кроме этой скорости спецификациями предусмотрены другие:

Обязательные – 6, 12 и 24 Мбит/с;

Необязательные – 9, 18, 36, 48 и 54 Mбит/с.

Среди преимуществ стандарта IEEE 802.11a стоит отметить следующие:

Использование параллельной передачи данных;

Высокая скорость передачи данных;

Возможность подключения большого количества компьютеров.

К недостаткам относятся:

Меньший радиус сети при использовании диапазона 5 ГГц (примерно 100 м);

Большая потребляемая мощность радиопередатчиков;

Более высокая, чем для других стандартов, стоимость оборудования;

Требуется наличие специального разрешения на использование диапазона 5 ГГц.

Стандарт IEEE 802.11b

Работа над стандартом IEEE 802.11b (другое название – IEEE 802.11 High rate) закончилась в 1999 году. Тогда же было введено понятие Wi-Fi (Wireless Fidelity).

Этот стандарт работает на частоте 2,4 ГГц, используя при этом не более трех неперекрывающихся каналов. Радиус действия сети – около 300 м, скорость передачи данных – до 11 Мбит/с.

Отличительной особенностью этого стандарта является то, что в случае ухудшения качества сигнала, большой удаленности от точки доступа и различных помех скорость передачи данных может уменьшаться до 1 Мбит/с, и наоборот, обнаружив, что качество сигнала улучшилось, сетевое оборудование автоматически начинает работать быстрее вплоть до максимального уровня. Этот механизм называется динамическим сдвигом скорости.

Примечание

Кроме оборудования стандарта IEEE 802.11b часто можно встретить оборудование IEEE 802.11b+, которое отличается только скоростью передачи данных. В последнем она составляет 22 Мбит/с благодаря использованию метода двоичного пакетного сверточного кодирования (PBCC) и условия использования одинакового оборудования.

Стандарт IEEE 802.11d

Стандартом IEEE 802.11d определяются параметры физических каналов и сетевого оборудования. Им описываются правила, касающиеся разрешенной мощности излучения передатчиков в допустимых законами диапазонах частот.

Этот стандарт крайне важен, поскольку для работы сетевого оборудования используются радиоволны, которые при несоответствии указанным параметрам могут помешать другим устройствам, действующим в этом или близком диапазоне частот.

Стандарт IEEE 802.11e

Через сеть могут передаваться данные различных форматов и разной степени важности, поэтому необходимо иметь механизм, распределяющий приоритеты передачи. За это отвечает стандарт IEEE 802.11e, который был разработан с целью передачи потокового видео или аудио с гарантированными качеством и доставкой.

Стандарт IEEE 802.11f

Стандарт IEEE 802.11f разработан с целью обеспечения аутентификации сетевого оборудования (рабочей станции), если компьютер пользователя перемещается от одной точки доступа к другой, то есть между сегментами сети. Вступает в действие протокол обмена служебной информацией (Inter-Access Point Protocol, IAPP), которая необходима для передачи этой информации между точками доступа. При этом достигается эффективная организация работы распределенных беспроводных сетей.

Стандарт IEEE 802.11g

До недавнего времени наиболее распространенным и быстрым стандартом можно было считать стандарт IEEE 802.11g, который взял лучшее от стандартов IEEE 802.11b и IEEE 802.11b, а также содержит много нового. Целью его создания было достичь скорости передачи данных 54 Мбит/с.

Как и стандарт IEEE 802.11b, IEEE 802.11g предназначен для работы в условиях использования диапазона 2,4 ГГц. Стандартом предписываются различные скорости передачи данных:

Обязательные – 1, 2, 5,5, 6, 11, 12 и 24 Мбит/с;

Опциональные – 33, 36, 48 и 54 Мбит/с.

Преимуществом оборудования стандарта IEEE 802.11g является его совместимость с оборудованием IEEE 802.11b, то есть можно использовать компьютер с сетевой картой стандарта IEEE 802.11 для подключения к точке доступа стандарта IEEE 802.11g и наоборот. Потребляемая мощность оборудования этого стандарта намного ниже, чем устройств IEEE 802.11а.

