Створення пристрою тестування локальної обчислювальної мережі

Практика применения персональных компьютеров в различных отраслях науки, техники и производства показала, что наибольшую эффективность от внедрения вычислительной техники  обеспечивают не отдельные автономные ПК, а локальные вычислительные сети.

Несмотря на определенные сходства, сети разделяются на два  типа: одноранговые и на основе сервера.

Различия между одноранговыми сетями и сетями на основе сервера имеют принципиальное значение, поскольку определяют разные возможности этих сетей. Выбор типа сети зависит от многих факторов: размера предприятия; необходимого уровня безопасности; вида бизнеса; уровня доступности административной поддержки; объема сетевого трафика; потребностей сетевых пользователей; финансовых затрат.

Одноранговые сети

В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети.

Одноранговые сети называют также рабочими группами. Рабочая группа это небольшой коллектив, поэтому в одноранговых сетях чаще всего не более 10 компьютеров.

Одноранговые сети относительно просты. Поскольку каждый компьютер является одновременно и клиентом, и сервером, нет необходимости в мощном центральном сервере или в других компонентах, обязательных для более сложных сетей. Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных (и более дорогих) компьютеров.

В одноранговой сети требования к производительности и к уровню защиты для сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером. Выделенные серверы функционируют исключительно в качестве серверов, но не клиентов или рабочих станций.

В такие операционные системы, как Microsoft Windows 95 или Microsoft Windows NT, встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть, дополнительного программного обеспечения не требуется.

Одноранговая сеть характеризуется рядом стандартных решений: компьютеры расположены на рабочих столах пользователей, пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации; для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система.

Одноранговая сеть вполне подходит там, где: количество пользователей не превышает 10 человек, пользователи расположены компактно, вопросы защиты данных не критичны; в обозримом будущем не ожидается значительного расширения фирмы и, следовательно, сети.

Если эти условия выполняются, то, скорее всего, выбор одноранговой сети будет правильным (чем сети на основе сервера).

Несмотря на то что одноранговые сети вполне удовлетворяют потребностям небольших фирм, иногда возникают ситуации, когда их использование может оказаться неуместным.

Сетевое администрирование  решает ряд задач, в том числе: управление работой пользователей  и защитой данных: обеспечение  доступа к ресурсам; поддержка  приложений и данных; установка и  модернизация прикладного программного обеспечения.

В типичной одноранговой сети системный администратор, контролирующий всю сеть, не выделяется. Каждый пользователь сам администрирует свой компьютер.

Все пользователи могут “поделиться” своими ресурсами с другими. К. совместно  используемым ресурсам относятся каталоги, принтеры, факсмодемы и т.п.

В одноранговой сети каждый компьютер должен: большую часть своих вычислительных ресурсов предоставлять локальному пользователю (сидящему за этим компьютером);

для поддержки доступа  к ресурсам удаленного пользователя (обращающегося к серверу по сети) подключать дополнительные вычислительные ресурсы.

Сеть на основе сервера  требует более мощных серверов, поскольку  они должны обрабатывать запросы  всех клиентов сети.

Защита подразумевает  установку пароля на разделяемый  ресурс, например на каталог. Централизованно  управлять защитой в одноранговой сети очень сложно, так как каждый пользователь устанавливает ее самостоятельно, да и “общие” ресурсы могут находиться на всех компьютерах, а не только на центральном сервере. Такая ситуация представляет серьезную угрозу для всей сети, кроме того, некоторые пользователи могут вообще не установить защиту. Если для Вас вопросы конфиденциальности являются принципиальными, рекомендуем выбрать сеть на основе сервера.

Поскольку в одноранговой сети каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер, пользователи должны обладать достаточным уровнем знаний, чтобы работать и как пользователи, и как администраторы своего компьютера.

 

4. Топология сети

 

Термин “топология”, или  “топология сети”, характеризует физическое

 расположение компьютеров,  кабелей и других компонентов  сети. Топология – это стандартный  термин, который используется профессионалами  при описании основной компоновки  сети. Кроме термина “топология”,  для описания физической компоновки  употребляют также следующие:  физическое расположение; компоновка; диаграмма, карта.

Топология сети обуславливает  ее характеристики. В частности, выбор  той или иной топологии влияет:

• на состав необходимого сетевого оборудования;
• характеристики сетевого оборудования;
• возможности расширения сети;
• способ управления сетью.

Чтобы совместно использовать ресурсы или выполнять другие сетевые задачи, компьютеры должны быть подключены друг к другу. Для  этой цели в большинстве сетей  применяется кабель.

Однако просто подключить компьютер к кабелю, соединяющему другие компьютеры, не достаточно. Различные  типы кабелей в сочетании с  различными сетевыми платами, сетевыми операционными системами и другими  компонентами требуют и различного взаимного расположения компьютеров.

