Локальные вычислительные сети (ЛВС)

2.1. Назначение ЛВС

Локальная вычислительная сеть (или LAN, Local Area Network) представляет собой соединение не­скольких ПК с помощью соответствующего аппаратного и программного обес­печения. Слово “локальная” в этом названии означает, что все соединенные ПК выполняют задачи, как правило, в пределах одного здания или соседних зданий.

ЛВС нашли широкое применение в системах автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства, системах управления производством и технологическими комплексами, в конторских системах, бортовых системах управления и т.д.

Основное назначение ЛВС:

· распределение данных (Data Sharing). Данные в сети хранятся на цент­ральном ПК и могут быть доступны на рабочих станциях. Благода­ря этому не надо на каждом рабочем месте иметь накопители для хране­ния одной и той же информации;

· распределение ресурсов (Resource Sharing). Периферийные (чаще всего дорогие) устройства могут быть доступны для всех пользователей сети. Такими устройствами могут быть, например, факс или лазерный принтер;

· распределение программ (Software Sharing). Все пользователи сети могут совместно иметь доступ к программам, которые были один раз централи­зованно установлены. Конечно, при этом должна работать сетевая версия соответствующих программ;

· электронная почта (Electronic Mail). Все пользователи сети могут интер­активно соединяться друг с другом, чтобы передавать или принимать со­общения.

2.2. Организация взаимодействия устройств в сети

Локальные вычислительные сети подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые (одноуровневые) сети и иерархические (многоуров­невые).

2.2.1. Одноранговые сети

Подобные сети не имеют центрального ПК. Некоторые аппаратные средства (винчестеры, приводы CD-ROM) и прежде всего дорогие периферийные устройства (сканеры, принтеры и др.), подключен­ные к отдельным ПК, используются совместно на всех рабочих местах.

Каждый пользователь одноранговой сети являетсяадминистратором на своем ПК.

Достоинства одноранговой сети:

· низкая стоимость (используются все компьютеры, подключенные к сети, и умеренные цены на программное обеспечение для работы сети);

· высокая надежность (при выходе из строя одной рабочей станции доступ прекращается лишь к некоторой части информации).

Недостатки:

· работа сети эффективна только при количестве одновременно работающих станций не более 10;

· трудности организации эффективного управления взаимодействием рабочих станций и обеспечение секретности информации; трудности обновления и изменения ПО рабочих станций.

2.2.2. Иерархические сети

В иерархических сетях все задачи, связанные с хранением, обработкой данных, их представлением пользователям, выполняет центральный компьютер, называемый сервером.

Сервер (host-компьютер) – главный компьютер, управляющий работой сети.

Достоинства иерархических систем:

· отработанная технология обеспечения отказоустойчивости, сохранности данных;

· надежная система защиты информации и обеспечения секретности.

Недостатки:

· высокая стоимость аппаратного и программного обеспечения;

· высокие эксплуатационные расходы.

По организации взаимодействия принято выделять два типа иерархических систем:

·сеть с невыделенным сервером – сеть, где функции рабочей станции и сервера совмещены;

· сеть с выделенным сервером.

Сеть с выделенным сервером – здесь один из компьютеров выполняет функции хранения данных общего пользования, организации взаимодействия между рабочими станциями, выполнения сервисных услуг – сервер сети. На таком компьютере выполняется операционная система, и все разделяемые устройства (жесткие диски, принтеры, модемы и т.п.) подключаются к нему, производится хранение данных, печать заданий, удаленная обработка заданий. Рабочие станции взаимодействуют через сервер, поэтому логическую организацию такой сети можно представить топологией “звезда”, где центральное устройство – сервер.

Достоинства:

· выше скорость обработки данных (определяется быстродействием центрального компьютера, и на сервер устанавливается специальная сетевая операционная система, рассчитанная на обработку и выполнение запросов, поступивших одновременно от нескольких пользователей);

· обладает надежной системой защиты информации и обеспечения секретности;

· проще в управлении по сравнению с равноправными.

Недостатки:

· такая сеть дороже из-за отдельного компьютера под сервер;

· она является менее гибкой по сравнению с равноправной.

Сети с выделенным сервером являются более распространенными. Примеры сетевых операционных систем такого типа: LAN Server, IBM Corp., VINES, Banyan System Inc., NetWare, Novell Inc.

