Локальная вычислительная сеть (ЛВС, локальная сеть / Local Аrеа Network, LAN) - компьютерная сеть, обеспечивающая передачу данных на небольшие расстояния со скоростью, как правило, не менее 1 Мбит/с. Характерными особенностями ЛВС являются:

1. Территориальный охват - от нескольких десятков метров до нескольких километров.

2. Соединяет обычно персональные компьютеры и другое электронное офисное оборудование, позволяя пользователям обмениваться информацией и совместно эффективно использовать общие ресурсы, например, принтеры, модемы и устройства для хранения данных.

3. Интерфейс - последовательный.

4. Отсутствует АПД, так как сигналы передаются в "естественной" цифровой форме.

5. В качестве устройства сопряжения ЭВМ со средой передачи используется достаточно простое устройство - сетевой адаптер.

6. Простые типовые топологии: "общая шина", "кольцо", "звезда".

7. Отсутствует маршрутизация (3-й уровень модели OSI).

8. Высокая скорость передачи данных, как правило, более 1 Мбит/с.

9. Сравнительно небольшие затраты на построение сети.

Перечисленные особенности обусловливают основные достоинства

ЛВС, заключающиеся в простоте сетевого оборудования и организации кабельной системы и, как следствие, в простоте эксплуатации сети.

В общем случае ЛВС включает в себя:

Множество ЭВМ, обычно персональных компьютеров (ПК), называемых рабочими станциями;

Сетевые адаптеры, представляющие собой электронную плату для сопряжения ПК со средствами коммуникации;

Среду передачи (магистраль), представляющую собой совокупность средств коммуникаций (коммуникационная сеть, сеть связи), объединяющая все ПК в единую вычислительную сеть кабельной системой или радиосвязью.

Сетевые адаптеры (СА) (платы, карты) предназначены для сопряжения ПК со средствами коммуникации с учетом принятых в данной сети правилами обмена информацией.

Перечень функций, возлагаемых на СА, зависит от конкретной сети и, в общем случае, может быть разбит на две группы:

1) магистральные (канальные) функции, обеспечивающие сопряжение адаптера с ПК и сетевой магистралью;

2) сетевые функции, обеспечивающие передачу данных в сети и реализующие принятый в сети протокол обмена.

К магистральным функциям СА относятся:

1) электрическое буферирование сигналов магистрали;

2) распознавание (дешифрация) собственного адреса на магистрали;

3) обработка стробов обмена на магистрали и выработка внутренних управляющих сигналов.

К сетевым функциям СА относятся:

1) гальваническая развязка ПК и средств коммуникации (отсутствует в случае оптоволоконной и беспроводной связи);

2) преобразование уровней сигналов при передаче и приёме данных;

3) кодирование сигналов при передаче и декодирование при приёме (отсутствует при использовании кода NRZ);

4) распознавание своего кадра при приёме;

5) преобразование кода: параллельного в последовательный при передаче и последовательного в параллельный при приёме;

6) буферирование передаваемых и принимаемых данных в буферной памяти СА;

7) проведение арбитража обмена по сети (контроль состояния сети, разрешение конфликтов и т.д.);

8) подсчет контрольной суммы кадра при передаче и приёме.

Первые четыре функции всегда реализуются аппаратно, остальные могут быть реализованы программно, что естественно снижает скорость обмена.

В ЛВС наиболее широкое распространение получили следующие топологии.

1. "Шина" (bus) - представляет собой кабель, именуемый магистралью или сегментом, к которому подключены все компьютеры сети (рис. 72).

Кадр, передаваемый от любого компьютера, распространяется по шине в обе стороны и поступает в буферы сетевых адаптеров всех компьютеров сети. Но только тот компьютер, которому адресуется данный кадр, сохраняет его в буфере для дальнейшей обработки. Следует иметь в виду, что в каждый момент времени передачу может вести только один компьютер.

На производительность сети (скорость передачи данных) влияют следующие факторы:

Количество компьютеров в сети и их технические параметры;

Интенсивность (частота) передачи данных;

Типы работающих сетевых приложений;

Тип сетевого кабеля;

Расстояние между компьютерами в сети.

Для предотвращения отражения электрических сигналов на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы, поглощающие отраженные сигналы.

При нарушении целостности сети (обрыв или отсоединения кабеля), а также при отсутствии терминаторов, сеть "падает" и прекращает функционировать.

2. "Звезда" (star), в которой все компьютеры подключаются к центральному компоненту - концентратору (рис.73).

Передаваемый кадр может быть доступен всем компьютерам сети, как в топологии «шина», или же, в случае интеллектуального концентратора, работающего на 2-м уровне ОSI-модели, направляться конкретному компьютеру в соответствии с адресом назначения.

Основными недостатками такой топологии являются:

Значительный расход кабеля для территориально больших сетей;

Низкая надежность (узкое место - концентратор).

3. "Кольцо" (ring). Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер (рис.74). В отличие от пассивной топологии "шина", каждый компьютер выступает в роли повторителя, записывая кадр в буфер сетевого адаптера и затем передавая их следующему компьютеру.

Рис. 73

В зависимости от способа передачи сигналов различают:

Рис. 74

1) пассивные топологии, в которых компьютеры только "слушают" передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю, поэтому выход из строя одного из компьютеров не сказывается на работе остальных;

2) активные топологии, в которых компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.

3.2 Архитектуры ЛВС

Различают следующие архитектуры ЛВС:

Одноранговые сети;

Сети типа "клиент-сервер";

Комбинированные сети, в которых могут функционировать оба типа операционных систем (одноранговая и серверная).

Одноранговые сети (peer-to-peer) сети с равноправными компьютерами, которые могут использовать ресурсы друг друга.

Некоторые одноранговые сети позволяют использовать компьютеры как в качестве рабочей станции в составе сети, так и в качестве выделенного и невыделенного сервера.

Архитектура одноранговой сети оправдана, если:

Количество пользователей не превышает 10;

Пользователи расположены компактно;

Вопросы защиты данных не критичны;

Имеется необходимость повысить производительность и эффективность офисной деятельности путем совместного использования файлов и периферийного оборудования.

Достоинства:

Умеренная стоимость;

Простота построения и эксплуатации (нет необходимости в сетевом администрировании).

Недостатки:

Небольшой размер сети, объединяющей обычно не более 10 пользователей (компьютеров), образующих рабочую группу;

Трудно обеспечить должную защиту информации при большом размере сети.

Примерами одноранговых сетевых операционных систем являются LANtastic (фирмы Artisoft), NetWare Lite (Novell). Поддержка одноранговых сетей встроена также в операционные системы Windows (Windows NT Workstation, Windows 95 и др.) фирмы Мiсrоsоft.

Сети типа "клиент-сервер" содержат:

Серверы - мощные компьютеры, владеющие разделяемыми между пользователями сети ресурсами и управляющие доступом к ним клиентов;

Клиенты менее мощные компьютеры сети, владеющие неразделяемыми ресурсами и имеющие доступ к ресурсам серверов.

Архитектура сети типа "клиент-сервер" оправдана, если:

В сети планируется работа с единым сетевым ресурсом, например, одновременная работа нескольких пользователей с общей базой данных, расположенной на сервере;

Целесообразно сосредоточить все разделяемые сетевые ресурсы (например, сетевой принтер) в одном месте и не требуется общение рабочих станций между собой.

Достоинства:

Высокая производительность за счет разделения ресурсов сети;

Возможность организации эффективной защиты данных;

Эффективная организация резервного копирования данных;

Способность поддерживать работу в сети сотен и тысяч пользователей;

Хорошие возможности для расширения.

Недостатки:

Требуют постоянного квалифицированного - обслуживания администрирования.

Сервер ЛВС - выделенный компьютер, который предоставляет другим компьютерам сети доступ к общим сетевым ресурсам. Программа, реагирующая на соответствующие запросы и выполняющая их, называется службой или сервисом.

Серверы делятся на:

Файл-серверы;

Прикладные серверы.

Файл-сервер предоставляет доступ к общему дисковому пространству, в котором хранятся общедоступные файлы, и, в основном, определяет возможности ЛВС.

Прикладные серверы представляют собой средства расширения возможностей ЛВС и включают в себя: сервер баз данных, сервер печати, сервер резервирования, факс-сервер и т.д.

3.3 Многосегментная организация ЛВС

Основной недостаток ЛВС - наличие ограничения на общую протяженность кабельной сети, составляющую несколько сотен метров.

Так для стандарта Ethemet длина сегмента (расстояние от одной крайней станции до другой) составляет не более 500 метров - для электрического кабеля.

Максимальное расстояние между двумя наиболее удаленными друг от друга (крайними) станциями называется диаметром сети.

Простейший путь увеличения диаметра сети и количества компьютеров - многосегментная организация ЛВС с использованием:

Нескольких сетевых адаптеров в файл-сервере;

Повторителей;

Концентраторов.

Одно из первых и наиболее простых решений, направленных на увеличение размера локальной сети, - использование нескольких сетевых адаптеров (рис.75), что позволяло увеличить диаметр сети почти вдвое по сравнению с односегментной ЛВС.

Рис. 75

Например, в сети Ethemet могло быть до 5 сегментов, каждый из которых имел отдельную кабельную систему.