Как и в случае с IEEE 802.11b+, существует аналогичный стандарт IEEE 802.11g+, который позволяет работать со скоростью 108 Мбит/с, что выводит сеть на уровень сети стандарта 802.3 100Base.

Стандарт IEEE 802.11h

Стандарт IEEE 802.11h разработан с целью эффективного управления мощностью излучения передатчика, выбором несущей частоты передачи и генерации нужных отчетов. Он вносит новые алгоритмы в МАС-уровень, а также в физический уровень стандарта IEEE 802.11a. В первую очередь это связано с тем, что в некоторых странах частота 5 ГГц используется для трансляции спутникового телевидения, радарного слежения за объектами и т. п., что может мешать работе передатчиков беспроводной сети.

Суть действия алгоритмов стандарта IEEE 802.11h состоит в том, что при обнаружении отраженных сигналов компьютеры беспроводной сети (или передатчики) могут динамически переходить на другой диапазон, а также понижать или повышать мощность передатчиков. Это позволяет эффективно организовывать работу уличных и офисных радиосетей.

Стандарт IEEE 802.11i

Стандарт IEEE 802.11i создан для повышения безопасности при работе беспроводной сети. С этой целью разработаны алгоритмы шифрования и аутентификации, функции защиты при обмене информацией, генерирования ключей и др., в частности:

AES (Advanced Encryption Standard) – алгоритм шифрования, который позволяет работать с ключами шифрования длиной 128 бит, 192 бит и 256 бит;

RADIUS (Remote Access Dial-In User Service) – система аутентификации с возможностью генерирования ключей для каждой сессии и управления ими, включающая в себя алгоритмы проверки подлинности пакетов и т. д.;

TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) – алгоритм шифрования данных;

WRAP (Wireless Robust Authenticated Protocol) – алгоритм шифрования данных;

CCMP (Counter with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol) – алгоритм шифрования данных.

Стандарт IEEE 802.11j

Стандарт IEEE 802.11j создан для использования беспроводных сетей в Японии, то есть для работы в дополнительном диапазоне радиочастот. Спецификация расширяет стандарт 802.11а добавочным каналом 4,9 ГГц.

Примечание

На данный момент частота 4,9 ГГц рассматривается как дополнительный диапазон в США. По сообщениям официальных источников, этот диапазон собираются использовать органы общественной и национальной безопасности Соединенных Штатов.

Стандарт IEEE 802.11n

Стандарт IEEE 802.11n – самый перспективный из всех беспроводных стандартов передачи данных, касающихся беспроводных сетей. Он не прошел завершающую аттестацию, однако на рынке уже появляются устройства этого стандарта.

Согласно последнему из вариантов спецификации, оборудование, использующее этот стандарт, способно обеспечить скорость передачи данных до 300 Мбит/с, что может составить конкуренцию таким проводным стандартам, как Ethernet 802.3 100Base и Gigabit Ethernet.

В работе стандарт использует метод ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM) и квадратурную амплитудную модуляцию (QAM), что обеспечивает не только высокую скорость передачи данных, но и обратную совместимость со стандартами IEEE 802.11a, IEEE 802.11b и IEEE 802.11g.

Для достижения планки 300 Мбит/с потребовалось использование новой технологии передачи данных, каковой стала технология с множественным вводом/выводом (Multiple Input Multiple Output, MIMO). Ее смысл заключается в параллельной передаче данных по разным каналам с применением многоканальных антенных систем. Изменена также структура обмена информацией на канальном уровне, что позволило избавиться от передачи лишних служебных данных и увеличить эффективную пропускную способность.

Стандарт IEEE 802.11r

Ни один из беспроводных стандартов не описывает правила роуминга, то есть перехода клиента от одной зоны к другой. Это призван сделать стандарт IEEE 802.11r.

Глава 14

Подключение к локальной сети

Подключение к проводной сети

Подключение к беспроводной сети

Итак, у вас появилась возможность подсоединиться к локальной сети.

