32
Полный набор сетевого программного и аппаратного обеспечения
может быть описан многоуровневой моделью, состоящей из нескольких
уровней, слоев:
1. Компьютеры или компьютерные платформы;
2. Коммуникационное оборудование;
3. Операционные системы;
4. Сетевые приложения.
Компьютеры. В основе каждой сети лежит аппаратный уровень
стандартизированной компьютерной платформы. В наше время широко
применяются компьютерные платформы разнообразных классов - от
индивидуальных ПК до мэйнфреймов и суперкомпьютеров. Компьютер
использует сетевую карту для подключения к сети.
Коммуникационное оборудование. Второй уровень содержит
коммуникационное оборудование. Устройства связи не играют такой
важной роли, как компьютеры. Коммуникационное оборудование сетей
можно разделить на 3 группы:
1. Сетевые адаптеры, карты;
2. Сетевые кабели;
3. Промежуточное коммуникационное оборудование:
трансиверы, повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты,
маршрутизаторы и шлюзы.
Операционные системы. Третий уровень, слой, который формирует
сетевую программную платформу - это ОС. В зависимости от того, какая
концепция управления локальными и распределенными ресурсами
является основой сетевой ОС, она зависит от общей эффективности сети.
Сетевые приложения. Четвертый уровень, слой - это сетевое
приложение. Сетевые приложения включают в себя такие приложения, как
сетевые БД, приложения электронной почты и системы автоматизации
совместной работы.
33
Техническое обеспечение вычислительных систем. Рассмотрим
сетевое оборудование или ПК более подробно. Все сетевые компьютеры
можно разделить на два класса: сервер и рабочая станция.
Сервер - это выделенный многопользовательский компьютер для
обработки запросов со всех рабочих станций. Он предоставляет рабочим
станциям доступ к системным ресурсам и распределяет эти ресурсы на
мощных компьютерах или мэйнфреймах. Сервер имеет сетевую
операционную систему, и вся сеть взаимодействует под управлением этого
сервера.
Основными требованиями, которые предъявляются к серверу,
являются высокая производительность и надежность его работы. Серверы
в больших сетях являются специализированными и обычно используются
для управления сетевыми базами данных, организации электронной почты,
управления многопользовательскими устройствами, принтерами,
сканерами, плоттерами и многим другим.
Существует несколько типов серверов:
1. Файл-серверы. Управляют доступом пользователей к файлам и
программам.
2. Принт-серверы. Управляют работой системных принтеров.
3. Серверы приложений. Серверы приложений – это мощный
сетевой компьютер с прикладными программами, которые могут работать
с клиентами. Запрашиваемые пользователем приложения запускаются
непосредственно на сервере, и на рабочую станцию отправляются только
результаты запроса.
4. Почтовые серверы. Этот сервер используется для организации
электронной почты с использованием почтового ящика.
5. Прокси-сервер. Это эффективный способ подключения
локальной сети к Интернету. Прокси-сервер - это компьютер, который
34
постоянно подключен к Интернету и позволяет пользователям локальной
сети общаться с Интернетом.
Офисная сеть в основном одноранговая, и все компьютеры имеют
равный доступ к ресурсам друг от друга. Каждый пользователь может
опционально объявить о любых ресурсах своего общего компьютера.
Тогда другие пользователи могут использовать его. В одноранговой сети
операционная система устанавливается на каждый компьютер,
предоставляя каждому компьютеру в сети равные возможности. Этот тип
сетевой операционной системы называется одноранговой операционной
системой. Очевидно, что одноранговая ОС должна включать как
серверные, так и клиентские компоненты сетевого сервиса.
Функциональная асимметрия часто возникает потому, что все
компьютеры в одноранговой сети могут быть равны. Обычно в сети есть
пользователи, которые не хотят делиться своими ресурсами. В этом случае
серверные функции этих операционных систем не активируются, и
компьютер действует как «чистый» клиент.
Основной целью работ, выполняемых на этапе технического
проектирования, является полная разработка проекта всей локальной сети
и принятие окончательных проектных решений относительно ее
отдельных компонентов.