2.2.3. Технология совместного использования

сетевых ресурсов

Под ресурсами ПК будет пониматься любой из следу­ющих элементов:

· логические диски, включая накопители на CD-ROM, DVD и другие аналогичные устройства;

· каталоги (папки) с подкаталогами (вложенными папками) или без них, а также содержащиеся в них файлы;

· подключенные к ПК устройства: принтеры, модемы и др.

Ресурс, доступный только с ПК, на котором он нахо­дится, называется локальным. Ресурс ПК, доступный для дру­гих компьютеров сети, называется разделяемым или сетевым (общим, совместно используемым). Локальный ресурс мож­но сделать разделяемым и, наоборот, разделяемому ресурсу можно вернуть статус локального, т. е. запретить доступ к нему других пользователей сети.

Создание разделяемых сетевых ресурсов и доступ к ним обеспечиваются специальными сетевыми операционными системами. Базовые сетевые возможности сетевых ОС позволяют с одного компьютера сети обрабатывать данные (вводить, редактировать, копировать, удалять, про­изводить поиск), размещенные на другом.

Обычно используются один или несколько мощных ПК (выделенные серверы), которые предоставляют свои ресурсы для совместного использования в сети. Система коллективного доступа работает по принципу разделения времени работы главного компьютера.

В зависимости от используемых сетевых ресурсов в иерар­хических сетях различают серверы следующих типов.

Файловый сервер. В этом случае на сервере находятся со­вместно обрабатываемые файлы или (и) совместно исполь­зуемые программы. При этом на рабочих станциях находится только небольшая (клиентская) часть программ, требующая незна­чительных ресурсов. Программы, допускающие такой режим работы, называются программами с возможностью инсталля­ции в сети. Требования к мощности сервера и пропускной спо­собности сети при таком способе использования опреде­ляются количеством одновременно работающих рабочих станций и характером используемых программ.

Сервер баз данных. На сервере размещается база данных, которая может пополняться с различ­ных рабочих станций или (и) выдавать информацию по зап­росам с рабочей станции. Возможны два принципиально различающихся режима обработки запросов с рабочей станции или редактирования записей в базе данных:

· с сервера последовательно пересылаются записи базы дан­ных на рабочую станцию, где производится собственно фильтрация записей и отбор необходимых;

· сервер сам отбирает необходимые записи из БД (реализует запрос) и пересылает их на рабочую станцию.

Во втором случае снижаются нагрузка на сеть и требования к рабочим станци­ям, но резко возрастают требования к вычислительной мощ­ности сервера. Тем не менее именно такой способ обработки запросов является наиболее эффективным. Указанный способ удовлетворения запросов с рабочих станций называется ре­жимом клиент-сервер, его реализуют специальные средства работы с современными сетевыми базами данных. В системах клиент-сервер обработка данных разделена между двумя объектами: клиентом и сервером. Клиент – это задача, рабочая станция, пользователь. Он может сформировать запрос для сервера: считать файл, осуществить поиск записи и т.п. Сервер – это устройство или компьютер, выполняющий обработку запроса. Он отвечает за хранение данных, организацию доступа к этим данным и передачу данных клиенту.

Принт-сервер. К компьютеру небольшой мощности под­ключается достаточно производительный принтер, на кото­ром может быть распечатана информация сразу с нескольких рабочих станций. Программное обеспечение организует оче­редь заданий на печать, а также идентифицирует отпечатан­ную информацию специальными страницами (закладками), которые разделяют печатные материалы различных пользо­вателей.

Почтовый сервер. На сервере хранится информация, от­правляемая и получаемая как по локальной сети, так и извне (например, по модему). В любое удобное для него время пользователь мо­жет просмотреть поступившую на его имя информацию или отправить через почтовый сервер свою информацию.

2.3. Топологии

По топологии ЛВС делятся на: общую шину, кольцо, звезду и др.

Топология “звезда”

Звездообразная топология сети – разновидность сети, где каждый терминал соединен с центральной станцией (рис. 2.1).

Эта топология взята из области больших электронных вычислительных ма­шин. Здесь файловый сервер находится в “центре”.

