Тема

• Аппаратное и программное обеспечение сети.

Цель

• Познакомить с устройствами и программными средствами , с помощью которых создается компьютерная сеть.

Ход урока

Для создания и функционирование компьютерных сетей нужны специальные устройства и программные средства. К аппаратной части для создания сети относятся сетевой адаптер, сетевой кабель, модем, маршрутизатор и главный компьютер – именно эти устройства позволяют организовать локальную сеть и возможность выхода в Интернет .

Хост

Основным техническим устройством является специальный компьютер , обеспечивающий информационные функции. Такую машину называют хост – компьютером – он должен всегда находится во включенном состоянии, так как обеспечивает прием и передачу данных по сети.

Все остальные компьютеры обязательно должны так или иначе быть подключенными к хост-машине. Ведь каждый пользователь, работающий внутри сети, при любых обстоятельствах использует его ресурсы.

С помощью Ethernet – аппаратуры машины подключаются друг к другу. Такая система состоит из таких элементов как кабеля (витая пара), специальных разъемов и сетевых адаптеров. Кабель используется при передаче и приеме информации между рабочими станциями.

Для подсоединения кабеля используются разъемы, подсоединяющиеся черезТ-коннекторы к сетевым адаптерам - специальным сетевым платам . Они могут быть интегрированными или вставленным в слоты расширения материнской платы компьютера.

Маршрутизаторы нужны для подключения к открытым концам сети.

Для Ethernet-аппаратуры используются кабели разных типов. Это и коаксиальные кабеля (коаксиалки) и кабеля типа витой пары. Каждому типу кабеля нужен разный разъем и собственный способ подключения к сетевому карте. Но нужно отметить, что коаксиальный тип подключения уже мало где используется из-за его медленной скорости и ненадежной связи. В зависимости от кабеля меняются характеристики сети - длина кабеля и максимальное количество рабочих станций, подключаемых к нему.

Скорость передачи данных в сети Ethernet – около 100 Мбит/секунду.

Для соединения компьютера с телефонной сетью (через которую происходит подключение к Глобальной сети), необходимо иметь специальное устройство – модем (МО дулятор – ДЕМ одулятор).

Модуляция – это процесс преобразования цифровой формы передача информации в аналоговую.

Демодуляция – обратное преобразование для приема информации. Модемы бывают внешним и внутренним. Внешний модем является отдельным устройством, подключаемым к ПК через COM-порт (он есть у каждого компьютера), внутренний модем – электронная плата, которую можно отдельно приобрести и установить во внутрь системного блока.

Одним из важных характеристик модема есть скорость передачи данных (Кбит/сек). Старые модемы имеют скорость подключения 36 Кбит/сек, в современных же скорость больше – 128 - 256 Кбит/сек и т. д.

Сетевой адаптер

Сетевая карта представляет из себя отдельную плату, вставляемую в материнскую плату ПК . Она, также как и множество других устройств может быть интегрированной в «материнку». Сетевые адаптеры являются устройствами приема/передачи данных и предназначены для подключения рабочих станций не только между собой, но и между хост-компьютером и маршрутизатором для выхода в Интернет .

Программное обеспечение сети

К |программным средствам функционирования сети относятся такие компоненты как сетевые операционные системы сетевые приложения (браузеры и т.д.).

Сетевая операционная система

Сетевая операционная система – это основа основ любой сети. Она необходима для управления принятыми/переданными сообщения между серверами и рабочими станциями. Она также позволяет любому пользователю работать с общим сетевым диском или принтером, которые физически не подключены к этому компьютеру Самыми ходовыми, практичными и просто популярными есть такие сетевые ОС как Unix и Microsoft Windows Server 2003 и 2008.

В сетевой операционной системе, установленной на отдельном ПК можно выделить такие характеристики:

• управление ресурсами ПК (распределение оперативной памяти, управление периферийными устройствами и другие функции
• предоставление собственных ресурсов для общего использования (расшаривание)
• средства, с помощью которых происходит обмен и передача сообщений в сети.

В зависимости от функций самого компьютера в его операционной системе может присутствовать или клиентская, или серверная части.

