Принципы работы локальной сети. Проектирование и расчет локальных вычислительных сетей Схемы построения локально вычислительных сетей


Локальная вычислительная сеть - это понятие, знакомое многим не понаслышке. Практически каждое предприятие использует эту технологию, поэтому можно утверждать, что каждый человек так или иначе сталкивался с ней. Локальные сети существенно ускорили производственные процессы, тем самым дав резкий скачок дальнейшему их применению по всему земному шару. Все это позволяет прогнозировать дальнейший рост и развитие подобной системы передачи данных, вплоть до внедрения ЛВС на каждом, даже самом небольшом предприятии.

Понятие локальной сети

Локальная вычислительная сеть представляет собойнекое количество компьютеров, соединенных между собой специальным оборудованием, позволяющим осуществлять полноценный обмен информацией между ними. Важной особенностью этого вида передачи данных является относительно небольшая территория размещения узлов связи, то есть самих вычислительных машин.

Локальные сети не только существенно облегчают взаимодействие между пользователями, но и выполняют некоторые другие функции:

  • Упрощают работу с документацией. Сотрудники могут редактировать и просматривать файлы на своем рабочем месте. При этом надобность в коллективных собраниях и совещаниях отпадает, что экономит драгоценное время.
  • Позволяют работать над документами совместно с коллегами, когда каждый находится за своим компьютером.
  • Дают возможность доступа к приложениям, установленным на сервере, что позволяет экономить свободное пространство на установленном жестком диске.
  • Экономят пространство на жестком диске, позволяя сохранять документы на главном компьютере.

Виды сетей

Локальная вычислительная сеть может быть представлена двумя моделями: одноранговой сетью и иерархической. Различаются они способами взаимодействия узлов связи.

Одноранговая сеть основана на равноправии всех машин, а данные распределены между каждой из них. По сути, пользователь одного компьютера может получить доступ к ресурсам и информации другого. Эффективность работы одноранговой модели напрямую зависит от числа рабочих узлов, а уровень ее безопасности неудовлетворителен, что вкупе с достаточно сложным процессом управления делает такие сети не слишком надежными и удобными.

Иерархическая модель включает в себя один (или больше) главный сервер, где хранятся и обрабатываются все данные, и несколько узлов-клиентов. Этот тип сетей используется гораздо чаще первого, имея преимущество в быстродействии, надежности и безопасности. Однако скорость работы такой ЛВС во многом зависит от сервера, что при определенных условиях можно считать недостатком.

Составление технических требований

Проектирование локальной вычислительной сети представляет собой достаточно сложный процесс. Начинается он с разработки технического задания, которое следует тщательно продумать, так как недочеты в нем грозят последующими трудностями в построении сети и дополнительными финансовыми затратами. Первичное проектирование можно произвести с помощью специальных конфигураторов, которые позволят подобрать оптимальное сетевое оборудование. Особенно удобны такие программы тем, что можно исправлять различные значения и параметры непосредственно во время работы, а также составлять отчет по окончании процесса. Только после этих действий можно будет приступить к следующему этапу.

Эскизное проектирование

Этот этап заключается в сборе данных о предприятии, где планируется монтаж локально вычислительной сети, и анализе полученной информации. Определяется количество:

  • Пользователей.
  • Рабочих станций.
  • Серверных помещений.
  • Портов подключения.

Важным моментом является наличие данных о путях прокладки магистралей и планирование определенной топологии. В целом же необходимо придерживаться ряда требований, которые предъявляет стандарт IEEE 802.3. Однако, несмотря на эти правила, иногда может понадобиться произвести расчеты задержек распространения сигнала или же проконсультироваться у производителей сетевого оборудования.

Основные характеристики ЛВС

Выбирая способ размещения узлов связи, необходимо помнить об основных требованиях, предъявляемых к локальным сетям:

  • Производительности, которая сочетает в себе несколько понятий: пропускную способность, время реакции, задержку передачи.
  • Совместимости, т.е. способности подключить разное оборудование локальных вычислительных сетей и программное обеспечение.
  • Безопасности, надежности, т.е. возможности предотвращения несанкционированного доступа и полной защиты данных.
  • Масштабируемости - способности увеличения количества рабочих станций без ухудшения производительности сети.
  • Управляемости - возможности контроля главных элементов сети, профилактики и устранения проблем.
  • Прозрачности сети, заключающейся в представлении для пользователей единым вычислительным устройством.

Основные топологии локально-вычислительных сетей: достоинства и недостатки

Топология сети представляет собой физическое ее расположение, значительно влияя на основные характеристики. На современных предприятиях в основном используются три вида топологий: "Звезда", "Шина" и "Кольцо".

Топология «Звезда» является самой распространенной, имеет множество преимуществ перед остальными. Такой способ монтажа отличается высокой надежностью; если какой-либо компьютер вышел из строя (кроме сервера), на работу остальных это никак не повлияет.

Топология «Шина» представляет собой единый магистральный кабель с подключенными вычислительными машинами. Подобная организация локальной вычислительной сети экономит финансы, но не подходит для объединения большого количества компьютеров.

Топология «Кольцо» отличается низкой надежностью за счет особого расположения узлов - каждый из них соединен с двумя другими с помощью сетевых карт. Поломка одного компьютера приводит к остановке работы всей сети, поэтому такой вид топологии применяется все реже.

Рабочее проектирование сети

Локальная вычислительная сеть предприятия включает в себя также различные технологии, оборудование и кабели. Поэтому следующим этапом станет подбор всех этих элементов. Принятие решения в пользу того или иного программного либо аппаратного обеспечения определяется целью создания сети, количеством пользователей, перечнем используемых программ, размерами сети, а также ее месторасположением. В настоящее время чаще всего используются оптоволоконные магистрали, отличающиеся большой надежностью, быстродействием и доступностью.

О видах кабеля

Кабели используются в сетях для передачи сигналов между рабочими станциями, у каждого из них есть свои особенности, что необходимо учитывать при проектировании ЛВС.

  • Витая пара состоит из нескольких пар проводников, покрытых изоляцией и скрученных между собой. Невысокая цена и простота монтажа являются выгодными преимуществами, что делает такой кабель самым популярным для монтажа локальных сетей.
  • Коаксиальный кабель включает в себя два проводника, вставленных один в другой. Локальная вычислительная сеть с применением коаксиала уже не так распространена - ее заменила витая пара, однако она встречается в некоторых местах до сих пор.
  • Оптоволокно представляет собой стеклянную нить, способную переносить свет посредством его отражения от стенок. Кабель из этого материала передает данные на огромные расстояния и отличается высоким быстродействием по сравнению с витой парой и коаксиалом, однако стоит недешево.

Необходимое оборудование

Сетевое оборудование локальных вычислительных сетей включает множество элементов, наиболее часто используемыми среди которых являются:

  • Концентратор или хаб. Он объединяет некоторое количество устройств в один сегмент при помощи кабеля.
  • Коммутатор . Использует специальные процессоры для каждого порта, обрабатывающие пакеты обособленно от других портов, за счет чего обладают высокой производительностью.
  • Маршрутизатор . Это устройство, принимающее решения о рассылке пакетов на основе данных о таблицах маршрутизации и некоторых правил.
  • Модем . Широко применяется в системах связи, обеспечивая контакт с другими рабочими станциями посредством кабельной или телефонной сети.

Конечное сетевое оборудование

Аппаратное обеспечение локальной вычислительной сети в обязательном порядке включает серверную и клиентскую части.

Сервер - это мощный компьютер, имеющий высокую сетевую значимость. Функции его заключаются в хранении информации, баз данных, обслуживании пользователей и обработке программных кодов. Серверы находятся в специальных помещениях с регулируемой постоянной температурой воздуха - серверных, а корпус их оснащен дополнительной защитой от пыли, случайного выключения, а также мощной охлаждающей системой. Как правило, доступ к серверу имеют только системные администраторы либо руководители предприятия.

Рабочая станция представляет собой обычную вычислительную машину, подключенную к сети, то есть ею является любой компьютер, запрашивающий услуги у главного сервера. Для обеспечения связи на таких узлах используется модем и сетевая плата. Поскольку обычно рабочими станциями используются ресурсы сервера, клиентская часть оснащена слабыми планками памяти и жесткими дисками небольшого объема.

Программное обеспечение

Оборудование локальных вычислительных сетей не сможет полноценноосуществлять свои функции без подходящего программного обеспечения. К программной части относятся:

  • Сетевые операционные системы на серверах, составляющие основу любой сети. Именно ОС управляет доступом ко всем сетевым ресурсам, координирует маршрутизацию пакетов, разрешает конфликты устройств. В таких системах имеется встроенная поддержка протоколов TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX.
  • Автономные ОС, управляющие клиентской частью. Ими являются обычные операционные системы, к примеру, Windows XP, Windows 7.
  • Сетевые службы и приложения. Эти программные элементы позволяют производить различные действия: просмотр удаленной документации, печать на сетевом принтере, рассылка почтовых сообщений. Традиционные службы HTTP, POP-3, SMTP, FTP и Telnet являются основой этой категории и реализуются при помощи программного обеспечения.

Нюансы проектирования локальных сетей

Проектирование локальной вычислительной сети требует долгого и неспешного анализа, а также учета всех тонкостей. Важно предусмотреть возможность роста предприятия, что повлечет за собой и увеличение масштабов локальной сети. Составлять проект необходимо таким образом, чтобы ЛВС в любой момент была готова к подключению новой рабочей станции или другого устройства, а также модернизации любого ее узла и компонента.

Не менее важны и вопросы безопасности. Кабеля, применяемые при построении сети, должны быть надежно защищены от несанкционированного доступа, а магистрали размещены вдали от потенциально опасных мест, где они могут быть повреждены - нечаянно либо умышленно. Компоненты ЛВС, размещаемые за пределами помещения, в обязательном порядке следует заземлить и надежно закрепить.

Разработка локально вычислительной сети - это достаточно трудозатратный процесс, однако при правильном подходе и проявленной должной ответственности ЛВС будет работать надежно и стабильно, обеспечивая бесперебойную работу пользователей.


Введение

Целью данного курсового проекта является построение локальной вычислительной сети. ЛВС - компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптоволоконные кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные - через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны.

В данной работе будет спроектирована ЛВС по технологии Ethernet, при этом горизонтальные и вертикальные кабели будут пятой категории UTP, с возможностью пропускать 100 Мбит/с.

1. Технические требования к ЛВС

1.1 Сетевая модель ООО «Мастер»

пользователь компьютерный сеть локальный

На начальном этапе развития сетей организация имела свои собственные стандарты для объединения компьютеров между собой. Эти стандарты описывали механизмы, необходимые для перемещения данных с одного компьютера на другой. Однако, эти ранние стандарты не были совместимы между собой.

В последующие годы Международная организация по стандартам (ISO - International Standards Organization) и Институт Инженеров по электротехнике и электронике (IEEE - Institute of Electrical and Electronic Engineers) разработали свои модели, которые стали общепризнанными промышленными стандартами для разработки компьютерных сетей. Обе модели описывают сетевые технологии в терминах функциональных уровней.

ISO разработала модель, которая была названа моделью взаимодействия Открытых Систем (OSI - Open System Interconnection). Эта модель используется для описания потока данных между приложением пользователя и физическим соединением с сетью.

Модель OSI разделяет коммуникационные функции на 7 уровней:

· Уровень приложений.

· Уровень представлений.

· Сеансовый уровень.

· Транспортный уровень.

· Сетевой уровень.

· Канальный уровень.

· Физический уровень.

Концепция модели - каждый уровень предоставляет сервис последующему, более высокому уровню. Это позволяет каждому уровню взаимодействовать с тем же уровнем на другом компьютере. Концепция семиуровневой модели изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Семиуровневая модель ISO OSI

Функциональное назначение уровней:

Физический уровень направляет неструктурированный поток битов данных через физическую среду передачи (кабель).

1. Физический уровень выполняет роль несущей для всех сигналов, передающих данные сгенерированные всеми более высокими уровнями. Этот уровень отвечает за аппаратное обеспечение. Физический уровень определяет физические, механические и электрические характеристики линий связи (тип кабеля, количество разъемов коннектора, назначение каждого разъёма и т.д.). Физический уровень описывает топологию сети и определяет метод передачи данных по кабелю (электрический, оптический).

