138

11 Локальные компьютерные сети

В отличие от рассмотренных нами территориальных сетей (их называют еще глобальными), простирающихся на десятки– сотни – тысячи километров, локальные сети (англ. Local Area Network - LAN) охватывают территорию одного здания или группы близко расположенных зданий, например университетского кампуса [1]. Однако не расстояние является определяющей характеристикой локальных сетей, а способ доставки сообщений. Локальные сети также основаны на передаче пакетов, однако в них отсутствуют маршрутизаторы, а вместо принципа коммутации используется принцип селекции пакетов.

Исторически локальные сети появились несколько позже глобальных, первые эксперименты были проведены в начале 1970-х годов, а широкое распространение локальных сетей началось уже в 1980-е.

11.1 Сети Aloha и Ethernet

Идея создания сети с селекцией пакетов родилась на Гавайских островах, когда в Гавайском университете, расположенном на центральном острове Оаху, была установлена ЭВМ, способная работать в режиме разделения времени и возникла проблема подключения к ней множества терминалов, разбросанных по всему архипелагу. Чрезвычайно остроумное и удачное решение проблемы предложил профессор Норман Абрамсон – идея состояла в том, чтобы построить широковещательную радиосеть, в которой каждый абонент оснащен приемопередатчиком, причем все они работают на одной частоте.

Это была первая в мире пакетная радиосеть, использовавшая удивительно простой метод доступа к среде передачи: пакеты передавались в эфир, когда в этом возникала необходимость. Если через какое-то время возвращалось посланное таким же простым методом подтверждение получения, то сообщение считалось доставленным. Если подтверждение не приходило, следовала повторная попытка передачи.

В 1970 году такая сеть под названием Aloha успешно заработала, а принцип селекции пакетов лег в основу технологии Ethernet, которая является базовой для всех современных ЛВС.

Дальнейший прогресс компьютерных сетей, использующих принцип селекции пакетов, связан с именем Роберта (Боба) Меткалфа. После окончания МТИ он поступил на работу в знаменитый Xerox PARC.

В начале 1970-х годов там был создан первый лазерный принтер и была поставленазадачаобеспечитьвозможность печатидокументов наодном лазерном принтере с любого компьютера центра. Меткалф блестяще

139

решил проблему, предложив создать локальную компьютерную сеть, подобную Aloha, но уменьшенную до размеров одного здания. При этом в качестве общей передающей среды предлагалось использовать обычный коаксиальный кабель. В 1973 году сеть была построена и работала на скорости 2,94 Мбит/с. В 1976 году новая технология локальных сетей была опубликована и получила название Ethernet (от слова ether – эфир).

В 1979 году Меткалф организовал собственную фирму 3Com (сокра-

щение от слов computer, communication, compatibility) с целью продвиже-

ния на рынок технологии Ethernet. Ему удалось уговорить трех лидеров компьютерного рынка – DEC, Intel и Xerox – принять Ethernet в качестве общего промышленного стандарта, и в 1980 году этот стандарт стал международным.

За прошедшие 20 лет технология Ethernet пережила подлинный взрыв популярности, превзойдя самые смелые прогнозы. Около 100 миллионов компьютеров имеют выход в мир через сетевые карты, работающие по ее протоколам. Массовое производство устройств привело к резкому снижению их стоимости: если в середине 1980-х годов сетевая карта стоила около $1500, то сейчас – менее $10. Одновременно постоянно увеличивается скорость передачи данных. Начав с 2,94 Мбит/с, технология быстро освоила 10, затем 100 Мбит/с (Fast Ethernet). Далее был принят стандарт Gigabit Ethernet, а в настоящее время – уже новый стандарт 10 Гигабит

Ethernet.

Физически передающая среда в сети Ethernet может быть организована различными способами. Ранний вариант, предложенный самим Меткалфом, использовал магистральный коаксиальный кабель, к которому в нужных местах подключались абоненты – общая шина. Этот вариант самый простой и дешевый, так как не требует дополнительного активного оборудования, однако с эксплуатационной точки зрения не самый удобный: плохой контакт в точке подключения одного компьютера выводит из строя всю сеть.

Поэтому повсеместно применяется топология в виде звезды, когда в центре звезды устанавливается активное оборудование, организующее общую среду, а к нему витыми медными парами подключаются абоненты.