Достоинства:

· повреждение кабеля является проблемой для одного конкретного ком­пьютера и в целом не сказывается на работе сети;

· просто выполняется подключение, так как рабочая станция должна со­единяться только с сервером;

· механизмы защиты против несанкционированного доступа оптимальны;

· высокая скорость передачи данных от рабочей станции к серверу, так как оба ПК непосредственно соединены друг с другом.

Недостатки:

· в то время как передача данных от рабочей станции к серверу (и обрат­но) происходит быстро, скорость передачи данных между отдельными рабочими станциями мала;

· мощность всей сети зависит от возможностей сервера – если он недоста­точно оснащен или плохо сконфигурирован, то будет являться тормозом для всей системы;

· невозможна коммуникация между отдельными рабочими станциями без помощи сервера.

Топология с сервером в центре практически реализуется через подключение рабочих станций и сервера к концентратору (хабу). Наличие хаба исключает необходимость использования на сервере множества сетевых адаптеров.

Рис. 2.1. Топология типа “звезда”

Кольцевая топология

Сеть типа “кольцо” – разновидность сети, в которой каждый терминал подключен к двум другим соседним терминалам кольца (рис. 2.2).

В этом случае все рабочие станции и сервер соединены друг с другом в коль­цо, по которому посылается информация, снабженная адресом получателя. Рабочие станции анализируют адрес по­сланного сообщения и, если адрес получателя совпадает с адресом станции, получают соответствующие данные.

Достоинство:

·рабочие станции могут коммутироваться друг с другом без помощи сер­вера.

Недостатки:

·время передачи данных увеличивается пропорционально числу соеди­ненных в кольцо компьютеров;

·каждая рабочая станция причастна к передаче данных, выход из строя одной станции может парализовать всю сеть, если не используются спе­циальные переходные соединения;

·при подключении новых рабочих станций сеть должна быть кратковре­менно выключена.

Шинная топология

Такая сеть похожа на центральную линию, к которой подключены сервер и отдельные рабочие станции (рис. 2.3). Шинная топологии имела широкое распро­странение в прежние годы, что можно объяснить небольшими потребностями в кабеле.

Достоинства:

· небольшие затраты на кабели;

· рабочие станции в любой момент времени могут быть установлены или отключены без прерывания работы всей сети;

· рабочие станции могут коммутироваться друг с другом без помощи сер­вера.

Недостатки:

· при обрыве кабеля выходит из строя весь участок сети от места разрыва;

· возможность несанкционированного подключения к сети, поскольку для увеличения числа рабочих станций нет необходимости в прерывании ра­боты сети.

Комбинированная структура ЛВС

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная. Она образуется в основном в виде комбинаций вы­шеназванных топологий вычислительных сетей (рис. 2.4).

Вычислительные сети с комбинированной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде, или в случае объединения локальных сетей с их архитектурой в более крупную сеть. Для подключения большого числа рабочих станций применяют сетевые усилители и/или коммута­торы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, на­зывают активным концентратором.

Пассивный концентратор обычно ис­пользуют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что максимально возможное расстояние до рабочей станции не должно превышать несколь­ких десятков метров.

2.4. Компоненты ЛВС

Основой для организации локальной сети являются обычные ПК, подключаемые в сеть с помощью карты расширения сетевого адаптера (сетевой карты). Сетевые карты должны конфигурироваться. В больших сетях для решения специальных задач могут выделяться отдельные ПК, например сервер печати для подготовки и управления принте­ром или коммуникационный сервер для связи с модемами и так далее. Для организации доступа к этим компонентам ЛВС необходимо разграничить пользователей или группы пользователей и на­значить им соответствующие права доступа к ресурсам сети.

2.4.1. Сервер

Серверу в иерархических (централизованных) сетях принадлежит центральная роль. Следовательно, он должен быть и хорошо оснащен. Его оснащение зависит от числа подключен­ных рабочих станций.

Более старые версии сетей предлагали возможности использования сервера в невыделенном режиме (non dedicated). В этом случае сервер функ­ционирует не только как центральный ПК, но может использоваться и как обыч­ная рабочая станция. Это выгодно в смысле цены, так как эко­номится одна рабочая станция, но из-за сервера, “отвлеченного” на решение задач пользователя, испытывает затруднения вся сеть, поэтому рекомендуется использовать сервер только в выделенном режиме (dedicated).

