Состав и характеристика сетевого оборудования ЛВС

Для деления ЛВС на группы используются определенные классификационные признаки.

По назначению ЛВС делятся на информационные (информационно-поисковые), управляющие (технологическими, административными, организационными и другими процессами), расчетные, информационно-расчетные, обработки документальной информации и др.

По типам используемых в сети ЭВМ их можно разделить на неоднородные, где применяются различные классы (микро-, мини-, большие) и модели (внутри классов) ЭВМ, а также различное абонентское оборудование, и однородные, содержащие одинаковые модели ЭВМ и однотипный состав абонентских средств.

По организации управления однородные ЛВС различаются на сети с централизованным и децентрализованным управлением.

В сетях с централизованным управлением выделяются одна или  несколько машин (центральных систем или органов), управляющих работой сети. Диски выделенных машин, называемых файл-серверами или серверами баз данных, доступны всем другим компьютерам (рабочим станциям) сети. На серверах работает сетевая ОС, обычно мультизадачная. Рабочие станции имеют доступ к дискам серверов и совместно используемым принтерам, но, как правило, не могут работать непосредственно с дисками других PC. Серверы могут быть выделенными, и тогда они выполняют только задачи управления сетью и не используются как PC, или невыделенными, когда параллельно с задачей управления сетью выполняют пользовательские программы (при этом снижается производительность сервера и надежность работы всей сети из-за возможной ошибки в пользовательской программе, которая может привести к остановке работы сети). Такие сети отличаются простотой обеспечения функций взаимодействия между АС ЛВС, но их применение целесообразно при сравнительно небольшом числе АС в сети. В сетях с централизованным управлением большая часть информационно-вычислительных ресурсов сосредоточена в центральной системе. Они отличаются также более надежной системой защиты информации [4, С.254].

Если информационно-вычислительные ресурсы ЛВС равномерно распределены по большому числу АС, централизованное управление малоэффективно из-за резкого увеличения служебной (управляющей) информации. В этом случае эффективными оказываются сети с децентрализованным (распределенным) управлением, или одноранговые. В таких сетях нет выделенных серверов, функции управления сетью передаются по очереди от одной PC к другой. Рабочие станции имеют доступ к дискам и принтерам других PC. Это облегчает совместную работу групп пользователей, но производительность сети несколько понижается. Недостатки одноранговых сетей: зависимость эффективности функционирования сети от количества АС, сложность управления сетью, сложность обеспечения защиты информации от несанкционированного доступа.

По скорости передачи данных в общем канале различают:

• ЛВС с малой пропускной способностью (единицы мегабитов в секунду), в которых в качестве физической передающей среды используется обычно витая пара или коаксиальный кабель;
• ЛВС со средней пропускной способностью (десятки мегабитов в секунду), в которых используется также коаксиальный кабель или витая пара;
• ЛВС с большой пропускной способностью (сотни мегабитов в секунду), где применяются оптоволоконные кабели (световоды) [2, С.184].

 

1.2 Топология  сетей ЛВС

 

Топология сети – геометрическая форма и физическое расположение компьютеров по отношению к друг другу. Топология сети позволяет сравнивать и классифицировать различные сети. Различают три основных вида топологии: общая шина, кольцо, звезда

Общая шина:

Следует отметить, что  некогда весьма популярные локальные  сети с топологией «общая шина» в настоящее время все больше и больше утрачивают свои позиции. Причина снижения их популярности вполне очевидна. Несмотря на видимую простоту прокладки и монтажа, — а для постройки такой сети необходимы лишь минимальные навыки обращения с пассатижами или паяльником — и относительную мобильность с точки зрения изменения конфигурации всей системы (ведь для того, чтобы переставить сетевой компьютер с места на место, достаточно лишь открутить и закрутить соответствующий разъем), такие сети имеют множество очевидных недостатков. И самый существенный из них — крайне низкая надежность. Достаточно произойти потере контакта в одном из терминаторов или многочисленных Т-коннекторов, что на практике случается достаточно часто, и целый сегмент локальной сети выходит из строя. В такой ситуации все сетевые компьютеры продолжают работать вполне стабильно, но неожиданно перестают «видеть» друг друга, вследствие чего системному администратору приходится последовательно проходить всю сеть, проверяя наличие контакта в разъемах, что занимает порой очень много времени. Именно поэтому топология «общая шина» идеально подходит для создания малой домашней сети «точка—точка», то есть для объединения двух компьютеров, но в случае более сложной и разветвленной сетевой структуры следует поразмыслить о возможности использования иной конфигурации (см. Приложение А).