2. Канальный уровень упаковывает неструктурированные биты данных с физического уровня в структурированные пакеты (фреймы данных).

3. Канальный уровень отвечает за обеспечение безошибочной передачи пакетов. Пакеты содержат исходный адрес и адрес назначения, что позволяет компьютеру извлекать данные, предназначены только ему.

4. Сетевой уровень отвечает за адресацию сообщений и преобразование логических адресов и имен в физические адреса канального уровня. Сетевой уровень определяет путь (маршрут) прохождения данных от передающего к принимающему компьютеру. Сетевой уровень переструктурирует пакеты данных (фреймы) канального уровня (разбивает большие на совокупность небольших или объединяет мелкие).

5. Транспортный уровень осуществляет контроль качества передачи и отвечает за распознание и коррекцию ошибок. Транспортный уровень

6. гарантирует доставку сообщений, создаваемых на уровне приложений.

7. Сеансовый уровень позволяет двум приложениям на разных компьютерах установить, использовать и завершить соединение, которое называется сеансом. Сеансовый уровень координирует связь между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях. Сеансовый уровень обеспечивает синхронизацию задачи и реализует управление диалогом между взаимодействующими процессами (определяет, какая сторона передаёт, когда, как долго и т.д.).

8. Уровень представления служит для преобразования данных, полученных с уровня приложения в повсеместно распознаваемый промежуточный формат. Уровень представления можно назвать сетевым транслятором. Уровень представления позволяет объединять в единую сеть разнотипные компьютеры (IBM PC, Macintosh, DEC и т.д.), преобразуя их данные в единый формат. Уровень представления осуществляет управление защитой в сети, осуществляет шифрование данных (при необходимости). Обеспечивает сжатие данных с целью уменьшения количества бит данных, требующих передачи.

9. Уровень приложений (прикладной уровень) позволяет прикладным программам получать доступ к сетевому сервису. Уровень приложений непосредственно поддерживает пользовательские приложения (программное обеспечение для передачи файлов, доступа к базе данных, электронная почта). Модель стандарта взаимодействия Открытых Систем считается лучшей из известных моделей и наиболее часто используется для описания сетевых сред.

Локальная вычислительная сеть является основной частью корпоративной сети, обеспечивающей функционирование и взаимодействие различных распределенных приложений, которые могут входить в состав информационной системы (ИС). Современная ЛВС должна обладать следующими основными характеристиками:

· производительность, адекватная предъявляемым современными ИС требованиям;

· масштабируемость;

· отказоустойчивость;

· поддержка всех основных коммуникационных стандартов и протоколов;

· совместимость с оборудованием смежных подсистем;

· возможность изменения логической конфигурации ЛВС без изменения физической;

· управляемость.

При разработке архитектуры ЛВС используются современные методы, технологии и устройства, которые позволяют наилучшим образом достичь баланса между основными требованиями к ЛВС и возможностями сети. Требования к современному бизнесу и необходимость поддержки бизнес-приложений определяют ряд параметров, среди которых важнейшими являются:

· высокая доступность сети на уровне не ниже 99,99%;

· высокоскоростная коммутация пакетов;

· качество обслуживания пользователей и приложений;

· управление на основе правил;

· интеграция с сервисами каталогов.

В качестве основы построения ЛВС должна использоваться стратегия, позволяющая создавать и поддерживать сетевые комплексы любых масштабов, интегрировать вновь появляющиеся технологии и стандарты, максимальным образом сохраняя уже сделанные инвестиции и обеспечивая минимальный уровень затрат на поддержку сети.

2. Основные требования к сети

Одним из важнейших требований, предъявляемых к современной ЛВС, является обеспечение безопасности и защищенности процессов, происходящих в ЛВС, так как открытая для доступа извне сеть является уязвимой. Реализация в ЛВС системы управления, статистики и идентификации позволяет обеспечить контроль и повысить защищенность ЛВС.

Для управления сетью и возможностью предупреждать нежелательные ситуации в работе ЛВС в устройствах всей сети должны присутствовать системные средства мониторинга политики качества обслуживания и безопасности, планирования сети и сервисов, которые предоставляют возможности:

· сбора статистики для анализа производительности сети на всех уровнях;

· перенаправления трафика отдельных портов, групп портов и виртуальных портов на анализатор протоколов для детального анализа;

· мониторинга событий в реальном времени для расширения возможностей диагностики помимо внешних анализаторов.

· сбора и сохранения информации о существенных сетевых событиях, включая изменения конфигураций устройств, изменения топологии, программные и аппаратные ошибки

ЛВС должно существовать системное решение, позволяющее решать проблему комплексно, что подразумевает реализацию идентификации сетевых ресурсов и пользователей, защиту информации и ресурсов от несанкционированного доступа, динамический активный контроль над сетью.

ЛВС должна обеспечить всем отделам предприятия:

· возможность обработки текстов;

· доступ к сети Интернет;

· возможность использования электронной почты;

· работу с базами данных;

· доступ к общим принтерам;

· возможность передачи данных.

Стек протоколов TCP/IP изображен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Стек протоколов TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP делится на 4 уровня: прикладной (application), транспортный (transport), межсетевой (internet) и уровень доступа к среде передачи (network access). Термины, применяемые для обозначения блока передаваемых данных, различны при использовании разных протоколов транспортного уровня - TCP и UDP, поэтому на рис. 2 изображено два стека.

Соотношение уровней стеков OSI и TCP/IP изображено на рисунке 3

Рисунок 3 - Соотношение уровней стеков OSI и TCP/IP

3. Выбор необходимого материала и оборудования

Спроектировать локальную вычислительную сеть организации по технологии Ethernet, располагающейся в двух зданиях (рис.).

Локальная вычислительная сеть организации

Проект должен удовлетворять следующим требованиям:

1. Каждый отдел предприятия должен иметь доступ к ресурсам всех остальных отделов;

2. Трафик, создаваемый сотрудниками одного отдела, не должен влиять на локальные сети других отделов, кроме случаев обращения к ресурсам локальных сетей других отделов;

3. Один файл - сервис может поддерживать не более 30 пользователей;

4. Файловые серверы не могут совместно использоваться несколькими отделами;

5. Все повторители, мосты и коммуникаторы должны располагаться в коммутационных шкафах (WS);

6. Расстояние между компьютерами на моноканале не должно быть менее одного метра;

7. Коммутационное оборудование и файл - серверы должны иметь защиту от пропадания сетевого напряжения;

8. Спроектированная сеть должна работать устойчиво. В случаи неустойчивости работы сети проект должен быть переработан;

9. Допускается использовать следующие комбинации кабелей: витая пара и оптоволокно;

10. Проект должен иметь минимальную стоимость;

11. Скорость передачи данных не должна быть ниже 10 Мбит/сек;

12. Тип используемой сетевой технологии - Ethernet;

13. В проекте можно использовать лишь оборудование из табл. 1.

Таблица 1 Перечень используемого оборудования

Наименование

Условная стоимость (y.e.)

Тонкий коаксиальный кабель (за один метр)

Неэкранированная витая пара (за один метр)

Двужильный оптоволоконный кабель (за один метр)

Сетевой адаптер с разъемом BNC

Сетевой адаптер с разъемом RJ - 45

Двухпортовый повторитель (HUB) c разъемами BNC

Коммутатор на 8 портов с разъемами BNC

Коммутатор на 6 оптических портах

Двухпортовый мост с любой комбинацией портов для коаксиальных кабелей, неэкранированных витых пар и оптоволоконных кабелей

Коммутатор на 6 оптических портах и 24 порта с разъемом RJ - 45

Коммутатор на 8 портов разъемом RJ - 45

Коммутатор на 36 портов разъемом RJ - 45

Источник бесперебойного питания на 800 ВА

Файловый сервер на основе процессора Pentium с предустановленной операционной системой (максимум на 30 пользователей)

В фирме имееется 4 отдела. Из которых три располагаются в корпусе 1, а четвертый, в корпусе два, удаленном от первого на 300 метров. В каждом отделе установлен персональный компьютер (ПК) в количестве:

В отделе маркетинга - 7 шт.

В отделе АСУ - 10 шт.

В производственном отделе - 42 шт.

В проектном отделе - 30 шт.

Соединение ПК, внутри отделов, будет производиться с помощью коаксиального кабеля. Первой задачей является, размещение ПК в каждом отделе, т.е. ПК должны располагаться не в случайном порядке и не кучно, а на приемлемом друг от друга расстоянии. На рисунке 8 показаны схемы размещения ПК, с указанными расстояниями между ними.

Для оптимизации работы вся локальная сеть (ЛВС) разбивается на сегменты. Каждому отделу соответствует свой сегмент. Все сегменты будут подключены к головному коммутатору. Выбираем из таблицы 1 коммутатор на 8 оптических портах с разъемом BNC, который будет являться головным. Коммутатор защищен от падения сетевого напряжения источником бесперебойного питания на 800 ВА. Данный коммутатор автоматически определит скорость работы каждого сегмента и поддержит ее. Это позволит получить требуемую скорость передачи данных, не ниже 10 Мбит/сек. Головной коммутатор располагается в коммутационном шкафу WS3 производственного отдела.

Отдел маркетинга.

В отделе имеется 7 ПК и коммутационный шкаф WC1. Для устойчивой работы сети разбиваем отдел на 2 сегмента по 3 и 4 ПК. Расстояние между последним ПК в первом сегменте и головным коммутатором, для сегмента, что позволяет его использовать как единое целое, т.к. длина сегмента не будет превышать 185 метров.

В коммутационном шкафу WC1 расположен файл-сервер отдела (файл-сервер на основе процессора Pentium с предустановленной операционной системой), источник бесперебойного питания, и коммутатор на 8 портов с разъемами BNC. Все ПК и файл-сервер оснащены сетевыми адаптерами с разъемами BNC и соединены между собой тонким коаксиальным кабелем с помощью BNC Т-конекторов.

Связь компьютеров и файл-сервера

В свободный разъем последнего Т-коннектора вставляется «заглушка» - терминатор (рисунок). Для того, чтобы тонкий коаксиальный кабель не находился в натянутом состоянии, между компьютерами оставляем на каждом участке запас равный одному метру.

Терминатор

Отдел АСУ.

В отделе находятся 10 компьютеров и коммутационный шкаф WC2. В шкафу WC2 располагаются коммутатор, источник бесперебойного питания, который подключен к файл-серверу. Файл-сервер на основе процессора Pentium с предустановленной операционной системой находится непосредственно в отделе. Все ПК и файл-сервер оснащены сетевыми адаптерами с разъемами BNC. Персональные компьютеры и файл-сервер соединены между собой тонким коаксиальным кабелем с помощью BNC Т-коннекторов. В свободный разъем последнего Т-коннектора вставляется «заглушка» - терминатор. Сегмент LS2 для более устойчивой работы раздели на 2 сегмента по 5 ПК. Коммутатор подключен к головному коммутатору в шкафу WC3 в производственном отделе. Для того, чтобы тонкий коаксиальный кабель не находился в натянутом состоянии, между компьютерами оставляем на каждом участке запас равный одному метру. Длина сегмента LS2- а от последнего ПК до головного коммутатора и с учетом запаса кабеля между ПК, составляет, для сегмента LS2-б, что не превышает допустимых 185 метров.

Производственный отдел.

В отделе имеется 42 компьютеров и коммутационный шкаф WC3. В связи с большим числом компьютеров, целесообразно разделить их. Таким образом, мы получаем 7 сегментов LS3-а, LS3-б, LS3-в и т.д., в каждом из которых по 6 ПК. Сегменты объединены между собой 8-ми портовыми коммутаторами с разъемами BNC (3 шт.). Использование коммутатора позволяет без потерь в скорости обойти правило «5-4-3», кроме того, использование коммутатора дает большую защищенность от возникновения коллизий, чем следование вышеупомянутому правилу. В данном отделе будет использоваться два файл-сервера.

В коммутационном шкафу отдела WC3 будут располагаться источник бесперебойного питания, который подключен к файл-серверу; коммутаторы данного отдела, соединяющие отдельные сегменты; головной коммутатор всей сети.

