Конфигурации локальных сетей

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное автономное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт электроэнергетики и информатики

Кафедра информационных технологий

 

Реферат

по дисциплине

«Мировые информационные ресурсы»

Тема: Конфигурации локальных сетей.

 

 

 

Выполнил		Студент гр. Зитм-301с Блохов А.Ю. Шифр зачетной книжки 1102611
Проверил		Ст. преподаватель

 

 

Екатеринбург, 2013

Содержание

 

 

 

 

 

Реферат

Введение

 

Локальные сети в настоящее время являются обязательной принадлежностью любой компании, имеющей больше одного компьютера. В связи с этим, технологии локальных сетей, аппаратного их обеспечения развиваются очень быстрыми темпами. Усложняется организация локальных сетей, появляются новые методы, технологии и механизмы передачи данных.

В данной работе рассматриваются вопросы локальных сетей, их конфигураций, вопросы взаимодействия сетевых средств между собой, какие алгоритмы они используют, чем отличаются друг от друга.

В первой главе рассматриваются общие принципы, лежащие в основе всех локальных сетей, разъясняются основные понятия и правила обмена.

Вторая глава посвящена особенностям наиболее распространенных топологий локальных сетей, рассматриваются их особенности, различия и достоинства.

Принципам коммутации в локальных сетях отведена глава 3. Здесь рассматриваются различные способы передачи данных - виды коммутации. Дается краткая характеристика данного принципа, перечисляются основные достоинства, недостатки и различия или совпадения между собой методов коммутации.

 

 

1. Определение локальных сетей  и их топология

 

1.1 Место и роль локальных сетей

 

Передача информации между компьютерами существует, возможно, с самого момента возникновения вычислительной техники. Она позволяет организовать совместную работу отдельных компьютеров, решать одну задачу с помощью распределения вычислительных процессов между несколькими компьютерами, специализировать каждый компьютер на выполнении какой-то одной функции, решать проблему совместного использования ресурсов и множество других. Средств и способов обмена информацией в настоящее время предложено множество: от простейшего переноса файлов с помощью оптических дисков до всемирной компьютерной сети Internet. Что же можно сказать про локальные сети? Какое место в этой иерархии занимают они?

Чаще всего под определением «локальные сети» (Local Area Network, LAN) понимаются такие сети, которые имеют небольшие, локальные размеры, соединяют близко расположенные компьютеры. Но такое определение не слишком точно. Некоторые локальные сети легко обеспечивают связь на расстоянии нескольких километров или даже их десятков. Отсюда противоречие с первоначальным определением термина «локальные сети». Но, с другой стороны, по глобальной сети (Wide Area Network, WAN или Global Area Network, GAN) вполне могут связываться компьютеры, находящиеся на соседних столах в одной комнате, но ее не называют локальной сетью. Близко расположенные компьютеры могут также связываться с помощью кабеля, или без кабеля: по инфракрасному каналу, порту Wi-Fi, Bluetooth, GPRS. Но такая связь также не называется локальной сетью.

Также не совсем корректно определение локальной сети как малой сети, которая связывает небольшое количество компьютеров. В реальности наиболее часто локальная сеть (ЛС) связывает от двух до нескольких десятков компьютеров. Но предельные возможности нескольких локальных сетей гораздо выше: максимальное число абонентов может достигать тысячи.

В некоторой литературе локальная сеть определяется как «система для непосредственного соединения многих компьютеров». Это определение предполагает, что информация передается от компьютера к компьютеру по единой среде передачи без посредников. Но в пределах единой локальной сети может использоваться различные среды передачи. Например, как электрические кабели различных типов, так и оптоволоконные кабели. «Без посредников» в современных локальных сетях тоже не обойтись: необходимо использовать различные мосты, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы. Все эти устройства производят сложную обработку передаваемой информации, управляют потоками данных, а также выполняют другие различные функции, без которых невозможно представить полноценное функционирование локальной сети. Но не совсем понятно, можно считать их посредниками или нет.