2.4.2. Рабочая станция

Рабочая станция – персональный компьютер, работающий под управлением собственной дисковой операционной системы. Однако в отличие от автономного персонального компьютера рабочая станция содержит плату сетевого интерфейса и физически соединена кабелем с сервером. Кроме того, рабочая станция должна иметь сетевую операционную систему или специальную программу, называемую оболочкой сети, при использовании несетевой ОС, которая позволяет ей обмениваться информацией с сервером, другими рабочими станциями и прочими устройствами сети. Оболочка позволяет рабочей станции использовать файлы и программы, хранящиеся на сервере.

Оснащение отдельных рабочих станций внутри сети очень сильно зависит от оснащения сервера. Если сервер обладает мощными ресурсами, то рабочие станции могут оснащаться оборудованием в меньшей степени.

В одноранговой сети, в которой отсутствует сер­вер, ресурсы сети существенным образом зависят от ресурсов рабочих станций. Здесь чем лучше отдельные станции, тем лучше распределение ресурсов внутри всей сети. Дорогие периферийные устройства, такие как сканер, мо­дем, сменные жесткие диски и так далее, необходимо устанавливать лишь на одной рабочей станции, таккак в сети ресурсы доступны всем пользователям.

2.4.3. Сетевые карты

Сетевая карта устанавливается в один из свободных слотов материнской пла­ты. Сетевые карты являются посредниками между ПК и сетью и передают сетевые данные по системе шин к ЦП и ОЗУ сервера или рабочей станции.

Сетевая карта оборудована собственным процессором и памятью. На внешней стороне карты имеются разъемы для подключения кабелей.

В качестве стандартной сетевой карты обычно используется продукция фир­мы Novell, поэтому наиболее распространенными сейчас являются сетевые карты, совместимые с NE2000 (Novell Ethernet). Драйверы для них включаются в дистрибутивы практически всех сетевых операционных систем. Отдельные стандарты отличаются в первую очередь скоростью передачи данных. Скорость передачи данных – количество битов, передаваемых в единицу времени, 1 бод = 1 бит в секунду.

В зависимости от используемой технологии и сетевой карты максималь­ная скорость передачи данных в сети может составлять 10, 100, 1000 Мбит/с.

2.4.4. Сетевые операционные системы

Сетевая операционная система необходима для управления потоками сообщений между рабочими станциями и серверами. Она может позволить любой рабочей станции работать с разделяемым сетевым диском или принтером, которые физически не подключены к этой станции. Структура сетевой ОС отличается от структуры ОС ПК, не работающего в сети.

В сетевой операционной системе отдельной машины можно выделить несколько частей (рис. 2.5) и определить назначение каждой из них следующим образом.

·Средства управления локальными ресурсами компьютера: функции распределения оперативной памяти между процессами, планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами в мультипроцессорных машинах, управления периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС.

·Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование – серверная часть ОС (сервер). Эти средства обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, что необходимо для их совместного использования; ведение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных; управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам.

· Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использования – клиентская часть ОС (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей, при этом запрос поступает от приложения в локальной форме, а передается в сеть в другой форме, соответствующей требованиям сервера. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверов и преобразование их в локальный формат.

·Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.п., то есть является средством транспортировки сообщений.

Основное направление развития современных сетевых операционных систем (Network Operation System – NOS) – перенос вычислительных операций на рабочие станции, создание систем с распределенной обра­боткой данных. Это в первую очередь связано с ростом вычислительных возможностей персональных компьютеров и все более активным внедрением мощных многозадачных операционныхсистем: UNIX, Windows NТ, Windows 2000, NetWare и т.д. Кроме того, внедрение объектно-ориентированных технологий (ОLЕ, DСЕ, IDAPI) позволяет упростить организацию распределенной обработки данных. В такой ситуации основной задачей NOS становится объединение неравноценных операционных систем рабочих станций и обеспечение транспортного уровня для широкого круга задач: обработка баз данных, передача сообщений, управление распределенными ресурсами сети.

ОС Unix

UNIX представляет собой не­вероятно мощную, гибкую и динамичную операционную систему, которая в состоянии обрабатывать практически любую предложенную пользователем задачу. Любовь к ней си­стемных администраторов и программистов объясняется широким набором предлагаемых средств, с помощью которых можно решить большинство проблем, возникающих при работе с информационными технологиями. К преимуществам UNIX относятся мощность работы, стабильность и надежность, полная автома­тизация, а также поддержка множества популярных (и не очень популярных) языков программирования.