Все ПК и файл-серверы оснащены сетевыми адаптерами с разъемами BNC и соединены между собой тонким коаксиальным кабелем с помощью BNC Т-коннекторов. Для того, чтобы тонкий коаксиальный кабель не находился в натянутом состоянии, между компьютерами оставляем на каждом участке запас равный одному метру. В свободный разъем последнего Т-конектора вставляется «заглушка» - терминатор.

Общая длина сегмента LS3-а от последнего ПК до коммутатора составляет. Общая длина сегмента LS3-б от последнего ПК до коммутатора составляет. Общая длина сегмента LS3-в от последнего ПК до коммутатора составляет. Общая длина сегмента LS3-г от последнего ПК до коммутатора составляет. Общая длина сегмента LS3-д от последнего ПК до коммутатора составляет. Общая длина сегмента LS3-е от последнего ПК до коммутатора составляет. Общая длина сегмента LS3-ж от последнего ПК до коммутатора составляет. Длина ни одного из сегментов не превышает допустимой в 185 м.

Проектный отдел

В отделе имеется 30 ПК и коммутационный шкаф WC4. Сегмент S4 для более устойчивой работы раздели на 5 сегментов. В коммутационном шкафу устанавливаем источник бесперебойного питания, защищающий файл-серверы от падения сетевого напряжения, коммутатор на 8 портов с разъемами BNC объединяющий сегменты. Все ПК и файл-серверы оснащены сетевыми адаптерами с разъемами BNC и соединены между собой тонким коаксиальным кабелем с помощью BNC Т-коннекторов. В свободный разъем последнего Т-коннектора вставляется «заглушка» - терминатор. Для того, чтобы тонкий коаксиальный кабель не находился в натянутом состоянии, между компьютерами оставляем на каждом участке запас равный одному метру. Длина сегмент LS4-а от последнего ПК до коммутационного шкафа WC4 составляет. Длина сегмента LS4-б от последнего ПК до коммутационного шкафа WC4 составляет. Длина сегмента LS4-в от последнего ПК до коммутационного шкафа WC4 составляет. Длина сегмента LS4-г от последнего ПК до коммутационного шкафа WC4 составляет. Длина сегмента LS4-д от последнего ПК до коммутационного шкафа WC4 составляет. Длина ни одного из сегментов не превышает допустимой в 185 м.

Соединение отделов между собой

Корпус 2 удален от корпуса 1 на 300 метров. Корпуса соединены между собой трубопроводом. Для того чтобы связать сегмент WC4 с головным коммутатором, прокладываем в трубопроводе двужильный оптоволоконный кабель (табл. 1). Длина кабеля составляет 320 метров. С каждой стороны оставляем запас 10 метров, два из которых требуются для разделки кабеля, остальные восемь укладываются в шкафу кольцами в связи с технологическими требованиями. Для того чтобы перейти от одной среды передачи данных к другой, выбираем из таблицы 1 двухпортовый мост с комбинацией портов «коаксиальный кабель - оптоволоконный кабель», который устанавливается в шкафу WC4, и «оптоволоконный кабель - коаксиальный кабель», который устанавливается в шкафу WC3. Оба моста защищены от падения напряжения источником бесперебойного питания. Мост «оптоволоконный кабель - коаксиальный кабель» в шкафу WC3 в свою очередь подключается с помощью тонкого коаксиального кабеля непосредственно к головному коммутатору.

Таким образом, получили сеть, соединяющую два здания, имеющую минимальную стоимость, но при этом в ней отсутствует широковещательный трафик и скорость передачи данных достигает не менее 10 Мбит/с. На рисунках 8 и 9 показаны соответственно схема размещения персональных компьютеров, входящих в состав локальной вычислительной сети и схема подключения персональных компьютеров со схемой кабельных прокладок и длин кабельных сегментов.

WS1: Файл - сервер отдела

Коммутатор отдела маркетинга на 8 портов с разъемами BNC.

WS2: Файл - сервер отдела

Источник бесперебойного питания;

Коммутатор отдела АСУ на 8 портов с разъемами BNC.

WS3: 2 источника бесперебойного питания;

2 файл - сервера отдела;

2 коммутатора на 8 портов с разъемами BNC;

Головной коммутатор на 8 портов с разъемами BNC;

Двухпоротовый мост «коаксиальный кабель - оптоволокно».

WS4: Файл - сервер отдела

Источник бесперебойного питания;

Коммутатор проектного отдела на 8 портов с разъемами BNC;

Мост «коаксиальный кабель - оптоволоконный кабель»

На рисунке 12 показана схема размещения оборудования в кабельных шкафах и линии коммутации данного оборудования.

Для того чтобы сеть работала устойчиво, то есть не происходило искажений передаваемой информации или ее пропадание, необходимо выполнения следующих условий:

1. Длина сегмента не должна превышать допустимую величину:

тонкий коаксиал - 185 м;

оптика - 2000 м (имеем максимум 320 м).

2. Общая длина сети не должна превышать 2,5 км.

3. Количество компьютеров в сети не должно превышать 90 шт. (имеем 89 компьютеров + 5 файл-серверов отделов).

4. Один файл-сервер может поддерживать не более 30 пользователей (имеем максимум 30 пользователей).

5. Файл-серверы не могут совместно использоваться несколькими отделами.

6. Все повторители, мосты и коммутаторы должны распологаться в коммутационных шкафах.

7. Должно выполняться правило «5-4-3» (выполняется).

Не имеется ни одного превышения требуемых параметров. Следовательно, нет необходимости выполнять проверку устойчивости с использованием PDV (время двойного интервала - не должно превышать 575 битовых интервалов) и PVV (уменьшение межкадрового интервала не должно превышать 49 битовых интервалов). Соблюдение этих требований обеспечивает устойчивую работу сети даже в тех случаях, когда нарушаются вышеизложенные условия. Данная проверка будет выполнена для полной уверенности работоспособности сети.

Для упрощения расчетов используются справочные данные организации IEEE, содержащие данные задержек распространения сигнала в повторителях, приемопередатчиках и различных физических средах.

Таблица 4 Данные для расчета PDV

Для расчета на устойчивость рисуют участок с наиболее удаленными станциями.

Левый сегмент - сегмент, откуда начинается прохождение сигнала.

Правый сегмент - сегмент, куда приходит сигнал.

Промежуточный сегмент - сегмент между левым и правым сегментами.

Расчет должен проводиться дважды, при распространении сигнала в обе стороны, т.к. результат может быть разный в случае несимметричной сети. Если хотя бы в одном случае по PDV не выполняется, сеть будет терять кадры из-за пропуска коллизий.

Расчет будем производить для двух самых удаленных друг от друга компьютеров из отдела маркетинга и из проектного отдела. Схематическое изображение показано на рисунке 13.

Произведем расчет устойчивости сети с использованием PDV и PVV

4. Экономический расчет проекта

Практическое использование моделей ЛВС во многих случаях предполагает наличие информации о реальных характеристиках вычислительного процесса. Такая информация может быть получена эмпирическими методами, на основе которых в настоящее время создаются средства для исследования аппаратно-программных компонентов ЛВС. Необходимая информация собирается с помощью специальных средств,

которые обеспечивают измерение параметров, характеризующих динамику функционирования ЛВС в режимах опытной и нормальной эксплуатации. К таким средствам относятся сетевые анализаторы, анализаторы протоколов и т.п..Создание средств для измерений параметров функционирования ЛВС, в том числе и операционных систем ЛВС, относится к числу новых задач в вычислительной технике. Экспериментальные методы позволяют создать основу количественной оценки эффективности ВС для достижения следующих практических целей: анализа имеющихся ЛВС, выбора наилучшей и синтеза новой ЛВС. Оценка характеристик аппаратно-программных средств связана с проведением экспериментов и измерений, которые с практической точки зрения могут рассматриваться как процесс получения полезной информации. Данные измерений представляются в виде, пригодном для последующего анализа. Это осуществляется с помощью специальных средств обработки, создание которых связано с разработкой анализаторов. Эта взаимосвязь касается, например, выбора единых форматов данных, удобных не только для измерений, но и для обработки их результатов. В общем случае этап измерений предшествует этапу обработки, и средства обработки должны быть рассчитаны на эффективное применение к большим массивам информации, поскольку для измерений на ЛВС характерны, как правило, большие объемы и высокая плотность регистрируемых данных. На завершающем этапе экспериментальных исследований проводится анализ результатов измерений, который состоит в получении содержательных выводов об исследуемой ЛВС. Важным условием для формирования таких выводов является удачное представление результатов измерений. Эффективность экспериментальных методов в значительной степени зависит от качества планирования экспериментов и правильности выбора типа нагрузки. Эксперимент состоит из набора тестов, выполняемых в процессе исследований, а тест, в свою очередь, состоит из ряда сеансов или «прогонов». Термин «сеанс» чаще применяется для измерений, а «прогон», как правило, - для имитационного моделирования. В течение сеанса или прогона накапливается информация о поведении системы и, возможно, рабочей нагрузке. Поскольку рабочая нагрузка меняется, число наблюдений, которое требуется получить для каждой интересующей пользователя величины, должно быть таким, чтобы распределения для этих величин и их моменты могли быть оценены с требуемой точностью. Таким образом, продолжительность сеанса зависит от необходимого числа наблюдений.

Эксперимент длительностью в один сеанс достаточен для оценки, если нужно, рассмотреть только одну конфигурацию системы и один тип, рабочей нагрузки. Например, если измерения производятся для того, чтобы выяснить, обеспечивает ли данная ЛВС при заданной рабочей нагрузке (трафике) удовлетворительную производительность, т.е. отвечает ли она определенным требованиям. Эксперименты длительностью в несколько сеансов необходимы, если предстоит определить влияние определенных факторов на производительность системы или производится оптимизация системы последовательными итерациями.

5. Настройка сетевого оборудования и конечных пользователей

Настройка оборудования - наиболее сложный этап в инсталляции сети. Чем сложнее сеть, тем больше разнородного технически сложного оборудования в ней применяется, тем более глубокие знания и опыт требуется от инженера для настройки этого оборудования. Окончательная настройка и отладка оборудования под цели заказчика занимает иногда намного большее время, чем инсталляция. От оптимизации большого количества параметров каждого сетевого устройства зависит производительность будущей сети. А значит от этого зависит производительность работы персонала компании.

Настройка оборудования может включать, по желанию заказчика, в себя следующие этапы и работы:

1. настройка коммутаторов, маршрутизаторов и межсетевых экранов (Firewall). Настройка обычно включает в себя разделение сети на виртуальные локальные сети, разработку и настройку правил маршрутизации, обеспечения качества обслуживания, обеспечения безопасности, обеспечение шифрования критичных данных, организацию удаленного защищенного доступа к данным корпоративной сети. В список настраиваемого оборудования входят активные устройства сетевой среды, такие как мультиплексоры, коммутаторы, маршрутизаторы, межсетевые экраны, служебные сервера (DNS, DHCP, HTTP, MAIL), а также очень часто магистральные медные и оптические мультиплексоры.

2. в настоящее время с развитием беспроводных технологий ни одна корпоративная сеть передачи данных не обходится без WI-FI сети. Поэтому в настройку также попадают и беспроводные точки доступа. Организация удобной, масштабируемой, управляемой из единой точки сети требует знания современных технологий. Правильно настроенная сеть обеспечивает высокую надежность, централизованное управление, а также дополнительные сервисы, такие как авторизация, handover, и другие.

3. помимо сетевого оборудования требуют настройки и сетевые принтеры, многофункциональные печатающие устройства, копиры. В настоящее время они являются автономными сетевыми устройствами и наравне с компьютерной техникой требуют профессиональной настройки. Ввод настроек лучше поручить специалистам, т.к. непрофессиональное обращение с высокотехнологичной техникой может вывести ее из строя. Помимо этого, неавторизованные инсталляции не приветствуются производителями, и самостоятельно произведенная настройка и установка оборудования, без привлечения авторизованного сервис-центра, - риск потерять гарантию на дорогостоящее оборудование.

4. технологии передачи данных совершенствуются, и на сегодня в список оборудования, часто используемого корпоративными заказчиками, традиционно входят системы видеоконференцсвязи. Правильная настройка системы позволяет получать качественное изображение, экономить на полосе пропускания, полностью использовать весь функционал системы для конечного пользователя. В систему видеоконференцсвязи входят не только сервера видеоконференции, но и оконечные терминальные устройства - IP видеотелефоны, видеотерминалы, системы коллективной видеосвязи. Правильная настройка всего класса устройств, совместно с центральной системой, обеспечит реализацию качественной услуги и сервиса для пользователя.