Во время разработки проекта необходимо понимать не только
решения, связанные с принципами локальной сети, но и конкретные
проблемы при проектировании и установке.
Все проектные работы локальной сети основаны на утвержденных
«технических работах» в которых:
Разработаны основные правила локальной сети, принципы ее
работы;
Определена структура сети.
35
На стадии технического проектирования выполняются следующие
работы:
разработка основных положений по проектируемой ЛВС;
разработка функциональной структуры и перечня задач;
работы по подготовке объекта к монтажным работам.
На этапе рабочего проектирования исполняется тех. реализация
подобранных вариантов и разрабатывается техдокументация.
1.3.3 Выбор и обоснование способа приобретения оборудования для
устройства сети
При проектировании сети наиболее актуальной проблемой является
тип сетевого оборудования, которое нужно выбрать.
Компьютеры в локальной сети делятся на рабочие станции и
серверы.
Рабочая станция - персональный компьютер, подключенный к сети.
Пользователи получают доступ к своим ресурсам через эту сеть.
Рабочая станция как профессиональное рабочее место - это
полноценный компьютер или компьютерный терминал, часто отделенный
от компьютера ввода-вывода, управляющего компьютера, набор
необходимого программного обеспечения. На рабочей станции
пользователи решают задачи приложения, работают с базой данных,
создают документы и выполняют расчеты.
Сервер - это компьютер, который подключен к сети и предоставляет
определенные услуги своим пользователям. Сервер предоставляет услуги
сети и предоставляет собственные ресурсы, всем узлам сети, включая
рабочие станции.
Сервер может выполнять хранение данных, управление базой
данных, удаленное задание, задания на печать и ряд других функций,
которые могут понадобиться пользователю. Сервер является источником
36
сетевых ресурсов.
Линии связи (или каналы связи) для передачи данных называются
линиями, по которым осуществляется обмен информацией между
компьютерами. Существуют также беспроводные сети, но локальные
компьютерные сети используют проводные каналы связи.
Все выпускаемые кабели можно разделить на 3 большие группы:
- кабели на основе витых пар проводов, которые разделятся на
экранированные (STP) и неэкранированные (UTP);
- оптоволоконные кабели (fiber optic);
- коаксиальные кабели (coaxial cable).
Кабель на основе витой пары на рисунке 6 состоит из нескольких пар
изолированных медных проводов в одной диэлектрической оболочке. Это
очень гибкий и удобный кабель для установки.
Основные преимущества неэкранированной витой пары - простота
установки разъема на конце кабеля и простота ремонта при любых
повреждениях по сравнению с другими типами кабеля. Однако есть и
недостаток. Неэкранированная витая пара UTP характеризуется плохой
защитой от внешних электромагнитных помех и слабой защитой от
перехвата.
Рисунок 6 - Строение витой пары
37
Из-за высокого затухания сигнала и низкой помехоустойчивости по
сравнению с другими типами кабелей, линии связи на основе витой пары
имеют длину всего 100 м или менее.
В настоящее время витые пары используются для передачи данных
со скоростью до 100 Мбит / с, а иногда и до 1000 Мбит / с.
Оптоволоконный кабель на рисунке 7 состоит из оболочки с более
низким показателем преломления, чем у сердечника, а стекловолокно,
являющееся центральным проводником света, окружено другим
стеклянным слоем. Лучи, которые распространяются через ядро,
отражаются от покровного слоя оболочки и не превышают этот предел.
Рисунок 7 - Структура оптоволоконного кабеля
Волоконно-оптические кабели имеют отличные характеристики в
отношении помехоустойчивости и конфиденциальности передаваемой
информации. В принципе внешние электромагнитные помехи не искажают
оптический сигнал. Кроме того, сам этот сигнал не генерирует никакого
38
внешнего электромагнитного излучения. Подключение к этому типу
кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически
невозможно, так как требует компромисса целостности кабеля.
