Сетевые компоненты для домашней сети. Open Library - открытая библиотека учебной информации

4) Среды передачи данных

Наиболее распространенной средой передачи данных между компьютерами являются три основные группы кабелей:

коаксиальный кабель;

витая пара (неэкранированная и экранированная);

оптоволоконный кабель.

Коаксиальный кабель – недорогой, легкий, гибкий, удобный, безопасный и простой в установке. Существует два типа коаксиальных кабелей: тонкий (спецификация 10 Base2) и толстый (спецификация 10 Base5). Тонкий – гибкий, диаметр 0,64 см (0,25"). Прост в применении и подходит практически для любого типа сети.

Витая пара – это два перевитых изолированных медных провода. Несколько витых пар проводов часто помещают в одну защитную оболочку. Переплетение проводов позволяет избавиться от электрических помех, наводимых соседними проводами и другими внешними источниками. Преимущества витой пары – дешевизна, простота при подключении. Недостатки – нельзя использовать при передаче данных на большие расстояния с высокой скоростью.

В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде световых импульсов. Это надежный способ передачи, так как электрические сигналы при этом не передаются. Следовательно, оптоволоконный кабель нельзя вскрыть и перехватить данные. Оптоволоконные линии предназначены для перемещения больших объемов данных на очень высоких скоростях. Расстояние - многие километры. Существенным недостатком этой технологии является дороговизна и сложность в установке и подключении.

Для передачи по кабелю кодированных сигналов используют две технологии – немодулированную и модулированную передачу.

Немодулированные системы передают данные в виде цифровых сигналов, которые представляют собой дискретные электрические или световые импульсы.

Модулированные системы передают данные в виде аналогового сигнала (электрического или светового), занимающего некоторую полосу частот.

Беспроводная среда не означает полное отсутствие проводов в сети. Беспроводная среда обеспечивает временное подключение к существующей кабельной сети, гарантирует определенный уровень мобильности и уменьшает ограничения на протяженность сети.

Существуют следующие типы беспроводных сетей: ЛВС, расширенные ЛВС и мобильные сети (переносные компьютеры). Основные различия между ними – параметры передачи.

Работа беспроводных ЛВС основана на четырех способах передачи данных: инфракрасном излучении, лазере, радиопередаче в узком диапазоне (одночастотной передаче), радиопередаче в рассеянном спектре.

5) Платы сетевого адаптера

Платы сетевого адаптера (СА) выступают в качестве физического интерфейса или соединителя между компьютером и сетевым кабелем.

Плата СА выполняет:

подготовку данных, поступающих от компьютера, к передаче по сетевому кабелю;

передачу данных другому компьютеру;

управление потоком данных между компьютером и кабельной системой;

прием данных из кабеля и перевод их в форму, понятную компьютеру.

Работа сети заключается в передаче данных от одного компьютера к другому. В этом процессе можно выделить следующие задачи:

распознавание данных;

разбиение данных на управляемые блоки;

добавление информации к каждому блоку о местонахождении данных и получателе;

добавление информации для синхронизации и проверки ошибок;

перемещение данных в сеть и отправка их по заданному адресу.

Последовательность этих задач строго регламентирована, чтобы передавать данные между сетевыми адаптерами разных производителей, при их выполнении строго выполняются определенные правила – протоколы. Существует два главных набора стандартных протоколов: эталонная модель OSI и ее модификация Project 802.

6) Сетевое оборудование

Кроме минимально необходимого оборудования: среды передачи и плат сетевого адаптера, при построении сетей может использоваться дополнительно оборудование, состав которого определяется конкретной топологией сети.

Терминаторы – это резисторы номиналом 50 Ом, которые производят затухание сигнала на концах сегмента сети.

Концентраторы (Hub) – это центральные устройства кабельной системы или сети физической топологии «звезда», которые при получении пакета на один из своих портов пересылает его на все остальные.

Повторители (Repeater) - устройства сети, усиливает и заново формирует форму входящего аналогового сигнала сети на расстояние другого сегмента.

Коммутаторы (Switch) - управляемые программным обеспечением центральные устройства кабельной системы, сокращающие сетевой трафик за счет того, что пришедший пакет анализируется для выяснения адреса его получателя и соответственно передается только ему.

Маршрутизаторы (Router) – стандартные устройства сети, работающие на сетевом уровне и позволяющее переадресовывать и маршрутизировать пакеты из одной сети в другую, а также фильтровать широковещательные сообщения.

Мосты (Bridge) – устройства сети, которое соединяют два отдельных сегмента, ограниченных своей физической длиной, и передают трафик между ними.

Шлюзы (Gateway) – программно-аппаратные комплексы, соединяющие разнородные сети или сетевые устройства. Шлюзы позволяет различать протоколы или системы адресации.

Мультиплексоры – это устройства центрального офиса, которое поддерживают несколько сотен цифровых абонентских линий.

Межсетевые экраны (firewall, брандмауэры) – это сетевые устройства, реализующие контроль за поступающей в сеть и выходящей из нее информацией и обеспечивающие защиту локальной сети посредством фильтрации информации.

Ядро ОС

Ядро сетевой операционной системы (командный интерпретатор) обеспечивает функционирование пользовательского интерфейса. Среди функций ядра можно отметить:

Управление выполнением процессов посредством их создания, завершения или приостановки и организации взаимодействия между ними.

Планирование очередности предоставления выполняющимся процессам времени центрального процессора (диспетчеризация). Процессы работают с центральным процессором в режиме разделения времени: центральный процессор выполняет процесс, по завершении отсчитываемого ядром кванта времени процесс приостанавливается и ядро активизирует выполнение другого процесса. Позднее ядро запускает приостановленный процесс.

Выделение выполняемому процессу оперативной памяти. Ядро операционной системы дает процессам возможность совместно использовать участки адресного пространства на определенных условиях, защищая при этом адресное пространство, выделенное процессу, от вмешательства извне. Если системе требуется свободная память, ядро освобождает память, временно выгружая процесс на внешние запоминающие устройства, которые называют устройствами выгрузки. Если ядро выгружает процессы на устройства выгрузки целиком, такая реализация системы UNIX называется системой со свопингом (подкачкой); если же на устройство выгрузки выводятся страницы памяти, такая система называется системой с замещением страниц.

Выделение внешней памяти с целью обеспечения эффективного хранения информации и выборка данных пользователя. Именно в процессе реализации этой функции создается файловая система. Ядро выделяет внешнюю память под пользовательские файлы, мобилизует неиспользуемую память, структурирует файловую систему в форме, доступной для понимания, и защищает пользовательские файлы от несанкционированного доступа.

Управление доступом процессов к периферийным устройствам, таким как терминалы, ленточные устройства, дисководы и сетевое оборудование.

Ядро реализует ряд необходимых функций по обеспечению выполнения процессов пользовательского уровня, за исключением функций, которые могут быть реализованы на самом пользовательском уровне.

Характеристика основных сетевых операционных систем

Операционная система NetWare фирмы Novell ориентированна на локальную сеть ПЭВМ, совместимых с IBM PC. Эта сетевая операционная система, ядро которой загружается на файловый сервер, является самостоятельной операционной системой. На рабочих станциях загружаются модули сетевой операционной системы, которые обеспечивают взаимодействия с ее ядром и обмен сообщениями с другими рабочими станциями. При этом на рабочих станциях могут быть использованы различные базовые операционные системы. Сетевая операционная система обеспечивает работу сети любой структуры: моноканальной, кольцевой, звездообразной и т.д. В настоящее время используют несколько версий сетевой операционной системы NetWare Novell. Сеть Novell NetWare 2.2 предназначена для организации небольшой сети на базе файл-сервера с процессором 80286. Для создания крупных и надежно работающих сетей больше подходит сеть Novell NetWare 3.11 или 3.12, работающая на процессорах 80386 и выше. Версия 3.11/3.12 в отличие от 2.2 работает с выделенным файл-сервером и количество рабочих станций, подключенных к одному серверу, может достигать 250. Сеть Novell NetWare 4.1 предназначена для создания крупных сетей, состоящих из многих сегментов и содержащих несколько серверов. Количество рабочих станций в данной версии может достигать 1000.

Достоинства системы:

хорошо продуманные и мощные службы файлов и печати;

наличие средств оперативного сжатия информации на дисках;

мощные средства администрирования больших многопользовательских, многосерверных сетей Novell;

возможность создания сетей с повышенной отказоустойчивостью (пакет NetWare SFT III);

большое количество прикладных программ, разработанных независимыми поставщиками;

удобная иерархическая структура распределенного каталога.

Недостатки системы:

необходимость приобретения отдельного пакета NetWareSMPдля организации многопроцессорной обработки;

отсутствие простых инструментальных средств разработки приложений;

слабая защита памяти при работе приложений сервера, что затрудняет отладку программ и может привести к краху системы во время ее функционирования.