Для подключения к проводной сети наиболее распространенного стандарта 100Base-TX потребуется:

Сетевая карта – все современные материнские платы оснащены интегрированным сетевым контроллером; если у вашей платы он отсутствует, нужно приобрести сетевую карту для PCI-слота;

Отрезок кабеля витой пары, имеющий длину, достаточную для проведения его от общего концентратора (или другого компьютера, если планируется подключить только две машины) к вашему компьютеру;

Два коннектора RJ-45 и два резиновых наконечника;

Обжимной инструмент для коннекторов RJ-45.

Для подключения к беспроводной сети, например, стандарта IEEE 802.11g необходим поддерживающий его беспроводной адаптер.

14.1. Подключение к проводной сети

Сеть, построенная с применением кабеля на основе витой пары, – самый распространенный тип сети благодаря ее легкой расширяемости и достаточному запасу производительности. Используя кабель пятой категории, можно добиться скорости передачи данных 100 Мбит/с, достаточной для выполнения большинства задач. Кроме того, если придерживаться стандартов обжима кабеля, эту же кабельную проводку в дальнейшем можно использовать для модернизации сети до уровня Gigabit Ethernet.

Рассмотрим пример построения сети с использованием стандарта Fast Ethernet 100Base-TX как наиболее распространенного.

Подготовка кабеля

Подготовка кабеля и обжим коннекторов – самый сложный этап в подключении к проводной сети. Это требует не только физических усилий, но и аккуратности, так как неверно или плохо обжатые коннекторы придется выбросить. Зато программное обеспечение настраивается достаточно просто, а главное – бесплатно.

Предположим, вы хотите подключиться к домашней сети.

Примечание

Подключение к офисной сети обычно подразумевает использование сетевых розеток и коробов. Подсоединение к домашней не обязывает соблюдать эти правила.

Прежде всего, нужно определить, какой длины должен быть кабель. Для этого необходимо составить примерную схему его проводки. Имейте в виду, что кабель должен прокладываться в таком месте, где его невозможно случайно задеть и оборвать. Не стоит проводить кабель возле батарей отопления, поскольку это может негативно сказаться на работе вашего участка сети.

Совет

При вычислении длины кабеля добавьте 10–20 % для удобной прокладки и обжима коннекторов или монтажа сетевых розеток.

Аккуратно обрежьте конец кабеля, воспользовавшись резаком обжимного инструмента или обычными ножницами (рис. 14.1).

Рис. 14.1. Обрежьте конец кабеля

Снимите с кабеля внешнюю оболочку длиной примерно 12–15 мм (рис. 14.2), стараясь не повредить изоляцию витой пары. Это можно сделать обжимным инструментом или ножом.

Рис. 14.2. Снимите внешнюю оболочку кабеля

Отделив пары проводников друг от друга, расплетите и выровняйте их. Для этого их можно немного потянуть.

Расположите проводники согласно одному из стандартов, например EIA/TIA-568В (рис. 14.3).

Рис. 14.3. Пример расположения проводников

Внимание!

Обязательно придерживайтесь единого стандарта при обжиме всех коннекторов.

Если проводники получились слишком длинные, отрежьте лишнее резцами обжимного инструмента или ножницами. Старайтесь оставлять длину проводников равной 12–14 мм.

Аналогичным образом поступите с другим концом кабеля. После этого можно приступать к обжиму коннекторов.

Монтаж коннекторов

Для обжима коннектора используется специальный инструмент (рис. 14.4).

Рис. 14.4. Обжимной инструмент

1. Возьмите подготовленный кабель.

2. Наденьте на него резиновый колпачок таким образом, чтобы широкая часть колпачка была направлена в сторону проводников.

3. Проверьте правильность расположения проводников (см. рис. 14.3).

Внимание!

Не забывайте, что при обжиме кабеля нужно придерживаться единого стандарта, например EIA/TIA-568В.

4. Длина проводников не должна превышать 12–14 мм (примерно половина длины коннектора). Удалите лишнее резцами обжимного инструмента или ножницами.

5. Расположите коннектор таким образом, чтобы пластмассовая защелка находилась снизу.

