Цель работы

Цель работы - научиться настраивать стек протоколов TCP/IP и организовывать одноранговую сеть. Для этого студент должен

• знать базовые принципы IP-адресации;

• ознакомиться с основными консольными утилитами и уметь использовать их для получения информации о сетевой конфигурации системы и тестирования работоспособности сети;

• знать назначение виртуальных машин, уметь использовать их для работы с операционными системами семейств Windows или Unix.

1. Теоретическая часть

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) (англ. Local Area Network, LAN) – компьютерная сеть, покрывающая относительно небольшую территорию, такую как дом, офис, или небольшую группу зданий, например институт.

Компьютеры могут соединяться по различным протоколам, таким как wi-fi или Ethernet. ЛВС может иметь шлюзы с другими локальными сетями, быть частью или иметь подключение к глобальной вычислительной сети, например к Интернету.

1. Классические архитектуры организации локальных сетей

Одноранговые, или децентрализованные, сети – это компьютерные сети, основанные на равноправии участников. В таких сетях отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел является как клиентом, так и сервером (рис. 1).

К основным достоинствам одноранговых сетей можно отнести:

• низкая стоимость;

• высокая надежность;

• простота реализации, настройки, сопровождения для относительно небольших проектов.

Рис. 1. Пример одноранговой сети

Несмотря на свою простоту и надежность, данная архитектура имеет ряд недостатков:

• зависимость эффективности работы сети от количества станций;

• сложность управления сетью при большом количестве узлов;

• сложность обеспечения защиты информации; трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.

Сеть с выделенным сервером – это локальная вычислительная сеть, в которой сетевые устройства централизованы и управляются одним или несколькими серверами. Индивидуальные рабочие станции или клиенты (такие, как ПК) должны обращаться к ресурсам сети через сервер (рис. 2).

Сети с выделенными серверами в настоящее время используются чаще на предприятиях и в организациях, где недостатки одноранговых сетей являются очень критичными. Достоинствами подобных сете являются:

• надежная система защиты информации;

• высокое быстродействие;

• отсутствие ограничений на число рабочих станций;

• простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.

Рис. 2. Пример сети с выделенным сервером

К недостаткам данной архитектуры чаще всего относят:

• более высокую стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер;

• зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;

• меньшую гибкость по сравнению с одноранговой сетью.

2. Построение локальной сети по технологии Ethernet. Сетевое оборудование

На данный момент самой распространенной аппаратной технологией организации локальных сетей является Ethernet. Сейчас локальные сети преимущественно строят по звездообразной топологии с использованием сетевых карт, коммутаторов и витой пары (рис. 3). Далее мы рассмотрим перечисленные компоненты более подробно.

Сетевая карта (сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, NIC (network interface card)) – печатная плата, позволяющая подключаться к компьютерной сети (рис. 4).

Обычно сетевая плата идёт как отдельное устройство и вставляется в слоты расширения материнской платы (в основном, PCI). На современных материнских платах сетевой адаптер все чаще является встроенным, таким образом, покупать отдельную плату не нужно до тех пор, пока не требуется организация ещё одного сетевого интерфейса.

На сетевой плате для подключения к локальной сети имеются разъёмы для подключения кабеля витой пары (например, RJ-45), а также несколько информационных светодиодов, сообщающих о наличии подключения и передаче информации.

Рис. 3. Сетевой Ethernet-адаптер с разъемом RJ-45

Сетевой коммутатор, или свитч (switch - переключатель) – устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора (hub), который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Рис. 4. Пример 24-портового коммутатора

Витая пара (англ. twisted pair) – вид кабеля связи, представляющий одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины) для уменьшения взаимных наводок при передаче сигнала и покрытых пластиковой оболочкой (рис 5). Является один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во многих технологиях, таких как Ethernet, ARCNet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в установке, является самым распространённым для построения локальных сетей.

Рис. 5. Неэкранированная витая пара

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя RJ-45 (рис. 6), немного большего, чем телефонный соединитель RJ-11.

Рис. 6. Витая пара с коннектором RJ-45