Современный широкополосный беспроводной маршрутизатор представляет собой многофункциональное устройство, в котором объединены:

· маршрутизатор;

· коммутатор сети Fast Ethernet (10/100 Мбит/с);

· точка беспроводного доступа;

· брандмауэр;

· NAT-устройство.

Основная задача, возлагаемая на беспроводные маршрутизаторы - это объединение всех компьютеров домашней сети в единую локальную сеть с возможностью обмена данными между ними и организация высокоскоростного, безопасного подключения к Интернету всех домашних компьютеров.

Использование беспроводного маршрутизатора для подключения

В настоящее время наиболее популярными способами являются подключение к Интернету по телефонной линии с использованием ADSL-модема и по выделенной линии Ethernet. Исходя из этого, все беспроводные маршрутизаторы можно условно разделить на два типа:

· для подключения по выделенной Ethernet-линии;

· для подключения по телефонной линии.

В последнем случае в маршрутизатор встроен еще и ADSL-модем.

Согласно статистике, у провайдеров все более популярным становится способ подключения по выделенной Ethernet-линии. При этом предназначенные для этого маршрутизаторы могут использоваться и для подключения к Интернету по телефонной линии, но для этого придется дополнительно приобрести ADSL-модем.

В дальнейшем мы будем рассматривать только маршрутизаторы, предназначенные для подключения к Интернету по выделенной Ethernet-линии.

Итак, маршрутизаторы - это сетевые устройства, устанавливаемые на границе внутренней локальной домашней сети и Интернета, а следовательно, выполняющие роль сетевого шлюза. С конструктивной точки зрения маршрутизаторы должны иметь как минимум два порта, к одному из которых подключается локальная сеть (этот порт называется внутренним LAN-портом), а ко второму - внешняя сеть, то есть Интернет (данный порт называется внешним WAN-портом). В домашних маршрутизаторах предусмотрены один WAN - порт и четыре внутренних LAN-порта, которые объединяются в коммутатор (рис. 2). И WAN-, и LAN-порты имеют интерфейс 10/100Base-TX, и к ним можно подключать сетевой Ethernet-кабель.

LAN и WAN - порты маршрутизатора

Интегрированная в маршрутизатор точка беспроводного доступа позволяет организовать беспроводной сегмент сети, который для маршрутизатора относится к внутренней сети. В этом смысле компьютеры, подключаемые к маршрутизатору беспроводным способом, ничем не отличаются от тех, что подключены к LAN-порту.

Задача интегрированного в маршрутизатор брандмауэра сводится к обеспечению безопасности внутренней сети. Для этого брандмауэры должны уметь маскировать защищаемую сеть, блокировать известные типы хакерских атак и утечку информации из внутренней сети, контролировать приложения, получающие доступ во внешнюю сеть.

Для того чтобы реализовать указанные функции, брандмауэры анализируют весь трафик между внешней и внутренней сетями на предмет его соответствия тем или иным установленным критериям или правилам, определяющим условия прохождения трафика из одной сети в другую. Если трафик отвечает заданным критериям, то брандмауэр пропускает его через себя. В противном случае, то есть если установленные критерии не соблюдены, трафик блокируется. Брандмауэры фильтруют как входящий, так и исходящий трафик, а также позволяют управлять доступом к определенным сетевым ресурсам или приложениям.

По своему назначению брандмауэры напоминают контрольно-пропускной пункт охраняемого объекта, где производится проверка документов всех входящих на территорию объекта и всех покидающих ее. Если пропуск в порядке - доступ на территорию разрешен. Аналогично действуют и брандмауэры, только в роли людей, проходящих через КПП, выступают сетевые пакеты, а пропуском является соответствие заголовков этих пакетов заданному набору правил.

Все современные маршрутизаторы со встроенными брандмауэрами являются NAT-устройствами, то есть поддерживают протокол трансляции сетевых адресов NAT (Network Address Translation). Данный протокол не является составной частью брандмауэра, но способствует повышению безопасности сети. Основная его задача - решение проблемы дефицита IP-адресов, которая становится все более актуальной по мере роста числа компьютеров.

Протокол NAT определяет, каким образом происходит преобразование сетевых адресов. NAT-устройство преобразует IP-адреса, зарезервированные для частного использования в локальных сетях, в открытые IP-адреса. К частным адресам относятся следующие IP-диапазоны: 10.0.0.0-10.255.255.255, 172.16.0.0-172.31.255.255, 192.168.0.0-192.168.255.255. Частные IP-адреса нельзя использовать в Глобальной сети, поэтому они могут свободно применяться только для внутренних целей.

Помимо перечисленных функциональных возможностей некоторые модели беспроводных маршрутизаторов имеют ряд дополнительных. К примеру, они могут быть оборудованы портами USB 2.0, к которым можно подключать внешние устройства с возможностью организации разделяемого сетевого доступа к ним. Так, при подключении к маршурутизатору принтеров по интерфейсу USB 2.0 мы получаем еще и принт-сервер, а при подключении внешнего жесткого диска - сетевое устройство хранения данных типа NAS (Network Attached Storage). Кроме того, в последнем случае используемое в маршрутизаторах ПО позволяет организовать даже FTP-сервер.

Существуют модели маршрутизаторов, которые имеют не только USB-порты, но и встроенный жесткий диск, а потому могут применяться для сетевого хранения данных, в качестве FTP-серверов для доступа как извне, так и из внутренней сети и даже выполнять функции мультимедийных центров.

Несмотря на кажущуюся схожесть функциональных возможностей широкополосных беспроводных маршрутизаторов, между ними есть существенные различия, которые в конечном счете и определяют, подойдет конкретный маршрутизатор для ваших целей или нет. Дело в том, что разные интернет-провайдеры используют различные типы подключения к Интернету. Если речь идет о подключении одного компьютера (без применения маршрутизатора), то проблем не возникает, поскольку пользовательские операционные системы (например, Windows XP/Vista) содержат программные средства, которые поддерживают все типы подключения, применяемые провайдерами. Если же для подключения домашней сети к Интернету используется маршрутизатор, то необходимо, чтобы он полностью поддерживал тип подключения, применяемый провайдером (типы подключения мы рассмотрим в разделе, посвященном настройке WAN-интерфейса).

Практически все маршрутизаторы, ориентированные на домашних пользователей, имеют встроенные программные средства быстрой настройки (мастера настройки) или средства для автонастройки - например Quick Setup, Smart Setup, NetFriend и др. Однако нужно иметь в виду, что всегда может найтись такой провайдер, который не будет поддерживать функцию автоматической настройки конкретного маршрутизатора. Кроме того, наличие таких функций вовсе не означает, что нажатием одной «волшебной» кнопки вы сразу справитесь со всеми проблемами и настроите свой маршрутизатор. Ведь даже для того, чтобы добраться до этой «волшебной» кнопки, придется выполнить некоторые настройки сетевого интерфейса в компьютере.

По вышеизложенным причинам мы не будем полагаться на возможности автоматической настройки маршрутизатора и рассмотрим наиболее универсальный способ его ручной пошаговой настройки.

Настройку маршрутизатора целесообразно производить в следующей последовательности:

· Получение доступа к web-интерфейсу маршрутизатора.

· Настройка LAN-интерфейса и встроенного DHCP-сервера.

· Настройка WAN-интерфейса с организацией соединения с Интернетом для всех компьютеров локальной сети.

· Настройка беспроводной сети (если имеются беспроводные клиенты).

· Настройка брандмауэра.

· Настройка протокола NAT (если требуется).

Первым этапом настройки маршрутизатора является получение сетевого доступа к его настройкам посредством web-интерфейса (во все маршрутизаторы встроен web-сервер).

Рассмотрим подробнее этапы настройки LAN-интерфейса и встроенного DHCP-сервера, а также настройки WAN-интерфейса. О настройке беспроводной сети, брандмауэра и протокола NAT в данной статье мы рассказывать не станем - этим вопросам будут посвящены отдельные публикации.

Получение доступа к web - и нтерфейсу маршрутизатора

Чтобы получить доступ к web-интерфейсу маршрутизатора, к LAN-порту необходимо подключить компьютер (ноутбук). Первое, что потребуется выяснить, - это IP-адрес LAN-порта маршрутизатора, логин и пароль, заданный по умолчанию. Любой маршрутизатор, будучи сетевым устройством, имеет собственный сетевой адрес (IP-адрес). Для того чтобы выяснить IP-адрес LAN-порта маршрутизатора и пароль, придется пролистать инструкцию пользователя.

Если маршрутизатор не эксплуатировался ранее, то его настройки совпадают с настройками по умолчанию (заводскими). В большинстве случаев IP-адрес LAN-порта маршрутизатора - 192.168.1.254 либо 192.168.1.1 с маской подсети 255.255.255.0, а пароль и логин - admin. Если маршрутизатор уже эксплуатировался и в нем менялись настройки по умолчанию, но вы не знаете ни IP-адреса LAN-порта, ни логина и пароля, то первое, что придется сделать, - это сбросить все настройки (вернуться к заводским). Для этого у всех маршрутизаторов имеется специальная заглубленная кнопка сброса настроек (Reset). Если нажать на нее (при включенном питании маршрутизатора) и удерживать в течение нескольких секунд, то маршрутизатор перезагрузится и восстановит свои заводские настройки.

Кроме возможности быстрого возврата к заводским настройкам, большинство маршрутизаторов имеет встроенный DHCP-сервер, активированный по умолчанию. Это позволяет легко подключаться к маршрутизатору, поскольку компьютеру, подключенному к LAN-порту маршрутизатора, будет автоматически присвоен IP-адрес той же подсети, к которой принадлежит и сам LAN-порт маршрутизатора, а в качестве IP-адреса шлюза по умолчанию будет применяться IP-адрес LAN-порта маршрутизатора. Но для того, чтобы воспользоваться этой возможностью, необходимо убедиться, что в свойствах сетевого соединения компьютера, применяемого для подключения к LAN-порту маршрутизатора, установлена функция динамического присвоения IP-адреса (Obtain IP address automatically). Она активирована по умолчанию для всех сетевых интерфейсов, и если после установки операционной системы сетевые соединения на компьютере не настраивались специально, то, скорее всего, вы сможете получить доступ к настройкам маршрутизатора сразу после подключения к его LAN-порту компьютера.

Если же таким способом подключиться к маршрутизатору не удается, то придется предварительно настроить сетевой интерфейс подключаемого к маршрутизатору компьютера. Смысл настройки заключается в том, чтобы сетевой интерфейс компьютера, который подключается к LAN-порту маршрутизатора, и LAN-порт маршрутизатора имели IP-адреса, принадлежащие к одной и той же подсети. Предположим, LAN-порт маршрутизатора имеет IP-адрес 192.168.1.1. Тогда сетевому интерфейсу подключаемого компьютера необходимо присвоить статический IP-адрес 192.168.1.х (например, 192.168.1.100) с маской подсети 255.255.255.0. Кроме того, в качестве IP-адреса шлюза по умолчанию необходимо указать IP-адрес LAN-порта маршрутизатора (в нашем случае - 192.168.1.1).

Настройка сетевого интерфейса компьютера зависит от используемой операционной системы.

Заключение

В данной работе были рассмотрены основные составные части ЛВС, а также процесс передачи данных в сети на всех уровнях (логических и аппаратных). Смоделирована локальная вычислительная сеть торгового предприятия с учетом требований к будущей структуре. Исходя из размеров помещения найдена и максимально оптимизирована длина кабеля, соединяющая все компоненты сети.

На сегодняшний день разработка и внедрение ЛВС является одной из самых интересных и важных задач в области информационных технологий. Все больше возрастает необходимость в контроле информации в режиме реального времени, постоянно растет трафик сетей всех уровней. В связи с этим появляются новые технологии передачи информации в ЛВС.

Например, среди последних открытий следует отметить возможность передачи данных с помощью обычных линий электропередач, при чем данный метод позволяет увеличить не только скорость, но и надежность передачи.

