11
- внешние устройства, которые подключены к ЛВС.
Современные ЛВС классифицируются на два больших типа:
- одноранговые сети;
- сети на основе сервера.
Разница между вышеуказанными сетями обусловлена разными
возможностями данных типов сетей. Определение используемого типа сети
зависит от большого количества параметров [4]:
- задаваемой степени безопасности;
- вида деятельности;
- размера компании;
- доступа к административной поддержки;
- потребностей сетевых пользователей;
- объёма сетевого трафика;
- уровня финансового обеспечения.
1.2 Основы построения сетевых систем и их администрирование
Исследуем основные типы сетевых систем.
В одноранговой сети (рисунок 1.1) отсутствует иерархия среди ПК и
нет выделенного сервера.
Одноранговые сети достаточно просты. Этим можно объяснить
меньшую стоимость одноранговых сетей в сравнении со стоимостью сетей на
основе сервера.
Рисунок 1.1 - Структура одноранговой сети
12
Одноранговую сеть следует применять там, где:
- количество пользователей не превышает 10 человек;
- пользователи расположены компактно;
- вопросы защиты данных стоят не остро;
- в ближайшем будущем не планируется существенного расширения
компании и, как следствие, сети [14].
При выполнении этих условий выбор одноранговой сети будет
верным.
При условии подключения к одноранговой сети более 10 ПК, когда
они выступают и в роли клиентов, и в роли серверов, производительность
сети не справится с возложенными на неё задачами. Ввиду этого основная
масса сетей работает по другой конфигурации – с применением выделенного
сервера (рисунок 1.2).
Рисунок 1.2 - Сеть на основе сервера
При разрастании сети и увеличении сетевого графика нужно
увеличивать число серверов. Перераспределение задач среди серверов
говорит о том, что каждая задача станет выполняться с большей
эффективностью [7].
Сети с применением сервера могут поддерживать тысячи клиентов. В
случае одноранговых сетей с такими размерами управление было бы
невозможным.
Понятие «топология» или «топология сети» определяет физическое
находжение персональных компьютеров, кабелей и остальных составляющих
13
сети. Топология – это общепринятый термин, применяемый
профессионалами для определения основной структуры сети. Кроме понятия
«топология», для определения физической структуры применяют также
следующие понятия:
- физическое расположение;
- компоновка;
- диаграмма;
- карта.
Чтобы совместно применять ресурсы или решать другие сетевые
задачи, ПК должны быть соединены между собой. Для решения этой задачи,
как правило, используется кабель.
Но недостаточным будет просто подключить ПК к кабелю,
соединяющему другие ПК. Различные виды кабелей вместе с разными
сетевыми платами, сетевыми ОС и другими элементами требуют и других
вариантов взаиморасположения ПК.
Разные топологии сети налагает определенные условия. К примеру,
она способна определять не только тип кабеля, но и условия его
прохождения. Разным видам топологий предназначены разные способы
взаимной работы, и эти способы имеют большое воздействие на сеть [16].
В основе всех сетей лежат три базовые топологии: шина, звезда,
кольцо.
В случае подключения ПК вдоль одного кабеля (сегмента), топология
именуется шиной. При подключении ПК к сегментам кабеля, выходящим из
единой точки (концентратора), топология носит имя звезды. При условии
замыкания кабеля при подключении ПК в кольцо топология называется
кольцо.
Несмотря на то, что базовые топологии относительно просты, на
практике зачастую применяются сложные комбинации из нескольких
топологий.
14
Топологию «шина», как правило, называют «линейной шиной». Этот
вид топологий можно отнести к более простым и получившим массовое
распространение топологиям. В ней применяется один кабель, получивший
название магистрали или сегмента, вдоль которого осуществлено
подключение всех сетевых ПК (рисунок 1.3).
Рисунок 1.3 - Простая сеть с топологией «шина»
Сеть, имеющая топологию «шина», использует метод передачи данных,
при котором информация передается по кабелям сети в виде электрических
сигналов.