В роли центрального элемента выступает пассивный кабель, к  которому по схеме подключается несколько  компьютеров (такую же топологию  имеют многие сети, использующие беспроводную связь – роль общей шины здесь играет общая радиосреда). Передаваемая информация распространяется по кабелю доступна одновременно всем присоединенным к нему компьютерам [30, С.176].

Достоинство:

1) Отказ любой из  рабочих станций не влияет  на работу всей сети.

2) Простота и гибкость  соединений.

3) Недорогой кабель  и разъемы.

4) Необходимо небольшое  количество кабеля.

5) Прокладка кабеля  не вызывает особых сложностей.

Недостатки:

1) Разрыв кабеля, или  другие неполадки в соединении  может исключить нормальную работу всей сети.

2) Ограниченная длина  кабеля и количество рабочих  станций.

3) Трудно обнаружить  дефекты соединений.

4) Невысокая производительность.

5) При большом объеме  передаваемых данных главный  кабель может не справляться  с потоком информации, что приводит к задержкам.

Звезда:

Звезда — вид топологии компьютерной сети, в которой компьютеры присоединены к центральному узлу, составляя звездообразную структуру. В роли центрального узла обычно выступает сетевой концентратор (хаб), который принимает от рабочей станции данные, определяет адресата и пересылает ему информацию. Все компьютеры, включая файл-сервер, не связываются непосредственно друг с другом, а с помощью кабеля витая пара присоединяются к концентратору. В конкретный момент только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, они не принимаются, а отправителям нужно ждать свободный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных.

Достоинствам топологии «звезда» является то, что выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом. Топологию отличают высокая масштабируемость сети, удобный поиск неисправностей, высокая производительность, гибкие возможности администрирования. Однако выход из строя центрального концентратора прекращает работу сети. Для прокладки сети топологии «звезда» требуется больше кабеля, чем для большинства других видов топологий, к тому же число рабочих станций ограничено количеством портов в центральном концентраторе. Топология «звезда» проста в обслуживании, получила широкое распространение, особенно в сетях с кабелем «витая пара». Обычно на основе звездообразной структуры создаются локальные вычислительные сети с выделенным сервером (см.Приложение Б).

Достоинство:

Подключение новых рабочих  станций не вызывает особых затруднений.

2) Возможность мониторинга  сети и централизованного управления  сетью

3) При использовании  централизованного управления сетью  локализация дефектов соединений  максимально упрощается.

4)Хорошая расширяемость  и модернизация.

Недостатки:

1) Отказ концентратора приводит  к отключению от сети всех  рабочих станций, подключенных  к ней.

2) Достаточно высокая стоимость  реализации, т.к. требуется большое  количество кабеля.

Кольцо:

При кольцеобразной топологии каждый участник соединен отдельной линией передачи данных с двумя соседями. Данные по каждой линии передаются обычно только в одном направлении. Блоки данных ретранслируются каждым очередным участником до тех пор, пока не попадут к получателю [Приложение В].

Как правило, после этого блок продолжают передавать по кольцу дальше. Отправитель, получив свой блок, прошедший полный круг, изымает его из кольца и  удаляет. Основной недостаток кольцевой  топологии – при обрыве хотя бы одной линия, или выходе из строя хотя бы одного участника, сеть перестает функционировать.

В данной работе я описал лишь самые  популярные топологии сетей. Так  же сети бывают так называемые «Комбинированные сети». Такие как «Звезда-Шина», древовидная  структура, «Каждый с каждым», пересекающиеся кольца, «Снежинка» и т.д. [17, С.187].

