Топология локальных сетей

Тема топология  локальных сетей

Оглавление

 

 

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ 5

1.1. Место и роль локальных сетей 7

1.2. Определение локальной сети 10

2. ТОПОЛОГИИ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ 17

2.1. Основные топологии 18

2.2. Сложные топологии 25

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 35

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 37

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Локальная вычислительная сеть — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

Существует множество  способов классификации сетей. Основным критерием классификации принято  считать способ администрирования. То есть в зависимости от того, как  организована сеть и как она управляется, её можно отнести к локальной, распределённой, городской или глобальной сети. Управляет сетью или её сегментом сетевой администратор. В случае сложных сетей их права и обязанности строго распределены, ведётся документация и журналирование действий команды администраторов.

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптоволоконные кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные — через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Компьютер, подключенный к  вычислительной сети, называется рабочей  станцией или сервером, в зависимости  от выполняемых им функций. Эффективно эксплуатировать мощности ЛВС позволяет  применение технологии «клиент/сервер». В этом случае приложение делится  на две части: клиентскую и серверную. Один или несколько наиболее мощных компьютеров сети конфигурируются  как серверы приложений: на них  выполняются серверные части  приложений. Клиентские части выполняются  на рабочих станциях; именно на рабочих станциях формируются запросы к серверам приложений и обрабатываются полученные результаты.

Целью курсовой работы является изучение топологий локальных сетей.

Задачами курсовой работы является:

- рассмотреть общую характеристику локальных сетей;

- проанализировать типологии  локальной сети.

Курсовая работа состоит  из ведения, двух глав, заключения и  списка использованной литературы.

 

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

 

Чаще всего локальные  сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Следует отметить, что ранее  использовались протоколы Frame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны.

Маршрутизация в локальных  сетях используется примитивная, если она вообще необходима. Чаще всего  это статическая либо динамическая маршрутизация (основанная на протоколе RIP).

Иногда в локальной  сети организуются рабочие группы — формальное объединение нескольких компьютеров в группу с единым названием.

Сетевой администратор — человек, ответственный за работу локальной сети или её части. В его обязанности входит обеспечение и контроль физической связи, настройка активного оборудования, настройка общего доступа и предопределённого круга программ, обеспечивающих стабильную работу сети.

Адресация

В локальных сетях, основанных на протоколе IP, могут использоваться специальные адреса, назначенные IANA (стандарты RFC 1918 и RFC 1597):

10.0.0.0—10.255.255.255;

172.16.0.0—172.31.255.255;

192.168.0.0—192.168.255.255.

Такие адреса называют локальными или серыми, эти адреса не маршрутизируются в Интернет. Необходимость использовать такие адреса возникла из-за того, что, когда разрабатывался протокол IP, не предусматривалось столь широкое его распространение, и постепенно адресов стало не хватать. Как вариант был придуман протокол IPv6. Однако он пока не стал популярным и поэтому стали использовать локальные адреса. В различных непересекающихся LAN адреса могут повторяться, и это не является проблемой, так как доступ в другие сети происходит с применением технологий, подменяющих или скрывающих адрес внутреннего узла сети за её пределами — NAT или proxy дают возможность подключить ЛВС к глобальной сети (WAN). Для обеспечения связи локальных сетей с глобальными применяются маршрутизаторы (в роли шлюзов и файрволов).

Конфликт  адресов — распространённая ситуация в локальной сети, при которой в одной IP подсети оказываются два или более компьютеров с одинаковыми IP адресами. Для предотвращения таких ситуаций и облегчения работы сетевых администраторов применяется протокол DHCP, с помощью которого можно автоматически назначать адреса компьютерам.

LAN и VPN

Связь с удалённой локальной  сетью, подключенной к глобальной сети, из дома/командировки/удалённого офиса  часто реализуется через VPN. При этом устанавливается VPN-подключение к пограничному маршрутизатору.