В простейшем случае это оборудование представляет собой концентратор (hub), попросту транслирующий сигналы с каждого входного порта на все остальные, однако с развитием технологии активное оборудование становилось все более «умным». В современных сетях оно представлено более совершенными коммутаторами (switch), которые с целью уменьшения вероятности коллизий анализируют конфигурацию сети и передают пакеты только на тот порт, к которому подключен получатель. Таким образом, с развитием технологии Ethernet разница между сетями с

140

коммутацией и селекцией пакетов постепенно стирается. Для сетей, в которых компьютеры не имеют постоянного местонахождения разработана беспроводная технология RadioLAN, когда каждая сетевая карта оснащена миниатюрным приемопередатчиком.

Когда в 1990 году Боб Меткалф оставил 3Com, посвятив себя преподавательской работе и журналистике, годовой оборот компании исчислялся уже миллиардами долларов.

Вновый высокодоходный сектор рынка устремилось множество конкурентов. Особенно впечатляющих успехов добилась Cisco Systems, основанная в 1984 году несколькими сотрудниками Стенфордского университета. За короткое время она не только стала признанным лидером рынка сетевых технологий, но по рыночной капитализации вошла в число крупнейших компаний мира.

Вмарте 2000 года она вообще была признана самой дорогой компанией на планете с суммарной стоимостью акций 555,4 млрд долларов, тогда как у Microsoft, занявшей второе место, этот показатель составил 541,4 млрд долларов. Этот факт говорит о том, что сетевой сектор - один из самых масштабных и динамичных на рынке высоких технологий.

11.2Корпоративные локальные сети

К концу XX века ЛВС получили такое широкое распрос транение во

всех организациях, что стали восприниматься непременным элементом офисной инфраструктуры, как электричество или телефон.

Современный подход к устройству корпоративных локальных сетей основывается на концепции структурированных кабельных систем

(СКС).

При строительстве зданий, предназначенных для офисов, прокладывается единая унифицированная кабельная система, предназначенная для локальной компьютерной сети, телефонии, пожарной и охранной сигнализации, а также для электропитания компьютеров и бытовых приборов. В каждом помещении наряду с обычными электрическими устраиваются информационные розетки. Пучки кабелей от рабочих мест одного этажа выходят на этажные кроссы и образуют горизонтальные подсистемы.

Горизонтальные подсистемы объединяются вертикальной кабельной подсистемой и выводятся на главный кросс, где кабели разводятся по назначению. Компьютерные линии подключаются к активному оборудованию – концентраторам или коммутаторам Ethernet, телефонные - к учрежденческой АТС и т.д. Структурированная кабельная система обладает высокой надежностью и мобильностью: при перемещениях сотрудников из одного помещения в другое не нужно прокладывать новых линий, достаточно изменить коммутацию на кроссе.

141

В качестве примера рассмотрим Мультисервисную транспортную систему передачи интегрированных данных (МТСПД) ТУСУРа, которая представляет собой опорную сеть для обеспечения взаимодействия локальныхсетей подразделенийТУСУР иинтеграциикорпоративнойвычислительной сети в сеть Томского научно-образовательного комплекса. На физическом уровне МТСПД представляетсобойточкидоступа на площадках корпусов: главного, РК, ФЭТ, бизнес-инкубатора «Дружба», связанных между собой выделенными каналами.

Связи между площадками корпусов ГК, ФЭТ, РК и СБИ выполнены магистральными одномодовыми волоконно-оптическими кабелями (одномодовый – оптоволоконный кабель, по которому передается световая волна одной частоты – одна мода). Параметры кабелей позволяют пропускать по ним трафикпо протоколуGigabitEthernet, пропускнаяспособность канала 1 Гбит/с, общая протяженность линий порядка 16км.

Логическим развитием идеи структурированных кабельных систем являются так называемые интеллектуальные здания, проекты которых появились в последнее время.

В таких зданиях кроме единой коммуникационной системы создаются компьютерные центры управления всей бытовой инфраструктурой – лифтами, охранной, противопожарной, отопительной, вентиляционной и другими системами. Интеллектуальное здание может быть оборудовано спутниковой антенной, дающей скоростной выход винтернет, иметь внутреннюю радиосеть для беспроводного подключения мобильных телефонов всех сотрудников, ряд других больших и малых удобств.

Контрольные вопросы

1.Чем локальные компьютерные сети отличаются от глобальных?

2.Каков принцип передачи пакетов в локальных сетях?

3.В какой сети был впервые реализован метод селекции пакетов?

4.Кто является автором технологии Ethernet?

5.В чем преимущество базовой топологии компьютерной сети в виде звезды?

6.На основе какой концепции строятся современные корпоративные сети?