Сетевые технологии очень быстро развиваются, в связи с чем они начинают выделяться в отдельную информационную отрасль. Ученые прогнозируют, что ближайшим достижением этой отрасли будет полное вытеснение других средств передачи информации (телевидение, радио, печать, телефон и т.д.). На смену этим «устаревшим» технологиям придет компьютер, он будет подключен к некоему глобальному потоку информации, возможно даже это будет Internet, и из этого потока можно будет получить любую информацию в любом представлении.

Список используемой литературы

1. СПб1. Кузнецов М.А., «Современные технологии и стандарты подвижной связи».: Линк, 2006.

2. Маккалоу Д., «Секреты беспроводных технологий» / - М.: НТ-Пресс, 2010.

3. Мауфер Т., «WLAN: практическое руководство для администраторов и профессиональных пользователей» / - М.: КУДИЦ-Образ, 2011.

4. Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Основы локальных сетей. Курс лекций. - М.: Интернет-университет информационных технологий, 2010.

5. Кузнецов М.А., «Современные технологии и стандарты подвижной связи» - СПб.: Линк, 2006.

6. Кузнецов М.А., «Современные технологии и стандарты подвижной связи» / Рыжков А.Е. - СПб.: Линк, 2009.

7. Маккалоу Д., «Секреты беспроводных технологий» / - М.: НТ-Пресс, 2010.

8. Мауфер Т., «WLAN: практическое руководство для администраторов и профессиональных пользователей» / - М.: КУДИЦ-Образ, 2011.

9. Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Основы локальных сетей. Курс лекций. - М.: Интернет-университет информационных технологий, 2010.

10. Олифер В.Г., Основы сетей передачи данных. - М.: Издательство: Питер, 2008.

11. Олифер В.Г., «Базовые технологии локальных сетей» - СПб.: Питер, 2009.

12. Олифер В.Г., Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник. - Санкт-Петербург, Питер, 2011.

13. Педжман Р., «Основы построения беспроводных локальных сетей стандарта 802.11. Практическое руководство по изучению, разработке и использованию беспроводных ЛВС стандарта 802.11» / Джонатан Лиэри. - М.: Cisco Press Перевод с английского Издательский дом «Вильямс», 2009.

14. Шахнович С., Современные беспроводные технологии. - ПИТЕР, 2008.

15. Щербо В.К. Стандарты вычислительных сетей. - М.: Кудиц - Образ, 2010.


Подобные документы

    Общая характеристика локальных вычислительных сетей, их основные функции и назначение. Разработка проекта модернизации локальной компьютерной сети предприятия. Выбор сетевого оборудования, расчет длины кабеля. Методы и средства защиты информации.

    дипломная работа , добавлен 01.10.2013

    Настройка телекоммуникационного оборудования локальной вычислительной сети. Выбор архитектуры сети. Сервисы конфигурации сервера. Расчет кабеля, подбор оборудования и программного обеспечения. Описание физической и логической схем вычислительной сети.

    курсовая работа , добавлен 22.12.2014

    Выбор протокола и технологии построения локальной вычислительной сети из расчёта пропускной способности - 100 Мбит/с. Выбор сетевого оборудования. Составление план сети в масштабе. Конфигурация серверов и рабочих станций. Расчёт стоимости владения сети.

    курсовая работа , добавлен 28.01.2011

    Разработка топологии сети, выбор операционной системы, типа оптоволоконного кабеля. Изучение перечня функций и услуг, предоставляемых пользователям в локальной вычислительной сети. Расчет необходимого количества и стоимости устанавливаемого оборудования.

    курсовая работа , добавлен 26.12.2011

    Построение сегментов локальной вычислительной сети, выбор базовых технологий для подразделений. Построение магистральных каналов взаимодействия между сегментами. Выбор оборудования для магистрали центральный офис – производство. Схема вычислительной сети.

    курсовая работа , добавлен 23.01.2013

    Расчеты параметров проектируемой локальной вычислительной сети. Общая длина кабеля. Распределение IP-адресов для спроектированной сети. Спецификация оборудования и расходных материалов. Выбор операционной системы и прикладного программного обеспечения.

    курсовая работа , добавлен 01.11.2014

    Анализ зоны проектирования, информационных потоков, топологии сети и сетевой технологии. Выбор сетевого оборудования и типа сервера. Перечень используемого оборудования. Моделирование проекта локальной сети с помощью программной оболочки NetCracker.

    курсовая работа , добавлен 27.02.2013

    Подбор пассивного сетевого оборудования. Обоснование необходимости модернизации локальной вычислительной сети предприятия. Выбор операционной системы для рабочих мест и сервера. Сравнительные характеристики коммутаторов D-Link. Схемы локальной сети.

    курсовая работа , добавлен 10.10.2015

    Выбор и обоснование архитектуры локальной вычислительной сети образовательного учреждения СОС Ubuntu Server. Описание физической схемы телекоммуникационного оборудования проектируемой сети. Настройка сервера, компьютеров и программного обеспечения сети.

    курсовая работа , добавлен 12.06.2014

    Выбор и обоснование технического обеспечения для разрабатываемой локальной сети в школе с использованием технологии Ethernet и топологией "звезда". Перечень активного и пассивного технического оборудования, необходимого для локальной вычислительной сети.

Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга (в пределах 10-15 км). Обычно такие сети строятся в пределах одного предприятия или организации.

Информационные системы, построенные на базе локальных вычислительных сетей, обеспечивают решение следующих задач:

Хранение данных;

Обработка данных;

Организация доступа пользователей к данным;

Передача данных и результатов их обработки пользователям.

Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Здесь обработка данных распределяется между двумя объектами: клиентом и сервером. В процессе обработки данных клиент формирует запрос к серверу на выполнение сложных процедур. Сервер выполняет запрос, обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Подобная модель вычислительной сети получила название архитектуры клиент - сервер.

По признаку распределения функций локальные компьютерные сети делятся на одноранговые и двухранговые (иерархические сети или сети с выделенным сервером).

В одноранговой сети компьютеры равноправны по отношению друг к другу. Каждый пользователь в сети решает сам, какие ресурсы своего компьютера он предоставит в общее пользование. Таким образом, компьютер выступает и в роли клиента, и в роли сервера. Одноранговое разделение ресурсов является вполне приемлемым для малых офисов с 5-10 пользователями, объединяя их в рабочую группу.

Двухранговая сеть организуется на основе сервера, на котором регистрируются пользователи сети.

Для современных компьютерных сетей типичной является смешанная сеть, объединяющая рабочие станции и серверы, причем часть рабочих станций образует одноранговые сети, а другая часть принадлежит двухранговым сетям.

Геометрическая схема соединения (конфигурация физического подключения) узлов сети называется топологией сети. Существует большое количество вариантов сетевых топологий, базовыми из которых являются шина, кольцо, звезда.



Шина . Канал связи, объединяющий узлы в сеть, образует ломаную линию - шину. Любой узел может принимать информацию в любое время, а передавать - только тогда, когда шина свободна. Данные (сигналы) передаются компьютером на шину. Каждый компьютер проверяет их, определяя, кому адресована информация, и принимает данные, если они посланы ему, либо игнорирует.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Если компьютеры расположены близко друг друга, то организация компьютерной сети с шинной топологией недорога и проста - необходимо просто проложить кабель от одного компьютера к другому. Затухание сигнала с увеличением расстояния ограничивает длину шины и, следовательно, число компьютеров, подключенных к ней.

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

Кольцо . Узлы объединены в сеть замкнутой кривой. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Передача данных осуществляется только в одном направлении. Каждый узел помимо всего прочего реализует функции ретранслятора. Он принимает и передает сообщения, а воспринимает только обращенные к нему. Используя кольцевую топологию, можно присоединить к сети большое количество узлов, решив проблемы помех и затухания сигнала средствами сетевой платы каждого узла. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

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

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

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

Звезда . Узлы сети объединены с центром лучами. Вся информация передается через центр, что позволяет относительно просто выполнять поиск неисправностей и добавлять новые узлы без прерывания работы сети. Однако расходы на организацию каналов связи здесь обычно выше, чем у шины и кольца.

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

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ВВЕДЕНИЕ

Цель прохождения производственной практики по профилю специальности заключалась в закреплении, углублении и систематизации знаний на основе деятельности компании ОАО «РадиоЗавод» по направлению «Управление в технических системах». В период прохождения производственной практики был выполнен план теоретической и практической подготовки студента в полном объеме.

За период с 1 июля по 29 июля мною было рассмотрено и изучено следующее: принципы построения локальных вычислительных сетей; структура и работа ЛВС; изучение сетевых протоколов; основы администрирования.

2. ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ

2.1 Топологии локальных сетей

Под ЛВС (англ. LAN - Lokal Area Network) понимают совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к единому каналу передачи данных.

Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети, а ребрам - физические связи между ними. Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями или 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.

Полносвязнаятопология (рисунок. 2.1, а) соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Действительно, каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров сети. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная электрическая линия связи. Полносвязные топологии применяются редко.

Ячеистаятопология получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей (рисунок. 2.1, б). В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы.

Общая шина(рисунок. 2.1, в) является очень распространенной топологией для локальных сетей. В этом случае компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю. 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 разъемов полностью парализует всю сеть. 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 (рисунок. 2.1, г). В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. Главное преимущество этой топологии это любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора. Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда (рисунок. 2.1, д).

В сетях с кольцевой конфигурацией (рисунок. 2.1, е) данные передаются по кольцу 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.

Рисунок 2.1 Типовые топологии сетей

2.2 Среда передачи данных

Линия связи (рисунок 2.2) состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры.

Рисунок 2.2 Состав линии связи

Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель, то есть набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны. В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на:

Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных.

Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала.

К основным характеристикам линий связи относятся:

· амплитудно-частотная характеристика;

· полоса пропускания;

· затухание;

· помехоустойчивость;

· перекрестные наводки на ближнем конце линии;

· пропускная способность;

· достоверность передачи данных;

· удельная стоимость.

Факторы, влияющие на физическую работоспособность сети:

1)Исправность компьютеров, подключенных к сети.

2)Исправность сетевого оборудования (адаптеры, трансиверы, разъемы и т.д.).

3)Целостность кабеля сети.

4)Ограничение длины кабеля, связанное с затуханием распространяющегося по нему сигнала.

2.3 Типы локальных сетей

Существует несколько видов компьютерных сетей:

· Глобальные сети,

· Региональные сети,

· Городские сети.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на:

· низкоскоростные (до 10 Мбит/с),

· среднескоростные (до 100 Мбит/с),

· высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

Для определения скорости передачи данных в сети широко используется термин бод. Baud - единица скорости передачи сигнала, измеряемая числом дискретных переходов или событий в секунду. Если каждое событие представляет собой один бит, бод эквивалентен, бит/сек.

С точки зрения организации взаимодействия компьютеров, сети делят на одноранговые (Peer-to-Peer Network) и с выделенным сервером (Dedicated Server Network).

Одноранговые сети. Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей.

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. Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как правило, осуществляется через сервер. Логическая организация такой сети может быть представлена топологией звезда. Роль центрального устройства выполняет сервер. Достоинства сети с выделенным сервером: надежная система защиты информации; высокое быстродействие; отсутствие ограничений на число рабочих станций; простота управления. Недостатки сети: высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер; зависимость быстродействия и надежности сети от сервера; меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.

Модемная связь. Наиболее распространённый и известный в России способ подключения к Интернету - модемная связь с использованием телефонной линии.

К компьютеру подключается модем - устройство для приёма и передачи данных, которое соединяется с обычной телефонной линией. Когда необходимо установить связь, при помощи модема производится набор телефонного номера, по которому отвечает другой модем, установленный у Интернет-провайдера. Между модемами устанавливается соединение и производится передача данных.

Основное достоинство модемной связи - её распространённость и невысокая цена. Если доступна качественная телефонная линия, доступна и модемная связь - нет необходимости в организации специального канала. Первоначальная цена подключения к провайдеру модемной связи невысока. Однако у модемной связи есть и крупные недостатки, значительная часть их которых связана с плачевным состоянием основной массы российских телефонных линий. Общеизвестная проблема модемной связи - невысокая скорость. Теоретически современные модемы способны обеспечивать передачу данных со скоростью до 56 Кбит/с по направлению от провайдера к пользователю и до 40 Кбит/c - от пользователя к провайдеру.