Браузер (англ.Browser) – сетевое программное обеспечение, предназначенное для отображения содержимого веб-страниц, написанных на специальных веб-языках.

Также браузеры используются для загрузки и выгрузки разнообразного контента в Глобальную сеть.

Вопросы

1. Что относится к аппаратной части обслуживания сети?

2. Для чего нужен сетевой адаптер?

3. Что представляет собой модем?

4. Какие функции выполняет сетевая ОС?

5. Расскажите о браузерах.

Список использованных источников

1. Урок на тему: «Функционирование компьютерных сетей», Иголкин А. П., г. Макеевка.

2. Моргунов Ж. Ц. Современные компьютерные сети. – 2008 г.

Отредактировано и выслано преподавателем Киевского национального университета им. Тараса Шевченка Соловьевым М. С.

Над уроком работали

Соловьев М. С.

Иголкин А. П.

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

Понятие локальной сети

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

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

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

Виды сетей

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

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

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

Составление технических требований

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

Эскизное проектирование

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

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

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

Основные характеристики ЛВС

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

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

Основные топологии локально-вычислительных сетей: достоинства и недостатки

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

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

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

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

Рабочее проектирование сети

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

О видах кабеля

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

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

Необходимое оборудование

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

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

Конечное сетевое оборудование

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

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

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

Программное обеспечение

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

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

Нюансы проектирования локальных сетей

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

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

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

Когда речь идет об организации сети, сетевую интерфейсную карту (Network Interface Card - NIC) можно по праву считать самым важным устройством в персональном компьютере. У каждого компьютера в сети (и у сервера, и у клиента) должна быть сетевая плата, обеспечивающая соединение между персональным компьютером и сетевыми носителями Многие современные материнские платы для персональных компьютеров или серверов выпускаются со встроенными сетевыми картами. На старые компьютеры или новые, но без встроенного сетевого интерфейса, сетевую карту приходится устанавливать.

Сетевые интерфейсные карты бывают различных типов в зависимости от используемой сетевой архитектуры (например, Ethernet или Token Ring, о которых речь пойдет в следующей главе). Также сетевые карты отличаются по типу гнезда материнской платы, в которое они вставляются. PCI-карты вставляются в гнездо PCI на материнской плате. ISA-карты вставляются в гнездо ISA.

При выборе сетевой интерфейсной карты необходимо учитывать сетевую архитектуру. Ethernet на сегодняшний день является самой распространенной сетевой архитектурой и используется как в одноранговых, так и в крупных корпоративных сетях. Соединительные устройства для сети Ethernet, например концентраторы, намного дешевле, чем соответствующие устройства, используемые в сетях Token Ring.

Технические характеристики сетевой карты должны быть согласованы с пропускной способностью сети. К примеру, если вы работаете в сети Fast Ethernet (сеть Ethernet, оснащенная быстродействующими коммутаторами), где скорость передачи данных составляет 100 Мбит/с, сетевая карта для Ethernet, рассчитанная на 10 Мбит/с, вам не подойдет. Вскоре вы узнаете, что большинство новых сетевых интерфейсных карт автоматически переключаются с 10 Мбит/с на 100 Мбит/с (удовлетворяя требованиям как Ethernet, так и Fast Ethernet).

Кроме того, сетевая карта, должна соответствовать пустому расширительному гнезду на материнской компьютера.

1.6.2 Работа с устройствами сетевой связи

В зависимости от топологии сети и типа используемых кабелей для соединения компьютеров, принтеров и прочих устройств в локальную сеть могут понадобиться определенные соединительные устройства. Если приходится расширять локальную сеть или добавлять большое количество новых пользователей, потребуются другие соединительные устройства. Одни из них служат для соединения различных устройств, другие предназначены для усиления информационного сигнала, движущегося по сети, а третьи участвуют в управлении потоком данных.