Информация в данном случае направляется всем персональным
компьютерам, включенным в сеть, однако при этом может принять её тот
персональный компьютер, адрес которого совпадает с адресатом получателя,
который закодирован в данном сигнале (рисунок 1.4). Важным аспектом
является то, что в момент передачи данных только один персональный
компьютер имеет возможность осуществлять передачу информации.
Вследствие того, что данные в сеть отправляются лишь одним ПК, её
производительность зависит от числа ПК, подключённых к шине. Чем
больше ПК, ожидающих передачу данных, тем с меньшей скоростью
работает сеть [19].
15
Рисунок 1.4 - Данные посылаются всем компьютерам, но принимает их
только один адресат
Но сделать вывод о прямой зависимости между пропускной
способностью сети и числом компьютеров нельзя, так как кроме количества
ПК на скорость сети влияют разные факторы, такие как:
- свойства аппаратного обеспечения ПК в сети;
- частота передачи данных компьютерами;
- тип сетевых приложений;
- тип сетевого кабеля;
- длина кабелей между компьютерами в сети.
Шина – пассивная топология, что означает, что компьютеры могут
только «слушать» данные в сети, но в тоже время не переправляют их от
отправителя к адресату. По этой причине припотери работоспособности
одним из компьютеров работа остальных продолжится без сбоев.
Концы сетевого кабеля необходимо подключить, к примеру, к
компьютеру или к баррел-коннектору, применяющегося для наращивания
кабеля.
Разрыв сетевого кабеля может произойти вследствие его физическом
повреждения или отсоединения одного из концов. ПК в сети продолжат
работу,но, пока сегмент разорван, они не могут взаимодействовать между
собой.
При расширении сети с топологией «шина» кабель обычно удлиняется
одним из следующих двух устройств:
16
1. Баррел-коннектор. При этом следует учитывать, что произойдет
ослабевание и искажение сигнала.
2. Репитер. В этом случаи усиление сигнала в отличии от коннектора
происходит перед передачей его в следующий сегмент.
При топологии «звезда» подключение ПК к центральному компоненту
(концентратору) осуществляется с применением сегментов кабеля (рисунок
1.5). Сигналы от передающего компьютера направляются через концентратор
к другим ПК.
Рисунок 1.5 - Простая сеть с топологией «звезда»
В сетях с топологией «звезда» централизованные подключение кабеля
и управление конфигурацией сети. К недостаткам следует отнести большой
расход кабельной продукции ввиду подключения к центральной точке всех
ПК, а также прекращение работы всей сети при выходе из строя
концентратора [11].
Подключение компьютеров в топологии «кольцо» осуществляется
кабелем, замкнутым в кольцо (рисунок 1.6).
В кольцевой сети один из принципов передачи данных именуется
передачей маркера. Маркер последовательно, от одного ПК к другому,
передаётся, пока его не получит тот, кто «хочет» передать данные.
Передающий компьютер меняет маркер, помещает электронный адрес в
данные и посылает их по кольцу.
17
Рисунок 1.6 - Простая сеть с топологией «кольцо»
Информация проходят через каждый ПК до тех пор, пока не окажется у
ПК с адресом получателя, указанным в данных, после чего принимающий ПК
отправляет передающему сообщение, где подтверждается факт приёма
данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создаёт новый
маркер и возвращает его в сеть. Следует отметить, что время передачи
маркера ничтожно мало, а скорость сопоставима со скоростью света.
В настоящее время распространены топологии, комбинирующие
структуру сети по принципу шины, звезды и кольца.
Звезда-шина – это комбинация топологий «шина» и «звезда»:
несколько сетей с топологией «звезда» объединяются при помощи
магистральной линейной шины (рисунок 1.7).
