Меню
безкоштовно
Реєстрація
Головна  /  Освіта / Локальні обчислювальні мережі. Навіщо потрібна локально-обчислювальна мережа Локально обчислювальна мережа в виробництві

Локальні обчислювальні мережі. Навіщо потрібна локально-обчислювальна мережа Локально обчислювальна мережа в виробництві

ЛВС (локальна обчислювальна мережа) - це система об'єднання різних телекомунікаційних пристроїв, розташованих як в безпосередній близькості, так і віддалених. ЛВС може з'єднувати в одну мережу кілька персональних комп'ютерів, серверів, принтерів, сканерів і т.д.

Зв'язок пристроїв здійснюється за допомогою різних засобів доступу: мідний кабель (вита пара), оптоволоконний кабель або бездротовий канал зв'язку.

Іноді в рамках однієї локальної мережі створюють робочі групи, які об'єднують кілька пристроїв під загальною назвою.

Найбільш часто ЛВС використовується для створення єдиного інформаційного простору в різних державних і комерційних організаціях. За роботу локальної мережі або певної її частини відповідають мережеві адміністратори. Вони забезпечують стабільну роботу мережі, налаштовують обладнання та програмне забезпечення.

функції ЛВС

1. Забезпечення доступу до систем електронного документообігу та Інтернету.

2. Забезпечення загального доступу та спільного використання файлами і папками мережі.

3. Зберігання, резервування і захист даних.

4. Забезпечення доступу декількох комп'ютерів до офісної техніки, наприклад, до принтера або сканера.

5. Об'єднання в мережу пристроїв, що знаходяться один від одного на значній відстані. Наприклад, ЛВС може об'єднувати географічно розосереджені філії однієї компанії.

Зв'язок пристроїв в ЛВС

Комп'ютери між собою можуть об'єднуватися або за допомогою системи кабелів, так і бездротовим способом. У першому випадку пристрої зв'язані за допомогою мідних або оптоволоконних провідників і технології пакетної передачі даних Ethernet.

Якщо ж провідником виступає бездротової радіоканал, то використовуються такі технології як GPRS, Wi-Fi, Bluetooth. Одна локальна мережа може з'єднуватися з іншого за допомогою шлюзів, а також мати доступ до глобальної мережі Інтернет.

Найпопулярнішими технологіями побудови локальних мереж на сьогоднішній день є Wi-Fi і Ethernet. Для побудови ЛВС використовують такі пристрої, як бездротові точки доступу, маршрутизатори, мережеві адаптери, комутатори, модеми і т.д.

властивості ЛВС

По-перше, локальна обчислювальна мережа дозволяє підключати додаткове обладнання, не змінюючи програмних і технічних параметрів всіх мережі. По-друге, при виході з ладу одного компьтера вся мережа продовжує працювати, і доступ до потрібної інформації все одно можна отримати. Таким чином, через технічні неполадки одного пристрою робота всього офісу не "встане". Крім того, завдяки ЛВС можна розмежовувати рівень доступу до мережевих ресурсів окремих пристроїв.

структури ЛВС

Під структурою ЛВС мається на увазі спосіб з'єднання елементів мережі. Ось основні види таких з'єднань.

1. "Шина". Інформація передається по єдиному лінійному комунікаційному каналу. Дані доступні для всіх робочих станцій мережі.

2. "Зірка". За допомогою коаксіального кабелю всі елементи мережі підключаються до одного концентруються пристрою (хабу). Інформація від однієї робочої станції надходить в хаб, а звідти вона стає загальнодоступною для всіх інших комп'ютерів.

3. "Кільце". Компьтери мережі підключені один до одного послідовно і замикаються в кільце. Інформація проходить по колу від першої робочої станції до останньої.

4. Деревовидна структура являє собою комбінацію двох або відразу всіх вищевказаних способів зв'язку.

ЛВС - технологія, що забезпечує зручний і швидкий обмін інформацією між кількома пристроями. За допомогою локальних мереж можна зберігати, резервувати і захищати дані. Тому ЛВС є зараз практично у всіх офісах фірм, банків і промислових підприємств.

Покриває зазвичай відносно невелику територію або невелику групу будівель (будинок, офіс, фірму, інститут). Також існують локальні мережі, вузли яких рознесені географічно на відстані більше 12 500 км (космічні станції і орбітальні центри). Незважаючи на такі відстані, подібні мережі все одно відносять до локальних.

Тут же слід згадати про таких найважливіших поняттях, як абонент, сервер, клієнт.

Абонент (вузол, хост, станція) - це пристрій, підключений до мережі і активно бере участь в інформаційному обміні. Найчастіше абонентом (вузлом) мережі є комп'ютер, але абонентом також може бути, наприклад, мережевий принтер або інше периферійне пристрій, що має можливість безпосередньо підключатися до мережі. Далі в курсі замість терміна "абонент" для простоти буде використовуватися термін "комп'ютер".

сервером називається абонент (вузол) мережі, який надає свої ресурси іншим абонентам, але сам не використовує їх ресурси. Таким чином, він обслуговує мережу. Серверів в мережі може бути кілька, і зовсім не обов'язково, що сервер - найпотужніший комп'ютер. Виділений (dedicated) сервер - це сервер, що займається тільки мережними завданнями. невиділений сервер може крім обслуговування мережі виконувати й інші завдання. Специфічний тип сервера - це мережевий принтер.

клієнтом називається абонент мережі, який тільки використовує мережні ресурси, але сам свої ресурси в мережу не віддає, тобто мережа його обслуговує, а він їй тільки користується. Комп'ютер-клієнт також часто називають робочою станцією. В принципі кожен комп'ютер може бути одночасно як клієнтом, так і сервером. Під сервером і клієнтом часто розуміють також не власними комп'ютери, а працюють на них програмні додатки. У цьому випадку той додаток, що тільки віддає ресурс у мережу, є сервером, а той додаток, що тільки користується мережевими ресурсами - клієнтом.

завдання ЛЗ

Локальні мережі дозволяють окремим користувачам легко і швидко взаємодіяти один з одним. Ось лише деякі завдання, які дозволяє виконувати ЛС:

  • спільна робота з документами;
  • спрощення документообігу: ви отримуєте можливість переглядати, коректувати і коментувати документи не покидаючи свого робочого місця, не організовуючи зборів і нарад, що віднімають багато часу;
  • збереження та архівування своєї роботи на сервері, щоб не використовувати цінне простір на жорсткому диску ПК;
  • простий доступ до додатків на сервері;
  • полегшення спільного використання в організаціях дорогих ресурсів, таких як принтери, накопичувачі CD-ROM, жорсткі диски і додатки (наприклад, текстові процесори або програмне забезпечення баз даних);

Компоненти локальної мережі

Базові компоненти і технології, пов'язані з архітектурою локальних мереж, можуть включати в себе:

Апаратне забезпечення:

  • кабелі;
  • сервери;
  • Мережеві інтерфейсні плати (NIC, Network Interface Card);
  • концентратори;
  • сервери віддаленого доступу;

Програмне забезпечення:

  • Мережі управління

Трохи історії комп'ютерного зв'язку

Зв'язок на невеликі відстані в комп'ютерній техніці існувала ще задовго до появи перших персональних комп'ютерів.

До великих комп'ютерів (mainframes), приєднувалися численні термінали (або "інтелектуальні дисплеї"). Правда, інтелекту в цих терміналах було дуже мало, практично ніякої обробки інформації вони не робили, і основна мета організації зв'язку полягала в тому, щоб розділити інтелект ( "машинний час") великого потужного і дорогого комп'ютера між користувачами, що працюють за цими терміналами. Це називалося режимом поділу часу, так як великий комп'ютер послідовно в часі вирішував завдання безлічі користувачів. В даному випадку досягалося спільне використання найдорожчих в той час ресурсів - обчислювальних (рис. 1.1).

Мал. 1.1. Підключення терміналів до центрального комп'ютера

Потім були створені мікропроцесори і перші мікрокомп'ютери. З'явилася можливість розмістити комп'ютер на столі у кожного користувача, тому що обчислювальні, інтелектуальні ресурси подешевшали. Але зате всі інші ресурси залишалися ще досить дорогими. А що значить голий інтелект без засобів зберігання інформації і її документування? Не будеш же щоразу після включення живлення заново набирати виконувану програму або зберігати її в маломісткі постійної пам'яті. На допомогу знову прийшли засоби зв'язку. Об'єднавши кілька мікрокомп'ютерів, можна було організувати спільне використання ними комп'ютерної периферії (магнітних дисків, магнітної стрічки, принтерів). При цьому вся обробка інформації проводилася на місці, але її результати передавалися на централізовані ресурси. Тут знову ж таки спільно використовувалося найдорожче, що є в системі, але вже зовсім по-новому. Такий режим отримав назву режиму зворотного поділу часу (рис. 1.2). Як і в першому випадку, засоби зв'язку знижували вартість комп'ютерної системи в цілому.

Мал. 1.2. Об'єднання в мережу перших мікрокомп'ютерів

Потім з'явилися персональні комп'ютери, які відрізнялися від перших мікрокомп'ютерів тим, що мали повний комплект досить розвиненою для повністю автономної роботи периферії: магнітні диски, принтери, не кажучи вже про більш досконалих засобах інтерфейсу користувача (монітори, клавіатури, миші і т.д.). Периферія подешевшала і стала за ціною цілком можна порівняти з комп'ютером. Здавалося б, навіщо тепер з'єднувати персональні комп'ютери (рис. 1.3)? Що їм розділяти, коли і так вже все поділено і знаходиться на столі у кожного користувача? Інтелекту на місці вистачає, периферії теж. Що ж може дати мережу в цьому випадку?

Мал. 1.3. Об'єднання в мережу персональних комп'ютерів

Найголовніше - це знову ж таки спільне використання ресурсу. Те саме зворотне поділ часу, але вже на принципово іншому рівні. Тут вже воно застосовується не для зниження вартості системи, а з метою більш ефективного використання ресурсів, наявних у розпорядженні комп'ютерів. Наприклад, мережа дозволяє об'єднати обсяг дисків всіх комп'ютерів, забезпечивши доступ кожного з них до дисків всіх інших як до власних.

Але найбільш наочно переваги мережі проявляються в тому випадку, коли всі користувачі активно працюють з єдиною базою даних, запитуючи інформацію з неї і заносячи в неї нову (наприклад, в банку, в магазині, на складі). Ніякими дискетами тут вже не обійдешся: довелося б цілими днями переносити дані з кожного комп'ютера на всі інші, утримувати цілий штат кур'єрів. А з мережею все дуже просто: будь-які зміни даних, вироблені з будь-якого комп'ютера, тут же стають помітними і доступними всім. В цьому випадку особливої \u200b\u200bобробки на місці зазвичай не потрібно, і в принципі можна було б обійтися більш дешевими терміналами (повернутися до першої розглянутої ситуації), але персональні комп'ютери мають незрівнянно більше зручний інтерфейс користувача, який полегшує роботу персоналу. До того ж можливість складної обробки інформації на місці часто може помітно зменшити обсяг переданих даних.

Мал. 1.4. Використання локальної мережі для організації спільної роботи комп'ютерів

Без мережі також неможливо обійтися в тому випадку, коли необхідно забезпечити узгоджену роботу декількох комп'ютерів. Ця ситуація найчастіше зустрічається, коли ці комп'ютери використовуються не для обчислень і роботи з базами даних, А в завданнях управління, вимірювання, контролю, там, де комп'ютер сполучається з тими чи іншими зовнішніми пристроями (рис. 1.4). Прикладами можуть служити різні виробничі технологічні системи, а також системи управління науковими установками і комплексами. Тут мережа дозволяє синхронізувати дії комп'ютерів, распараллелить і відповідно прискорити процес обробки даних, тобто скласти вже не тільки периферійні ресурси, а й інтелектуальну міць.

Саме зазначені переваги локальних мереж і забезпечують їх популярність і все більш широке застосування, незважаючи на всі незручності, пов'язані з їх установкою і експлуатацією.

Топологія локальних мереж

Під топологією (компонуванням, конфігурацією, структурою) комп'ютерної мережі зазвичай розуміється фізичне розташування комп'ютерів мережі друг щодо друга і спосіб з'єднання їх лініями зв'язку. Важливо відзначити, що поняття топології відноситься, перш за все, до локальних мереж, в яких структуру зв'язків можна легко простежити. У глобальних мережах структура зв'язків звичайно схована від користувачів і не занадто важлива, так як кожен сеанс зв'язку може проводитися за власним шляху.

Топологія визначає вимоги до обладнання, тип використовуваного кабелю, допустимі і найбільш зручні методи керування обміном, надійність роботи, можливості розширення мережі. І хоча вибирати топологію користувачеві мережі доводиться нечасто, знати про особливості основних топологій, їх достоїнства і недоліки треба.

фактори, Що впливають на фізичну працездатність мережі і безпосередньо пов'язані з поняттям топологія.

1)Справність комп'ютерів (абонентів), Підключених до мережі. У деяких випадках поломка абонента може заблокувати роботу всієї мережі. Іноді несправність абонента не впливає на роботу мережі в цілому, не заважає іншим абонентам обмінюватися інформацією.

2)Справність мережевого обладнання, Тобто технічних засобів, безпосередньо підключених до мережі (адаптери, трансивери, роз'єми і т.д.). Вихід з ладу мережевого обладнання одного з абонентів може позначитися на всій мережі, але може порушити обмін тільки з одним абонентом.

3)Цілісність кабелю мережі. При обриві кабелю мережі (наприклад, через механічних впливів) може порушитися обмін інформацією у всій мережі або в одній з її частин. Для електричних кабелів настільки ж критично коротке замикання в кабелі.

4)Обмеження довжини кабелю, Пов'язане з загасанням поширюється по ньому сигналу. Як відомо, в будь-якому середовищі при поширенні сигнал послаблюється (загасає). І чим більша відстань проходить сигнал, тим більше він загасає (рис. 1.8). Необхідно стежити, щоб довжина кабелю мережі не була більше граничної довжини L пр, при перевищенні якої загасання стає вже неприйнятним (приймає абонент не розпізнає знесилений сигнал).

Мал. 1.8. Загасання сигналу при розповсюдженні по мережі

Існує три базові топології мережі:

Шина (bus) - всі комп'ютери паралельно підключаються до однієї лінії зв'язку. Інформація від кожного комп'ютера одночасно передається всім іншим комп'ютерам (рис. 1.5).

Мал. 1.5. Мережева топологія шина

топологія шина (Або, як її ще називають, загальна шина) самою своєю структурою припускає ідентичність мережного устаткування комп'ютерів, а також рівноправність всіх абонентів по доступу до мережі. Комп'ютери в шині можуть передавати інформацію тільки по черзі, тому що лінія зв'язку в даному випадку єдина. Якщо кілька комп'ютерів будуть передавати інформацію одночасно, вона спотвориться в результаті накладення (конфлікту, колізії). У шині завжди реалізується режим так званого полудуплексного (half duplex) обміну (в обох напрямках, але по черзі, а не одночасно).

У топології шина відсутній явно виражений центральний абонент, через який передається вся інформація, це збільшує її надійність (адже при відмові центру перестає функціонувати вся керована їм система). Додавання нових абонентів у шину досить просто і звичайно можливо навіть під час роботи мережі. У більшості випадків при використанні шини потрібна мінімальна кількість сполучного кабелю в порівнянні з іншими топологиями.

Оскільки центральний абонент відсутній, розв'язання можливих конфліктів у цьому випадку лягає на мережне обладнання кожного окремого абонента. У зв'язку з цим мережева апаратура при топології шина складніше, ніж при інших топологіях. Проте через широке поширення мереж з топологією шина (насамперед найбільш популярної мережі Ethernet) вартість мережного устаткування не надто висока.

Мал. 1.9. Обрив кабелю в мережі з топологією шина

Важлива перевага шини полягає в тому, що при відмові будь-якого з комп'ютерів мережі, справні машини зможуть нормально продовжувати обмін.

Здавалося б, при обриві кабелю виходять дві цілком працездатні шини (рис. 1.9). Однак треба враховувати, що через особливості поширення електричних сигналів по довгих лініях зв'язку необхідно передбачати включення на кінцях шини спеціальних узгоджувальних пристроїв, Термінаторів, показаних на рис. 1.5 і 1.9 у вигляді прямокутників. Без включення термінаторів сигнал відбивається від кінця лінії і спотворюється так, що зв'язок по мережі стає неможливою. У разі розриву або пошкодження кабелю порушується узгодження лінії зв'язку, і припиняється обмін навіть між тими комп'ютерами, які залишилися з'єднаними між собою. Коротке замикання в будь-якій точці кабелю шини виводить з ладу всю мережу.

Відмова мережевого обладнання будь-якого абонента в шині може вивести з ладу всю мережу. До того ж така відмова досить важко локалізувати, оскільки всі абоненти включені паралельно, і зрозуміти, який з них вийшов з ладу, неможливо.

При проходженні по лінії зв'язку мережі з топологією шина інформаційні сигнали послабляються й ніяк не відновлюються, що накладає жорсткі обмеження на сумарну довжину ліній зв'язку. Причому кожен абонент може одержувати з мережі сигнали різного рівня залежно від відстані до передавального абонента. Це висуває додаткові вимоги до прийомних вузлів мережного обладнання.

Якщо прийняти, що сигнал у кабелі мережі послабляється до гранично допустимого рівня на довжині L пр, то повна довжина шини не може перевищувати величини Lпр. У цьому сенсі шина забезпечує найменшу довжину в порівнянні з іншими базовими топологиями.

Для збільшення довжини мережі з топологією шина часто використовують кілька сегментів (частин мережі, кожен з яких представляє собою шину), з'єднаних між собою за допомогою спеціальних підсилювачів і відновників сигналів - репітерів або повторювачів (на рис. 1.10 показано з'єднання двох сегментів, гранична довжина мережі в цьому випадку зростає до 2 Lпр, так як кожен з сегментів може бути довжиною Lпр). Однак таке нарощування довжини мережі не може тривати нескінченно. Обмеження на довжину пов'язані з кінцевою швидкістю поширення сигналів по лініях зв'язку.

Мал. 1.10. З'єднання сегментів мережі типу шина з допомогою репитера

Зірка (star) - до одного центрального комп'ютера приєднуються інші периферійні комп'ютери, причому кожен з них використовує окрему лінію зв'язку (рис. 1.6). Інформація від периферійного комп'ютера передається тільки центральному комп'ютеру, від центрального - одному або декільком периферійним.

Мал. 1.6. Мережева топологія зірка

зірка - це єдина топологія мережі з явно виділеним центром, до якого підключаються всі інші абоненти. Обмін інформацією йде винятково через центральний комп'ютер, на який лягає велике навантаження, тому нічим іншим, крім мережі, він, як правило, займатися не може. Зрозуміло, що мережне устаткування центрального абонента повинне бути істотно складнішим, ніж обладнання периферійних абонентів. Про рівноправність всіх абонентів (як в шині) в даному випадку говорити не доводиться. Зазвичай центральний комп'ютер найпотужніший, саме на нього покладаються всі функції по управлінню обміном. Ніякі конфлікти в мережі з топологією зірка в принципі неможливі, тому що керування повністю централізоване.

Якщо говорити про стійкість зірки до відмов комп'ютерів, то вихід з ладу периферійного комп'ютера або його мережевого обладнання ніяк не відбивається на функціонуванні решти мережі, зате будь-яка відмова центрального комп'ютера робить мережу повністю непрацездатною. У зв'язку з цим повинні прийматися спеціальні заходи щодо підвищення надійності центрального комп'ютера і його мережної апаратури.

Обрив кабелю або коротке замикання в ньому при топології зірка порушує обмін тільки з одним комп'ютером, а всі інші комп'ютери можуть нормально продовжувати роботу.

На відміну від шини, у зірці на кожній лінії зв'язку перебувають тільки два абоненти: центральний і один з периферійних. Найчастіше для їх з'єднання використовується дві лінії зв'язку, кожна з яких передає інформацію в одному напрямку, тобто на кожній лінії зв'язку є тільки один приймач і один передавач. Це так звана передача точка-точка. Все це істотно спрощує мережне обладнання в порівнянні з шиною й рятує від необхідності застосування додаткових, зовнішніх термінаторів.

Проблема загасання сигналів в лінії зв'язку також вирішується в зірці простіше, ніж у випадку шини, адже кожен приймач завжди одержує сигнал одного рівня. Гранична довжина мережі з топологією зірка може бути вдвічі більше, ніж в шині (тобто 2 Lпр), так як кожен з кабелів, що з'єднує центр з периферійним абонентом, може мати довжину Lпр.

Серйозний недолік топології зірка складається в жорсткому обмеженні кількості абонентів. Зазвичай центральний абонент може обслуговувати не більше 8-16 периферійних абонентів. У цих межах підключення нових абонентів досить просто, але за ними воно просто неможливо. У зірці допустимо підключення замість периферійного ще одного центрального абонента (у результаті виходить топологія з декількох з'єднаних між собою зірок).

Зірка, показана на рис. 1.6, носить назву активної або істинної зірки. Існує також топологія, яка називається пасивної зіркою, яка тільки зовні схожа на зірку (рис. 1.11). В даний час вона поширена набагато ширше, ніж активна зірка. Досить сказати, що вона використовується в найбільш популярною сьогодні мережі Ethernet.

У центрі мережі з даною топологією міститься не комп'ютер, а спеціальний пристрій - концентратор або, як його ще називають, хаб (hub), яке виконує ту ж функцію, що і ретрансляція, тобто відновлює які надходять сигнали і пересилає їх в усі інші лінії зв'язку .

Мал. 1.11. Топологія пасивна зірка і її еквівалентна схема

Виходить, що хоча схема прокладки кабелів подібна істинної або активній зірці, фактично мова йде про шинної топології, тому що інформація від кожного комп'ютера одночасно передається до всіх інших комп'ютерів, а ніякого центрального абонента не існує. Безумовно, пасивна зірка дорожче звичайної шини, тому що в цьому випадку потрібно ще й концентратор. Однак вона надає цілий ряд додаткових можливостей, пов'язаних з перевагами зірки, зокрема, спрощує обслуговування і ремонт мережі. Саме тому останнім часом пасивна зірка все більше витісняє справжню зірку, яка вважається малоперспективною топологією.

Можна виділити також проміжний тип топології між активною і пасивною зіркою. В цьому випадку концентратор не тільки ретранслює надходять на нього сигнали, але і проводить управління обміном, однак сам в обміні не бере (так зроблено в мережі 100VG-AnyLAN).

Значна перевага зірки (як активної, так і пасивної) полягає в тому, що всі точки підключення зібрані в одному місці. Це дозволяє легко контролювати роботу мережі, локалізувати несправності шляхом простого відключення від центра тих чи інших абонентів (що неможливо, наприклад, в разі шинної топології), а також обмежувати доступ сторонніх осіб до життєво важливих для мережі точок підключення. До периферійного абонента у випадку зірки може підходити як один кабель (по якому йде передача в обох напрямках), так і два (кожен кабель передає в одному з двох зустрічних напрямків), причому останнє зустрічається набагато частіше.

Загальним недоліком для всіх топологій типу зірка (як активної, так і пасивної) є значно більший, ніж при інших топологіях, витрата кабелю. Наприклад, якщо комп'ютери розташовані в одну лінію (як на рис. 1.5), то при виборі топології зірка знадобиться в кілька разів більше кабелю, чим при топології шина. Це істотно впливає на вартість мережі в цілому і помітно ускладнює прокладку кабелю.

Кільце (ring) - комп'ютери послідовно об'єднані в кільце. Передача інформації в кільці завжди проводиться тільки в одному напрямку. Кожен з комп'ютерів передає інформацію тільки одному комп'ютеру, наступного в ланцюжку за ним, а отримує інформацію тільки від попереднього в ланцюжку комп'ютера (рис. 1.7).

Мал. 1.7. Мережева топологія кільце

кільце - це топологія, в якій кожен комп'ютер з'єднаний лініями зв'язку з двома іншими: від одного він отримує інформацію, а іншому передає. На кожній лінії зв'язку, як і у випадку зірки, працює тільки один передавач і один приймач (зв'язок типу точка-точка). Це дозволяє відмовитися від застосування зовнішніх термінаторів.

Важлива особливість кільця полягає в тому, що кожен комп'ютер ретранслює (відновлює, підсилює) приходить до нього сигнал, тобто виступає в ролі репитера. Загасання сигналу у всьому кільці не має ніякого значення, важливо тільки загасання між сусідніми комп'ютерами кільця. Якщо гранична довжина кабелю, обмежена загасанням, становить L пр, то сумарна довжина кільця може досягати NLпр, де N - кількість комп'ютерів в кільці. Повний розмір мережі в межі буде NLпр / 2, так як кільце доведеться скласти вдвічі. На практиці розміри кільцевих мереж досягають десятків кілометрів (наприклад, в мережі FDDI). Кільце в цьому відношенні істотно перевершує будь-які інші топології.

Чітко виділеного центру при кільцевій топології немає, всі комп'ютери можуть бути однаковими і рівноправними. Однак досить часто в кільці виділяється спеціальний абонент, який управляє обміном або контролює його. Зрозуміло, що наявність такого єдиного керуючого абонента знижує надійність мережі, так як вихід його з ладу відразу ж паралізує весь обмін.

Строго кажучи, комп'ютери в кільці не є повністю рівноправними (на відміну, наприклад, від шинної топології). Адже один з них обов'язково отримує інформацію від комп'ютера, що веде передачу в даний момент, раніше, а інші - пізніше. Саме на цій особливості топології і будуються методи керування обміном по мережі, спеціально розраховані на кільце. В таких методах право на наступну передачу (або, як ще кажуть, на захоплення мережі) переходить послідовно до наступного по колу комп'ютера. Підключення нових абонентів в кільце виконується досить просто, хоча і вимагає обов'язкової зупинки роботи всієї мережі на час підключення. Як і в випадку шини, максимальна кількість абонентів у кільці може бути досить велика (до тисячі і більше). Кільцева топологія зазвичай має високу стійкість до перевантажень, забезпечує впевнену роботу з великими потоками переданої по мережі інформації, так як в ній, як правило, немає конфліктів (на відміну від шини), а також відсутній центральний абонент (на відміну від зірки), який може бути перевантажений великими потоками інформації.

Мал. 1.12. Мережа з двома кільцями

Сигнал в кільці проходить послідовно через всі комп'ютери мережі, тому вихід з ладу хоча б одного з них (або ж його мережного обладнання) порушує роботу мережі в цілому. Це істотний недолік кільця.

Точно так же обрив або коротке замикання в будь-якому з кабелів кільця робить роботу всієї мережі неможливою. З трьох розглянутих топологій кільце найбільш вразливе до пошкоджень кабелю, тому в разі топології кільця зазвичай передбачають прокладку двох (або більше) паралельних ліній зв'язку, одна з яких знаходиться в резерві.

Іноді мережа з топологією кільце виконується на основі двох паралельних кільцевих ліній зв'язку, що передають інформацію в протилежних напрямках (рис. 1.12). Мета подібного рішення - збільшення (в ідеалі - удвічі) швидкості передачі інформації по мережі. До того ж при пошкодженні одного з кабелів мережа може працювати з іншим кабелем (правда, гранична швидкість зменшиться).

У разі зірково-кільцевої (star-ring) топології в кільце об'єднуються не самі комп'ютери, а спеціальні концентратори (зображені на рис. 1.16 в вигляді прямокутників), до яких в свою чергу підключаються комп'ютери за допомогою зіркоподібних подвійних ліній зв'язку. Насправді все комп'ютери мережі включаються в замкнуте кільце, тому що усередині концентраторів лінії зв'язку утворюють замкнутий контур (як показано на рис. 1.16). Дана топологія дає можливість комбінувати переваги зіркової та кільцевої топологій. Наприклад, концентратори дозволяють зібрати в одне місце всі точки підключення кабелів мережі. Якщо говорити про поширення інформації, дана топологія рівноцінна класичним кільцю.

На закінчення треба також сказати про гратчастої топології (mesh), при якій комп'ютери зв'язуються між собою не однієї, а багатьма лініями зв'язку, що утворюють сітку (рис. 1.17).

Мал. 1.17. Сіткова топологія: повна (а) і часткова (б)

Повною гратчастої топології кожен комп'ютер безпосередньо пов'язаний з усіма іншими комп'ютерами. В цьому випадку при збільшенні числа комп'ютерів різко зростає кількість ліній зв'язку. Крім того, будь-яка зміна в конфігурації мережі вимагає внесення змін до мережеву апаратуру всіх комп'ютерів, тому повна сіткова топологія не отримала широкого розповсюдження.

Часткова сіткова топологія передбачає прямі зв'язки тільки для найактивніших комп'ютерів, що передають максимальні обсяги інформації. Інші комп'ютери з'єднуються через проміжні вузли. Сіткова топологія дозволяє вибирати маршрут для доставки інформації від абонента до абонента, обходячи несправні ділянки. З одного боку, це збільшує надійність мережі, з іншого ж - вимагає істотного ускладнення мережевої апаратури, яка повинна вибирати маршрут.

Функціональні групи пристроїв в мережі

Основне призначення будь-якої комп'ютерної мережі - надання інформаційних і обчислювальних ресурсів підключеним до неї користувачам.

З цієї точки зору локальну вичіслітельнуюсеть можнарозглядати як сукупність серверів і робочих станцій.

сервер - комп'ютер, підключений до мережі і забезпечує її користувачів певними послугами.

Сервери можуть здійснювати зберігання даних, управління базами даних, віддалену обробку завдань, друк завдань і ряд інших функцій, потреба в яких може виникнути у користувачів мережі. Сервер - джерело ресурсів мережі.

Робоча станція - персональний комп'ютер, підключений до мережі, через який користувач отримує доступ до її ресурсів.

Робоча станція мережі функціонує як в мережевому, так і в локальному режимі. Вона оснащена власною операційною системою (MS DOS, Windows і т.д.), забезпечує користувача всіма необхідними інструментами для вирішення прикладних завдань.

Особливу увагу слід приділити одному з типів серверів - файлового сервера (File Server). У поширеній термінології для нього прийнято скорочене назва- файл-сервер.

Файл-сервер зберігає дані користувачів мережі і забезпечує їм доступ до цих даних. Це комп'ютер з великою ємністю оперативної пам'яті, Жорсткими дисками великої ємності і додатковими накопичувачами на магнітній стрічці (Стриммер).

Він працює під управлінням спеціальної операційної системи, яка забезпечує одночасний доступ користувачів мережі до розташованих на ньому даними,

Файл-сервер виконує наступні функції: зберігання даних, архівування даних, синхронізацію змін даних різними користувачами, передачу даних.

Для багатьох задач використання одного файл-сервера виявляється недостатнім. Тоді в мережу можуть включатися кілька серверів. Можливо також застосування в якості файл-серверів міні-ЕОМ.

Управління взаємодією пристроїв в мережі

Інформаційні системи, побудовані на базі комп'ютерних мереж, забезпечують вирішення наступних завдань: зберігання даних, обробка даних, організація доступу користувачів до даних, передача даних і результатів обробки даних користувачам.

У системах централізованої обробки ці функції виконувала центральна ЕОМ (Mainframe, Host).

Комп'ютерні мережі реалізують розподілену обробку даних. Обробка даних в цьому випадку розподілена між двома об'єктами: клієнтом і сервером.

клієнт - завдання, робоча станція або користувач комп'ютерної мережі.

В процесі обробки даних клієнт може сформувати запит на сервер для виконання складних процедур, читання файлу, пошук інформації в базі даних і т. Д.

Сервер, визначений раніше, виконує запит, що надійшов від клієнта. Результати виконання запиту передаються клієнту. Сервер забезпечує зберігання даних загального користування, організує доступ до цих даних і передає дані клієнта,

Клієнт обробляє отримані дані і представляє результати обробки у вигляді, зручному для користувача. В принципі обробка даних може бути виконана і на сервері. Для подібних систем прийняті терміни - системи клієнт-серверабо архітектура клієнт-сервер.

Архітектура клієнт-сервер може використовуватися як в однорангових локальних обчислювальних мережах, так і в мережі з виділеним сервером.

тимчасова мережа. У такій мережі немає єдиного центру управління взаємодією робочих станцій і немає єдиного пристрою для зберігання даних. Мережева операційна система розподілена по всіх робочих станцій. Кожна станція мережі може виконувати функції як клієнта, так і сервера. Вона може обслуговувати запити від інших робочих станцій і спрямовувати свої запити на обслуговування в мережу.

Користувачеві мережі доступні всі пристрої, підключені до інших станцій (диски, принтери).

Переваги однорангових мереж: низька вартість та висока надійність.

Недоліки однорангових мереж:

  • залежність ефективності роботи мережі від кількості станцій;
  • складність управління мережею;
  • складність забезпечення захисту інформації;
  • труднощі оновлення та зміни програмного забезпечення станцій.

Найбільшою популярністю користуються однорангові мережі на базі мережевих операційних систем LANtastic, NetWare Lite.

Мережа з виділеним сервером. У мережі з виділеним сервером один з комп'ютерів виконує функції зберігання даних, призначених для використання всіма робочими станціями, управління взаємодією між робочими станціями і ряд сервісних функцій.

Такий комп'ютер зазвичай називають сервером мережі. На ньому встановлюється мережева операційна система, до нього підключаються всі колективні зовнішні пристрої - жорсткі диски, принтери і модеми.

Взаємодія між робочими станціями в мережі, як правило, здійснюється через сервер. Логічна організація такої мережі може бути представлена \u200b\u200bтопологією зірка. Роль центрального пристрою виконує сервер. У мережах з централізованим управлінням існує можливість обміну інформацією між робочими станціями, минаючи файл-сервер. Для цього можна використовувати програму NetLink. Після запуску програми на двох робочих станціях можна передавати файли з диска одній станції на диск інший (аналогічно операції копіювання файлів з одного каталогу в інший за допомогою програми Norton Commander).

Переваги мережі з виділеним сервером:

  • надійна система захисту інформації;
  • високу швидкодію;
  • відсутність обмежень на кількість робочих станцій;
  • простота управління порівняно з однорангових мережами,

Недоліки мережі:

  • висока вартість через виділення одного комп'ютера під сервер;
  • залежність швидкодії і надійності мережі від сервера;
  • менша гнучкість у порівнянні з тимчасової мережею.

Мережі з виділеним сервером є найбільш поширеними у користувачів комп'ютерних мереж. Мережеві операційні системи для таких мереж - LANServer (IBM), Windows NT Server версій 3.51 і 4.0 і NetWare (Novell).

ТИПОВІ ТОПОЛОГІЇ І МЕТОДИ ДОСТУПУ ЛВС

Фізична передає середовище ЛВС

Фізичне середовище забезпечує перенесення інформації між абонентами обчислювальної мережі. Як уже згадувалося, фізична передає середовище ЛВС представлена \u200b\u200bтрьома типами кабелів: вита пара проводів, коаксіальний кабель, оптоволоконний кабель.

Вита пара складається з двох ізольованих проводів, свити між собою (рис. 6.19). Скручування дротів зменшує вплив зовнішніх електромагнітних полів на сигнали, що передаються. Найпростіший варіант кручений пари - телефонний кабель, кручені пари мають різні характеристики, Які визначаються розмірами, ізоляцією і кроком скручування. Дешевизна цього виду передавальної середовища робить її досить популярною для ЛВС.

Мал. 6.19. Вита пара проводів

Основний недолік кручений пари - погана перешкодозахищеність і низька швидкість передачі інформації - 0,25 - 1 Мбіт / с. Технологічні удосконалення дозволяють підвищити швидкість передачі і перешкодозахищеність (кручена пара), але при цьому зростає вартість цього типу передавальної середовища.

Коаксіальний кабель (рис. 6.20) в порівнянні з кручений парою володіє більш високу механічну міцність, помехозащищенностью і забезпечує швидкість передачі інформації до 10 - 50 Мбіт / с, Для промислового використання випускаються два типи коаксіальних кабелів: товстий і тонкий. Товстий кабель більш міцний і передає сигнали потрібної амплітуди на більшу відстань, ніж тонкий. У той же час тонкий кабель значно дешевше. Коаксіальний кабель так само, як і кручена пара, є одним з популярних типів передавальної середовища для ЛВС.

Мал. 6.20. Коаксіальний кабель

Мал. 6.21. Оптоволоконний кабель

Оптоволоконний кабель - ідеальна передає середовище (рис. 6.21). Він не схильний до дії електромагнітних полів і сам практично не має випромінювання. Остання властивість дозволяє використовувати його в мережах, що вимагають підвищеної секретності інформації.

Швидкість передачі інформації по оптоволоконному кабелю більше 50 Мбіт / с, У порівнянні з попередніми типами середовища передачi він дорожчий, менш технологічний у експлуатації.

ЛВС, що випускаються різними фірмами, або розраховані на один з типів передавальної середовища, або можуть бути реалізовані в різних варіантах, на базі різних передавальних середовищ.

Основні топології ЛВС

Обчислювальні машини, що входять до складу ЛВС, можуть бути розташовані самим випадковим чином на території, де створюється обчислювальна мережа. Слід зауважити, що для способу звернення до передавальної середовищі і методів управління мережею небайдуже, як розташовані абонентські ЕОМ. Тому має сенс говорити про топології ЛВС.

топологія ЛВС - це усереднена геометрична схема з'єднань вузлів мережі.

Топології обчислювальних мереж можуть бути самими різними, але для локальних обчислювальних мереж типовими є всього три: кільцева, шинна, зіркоподібна.

Іноді для спрощення використовують терміни - кільце, шина і зірка. Не слід думати, що розглядаються типи топологій являють собою ідеальне кільце, ідеальну пряму або зірку.

Будь-яку комп'ютерну мережу можна розглядати як сукупність вузлів.

вузол - будь-який пристрій, безпосередньо підключений до передавальної середовищі мережі.

Топологія усредняет схему з'єднань вузлів мережі. Так, і еліпс, і замкнута крива, і замкнута ламана лінія відносяться до кільцевої топології, а незамкнутая ламана лінія-к шинної.

Кільцева топологія передбачає з'єднання вузлів мережі замкнутої кривої - кабелем передавальної середовища (рис. 6.22). Вихід одного вузла мережі з'єднується зі входом іншого. Інформація по кільцю передається від вузла до вузла. Кожен проміжний вузол між передавачем і приймачем ретранслює послане повідомлення. Приймаючий вузол розпізнає і отримує тільки адресовані йому повідомлення.

Мал. 6.22. Мережа кільцевої топології

Кільцева топологія є ідеальною для мереж, що займають порівняно невеликий простір. У ній відсутній центральний вузол, що підвищує надійність мережі. Ретрансляція інформації дозволяє використовувати в якості середовища будь-які типи кабелів.

Послідовна дисципліна обслуговування вузлів такої мережі знижує її швидкодію, а вихід з ладу одного з вузлів порушує цілісність кільця і \u200b\u200bвимагає прийняття спеціальних заходів для збереження тракту передачі інформації.

Шинна топологія - одна з найбільш простих (рис. 6.23). Вона пов'язана з використанням в якості середовища коаксіальногокабелю. Дані від передавального вузла мережі поширюються по шині в обидві сторони. Проміжні вузли не транслюють вхідних повідомлень. Інформація надходить на всі вузли, але приймає повідомлення тільки той, якому вона адресована. Дисципліна обслуговування паралельна.


Мал. 6.23. Мережа шинної топології

Це забезпечує високу швидкодію ЛВС з шинної топологією. Мережа легко нарощувати і конфігурувати, а також адаптувати до різних систем Мережа шинної топології стійка до можливих несправностей окремих вузлів.

Мережі шинної топології найбільш поширені в даний час. Слід зазначити, що вони мають малу протяжність і не дозволяють використовувати різні типи кабелю в межах однієї мережі.

зіркоподібна топологія (рис. 6.24) базується на концепції центрального вузла, до якого підключаються периферійні вузли. Кожен периферійний вузол має свою окрему лінію зв'язку з центральним вузлом. Вся інформація передається через центральний вузол, який ретранслює, перемикає і маршрутизує інформаційні потоки в мережі.

Мал. 6.24. Мережа зіркоподібній топології

Зіркоподібна топологія значно спрощує взаємодію вузлів ЛВС один з одним, дозволяє використовувати більш прості мережеві адаптери. У той же час працездатність ЛВС із зіркоподібною топологією цілком залежить від центрального вузла.

У реальних обчислювальних мережах можуть використовуватися більш складні топології, що представляють в деяких випадках поєднання розглянутих.

Вибір тієї чи іншої топології визначається областю застосування ЛВС, географічним розташуванням її вузлів і розмірністю мережі в цілому.

Методи доступу до передавального середовища

Передає середовище є загальним ресурсом для всіх вузлів мережі. Щоб отримати можливість доступу до цього ресурсу з вузла мережі, необхідні спеціальні механізми - методи доступу.

Метод доступу до передавального середовища- метод, що забезпечує виконання сукупності правил, за якими вузли мережі отримують доступ до ресурсу.

Існують два основні класи методів доступу: детерміновані, недетерміновані.

При детермінованих методах доступу передає середовище розподіляється між вузлами за допомогою спеціального механізму управління, що гарантує передачу даних вузла протягом деякого, досить малого інтервалу часу.

Найбільш поширеними детермінованими методами доступу є метод опитування та метод передачі права. Метод опитування розглядався раніше. Він використовується переважно в мережах зіркоподібній топології.

Метод передачі права застосовується в мережах з кільцевою топологією. Він заснований на передачі по мережі спеціального повідомлення - маркера.

маркер - службове повідомлення певного формату, в яке абоненти мережі можуть розміщувати свої інформаційні пакети.

Маркер циркулює по кільцю, і будь-який вузол, який має дані для передачі, поміщає їх у вільний маркер, встановлює ознака зайнятості маркера і передає його по кільцю. Вузол, якому було адресовано повідомлення, приймає його, встановлює ознака підтвердження прийому інформації та відправляє маркер в кільце.

Передавальний вузол, отримавши підтвердження, звільняє маркер і відправляє його в мережу. Існують методи доступу, що використовують кілька маркерів.

Недетермінірованние - випадкові методи доступу передбачають конкуренцію всіх вузлів мережі за право передачі. Можливі одночасні спроби передачі з боку декількох вузлів, в результаті чого виникають колізії.

Найбільш поширеним недетермінованим методом доступу є множинний метод доступу з контролем несучої частоти і виявленням колізій (CSMA / CD). По суті, це описаний раніше режим суперництва. Контроль несучої частоти полягає в тому, що вузол, який бажає передати повідомлення, "прослуховує" передавальну середу, чекаючи її звільнення. Якщо середовище вільне, вузол починає передачу.

Слід зазначити, що топологія мережі, метод доступу до передавального середовища і метод передачі тісним чином пов'язані один з одним. Визначальним компонентом є топологія мережі.

призначення ЛВС

Локальні обчислювальні мережі за останні п'ять років отримали широке поширення в самих різних областях науки, техніки і виробництва.

Особливо широко ЛВС застосовуються при розробці колективних проектів, наприклад складних програмних комплексів. На базі ЛВС можна створювати системи автоматизованого проектування. Це дозволяє реалізовувати нові технології проектування виробів машинобудування, радіоелектроніки та обчислювальної техніки. В умовах розвитку ринкової економіки з'являється можливість створювати конкурентоспроможну продукцію, швидко модернізувати її, забезпечуючи реалізацію економічної стратегії підприємства.

ЛВС дозволяють також реалізовувати нові інформаційні технології в системах організаційно-економічного управління.

В навчальних лабораторіях університетів ЛВС дозволяють підвищити якість навчання і впроваджувати сучасні інтелектуальні технології навчання.

ОБ'ЄДНАННЯ ЛВС

Причини об'єднання ЛВС

Створена на певному етапі розвитку системи ЛВС з плином часу перестає задовольняти потреби всіх користувачів, і тоді постає проблема розширення її функціональних можливостей. Може виникнути необхідність об'єднання всередині фірми різних ЛВС, що з'явилися в різних її відділах і філіях в різний час, хоча б для організації обміну даними з іншими системами. Проблема розширення конфігурації мережі може бути вирішена як в межах обмеженого простору, так і з виходом у зовнішнє середовище.

Прагнення отримати вихід на певні інформаційні ресурси може зажадати підключення ЛВС до мереж більш високого рівня.

У найпростішому варіанті об'єднання ЛВС необхідно для розширення мережі в цілому, але технічні можливості існуючої мережі вичерпані, нових абонентів підключити до неї не можна. Можна тільки створити ще одну ЛВС і об'єднати її з уже існуючою, скориставшись одним з нижче перерахованих способів.

Способи об'єднання ЛВС

Міст. Найпростіший варіант об'єднання ЛВС - об'єднання однакових мереж в межах обмеженого простору. Фізична передає середовище накладає обмеження на довжину мережевого кабелю. В межах допустимої довжини будується відрізок мережі - мережевий сегмент. Для об'єднання мережевих сегментів використовуються мости.

міст - пристрій, що з'єднує дві мережі, що використовують однакові методи передачі даних.

Мережі, які об'єднує миє, повинні мати однакові мережні рівні моделі взаємодії відкритих систем, нижні рівні можуть мати деякі відмінності.

Для мережі персональних комп'ютерів міст - окрема ЕОМ зі спеціальним програмним забезпеченням та додатковою апаратурою. Міст може з'єднувати мережі різних топологій, але працюють під управлінням однотипних мережевих операційних систем.

Мости можуть бути локальними і віддаленими.

  • Локальні мости з'єднують мережі, розташовані на обмеженій території в межах вже існуючої системи.
  • Віддалені мости з'єднують мережі, рознесені територіально, з використанням зовнішніх каналів зв'язку і модемів.

Локальні мости, в свою чергу, поділяються на внутрішні і зовнішні.

  • Внутрішні мости зазвичай розташовуються на одній з ЕОМ даної мережі і поєднують функцію моста з функцією абонентської ЕОМ, Розширення функцій здійснюється шляхом установки додаткової мережевої плати.
  • Зовнішні мости передбачають використання для виконання своїх функцій окремої ЕОМ зі спеціальним програмним забезпеченням.

Маршрутизатор (роутер). Мережа складної конфігурації, що представляє собою з'єднання декількох мереж, потребує спеціальному пристрої. Завдання цього пристрою - відправити повідомлення адресату в потрібну мережу. Називається такий пристрій маршрутізamором.

маршрутизатор, або роутер, - пристрій, що з'єднує мережі різного типу, Але використовує одну операційну систему.

Маршрутизатор виконує свої функції на мережевому рівні, тому він залежить від протоколів обміну даними, але не залежить від типу мережі. За допомогою двох адрес - адреси мережі і адреси вузла маршрутизатор однозначно вибирає певну станцію мережі.

Приклад 6.7. Необхідно встановити зв'язок з абонентом телефонної мережі, що знаходяться в іншому місті. Спочатку набирається адреса телефонної мережі цього міста - код міста. Потім - адреса вузла цієї мережі - номер телефону абонента. Функції маршрутизатора виконує апаратура АТС.

Маршрутизатор також може вибрати найкращий шлях для передачі повідомлення абоненту мережі, фільтрує інформацію, що проходить через нього, направляючи в одну з мереж тільки ту інформацію, яка їй адресована.

Крім того, маршрутизатор забезпечує балансування навантаження в мережі, перенаправляючи потоки повідомлень по вільних каналах зв'язку.

Шлюз. Для об'єднання ЛВС абсолютно різних типів, що працюють по істотно відрізняються один від одного протоколам, передбачені спеціальні пристрої - шлюзи.

Шлюз - пристрій, що дозволяє організувати обмін даними між двома мережами, що використовують різні протоколи взаємодії.

Шлюз здійснює свої функції на рівнях вище мережевого. Він не залежить від використовуваної передавальної середовища, але залежить від використовуваних протоколів обміну даними. Зазвичай шлюз виконує перетворення між двома протоколами.

За допомогою шлюзів можна підключити локальну обчислювальну мережу до головного комп'ютера, а також локальну мережу підключити до глобальної.

Приклад 6.8. Необхідно об'єднати локальні мережі, що знаходяться в різних містах. Це завдання можна вирішити за допомогою глобальної мережі передачі даних. Такий мережею є мережа комутації пакетів на базі протоколу Х.25. За допомогою шлюзу локальна обчислювальна мережа підключається до мережі Х.25. Шлюз виконує необхідні перетворення протоколів і забезпечує обмін даними між мережами.

Мости, маршрутизатори і навіть шлюзи конструктивно виконуються у вигляді плат, які встановлюються в комп'ютерах. Функції свої вони можуть виконувати як в режимі повного виділення функцій, так і в режимі суміщення їх з функціями робочої станції обчислювальної мережі.

За традицією першою до хати запускають кішку. Для організацій роль «кішки» часом грає локальна обчислювальна мережа. Без неї рідкісна компанія почне роботу в новому офісі.

Монтаж ЛВС (Локальна обчислювальна мережа, або LAN, тобто Local Area Network - необхідна умова для ефективної роботи сучасної компанії, в якої не обійтися без комп'ютерів і інших електронних пристроїв.

Але що таке ЛВС? Білий шнур, який проходить уздовж стін і вставляється в комп'ютер? Можливо, Ви здивуєтеся, дізнавшись, як багато включається в поняття локальної мережі.

Що таке локальна обчислювальна мережа?

ЛВС - це сукупність програмних і апаратних засобів для об'єднання комп'ютерів в єдину систему зберігання і обробки інформації. Якщо простіше, то локальна мережа - це все: комп'ютери, модеми, сервери, маршрутизатори, комутатори та інше обладнання. Це з одного боку. З іншого - операційні системи і мережеві протоколи.

Слово «локальна» в назві ЛВС вказує на розміри мережі. Зазвичай вона служить для того, щоб об'єднати один офіс або будинок. Рідше - кілька будинків.

Відстань між комп'ютерами в локальній мережі не повинно перевищувати 100 метрів. Це пов'язано з тим, що електричний сигнал не може подолати по кабелю великі відстані. З цим обмеженням можна боротися. Для цього між комп'ютерами ставиться активне мережеве обладнання.

Для чого потрібна ЛВС?

Ось основним завдання, які вирішуються завдяки локальної обчислювальної мережі:

  • Загальний доступ в Інтернет. Завдяки монтажу локальної мережі в офісі можна без особливих витрат організувати підключення до Інтернет кожного співробітника.
  • комунікативна. Завдяки локальній мережі можна налаштувати поштовий сервер і організувати поштовий сервер або встановити програму обміну миттєвими повідомленнями.
  • Сумісна праця. Співробітники можуть спільно працювати над документами на сервері, не створюючи дублікатів або друкованих копій. Робота йде значно швидше і організованіше.
  • Загальний доступ до принтерів, копірів і сканерів. Ви можете істотно заощадити на вартості витратних матеріалів, придбавши мережевий принтер або сканер.
  • Мережа відкриває величезні перспективидля організації діловодства. Наприклад, Ви можете використовувати Корпоративну інформаційну систему (КІС).

Ні, це далеко не всі можливості мережі, але перерахованого досить, щоб зрозуміти, яким потужним інструментом може стати добре спланована і налаштована локальна мережа.

У самій назві Локальна обчислювальна мережа вже закладено призначення, функції та обмеження системи. Розберемо назву на складові. локальна, Утворене від англійського local - місцевий, тобто мережа прив'язана до конкретного географічному місцю і має обмеження по території, обчислювальна, Пов'язане зі складом мережі (обчислювальний обладнання, ПЗ) і її призначенням, мережа - має на увазі під собою об'єднання обчислювального обладнання і ПЗ на певній території (локальної) в мережу (за коштами кабелів).

Таким чином можна сформулювати визначення Локально обчислювальної мережі (ЛОМ) - це система взаємопов'язаних обчислювальних ресурсів (комп'ютери, сервери, маршрутизатори, програмне забезпечення та ін.), Розподілених за порівняно невеликій території (офіс або група будинків), що служить для прийому-передачі, зберігання і обробки інформації різного роду.

Різні локально обчислювальні мережі можуть функціонувати окремо або бути пов'язані між собою за допомогою засобів комунікацій, наприклад на підприємствах з філіальною мережею в різних містах. Завдяки такому з'єднанню користувач може взаємодіяти з іншими робочими станціями, підключеними до цієї локально-обчислювальної мережі. Існують локальні мережі, вузли яких рознесені географічно на відстані більше 12 500 км (космічні станції і орбітальні центри), але вони все одно відносять до локальних.

Призначенням ЛВС є забезпечення спільного і одночасного доступу певної групи осіб до даних, програмами та обладнання (комп'ютери, принтери, графічні, пристрої зберігання і обробки файлів і баз даних) і передача даних (електронна графіка, обробка текстів, електронна пошта, доступ до віддалених баз даних, передача цифрової мови).

Наприклад: менеджер приймає замовлення і вводить його в комп'ютер, далі замовлення надходить до бухгалтерії і там формується рахунок, одночасно може приходити інформація в юридичну службу для створення договору.

Характеристики ЛВС:

  • Високошвидкісні канали (1 400 Мбіт \\ с), що належать переважно одному користувачеві;
  • Відстань між робочими станціями, підключеними до локальної мережі, зазвичай складає від декількох сотень до декількох тисяч метрів;
  • Передача даних між станціями користувачів ЕОМ;
  • Децентралізація термінального обладнання, в якості якого використовуються мікропроцесори, дисплеї, касові пристрої і т.д.
  • Передача даних абонентам, підключеним до мережі, по загальному кабелю;

Основними функціями ЛВС є:

  • Забезпечення одночасного доступу до обладнання, програмного забезпечення та інформації, об'єднаним в мережу;
  • Мінімізація ризику несанкціонованого доступу до інформації та мережевих ресурсів;
  • Розмежування доступу до інформації та мережевих ресурсів;
  • Забезпечення швидкого і конфіденційного обміну і одночасної роботи з інформацією певному колу осіб;
  • контроль над інформаційними потоками, В тому числі вхідними та вихідними;
  • Розмежування контрольних функцій і відповідальних осіб на кожному вузлі (за кожен вузол відповідає системний адміністратор, Що виконує обслуговуючу і, як правило, контрольні функції);
  • Оптимізація витрат на ПЗ і обладнання за рахунок їх колективного використання (наприклад один принтер на кілька відділів та ін.)

В результаті застосування ЛВС об'єднуються персональні комп'ютери, розташовані на багатьох віддалених робочих місцях. Робочі місця співробітників перестають бути ізольованими й об'єднуються в єдину систему, яка має свої особливі переваги:

  • Можливість віддаленого доступу до обладнання, ПЗ та інформації;
  • Оптимізація ресурсів роботи процесора;
  • Менша кількість і інтенсивність помилок в порівнянні з мережею на базі телефонних каналів;
  • Пропускна здатність вище, ніж у глобальній мережі;
  • Можливість реконфігурації і розвитку шляхом підключення нових терміналів

Область застосування локальних мереж дуже широка, в даний час такі системи є практично в кожному офісі (наприклад, встановлений один принтер на кілька комп'ютерів, або кілька комп'ютерів використовують одне ПО, припустимо 1С: Бухгалтерія та ін.). З кожним днем \u200b\u200bпотоки інформації стають більше, що використовується програмне забезпечення складніше і функциональней, географія діяльності організацій розширюється. Застосування засобів ЛВС стає не просто бажаним, а необхідним для успішної діяльності і розвитку бізнесу, науки, навчання студентів, школярів, підготовки і перепідготовки фахівців, виконання державних програм і функцій і ін.

Структура функціонування мережі.

Структура локальної мережі визначається принципом управління і типом зв'язку, найчастіше вона ґрунтується на структурі обслуговується організації. Застосовуються види топології: шинна, кільцева, радіальна, деревоподібна. Найбільш поширені перші два види, за рахунок ефективного використання каналів зв'язку, простоти управління, гнучких можливостей розширення і зміни.


Топологія "шина" - всі комп'ютери зв'язуються в ланцюжок, підключенням до магістрального кабельного сегменту (стовбура), на його кінцях розміщуються «термінатори», для гасіння сигналу, що поширюється в обидва боки. Комп'ютери в мережі з'єднуються коаксіальним кабелем з тройниковая соединителем. Пропускна здатність мережі - 10 Мбіт / с, для сучасних додатків, Які активно використовують відео та мультимедійні дані, цього недостатньо. Перевага цієї топології полягає в низькій вартість проводки і уніфікації підключень.

Шинна топологія є пасивною. Збій одного комп'ютера не впливає на працездатність мережі. Пошкодження магістрального кабелю (шини) веде до відбиття сигналу і вся мережа в цілому стає непрацездатною. Вимкнення і особливо підключення до такої мережі вимагають розриву шини, що викликає порушення циркулюючого потоку інформації і зависання системи.

Топологія "дерево" - більш розвинена конфігурація типу "шина". До загальної магістральної шини через активні повторювачі або пасивні розмножувачі приєднуються кілька простих шин.


Топологія "зірка" (Star) - є найбільш швидкодіючої з усіх топологій, інформація між периферійними робочими станціями проходить через центральний вузол обчислювальної мережі. Центральний вузол управління - файловий сервер може реалізувати оптимальний механізм захисту проти несанкціонованого доступу до інформації. Вся обчислювальна мережа може управлятися з її центру.

Кабельне з'єднання досить просте, тому що кожна робоча станція пов'язана тільки з центральним вузлом. Витрати на прокладку кабелів досить високі, особливо коли центральний вузол географічно розташований не в центрі топології. При розширенні обчислювальних мереж не можуть бути використані раніше виконані кабельні зв'язки: до нового робочого місця необхідно прокладати окремий кабель з центра мережі.

У разі послідовних конфігурації ЛВС кожен пристрій підключення до фізичної середовищі передає інформацію тільки одному пристрою. При цьому знижуються вимоги до передавачів і приймачів, оскільки всі станції активно беруть участь в передачі.

Топологія "кільце" (Ring) - комп'ютери з'єднуються сегментами кабелю, що має форму кільця, принципово ідентична шинної, за винятком необхідності використання «термінаторів». У разі несправності одного з сегментів мережі вся мережа виходить з ладу.

Сигнали передаються тільки в одному напрямку. Кожна станція безпосередньо з'єднана з двома сусідніми, але прослуховує передачу будь-якої станції. Кільце становлять кілька приймачів і з'єднує їх фізичне середовище. Всі станції можуть мати права рівного доступу до фізичного середовища. При цьому одна зі станцій може виконувати роль активного монітора, обслуговуючого обмін інформацією. Прокладка кабелів від однієї робочої станції до іншої може бути досить складною і дорогою, особливо якщо географічно робочі станції розташовані далеко від кільця (наприклад, в лінію).

Основна проблема при кільцевій топології полягає в тому, що кожна робоча станція повинна активної участі в пересилання інформації, і в разі виходу з ладу хоча б однієї з них вся мережа паралізується. Несправності в кабельних з'єднаннях локалізуються легко. Підключення нової робочої станції вимагає виключення мережі, так як під час установки кільце повинне бути розімкнутими. Обмеження на довжину обчислювальної мережі не існує, так як воно, в кінцевому рахунку, визначається винятково відстанню між двома робочими станціями.

Комп'ютери можуть з'єднуватися між собою, використовуючи різні середовища доступу: мідні провідники (кручена пари), оптичні провідники (оптичні кабелі) і через радіоканал (бездротові технології). Провідні, оптичні зв'язки встановлюються через Ethernet, бездротові - через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS та інші засоби. Найчастіше локальні мережі побудовані на технологіях Ethernet або Wi-Fi. Слід зазначити, що раніше використовувалися протоколи Frame Relay, Token ring, які на сьогоднішній день зустрічаються все рідше, їх можна побачити лише в спеціалізованих лабораторіях, навчальних закладах і службах.

Компоненти побудови простий локальної мережі використовуються:

  • Адаптер (network adapter) - пристрій, що з'єднує комп'ютер (термінал) з сегментом мережі;
  • Міст (bridge) - пристрій, що з'єднує локальні або видалені сегменти мережі;
  • Маршрутизатор (router) - пристрій для обмеження широкомовного трафіку за допомогою розбиття мережі на сегменти, забезпечення захисту інформації, управління і організації резервних шляхів між областями широкомовлення;
  • Комутатор - пристрій вузького призначення, ефективно сегментує мережу, зменшує області зіткнень і збільшує пропускну здатність кожної кінцевої станції.
  • Блоки безперебійного живлення - пристрої для забезпечення працездатності системи у випадках відключення основного джерела живлення.

Монтаж Локально-обчислювальної мережі (ЛОМ)

Вибір виду топології, середовища доступу і складу Локально-обчислювальної системи залежить від вимог та потреб Замовника. Сучасні технології дозволяють розробити індивідуальний варіант, який відповідає всім вимогам і задачам.

Прокладку кабелів ЛВС, як і інших видів кабельних мереж можна здійснювати різними способами. При виборі способу монтажу керуються індивідуальними архітектурними і конструктивними особливостями будівлі, його технічними характеристиками, Наявністю діючих мереж та іншого обладнання, порядком взаємодії слабкострумових систем з іншими системами. Принципово можна виділити два методи - відкритий і прихований. Для прихованої проводки кабелів ЛВС використовують конструкцію стін, підлог, стель це виглядає більш естетично, траси захищені від сторонніх впливів, доступ до них обмежений, прокладка проводиться відразу в спеціальні підготовлені місця, забезпечуються кращі умови для подальшого обслуговування. На жаль можливість виконати роботи прихованим способом буває рідко, частіше доводиться проводити роботи відкритим способом за допомогою пластикових коробів, вертикальних колон і лотків. Не варто забувати, що є ще спосіб прокладки кабелів по повітрю, найчастіше він застосовується для комунікації будівель, коли немає можливості прокласти кабель в канали або якщо це занадто дорого.

Монтаж ЛВС це складна і відповідальна робота , Від якості її виконання залежить стабільність і коректність функціонування системи в цілому, ступінь виконання покладених на неї завдань, швидкість передачі і обробки даних, кількість помилок і ін. Чинники. Ставитися до цього потрібно дуже грунтовно і серйозно, так як будь-яка мережа це основа (скелет і кровоносна система) цілого організму з слабкострумових систем, що відповідають за велику кількість функцій (від електронної пошти до безпеки об'єкту). Кожне наступне втручання в роботу діючої системи (розширення, ремонт і ін.), Вимагає витрат часу і коштів, а їх кількість на пряму залежить від споконвічно закладених в систему параметрів, якості виконаних робіт, кваліфікації розробників і виконавців. Економія коштів на етапі проектування і монтажу ЛВС, може обернутися значно більшими витратами на стадії експлуатації та абгрейд