Достоинство:

Простота реализации и невысокая стоимость.

Недостатки:

Необходимость использования по дополнительному сетевому адаптеру (СА) на каждый сегмент;

Большая нагрузка на сервер и, как следствие, невозможность построения больших (с большим числом рабочих станций) сетей.

Повторитель (repeater) простейшее сетевое устройство для построения многосегментных ЛВС, усиливающий сигнал, полученный с одного сегмента, и передающий его в другой сегмент (рис.76).

Рис. 76

Повторитель принимает сигналы из одного сегмента кабеля и побитно синхронно повторяет их в другом сегменте, улучшая форму и мощность импульсов, а также синхронизируя импульсы.

Повторитель объединяет абсолютно идентичные сети и работает на самом нижнем - физическом уровне ОSI-модели.

Достоинства:

Простота организации много сегментных ЛВС;

Дешевизна.

Недостатки:

Значительное повышение загрузки в обоих сегментах, т.к. даже "местные" сообщения одного сегмента передаются в другую сеть;

Снижение производительности (скорости передачи данных) СПД.

Концентратор (hub / хаб) - сетевое устройство, используемое в сетях на витой паре, в котором концентрируются идущие от рабочих станций отрезки кабеля (рис.77,а).

Рис. 77

Через концентратор компьютер подсоединяется к единой среде обмена данными между станциями ЛВС - серверу или магистральному каналу. Простейший концентратор представляет собой многопортовый повторитель и используется в качестве центрального узла ЛВС с топологией «Звезда». Концентратор может иметь от 8 до 32 портов для подключения компьютеров. Дальнейшее увеличение количества портов достигается путем объединения концентраторов в единый стек концентраторов, как это показано на рис.77,б.

Кроме портов для подсоединения рабочих станций с помощью витой пары концентраторы могут иметь разъем для подсоединения к высокоскоростному магистральному каналу на коаксиальном кабеле или волоконно-оптическом кабеле.

3.4 Методы управления доступом в ЛВС

На эффективность функционирования ЛВС существенное влияние оказывает метод управления доступом (Access Control Method), определяющий порядок предоставления сетевым узлам доступа к среде передачи данных с целью обеспечения каждому пользователю приемлемого уровня обслуживания. Методы доступа к среде передачи реализуются на канальном уровне ОSI-модели.

Классификация методов доступа представлена на рис. 78.

Рис. 78

Множественный доступ - метод доступа множества сетевых узлов к общей среде передачи (например, общей шине), основанный на соперничестве станций за доступ к среде передачи. Каждая станция может пытаться передавать данные в любой момент времени.

К методам множественного доступа относятся:

Случайный доступ;

Тактированный доступ;

Доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов;

Доступ с контролем несущей и предотвращением конфликтов.

Наиболее простым и естественным методом доступа к общей среде передачи является случайный доступ, означающий, что каждая станция сети начинает передачу кадра в момент его появления (формирования), не зависимо от того, занята общая среда передачи или свободна. Если две и более станций осуществляют передачу в одно и то же время, то их кадры взаимно искажаются, и возникает коллизия. На рис.79,а) показан случай, когда две рабочие станции РС1 и РС2 начинают передачу кадров «Кадр 1 » и «Кадр2» в случайные моменты времени t1 и t2 соответственно. В момент t2 возникает коллизия (рис.79,б), искажающая оба кадра. Коэффициент использования канала связи при случайном методе доступа составляет примерно 16%.

Уменьшение коллизий и увеличение коэффициента использования канала связи может быть достигнуто за счёт использования тактированного доступа, который заключается в следующем. Весь временной интервал разбивается на такты длиной Т, где значение Т должно быть больше времени передачи кадра максимальной длины. Каждая рабочая станция может начать передачу кадра только в начале очередного такта. В этом случае «Кадр2» будет передан в другом такте по отношению к «Кадру1» (рис.79,в), и коллизия не возникнет. Однако следует отметить, что остаётся достаточно высокой вероятность возникновения коллизий в тех случаях, когда моменты формирования кадров в разных станциях оказываются в пределах одного такта. В связи с этим, коэффициент использования канала связи, хотя и увеличивается, но незначительно, и составляет примерно 32%.

Рис. 79

Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSМA/CD) - метод доступа к среде передачи, при котором станция, имеющая данные для передачи, прослушивает канал, чтобы определить, не передаёт ли данные в это время другая станция. Отсутствие сигнала несущей означает, что канал свободен и станция может начать передачу. Однако не исключено, что в течение времени распространения сигнала по среде передачи другие станции почти одновременно также начнут передачу своих данных.

Во время передачи станция продолжает прослушивать канал, чтобы удостовериться в отсутствии коллизии. Если коллизия не зафиксирована, данные считаются успешно переданными.