Эта операционная система не только использует феноменально эффективный метод об­работки стандартных сетевых запросов, но также предлагает оптимальные решения для работы с Internet, включая доступ к ресурсам Web, Telnet, FTP, базам данным и т.п. По­скольку система UNIX создавалась специально для обработки больших массивов данных и полной интеграции с сетевой средой, она почти всегда превосходит по быстродействию любую другую комбинацию аппаратного и программного обеспечения.

Тремя областями, в которых проявляется уникальность этой операцион­ной системы, являются работа в закрытой сети TCP/IP, предоставление услуг Internet или корпоративной сети, а также управление базами данных.

Прародитель сетевых операционных систем, система UNIX, имеет несколько “потом­ков” и разновидностей. ОС Linux представляет собой версию UNIX, адаптированную для процессоров Intel.

ОС NetWare фирмы Novell

Novell была одной из первых компаний, которые начали создавать ЛВС. Она производила как аппаратные средства, так и программные, однако в последнее время фирма Novell сконцентрировала усилия на программных средствах ЛВС.

Файловый сервер в NetWare является обычным ПК, сетевая ОС которого осуществляет управление работой ЛВС. Функции управления включают координацию рабочих станций и регулирование процесса разделения файлов и принтера в ЛВС. Сетевые файлы всех рабочих станций хранятся на жестком диске файлового сервера, а не на дисках рабочих станций.

ОС NetWare позволяет манипулировать файлами и директориями различными способами. Можно копировать, уничтожать, переименовывать, записывать, распечатывать и разделять файлы в ЛВС. Есть также определённая система прав доступа к файлам и директориям.

Как файлы, так и директории на сервере в ЛВС под управлением ОС NetWare имеют атрибуты. Эти атрибуты могут отменять права, предоставленные пользователям в ЛВС. Файлы в ОС NetWare наряду с атрибутами “только для чтения”, “скрытый” и “архивный” могут дополнительно иметь атрибут “неразделяемый” и “разделяемый” (он указывает на возможность разделения файла в ЛВС многими пользователями одновременно).

ОС Windows NT и Windows 2000 фирмы Microsoft

ОС Windows NT является 32-разрядной операционной системой.

Первоначально Windows NT существовала в двух версиях: Windows NT Advanced Server устанавлива­лась на серверах сети NT, a Windows NT Workstation представляла собой мощную на­стольную операционную систему с функциональными возможностями.

Хотя ее архитектура и строение производили впечатление, для Windows NT был необходим боль­шой объем памяти, да и работала она достаточно медленно. Еще одной причиной этого недоверия являлась слабая аппаратная поддержка: производители оборудования не успе­ли написать драйверы для нового программного продукта. Лишь после выхода следую­щей версии NT стала силой, с которой приходилось считаться.

Следующая версия Windows NT, предназначенная для использова­ния на серверах, была переименована в Windows NT Server. Высокая производительность и улучшенная поддержка приложений, а также новая доменная структура NT сделали ее одной из самых популярных операционных систем.

Windows NT 4.0 объединяла в себе улучшенную интеграцию с Internet и корпоративными сетями, повышенную производительность, отличную совместимость с другими операционными системами компании Microsoft и новый интерфейс Windows Explorer.

Windows 2000 является новой версией операционной системы Windows NT. Windows 2000 призвана стать наиболее широко распространенной операционной системой для настольных компьютеров благодаря простоте работы с системой, сохраненным достоинствам пред­шественницы Windows NT и привнесенным в нее лучшим качествам Windows 98.

При создании Windows 2000 Microsoft ставила своей задачей получить сис­тему, максимально приближенную к пользователю. Стандартные элементы интерфейса стали интуитивно понятными, упрощена настройка системы, в систему встроены эффективные сред­ства для работы с Интернетом. Кроме того, благодаря более экономичному режиму использования батарей, автономной работе с документами, повы­шенной защищенности информации из-за шифрующей файловой системы Windows 2000 ориентирована на работу с мобильными компьютерами.

В Windows 2000 привнесены удачные решения, реализованные в Windows 98. Новая система поддерживает как 32-разрядные, так и 16-разрядные прило­жения Windows и DOS и имеет расширенный список совместимых аппарат­ных устройств. Система имеет развитые средства удаленного администрирова­ния, установки и удаления программ.

2.4.5. Кабели

В сети данные циркулируют по кабелям, соединяющим отдельные компьютеры различным образом. Большинство сбоев и ошибок внутри сети происходит из-за некачественного или дефектного кабеля или кабельного разъема. В зависимости от топологии поиск неисправности может быть весьма трудоемок.

Витая пара – относительно дешевая разновидность передающей линии, представляющая собой два провода, перекрученных друг с другом с определенным шагом. Скручивание проводов между собой увеличивает проводимость и уменьшает влияние электромагнитных полей.

Этот кабель может быть экранированным и неэкранированным. Экранированный более устойчив к электромагнитным помехам. Однако на практике чаще используется неэкранированный кабель, так как такой тип кабеля применяется для разводки телефонных линий и дешевле экранированного. Используется при скоростях передачи 10, 100, 1000 Мбит/с. Недостатками данного кабеля являются высокий коэффициент затухания сигнала и высокая чувствительность к электромагнитным помехам, поэтому максимальное расстояние между активными устройствами в ЛВС при использовании витой пары до 100 метров.

Коаксиальный кабель–кабель, состоящий из одного центрального проводника, заключенного в изолятор, поверх которого расположен другой проводник.

Этот кабель может использоваться в двух различных системах передачи данных: без модуляции сигнала и с модуляцией. В первом случае цифровой сигнал используется в таком виде, в каком он поступает из ПК и сразу же передается по кабелю на приемную станцию. Для скорости передачи 10 Мбит/с длина тонкого кабеля – до 180 м, а толстого – до 500 м. Во втором случае цифровой сигнал превращают в аналоговый и направляют его на приемную станцию, где он снова превращается в цифровой. Операция превращения сигнала выполняется модемом; каждая станция должна иметь свой модем. Этот способ передачи является многоканальным (обеспечивает передачу по десяткам каналов, используя для этого всего лишь один кабель). Длина кабеля может достигать до 50 км. Передача сигнала с модуляцией более дорогостоящая, чем без модуляции. Поэтому наиболее эффективно его использование при передаче данных между крупными предприятиями.

Оптоволоконный кабель является перспективной технологией, используемой в ЛВС. Носителем информации является световой луч, который модулируется сетью и принимает форму сигнала. Такая система устойчива к внешним электрическим помехам и таким образом возможна очень быстрая и безошибочная передача данных (до 2 Гбит/с), при этом обеспечивается секретность передаваемой информации. Количество каналов в таких кабелях огромно. Передача данных выполняется только в симплексном режиме, поэтому для организации обмена данными устройства необходимо соединять двумя оптическими волокнами (на практике оптоволоконный кабель всегда имеет четное, парное количество волокон). К недостаткам можно отнести большую стоимость, а также сложность подсоединения.

2.4.6. Сетевое оборудование ЛВС

Рассмотрим подробнее оборудование, используемое в локальных сетях.

Концентраторы. Эти устройства, позволяющие перенаправлять информацию одной или более ветвям, удобны для формирования сети произвольной топологии. Выпускается ряд типов концентраторов, они отличаются по количеству, типу и длине подключаемых кабелей и могут автоматически управлять подсоединенными сегментами (включать и вык­лючать их в случае обнаружения сбоев и обрывов).

Приемопередатчики (трансиверы) – это устройства, предназначенные для приема паке­тов от контроллера рабочих станций сети и передачи их в сеть.

Повторители (repeater) – устройства для восстановления и усиления сигналов в сети, служащие для увеличения ее длины. С помощью этих устройств можно объединить несколько сегментов сети с шинной топологией, увеличивая таким образом общую протяженность сети.

Мосты. Мосты используются для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые физические различия.

Шлюзы (gateway) – устройства (компьютер), служащие для объединения сетей с совершенно различными протоколами обмена. Шлюзы выполняют протокольное преобразование для сети, в частно­сти преобразование сообщения из одного форма­та в другой илииз одной системы кодирования в другую.