Технология Ethernet

Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Когда говорят Ethernet, то под этим обычно понимают любой из вариантов этой технологии. В более узком смысле Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на экспериментальной сети Ethernet Network.

Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде -- на канальном уровне модели OSI.

В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 имеет различные модификации - l0Base-5, l0Base-2, l0Base-T, l0Base-FL, l0Base-FB.

В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD).

Этот метод применяется исключительно в сетях с логической общей шиной. Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Одновременно все компьютеры сети имеют возможность немедленно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать на общую шину.

Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Затем кадр передается по кабелю. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции-источника также включен в исходный кадр, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ.

При описанном подходе возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общему кабелю. Для уменьшения вероятности этой ситуации непосредственно перед отправкой кадра передающая станция анализирует возникновение на нем электрических сигналов, чтобы обнаружить, не передается ли уже по кабелю кадр данных от другой станции. Если опознается несущая (carrier-sense, CS), то станция откладывает передачу своего кадра до окончания чужой передачи, и только потом пытается вновь его передать.

Чтобы корректно обработать коллизию, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется обнаружение коллизии (collision detection, CD).

Token Ring -- технология локальной вычислительной сети (LAN) кольца с «маркерным доступом».

Технология Token Ring является более сложной технологией, чем Ethernet. Она обладает свойствами отказоустойчивости. В сети Token Ring определены процедуры контроля работы сети, которые используют обратную связь кольцеобразной структуры - посланный кадр всегда возвращается в станцию - отправитель. В некоторых случаях обнаруженные ошибки в работе сети устраняются автоматически, например, может быть восстановлен потерянный маркер.

В сети Token Ring кольцо образуется отрезками кабеля, соединяющими соседние станции. Таким образом, каждая станция связана со своей предшествующей и последующей станцией и может непосредственно обмениваться данными только с ними. Для обеспечения доступа станций к физической среде по кольцу циркулирует кадр специального формата и назначения - маркер.

Получив маркер, станция анализирует его и при отсутствии у нее данных для передачи обеспечивает его продвижение к следующей станции. Станция, которая имеет данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, что дает ей право доступа к физической среде и передачи своих данных. Затем эта станция выдает в кольцо кадр данных установленного формата последовательно по битам. Переданные данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одной станции к другой. Кадр снабжен адресом назначения и адресом источника.

Все станции кольца ретранслируют кадр побитно, как повторители. Если кадр проходит через станцию назначения, то, распознав свой адрес, эта станция копирует кадр в свой внутренний буфер и вставляет в кадр признак подтверждения приема. Станция, выдавшая кадр данных в кольцо, при обратном его получении с подтверждением приема изымает этот кадр из кольца и передает в сеть новый маркер для обеспечения возможности другим станциям сети передавать данные.

2.4 Скоростные оптоволоконные сети

В силу того, что оптоволоконный кабель использует свет (фотоны) вместо электричества, почти все проблемы, присущие медному кабелю, такие как электромагнитные помехи, перекрестные помехи (переходное затухание) и необходимость заземления, полностью устраняются. Также он обеспечивает повышенную по сравнению с медью секретность передаваемых данных, поскольку не испускает электромагнитного излучения, и к нему практически невозможно подключиться без разрушения целостности.

Недостатки оптоволокна в основном связаны со стоимостью его прокладки и эксплуатации, которые обычно намного выше, чем для медной среды передачи данных.

Сегодня оптоволокно позиционируется как высокоскоростная сетевая технология, и фактически все применяемые протоколы канального уровня используют его в той или иной форме. Вот некоторые из них:

Fast Ethernet (100BaseFX);

Gigabit Ethernet (1000BaseFX);

Fiber Distributed Data Interface (FDDI);

Asynchronous Transfer Mode;

Этот метод обеспечивает наибольшие на сегодняшний день скорости, что дает хороший повод к развитию технологий передачи данных по оптоволокну. Пропускная способность может достигать порядка Терабит (1000 гигабит) в секунду. Если сравнивать с другими способами передачи информации, то порядок величин Тбит/с просто недостижим.

2.5 Беспроводные сетевые технологии

Беспроводные технологии -- подкласс информационных технологий, служат для передачи информации на расстояние между двумя и более точками, не требуя связи их проводами. Для передачи информации может использоваться инфракрасное излучение, радиоволны, оптическое или лазерное излучение.

В настоящее время существует множество беспроводных технологий, наиболее часто известных пользователям по их маркетинговым названиям, таким как Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth. Каждая технология обладает определёнными характеристиками, которые определяют её область применения.

Wi-Fi . Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка, когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с -- наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно, ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала.

WiMAX -- телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств.

В общем виде WiMAX сети состоят из следующих основных частей: базовых и абонентских станций, а также оборудования, связывающего базовые станции между собой, с поставщиком сервисов и с Интернетом.

Для соединения базовой станции с абонентской используется высокочастотный диапазон радиоволн от 1,5 до 11 ГГц. В идеальных условиях скорость обмена данными может достигать 70 Мбит/с, при этом не требуется обеспечения прямой видимости между базовой станцией и приёмником. Между базовыми станциями устанавливаются соединения (прямой видимости), использующие диапазон частот от 10 до 66 ГГЦ, скорость обмена данными может достигать 140 Мбит/c. При этом по крайней мере одна базовая станция подключается к сети провайдера с использованием классических проводных соединений.

Bluetooth -- это технология передачи радиосигнала малой мощности, разработанная для замены существующих кабельных соединений офисной и бытовой техники с широким спектром переносных устройств (мобильных телефонов, цифровых фотоаппаратов, проигрывателей и т. д.).

Технология использует небольшие приемопередатчики малого радиуса действия, либо непосредственно встроенные в устройство, либо подключаемые через свободный порт или PC-карту. Адаптеры работают в радиусе до 10 м.

Устройства, использующие стандарт Bluetooth, функционируют в диапазоне 2,4 ГГц ISM (Industrial, Scientific, Medical -- промышленный, научный и медицинский диапазон) и способны передавать данные со скоростью до 720 Кбит/с. Такие показатели достигаются при использовании мощности передачи 1 МВт и задействованном механизме переключения частоты, предотвращающем интерференцию.

3. СЕТЕВЫЕ ПРОТОКОЛЫ

3.1 MAC-адреса

MAC-адрес (Media Access Control -- управление доступом к среде) -- это уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице оборудования компьютерных сетей.

В широковещательных сетях (таких, как сети на основе Ethernet) MAC-адрес позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу. Таким образом, MAC-адреса формируют основу сетей на канальном уровне, которую используют протоколы более высокого уровня. Для преобразования MAC-адресов в адреса сетевого уровня и обратно применяются специальные протоколы (например, ARP и RARP в сетях TCP/IP).

Структура MAC-адреса

· Первый бит MAC-адреса получателя называется битом I/G (широковещательным). В адресе источника он называется индикатором маршрута от источника (Source Route Indicator).

· Второй бит определяет способ назначения адреса

· Три старших байта адреса называются защитным адресом (Burned In Address, BIA) или уникальным идентификатором организации (Organizationally Unique Identifier, OUI)

· За уникальность младших трех байт адреса отвечает сам производитель.

Рисунок 3.1 Структура MAC-адреса

3.2 Модель OSI

Из того, что протокол представляет собой соглашение, принятое двумя взаимодействующими объектами, в данном случае двумя работающими в сети компьютерами, совсем не следует, что он обязательно является стандартным. Но на практике при реализации сетей обычно используются стандартные протоколы. Это могут быть фирменные, национальные или международные стандарты.

В начале 80-х годов ряд международных организаций по стандартизации -- ISO, ITU-T и некоторые другие -- разработали модель, которая сыграла значительную роль в развитии сетей. Эта модель называется моделью ISO/OSI.

Модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) определяет различные уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией пакетов, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.

В модели OSI (рисунок 3.2) средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств.

Рисунок 3.2 Модель OSI

Физический уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические/оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включают: тип кабелей и разъемов, разводку контактов в разъемах, схему кодирования сигналов для значений 0 и 1.

Протоколы физического уровня: IRDA, USB, EIA RS-232, RS-485, Ethernet (включая 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-TX, 100BASE-FX, 100BASE-T, 1000BASE-T, 1000BASE-SX и другие), 802.11Wi-Fi, DSL, ISDN, IEEE 802.15, Firewire.

Канальный уровень обеспечивает передачу пакетов данных, поступающих от протоколов верхних уровней, узлу назначения, адрес которого также указывает протокол верхнего уровня. Одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другая задача канального уровня -- реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок.

Спецификации IEEE 802.x делят канальный уровень на два подуровня: управление логическим каналом (LLC) и управление доступом к среде (MAC). LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня, а подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде.

Протоколы: ATM, Fiber Distributed Data Interface (FDDI), IEEE 802.11 wireless LAN, Link Access Procedures, Point-to-Point Protocol (PPP), Serial Line Internet Protocol (SLIP) (obsolete), Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25.

Сетевой уровень предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок в сети.

Пример: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена), X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2) CLNP (сетевой протокол без организации соединений), IPsec (Internet Protocol Security), ICMP (Internet Control Message Protocol), RIP (Routing Information Protocol), ARP (Address Resolution Protocol).

Транспортный уровень предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты (UDP-датаграмма, TCP-сегмент), размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает.

Пример: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), FCP (Fiber Channel Protocol), NBF (NetBIOS Frames protocol), NCP (NetWare Core Protocol), SPX (Sequenced Packet Exchange), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

Сеансовый уровень модели отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений.

Пример: ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), L2F (Layer 2 Forwarding Protocol), NetBIOS (Network Basic Input Output System), PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol), RPC (Remote Procedure Call Protocol), SMPP (Short Message Peer-to-Peer), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protocol).

Представительный уровень имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. Уровень представления -- согласовывает представление (синтаксис) данных при взаимодействии двух прикладных процессов: преобразование данных из внешнего формата во внутренний. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб.

Прикладной уровень -- это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют совместную работу, например с помощью протокола электронной почты.

Пример: HTTP, POP3, SMTP, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET.

Протокол IPX предназначен для передачи дейтограмм в системах, неориентированных на соединение, он обеспечивает связь между NetWare серверами и конечными станциями. IPX-пакеты могут рассылаться широковещательно.

Протокол SPX -- протокол последовательного обмена пакетами. Это протокол транспортного уровня с соединением. Работает поверх сетевого протокола IPX. Предполагается, что перед отправкой сообщения между рабочими станциями устанавливается соединение. На уровне протокола SPX достоверность (надёжность) передачи информации резко возрастает. При неверной передаче пакета выполняется повторная его передача.

Протокол NetBEUI вследствие своей примитивности требует меньше всего ресурсов и обеспечивает наивысшую скорость работы, но из-за ряда присущих ему недостатков, таких как невозможность маршрутизации и сильная зашумлённость в большой сети, NetBEUI можно эффективно использовать только в небольших локальных сетях (IBM разработала протокол NetBEUI для локальных сетей, содержащих порядка 20 -- 200 рабочих станций).

TCP протокол с установление соединения, находится на транспортном уровне стека TCP/IP, между протоколом IP и собственным приложением. Протокол IP занимается пересылкой дейтаграмм по сети, не гарантируя доставку, целостность, порядок прибытия информации и готовность получателя к приему данных, все эти задачи возложены на протокол TCP.

SMTP -- это сетевой протокол, предназначенный для передачи электронной почты в сетях TCP/IP. Работа с SMTP происходит непосредственно на сервере получателя. Поддерживает функции: установление соединения, аутентификация, передача данных. В настоящее время протокол SMTP является стандартным для электронной почты и его используют все клиенты и серверы.

POP3 (протокол почтового отделения, версия 3) используется почтовым клиентом для получения сообщений электронной почты с сервера. Обычно используется в паре с протоколом SMTP. Почтовые сообщения принимаются почтовым сервером и сохраняются там, пока на рабочей станции клиента не будет запущено приложение POP3. Это приложение устанавливает соединение с сервером и забирает сообщения оттуда.

IMAP -- протокол прикладного уровня для доступа к электронной почте. Аналогично POP3, служит для работы с входящими письмами, однако обеспечивает дополнительные функции, в частности, возможность поиска по ключевому слову без сохранения почты в локальной памяти.