Функции ОС NetWare

поддержка коллективного использования файлов,

обеспечение доступа к сетевым принтерам,

предоставление средств для работы с электронной почтой,

поддержка работы СУБД различных типов,

обеспечение доступа к файловому серверу со стороны рабочих станций, функционирующих под управлением различных операционных систем,

предложение средств, позволяющих объединять удаленные сегменты сети,

обеспечение "прозрачности" доступа локальных и удаленных пользователей к ресурсам сети,

предложение средств для надежного хранения данных,

обеспечение защиты ресурсов сети от несанкционированного доступа,

поддержка динамически расширяемых многосегментных томов на нескольких дисках файлового сервера,

предоставление средств управления ресурсами корпоративных сетей: единый каталог сетевых ресурсов NDS в NetWare 4.1,

обеспечение передачи и обработки данных с использованием разных протоколов: SPX/IPX, TCP/IP, NetBIOS, AppleTalk,

поддержка работы суперсерверов в симметричном режиме функционирования (ОС NetWare 4.1 SMP).

Windows 95/98

Windows 95/98 - сетевая операционная система локальной одноранговой сети (число компьютеров не превышает 10). Windows 95 является 32-разрядной многозадачной и многопоточной системой с приоритетами. Операционная система предоставляет разнообразные средства для распределенной обработки данных. Она создает среду для объектно-ориентированной архитектуры, выполняет разнообразные функции, связанные с определением и изменением конфигурации внешних устройств и программного обеспечения, работающих в сети. Обеспечивается защита от отказов и безопасность данных. Windows 95 работает с любыми типами данных: текстами, звуком и изображением используется удобный упрощенный интерфейс пользователя, позволяющий работать с трехмерной графикой. Windows 95 имеет модуль, являющийся универсальным почтовым ящиком, предназначенным для хранения сообщений электронной почты, речевой почты и факсимильной связи. Обмен сообщениями внутри рабочей группы осуществляется при помощи Microsoft Mail. В рабочей группе следует выделить одну машину, оборудованную факс-модемом, в качестве почтовой.

Microsoft Windows NT WS/Server 4.0

Microsoft Windows NT WS / Server 4.0 является уникальной и мощной операционной системой.

При ее разработке преследовались следующие цели:

надежность,

производительность,

переносимость,

совместимость,

масштабируемость,

безопасность.

Windows NT идеально приспособлена для работы в качестве рабочей станции и сетевого сервера, где требуется повышенная устойчивость и высокая производительность. Windows NT является синтезом как предыдущих версий Windows, так и других операционных систем. Она может быть адаптирована под различные типы аппаратного обеспечения без полной переработки. Важной особенностью операционной системы является ее способность работать с существующими приложениями.

Достоинства системы:

наличие унифицированного графического интерфейса;

простота и удобство использования и администрирования;

надежность служб файлов и печати;

развитый интерфейс API(ApplicationProgramInterface) прикладного программирования, облегчающий процесс разработки прикладных программ;

возможность реализации одно- и многопроцессорной (до 32 процессоров) обработки в одном пакете;

поддержка различных архитектур процессоров (Intel,Alpha,MIPSи др.).

Недостатки системы:

слабая гибкость службы каталогов (доменная модель) по сравнению с аналогичными службами СОС NetWareиBanyanVINES6.0;

сложность системы защиты при управлении доступом внутри доменов и между ними.

Windows 2000

Windows2000 поставляется в трех вариантах

Windows 2000 Professional (по - старому - workstation). Высокопроизводительное рабочее место

1. Windows 2000 Advanced Server (по - старому - Enterprise Server)

Особенности Windows 2000:

В Windows 2000 Professional расширен спектр поддерживаемых устройств, обеспечивает поддержку средств управления энергопотреблением для мобильных систем и обладает улучшенным пользовательским интерфейсом, благодаря которому она является самой простой в использовании из всех когда-либо выпущенных версий Windows.

В систему добавлены новые “мастера”: “мастер аппаратуры”, позволяющий наиболее простым способом подключать новые устройства в систему, “мастер сетевых соединений”, способствующий более быстрому конфигурированию модемов и сетевых соединений, “мастер принтера”, помогающий быстро подключить принтер.

Появилась поддержка “горячей” смены компонентов. Данную функцию по достоинству оценят владельцы ноутбуков, которые вынуждены перезагружать свои машины при подключении новых устройств.

В Windows 2000 используется новая файловая система, носящая название NTFS5. Основная отличительная черта данной файловой системы – автоматическое “фоновое” шифрование данных.

В новой системе сокращено число необходимых перезагрузок после установки новых свойств в СЕМЬ раз, это значит, что пользователю не придется перезагружаться для того, чтобы система “восприняла” новые параметры.

Добавлена новая служба быстрого поиска данных, которая позволит находить необходимые файлы с высокой скоростью, за счет индексации данных

Установлена новая политика безопасности. Такой подход делает систему очень устойчивой к различным сбоям.

Улучшена поддержка сетей. С точки зрения пользователя теперь можно будет, не вдаваясь в детали, получить доступ к сетевым ресурсам не привлекая к этому вечно занятого системного администратора

В Windows 2000 появилась новая возможность – создание сценария установки, что позволит установить систему на диски разных машин, пользуясь единым сценарием.

Сеть - это набор устройств, соединенных друг с другом, обеспечивающий связь и совместное использование ресурсов.

В большинстве компьютерных сетей используется общий набор компонентов и одинаковая терминология, несмотря на различия в реализации сетей и применяемых в них технологиях.

Ниже перечислены основные компоненты сети.

• Данные. Данные - это информация, пересылаемая по сети.
• Узел. Узел сети - это устройство, посылающее или принимающее данные в сети. Обычно это компьютеры, но могут быть и другие устройства, непосредственно подключенные к сети, например принтеры или сканеры.
• Клиент. Компьютер в сети, который в основном получает данные или использует другие ресурсы сети, называется клиентом.
• Сервер. Сервер - это компьютер в сети, который в первую очередь отвечает за обеспечение совместного доступа к данным (или "сервировку" данных) для других компьютеров сети. Сервер обычно предоставляет всей сети доступ к общим файлам или устройствам, например принтерам.
• Одноранговый узел. Одноранговый узел выполняет функции клиентского компьютера, а также предоставляет доступ к общим ресурсам, как сервер. Одноранговые узлы обычно используются в небольших сетях, когда отдельный серверный компьютер не нужен или слишком дорог.
• Сетевой адаптер. Сетевой адаптер - это устройство, позволяющее узлу физически подключиться к сети. Он предоставляет интерфейс между оборудованием устройства, подключенного к сети, и самой сетью.
• Концентратор. Концентратор - это устройство для подключения к сети нескольких узлов. Каждый узел, физически подключенный к концентратору, может взаимодействовать со всеми остальными узлами, подключенными к этому концентратору.
• Коммутатор. Коммутатор выполняет те же основные функции, что и концентратор, но поддерживает более сложные и эффективные способы работы с данными. Поэтому коммутатор может обеспечить значительное увеличение производительности по сравнению с концентратором, если к сети подключено много узлов.
• Маршрутизатор. Маршрутизатор - это устройство, отвечающее за соединение отдельных сетей и обеспечивающее достижение точки назначения данными, выходящими за пределы данной сети. Маршрутизаторы содержат список потенциальных мест назначения или "маршрутов", которые используются ими для отправки данных в другие сети и их получения из других сетей.
• Носитель. Физический материал, с помощью которого устройства подключаются к сети, называется сетевым носителем. Носителем, как правило, является кабель того или иного типа, но это также может быть радиочастота беспроводного канала, инфракрасный луч или другой менее "вещественный" носитель.
• Транспортный протокол. Транспортный протокол - это набор правил, управляющих упаковкой, пересылкой и распаковкой данных при передаче по сети.
• Пропускная способность. Пропускная способность - это скорость, на которой работает сеть. Пропускная способность сети определяется возможностями сочетания компонентов сети.

1.2 Архитектура сети

Термином "архитектура сети" описывается как набор физических компонентов, которые взаимодействуют между собой для подключения компьютеров в сети, так и функциональная организация и конфигурация этих компонентов. Стандарты архитектуры сети также определяют, как данные упаковываются и передаются по сети.

Ethernet

Низкая цена, надежность и простота реализации стандарта Ethernet сделали его самым популярным стандартом архитектуры в современных сетях. Он используется как в маленьких, так и в больших сетях.

В простейшем виде сеть Ethernet включает в себя несколько узлов, подключенных медными кабелями к концентратору или коммутатору. При необходимости увеличить пропускную способность или обеспечить связь на большие расстояния часто используется оптоволоконный кабель.