6. Плотно сожмите проводники двумя пальцами одной руки. Затем медленно вставьте концы проводников в окно разъема, чтобы они равномерно распределились по его ширине.

7. Проталкивая проводники внутрь коннектора, следите, чтобы они не изменили положение относительно друг друга.

8. Продвигайте проводники до тех пор, пока они не достигнут перегородки. Проследите, чтобы все они упирались в стенку. Если есть отклонение, то достаньте проводники, выровняйте их и повторите действия, описанные в п. 6–8.

9. Когда проводники плотно вставлены в коннектор, еще раз убедитесь в правильности их расположения.

10. Если все верно, вставьте коннектор в соответствующее гнездо обжимного инструмента и крепко сожмите последний (рис. 14.5).

Рис. 14.5. Обжим коннектора с помощью специального инструмента

11. На обжатый коннектор задвиньте ранее надетый на провод резиновый колпачок.

Кабель обжат. Теперь необходимо подсоединить его к концентратору (или другому активному оборудованию, которое используется для соединения компьютеров в сеть) и компьютеру и проверить. Самый простой способ – убедиться, появился ли индикатор подключения к сети в области уведомлений. Если это произошло, то все было сделано верно, в противном случае необходимо обжать коннекторы снова.

Настройка IP-протокола

Как только вы подсоединяете сетевой кабель и включаете компьютер, Windows Vista обнаруживает сеть и сохраняет информацию о ней. Однако подключение нужно настроить.

Откройте Панель управления . Найдите Сеть и Интернет и выберите Просмотр состояния сети и задач (рис. 14.6).

Откроется окно (рис. 14.7), в котором отображается текущее состояние подключения к найденной сети. Здесь также расположены механизмы настройки доступа к файловым ресурсам компьютера и принтерам.

Рис. 14.7. Центр управления сетями и общим доступом

Следующий шаг – настройка IP-протокола: нужно указать IP-адрес компьютера, маску подсети, IP-адрес DNS-сервера и т. д. При использовании сети с динамической выдачей адресов подобная настройка может не понадобиться. Если же она нужна, выполните следующие действия. Чтобы настроить указанные параметры, в окне, изображенном выше (см. рис. 14.7), выберите Управление сетевыми подключениями .

Появится скно со списком сетевых подключений. Щелкнув на нужном правой кнопкой мыши, в появившемся меню выполните команду Свойства .

Откроется окно свойств выбранного сетевого подключения (рис. 14.8). В отличие от аналогичного окна в Windows XP, здесь находится гораздо больше протоколов и служб, однако суть та же.

Рис. 14.8. Свойства выбранного сетевого подключения

Дважды щелкните на пункте Протокол Интернета версия 4 (TCP/Ipv4) – появится окно настройки IP-протокола (рис. 14.9).

Рис. 14.9. Ввод необходимых данных

Вводим необходимые данные в соответствующие поля.

Настройка сетевого обнаружения

Подсоединение к сети настроено, однако вы не можете видеть компьютеры в сети без дополнительной настройки сетевого окружения.

Для этого вернитесь к окну управления сетями и общим доступом (см. рис. 14.7) и нажмите кнопку со стрелкой напротив надписи Сетевое обнаружение . Появятся два параметра. Чтобы позволить компьютеру видеть другие компьютеры сети и себя, установите переключатель в положение Включить сетевое обнаружение (рис. 14.10). Нажмите кнопку Применить . Служба начнет работу, о чем будет свидетельствовать зеленый индикатор с надписью вкл напротив надписи Сетевое обнаружение .

Настройка сети завершена.

Рис. 14.10. Активация службы сетевого обнаружения

Если после описанных действий вы не можете попасть в сеть, значит при настройке протокола вы ввели неверные данные либо имеется физическое повреждение.

14.2. Подключение к беспроводной сети

Подключиться к беспроводной сети не сложнее, чем к проводной. Подготавливать кабель не нужно, поскольку используется радиоэфир. Настройка программного обеспечения беспроводного соединения имеет свои особенности.

Установка беспроводного адаптера

Некоторые современные модели материнских плат оснащаются интегрированным беспроводным контроллером, однако большинство из них такового не имеет. Скорее всего, придется устанавливать беспроводной адаптер.