Обсуждение устройств сетевой связи мы начнем с концентратора, который используется для соединения компьютеров в небольших локальных и даже в одноранговых сетях. Прочие устройства, которые мы будем рассматривать: репитеры, коммутаторы и маршрутизаторы, называются устройствами межсетевого обмена. Межсетевой обмен осуществляется в объединенных локальных сетях - когда посредством специальной технологии локальная сеть расширяется за обычные пределы или когда несколько локальных сетей объединяются в крупную сеть.

Концентраторы

Кон-центраторы, или хабы (Hub), - наиболее распространенные соединительные устройства в локальных сетях (в последнее время их быстро вытесняют недорогие коммутаторы). В локальных сетях они служат центральным соединительным пунктом. В обычном концентраторе нет активных электронных схем, значит, его нельзя использовать для расширения локальной сети. Как правило, он служит для соединения кабелей и передачи информационных сигналов всем компьютерам сети.

Концентраторы используются в сетях с витой парой. Порты концентратора служат точками соединения сетевых устройств. Компьютеры и прочие устройства подключаются к концентратору с помощью отдельных кабелей. Концентраторы отличаются друг от друга по форме, размеру и количеству портов.

Если портов концентратора не хватает, к нему можно подсоединить еще один концентратор (концентраторы соединяются в «гирлянду» посредством короткого соединительного кабеля).

Концентраторы бывают различных форм и размеров и сильно отличаются по цене. Обычно чем больше портов у концентратора, тем выше его цена. Концентраторы, поддерживающие более быстрые варианты Ethernet, такие как Fast Ethernet, стоят дороже.

Репитеры

Репитеры (Repeater) применяются в тех случаях, когда размеры локальной сети превосходят максимальную длину используемого кабеля. Репитер регенерирует сигналы, получаемые от компьютеров и других сетевых устройств, так что целостность сигнала сохраняется на гораздо большем расстоянии, чем позволяют сетевые кабели.

Репитеры не способны направлять сетевой трафик или решать, по какому маршруту будут передаваться данные; это простые устройства, которые всего лишь усиливают получаемый сигнал. Недостаток репитеров заключается в том, что они усиливают не только сигнал, но и помехи. В худших случаях передаваемый ими поток данных невозможно понять из-за шума в линии.

Мост (Bridge) - это устройство межсетевого обмена, позволяющее сохранять пропускную способность в сети. Когда локальная сеть разрастается, поток сетевой информации может превысить пропускную способность сетевой среды. Одна из стратегий сохранения пропускной способности в сети заключается в разбиении сети на сегменты. Эти сегменты соединяются мостами. Мосты обладают большими возможностями, чем концентраторы и репитеры, и даже используют специальное программное обеспечение. Мост способен прочитать МАС-адрес (его еще называют аппаратным адресом, он записан в памяти сетевой карты каждого компьютера в сети) в каждом пакете данных, которые циркулируют по сегментам сети, подключенным к мосту. Зная МАС-адреса в каждом из сегментов сети, мост не пропускает данные, принадлежащие одному сегменту, к остальным сегментам сети, которые им обслуживаются.

Коммутаторы

Коммутатор, или свич (Switch) - это еще одно устройство межсетевого обмена, используемое для управления полосой пропускания в крупной сети. Коммутаторы используются все чаще и чаще, даже в мелких сетях, потому что они позволяют управлять использованием полосы пропускания в сети. Коммутатор управляет потоком данных посредством МАС-адреса, включаемого в каждый пакет данных (он совпадает с МАС-адресом сетевой карты компьютера). Коммутаторы объединяют сети в так называемые виртуальные локальные сети (Virtual local area network - VLAN). Главное достоинство VLAN заключается в том, что она логически объединяет компьютеры в коммуникационную группу, причем эти компьютеры не обязательно должны находиться рядом друг с другом или даже на одном этаже. Значит, в виртуальную локальную сеть можно объединить компьютеры, обслуживающие один и тот же тип пользователей. Например, если инженеры компании сидят в разных концах офисного здания их компьютеры могут быть частью одной виртуальной сети с общей полосой пропускания.