SMB/CIFS -- сетевой протокол прикладного уровня для удалённого доступа к файлам, принтерам и другим сетевым ресурсам, а также для межпроцессного взаимодействия.

HTTP -- «протокол передачи гипертекста», протокол прикладного уровня передачи данных. HTTP в настоящее время повсеместно используется во Всемирной паутине для получения информации с веб-сайтов.

HTTPS -- расширение протокола HTTP, поддерживающее шифрование. Он обеспечивает защиту от атак, основанных на прослушивании сетевого соединения.

FTP -- протокол, предназначенный для передачи файлов в компьютерных сетях. FTP позволяет подключаться к серверам FTP, просматривать содержимое каталогов и загружать файлы с сервера или на сервер. Протокол FTP относится к протоколам прикладного уровня и для передачи данных использует транспортный протокол TCP.

4. ОСНОВЫ МАРШРУТИЗАЦИИ

4.1 Сетевое оборудование

Сетевые карты - это контроллеры, подключаемые в слоты расширения материнской платы компьютера, предназначенные для передачи сигналов в сеть и приема сигналов из сети.

Концентраторы (Hub) - это центральные устройства кабельной системы или сети физической топологии "звезда", которые при получении пакета на один из своих портов пересылает его на все остальные. В результате получается сеть с логической структурой общей шины.

Повторители (Repeater)- устройства сети, усиливает и заново формирует форму входящего аналогового сигнала сети на расстояние другого сегмента. Повторитель действует на электрическом уровне для соединения двух сегментов. Повторители ничего распознают сетевые адреса и поэтому не могут использоваться для уменьшения трафика.

Коммутаторы (Switch) - управляемые программным обеспечением центральные устройства кабельной системы, сокращающие сетевой трафик за счет того, что пришедший пакет анализируется для выяснения адреса его получателя и соответственно передается только ему.

Маршрутизаторы (Router)- стандартные устройства сети, работающие на сетевом уровне и позволяющее переадресовывать и маршрутизировать пакеты из одной сети в другую, а также фильтровать широковещательные сообщения.

4.2 Маршрутизация

топология сеть связь маршрутизация

Маршрутизация -- процесс определения маршрута следования информации в сетях связи.

Маршруты могут задаваться административно (статические маршруты), либо вычисляться с помощью алгоритмов маршрутизации, базируясь на информации о топологии и состоянии сети, полученной с помощью протоколов маршрутизации (динамические маршруты).

Таблица маршрутизации -- электронная таблица или база данных, хранящаяся на маршрутизаторе, описывающая соответствие между адресами назначения и интерфейсами, через которые следует отправить пакет данных до следующего маршрутизатора.

Таблица маршрутизации обычно содержит: адрес сети или узла назначения; маску сети назначения; шлюз, обозначающий адрес маршрутизатора в сети, на который необходимо отправить пакет, следующий до указанного адреса назначения; метрику -- числовой показатель, задающий предпочтительность маршрута. Чем меньше число, тем более предпочтителен маршрут (интуитивно представляется как расстояние).

Статическая маршрутизация - вид маршрутизации, при котором маршруты указываются в явном виде при конфигурации маршрутизатора. Вся маршрутизация при этом происходит без участия каких-либо протоколов маршрутизации.

Динамическая маршрутизация -- когда записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации.

IP-адрес -- уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP. Адрес состоит из двух частей - номер сети и номер узла в сети

Автоматическое распределение. При данном способе каждому компьютеру на постоянное использование выделяется произвольный свободный IP-адрес из определённого администратором диапазона.

Динамическое распределение. Этот способ аналогичен автоматическому распределению, за исключением того, что адрес выдаётся компьютеру не на постоянное пользование, а на определённый срок.

Рисунок 4.1 Маршрутизация в сетях TCP/IP

DNS -- компьютерная распределённая система для получения информации о доменах. Чаще всего используется для получения IP-адреса по имени хоста (компьютера или устройства), получения информации о маршрутизации почты, обслуживающих узлах для протоколов в домене.

ARP -- использующийся в компьютерных сетях протокол низкого уровня, предназначенный для определения адреса канального уровня по известному адресу сетевого уровня.

Узел, которому нужно выполнить отображение IP-адреса на локальный адрес, формирует ARP запрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно. Все узлы локальной сети получают ARP запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным. В случае их совпадения узел формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP запросе отправитель указывает свой локальный адрес.

Преобразование адресов выполняется путем поиска в таблице. Эта таблица, называемая ARP-таблицей, хранится в памяти и содержит строки для каждого узла сети. В двух столбцах содержатся IP- и Ethernet-адреса. Если требуется преобразовать IP-адрес в Ethernet-адрес, то ищется запись с соответствующим IP-адресом.

Рисунок 4.2. ARP-таблица

ARP-таблица необходима потому, что IP-адреса и Ethernet-адреса выбираются независимо, и нет какого-либо алгоритма для преобразования одного в другой. IP-адрес выбирает менеджер сети с учетом положения машины в сети internet. Если машину перемещают в другую часть сети internet, то ее IP-адрес должен быть изменен. Ethernet-адрес выбирает производитель сетевого интерфейсного оборудования из выделенного для него по лицензии адресного пространства. Когда у машины заменяется плата сетевого адаптера, то меняется и ее Ethernet-адрес.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

За период прохождения производственной практики по профилю специальности было рассмотрено следующие:

1) принципы построения ЛВС;

2) факторы, влияющие на работоспособность сети;

3) сетевая модель OSI;

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

    Основные типовые топологии вычислительных сетей, их изучение, анализ, оценка. Вывод о работе сетей с различной топологией (цепочечной, полносвязной, ячеистой, комбинированной). Преимущества и недостатки топологий, влияющих на производительность сети.

    дипломная работа , добавлен 02.03.2009

    Общие принципы организации локальных сетей, их типология и технология построения. Разработка проекта объединения двух вычислительных сетей, сравнение конфигураций. Выбор медиаконвертера, радиорелейного оборудования, обоснование и настройка роутера.

    дипломная работа , добавлен 18.03.2015

    Характеристика основных устройств объединения сетей. Основные функции повторителя. Физическая структуризация сетей ЭВМ. Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet. Особенности использования оборудования 100Base-T в локальных сетях.

    реферат , добавлен 30.01.2012

    Теоретические основы организации локальных компьютерных сетей: определение ЛС, топология, используемые протоколы обмена данными для связи рабочих станций и ЭВМ; программные средства. Сетевое окружение; идентификация компьютера с помощью IP-адреса.

    курсовая работа , добавлен 15.05.2014

    Состав локальной вычислительной сети, ее основные элементы и их назначение. Роль кабелей в построении локальных связей вычислительных сетей, преимущества их использования. Разновидности и конфигурации кабелей, их конструктивные особенности и применение.

    дипломная работа , добавлен 08.06.2009

    Предназначение коммутатора, его задачи, функции, технические характеристики. Достоинства и недостатки в сравнении с маршрутизатором. Основы технологии организации кабельных систем сети и архитектура локальных вычислительных сетей. Эталонная модель OSI.

    отчет по практике , добавлен 14.06.2010

    Изучение локальных сетей. Особенности различных типов топологий локальных сетей: шина, звезда, кольцо. Эталонная модель OSI. Сущность структурного подхода к созданию структурированных информационных систем. Передача информации в сети. Адресация пакетов.

    реферат , добавлен 17.12.2010

    Разработка варианта интеграции локальных вычислительных сетей МИЭТ и студгородка МИЭТ, удовлетворяющий обе стороны. Анализ целесообразности реализации связи ЛВС МИЭТ и Студгородка МИЭТ посредством радиоканала. Обзор технологий оборудования радиосетей.

    дипломная работа , добавлен 10.09.2010

    Классификация телекоммуникационных сетей. Схемы каналов на основе телефонной сети. Разновидности некоммутируемых сетей. Появление глобальных сетей. Проблемы распределенного предприятия. Роль и типы глобальных сетей. Вариант объединения локальных сетей.

    презентация , добавлен 20.10.2014

    Классификация сетей и способы коммутации. Виды связи и режимы работы сетей передачи сообщений. Унификация и стандартизация протоколов. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем. Особенность подготовки данных. Взаимодействие информационных систем.

Архитектура взаимодействия компьютеров в локальной вычислительной сети строится на стандарте Open Systems Interconnection (OSI), разработанного Международной организацией по стандартизации (англ. ISO - International Standards Organization). Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная специализированная задача. Соглашения для связи одного уровня с другим называют протоколом. Так вкраце выглядит работа локальной сети или работа ЛВС.

Базовая модель OSI содержит семь отдельных уровней:

  • Уровень 1: физический – физические параметры среды передачи;
  • Уровень 2: канальный - формирование кадров, управление доступом к среде;
  • Уровень 3: сетевой - маршрутизация, управление потоками данных;
  • Уровень 4: транспортный - обеспечение взаимодействия удаленных процессов;
  • Уровень 5: сеансовый - поддержка диалога между удаленными процессами;
  • Уровень 6: представлении данных - интерпретация передаваемых данных;
  • Уровень 7: прикладной - пользовательское управление данными.

Уровень 1 Определяет параметры среды передачи данных.

Для кабельной среды передачи данных разработан стандарт кабельной сети - Структурированная кабельная система- универсальная кабельная сеть, предназначенная как для построения компьютерной сети так и для работы иных систем, напр. телефонной сети.

Структура ЛВС используют кабели типа витая пара категорий 5e, 6 и 7, кабели оптоволоконные, радиочастотный диапазон 2,4 и 5,1 Gгц. Коаксиальные кабели используются на устаревших сетях и в новых установках не применяются.

Существует три топологий соединения компонентов сети в ЛВС:

  • Топология компьютерной сети - звезда.
  • Топология компьютерной сети - кольцо.
  • Топология компьютерной сети - общая шина.

В топологии звезды каждая рабочая станция связана отдельным кабелем с центральным узлом – концентратором. Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей (при небольших и средних нагрузках). Затраты на прокладку кабелей наиболее высокие, что компенсируется не высокой стоимостью оборудования. На сегодняшний день наиболее распространена в мире и реализована в протоколах Ethernet.

При кольцевой топологии компьютерной сети рабочие станции связаны одна с другой по замкнутому кругу. Локальная вычислительная сеть Token Ring и FDDI являются представителями таких сетей. В настоящее время эта схема ЛВС утрачивает свое значение.

При шинной топологии компьютерной сети среда передачи информации представляется в форме коммуникационной линии, к которой подключены все рабочие станции. В настоящее время схема локальной сети с этой топологией утрачивают свое значение.

Уровень 2 Протоколы канального уровня Ethernet.

Ethernet наиболее распространенный стандарт ЛВС. Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3.

Все протоколы IEEE 802.3 определяют параметры среды передачи данных, алгоритм доступа к среде и скорость передачи данных. Один из значимых параметров – скорость передачи данных охватывает диапазон от 10 Mbps (Ethernet) до 1000 Mbps (Gigabit Ethernet) и 10 GBit Ethernet.

Уровень 3 Протоколы сетевого уровня.

В настоящее время стандартом дефакта является протокол IP (internet Protocol). Другие используемые протоколы NetBIOS EUI компании Microsoft и IPX компании Novell все более заменяются протоколом IP.

Уровень 4-7.

Протоколы этих уровней менее специализированы и их реализация определяется множеством задач взаимодействия прикладных программ пользователей.

Основой любой информационной сети является кабельная система. Компания "Комьюнет" - системный интегратор - предлагает широкий выбор установка локальных вычислительных сетей ЛВС и монтаж структурированных кабельных систем СКС.

13 протоколы канального уровня

Канальный уровень (англ. Data Link layer ) - второй уровень сетевой модели OSI, предназначенный для передачи данных узлам, находящимся в том же сегменте локальной сети. Также может использоваться для обнаружения и, возможно, исправления ошибок, возникших на физическом уровне. Примерами протоколов, работающих на канальном уровне, являются: Ethernet для локальных сетей (многоузловой), Point-to-Point Protocol (PPP), HDLC и ADCCP для подключений точка-точка (двухузловой).