В качестве примера рассмотрим использование USB-модели D-Link DWL-G122. Этот адаптер подключается к USB-порту (желательно спецификации 2.0), который расположен на задней или передней панели корпуса (рис. 14.11).

Рис. 14.11. Пример подключения USB-адаптера

Примечание

В комплекте с адаптером D-Link DWL-G122 поставляется удлинительный шнур (рис. 14.12), что позволяет расположить адаптер там, где качество связи наилучшее.

Рис. 14.12. Подключение USB-удлинителя к USB-порту в задней части корпуса (слева) и размещение самого USB-адаптера (справа)

Установив адаптер, можно переходить к настройке беспроводного подключения.

Настройка подключения

С каждым беспроводным адаптером поставляется программное обеспечение, позволяющее настраивать беспроводное подключение. Можно обойтись встроенными средствами Windows, однако они менее удобны в использовании.

У системного администратора нужно узнать имя сети, ее уникальный идентификатор и пароль, если применяется какой-либо из методов шифрования. Эти данные необходимо вводить при настройке подключения.

Дважды щелкните кнопкой мыши на значке программы (выглядит как буква D) в области уведомлений. Появится окно утилиты настройки, содержащее пять разделов. По умолчанию открывается раздел Link Info (Сведения о соединении), где присутствует информация о текущем соединении: режим сети, используемый беспроводный стандарт, текущая скорость соединения, SSID и др. (рис. 14.13).

Рис. 14.13. Окно программы настройки, раздел Link Info (Сведения о соединении)

Для управления параметрами работы устройства предназначены разделы Configuration (Конфигурация) и Advanced (Расширенные настройки). Настраивать подключения ко всем найденным точкам доступа можно с помощью раздела Site Survey (Обзор узлов).

Перейдите в раздел Configuration (Конфигурация) (рис. 14.14). Здесь присутствуют следующие параметры.

Рис. 14.14. Раздел Configuration (Конфигурация)

SSID – уникальный идентификатор сети. Любое беспроводное устройство по умолчанию обозначается как default . В дальнейшем этот идентификатор нужно сменить на что-либо неизвестное людям, не являющимся участниками сети.

Wireless Mode (Беспроводной режим) – режим, в котором планируется использовать данное беспроводное устройство. Вы можете выбрать Infrastructure (режим инфраструктуры) или Ad-Hoc (режим «точка-точка»).

Data Encryption (Шифрование данных) – способ шифрования данных, ориентирующийся на существующие технологии и протоколы безопасности. Шифрование может быть включено (Enabled ) или выключено (Disabled ). Чтобы обеспечить приемлемую защиту сети, шифрование должно быть разрешено.

Authentication (Аутентификация) – способ прохождения аутентификации при подключении к выбранному устройству. От этого параметра зависит, какой протокол безопасности будет использоваться. Предлагается несколько вариантов аутентификации: Open (Открытая), Shared (Разделенная), WPA и WPA-PSK .

Key Length (Длина ключа). Описывает длину ключа, которая будет использоваться при шифровании данных:

– 64 bits (40+24) – 10 Hexadecimal digits – комбинация из 10 шестнадцатеричных символов (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F);

– 128 bits (104+24) – 26 Hexadecimal digits – комбинация из 26 шестнадцатеричных символов (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F);

– 64 bits (40+24) – 5 Ascii digits – комбинация из пяти букв, цифр и знаков латинского алфавита;

– 128 bits (104+24) – 13 Ascii digits – комбинация из 13 букв, цифр и знаков латинского алфавита.

IEEE 802.1X . При использовании данного режима будет осуществляться аутентификация по стандарту IEEE 802.1x, которая на данный момент обеспечивает наибольшую защиту сети, но уменьшает ее пропускную способность.

При выборе режима шифрования данных пользователю предлагается ввести четыре разных ключа шифрования, которые будут использоваться по назначенному графику. Программа проверяет длину и символы вводимых знаков, которые должны соответствовать одному из выбранных правил (параметр Key Length (Длина ключа)).

В разделе Advanced (Расширенные настройки) можно настроить следующие параметры (рис. 14.15).

Рис. 14.15. Раздел Advanced (Расширенные настройки)

Adhoc Channel (Канал передачи данных) – канал для передачи данных. Согласно сетевому стандарту 802.11g весь диапазон частот разбит на 13 каналов, любой из которых может использоваться передатчиком. Данный параметр позволяет указать один из них. Выбирать конкретный канал стоит, если вы точно знаете, что он не используется одной из близкорасположенных точек доступа или маршрутизаторов. Это позволяет обеспечить минимальную зашумленность эфира и повысить стабильность работы и пропускную способность сети.

Profile IP Settings (Использование IP-шаблонов) служит для конфигурирования адаптера D-Link DWL-G122. С помощью этого параметра можно настраивать несколько шаблонов подключения к разным точкам доступа. Чтобы эти шаблоны использовались автоматически, нужно выбрать в раскрывающемся списке пункт Enable (Разрешено), в противном случае – Disable (Запрещено).

Power Mode (Режим энергопотребления). При работе передатчика беспроводного адаптера потребляется много энергии, что критично для пользователей ноутбуков и наладонников, поэтому стандартами предусмотрен режим энергосбережения. Данный раскрывающийся список содержит три пункта: Disable (Заблокировано), Min Saving (Минимальное сбережение энергии) и Max Saving (максимальное сбережение энергии). Выбор зависит от конкретной ситуации.

Launch Utility on Startup (Запускать утилиту при старте). Если в этом списке выбрать пункт Enable (Разрешено), то утилита конфигурирования адаптера будет автоматически запускаться при старте системы. После настройки параметров адаптера рекомендуется установить значение Disable (Запрещено).

Data Packet Parameter (Параметры пакетов данных). Данная область отвечает за настройку параметров формирования пакетов с данными. Для шифрования информации используются разные методы и ключи шифрования, поэтому размер служебной части пакета с данными может значительно изменяться. Если он будет слишком большим, то для полезной информации останется меньше места. Изменяя значения двух полей, расположенных в этой области, можно искусственно увеличить производительность сети.

В разделе Site Survey (Обзор узлов) присутствует важная информация, касающаяся найденных точек доступа, а также шаблоны с настройками, которые можно использовать при подключении к ним (рис. 14.16). Здесь всегда отображается SSID и MAC-адрес точки доступа, мощность сигнала, а также точка доступа, к которой адаптер подключен в данный момент. Можно также конфигурировать параметры подключения к точкам доступа, добавлять новые, производить фильтрацию по выбранным параметрам и т. д.

Рис. 14.16. Раздел Site Survey (Обзор узлов)

Для изменения параметров подключения в области Available Network (Доступные сети) необходимо выделить нужную точку доступа и нажать кнопку Configure (Конфигурировать).

Откроется окно, в котором можно изменить метод шифрования, вариант аутентификации и указать ключи шифрования (рис. 14.17).

Рис. 14.17. Изменение параметров подключения к сети

Чтобы настроить IP-адрес, маску подсети и другие конфигурационные параметры, нужно нажать кнопку IP Settings (Настройки IP). Откроется окно (рис. 14.18), напоминающее окно изменения аналогичных параметров с помощью стандартного механизма Windows.

Рис. 14.18. Настройка IP-адреса, маски подсети и других параметров

Чтобы постоянно не настраивать параметры подключения к точке доступа, можно создать шаблоны и впоследствии использовать их. Для этого нужно нажать кнопку Add (Добавить) в окне, изображенном выше (см. рис. 14.16).

Появится окно, напоминающее то, которое вы видели при редактировании параметров точки доступа, но большинство полей ввода будут пустыми – их нужно заполнить самостоятельно. Например, чтобы создать шаблон для подключения к точке доступа Yarex (рис. 14.19), введите его название – Yarex – и настройте все остальные известные параметры.