Однако оптоволоконные кабели имеют недостатки. Самое главное,
установка очень сложная. Это требует высококвалифицированного
персонала и специальных инструментов. Этот кабель очень чувствителен к
механическим воздействиям.
Существует два типа различных оптоволоконных кабелей:
- многомодовый кабель, более дешевый, но менее качественный;
- одномодовый кабель, более дорогой, но имеющий лучшие
характеристики.
Основное отличие относится к прохождению лучей в кабеле. С
помощью одномодового кабеля почти все лучи проходят по одному и тому
же пути, поэтому они достигают приемника в одно и то же время, и форма
сигнала практически не искажается. При использовании многомодовых
кабелей на пути прохождения света возникает большое количество
рассеяния, которое искажает сигнал на приемном конце кабеля.
Коаксиальный кабель рисунок 1.8 - это тонкий, гибкий носитель,
который позволяет передавать данные в виде световых волн через
стеклянные «проводники» или кабели.
Волоконно-оптические линии связи применяются на дистанции 1-го
километра и более. Их отличительной характерной чертой является
высокая защита от несанкционированных подключений (это логично, так
как для передачи данных не применяется электрический сигнал). Есть 2
типа кабелей: одномодовый и многомодовый.
Устройство волоконно-оптического кабеля. Коаксиальный и
волоконно-оптический кабель устроены практически одинаково.
Сердечник последнего складывается из сплетения тонких стеклянных
волокон и окружён пластиковой оболочкой, отражающую свет обратно к
39
сердечнику. Плакирование покрыто концентрическим защитным слоем
пластика.
Коаксиальные кабели в настоящее время устарели, и считается, что
кабели на основе витой пары или оптоволоконные кабели могут их
полностью заменить.
Рисунок 8 - Строение коаксиального кабеля
Сетевая интерфейсная карта (NIC) - это периферийное устройство,
которое позволяет компьютеру взаимодействовать с другими
устройствами в сети.
Карта сетевого адаптера в сочетании с драйвером обеспечивает
некоторые функциональные возможности протокола канального уровня и
функциональные возможности протокола физического уровня. Кроме того,
сетевой адаптер обменивается данными между протоколом сетевого
уровня ОС и средой передачи данных.
По физической реализации сетевые платы делятся на:
40
- Внутренние отдельные карты, вставленные в слот ISA, PCI или
PCI-E;
- Внешняя плата, подключенная через интерфейс USB или
PCMCIA, в основном используется на ноутбуках;
- Встроенный в материнскую плату.
При подборе сетевой карты следует принимать во внимание сетевые
технологии. Технические характеристики платы должны отвечать
способности сети.
Каждая сетевая карта обладает индивидуальным MAC-адресом.
Данный уникальный программный код, подключенный к чипу на сетевой
карте. MAC-адрес является своего рода идентификатором сетевого
устройства.
Коммутатор-переключатель устройства, предназначенный для
подключения нескольких узлов в компьютерной сети в одном или
нескольких сегментах сети по MAC-адресу (конкретный программный код,
встроенный в микросхему на сетевой карте). Контролировать поток
данных. Коммутатор объединяет сегменты сети в виртуальные сети
(Virtual Local Area Network-VLAN). Отличительной особенностью
коммутатора является наличие новейших моделей собственной
операционной системы.
Маршрутизатор или роутер (от англ. router) - это сетевое устройство,
которое принимает решения о пересылке пакетов сетевого уровня между
различными сегментами сети на основе информации о топологии сети и
конкретных правил.
Маршрутизатор может быть реализован, как отдельное устройство
или с помощью специального программного обеспечения на любом
компьютере в локальной сети. Разделение маршрутизаторов в подсети
маршрутизаторами основано на схеме адресации, используемой в
41
локальной сети. Потоки данных, связанные с определенной подсетью, не
превышают этот предел. Маршрутизаторы используют таблицы
маршрутизации для определения конкретных сетевых маршрутов. Таблица
маршрутизации определяет соответствие между сетевыми адресами и
интерфейсами.