37

Локальные сети

1.1. Введение в вычислительные сети

Все вычислительные сети можно классифицировать по ряду признаков. В зависимости от расстояний между ПК различают следующие вычислительные сети:

1. локальные вычислительные сети – ЛВС (LAN – Local Area Networks) – компьютерные сети, расположенные в пределах небольшой ограниченной территории ( здании или в соседних зданиях) не более 10 – 15 км;

2. территориальные вычислительнве сети, которые охватывают значительное географическое пространство. К территориальным сетям можно отнести городские (MAN - Metropolitan Area Network), региональные (Regional computer network), национальные (National computer network) и глобальные (WAN - Wide Area Network) сети. Городские и региональные сети связывают абонентов района, города или области. Глобальные сети объединяют абонентов, удаленных между собой на значительное расстояние, находящихся в различных странах или континентах;

В настоящее время на предприятиях и в учреждениях нашли широкое применение локальные вычислительные сети, основное назначение которых обеспечить доступ к разделяемым или сетевым (общим, то есть совместно используемым) ресурсам, данным и программам. Кроме того, ЛВС позволяют сотрудникам предприятий оперативно обмениваться между собой информацией.

Локальные вычислительные сети обеспечивают:

1. Распределение данных (Data Sharing). Данные в ЛВС хранятся на центральном ПК и могут быть доступны на рабочих станциях, поэтому на каждом рабочем месте не надо иметь накопители для хранения одной и той же информации.

2. Распределение информационных и технических ресурсов (Resource Sharing):

   1. логические диски и другие внешние запоминающие устройства (накопители на CD-ROM, DVD, ZIP и так далее);

   2. каталоги (папки) и содержащиеся в них файлы;

   3. подключенные к ПК устройства: принтеры, модемы и другие внешние устройства (позволяет экономно использовать ресурсы, например, печатающие устройства, модемы).

3. Распределение программ (Software Sharing). Все пользователи локальных вычислительных сетей могут совместно иметь доступ к программам (сетевым версиям), которые централизованно устанавливаются в сети.

4. Обмен сообщениями по электронной почте (Electronic Mail). Все пользователи сети могут оперативно обмениваться информацией между собой посредством передачи сообщений.

Локальные вычислительные сети, в зависимости от способов взаимодействия компьютеров в них, можно разделить на централизованные и одноранговые сети. Централизованные локальные сети строятся на основе архитектуры "клиент-сервер", которая предполагает выделение в сети "серверов" и "клиентов". Одноранговые ЛВС основаны на равноправной (peer-to-peer) модели взаимодействия компьютеров, в которой каждый компьютер может быть как сервером, так и клиентом.

Локальные вычислительные сети могут отличаться архитектурой (Ethernet, Token Ring, FDDI и т.д.) и топологией (шинная, кольцевая, “звезда”). Выбор типа ЛВС зависит от потребностей пользователей и финансовых возможностей предприятия.

1.1.1. Способы соединения двух компьютеров для совместного использования файлов

Компьютерные сети - это совокупность узлов, объединенных каналами передачи данных. Компьютерные сети также называются информационно - вычислительными сетями, вычислительными сетями или сетями передачи данных.

Рассмотрим способы соединения двух компьютеров, которые используются, как правило, для создания временных сетей компьютер-компьютер с целью совместного использования файлов. В этом случае компьютеры соединяются непосредственно друг с другом, без помощи дополнительного коммуникационного оборудования.

Для обмена данными между двумя компьютерами (например, настольными и переносными ПК) можно использовать различные способы их соединения:

• прямое соединения компьютеров через последовательные и параллельные порты (COM, USB, LPT, IrDA, Bluetooth);

• удаленное соединение двух компьютеров через модемы;

• соединение двух компьютеров в локальную сеть, используя сетевые карты и проводные линии связи;

• соединения двух компьютеров в локальную сеть, используя встроенные беспроводные интерфейсы Wi-Fi.

Порт COM. Наиболее простой и доступный способ соединения двух компьютеров - это прямое соединение их через асинхронный последовательный порт COM. В этом случае для соединения используется только нуль-модемный кабель. Этот способ самый доступный способ подключения, так как все персональные компьютеры оснащены портами COM.

USB порт. Способ соединение двух компьютеров через USB порты. USB это универсальный интерфейс (последовательный порт) для подключения 127 устройств. Для соединения двух компьютеров требуется только кабель usb link.

LPT - порт. Два компьютера могут быть подключены через параллельные LPT - порты. Эти порты имеют восемь разрядов. В этом способе для соединения двух компьютеров используется только нуль-модемный кабель.

IrDA - инфракрасные порты предназначены для беспроводного подключения карманных или блокнотных компьютеров к настольному компьютеру. Связь обеспечивается при условии прямой видимости, дальность передачи данных не более 1 м. Если в компьютере нет встроенного iRDA адаптера, то он может быть выполнен в виде дополнительного внешнего устройства (USB iRDA адаптера), подключаемого через USB-порт. Этот способ предназначен для беспроводного подключения карманных или блокнотных ПК к настольному компьютеру.

Bluetooth ("блютус") - высокоскоростной микроволновый стандарт, позволяющий передавать данные на расстояниях до 10 метров. Если нет встроенного Bluetooth адаптера, то он может быть выполнен в виде дополнительного внешнего устройства (USB bluetooth адаптера), подключаемого через USB-порт. Этот способ предназначен для беспроводного подключения карманных или блокнотных компьютеров к настольному компьютеру.