Наиболее точно было бы определить локальную сеть как такую сеть, которая позволяет пользователям не замечать связи. Компьютеры, связанные локальной сетью, объединяются, по сути, в один виртуальный компьютер, ресурсы которого могут быть доступны всем пользователям. Причем, этот доступ не менее удобен, чем к ресурсам каждого персонального компьютера (ПК). Удобство в данном случае определяется высокой скоростью доступа к ресурсам «виртуального компьютера»: обмен информацией между приложениями осуществляется незаметно для пользователя. При таком подходе ни глобальные сети, ни медленная связь через последовательные или параллельные порты не попадают под определение локальной сети.

Отсюда следует, что скорость передачи по локальной сети должна расти по мере усовершенствования оборудования, роста быстродействия компьютеров. Именно это и можно наблюдать: если ещё сравнительно недавно вполне приемлемой считалась скорость обмена в 1-10 Мбит/с, то сейчас среднескоростной считается сеть, работающая на скорости 100 Мбит/с и активно разрабатываются средства для скорости 1000 Мбит/с и даже больше.

Таким образом, можно сделать вывод, что главное отличие локальной сети от любой другой - высокая скорость обмена. Но также важны и другие факторы.

Например, такой фактор, как защита информации от ошибок передачи. При передаче данных в локальной сети необходимо обеспечить низкий уровень ошибок передачи. Для этого используется комплекс аппаратных и программных средств, прокладываемые линии связи высокого качества.

Также принципиальной характеристикой сети является такая характеристика, как возможность работать с большими нагрузками, то есть с большой интенсивностью обмена (трафиком). Эта характеристика определяет время «простоя» компьютера - насколько долго ПК будет ждать своей очереди на передачу. Это может происходить в случаях, когда ЛС имеет не слишком эффективный механизм обмена. И даже если скорость в сети будет высока и ошибки передачи будут сведены к минимуму, проблема задержки доступа к сетевым ресурсам и информации будет осложнять работу в ЛС.

Следует также обратить внимание на тот факт, что локальной сетью можно назвать такую систему передачи данных, которая позволяет объединить несколько (более 2х) компьютеров, но никак не два, как в ситуации коммутации через стандартные порты. Ведь локальная сеть должна быть легко масштабируема - при увеличении числа подключаемых компьютеров механизм обмена должен подстраиваться под это изменение и не давать сбой. Это также важная характеристика ЛС.

Подводя некий итог, сформулируем отличительные признаки локальной сети

высокая скорость передачи данных;

большая пропускная способность;

низкий уровень ошибок передачи данных (в норме вероятность передачи - порядка 10-7 - 10-8 степени);

качественный и быстродействующий механизм управления обменом данных;

точно определенное, ограниченное число компьютеров, подключаемых к локальной сети;

Такой подход позволяет заметить явные различия между глобальной и локальной сетью: глобальные сети рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, по сравнению с ЛС, не такие надежные каналы связи, а механизм управления обменом данных по определению в них не может быть гарантированно быстрым.

Классификация сетей по территориальному охвату выделяет не только локальные и глобальные сети, но также другие виды сетей.

Персональная сеть (Personal Area Network, PAN) - это сеть, объединяющая персональные электронные устройства пользователя (телефоны, карманные персональные компьютеры, смартфоны, ноутбуки и т.д.). Она имеет следующие характеристики:

- небольшое число абонентов;

- малый радиус действия (до нескольких десятков метров);

- некритичностью к отказам.

Городская сеть (Metropolitan Area Network, MAN) - нередко выделяемый класс компьютерых сетей. Довольно трудно однозначно классифицировать этот тип сетей, ведь он сочетает в себе как признаки локальной сети - например, высококачественные каналы связи и высокие скорости передачи, но все-таки больше приближается к глобальной сети - по территориальной охваченности и по количеству компьютеров, соединенных в эту сеть.

Однако, на настоящем этапе развития технологий компьютерных сетей (КС) и используемого в них оборудования бывает достаточно затруднительно провести четкую границу между локальной и глобальной сетью. Это объясняется тем, что практически все локальные сети имеют выход в глобальную сеть, но характер передаваемой информации и технологии, по которым осуществляется этот обмен довольно различаются с теми, что приняты в глобальной сети. И даже, несмотря на то, что все ПК в данном случае оказываются включенными в глобальную сеть, специфика локальной сети остается неизменной. А возможность доступа к глобальной сети является лишь одним из разделяемых пользователями данной ЛС ресурсом.