Особенно популярен следующий  способ организации удалённого доступа  к локальной сети:

Обеспечивается подключение  снаружи к маршрутизатору, например по протоколу PPPoE, PPTP или L2TP (PPTP+IPSec).

Так как в этих протоколах используется PPP, то существует возможность назначить абоненту IP-адрес. Назначается свободный (не занятый) IP-адрес из локальной сети.

Маршрутизатор (VPN, Dial-in сервер) добавляет proxyarp — запись на локальной сетевой карте для IP-адреса, который он выдал VPN-клиенту. После этого, если локальные компьютеры попытаются обратиться напрямую к выданному адресу, то они после ARP-запроса получат MAC-адрес локальной сетевой карты сервера и трафик пойдёт на сервер, а потом и в VPN-туннель.

1. Место и роль локальных сетей

Связь на небольшие расстояния в компьютерной технике существовала еще задолго до появления первых персональных компьютеров.

К большим компьютерам (mainframes), присоединялись многочисленные терминалы (или "интеллектуальные дисплеи"). Правда, интеллекта в этих терминалах было очень мало, практически никакой  обработки информации они не делали, и основная цель организации связи  состояла в том, чтобы разделить  интеллект ("машинное время") большого мощного и дорогого компьютера между  пользователями, работающими за этими  терминалами. Это называлось режимом  разделения времени, так как большой  компьютер последовательно во времени  решал задачи множества пользователей. В данном случае достигалось совместное использование самых дорогих  в то время ресурсов - вычислительных (рис. 1.1).

 
Рис. 1.1.  Подключение терминалов к центральному компьютеру

Затем были созданы микропроцессоры  и первые микрокомпьютеры. Появилась  возможность разместить компьютер  на столе у каждого пользователя, так как вычислительные, интеллектуальные ресурсы подешевели. Но зато все  остальные ресурсы оставались еще  довольно дорогими. А что значит голый интеллект без средств  хранения информации и ее документирования? Не будешь же каждый раз после включения  питания заново набирать выполняемую программу или хранить ее в маловместительной постоянной памяти. На помощь снова пришли средства связи. Объединив несколько микрокомпьютеров, можно было организовать совместное использование ими компьютерной периферии (магнитных дисков, магнитной ленты, принтеров). При этом вся обработка информации проводилась на месте, но ее результаты передавались на централизованные ресурсы. Здесь опять же совместно использовалось самое дорогое, что есть в системе, но уже совершенно по-новому. Такой режим получил название режима обратного разделения времени (рис. 1.2). Как и в первом случае, средства связи снижали стоимость компьютерной системы в целом.

 
Рис. 1.2.  Объединение в сеть первых микрокомпьютеров

Затем появились персональные компьютеры, которые отличались от первых микрокомпьютеров тем, что имели  полный комплект достаточно развитой для полностью автономной работы периферии: магнитные диски, принтеры, не говоря уже о более совершенных  средствах интерфейса пользователя (мониторы, клавиатуры, мыши и т.д.). Периферия  подешевела и стала по цене вполне сравнимой с компьютером. Казалось бы, зачем теперь соединять персональные компьютеры (рис. 1.3)? Что им разделять, когда и так уже все разделено и находится на столе у каждого пользователя? Интеллекта на месте хватает, периферии тоже. Что же может дать сеть в этом случае?

 

 

 
Рис. 1.3.  Объединение в сеть персональных компьютеров

Самое главное — это  опять же совместное использование  ресурса. То самое обратное разделение времени, но уже на принципиально  другом уровне. Здесь уже оно применяется  не для снижения стоимости системы, а с целью более эффективного использования ресурсов, имеющихся  в распоряжении компьютеров. Например, сеть позволяет объединить объем  дисков всех компьютеров, обеспечив  доступ каждого из них к дискам всех остальных как к собственным.