Программное и аппаратное обеспечение коммутаторов используется для передачи пакетов между компьютерами и прочими сетевыми устройствами. У коммутаторов есть своя операционная система. Обычно в этом окне можно видеть аппаратный (MAC) адрес и IP-адрес коммутатора. Остальные статистические данные относятся к количеству отправленных и полученных пакетов (везде стоит цифра 0, так как коммутатор был только что добавлен в сеть).

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы (Router) обладают еще большими возможностями, чем мосты и коммутаторы (маршрутизаторы действуют на сетевом уровне - более высоком уровне концептуальной модели OSI, чем уровень канала передачи данных, на котором действуют мосты и коммутаторы). Аппаратное и программное обеспечение маршрутизатора позволяет «прокладывать маршрут» данных от источника к пункту назначения (под программным обеспечением подразумевается операционная система). У маршрутизаторов очень сложная операционная система, позволяющая настраивать маршрутизацию пакетов данных самых различных сетевых протоколов, включая TCP/IP, IPX/SPX и AppleTalk.

Маршрутизаторы используются для разбиения на сегменты локальных сетей, которые стали слишком крупными и перегруженными, а также для объединения удаленных локальных сетей посредством различных WAN-технологий.

Как вы уже, наверное, догадываетесь, из аппаратного обеспечения вам потребуются сетевые адаптеры для подключения компьютера к кабелю, разъемы, сам кабель и, возможно, устройство для объединения компьютеров при использовании топологии "звезда".

В зависимости от топологии сети состав сетевого оборудования может меняться.

В любом случае для каждого компьютера, входящего в состав сети, вам потребуется сетевой адаптер. Этот адаптер вставляется в основную плату компьютера (motherboard) и имеет один или два разъема для подключения к кабелю сети (разумеется, сети компьютеров, а не электропитающей или осветительной сети).

Бывают сети, для которых не требуется специальных адаптеров, - сетевой кабель подключается к последовательному порту RS-232-C. Эти сети малопроизводительны и пригодны для решения только простейших задач, таких, как совместное использование принтера. Мы не будем уделять много внимания таким сетям.

А что делать владельцам портативных компьютеров типа Lap-Top и Note Book, не имеющих слотов расширения для подключения сетевых адаптеров? Некоторые фирмы специально для таких компьютеров выпускают адаптеры Ethernet в виде маленькой коробочки, подключающейся к принтерному или последовательному порту компьютера.

Что касается кабеля, то обычно используется коаксиальный кабель или витая пара (обычный телефонный провод). В ответственных случаях, когда необходимо соединять компьютеры, находящиеся в разных зданиях или предъявляются требования к обеспечению защиты информации от несанкционированного доступа, используют оптоволоконный кабель. Кстати, сам оптоволоконный кабель стоит не дороже коаксиального, чего однако не скажешь об адаптерах и другой аппаратуре для подключения такого кабеля.

Если вы используете коаксиальный кабель, он не должен быть слишком длинным. Когда протяженность локальной сети составляет сотни метров, может потребоваться врезать в середину кабеля специальное устройство - репитер. Задача репитера не сводится к простому усилению сигнала. Но об этом мы поговорим позже.

Рассмотрим аппаратное обеспечение, необходимое для реализации наиболее распространенных методов доступа - Ethernet, Arcnet и Token-Ring.

2.1. Аппаратура Ethernet

Аппаратура Ethernet обычно состоит из кабеля, разъемов, T-коннекторов, терминаторов и сетевых адаптеров.

Кабель, очевидно, используется для передачи данных между рабочими станциями. Для подключения кабеля используются разъемы. Эти разъемы через
T-коннекторы подключаются к сетевым адаптерам - специальным платам, вставляемым в слоты расширения материнской платы рабочей станции. Терминаторы подключаются к открытым концам сети. Скоро мы расскажем вам подробнее об аппаратуре Ethernet и о назначении перечисленных выше устройств.

Для Ethernet могут быть использованы кабели разных типов: тонкий коаксиальный кабель, толстый коаксиальный кабель и неэкранированная витая пара. Для каждого типа кабеля используются свои разъемы и свой способ подключения кабеля к сетевому адаптеру.

В зависимости от кабеля меняются такие характеристики сети, как максимальная длина кабеля и максимальное количество рабочих станций, подключаемых к кабелю.

Как правило, скорость передачи данных в сети Ethernet достигает 10 Мбит в секунду, что достаточно для многих приложений.

Рассмотрим подробно состав аппаратных средств Ethernet для различных типов кабеля.

2.1.1. Толстый коаксиальный кабель

Толстый коаксиальный кабель, используемый Ethernet, имеет диаметр 0,4 дюйма и волновое сопротивление 50 Ом. Иногда этот кабель называют "желтым кабелем". Это самый дорогостоящий из рассматриваемых нами кабелей. Институт IEEE определил спецификацию на этот кабель - 10BASE5.

На рис. 4 схематически изображена локальная сеть на основе толстого коаксиального кабеля.

Рис. 4. Ethernet на толстом коаксиальном кабеле

Здесь приведена конфигурация сети, состоящей из двух сегментов, разделенных репитером. В каждом сегменте находятся три рабочие станции.

Каждая рабочая станция через сетевой адаптер (установлен в материнской плате компьютера и на рисунке не показан) специальным многожильным трансиверным кабелем подключается к устройству, называемому трансивером. Трансивер служит для подключения рабочей станции к толстому коаксиальному кабелю.

На корпусе трансивера имеется три разъема: два - для подключения толстого коаксиального кабеля, и один - для подключения трансиверного кабеля.

В табл. 2 перечислены устройства, необходимые для подключения рабочей станции к толстому коаксиальному кабелю.

Таблица 2. Оборудование для подключения рабочей станции к толстому коаксиальному кабелю Ethernet

К сожалению, длина одного сегмента ограничена и для толстого кабеля не может превышать 500 метров. Если общая длина сети больше 500 метров, ее необходимо разбить на сегменты, соединенные друг с другом через специальное устройство - репитер.

На нашем рисунке изображены два сегмента, соединенные репитером. При этом общая длина сети может достигать одного километра.

Между собой трансиверы соединяются отрезками толстого коаксиального кабеля с припаянными к их концам коаксиальными разъемами.

На концах сегмента подключены специальные заглушки - терминаторы. Это просто коаксиальные разъемы, в корпусе которых установлен резистор с сопротивлением 50 Ом.

Корпус одного из терминаторов должен быть заземлен. Учтите, что в каждом сегменте сети можно заземлять только один терминатор.

Существуют ли какие-нибудь другие ограничения кроме максимальной длины сегмента? Увы, существуют (см. табл. 3).

Таблица 3. Ограничения для Ethernet на толстом кабеле

Кроме ограничения на длину сегмента существуют ограничения на максимальное количество сегментов в сети (и, как следствие, на максимальную длину сети), на максимальное количество рабочих станций, подключенных к сети и на длину трансиверного кабеля.

Однако в большинстве случаев эти ограничения несущественны. Более того, часто возможности толстого кабеля избыточны. Вы можете сэкономить немало денег, если сделаете сеть на основе тонкого кабеля, так как в этом случае вам не потребуются ни трансиверы, ни трансиверные кабели. Да и тонкий сетевой кабель дешевле толстого.

На рис. 5 показано оборудование, необходимое для сети Ethernet на толстом кабеле.

Рис. 5. Оборудование Ethernet для толстого кабеля

2.1.2. Тонкий коаксиальный кабель

Тонкий коаксиальный кабель, используемый для Ethernet, имеет диаметр 0,2 дюйма и волновое сопротивление 50 Ом. Импортный кабель называется RG-58A/U и соответствует спецификации 10BASE2. Можно использовать также кабель РК-50, выпускаемый нашей промышленностью.

Сеть Ethernet на тонком кабеле существенно проще, чем на толстом (рис. 6).

Рис. 6. Ethernet на тонком коаксиальном кабеле

Как правило, все сетевые адаптеры имеют два разъема. Один из них предназначен для подключения многожильного трансиверного кабеля, второй - для подключения небольшого тройника, называемого Т-коннектором.

Т-коннектор с одной стороны подключается к сетевому адаптеру, а с двух других сторон к нему подключаются отрезки тонкого коаксиального кабеля с соответствующими разъемами на концах. При этом получается, что коаксиальный кабель подключается как бы непосредственно к сетевому адаптеру, поэтому не нужны трансивер и трансиверный кабель.

На концах сегмента должны находиться терминаторы, которые подключаются к свободным концам Т-коннекторов. Один (и только один!) терминатор в сегменте должен быть заземлен.

Сети на тонком кабеле имеют худшие параметры по сравнению с сетями на базе толстого кабеля (табл. 4). Но стоимость сетевого оборудования, необходимого для создания сети на тонком кабеле, существенно меньше.

Следует отметить, что некоторые фирмы выпускают адаптеры Ethernet, способные работать при длине сегмента до 300 метров (например, адаптеры фирмы 3COM). Однако такие адаптеры стоят дороже и вся сеть в этом случае должна быть сделана с использованием адаптеров только одного типа. Для того чтобы принять решение о покупке более дорогих адаптеров, сравните дополнительные затраты со стоимостью репитера, который потребуется для получения необходимой общей длины сети.

Таблица 4. Ограничения для Ethernet на тонком кабеле

Как правило, большинство сетей Ethernet создано именно на базе тонкого кабеля. На рис. 7 показано оборудование, необходимое для сети Ethernet на тонком кабеле.

Рис. 7. Оборудование Ethernet для тонкого кабеля

2.1.3. Неэкранированная витая пара

Некоторые (но не все) сетевые адаптеры Ethernet способны работать с кабелем, представляющим собой простую неэкранированную витую пару проводов (спецификация 10BASE-T). В качестве такого кабеля можно использовать обычный телефонный провод и уже имеющуюся в вашей организации телефонную сеть.

Сетевые адаптеры, способные работать с витой парой, имеют разъем, аналогичный применяемому в импортных телефонных аппаратах.

Для сети Ethernet на базе витой пары необходимо специальное устройство - концентратор. К одному концентратору через все те же телефонные розетки можно подключить до 12 рабочих станций. Максимальное расстояние от концентратора до рабочей станции составляет 100 метров. При этом скорость передачи данных такая же, как и для коаксиального кабеля, - 10 Мбит в секунду.

Достоинства сети на базе витой пары очевидны - низкая стоимость оборудования и возможность использования имеющейся телефонной сети. Однако есть серьезные ограничения на количество станций в сети и на ее длину.

2.1.4. Сетевой адаптер Ethernet

Вне зависимости от используемого кабеля для каждой рабочей станции вам потребуется приобрести сетевой адаптер. Сетевой адаптер - это плата, которая вставляется в материнскую плату компьютера. Она имеет как минимум два разъема для подключения к сетевому кабелю.

Для Ethernet в стандарте ISA используется три вида сетевых адаптеров: 8-битовые, 16-битовые и 32-битовые. 8-битовый адаптер может вставляться в 8-битовый или 16-битовый слоты материнской платы и используется главным образом в компьютерах IBM XT или IBM PC, где нет 16-битовых слотов. Иногда 8-битовые адаптеры покупают и для компьютеров IBM AT, если требования к скорости передачи данных невысоки. Для 16-битового адаптера необходимо использовать 16-битовый слот.

Если ваши компьютеры реализованы на базе процессора 80386 или 80486, имеет смысл рассмотреть возможность приобретения скоростного 32-битового сетевого адаптера, по крайней мере для тех станций, на которые приходится максимальная нагрузка.

Сетевые адаптеры могут быть рассчитаны на архитектуру ISA, EISA или Micro Channel. Первая архитектура используется в компьютерах серии IBM AT и совместимых с ними, вторая - в мощных станциях на базе процессоров 80486, третья - в компьютерах PS/2 фирмы IBM. Учтите, что конструктивно эти типы адаптеров отличаются друг от друга. И хотя вы сможете вставить адаптер ISA в шину EISA, вам никогда не удастся установить адаптер EISA в шину ISA. Конструктив Micro Channel полностью несовместим с ISA и EISA.

Для ускорения работы на плате сетевого адаптера может находиться буфер. Размер этого буфера различен для адаптеров разных типов и может составлять от 8 Кбайт для 8-битовых адаптеров до 16 Кбайт и более для 16- и 32-битовых адаптеров.

Сетевые адаптеры Ethernet используют порты ввода/вывода и один канал прерывания. Некоторые адаптеры могут работать с каналом прямого доступа к памяти (DMA).

На плате адаптера может располагаться микросхема постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) для создания так называемых бездисковых рабочих станций. Это компьютеры, в которых нет ни винчестера, ни флоппи-дисков. Загрузка операционной системы выполняется из сети, и выполняет ее программа, записанная в микросхеме дистанционной загрузки.

Перед тем как вставить адаптер в материнскую плату компьютера, необходимо с помощью переключателей (расположенных на плате адаптера) задать правильные значения для портов ввода/вывода, канала прерывания, базовый адрес ПЗУ дистанционной загрузки бездисковой станции. Подробнее об установке переключателей мы расскажем в главе "Монтаж сети".

2.1.5. Репитер

Если длина сети превышает максимальную длину сегмента сети, необходимо разбить сеть на несколько (до пяти) сегментов, соединив их через репитер.

Конструктивно репитер может быть выполнен либо в виде отдельной конструкции со своим блоком питания, либо в виде платы, вставляемой в слот расширения материнской платы компьютера.

Репитер в виде отдельной конструкции стоит дороже, но он может быть использован для соединения сегментов Ethernet, выполненных как на тонком, так и на толстом кабеле, так как он имеет и коаксиальные разъемы, и разъемы для подключения трансиверного кабеля. С помощью этого репитера можно даже соединять в единую сеть сегменты, выполненные и на тонком, и на толстом кабеле.

Репитер в виде платы имеет только коаксиальные разъемы и поэтому может соединять только сегменты на тонком коаксиальном кабеле. Однако он стоит дешевле и не требует отдельной розетки для подключения электропитания.

Один из недостатков встраиваемого в рабочую станцию репитера заключается в том, что для обеспечения круглосуточной работы сети станция с репитером также должна работать круглосуточно. Если вы выключите питание, связь между сегментами сети будет нарушена.

Функции репитера заключаются в физическом разделении сегментов сети и обеспечении восстановления пакетов, передаваемых из одного сегмента сети в другой.

Репитер повышает надежность сети, так как отказ одного сегмента (например, обрыв кабеля) не сказывается на работе других сегментов. Однако, разумеется, через поврежденный сегмент данные проходить не могут.

2.2. Аппаратура Arcnet

Для организации сети Arcnet вам потребуется специальный сетевой адаптер. Этот адаптер имеет один внешний разъем для подключения коаксиального кабеля.

Каждый адаптер Arcnet должен иметь для данной сети свой номер. Этот номер устанавливается переключателями, расположенными на адаптере, и находится в пределах от 0 до 255.

Сетевые адаптеры рабочих станций через коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 93 Ом подключаются к специальному устройству - концентратору. Возможно также использование неэкранированной витой пары.

Концентраторы бывают пассивными (Passive Hub) или активными (Active Hub). К одному концентратору (в зависимости от его типа) может подключаться 4, 8, 16 или 32 рабочих станции.

Ограничения для сети Arcnet приведены в табл. 5.

Таблица 5. Ограничения для сети Arcnet

Достоинствами сети Arcnet являются низкая стоимость сетевого оборудования (по сравнению с Ethernet) и большая длина сети (до 6 километров). Однако низкая скорость передачи данных, составляющая 2,44 мегабита в секунду, ограничивает применение сети Arcnet.

2.3. Аппаратура Token-Ring

Что касается сети Token-Ring, то ее название может ввести вас в заблуждение. Топология этой сети больше похожа на топологию звезды, чем на топологию кольца. Вместо того чтобы, соединяясь друг с другом, образовывать кольцо, рабочие станции Token-Ring подключаются радиально к концентратору типа 8228 производства IBM. Правда, концентраторов может быть несколько, и в этом случае концентраторы действительно объединяются в кольцо через специальные разъемы.

Однако если используется только один концентратор, то объединяющие разъемы можно не закольцовывать.

Скорость передачи данных в сети Token-Ring может достигать 4 или
16 Мбит в секунду, однако стоимость сетевого оборудования выше, чем для сети Ethernet. Кроме того, существуют и другие ограничения (см. табл. 6).

Таблица 6. Ограничения для сети Token Ring

Как видно из этой таблицы, сети Token-Ring не рассчитаны на большие расстояния. Все компьютеры должны быть расположены на одном или двух этажах здания. Более высокая стоимость оборудования по сравнению с Ethernet дополнительно уменьшает привлекательность этого изделия IBM.

Для объединения компьютеров в настоящее время используется большое количество различных устройств (сетевых аппаратных средств). В локальных сетях наиболее часто используются сетевые адаптеры (сетевые карты), концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы.

Рассмотрим более подробно каждый тип оборудования.

Сетевой адаптер – это устройство необходимое для подключения компьютера к локальной сети. Сетевой адаптер устанавливается в свободный слот (разъем) материнской платы компьютера, как и адаптеры, выполняющие другие функции, например видеоадаптер. Сетевые адаптеры можно классифицировать по следующим признакам:

· в зависимости от типа и разрядности используемой в компьютере внутренней шины;

· в зависимости от типа принятой в сети сетевой технологии – Ethernet, Token Ring, FDDI и т. д.;

· в зависимости от типа среды (канала) передачи данных – коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, кабель типа витая пара.

Сетевой адаптер присоединяется к кабелю с помощью специальных коннекторов, тип которых зависит от типа кабеля. Например, для кабеля типа витая пара используется коннектор типа RG-45, внешне напоминающий разъем для подключения телефона. Для подключения к коаксиальному кабелю используются так называемые BNC-коннекторы и Т-коннекторы. Существуют сетевые адаптеры, использующие беспроводной принцип взаимодействия. В настоящее время тремя главными типами беспроводной передачи данных являются радиосвязь, связь в микроволновом диапазоне и инфракрасная связь. Наиболее распространенным, в настоящее время, вариантом организации беспроводной локальной сети является использование WiFi оборудования. WiFi является аббревиатурой от «Wireless Fidelity» (беспроводная связь) и представляет собой стандарт беспроводного доступа, обеспечивающий скорость передачи информации до 54 Мбит/сек.

Каждый сетевой адаптер имеет уникальный внутренний номер, так называемый MAC-адрес, позволяющий однозначно идентифицировать источник информации в сетевой среде.

Различные типы кабелей используются в качестве носителей, или среды передачи данных. Хотя беспроводные технологии передачи данных становятся все более популярными в настоящее время, основным типом носителя для сетевых коммуникаций остается кабель. Наиболее распространены кабели следующих типов:

· кабель типа витая пара;

· коаксиальный кабель;

· оптоволоконный кабель.

Концентратор (многопортовый повторитель, или HUB) – это устройство, используемое для объединения отдельных рабочих мест (компьютеров) в локальную сеть. Современные концентраторы имеют, как правило, 8, 12, 16, 24, или 48 портов (разъемов) для подключения компьютеров. Все порты концентратора равноправны. При получении сигнала от одного из подключенных к нему компьютеров концентратор транслирует его на все остальные порты. Таким образом, концентратор является центральной точкой соединения компьютеров в сети.

Коммутатор (switch) – это устройство, которое также может использоваться для объединения компьютеров, или различных сегментов локальной сети. В отличии от концентратора, коммутатор при получении сигнала (пакета данных) от одного из подключенных к нему компьютеров не транслирует его на все остальные порты, а передает его только в тот порт, к которому подключен компьютер, являющийся получателем этого пакета данных.

Маршрутизатор (router) – это сетевое коммуникационное устройство, выполняющие маршрутизацию информации, т.е. определение наилучшего маршрута для передачи информации от источника к пункту назначения и передачу информации по этому маршруту. Маршрутизаторы связывают в объединенную сеть несколько подсетей и поэтому передача информации от одного компьютера к другому возможна по нескольким маршрутам.