Цифровая информация, передаваемая по локальной сети, разнообразна: данные, изображения, видеофайлы, телефонная речь, документы, электронные письма и т.д. Следовательно, одним из наиважнейших требований к ЛС, выдвигаемых пользователями, является быстродействие сети. Для этого используются различные механизмы увеличения быстродействия сети. Например, разделение ресурсов, таких как память, различное оборудование: принтеры, сканеры. Локальные сети также позволяют осуществлять обмен данными между вычислительными устройствами разных типов. Узлами сети могут быть не только компьютеры, но и другие устройства, например плоттеры, принтеры, сканеры: управляющие сигналы или некие данные поступают с компьютера непосредственно на эти устройства. Решение сложных математических задач ускоряется за счет параллельных вычислений отдельных микрозадач на разных компьютерах.

Тем не менее, локальные сети имеют свои недостатки, о которых не следует забывать. Необходимо, помимо значительных материальных затрат на покупку оборудования, сетевого программного обеспечения и прокладку соединительных кабелей, также обучить персонал и иметь высококвалифицированного специалиста - администратора сети, который будет управлять работой сети, поддерживать все ее параметры на необходимом уровне, модернизировать ее, управлять доступом к ресурсам, также устранять возможные неисправности сети. Соединение компьютеров в локальную сеть ограничивает возможность их перемещения - может потребоваться изменение или дополнительная прокладка соединительных кабелей. Одним из важнейших пунктов работы ЛС является также защита информации - сети представляют собой прекрасную среду для распространения компьютерных вирусов и вопросам защиты необходимо уделять намного больше внимания, чем в случае с персональным независимым использованием компьютеров.

 

 

2. Топология локальных сетей

 

Топология локальной сети (конфигурация, структура) - это физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи.

Этот термин используется преимущественно в контексте локальных сетей, где можно четко проследить структуру связей между ПК. В глобальной сети структура связей, как правило, скрыта от пользователей и ей не придается такое важное значение. Это объясняется тем, что в глобальной сети каждый сеанс связи может быть произведен по своему собственному пути. В локальной же сети маршрут передачи данных определяется существующей топологией. Конфигурация сети оказывает существенное влияние, как на качество передачи, так и на эффективность обработки данных.

Топология определяет следующие характеристики сети:

оборудование;

тип используемого кабеля;

соответствующие методы управления обменом данных;

надежность работы ЛС;

масштабируемость.

Многообразие типов компьютерных сетей обуславливает многообразие топологий, обеспечивающих выполнение заданных требований к качеству их функционирования. В настоящее время наибольшее распространение получили следующие топологии:

· «Общая шина»;

· «Дерево»;

· «Звезда (узловая)»;

· «Кольцо»;

· «Полносвязная»;

· «Многосвязная (ячеистая)»;

· «Смешанная».

Также следует различать физическую и логическую топологию сети.

Физическая (структурная) топология отображает структурную взаимосвязь узлов сети.

Логическая (функциональная) топология определяется функциональной взаимосвязью узлов сети - отображает последовательность передачи данных между узлами сети.

Рассмотрим более подробно виды топологий.

 

2.1 «Общая шина»

 

Топология «общая шина», отображенная на рисунке 2.1.1, представляет собой кабель, называемый шиной или магистралью, к которому присоединены компьютеры или компьютерные сети. Этот тип КС своей структурой предполагает идентичность сетевого оборудования всех подключенных компьютеров, а также «равноправие» всех абонентов. Данные, передаваемые любым компьютером, занимают шину - единственную линию связи - на все время их передачи, при этом остальные компьютеры сети должны ждать освобождения общей шины для передачи своих имеющихся данных. В противном случае передаваемая информация будет искажаться в результате наложения (коллизии, конфликта). Следовательно, пропускная способность общей шины некоторым образом распределяется между всеми компьютерами. При данной конфигурации КС реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена - данные передаются в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно.