Устройство локальной сети

Локальная сеть, устройство и основные понятия локальной сети

Статья посвящена основам локальной сети, здесь будут рассмотрены следующие темы:

1.Локальная сеть - понятие;

2.Как устроена локальная сеть;

3.Оборудование локальной сети;

4.Топология локальной сети;

5.Протоколы используемые в локальной сети TCP/IP;

6.IP адреса.

Локальная сеть - понятие

Сеть - группа компьютеров, соединенных друг с другом, с помощью оборудования, кабелей, wi fi или иным способом обеспечивающего пакетный обмен информацией между ними. Вся информация в сети передается пакетным образом с ипользованием протоколов IP и TCP. Сегодня обмен между компьютерами осуществляется именно таким образом и другие способы мы не будем рассматривать подробно по причине их редкого использования. Соединение между двумя компьютерами может быть непосредственным или с использованием локальной сети управляемой роутером.

Существует множество типов сетей, и локальная сеть (LAN Local Area Network ) одна из видов соединения. Если перевести дословно получится местная территориальная сеть. Локальная сеть представляет собой, по сути сеть используемую в одном здании или отдельном помещении, для обеспечения взаимодействия используемых в них компьютеров. Локальные сети, расположенные в разных зданиях или городах, могут быть соединены между собой с помощью спутниковых каналов связи или волоконно-оптическим кабелем, что позволяет создать локальную сеть под управлением одной компании, т.е. сеть, включающую в себя несколько локальных сетей, такую сеть называют корпоративной.

Интернет это глобальная сеть, которая объединяет сотни тысяч различных сетей и сотни миллионов компьютеров. Независимо от того, как вы получаете доступ к интернету, каждый пользователь интернета является фактически сетевым пользователем. Для пользователей интернета используются самые разнообразные программы, протоколы, порты такие как обозреватели интернета, клиенты FTP, программы для работы с электронной почтой, месенджеры, WebRTC протокол, https.

Компьютер, который подключен к сети, называется рабочей станцией (Workstation), с этим компьютером работает человек. Компьютеры, на которых никто не работает, но на них хранится информация называют серверами. Они используются в качестве управляющих центров в сети и как накопители информации. Серверы подразделяются на сервер рабочей группы, сервер контроллер домена, прокси сервер, сервер электронной почты, веб сервер, терминальный сервер, сервер баз данных, файловый сервер, серверы приложений, брандмауэры, серверы DHCP, серверы FTP, принт-серверы, домашний сервер.

Как устроена локальная сеть

Существуют два вида архитектуры сети: одноранговая (Peer-to-peer) и клиент/ сервер (Client/Server), На данный момент архитектура клиент/сервер практически вытеснила одноранговую.

В сетях с децентрализованным управлением нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и единого компьютера для хранения данных. Одноранговая локальная сеть – это ЛВС равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя и, как правило, пароль для входа в него в момент загрузки ОС.

Равноправность ПК означает, что администратор каждого компьютера в локальной сети может преобразовать свой локальный ресурс в разделяемый и устанавливать права доступа к нему и пароли. Он же отвечает за сохранность или работоспособность этого ресурса. Локальный ресурс - ресурс, доступный только с ПК, на котором он находится. Ресурс ПК, доступный для других компьютеров, называется разделяемым или совместно используемым.

Таким образом, одноранговая локальная сеть - это ЛВС, в которой каждая рабочая станция может разделить все или некоторые из ее ресурсов с другими рабочими станциями сети.

Но отсутствие выделенного сервера не позволяет администратору централизовано управлять всеми ресурсами одноранговой локальной сети.

Каждая рабочая станция может выполнять функции, как клиента, так и сервера, т.е. предоставлять ресурсы другим рабочим станциям и использовать ресурсы других рабочих станций.

Одноранговые локальные сети могут быть организованы на базе всех операционных систем – начиная с Windows 95

Достоинства одноранговой локальной сети:

a)низкая стоимость;

b)высокая надежность.

Недостатки:

b)слабая защита информации;

c)сложность обновления и изменения ПО рабочих станций.

В локальных сетях с централизованным управлением сервер обеспечивает взаимодействия между рабочими станциями, выполняет функции хранения данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Клиент обрабатывает полученные данные и предоставляет результаты обработки пользователю. Необходимо отметить, что обработка данных может осуществляться и на сервере.

Локальные сети с централизованным управлением, в которых сервер предназначен только хранения и выдачи клиентам информации по запросам, называются сетями с выделенным файл-сервером. Системы, в которых на сервере наряду с хранением осуществляется и обработка информации, называются системами "клиент-сервер".

Необходимо отметить, что в серверных локальных сетях клиенту непосредственно доступны только ресурсы серверов. Но рабочие станции, входящие в ЛВС с централизованным управлением, могут одновременно организовать между собой одноранговуюлокальную сеть со всеми ее возможностями.

Программное обеспечение, управляющее работой ЛВС с централизованным управлением, состоит из двух частей:

a)сетевой операционной системы, устанавливаемой на сервере;

b)программного обеспечения на рабочей станции, представляющего набор программ, работающих под управлением операционной системы, которая установлена на рабочей станции. При этом на разных рабочих станциях в одной сети могут быть установлены различные операционные системы.

В больших иерархических локальных сетях в качестве сетевых ОС используются UNIX и LINUX, которые являются более надежными. Для локальных сетей среднего масштаба наиболее популярной сетевой ОС является Windows Server.

Из всего сказанного можно сделать вывод о том, что единственное преимущество одноранговой архитектуры - это ее простота и невысокая стоимость.

Сети клиент/сервер обеспечивают более высокий уровень быстродействия и защиты.
Достаточно часто один и тот же сервер может выполнять функции нескольких серверов, например файлового и веб-сервера.

Естественно, общее количество функций, которые будет выполнять сервер, зависит от нагрузки и его возможностей. Чем выше мощность сервера, тем больше клиентов он сможет обслужить и тем большее количество услуг предоставить. Поэтому в качестве сервера практически всегда назначают мощный компьютер

Оборудование локальной сети

Для работы сети достаточно сетевых карт и кабеля, если необходимо создать достаточно сложную сеть, то понадобится специальное сетевое оборудование.

Кабель

Компьютеры внутри локальной сети соединяются с помощью кабелей, которые передают сигналы. Кабель, соединяющий два компонента сети (например, два компьютера), называется сегментом. Кабели классифицируются в зависимости от возможных значений скорости передачи информации и частоты возникновения сбоев и ошибок. Наиболее часто используются кабели двух основных категорий:

• Витая пара;

• Оптоволоконный кабель,

Для построения локальных сетей сейчас наиболее широко используется витая пара. Внутри такой кабель состоит из четырех пар медного провода, перекрученных между собой. Витая пара также имеет свои разновидности: UTP (Unshielded Twisted Pair ) и STP (Shielded Twisted Pair ). Эти разновидности кабеля способны передавать сигналы со скоростью 100Мб/с на расстояние порядка 100 м. Как правило, в локальных сетях используется именно UTP.

В кабеле STP каждая пара проводов дополнительно экранировала (она обернута слоем фольги), что защищает данные, которые передаются, от внешних помех. Такое решение позволяет избежать помех при передачи сигнала, поддерживать высокие скорости передачи на более значительные расстояния, чем в случае использования кабеля UTP. Витая пара подключается к компьютеру с помощью разъема RJ-45. Витая пара способна обеспечивать работу сети на скоростях 10,100 и 1000 Мбит/с.

В основе оптоволоконного кабеля находятся оптические волокна способные пропускать свет, данные передаются в виде импульсов света. Электрические сигналы по оптоволоконному кабелю не передаются, поэтому сигнал передается без помех, наводок и с очень высокой скоростью, передачу данных нельзя перехватить, что практически исключает несанкционированный доступ. Оптоволоконный кабель используют для транспортировки больших объемов информации на скорости света.

Главным недостатком такого кабеля является сложность монтажа.

Сетевые карты

Сетевые карты предназначены для соединения компьютера и сетевого кабеля. Сетевая карта преобразует передаваевую информацию с пакеты используя сетевые протоколы TCP\IP Пакет состоит из заголовка с адресными сведениями и непосредственно информация. В заголовке присутствуют поля адреса, где находится информация о месте отправления и пункте назначения данных. Специальное программное обеспечение - роутер позволяет обрабатывает все пакеты, которые проходят внутри сети.
Любая сетевая карта имеет индивидуальный адрес, встроенный в ее микросхемы. Этот адрес называется физическим, или MAC-адресом