Но нагляднее всего  преимущества сети проявляются в  том случае, когда все пользователи активно работают с единой базой  данных, запрашивая информацию из нее  и занося в нее новую (например, в банке, в магазине, на складе). Никакими дискетами тут уже не обойдешься: пришлось бы целыми днями переносить данные с каждого компьютера на все  остальные, содержать целый штат курьеров. А с сетью все очень  просто: любые изменения данных, произведенные с любого компьютера, тут же становятся видными и доступными всем. В этом случае особой обработки  на месте обычно не требуется, и в  принципе можно было бы обойтись более  дешевыми терминалами (вернуться к  первой рассмотренной ситуации), но персональные компьютеры имеют несравнимо более удобный интерфейс пользователя, облегчающий работу персонала. К  тому же возможность сложной обработки  информации на месте часто может  заметно уменьшить объем передаваемых данных.

 
Рис. 1.4.  Использование локальной сети для организации совместной работы компьютеров

Без сети также невозможно обойтись в том случае, когда необходимо обеспечить согласованную работу нескольких компьютеров. Эта ситуация чаще всего  встречается, когда эти компьютеры используются не для вычислений и  работы с базами данных, а в задачах  управления, измерения, контроля, там, где компьютер сопрягается с  теми или иными внешними устройствами (рис. 1.4). Примерами могут служить различные производственные технологические системы, а также системы управления научными установками и комплексами. Здесь сеть позволяет синхронизировать действия компьютеров, распараллелить и соответственно ускорить процесс обработки данных, то есть сложить уже не только периферийные ресурсы, но и интеллектуальную мощь.

Именно указанные преимущества локальных сетей и обеспечивают их популярность и все более широкое  применение, несмотря на все неудобства, связанные с их установкой и эксплуатацией.

2.  Определение локальной сети

Способов и средств  обмена информацией за последнее  время предложено множество: от простейшего  переноса файлов с помощью дискеты  до всемирной компьютерной сети Интернет, способной объединить все компьютеры мира. Какое же место в этой иерархии отводится локальным сетям?

Чаще всего термин "локальные  сети" или "локальные вычислительные сети" (LAN, Local Area Network) понимают буквально, то есть это такие сети, которые  имеют небольшие, локальные размеры, соединяют близко расположенные  компьютеры. Однако достаточно посмотреть на характеристики некоторых современных  локальных сетей, чтобы понять, что  такое определение не точно. Например, некоторые локальные сети легко  обеспечивают связь на расстоянии нескольких десятков километров. Это уже размеры  не комнаты, не здания, не близко расположенных  зданий, а, может быть, даже целого города. С другой стороны, по глобальной сети (WAN, Wide Area Network или GAN, Global Area Network) вполне могут связываться компьютеры, находящиеся  на соседних столах в одной комнате, но ее почему-то никто не называет локальной  сетью. Близко расположенные компьютеры могут также связываться с  помощью кабеля, соединяющего разъемы  внешних интерфейсов (RS232-C, Centronics) или  даже без кабеля по инфракрасному  каналу (IrDA). Но такая связь тоже почему-то не называется локальной.

Неверно и довольно часто  встречающееся определение локальной  сети как малой сети, которая объединяет небольшое количество компьютеров. Действительно, как правило, локальная  сеть связывает от двух до нескольких десятков компьютеров. Но предельные возможности  современных локальных сетей  гораздо выше: максимальное число  абонентов может достигать тысячи. Называть такую сеть малой неправильно.

Некоторые авторы определяют локальную сеть как "систему для  непосредственного соединения многих компьютеров". При этом подразумевается, что информация передается от компьютера к компьютеру без каких-либо посредников  и по единой среде передачи. Однако говорить о единой среде передачи в современной локальной сети не приходится. Например, в пределах одной сети могут использоваться как электрические кабели различных  типов (витая пара, коаксиальный кабель), так и оптоволоконные кабели. Определение  передачи "без посредников" также  не корректно, ведь в современных локальных сетях используются репитеры, трансиверы, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, мосты, которые порой производят довольно сложную обработку передаваемой информации. Не совсем понятно, можно ли считать их посредниками или нет, можно ли считать подобную сеть локальной.