Маршрутизаторы (роутеры). Эти устройства устанавливают соеди­нение в сети. Они обеспечивают достаточно сложный уровень сервиса, так как могут выполнять “интеллектуальные” функции: выбор наи­лучшего маршрута для передачи сообщения, адресованного другой сети; управление балансированной нагрузкой в сети путем равномерного распре­деления потоков данных; защиту данных; буферизацию передаваемых дан­ных; различные протокольные преобразования. Такие возможности марш­рутизаторов особенно важны при построении базовых сетей крупных орга­низаций.

Модемы и факс-модемы. Факс-модемы, в отличие от модемов, обеспечивают скоростную передачу данных только в од­ном направлении и используют свои собственные стандарты. Они лучше справляются с передачей информации, чем с приемом. В настоящее время выпускаются и комбинированные модемы (модем данных/факс-модем).

2.4.7. Технология Ethernet

Технология Ethernet стала базой спецификации IEEE 802.3, которая была опубликована в 1980 году. Вскоре после этого компании DEC, Intel и Xerox совместно разработали и приняли вторую версию спецификации Ethernet, совместимую с IEEE 802.3. В настоящее время термин Ethernet чаще всего используют для описания всех локальных сетей, работающих в соответствии с конкурентными принципами доступа к каналу передачи данных CSMA/CD – множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий, что соответствует спецификации Ethernet IEEE 802.3.

Чаще всего при построении ло­кальных сетей на основе этой технологии оптический кабель используется для формирования магистрали сети, в то время как витая пара применяется для подключения станций и серверов.

Приведем основные спецификации Ethernet.

· 10Base2–стандарт сегмента сети Ethernet на тонком коаксиальном кабеле. Обеспечивает скорость передачи 10 Мбит/с и использует тонкий, гибкий коаксиальный кабель RG-58A/U, обычно диаметром 0,2 дюйма со скрученным внутренним проводником. Этот стан­дарт известен как “тонкий Ethernet”.

· 10Base5–стандарт сегмента сети Ethernet на толстом коаксиальном кабеле. Как и первая версия Ethernet, эта спецификация в качестве среды передачи предусматривает толстый коаксиальный кабель. Из-за этого спецификацию называют “толстым Ethernet”. Каждый коаксиальный кабель в сети образует отдельный сег­мент.

·10BaseT–стандарт сегмента сети Ethernet на витой паре. Эта разновидность Ethernet получила наибольшее распростране­ние. Спецификация 10BaseT предусматривает проводку из неэкра­нированного кабеля с витыми парами, обычно называемыми UTP (Unshielded Twisted Pair), но использует только две из четырех пар проводников типичного кабеля Категории 3 (одна пара передает данные, в то время как другая предназначена для приема данных). В противоположность проводкам 10Base2 и 10Base5, 10BaseT использует топологию звезды, в которой каждый узел соединен с центральным концентратором или многопортовым повторителем (эта топология хорошо совмещается с расположением проводки, имеющейся в большинстве зданий). Применение дешевых кабелей UTP является одним из основных преимуществ l0BaseT по сравнению со спе­цификациями 10Base2 и 10Base5.

· 10BaseFX–стандарт сегмента сети Ethernet на опто­волоконном кабеле. Применение оптоволоконной технологии приводит к высокой стоимости комплектующих. Однако нечувствительность к электро­магнитным помехам позволяет использовать спецификацию в особо от­ветственных случаях и для связи далеко расположенных друг от друга объектов.

Каждая из разновидностей Ethernet предусматривает те или иные ограниче­ния на протяженность сегмента кабеля. Для создания более протяженной сети несколько кабелей могут соединяться с помощью повторителей. С точки зрения программного обеспечения последова­тельность кабельных сегментов, связанных повторителями, ничем не отличается от единого кабеля. Сеть может содержать несколько сегментов кабеля и несколь­ко повторителей.

Fast Ethernet – высокоскоростная разновидность сети Ethernet, обеспечивающая скорость передачи 100 Мбит/с. Fast Ethernet целесообразно применять в тех организациях, которые широко использовали классический Ethernet, но сегодня испытывают потребность в увеличении пропускной способности. При этом сохраняется весь накопленный опыт работы с Ethernet и, частично, сетевая инфраструктура. Основная область использования Fast Ethernet сегодня – это сети рабочих групп и отделов.