Связь с помощью модема. Модем – это устройство, которое преобразует цифровой сигнал компьютера в аналоговый частотный сигнал, передаваемый по аналоговым телефонным линиям. С помощью модема можно подключать два компьютера по телефонным линиям связи.

Соединение двух компьютеров в локальную сеть, использую сетевые карты и проводные линии связи. В качестве линий связи могут быть применены коаксиальный кабель или кабель "витая пара". Рассмотрим первый способ соединений компьютеров на основе стандарта 10Base-2. Для выполнения соединения двух компьютеров нужны две сетевые карты с разъемом UTP, тонкий коаксиальный кабель с волновым сопротивление 50 Ом, два Т-коннектора и два терминатора. После подключение требуется настройка операционной системы.

Второй способ соединений компьютеров на основе стандарта 10Base-T. Для выполнения соединения двух компьютеров нужны две сетевые карты с разъемом RJ-45, кабель "витая пара" ("нуль-хабный" кабель) и две вилки RJ-45. В этом случае требуется специальная разводка кабеля, т.е. разводка проводников на разъемах кабеля должна нестандартной и соответствовать разводке "нуль-хабного" кабеля. Например, для четырехпроводного кабеля (две пары) разводка "нуль-хабного" кабель следующая: разводка 1-2-3-6 на одном из разъемов должна соответствовать разводке 3-6-1-2 на другом разъеме. После подключение требуется настройка операционной системы.

Беспроводная связь Wi-Fi. Этот способ соединение двух компьютеров напрямую использует встроенные беспроводные интерфейсы Wi-Fi. Стандартом беспроводной связи для локальных сетей является технология Wi-Fi. Wi-Fi обеспечивает соединение точка-точка (соединение Ad-Hoc), которое можно применить для подключения двух ПК. В этом способе для соединения двух ПК требуется два адаптера Wi-Fi.

1.2. Среда и методы передачи данных в вычислительных сетях

1.2.1. История развития вычислительных сетей

Необходимо отметить, что в настоящее время кроме компьютерных сетей применяются и терминальные сети. Следует различать компьютерные сети и терминальные сети. Терминальные сети строятся на других, чем компьютерные сети, принципах и на другой вычислительной технике. К терминальным сетям, например, относятся: сети банкоматов, кассы предварительной продажи билетов на различные виды транспорта и т.д.

Первые мощные компьютеры 50-годов, так называемые мэйнфреймы, были очень дорогими и предназначались только для пакетной обработки данных. Пакетная обработка данных самый эффективный режим использования процессора дорогостоящей вычислительной машины.

С появлением более дешевых процессоров начали развиваться интерактивные терминальные системы разделения времени на базе мэйнфреймов. Терминальные сети связывали мэйнфреймы с терминалами. Терминал - это устройство для взаимодействия с вычислительной машиной, которое состоит из средства ввода (например, клавиатуры) и средств вывода информации (например, дисплея).

Сами терминалы практически никакой обработки данных не осуществляли, а использовали возможности мощной и дорогой центральной ЭВМ. Эта организация работы называлась “режимом разделения времени”, так как центральная ЭВМ последовательно во времени решала задачи множества пользователей. При этом совместно использовались дорогие вычислительные ресурсы.

Удаленные терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам мощных ЭВМ. Затем мощные ЭВМ объединялись между собой, так появились глобальные вычислительные сети.

Таким образом, сначала сети применялись для передачи цифровых данных между терминалом и большой вычислительной машиной.

Первые ЛВС появились в начале 70-х годов, когда были выпущены мини-компьютеры. Мини-компьютеры были намного дешевле мэйнфреймов, что позволило использовать их в структурных подразделениях предприятий.

Затем появилась необходимость обмена данными между машинами разных подразделений. Для этого многие предприятия стали соединять свои мини-компьютеры и разрабатывать программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В результате появились первые ЛВС.

Появление персональных компьютеров послужило стимулом для дальнейшего развития ЛВС. Они были достаточно дешевыми и являлись идеальными элементами для построения сетей. Развитию ЛВС способствовало появление стандартных технологий объединения компьютеров в сети: Ethernet, Arcnet, Token Ring.

Появление качественных линии связи обеспечили достаточно высокую скорость передачи данных – 10 Мбит/с, тогда как глобальные сети, использовали только плохо приспособленные для передачи данных телефонные каналы связи, имели низкую скорость передачи – 1200 бит/c. Из-за такого различия в скоростях многие технологии, применяемые в ЛВС, были недоступны для использования в глобальных.

В настоящее время сетевые технологии интенсивно развиваются, и разрыв между локальными и глобальными сетями сокращается во многом благодаря появлению высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам ЛВС.

Новые технологии сделали возможным передачу таких несвойственных ранее вычислительным сетям носителей информации, как голос, видеоизображения и рисунки.

Сложность передачи мультимедийной информации по сети связана с ее чувствительностью к задержкам при передаче пакетов данных (задержки обычно приводят к искажению такой информации в конечных узлах связи). Но эта проблема решается и конвергенция телекоммуникационных сетей (радио, телефонных, телевизионных и вычислительных сетей) открывает новые возможности для передачи данных, голоса и изображения по глобальным сетям Интернет.