6Разработка методических указаний для выполнения лабораторной работы «Изучение принципов функционирования локальных сетей».

Локальная вычислительная сеть (англ. Local Area Network, LAN)— компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт).

Сетевое оборудование — устройства, необходимые для работы компьютерной сети, например: маршрутизатор, коммутатор, концентратор, патч-панель и др. Обычно выделяют активное и пассивное сетевое оборудование.

К активному сетевому оборудованию относят такое оборудование, за которым следует некоторая «интеллектуальная» особенность. Маршрутизатор, коммутатор (свитч) и т.д. являются активным сетевым оборудованием.

Под пассивным сетевым оборудованием подразумевается оборудование, не наделенное «интеллектуальными» особенностями. Например, кабель (коаксиальный и витая пара (UTP/STP)), вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45), повторитель (репитер), концентратор (хаб), балун (balun) для коаксиальных кабелей (RG-58) и т.д. Но управляемые свитчи относятся к активному сетевому оборудованию, так как могут быть наделены некоей «интеллектуальной особенностью».

Оборудование, используемое при выполнении лабораторной работы:

• Сетевой адаптер для рабочих станций.

Платы сетевого адаптера выступают в качестве физического интерфейса, или соединения, между компьютером и сетевым кабелем. Платы вставляются в слоты расширения всех сетевых компьютеров и серверов.

Чтобы обеспечить физическое соединение между компьютером и сетью, к соответствующему разъему, или порту, платы (после ее установки) подключается сетевой кабель.

Поскольку плата сетевого адаптера оказывает существенное влияние на передачу данных, естественно, она влияет и на производительность всей сети. Если плата медленная, то и скорость передачи данных по сети не будет высокой.

Карта PT-HOST-NM-1AM содержит два разъема RJ-11, используемых для подключения к базовой телефонной службе. WIC-1AM использует один порт для соединения со стандартной телефонной линией, другой может быть подключен к аналоговому телефону для звонков во время простоя модема.

PT-HOST-NM-1CE содержит один Ethernet-порт, способный подключаться к LAN магистрали и поддерживать или 6 PRI-подключений для агрегирования линий ISDN, или 24 синхронных/асинхронных порта.

PT-HOST-NM-1CGE-(1FGE) предоставляет гигабитный медный Ethernet для маршрутизаторов уровня доступа. Модуль поддерживается маршрутизаторами серии Cisco 2691, Cisco 3660, Cisco 3725, и Cisco 3745. Этот модуль содержит один слот гигабитного конвертера интерфейса (GBIC) для использования любого стандартного медного или оптического Cisco GBIC.

PT-HOST-NM-1W предоставляет один беспроводной интерфейс 2.4ГГц для соединения с беспроводными сетями. Модуль поддерживает протоколы, использующие Ethernet для локальной сети.

• Сетевой коммутатор (от англ. switch— переключатель)— устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Принцип работы коммутатора.

Коммутатор хранит в памяти таблицу, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя еще не известен, то кадр будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.

Коммутаторы подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые). Более сложные коммутаторы позволяют управлять коммутацией на канальном (втором) и сетевом (третьем) уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например Layer 2 Switch или просто, сокращенно L2. Управление коммутатором может осуществляться посредством протокола Web-интерфейса, SNMP, RMON (протокол, разработанный Cisco) и т. п. Сложные коммутаторы можно объединять в одно логическое устройство - стек, с целью увеличения числа портов (например, можно объединить 4 коммутатора с 24 портами и получить логический коммутатор с 96 портами).

2950-24 является семейством Cisco Catalyst 2950 серийных семей коммутаторов. Это - автономное, неподвижная конфигурация, управлял выключателем 10/100, обеспечивающим пользовательскую возможность соединения для малого и среднего - сети.

2950T-24 является семейством Catalyst 2950 более продвинутой семейством коммутаторов Ethernet. Это - неподвижная конфигурация, автономный выключатель, который обеспечивает проводную скорость Fast Ethernet и Gigabit возможность соединения Ethernet для сетей среднего размера

2960-24TT является семейством Catalyst 2960 более продвинутой семейством коммутаторов Ethernet. Обеспечивает проводную скорость Fast Ethernet и Gigabit возможность соединения Ethernet для сетей среднего размера.

Данные модели коммутаторов имеют 24 x Ethernet порта. Внутренняя пропускная способность – 8,8 Гбит/с. Не поддерживают, добавление модулей.

• Маршрутизатор (англ. router),— сетевое устройство, реализующий функции взаимодействия в виде выбора маршрута передачи данных (ПД) между несколькими сетями ПД либо сегментами одной сети, имеющими различную архитектуру или протоколы. Данные устройства производят преобразования на сетевом уровне модели OSI.

Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий и широковещательные домены, а также благодаря фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы xDSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.

Принцип работы маршрутизатора обычно основан на использовании адреса получателя, указанного в пакетах данных, и определении по таблице маршрутизации пути, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

Таблица маршрутизации содержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица состоит из некоторого числа записей — маршрутов, в каждой из которых содержится адрес сети получателя, адрес следующего узла, которому следует передавать пакеты и некоторый вес записи — метрика. Метрики записей в таблице играют роль в вычислении кратчайших маршрутов к различным получателям. В зависимости от модели маршрутизатора и используемых протоколов маршрутизации, в таблице может содержаться некоторая дополнительная служебная информация.

Cisco 1841 — маршрутизатор, ориентированный на небольшую и среднюю локальную сети (ЛС) Имеет возможность подключения карт:

WIC-1AM содержит два разъема RJ-11, используемых для подключения к базовой телефонной службе. WIC-1AM использует один порт для соединения со стандартной телефонной линией, другой может быть подключен к аналоговому телефону для звонков во время простоя модема.

WIC-1ENET - это однопортовая 10 Мб/с Ethernet карта для 10BASE-T Ethernet LAN.

WIC-1T предоставляет однопортовое серийное подключение к удаленным офисам или устаревшим серийным сетевым устройствам, например SDLC концентраторам, системам сигнализации и устройствам packet over SONET (POS).

Карта WIC-2AM содержит два разъема RJ-11, используемых для подключения к базовой телефонной службе. В WIC-2AM два модемных порта, что позволяет использовать оба канала для соединения одновременно

WIC-2Т 2-портовый синхронный/асинхронный серийный сетевой модуль предоставляет гибкую поддержку многих протоколов с индивидуальной настройкой каждого порта в синхронный или асинхронный режим, предлагает поддержку набора номера в смешанном проводнике на одном шасси.

• Серверное оборудование

Можно выделить два основных параметра, отличающих сервер от обычных компьютеров. Во-первых, это очень высокая производительность (это касается, разумеется, и эффективного обмена с периферийными устройствами), достаточно мощная дисковая подсистема (преимущественно со SCSI интерфейсом), а во-вторых, повышенная надежность (сервер, как правило, работает круглые сутки, не выключаясь). Что касается производительности, то для сервера ее довольно часто оценивают в транзакциях. Транзакция - совокупность трех последовательных действий: чтение данных, обработка данных и запись данных.

• Беспроводная точка доступа (Wireless Access Point, WAP) — устройство для объединения компьютеров в единую беспроводную сеть.

Для передачи информации беспроводные точки доступа используют радиоволны из спектра частот, определённых стандартом IEEE 802.11.

Точки доступа призваны выполнять самые разнообразные функции, как для подключения группы компьютеров (каждый с беспроводным сетевым адаптером) в самостоятельные сети, так и для выполнения функции моста между беспроводными и кабельными участками сети.

Следует учитывать, что точка доступа — это обычный концентратор. При нескольких подключениях к одной точке полоса пропускания делится на количество подключённых пользователей. Теоретически ограничений на количество подключений нет, но на практике стоит ограничиться, исходя из минимально необходимой скорости передачи данных для каждого пользователя.

С помощью точки доступа можно легко организовать роуминг при перемещении мобильного компьютера пользователя в зоне охвата большей, чем зона охвата одной точки доступа, организовав «соты» из нескольких точек доступа и обеспечив перекрытие их зон действия. В этом случае необходимо обеспечить, чтобы в предполагаемой зоне перемещения мобильного пользователя все точки доступа и мобильные компьютеры имели одинаковые настройки (номера каналов, идентификаторы и др.).

Технология организации локальных сетей

Ethernet - Это технология организации локальных сетей, при которой доступ к среде передачи осуществляется по методу CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий), определенному в спецификации IEEE802.3. Сеть Ethernet может иметь шинную (все устройства подключаются к общему кабелю) или звездную топологию. В качестве среды передачи может быть использована витая пара, коаксиальный или оптоволоконный кабель, а также радиочастоты (RadioEthernet). Наиболее популярной реализацией Ethernet является 10Base-T. В настоящее время существует несколько реализации этой популярной технологии: Fast Ethernet (скорость передачи 100 Мбит/с), Gigabit Ethernet (скорость передачи 1000 Мбит/с). Ведутся работы по созданию Terabit Ethernet (скорость передачи 10 тыс. Мбит/с).

Fast Ethernet - стандарт для локальных сетей, использующий полосу 100 Мбит/сек. Является развитием стандарта Ethernet. Распространенной реализацией этого стандарта является 100Base-T.