Канальный уровень отвечает за доставку кадров между устройствами, подключенными к одному сетевому сегменту. Кадры канального уровня не пересекают границ сетевого сегмента. Функции межсетевой маршрутизации и глобальной адресацииосуществляются на более высоких уровнях модели OSI, что позволяет протоколам канального уровня сосредоточиться на локальной доставке и адресации.

Заголовок кадра содержит аппаратные адреса отправителя и получателя, что позволяет определить, какое устройство отправило кадр и какое устройство должно получить и обработать его. В отличие от иерархических и маршрутизируемых адресов, аппаратные адреса одноуровневые. Это означает, что никакая часть адреса не может указывать на принадлежность к какой либо логической или физической группе.

Когда устройства пытаются использовать среду одновременно, возникают коллизии кадров. Протоколы канального уровня выявляют такие случаи и обеспечивают механизмы для уменьшения их количества или же их предотвращения.

Многие протоколы канального уровня не имеют подтверждения о приёме кадра, некоторые протоколы даже не имеют контрольной суммы для проверкицелостности кадра. В таких случаях протоколы более высокого уровня должны обеспечивать управление потоком данных, контроль ошибок, подтверждение доставки и ретрансляции утерянных данных.

На этом уровне работают коммутаторы, мосты.

В программировании доступ к этому уровню предоставляет драйвер сетевой платы. [источник не указан 822 дня ] В операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой, это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS. [источник не указан 822 дня ] [ значимость факта? ]

Длина пакета, формируемого протоколом канального уровня, ограничена сверху посредством MTU. MTU может быть изменено. Минимальная длина кадра прописывается в стандартах и не может быть изменена.

Подуровни канального уровня[править | править вики-текст]

Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня. MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC(Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.

Функции канального уровня[править | править вики-текст]

1. Получение доступа к среде передачи. Обеспечение доступа - важнейшая функция канального уровня. Она требуется всегда, за исключением случаев, когда реализована полносвязная топология (например, два компьютера, соединенных через кроссовер, или компьютер со свичом в полнодуплексном режиме).

2. Выделение границ кадра. Эта задача также решается всегда. Среди возможных решений этой задачи - резервирование некоторой последовательности, обозначающей начало или конец кадра.

3. Аппаратная адресация (или адресация канального уровня). Требуется в том случае, когда кадр могут получить сразу несколько адресатов. В локальных сетях аппаратные адреса (MAC-адреса) применяются всегда.

4. Обеспечение достоверности принимаемых данных. Во время передачи кадра есть вероятность, что данные исказятся. Важно это обнаружить и не пытаться обработать кадр, содержащий ошибку. Обычно на канальном уровне используются алгоритмы контрольных сумм, дающие высокую гарантию обнаружения ошибок.

5. Адресация протокола верхнего уровня. В процессе декапсуляции указание формата вложенного PDU существенно упрощает обработку информации, поэтому чаще всего указывается протокол, находящийся в поле данных, за исключением тех случаев, когда в поле данных может находиться один-единственный протокол.

14 протокол сетевого уровня TCP/IP

Над созданием протоколов, необходимых для существования глобальной сети, трудились лучшие умы человечества. Одним из них был Винтон Серф (Vinton G. Cerf). Сейчас этого человека называют "отцом Интернета". В 1997 году Президент США Билл Клинтон наградил Винтона Серфа и его коллегу Роберта Кана (Robert E. Kahn) Национальной медалью за заслуги в области технологии, отметив их вклад в становление и развитие Интернета. Ныне Винтон Серф занимает пост старшего вице-президента по Интернет-архитектуре в корпорации MCI WorldCom Inc.

В 1972 году группа разработчиков под руководством Винтона Серфа разработала протокол TCP/IP - Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Протокол управления передачей/Протокол Интернета).

Эксперимент по разработке этого протокола проводился по заказу Министерства обороны США. Данный проект получил название ARPANet (Advanced Research Projects Agency Network - Сеть агентства важных исследовательских проектов). Очевидно, что в обстановке войны, когда необходимость в обмене информацией встает как никогда остро, возникает проблема непредсказуемости состояния пути, по которому будет передана та или иная информация - любой из узлов передачи в любой момент может быть выведен из строя противником. Поэтому главной задачей при разработке сетевого протокола являлась его "неприхотливость" - он должен был работать с любым сетевым окружением и, кроме того, обладать гибкостью в выборе маршрута при доставке информации.

Позже TCP/IP перерос свое изначальное предназначение и стал основой стремительно развивавшейся глобальной сети, ныне известной как Интернет, а также небольших сетей, использующих технологии Интернета - интранет. Стандарты TCP/IP являются открытыми и непрерывно совершенствуются.

На самом деле TCP/IP является не одним протоколом, а целым набором протоколов, работающих совместно. Он состоит из двух уровней. Протокол верхнего уровня, TCP, отвечает за правильность преобразования сообщений в пакеты информации, из которых на приемной стороне собирается исходное послание. Протокол нижнего уровня, IP, отвечает за правильность доставки сообщений по указанному адресу. Иногда пакеты одного сообщения могут доставляться разными путями.

Схема функционирования протокола TCP/IP:

Протокол HTTP (Hypertext Transfer Protocol - Протокол передачи гипертекста) является протоколом более высокого уровня по отношению к протоколу TCP/IP - протоколом уровня приложения. HTTP был разработан для эффективной передачи по Интернету Web-страниц. Именно благодаря HTTP мы имеем возможность созерцать страницы Сети во всем великолепии. Протокол HTTP является основой системы World Wide Web.

Вы отдаете команды HTTP, используя интерфейс броузера, который является HTTP-клиентом. При щелчке мышью на ссылке броузер запрашивает у Web-сервера данные того ресурса, на который указывает ссылка - например, очередной Web-страницы.

Чтобы текст, составляющий содержимое Web-страниц, отображался на них определенным образом - в соответствии с замыслом создателя страницы - он размечается с помощью особых текстовых меток - тегов языка разметки гипертекста (HyperText Markup Language, HTML).

Адреса ресурсов Интернета, к которым вы обращаетесь по протоколу HTTP, выглядит примерно следующим образом: http://www.tut.by

Протокол FTP (File Transfer Protocol - Протокол передачи файлов) специально разработан для передачи файлов по Интернету. Позже мы поговорим о нем подробно. Сейчас скажем лишь о том, что адрес FTP-ресурса в Интернете выглядит следующим образом: ftp://ftp.netscape.com

С помощью этого протокола вы можете подключиться к удаленному компьютеру как пользователь (если наделены соответствующими правами, то есть знаете имя пользователя и пароль) и производить действия над его файлами и приложениями точно так же, как если бы работали на своем компьютере.

Telnet является протоколом эмуляции терминала. Работа с ним ведется из командной строки. Если вам нужно воспользоваться услугами этого протокола, не стоит рыскать по дебрям Интернета в поисках подходящей программы. Telnet-клиент поставляется, например, в комплекте Windows 98.

Чтобы дать команду клиенту Telnet соединиться с удаленным компьютером, подключитесь к Интернету, выберите в меню Пуск (Start) команду Выполнить (Run) и наберите в строке ввода, например, следующее: telnet lib.ru

(Вместо lib.ru вы, разумеется, можете ввести другой адрес.) После этого запустится программа Telnet, и начнется сеанс связи.

WAIS расшифровывается как Wide-Area Information Servers. Этот протокол был разработан для поиска информации в базах данных. Информационная система WAIS представляет собой систему распределенных баз данных, где отдельные базы данных хранятся на разных серверах. Сведения об их содержании и расположении хранятся в специальной базе данных - каталоге серверов. Просмотр информационных ресурсов осуществляется с помощью программы - клиента WAIS.

Поиск информации ведется по ключевым словам, которые задает пользователь. Эти слова вводятся для определенной базы данных, и система находит все соответствующие им фрагменты текста на всех серверах, где располагаются данные этой базы. Результат представляется в виде списка ссылок на документы с указанием того, насколько часто встречается в данном документе искомое слово и все искомые слова в совокупности.

Даже в наши дни, когда систему WAIS можно считать морально устаревшей, специалисты во многих областях при проведении научных исследований тем не менее обращаются к ней в поисках специфической информации, которую не могут найти традиционными средствами.

Адрес ресурса WAIS в Интернете выглядит примерно так: wais://site.edu

Протокол Gopher - протокол уровня приложения, разработанный в 1991 году. До повсеместного распространения гипертекстовой системы World Wide Web Gopher использовался для извлечения информации (в основном текстовой) из иерархической файловой структуры. Gopher был провозвестником WWW, позволявшим с помощью меню передвигаться от одной страницы к другой, постепенно сужая круг отображаемой информации. Программы-клиенты Gopher имели текстовый интерфейс. Однако пункты меню Gopher могли указывать и не только на текстовые файлы, но также, например, на telnet-соединения или базы данных WAIS.

Gopher переводится как "суслик", что отражает славное университетское прошлое разработчиков этой системы. Студенческие спортивные команды Университета Миннесоты носили название Golden Gophers ("Золотые суслики").

Сейчас ресурсы Gopher можно просматривать с помощью обычного Web-броузера, так как современные броузеры поддерживают этот протокол.

Адреса информационных ресурсов Gopher имеют примерно следующий вид: gopher://gopher.tc.umn.edu

WAP (Wireless Application Protocol) был разработан в 1997 году группой компаний Ericsson, Motorola, Nokia и Phone.com (бывшей Unwired Planet) для того, чтобы предоставить доступ к службам Интернета пользователям беспроводных устройств - таких, как мобильные телефоны, пейджеры, электронные органайзеры и др., использующих различные стандарты связи.

К примеру, если ваш мобильный телефон поддерживает протокол WAP, то, набрав на его клавиатуре адрес нужной Web-страницы, вы можете увидеть ее (в упрощенном виде) прямо на дисплее телефона. В настоящее время подавляющее большинство производителей устройств уже перешли к выпуску моделей с поддержкой WAP, который также продолжает совершенствоваться.

15 назначение протоколов транспортного уровня .

TCP (Transmission Control Protocol)· UDP (User Datagram Protocol) ·Транспортный уровень (англ. Transport layer) - 4-й уровень сетевой модели OSI предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка. Пример: TCP, UDP. TCP (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей) обеспечивает надежную передачу сообщений между удаленными узлами сети за счет образования логических соединений. TCP позволяет без ошибок доставить сформированный на одном из компьютеров поток байт на любой другой компьютер, входящий в составную сеть. TCP делит поток байт на части - сегменты и передает их сетевому уровню. После того как эти сегменты будут доставлены в пункт назначения, протокол TCP снова соберет их в непрерывный поток байт. UDP (User Datagram Protocol - протокол дейтаграмм пользователя) обеспечивает передачу данных дейтаграммным способом. Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных без подтверждения приема), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных. Некоторые протоколы сетевого уровня, называемые протоколами без установки соединения, не гарантируют, что данные доставляются по назначению в том порядке, в котором они были посланы устройством-источником. Некоторые транспортные уровни справляются с этим, собирая данные в нужной последовательности до передачи их на сеансовый уровень. Мультиплексирование (multiplexing) данных означает, что транспортный уровень способен одновременно обрабатывать несколько потоков данных (потоки могут поступать и от различных приложений) между двумя системами. Механизм управления потоком данных - это механизм, позволяющий регулировать количество данных, передаваемых от одной системы к другой. Протоколы транспортного уровня часто имеют функцию контроля доставки данных, заставляя принимающую данные систему отправлять подтверждения передающей стороне о приеме данных. Протоколы транспортного уровня предназначены для обеспечения непосредственного информационного обмена между двумя пользовательскими процессами. Существует два типа протоколов транспортного уровня – сегментирующие протоколы и не сегментирующие протоколы доставки дейтаграмм. Сегментирующие протоколы транспортного уровня, разбивают исходное сообщение на блоки данных транспортного уровня - сегменты. Протоколы доставки дейтаграмм не сегментируют сообщение и отправляют его одним куском, который называется «дейтаграмма». При этом функции установления и разрыва соединения, управления потоком не нужны. Протоколы доставки дейтаграмм просты для реализации, однако, не обеспечивают гарантированной и достоверной доставки сообщений. В качестве протоколов транспортного уровня в сети Internet могут быть использованы два протокола:

Вопросы протоколы тпс и урс


Похожая информация.


2024 © gtavrl.ru.