Рис. 14.19. Настройка шаблона

Затем нажмите кнопку OK и проверьте созданный шаблон: попробуйте подключиться к данной сети, выбрав созданный шаблон в окне, показанном выше (см. рис. 14.16), и нажав кнопку Connect (Подключиться).

Глава 15

Подключение к Интернету

Некоторые сведения об Интернете

Настройка соединения с Интернетом

Подключение к Интернету давно стало доступным и недорогим.

15.1. Некоторые сведения об Интернете

Более 20 лет назад по инициативе министерства обороны США началась работа над созданием экспериментальной сети ARPAnet. В то время велась холодная война между США и СССР, которая в любой момент могла перерасти в третью мировую. Основной принцип сети состоял в том, чтобы каждый компьютер мог связаться как равный с равным с любым другим. Разработкой стандарта сети занялась международная организация по стандартизации (ISO).

Идею подхватили компьютерные любители (это стало возможным из-за длительных задержек в принятии стандарта), и программное обеспечение, которое обслуживало сеть, совершенствовалось и распространялось. Его общедоступность привела к тому, что его стали использовать множество людей. Однако вскоре над сетью был обеспечен контроль, и все стало стандартизировано.

Чуть позже появилась Всемирная паутина (World Wide Web, WWW). Этот факт вызвал настоящий ажиотаж.

Бесчисленное множество разнообразных ресурсов делает Интернет мощнейшим механизмом, привлекающим пользователей. Перспективы развития Сети непредсказуемы, что притягивает еще больше.

Чтобы стать участником клуба любителей Интернета, нужно только желание и модем. Налаженный механизм Сети позволяет свободно чувствовать себя там даже неопытным пользователям.

15.2. Настройка соединения с Интернетом

Обычно для подключения к Интернету используется аналогово-цифровой или ADSL/xDSL-модем, причем последний предпочтительнее, поскольку предоставляет достаточную комфортность работы.

Неважно, какого типа модем вы используете, – подключение к Интернету в Windows Vista настраивается одинаково.

Для создания подключания выполните команду Пуск > Подключение . Появится окно мастера подключений к сети (рис. 15.1).

Рис. 15.1. Мастер новых подключений

Содержимое окна может быть разным. В данном случае компьютер не имеет подключения к локальной сети или это подключение не настроено, поэтому мастер сообщил, что сетей не обнаружено.

Далее перейдите по ссылке Установка подключения или сети в нижней части окна. Откроется окно, в котором мастер предложит выбрать вариант создания подключения. Выберите первый, то есть Подключение к Интернету и нажмите кнопку Далее для продолжения(рис. 15.2).

Рис. 15.2. Выберите вариант Подключение к Интернету

В следующем окне нужно определить способ подключения к Интернету. На этом этапе можно выбрать коммутируемое подключение, если хотите использовать аналогово-цифровой модем, или высокоскоростное, если планируете использовать xDSL-модем или кабельное подключение (рис. 15.3).

Рис. 15.3. Выбор способа подключения

Предположим, для подключения к Интернет используется ADSL-модем. В этом случае выберите пункт Высокоскоростное . Появится окно (рис. 15.4), в котором необходимо указать имя пользователя, пароль доступа, название подключения и другие параметры. После ввода информации нажмите кнопку Подключить .

Рис. 15.4. Укажите параметры подключения

После этого мастер попытается подключиться к Интернету с указанными параметрами. Результатом может быть удачное подключение либо сообщение о том, что установить подключение не удалось.

Во втором случае не следует паниковать, поскольку для подключения часто необходимо дополнительно настраивать IP-адрес, а ткже другие параметры. Если произошла вторая ситуация, в появившемся окне выберите Все равно создать это подключение .

В результате появится окно (рис. 15.5), сообщающее о том, что подключение создано. Теперь при выполнении команды Пуск > Подключение в списке вы будете выбирать созданное подключение. Чтобы использовать его, выделите его и нажмите кнопку Подключить .

Рис. 15.5. Подключение создано

Рис. 15.6. Окно созданного подключения

С помощью кнопки Свойства можно настроить IP-протокол (см. подраздел «Настройка IP-протокола» главы 14). Для подключения к Интернету нажмите кнопку Подключение .