Каждая топология сети налагает ряд условий. Например, она  может диктовать не только тип  кабеля, но и способ его прокладки.

Топология может также  определять способ взаимодействия компьютеров  в сети. Различным видам топологий  соответствуют различные методы взаимодействия, и эти методы оказывают  большое влияние на сеть.

Базовые топологии

Все сети строятся на основе трех базовых топологий: шина; звезда; кольцо.

Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля [сегмента], топология  называется шиной. В том случае, когда  компьютеры подключены

 к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или  концентратора, топология называется  звездой. Если кабель, к которому  подключены компьютеры, замкнут  в кольцо, такая топология носит  название кольца.

Хотя сами по себе базовые  топологии несложны, в реальности часто встречаются довольно сложные  комбинации, объединяющие свойства нескольких топологий.

Шина

Топологию “шина” часто  называют “линейной шиной”. Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или  сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.

В сети с топологией “шина” компьютеры адресуют данные конкретному  компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов.

Данные в виде электрических  сигналов передаются всем компьютерам  сети; однако информацию принимает  только тот, адрес которого соответствует  адресу получателя, зашифрованному в  этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может  вести передачу.

Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем  их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее  сеть.

Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров  в ней нельзя. Ибо, кроме числа  компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов, в том числе: характеристики аппаратного обеспечения  компьютеров в сети; частота, с  которой компьютеры передают данные; тип работающих сетевых приложений; тип сетевого кабеля; расстояние между  компьютерами в сети.

Шина – пассивная топология. Это значит, что компьютеры только

“слушают” передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя  к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это  не скажется на работе остальных. В  активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.

Чтобы предотвратить отражение  электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы, поглощающие эти сигналы.

Все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например к компьютеру или к баррел-коннектору – для увеличения длины кабеля. К. любому свободному – неподключенному – концу кабеля должен быть подсоединен терминатор. чтобы предотвратить отражение электрических сигналов.

Разрыв сетевого кабеля происходит при его физическом разрыве или  отсоединении одного из его концов. Возможна также ситуация, когда на одном или нескольких концах кабеля отсутствуют терминаторы, что приводит к отражению электрических сигналов в кабеле и прекращению функционирования сети. Сеть “падает”.

Сами по себе компьютеры в сети остаются полностью работоспособными, но до тех пор, пока сегмент разорван, они не могут взаимодействовать  друг с другом.

Увеличение участка, охватываемого  сетью, вызывает необходимость ее расширения. В сети с топологией “шина” кабель обычно удлиняется двумя способами.

1. Для соединения двух отрезков кабеля можно воспользоваться баррел-коннектором. Но злоупотреблять ими не стоит, так как сигнал при этом ослабевает. Лучше купить один длинный кабель, чем соединять несколько коротких отрезков. При большом количестве “стыковок” нередко происходит искажение сигнала.
2. Для соединения двух отрезков кабеля служит репитер. В отличие от коннектора, он усиливает сигнал перед передачей его в следующий сегмент. Поэтому предпочтительнее использовать репитер, чем
3. баррел-коннектор или даже один длинный кабель: сигналы на большие расстояния пойдут без искажений.

Звезда

При топологии “звезда” все компьютеры с помощью сегментов  кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.

В сетях с топологией “звезда” подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованны. Но есть и недостаток: так как  все компьютеры подключены к центральной  точке, для больших сетей значительно  увеличивается расход кабеля. К тому же, если центральный компонент выйдет из строя, нарушится работа всей сети.

А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий  его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или  принимать данные по сети. На остальные  компьютеры в сети это не повлияет.

Кольцо

При топологии “кольцо” компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у  кабеля просто не может быть свободного конца, к которому надо подключать терминатор. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии “шина”, здесь каждый компьютер выступает в роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

Один из принципов передачи данных в кольцевой сети носит  название передачи маркера. Суть его  такова. Маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, который “хочет” передать данные. Передающий компьютер изменяет маркер, помещает электронный адрес в  данные и посылает их по кольцу.

Данные проходят через  каждый компьютер, пока не окажутся у  того, чей адрес совпадает с  адресом получателя, указанным в  данных.

После этого принимающий  компьютер посылает передающему сообщение, где подтверждает факт приема данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.

На первый взгляд кажется, что передача маркера отнимает много времени, однако на самом деле маркер передвигается практически со скоростью света. В кольце диаметром 200 м маркер может циркулировать с частотой 10 000 оборотов в секунду.

Комбинированные топологии

В настоящее время чисто  используются топологии, которые комбинируют  компоновку сети по принципу шины, звезды и кольца.