 

1.3 Сетевое оборудование  их состав и характеристика

 

Сетевое оборудование — это устройства, необходимые для организации  компьютерной сети, например: маршрутизатор, коммутатор, концентратор и др.

Они делятся на активное и пассивное  сетевое оборудование.

Активное сетевое оборудование (АСО)- Под этим названием подразумевается  оборудование, за которым следует  некоторая «интеллектуальная» особенность. То есть маршрутизатор, коммутатор (свитч) и т.д. являются активным сетевым оборудованием.

Пассивное сетевое оборудование (ПСО)- Под пассивным сетевым оборудованием  подразумевается оборудование, не наделенное «интеллектуальными» особенностями. Например - кабельная система: кабель (коаксиальный и витая пара (UTP/STP)), вилка/розетка и т.д.

Разберем более подробно ряд  самых важных устройств более  подробно.

Одно из самых важных устройств, без которых не сможет работать не одна сеть – это сетевой адаптер (сетевая карта) это устройство позволяющее взаимодействовать с другими компьютерами находящимися в сети, сетевые карты бывают внешние и внутренние.

Внутренние -  это отдельные  карты, которые подключаются к ISA,PCI или PCI-E слот;

Внешние - это устройство подключенные к USB, LPT и PCMCIA интерфейсу, такие сетевые адаптеры в основном используются в ноутбуках [20, С.214].

На сегодняшний день сетевые карты встраивают в материнскую плату компьютера. Это делает его более удобным и дешевым.

Не маловажным элементом ЛВС является сетевой кабель. Они бывают разных видов и разной принадлежности, такие как витая пара, оптическое  - волокно.

Витая пара является самым распространенным видом кабеля, это вид кабеля, представляющий собой одно или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой.

Виды витой пары:

Их применение зависит от места, и среды установки.

• неэкранированная витая пара (англ. UTP — Unshielded twisted pair) — без защитного экрана;
• фольгированная витая пара (англ. FTP — Foiled twisted pair), также известна как F/UTP) — присутствует один общий внешний экран в виде фольги;
• экранированная витая пара (англ. STP — Shielded twisted pair) — присутствует защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки;
• фольгированная экранированная витая пара (англ. S/FTP — Screened Foiled twisted pair) — внешний экран из медной оплетки и каждая пара в фольгированной оплетке;
• незащищенная экранированная витая пара (англ. U/STP — Unshielded Screened twisted pair) — без внешнего экрана и каждая пара в фольгированной оплетке;
• защищенная экранированная витая пара (SF/UTP — или с англ. Screened Foiled Unshielded twisted pair).Отличие от других типов витых пар заключается в наличии двойного внешнего экрана, сделанного из медной оплётки, а также фольги.

Самым развивающимся и перспективным  видом кабеля без сомнения является оптическое волокно. Он представляет собой нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения [18, С.238].

Преимущество данного кабеля по сравнение с медным очень велико:

• Отсутствует восприимчивость к наводкам и помехам;
• Так как в оптическом кабеле отсутствует такое свойство, как электропроводность, отпадают проблемы, связанные с изменениями потенциала земли, что характерно, например, для электростанций или железных дорог. Так же эта особенность устраняет возможность повреждения оборудования  от бросков тока от молний;
• Отсутствие каких-либо сложностей  при монтаже, сращиванию и конфекционированию;
• Качество связи (передачи данных) повышено за счет отсутствия перекрестных и взаимных помех;
• Оптический кабель дает возможность прокладки на большие расстояния;
• С помощью волоконно-оптических кабелей можно передавать сигналы изображения на большие расстояния без использования репитеров и маршрутных усилителей. Это удобно для системы наблюдения за автострадами или на железной дороге, где часто встречаются безрепитерные участки протяженностью по 20 км.
• Линия связи не устаревает, простота смены оконечного оборудования, а не самого кабеля на сети. Волоконно-оптические сети можно модернизировать для передачи большого объема информации. Стоит так же отметить, что часть сети можно использовать для других задач например, объединения в одном кабеле локальной вычислительной сети и замкнутой ТВ системы.
• Долгосрочный срок службы.