С развитием Ethernet появилось несколько определенных стандартов. Из-за изменений сетевых сред передачи, вычислительных технологий и требований к пропускной способности появилась необходимость менять стандарт Ethernet, чтобы удовлетворить нужды развивающейся сетевой среды.

В следующей таблице перечислены основные характеристики часто реализуемых стандартов Ethernet.

Из перечисленных в таблице стандартов в современных локальных сетях чаще всего применяются 100BASE-TX и 1000BASE-T. Стандарты 1000BASE-LX и 10GBASE-LR/ER обычно используются в соединениях Ethernet на большие расстояния.

FDDI

В интерфейсе FDDI в качестве носителя используется в основном оптоволоконный кабель; возможна передача данных на расстояние до 200 км со скоростью до 100 мегабит в секунду (Мбит/с). Раньше он использовался для соединения некоторых удаленных друг от друга сетей. Сейчас его в основном сменил стандарт Ethernet.

Token ring

В стандарте Token Ring для передачи данных используется в основном медный кабель; возможна передача данных на скоростях 4 Мбит/с и 16 Мбит/с. Token Ring часто использовался в ранних корпоративных сетях вместо Ethernet. Сейчас его в основном сменил стандарт Ethernet.

1.3 Стандарты IEEE 802

Институт IEEE занимается определением технических стандартов разработки и производства электронных устройств. Эти стандарты устанавливают определенные свойства технологии, позволяющие устройствам, сделанным в рамках этой технологии, работать вместе. Эти стандарты позволяют устройствам разных поставщиков, например сетевым адаптерам и коммутаторам, работать вместе в одной сети.

Одним из наиболее известных и широко применяемых стандартов является семейство стандартов IEEE 802, которое определяет функции различных аспектов сетевой среды.

Стандарт IEEE 802 содержит более 15 подстандартов, относящихся к определенным технологиям, используемым в сетевых средах. Ниже перечислены некоторые из основных стандартов IEEE 802.

• IEEE 802.3 определяет стандарты сети Ethernet.
• IEEE 802.5 определяет стандарты сети Token Ring.
• IEEE 802.11 определяет стандарты локальных беспроводных сетей.
• IEEE 802.16 определяет стандарты беспроводных сетей высокой емкости.

2. Локальные сети

Локальная сеть - структурная единица всех больших и более сложных сетей, это компьютерная сеть, объединяющая определенную физическую область, например дом, офис или компактную группу строений (например, территория учебного заведения или аэропорта). Локальные сети обычно отличаются высокой пропускной способностью и позволяют обеспечивать одинаковую пропускную способность и доступ к сети для всех узлов.

Благодаря постоянному совершенствованию сетевых технологий и высокой пропускной способности современных сетей зависимость локальных сетей от географической близости соединяемых объектов постепенно ослабевает. Практически во всех современных локальных сетях для обеспечения связи используется стандарт Ethernet.

Хотя взаимодействие между узлами локальной сети кажется происходящим непрерывно, особенно при использовании таких функций, как видеоконференции, в реальности передача данных по локальной сети осуществляется не в виде непрерывного потока между узлами. Вместо этого сетевая среда передачи поочередно используется всеми узлами, которые передают относительно небольшие фрагменты данных. В большинстве случаев данные, передаваемые пользователем по сети (файл, видеоконференция, задание печати и т. д.), занимают достаточно большой объем и не могут пересылаться узлом с помощью одной операции передачи. Для передачи по локальной сети таких больших объемов данных эти данные делятся на сетевые кадры.

В общем случае сетевой кадр состоит из фрагмента исходных передаваемых данных, к которым присоединяется определяемая сетью информация об отправителе и получателе кадра, а также сведения, позволяющие повторно собрать кадр в доступные для чтения данные в месте назначения. Кадр также содержит информацию, необходимую для проверки ошибок, чтобы можно было повторить передачу, если кадр не дошел до места назначения. Фактическая структура кадра зависит от типа используемой сети. Например, структура кадра Ethernet немного отличается от структуры кадра Token Ring.

Отправитель и получатель каждого кадра, а также все остальные узлы локальной сети, имеют уникальные сетевые адреса. Применение таких адресов обеспечивает простую и надежную доставку данных по сети и позволяет четко идентифицировать каждый узел сети.

Основной формой уникального идентификатора узла в локальной сети является MAC-адрес узла. Всем сетевым адаптерам на заводе присваиваются MAC-адреса, которые чаще всего представляются в шестнадцатеричном формате (например, 00-22-FB-8A-41-64).

Физической топологией локальной сети называют фактическую компоновку и подключение ее физических компонентов. Физическая топология локальной сети определяется в первую очередь размером сети, ее архитектурой и требуемой функциональностью.

Физическая топология играет ключевую роль в определении пропускной способности локальной сети и ее общей производительности. Поэтому физическая топология является очень важной частью проекта локальной сети, особенно если речь идет о крупных сетях.

Имеется пять основных типов физической топологии.

1. Топология типа "шина" . При использовании физической топологии типа "шина" узлы соединяются в последовательную линию вдоль одного сегмента сетевой среды передачи. На конце каждой сетевой среды передачи обычно устанавливается "терминатор", представляющий собой особое устройство или соединитель, который играет роль границы определенного сегмента или части локальной сети. Топология "шина" была преимущественно вытеснена топологией "звезда".
   • Преимущества. Сети на базе топологии "шина" просты в настройке, и к ним легко добавлять системы, что делает их удобными при создании небольших или временных сетей.
   • Недостатки. Реализация шинной топологии для объединения отдельных узлов в локальную сеть основана на устаревшей технологии. В случае разрыва или отключения одного из отрезков сетевой среды передачи вся сеть перестает работать. Это затрудняет поиск и устранение неполадок в локальных сетях на базе топологии "шина".
2. Топология типа "кольцо" . При использовании физической топологии типа "кольцо" узлы соединяются почти как при топологии "шина", но концы сети при этом соединяются друг с другом, чтобы получилось кольцо (вместо использования на концах терминаторов). Топология "кольцо" почти полностью вытеснена в локальных сетях топологией "звезда".
   • Преимущества. Аналогично топологии "шина", локальные сети на базе топологии "кольцо" просты в настройке, и к ним легко добавлять системы, что делает их удобными при создании небольших сетей.
   • Недостатки. К сожалению, недостатки топологии "шина" также характерны и для топологии "кольцо". Такая сеть основана на устаревшей технологии; в случае разрыва или отключения одного из отрезков сетевой среды передачи перестает работать вся сеть. Это затрудняет поиск и устранение неполадок в локальных сетях, построенных на базе топологии "кольцо".
3. Топология типа "звезда" . При использовании топологии типа "звезда" узлы соединяются не друг с другом, как в топологии "шина" или "кольцо", а с центральным устройством, например с концентратором или с коммутатором. В качестве физической конфигурации современных локальных сетей на базе стандарта Ethernet обычно используется топология "звезда".
   • Преимущества. Наличие центрального элемента делает локальные сети с топологией "звезда" более надежными с точки зрения взаимодействия между отдельными узлами. Благодаря наличию центрального элемента возможность связи узлов с остальной сетью зависит только от их индивидуального подключения к центральному элементу. При использовании топологии "звезда" разрыв или отключение отдельного кабеля скажется только на работе одного узла, использующего этот кабель, что повышает надежность такой локальной сети и упрощает поиск и устранение неполадок в ней.
   • Недостатки. Обычно для построения сетей на базе топологии "звезда" требуется больше оборудования и более тщательное планирование, поскольку в этом случае необходимо центральное устройство, а общая длина кабелей для подключения всех узлов к центральному элементу будет большей. Кроме того, в этой топологии по-прежнему сохраняется единая точка отказа - центральный элемент. Если это устройство выходит из строя, перестает работать вся сеть.
4. Гибридная топология . Эта топология отличается от описанных ранее, но не предполагает какой-либо конкретной физической конфигурации; она представляет собой лишь использование для построения одной локальной сети сочетания одной или нескольких различных топологий. Чаще всего используемым вариантом гибридной топологии является объединение нескольких групп узлов, соединенных по методу "звезда", в единую сеть с помощью топологии "шина". Локальные сети на базе гибридной топологии очень популярны, и без них не обойтись при построении больших и сложных локальных сетей.
5. Сетчатая топология . В локальных сетях, основанных на сетчатой топологии, между узлами устанавливаются дополнительные связи, чтобы повысить отказоустойчивость сети. В таких сетях для передачи данных между любыми двумя узлами имеется несколько путей. Добавление дополнительных связей, или создание "сетки", обычно реализуется для критически важных или сильно загруженных подключений локальной сети. При применении сетчатой топологии используются сетки двух форм.
6. Полная сетка . В этой конфигурации между любыми двумя узлами сети имеется прямая связь. Этот вариант обеспечивает максимальный уровень отказоустойчивости, однако при добавлении к сети узлов ее стоимость и сложность растут экспоненциально.
7. Частичная сетка. Локальные сети, основанные на частичной сетке, распространены шире, чем сети с полной сеткой. Они не обеспечивают прямую связь между любыми двумя узлами, однако в них имеется достаточное число резервных соединений, что позволяет добиться отказоустойчивости и разумной стоимости реализации.

Логическая топология сети.

Логической топологией локальной сети называют способ организации потоков данных между узлами сети. Логическая топология по большей части имеет мало общего с физической топологией локальных сетей, не считая того, что для описания определенных типов физической и логической топологии используется одна и та же терминология. Логическая топология локальной сети во многом зависит от сетевого стандарта, используемого для передачи данных.

Ethernet

В локальных сетях на базе стандарта Ethernet данные передаются по сетевой среде передачи ко всем подключенным узлам. Такую массовую передачу называют "широковещательной". Широковещательная передача обнаруживается всеми узлами сети, но принимать и получать данные могут только те узлы, для которых предназначена передача. Этот тип логической топологии чаще всего называют логической топологией типа "шина". Очень важно включить в этот термин слово "логическая" и понять его использование, поскольку термин «физическая топология типа "шина"» используется для описания понятия физической топологии, которое отличается от рассматриваемого здесь понятия логической топологии.

FDDI и Token Ring

В локальных сетях на базе стандартов FDDI и Token Ring реализуется другая логическая топология, называемая логической топологией типа "кольцо". В логической топологии типа "кольцо" данные передаются всем узлам в определенном последовательном порядке. После получения пакета и обработки вспомогательных данных пакет передается следующему узлу в кольце.

3. Беспроводные сети

3.1 Беспроводные стандарты и протоколы

Реализация и функциональность беспроводных сетей определяются беспроводными стандартами, являющимися частью семейства сетевых стандартов IEEE 802.

В большинстве беспроводных сетей применяются два распространенных типа, каждый из которых имеет собственное определение в рамках стандарта IEEE 802.

802.11. Группа стандартов 802.11 определяет технологии построения беспроводных локальных сетей. В этих стандартах для отправки и получения данных обычно используется радиочастотный спектр. Сети 802.11 являются наиболее популярным типом беспроводных сетей и отличаются простотой настойки и добавления узлов, а также низкой стоимостью реализации.

802.16. Группа стандартов 802.16 регулирует технологии беспроводных глобальных сетей. Сети стандарта 802.16 также часто называют сетями WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Для передачи данных в сетях 802.16 используются микроволны, и эти сети часто применяются в качестве магистральных соединений в телекоммуникационных сетях или высокоскоростных корпоративных глобальных сетях. Поскольку для взаимодействия устройства WiMAX должны находиться в зоне прямой видимости друг от друга, при построении таких сетей применяются дополнительные элементы, например мачты и антенны, что делает реализацию сетей достаточно дорогостоящей.

Беспроводные локальные сети регулируются группой стандартов IEEE 802.11. 802.11 является одной из наиболее признанных категорий стандартов IEEE из-за широкого распространения этого цифрового идентификатора для обозначения локальных сетей и устройств. Группа стандартов IEEE 802.11 состоит из четырех чаще всего используемых стандартов.

• 802.11a. Устройства 802.11a работают в диапазоне радиочастот 5 ГГц. Эта технология обеспечивает теоретическую пропускную способность в 54 Мбит/с, однако обладает сравнительно небольшим радиусом действия из-за технических ограничений, связанных с радиоволнами частоты 5 ГГц.
• 802.11b. Устройства 802.11b работают диапазоне радиочастот 2,4 ГГц и отличаются несколько лучшим радиусом действия по сравнению с устройствами 802.11a, особенно в зданиях или при наличии большого числа препятствий. Однако максимальная пропускная способность для стандарта 802.11b значительно ниже, чем для стандарта 802.11a, и составляет лишь 11 Мбит/с.
• 802.11g. Стандарт 802.11g был разработан, чтобы объединить пропускную способность сетей 802.11a и увеличенный радиус действия и надежность сетей 802.11b. В нем используется диапазон радиочастот 2,4 ГГц, а теоретическая пропускная способность составляет 54 Мбит/с.
• 802.11n. Стандарт 802.11n - это последний разработанный и опубликованный стандарт, который в лучшую сторону отличается от 802.11g как по пропускной способности, так и по радиусу действия. В стандарте 802.11n также впервые реализованы каналы, поддерживающие технологию "многоканального входа - многоканального выхода" (MIMO), которая обеспечивает объединение нескольких сигналов в единый поток данных для увеличения пропускной способности сети. Физический максимум пропускной способности сети 802.11n составляет 150 Мбит/с, однако возможность объединять сигнал 4 физических антенн позволяет увеличить его до 600 Мбит/с. Стандарт 802.11n быстро становится самым популярным на практике стандартом сетей 802.11.

Технические характеристики стандартов 802.11

3.2 Обеспечение безопасности беспроводных сетей

Простота реализации и физическая доступность беспроводных сетей заставляет задуматься об их безопасности. В отличие от проводных сетей, где узлы подключаются к физической конечной точке (обычно внутри здания), у беспроводных сетей нет естественной физической защиты, и они доступны для подключения, если подключающийся узел находится в радиусе действия точки доступа.

По мере увеличения диапазона действия беспроводных сетей отсутствие физической защиты становится серьезной проблемой. Вероятность несанкционированного доступа к сети и потенциальной утраты или кражи важных данных значительно возрастают при использовании незащищенных беспроводных сетей.

Для сетей 802.11 было разработано несколько различных протоколов безопасности.

Протокол WEP. Стандарт шифрования WEP изначально разрабатывался для проводных локальных сетей и обеспечивал 128- и 256-битовое шифрование передаваемых по сети данных.

Для шифрования данных протокол WEP использует общий секретный код или ключ безопасности. Пользователям, подключающимся к защищенной с помощью протокола WEP, необходимо ввести этот ключ после инициации подключения, чтобы получить доступ. Общая надежность системы безопасности WEP определяется сложностью этого ключа. Использование коротких и простых ключей с большей вероятностью поставит под угрозу общую безопасность протокола, поскольку их легче подобрать.

В алгоритме шифрования протокола WEP было обнаружено несколько технических ошибок, на которые сразу же обратили внимание злоумышленники и отраслевые контролеры. WEP является наименее надежным из всех протоколов беспроводной безопасности, считается устаревшим и был во многом вытеснен более безопасными протоколами.

Протокол WPA. Стандарт WPA обеспечивают более высокий уровень безопасности и надежности по сравнению с WEP. У него есть две версии WPAv1. Стандарт WPAv1 изначально разрабатывался как обновление микропрограммы для WEP. Он позволяет обновить сети на базе протокола WEP до более нового и безопасного стандарта без замены или добавления устройств.

• Стандарт WPAv1 позволяет использовать различные алгоритмы шифрования WPAv2.
• Версия WPAv2 содержит несколько технических усовершенствований по сравнению с WPAv1, однако сохраняет ту же базовую структуру. WPAv2 - это наиболее безопасный и предпочтительный метод шифрования в большинстве беспроводных сетей.

Обе версии (WPAv1 и WPAv2) поддерживают два метода настройки ключа безопасности. В первом методе используется один предварительный ключ, который служит для доступа к сети, примерно как это происходит с ключом WEP. Этот метод называется WPA-PSK или WPA-Personal. Во втором методе используется RADIUS-сервер, разрешающий отдельным узлам сохранять собственный ключ. Такая реализация называется WPA-Enterprise, она позволяет исключить риски безопасности, связанные с использованием единого общего ключа для доступа к сети всех узлов.

Помимо вышеуказанных методов шифрования имеется несколько методов, не связанных с шифрованием, которые в сочетании с методами шифрования позволяют дополнительно защитить беспроводную сеть.

Фильтрация по MAC-адресам. Фильтрация по MAC-адресам позволяет точкам беспроводного доступа отказывать в подключении узлам, MAC-адреса которых не включены в хранящийся в памяти точки доступа список. Благодаря этому администратор сети может составить список из MAC-адресов только тех узлов, которым разрешено подключаться к точке беспроводного доступа.

Примечание. Фильтрацию по MAC-адресам можно легко обойти с помощью процесса, известного под названием MAC-спуфинга, посредством которого потенциальный клиент предоставляет ложный MAC-адрес с целью получения доступа к сети.

Смарт-карты и USB-ключи. Применение физических устройств, например смарт-карт и USB-ключей, позволяет обеспечить дополнительный уровень физической защиты беспроводных сетей. Для этого пользователь должен физически подключить к компьютеру смарт-карту или USB-ключ, чтобы ему был предоставлен доступ к сети.Скрытый SSID. Еще один метод затруднения доступа к беспроводной сети - сокрытие идентификатора SSID. Идентификатор SSID можно скрыть во время настройки точки доступа; при этом он не будет отображаться в списке доступных сетей для потенциального клиентов. Если идентификатор SSID скрыт, пользователь должен знать значение идентификатора сети и вручную ввести его для подключения, при необходимости выполнив другие требования системы безопасности. Сокрытие идентификатора SSID создает дополнительный уровень защиты сети, однако его не следует использовать в качестве единственной меры безопасности; имеется множество широко известных способов обнаружения скрытых идентификаторов SSID.

4. Подключение к сети интернет.

4.1 Интернет.

Интернет - это система связанных сетей, охватывающая весь мир. Данная система используется для подключения миллиардов пользователей по всему миру к самым разнообразным сведениям, ресурсам и услугам. Она состоит из аппаратной и программной инфраструктуры, позволяющей подключенным к Интернету компьютерам взаимодействовать между собой.

Интернет берет свое начало в первых глобальных сетях, разрабатывавшихся военными и образовательными учреждениями для взаимодействия между географически распределенными компьютерными системами или сетями. По мере добавления узлов, роста сетей и предоставления публичного доступа появился Интернет. Появление графического содержимого и программного обеспечения для просмотра этого содержимого привело к популяризации Интернета в качестве среды для публичного обмена информацией.

Физическая структура Интернета в некотором смысле противоречива и постоянно изменяется, но по сути Интернет во многом похож на огромную всемирную глобальную сеть. Хотя с точки зрения пользователя взаимодействие через Интернет выглядит довольно простым, путь, по которому данные перемещаются между двумя узлами, может проходить через сотни различных физических соединений и перенаправляться через множество промежуточных узлов, прежде чем данные достигнут конечной цели. В основе взаимодействия между узлами в Интернете лежит протокол Интернета (Internet Protocol, IP).

По своей природе Интернет является открытой и по большей части небезопасной системой. Когда корпоративные локальные и глобальные сети подключаются к Интернету, для сохранения ценности и закрытости архитектуры корпоративных сетей применяются специальными устройства, подходы и принципы.

4.2 Интрасети и экстрасети

Интрасеть

Под интрасетью понимается частная компьютерная сеть, использующая технологии протокола IP для безопасного обмена информацией внутри этой сети.

В интрасети используются многие методы взаимодействия общедоступного Интернета, поэтому интрасеть можно сравнить с компактной и закрытой версией Интернета.

Интрасети обычно используются для реализации версий методов взаимодействия Интернета (например, веб-сайтов, электронной почты, передачи файлов), предназначенных для частного использования. В них используются те же механизмы простого обмена информацией, что и в Интернете, однако при этом организации могут ограничивать объем сети, чтобы избегать потери или кражи корпоративных данных.

В общем случае под локальной сетью понимается физическая структура, которая обеспечивает связь, в то время как под интрасетью понимается набор услуг, доступных в этой локальной сети.

Экстрасеть

Типичная экстрасеть представляет собой часть интрасети компании, доступную из более крупной сети, обычно из Интернета. Обычно это делается для предоставления доступа к определенной корпоративной информации партнерам и клиентам; такая конфигурация требует дополнительной защиты и специального проектирования сети, чтобы закрытая информация, хранящаяся в интрасети, была отделена от информации в экстрасети и не могла быть случайно предоставлена в общий доступ. Информация в самой экстрасети также не остается полностью открытой для пользователей общедоступного Интернета; она защищается средствами обеспечения безопасности, такими как механизмы шифрования и проверки подлинности, использующие, например, имена пользователей и пароли.

Ключевым компонентом, используемым для сегментации сетей и защиты частной сети от рисков, связанных с подключением к сетям без доверия, является брандмауэр. - это система или устройство, используемые в качестве единой точки подключения между отдельными сетями. Он обрабатывает сетевой трафик и пропускает безопасные и желаемые данные, останавливая небезопасные и нежелательные данные.

В сетевой среде брандмауэр обычно представляет собой отдельное устройство или компьютер сети, предназначенный исключительно для выполнения функций брандмауэра. Например, брандмауэр может определить адрес отправки фрагмента данных и на основании этого пропустить или не пропустить эти данные в сеть.

Термином "брандмауэр" также обозначают программный компонент, устанавливаемый на компьютер сети для фильтрации трафика, как это делает выделенный аппаратный брандмауэр.

Различные типы брандмауэров обеспечивают различные уровни проверки сетевых данных.

Назначение сети периметра - выступать в роли буфера безопасности между сетью без доверия и частной сетью; в ней размещаются ресурсы внутренней сети, доступ к которым также должны получать узлы, находящиеся снаружи. Обычно сеть периметра содержит все узлы, предоставляющие информацию в Интернет. К ним могут относиться серверы электронной почты, веб-серверы или прокси-серверы.

При построении сетей периметра обычно используются брандмауэры. Брандмауэр размещается в точке подключения сети периметра к сети без доверия, и еще один брандмауэр обычно отделяет сеть периметра от частной сети. При такой конфигурации сети делятся на три зоны: частная сеть, сеть периметра и сеть без доверия.

Основная функция сети периметра - обеспечение безопасности. Сеть периметра не является ни общедоступной частью Интернета (сети без доверия), ни частью закрытой сети организации. Цель сети периметра - выступать в роли буфера безопасности между частной сетью и сетью без доверия.

4.5 Прокси-серверы и обратные прокси-серверы

Прокси-сервер представляет собой разновидность брандмауэра, который используется в первую очередь для обработки клиентских запросов к данным, расположенным за пределами сети. Чаще всего прокси-серверы используются для предоставления и контроля доступа к Интернету, чтобы следить за тем, что запрашиваемая информация безопасна и соответствует запросу.

Прокси-серверы также используются для временного хранения, или "кэширования", данных, которые, как правило, также поступают из Интернета. Это позволяет прокси-серверу перенаправлять клиентов, запрашивающих данные с серверов за пределами локальной сети, на локально сохраненную копию данных для повышения скорости и безопасности доступа.

Чаще всего прокси-серверы используются в сочетании с брандмауэром. В такой конфигурации брандмауэр пропускает только трафик определенного типа, а именно трафик, исходящий с прокси-сервера или предназначенный для прокси-сервера. Поэтому клиенты, которым требуется отправить или получить данные определенного типа, должны делать это через прокси-сервер, в противном случае передача данных будет заблокирована брандмауэром.

В свою очередь обратный прокси сервер принимает некоторые или все данные, приходящие в сеть, и перенаправляет их на соответствующие узлы внутри сети. Обратные прокси-серверы обычно используются для балансировки нагрузки, что позволяет им принимать большие объемы входящих данных и распределять их среди аналогично настроенных узлов, способных обрабатывать эти данные. Обратные прокси-серверы также выполняют фильтрацию данных с целью обеспечения безопасности и их кэширование, как и в случае обычных прокси-серверов.

5. Организация удаленного доступа к ресурсам сети

Хотя большая часть функций типичной корпоративной сети реализуется локальной сетью, организации все активнее ищут способы, которые позволят их сотрудникам получать доступ к информации без непосредственного подключения к частной сети. В других ситуациях у организации может не быть возможности подключения одного или нескольких удаленных офисов к частной сети, и поэтому им требуется альтернативный подход. В этих ситуациях требуется обеспечение удаленного доступа.

Методы удаленного доступа обычно предполагают использование промежуточного и, вероятно, недоверенного метода подключения, например Интернета, для связи с центральной частной сетью.

Удаленный доступ требуется в следующих ситуациях:

• географически распределенные офисы филиалов;
• работающие на дому сотрудники;
• работа клиентов или партнеров с информацией, хранящейся в частной сети организации.

5.2 Шифрование и проверка подлинности

Шифрование - кодирование данных для предотвращения несанкционированного доступа

Проверка подлинности - процедура проверки пользователя или узла.

В случае использования для доступа к закрытой сети промежуточного или недоверенного подключения, особенно важной становится задача обеспечения безопасности передаваемых между удаленным расположением и закрытой сетью данных, а также безопасности самой частной сети.

Для решения этой проблемы, безопасной передачи конфиденциальных данных и защиты частной сети от несанкционированного доступа при обеспечении подключений удаленного доступа применяют шифрование и проверку подлинности.

Под шифрованием понимается внутреннее перекодирование данных, чтобы в случае перехвата передаваемых данных третья сторона не смогла прочесть их. В случае шифрования передаваемых по сети данных отправитель предварительно применяет к данным специальный алгоритм. Зная о шифровании, получатель, которому предназначены эти данные, использует тот же алгоритм для раскодирования, или расшифровки, данных.

Обычно шифрование дополняется применением метода, подтверждающего, что участвующие в передаче данных узлы действительно являются узлами, для которых предназначены передаваемые данные. Иными словами, проверяется подлинность этих узлов. Соответствующая процедура называется проверкой подлинности. Для проверки подлинности обычно используются пароль или сочетание идентификатора пользователя и пароля, однако также могут применяться физические методы, например цифровые сертификаты, смарт-карты или USB-ключи.

Раньше самым популярным способом удаленного доступа к частной сети был прямой доступ по коммутируемой линии. Широкое распространение высокоскоростного доступа к Интернету привело к том, что коммутируемый доступ был вытеснен подключениями виртуальной частной сети (VPN).

При защите передаваемых через подключение удаленного доступа данных с помощью шифрования и проверки подлинности создается виртуальная частная сеть.

Виртуальная частная сеть существует, пока между узлом и частной сетью установлено защищенное подключение с использованием промежуточной и, скорее всего, недоверенной сети. Такое подключение часто называют туннелем, чтобы подчеркнуть безопасное отделение этого подключения от промежуточной сети за счет шифрования данных.

Для реализации виртуальных частных сетей применяются самые различные методы управления механизмами взаимодействия, шифрованием и проверкой подлинности, однако их техническое описание выходит за рамки данного раздела. Ниже перечислено несколько самых популярных протоколов VPN.

• Туннельный протокол точка-точка (PPTP)
• Туннельный протокол второго уровня (L2TP)
• Secure Socket Tunneling Protocol (SSTP)Протокол IPsec

DirectAccess

DirectAccess - это новая функция, доступная при подключении компьютера с ОС Windows® 7 к сети, работающей под управлением ОС Windows Server 2008 R2. Технология DirectAccess позволяет пользователям подключаться к корпоративной сети всегда, когда у них есть подключение к Интернету.

Если функция DirectAccess включена, запросы к корпоративным ресурсами (серверам электронной почты, общим папкам, веб-сайтам интрасети) безопасным образом перенаправляются в корпоративную сеть, не требуя при этом обращаться к сторонним решениям для создания виртуальных частных сетей. Это делает работу пользователя одинаковой, независимо от того, подключен компьютер к корпоративной сети или нет. Клиент DirectAccess подключается к корпоративной сети еще до входа пользователя в систему, благодаря чему процесс входа и проверки подлинности идентичен процедуре, применяемой, когда пользователь напрямую подключен к корпоративной сети.

Для взаимодействия между клиентами и серверами технология DirectAccess использует протокол Интернета версии 6 (IPV6) . Тем не менее подключение из сетей, не использующих протокол IPV6, и через такие сети может координироваться автоматически с использованием нескольких различных технологий преобразования IPV6, настроенных на сервере DirectAccess.

Ниже перечислены ключевые требования к применению функции DirectAccess в среде Windows Server 2008 R2:

1. на клиентском компьютере DirectAccess должна быть установлена операционная система Windows 7 или Windows Server 2008 R2;
2. на сервере DirectAccess в корпоративной сети должна быть установлена операционная система Windows Server 2008 R2;
3. сервер DirectAccess должен быть членом домена Active Directory®, но не являться контроллером домена.

5.4 Протокол RADIUS

Это сетевой протокол, обеспечивающий централизованное управление проверкой подлинности, авторизацией и учетными данными или отслеживанием узлов, подключающихся к сети с использованием удаленного доступа. Протокол RADIUS широко распространен и доступен в большинстве сетевых сред. Он служит для выполнения следующих функций, связанных с удаленным доступом:

• проверка подлинности узлов, прежде чем разрешить им подключение к сети;
• авторизация доступа узлов к определенным службам и ресурсам;
• учет и отслеживание использования этих служб и ресурсов.

Применение RADIUS-сервера позволяет организации упростить удаленный доступ к сети и лучше управлять им, особенно если используется несколько точек удаленного доступа.

Архитектура открытых информационных систем . Современная тенденция развития информационных систем, в составе которых или ресурсы которых могут использовать системы управления, заключается в том, что структура системы должна удовлетворять следующим требованиям, обеспечивающим ее живучесть, способность к развитию и совершенствованию:

• - система должна обладать открытой архитектурой;
• - система должна быть распределённой.

Только с развитием микропроцессорной техники и сетевых технологий стало возможно и экономически оправданно строить системы автоматики, действительно удовлетворяющие этим требованиям. Стало целесообразным выделять в общей структуре системы отдельные локальные задачи, решение которых поручать локальным контроллерам. Сеть же позволяет контроллерам в качестве аргументов для вычисления управляющего вектора использовать переменные других контроллеров, обеспечивая связанность системы управления в целом. Такая архитектура существенно увеличивает производительность, надежность и масштабируемость систем. Международная организация по стандартизации (ISO) в 1984 г. сформулировала модель взаимодействия открытых систем (OSI), выделив семь уровней такого взаимодействия.

Эталонная модель взаимодействия открытых систем декларирует не только взаимодействие, но и архитектуру таких систем. Всякая открытая система является иерархически построенной, и внутренняя архитектура системы подобна глобальной архитектуре, в которую входит множество подсистем. Это означает, что программное обеспечение для систем любого уровня создаётся на общих принципах и является достаточно универсальным. Предполагается, что непосредственная связь между физически различными системами или подсистемами осуществляется на физическом уровне. В идеальном случае каждый из уровней должен взаимодействовать непосредственно лишь с двумя прилежащими к нему уровнями.

Уровни модели взаимодействия открытых систем (снизу вверх) означают следующее:

• 1. Физический уровень (нижний). Отвечает за физическую среду передачи: кабели, разъемы, согласование линий связи, электрическое преобразование сигналов.
• 2. Канальный уровень. Основная задача - логическое управление линией передачи, управление доступом к сети, обнаружение ошибок передачи и их исправления.
• 3. Сетевой уровень. Отвечает за адресацию пакетов данных, связывает физические сетевые адреса и логические имена, осуществляет выбор маршрута доставки данных.
• 4. Транспортный уровень. Здесь осуществляется создание пакетов данных и доставка этих пакетов. При необходимости используются процедуры восстановления потерянных данных.
• 5. Сеансовый уровень. Сеанс связи означает, что между абонентами сети установлено логическое соединение, определены логические имена, контролируются права доступа.
• 6. Представительский уровень. На этом уровне происходит преобразование рабочей информации в логическую и физическую форму, пригодную для передачи в сети (сжатие, шифрование, преобразование форматов данных и пр.).
• 7. Прикладной уровень (уровень приложений). Уровень программ пользователя. Верхний уровень, непосредственно взаимодействующий с пользователем.

Структура уровней такова, что замена аппаратной части сказывается лишь на уровнях 1 и 2, вышестоящие уровни этой замены не должны заметить.

Локальные управляющие вычислительные сети . Для передачи информации в системах автоматики всё шире используются не традиционные каналы связи (многожильные кабели, телефонные каналы и т.п.), а локальные сети. Существенная разница при этом заключается не столько в виде физической среды передачи информации, сколько в гораздо более сложных и эффективных способах кодирования и сжатия информации. К сожалению, современные решения для построения локальных и глобальных информационных сетей не всегда оказываются приемлемыми в силу негарантированного времени доставки информации, что малопригодно для систем реального времени, и сложности аппаратных решений, особенно для скоростных сетей.

В системах автоматики часто используют сегменты обычных локальных и глобальных сетей. Большинство локальных сетей имеет выход в глобальную сеть, но характер передаваемой информации, принципы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. По локальной сети может передаваться самая разная цифровая информация: данные, изображения, телефонные разговоры, электронные письма и т.д. Задача передачи полноцветных динамических изображений предъявляет самые высокие требования к быстродействию сети. Чаще всего локальные сети используются для совместного использования таких ресурсов, как дисковое пространство, принтеры и выход в глобальную сеть, но это лишь часть возможностей локальных сетей. Например, они позволяют осуществлять обмен информацией между компьютерами разных типов. Абонентами (узлами) сети могут быть не только компьютеры, но и другие устройства (принтеры, плоттеры, сканеры). Локальные сети дают возможность организовать систему параллельных вычислений на всех компьютерах сети, что позволяет многократно ускорить решение сложных математических задач. С их помощью можно также управлять работой сложной технологической системы или исследовательской установки с нескольких компьютеров одновременно.

Упомянем о таких важнейших понятиях теории сетей, как сервер и клиент. Сервером называется абонент (узел) сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует ресурсы других абонентов. Серверов в сети может быть несколько, и не обязательно сервер - самый мощный компьютер. Выделенный сервер - это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. Невыделенный сервер может заниматься помимо обслуживания сети и другими задачами. Клиентом (рабочей станцией) называется абонент сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает. В принципе, каждый компьютер может быть одновременно как клиентом, так и сервером. Под сервером и клиентом часто понимают не сами компьютеры, а работающие на них программные приложения.

Топологии локальных сетей . Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ их соединения линиями связи. Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. На разных уровнях сетевой архитектуры различают также:

• - Физическую топологию, схему расположения компьютеров и прокладки кабелей.
• - Логическую топологию, структуру логических связей и способов передачи сигналов.
• - Информационную топологию, пути распространения информации по сети.

Существует три базовых топологии сети:

• * шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи и информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам.
• * звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи.
• * кольцо (ring), при которой каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута в «кольцо».

На практике используют и любые комбинации базовых топологий, но большинство сетей ориентированы именно на эти три.

Топология «шина» (или «общая шина») предполагает идентичность сетевого оборудования компьютеров и равноправие всех абонентов. При таком соединении линия связи единственная и в шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена в обоих направлениях, но по очереди. Какой-либо центральный абонент, через которого передается вся информация, отсутствует, что увеличивает ее надежность (при отказе центра перестает функционировать вся система).

Так как разрешение возможных конфликтов в данном случае ложится на сетевое оборудование каждого абонента, аппаратура сетевого адаптера получается сложнее, чем при других топологиях. Шине не страшны отказы отдельных компьютеров. На концах шины необходимо предусматривать включение согласующих устройств - терминаторов, для исключения отражений от концов линии. Отказ сетевого оборудования в шине трудно локализовать, так как все адаптеры включены параллельно. При прохождении по «шине» информационные сигналы ослабляются, что накладывает ограничения на суммарную длину линий связи. Каждый абонент может получать из сети сигналы разного уровня в зависимости от расстояния до передающего абонента. Это предъявляет дополнительные требования к приемным узлам сетевого оборудования. Для увеличения длины сети используют сегментирование шины, с соединением сегментов через специальные восстановители сигналов - репитеры.

Топология «звезда» - это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. Обмен информацией идет через центральный компьютер, как правило, самый мощный в сети. Никакие конфликты в сети в принципе невозможны. Выход из строя периферийного компьютера не отражается на функционировании сети, но любой отказ центрального компьютера делает сеть неработоспособной.

В звезде на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. К каждому периферийному абоненту может подходить как один кабель (передача в обоих направлениях), так и два кабеля (с передачей в одном направлении). Проблема затухания сигналов в линии связи решается проще, каждый приемник получает сигнал одного уровня.

Недостаток топологии «звезда» - ограничение количества абонентов. Обычно центральный абонент может обслуживать не более 8-16 периферийных абонентов. Иногда в звезде предусматривается возможность подключения вместо периферийного абонента еще одного центрального абонента, в результате получается топология из нескольких соединенных между собой звезд.

Большое достоинство звезды состоит в том, что все точки подключения собраны в одном месте, что позволяет легко контролировать работу сети, а также ограничивать доступ посторонних лиц к жизненно важным для сети точкам подключения.

Существует топология, называемая пассивной звездой, которая только внешне похожа на звезду. В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а концентратор (hub), выполняющий ту же функцию, что и репитер. Он восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их в другие линии связи. Фактически мы имеем дело с шинной топологией, так как информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам, а центрального абонента не существует.

Топология «кольцо» - это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. Важная особенность кольца состоит в том, что каждый компьютер ретранслирует (восстанавливает) приходящий к нему сигнал, то есть выступает в роли репитера. Четко выделенного центра в сети нет, однако часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Наличие управляющего абонента снижает надежность сети.

Максимальное количество абонентов в кольце может быть до тысячи и больше. Кольцевая топология обычно является самой устойчивой к перегрузкам, она обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками передаваемой по сети информации. В ней, как правило, нет конфликтов. Так как сигнал в кольце проходит через все компьютеры, выход из строя хотя бы одного из них или его сетевого оборудования нарушает работу всей сети. В этой топологии обычно предусматривают прокладку двух (или более) параллельных линий связи, одна из которых находится в резерве. В то же время крупное преимущество кольца состоит в том, что ретрансляция сигналов каждым абонентом позволяет существенно увеличить размеры всей сети в целом (порой до нескольких десятков километров).

Иногда топология «кольцо» выполняется на основе двух кольцевых линий связи, передающих информацию в противоположных направлениях, что позволяет увеличить скорость передачи информации, а при повреждении одного из кабелей работать с одним кабелем.

В операционной системе WindowsXP любой способ связи компьютеров между собой (йапрямую, через;кж;шьную сеть, через Интернет) описывается термином сетевое not ,<лючение. Для создания и настройки подключений используется с медиальная папка Сетевые подключения (Пуск > Настройка > Сетевые подключения). Любое подключение можно настроить на выполнение всех необходимых сетевых операций.

Каковы основные категории сетевых подключений?

Все виды сетевых подключений можно i)азделить на исходящие и входящие. В исходящих подключениях компьютер гам инициирует процесс установки связи, во входящих он получает защни: извне и дает свое согласие на то, чтобы установить связь. Исходящие подключения различаются методом связи, который полностью настраивается в рамках конкретного подключения. От любой программы, пользующейся подключением, все внутренние подробности скрыты.

Какие типы сетевых подключений бывают?

Операционная система Windows XP учитывает пять основных типов сетевых подключений.

Подключение удаленного доступа используется для временного подсоединения к другой сети. К этому типу относятся все подключения, использующие модем.

Подключение по локальной сети - это постоянно действующее:tf? подключение. Именно оно используется в рамках локальной %! 1 сети. Некоторые типы подключения к Интернету (ADSL, кабельный модем) тоже относятся к этой категории.

Подключение виртуальной частной сети используется для бе- ,$&. зопасной передачи данных через открытую среду. Все данные шифруются. Чаще всего такое подключение представляет собой разновидность подключения удаленного доступа.

Прямое подключение позволяет установить соединение между двумя компьютерами без использования специальных сетевых аппаратных средств. Недостаток этого метода обычно состоит в ограниченной пропускной способности такого подключения, а также в том, что в такой связи участвуют только два компьютера.

Входящее подключение может относиться к любому из перечнеленных выше типов, кроме подключения по локальной сети. Оно позволяет компьютеру отвечать на запросы извне.

Какое оборудование необходимо для организации сетевогоподключения?

В зависимости от конфигурации системы и типов предполагаемых подключений может понадобиться следующее оборудование.

Сетевой адаптер для подключения к локальной сети;

Модем (и доступ к аналоговой, телефонной линии);

Устройство ADSL или кабельный модем, для подключения которых часто также необходим сетевой адаптер. Дополнительно необходимы различные типы соединительных кабелей. Сетевые подключения и сетевые компоненты

Как создать новое подключение?

Если в компьютере установлен сетевой адаптер, операционная система Windows XP автоматически обнаруживает его и создает подключение по локальной сети. Более того, при каждом включении компьютера операционная система проверяет наличие досту г-а к сети и немедленно подключается к ней. Другие типы сетевых подключений необходимо создавать вручную. Для этого откройте папку Сетевые подключения (Пуск* Настройка > Сетевые подключения) и дайте команду Файл > Новое подключение. Можно также воспользоваться ссылкой Создание нов< < ~о подключения в области задач. При этом запустится Мастер новых подключений, который позволяет задать необходимые параметры подключения.

Как изменить настройку подключения?

Чтобы изменить настройку ранее создан ного подключения, откройте папку Сетевые подключения (Пуск? Настройка > Сетевые подключения). Щелкните на значке нужного подключения пра-юй кнопкой мыши и выберите в открывшемся контекстном меню nyeiK Свойства. Откроется диалоговое окно свойств выбранного подключение. Основные настройки доступны на вкладке Общие.

Какие основные элементы настройки доступны для подключения?

На сетевых компьютерах, работающих под управлением Windows XP, возможна настройка пяти отдельных программных сетевых компонентов. Это собственно сетевой адаптер (поле Подключение через на вкладке Общие диалогового окна свойств подключен им), а также сетевой клиент, сетевая служба, планировщик и сетевой протокол. Они перечислены в списке Отмеченные компоненты используются этим подключением. Чтобы изменить настройку компонента, выберите его F с (иске и щелкните на кнопке Свойства. Если эта кнопка неактивна, зн.ач;ST выбранный компонент не имеет настраиваемых параметров. В разных i \ i дкл ючениях могут использоваться разные сетевые компоненты, например, из-за того, что компьютер одновременно входит в состав нескольких ceitiii.

Что такое протокол?

Сетевой протокол представляет собой набор правил, используемый компьютером при взаимодействии с другим устройством через сеть. Чтобы такое взаимодействие действительно оказалось возможным, разные компьютеры сети должны использовать один и тот же протокол. Таким образом, выбор протокола осуществляется при создании сети.

Какие виды протоколов используются в типичных сетях?

Одноранговая локальная сеть под управлением Windows XP опирается на протокол TCP/IP, который применяется и при подключении к Интернету. В предыдущих версиях Windows в локальной сети применялся протокол NetBEUI (в Windows XP его поддержка прекращена). Локальная сеть под управлением сервера Novell NetWare использует протокол 1PX/SPX. Другие протоколы, скорее всего, вам не понадобятся. При настройке сети не следует устанавливать те протоколы, которые не будут использоваться, так как это увеличивает нагрузку на компьютер и снижает эффективность работы,

Как настроить сетевой протокол?

Изменение настройки сетевого протокола относится только к конкретному подключению. Чтобы выполнить такую настройку, откройте папку Сетевые подключения (ПусО Настройка» Сетевые подключения). Щелкните на значке нужного подключения правой кнопкой мыши и выберите в открывшемся контекстном меню пункт Свойства. Выберите в списке Отмеченные компоненты используются этим подключением настраиваемый протокол и щелкните на кнопке Свойства. Диалоговое окно свойств протокола содержит ряд вкладок, количество и состав которых зависит от используемого протокола и типа подключения.

Что такое сетевой адаптер?

Сетевой адаптер (сетевая плата) - это аппаратное средство, обеспечивающее физическое подключение компьютера к сети. Это либо специальная плата расширения, содержащая гнездо для подключения сетевых кабелей, либо отдельное устройство, подключаемое через порт USB. У современных компьютеров сетевой адаптер нередко интегрируется прямо в материнскую плату. Для использования сетевого адаптера требуется установка соответствующих драйверов.

Как установить сетевой адаптер?

Если сетевой адаптер удовлетворяет стандарту plug-and-play, то установка драйверов производится автоматически. Кроме того, установку сетевого адаптера можно провести так же, как любого другого устройства, то есть с помощью мастера Установка оборудования,

Как настроить сетевой адаптер?

Доступ к средствам настройки сетевой;, адаптера возможен двумя способами. Во-первых, можно использовагь Диспетчер устройств (Пуск > Настройка > Панель управления > Система > Оборудование > Диспетчер устройств). Во-вторых, открыв папку Сетевые подключения (Пуск > Настройка * Сетевые подключения), можно щелкнут;. правой кнопкой мыши на значке подключения, использующего этот адап rep, и выбрать в контекстном меню пункт Свойства. На вкладке Общие щелкните на кнопке Настроить. Специальные возможности настройки сетевого адаптера обычно представлены на вкладке Дополнительно.

Что такое сетевой клиент?

Сетевой клиент - это специальное up траммное обеспечение, обеспечивающее доступ к сети и работу с ней, С< ^евые клиенты предназначены для использования определенного сетевого протокола и должны быть привязаны к нему.

Как выбирается сетевой клиент?

Сетевой клиент, который должен бьп i. установлен, определяется в соответствии с используемым сетевым про соколом. Протокол TCP/IP использует Клиент для сетей Microsoft. Если сеть основана на использовании протокола IPX/SPX, нужен Клиент для сетей NetWare.

Как настроить сетевой клиент?

Для настройки сетевого клиента нядо открыть диалоговое окно свойств соответствующего подключения (Пуск * Настройка * Сетевые подключения * Свойства) и выбрать вкладку Общие, Ь списке используемых сетевых компонентов выберите настраиваемый клиент и щелкните на кнопке Свойства. Возможности изменения настроек к. шента минимальны. Если сетевой клиент вообще не допускает настроек кнопка Свойства будет пригашена.

Что такое сетевая служба?

Сетевая служба представляет собой:етевую подсистему, предназначенную для выполнения конкретной зад;. ти. Например, в одноранговой сети Windows совместный доступ к файлам и принтерам обеспечивается альной службой. В Интернете работа электронной почты, передача файлов и многие другие возможности также обеспечиваются особыми службами. Различным образом организованные локальные сети могут обеспечивать и другие виды служб.

Как настроить сетевую службу?

Для настройки сетевой службы надо открыть диалоговое окно свойств соответствующего подключения (Пуск > Настройка? Сетевые подключения > Свойства) и выбрать вкладку Общие. В списке используемых сетевых компонентов выберите настраиваемую службу и щелкните на кнопке Свойства. Набор настроек, доступных в диалоговом окне свойств службы, зависит от конкретной службы.

Как добавить дополнительный программный сетевой компонент?

Добавлять дополнительные сетевые компоненты без необходимости не следует. Как правило, операционная система Windows вполне успешно справляется ео стоящими перед ней задачами, автоматически добавляя сетевые компоненты, если в них возникает нужда. Но эту операцию можно выполнить и вручную. Откройте диалоговое окно свойств подключения (Пуск * Настройка > Сетевые подключения > Свойства) и выберите вкладку Общие. Щелкните на кнопке Установить. В диалоговом окне Выбор типа сетевого компонента выберите нужный тип (Клиент, Служба или Протокол) и щелкните на кнопке Добавить. Далее можно выбрать нужный компонент из числа предложенных операционной системой или воспользоваться отдельным дистрибутивным носителем (кнопка Установить с диска).

Как удалить сетевой компонент?

Для удаления сетевого компонента откройте диалоговое окно свойств подключения (Пуск > Настройка > Сетевые подключения > Свойства) и выберите вкладку Общие. Выберите в списке компонент, который необходимо удалить, и щелкните на кнопке Удалить. При удалении указанного компонента автоматически удаляются и компоненты, работа которых основывается на нем. Как и в случае установки сетевых компонентов, прибегать к этой операции следует только в крайнем случае - обычно операционная система сама делает все что НУЖНО. Кроме того, имейте в виду, что удаление компонента распространяется на все подключения, в которых он используется. После выдачи команды на удаление операционная система напомнит об этом и попросит подтвердить выданную команду.

Как соединить компьютеры напрямую?

При прямом кабельном соединении должны быть связаны однотипные порты компьютеров (последовательный с последовательным или параллельный с параллельным). Возможна также беспроводное соединение, использующее инфракрасные порты компьютера. При соединении последовательных портов используется так называемый нуль-модемный кабель (обеспечивающий правильное сочетании исходящих и входящих сигналов). Для соединения параллельных порто» также необходим специальный кабель. Прямое соединение через параллельные порты работает заметно быстрее, так как в этом случае даннь.е передаются не побитно, а сразу целыми байтами.

Как настраиваются подключения при прямом соединении компьютеров?

При прямом соединении компьютеров < айн из компьютеров является ведущим, а другой ведомым. Ведущий компьютер инициирует соединение, в то время как ведомый принимает запрос и отвечает на него. Такое соединение обеспечивает ведущему компьютеру доступ к ресурсам ведомого компьютера.

Как настроить компьютер для работы в режиме прямого соединения?

Открыв папку Сетевые подключения, дайте команду Файл V Новое подключение. В окне мастера новых подключений щелкните на кнопке Далее. Затем установите переключатель Установить прямое подключение к другому компьютеру и щелкните на кнопке Далее. Установите переключатель Подключаться напрямую к другому комгыстеру и щелкните на кнопке Далее. На следующем этапе работы мастера нужно установить переключатель Ведущий компьютер или Ведомый KOMI " эютер в зависимости от роли, которую будет играть данная система прг прямом соединении. Щелкните на кнопке Далее. Для ведущего компьют ера на последующих этапах работы Мастера надо указать имя компьютер; i к которому производится подключение, и порт, который будет использс оатъся для связи. Для ведомого компьютера можно указать пользователей которым разрешается подключение.

Как установить прямое соединение между компьютерами?

После того как на ведущем и ведомом компьютерах созданы прямые подключения, можно установить связь между ними. У ведомого компьютера значок прямого подключения имеет подпись Входящие подключения. На ведущем компьютере надо дважды щелкнуть на значке прямого подключения. Откроется диалоговое окно Подключение, в котором надо указать имя пользователя и пароль для подключения к ведомому компьютеру. Операционная система Windows XP дает возможность включить режим сохранения пароля. После щелчка на кнопке Подключение процесс установки соединения продолжается автоматически.

Для чего используется удаленный доступ к сети?

Удаленный доступ к сети позволяет подключить к сети удаленный компьютер через телефонную линию. На период действия соединения удаленный компьютер (как правило, переносной) получает такие же права, как компьютер, постоянно подключенный к данной сети. В настоящее время эта возможность используется, главным образом, для подключения отдельных (домашних) компьютеров к Интернету через локальную сеть поставщика услуг Интернета. Эта возможность также может применяться для подключения сотрудников организации к корпоративной сети, когда они находятся не на рабочем месте.