Цель работ. Лабораторные работы, выполняемые в соответствии с данным пособием, дают представление о принципах построения информационно-вычислительных сетей и систем передачи данных, обслуживающих эти сети. Выполнение лабораторных работ даёт возможность студентам закрепить полученные теоретические знания по основам построения вычислительных сетей, в частности, локальных вычислительных сетей (ЛВС).

Порядок выполнения. Лабораторные работы поставлены на основе демонстрационных файлов, позволяющих в доступной наглядной форме показать принципы функционирования локальных сетей различных видов. Помимо схем, иллюстрирующих работу сетей и принципы их организации, предусмотрен режим показа в динамике указанных задач. Для запуска режима показа надо нажать мышку на указателе “PLAY”. Просмотр можно осуществлять столько раз, сколько это необходимо. При выполнении лабораторных работ студенты придерживаются следующей последовательности:

1. Ознакомиться с методическими указаниями к выполняемой работе.

2. Задействовав соответствующий данной работе демонстрационный файл внимательно постранично просмотреть его, читая приведенные на каждой странице комментарии.

3. После тщательного изучения материала, приведенного на просматриваемом файле, сообщить о своей готовности преподавателю, который проведёт короткий опрос и даст каждому студенту бригады по два индивидуальных вопроса.

4. Затем, студенты вновь просматривают изучаемый материал, и каждый в отдельности на черновике коротко излагает ответы на поставленные ему вопросы.

5. В конце занятия каждый студент подписывает у преподавателя свой черновик протокола, в котором отражены: общая характеристика работы, приведены ответы на индивидуальные вопросы и сделаны необходимые иллюстрации с экрана дисплея (эскизно).

Порядок отчётности. Каждый студент выполняет отдельный протокол. В протоколе должна быть отражена общая характеристика работы, приведены ответы на вопросы, выданные преподавателем каждому студенту,

Выполнены необходимые иллюстрации. При сдаче протокола преподаватель проводит опрос каждого студента по вопросам для самопроверки, приведенным в конце каждой лабораторной работы. Сдача протоколов предыдущей работы производится на следующем занятии.

Лабораторная работа № 1

Топология локальных сетей

Термин топология, или более конкретно, сетевая топология относится к классификации или физическому расположению компьютеров, кабелей или других компонентов сети. Топология является стандартным термином, который большинство специалистов по сетям используют, когда они рассматривают основные принципы разработки сетей.

Топология (topology) - физическое расположение узлов сети и передающей среды внутри предприятия.

Архитектура сети описывает не только физическое расположение сетевых устройств, но и тип используемых адаптеров и кабелей. Кроме того, сетевая архитектура определяет методы передачи данных по кабелю.

Топология «Шина» Компьютеры соединены в ряд вдоль единственного отрезка кабеля	EMBED PBrush
Топология «Звезда» Компьютеры подсоединены кабельными отрезками, которые ответвляются от общей точки или концентратора (Hub)
Топология «Кольцо» Компьютеры подсоединены к кабелю, который образует кольцо

Топология «Шина»

В шинной топологии компьютеры подсоединены к единственному кабельному сегменту-отрезку, который называется магистралью (моноканал), соединяющей все компьютеры в сеть по единственной линии. (Анимация)

Посылка сигнала.

Данные в виде электрических сигналов посылаются на все рабочие станции сети, однако информация принимается только компьютером, адрес которого соответствует адресу, закодированному в первичном сигнале. Только один компьютер в конкретный момент времени может послать сообщение. (Анимация)

Отражение сигнала.

Так как сигнал посылается по всей сети, он будет перемещаться от одного конца кабеля к другому. Если сигналу позволить продолжать это перемещение непрерывно, он будет «отражаться» вперед, назад вдоль кабеля и мешать другим компьютерам осуществлять посылку сигналов. Поэтому сигнал должен быть изъят из сети после того, как он был принят по адресу назначения.

Сигнал от компьютера 6 продвигается к концу кабеля и отражается обратно по кабелю. Он отскакивает назад к другому концу, постепенно становясь слабее. (Анимация)

Терминатор (оконечник, согласованная нагрузка).

Остановить сигнал от перемещения из конца в конец позволяет компонент сети, называемый терминатором, который размещается у каждого конца кабеля для поглощения свободных сигналов. (Анимация)

Компьютер 6 имеет другой сигнал для компьютера 2. Теперь кабель хорошо защищен с двух сторон терминаторами, и поэтому перемещение сигнала исключается. Поглощение сигнала очищает моноканал настолько, что другие компьютеры теперь могут посылать свои данные. (Анимация)

Пассивная топология.

«Шина» является пассивной топологи-ей. Компьютеры, подключенные к шине, только прослушивают наличие данных в сети. Они не отвечают за передвижение данных от одного компьютера к другому. Если одни компьютер выходит из строя, то это не нарушает работы ЛВС. (Анимация)

При нарушении целостности кабеля компьютеры сети смогут функцио-нировать как отдельные компьютеры. Однако, нарушение в кабеле прервет проходящий сигнал между двумя терминаторами, сигнал начнет перемещаться из конца в конец шины и действие сети прекратится, т.к. в случае потери одним из концов кабеля терминатора, начнется перемещение сигнала от конца к концу и компьютеры не смогут связываться правильно друг с другом. (Анимация).

Нарушение может случиться, если кабель был в действительности перебит, или соединение было утеряно, или вообще отсутствовало. Например, если неисправ-ный компьютер 5 был перемещен или кабель ненадежно подсоединен, то возможно нарушение шины. (Анимация)

Топология «Звезда»

Топология «Звезда» отличается от топологии «Шина» тем, что все компьютеры соединены отрезками кабеля с центром. Сигналы посылаются компьютером через концентратор или hub к выбранному компьютеру. (Анимация)

В топологии «Звезда» все сигналы должны проходить через hub. Если компьютер, например, компьютер 1, имеет сигнал для посылки к компьютеру 6, сигнал покидает компьютер 1 и следует к концентратору, который отвечает за передачу сигнала. (Анимация)

Если один из компьютеров при такой топологии откажет, то он не сможет посылать и принимать сообщения, но это не повлияет на работу других компьютеров. (Анимация)

Если выйдет из строя концентратор, то все компьютеры смогут функционировать как отдельно взятые компьютеры, но не смогут обмениваться сигналами. Например, в сети с технологией 10BASE-T сетевой адаптер (сетевая карта), к которому подключен кабель, “почувствует” поломку концентратора и не будет пытаться осуществить посылку сигнала.

Топология «Кольцо»

“Кольцо” объединяет компьютеры в единую замкнутую цепь. Отсутствуют концевые терминалы. Сигналы двигаются по “кольцу” по часовой стрелке и проходят через каждый компьютер. В отличие от топологии «пассивная шина», каждый компьютер усиливает сигнал и отсылает его дальше.

В действительности, кабель от каждого компьютера фактически проходит через hub. Все сообщения от компьютера должны пройти через hub, прежде чем достигнут выбранного компьютера. (Анимация)

Глядя на рисунок сети Token Ring, может показаться, что “кольцо” выглядит как “звезда”. Однако “кольцо” является логическим кольцом и дает представление о том, как сигналы следуют по каналу. Сигналы всегда идут от одного компьютера к следующему по часовой стрелке до тех пор, пока сигнал не достигает выбранного компьютера-получателя сообщения. (Анимация)

В действительности, сигнал фактически следует от компьютера к концентратору, а затем к следующему компьютеру. В цикле сигнал следует от каждого компьютера к концентратору и затем продолжает движение по часовой стрелке к следующему компьютеру, расположенному на кольце. (Анимация)