Рисунок 1.7 - Сеть с топологией «звезда-шина»
18
Преимущество данной топологии заключается в том, что при утрате
работоспособности одним изкомпьютером сети, работоспособнось всей
компьютерной сети сохранится, а выход из строя концентратора приведет к
прекращению функционирования подключённых персональных
компьютеров сети, а так жедругих концентраторов.
Рисунок 1.8 - Сеть с топологией «звезда-кольцо»
При использовании топологии звезда-кольцо персональные
компьютеры подключаются к концентратору, фактически образуя при этом
кольцо либо шину (рисунок 1.8). Отличительная особенность от топологии
звезда-шина - концентраторы топологии звезда-шина коммутируются по
средствам магистральных линейных шин, а в топологии звезда-кольцо - они
формируют звезду.
1.3 Анализ основных технических средств, необходимых для
построения сетевых систем
1.3.1 Обзор сетевых кабелей и компонентов кабельной системы
Локальным вычислительным сетям характерны три основные схемы
соединения:
- по средствам витой пары;
- с помощью коаксиального кабеля;
- с помощью волоконно-оптического кабеля.
19
Витой парой на сегодняшний день пользуются при организации сетей
максимально часто. Данный вид соединения является парой свитых
проводов. Кабель, состоящий из нескольких витых пар, чаще всего,
покрывается пластиковой оболочкой, которая защищает его от различных
физических воздействий, а так же механических повреждений. Схематичное
представление кабеля витая пара приведено на рисунке 1.9.
Рисунок 1.9 - Кабель из витых пар
В благоприятных условиях кабель витая пара имеет возможность
передавать информацию со скоростью от 10 до 100 Мбит/с. Отмечу, что
некоторые факторы способны значительно уменьшить скорость передачи
данных. К таким факторам относятся в частности перекрёстные соединения,
различные влияния электромагнитного излучения [9].
Что бы снизить влияние электромагнитных полей, производится
экранирование кабелей из витых пар. Но стоит учитывать, что после
экранирования кабеля витая пара существенно возрастает затухание сигнала
– параметр, который характеризуется ослаблением сигнала при передаче его
из одной точки локальной сети в другую. Экранирование так же меняет
сопротивление, ёмкость, индуктивность так, что в линии становится
возможным потеря информации. Данные потери при некотором стечении
обстоятельств могут сделать кабель витая пара ненадежной средой, однако
существуют методики борьбы с потерями. Экранированная и
неэкранированная витая пара используются для передачи информации
расстояния в сотни метров.
Коаксиальный кабель, так же как и витая пара достаточно широко
распространен и является качественной средой для передачи информации.
Полихлорвиниловая
оболочка
20
Называется этот кабель так по причине того, что имеет в своем составе
структуру из двух проводников. Один проводник экранирует второй. Второй
проводник в свою очередь может быть сплошным либо переплетённым.
Проводники, чаще всего, разграничены между собой слоями диэлектрика.
Коаксиальный кабель покрывается пластиковой оболочкой, и с помощью
этого защищается от помех. Сети, которые используют данный тип кабеля –
это сети стандартов 10base-2. На рисунках 1.10 и 1.11 изображен
коаксиальный кабель в разрезе.
Рисунок 1.10 - Сечение коаксиального кабеля
Рисунок 1.11- Коаксиальный кабель
Если увеличивать диаметр коаксиального кабеля, то увеличивается и
его пропускная способность. Однако, пропорционально этому возрастают
затраты на реализацию проводки таким кабелем, так как появляется
необходимость в пользовании специфическим инструментом.
Волоконно-оптический кабель – это тонкая и гибкая среда,
позволяющая передавать данные в форме световой информации по
стеклосодержащему проводнику либо кабелю. ВОК применяются, чаще
всего, на расстояниях, превышающих 1000 м. Характерная особенность ВОК
- это хорошая защищённость от несанкционированного доступа. ВОК
классифицируются на два вида: одномодовый и многомодовый кабели.
Сердечником ВОК является сплетение тонких стеклосодержацих
волокон, которые заключены в пластиковую форму, способную отражать