При обнаружении коллизии станция повторяет передачу через некоторое случайное время. Повторные передачи повторяются до тех пор, пока данные не будут успешно переданы.

Множественный доступ с контролем несущей и предотвращением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance - CSМA/CA) - метод доступа к среде передачи, при котором передача данных предваряется посылкой сигнала блокировки (jam) с целью захвата передающей среды в монопольное пользование. Этот метод доступа рекомендован для беспроводных ЛВС.

Маркерный доступ предполагает наличие в сети кадра специального формата, называемого маркером, который непрерывно циркулирует в сети и управляет процессом доступа рабочих станций к среде передачи данных. В каждый момент времени данные может передавать только та станция, которая владеет маркером. Рабочая станция, владеющая маркером, присоединяет свой кадр данных к маркеру и отправляет адресату. При этом возможны различные варианты освобождения и передачи маркера другой станции:

1) освобождение маркера адресатом: адресат отсоединяет маркер от данных и может использовать его для отправки своего кадра, если таковой есть, или передать маркер другой станции;

2) освобождение маркера отправителем: маркер с присоединенным кадром данных делает полный оборот и отсоединяется отправителем (в версии Token Ring для скорости 4 Мбит/с), если оно вернулось без ошибок; в противном случае, этот же кадр с маркером направляется повторно в среду передачи данных;

3) метод раннего освобождения маркера ETR (Еагlу Token Release ), когда рабочая станция освобождает маркер сразу после передачи своих данных и передаёт его другой станции, не ожидая возвращения отправленного кадра данных (в версии Token Ring для скорости 16 Мбит/с и в сети FDDI).

Маркерный доступ используется в сетях:

С шинной топологией в ЛВС ARCnet (Token B us - маркерная ши на);

С кольцевой топологией в ЛВС Token Ring и FDDI (Token Ring - маркерное кольцо).

3.5 ЛВС Ethernet

Ethernet - технология ЛВС, разработанная совместно фирмами DEC, Intel и Хеroх (DIX) в 1980 году в виде стандарта Ethernet II для сети с пропускной способностью 10 Мбит/с, построенной на основе коаксиального кабеля.

В зависимости от физической среды передачи данных предусматриваются различные варианты реализации ЛВС на физическом уровне:

L0Ваsе-5 - толстый коаксиальный кабель;

L0Ваsе-2 - тонкий коаксиальный кабель;

L0Ваsе-Т - витая пара;

L0Ваsе-F - оптоволокно.

Другие варианты ЛВС Ethernet и годы появления соответствующих стандартов представлены в табл.3.1.

В стандарте IEEE 802.3 определен метод доступа, используемый в сетях Ethernet (в том числе Fast Ethernet и Gigabit Ethernet ) — CSМA/CD - множественный доступ с контролем несущей и проверкой столкновений.

Для всех вариантов физического уровня технологии Ethernet , обеспечивающих пропускную способность 10 Мбит/с, используется манчестерское кодирование.

10Ваsе-5 - стандарт физического уровня, описывающий работу сети Ethernet на толстом коаксиальном кабеле (thick Ethernet ), используемом в качестве основной магистрали.

На рис.80 показан сегмент ЛВС Ethernet на толстом коаксиальном кабеле.

Рабочие станции подключаются к магистральному кабелю с помощью трансиверного кабеля, состоящего из 4-х витых пар длиной до 50 м, и приемопередатчика (трансивера), расположенного непосредственно на коаксиальном кабеле. Трансивер представляет собой электрическое устройство, осуществляющее физическую передачу и приём данных. Расстояние между соседними трансиверами должно быть кратно 2,5 м для исключения влияния стоячих волн в кабеле на качество передачи сигнала. На концах магистрального кабеля располагаются терминаторы, поглощающие распространяющийся в кабеле информационный сигнал и препятствующие возникновению отражённого сигнала, искажающего полезный сигнал.

Рис. 80

Несмотря на громоздкость и трудности при разводке, такая кабельная система позволяет строить достаточно протяженные сети.

Основные ограничения для одного сегмента ЛВС Ethernet в соответствии со спецификацией 10Base-5 следующие :

Максимальная длина сегмента (расстояние между крайними узлами) - 500 м;

Минимальное расстояние между трансиверами - 2,5 м;

Максимальное число узлов (трансиверов) на сегменте - 100;

Максимальная длина трансиверного кабеля - 50 м.

Стандарт 10Base-5 допускает построение многосегментных сетей с использованием повторителей. Максимальное количество сегментов в сети, допускаемое стандартом, равно 5. Это ограничение обусловлено тем, что повторители только усиливают сигналы, не восстанавливая их форму, что при большом количестве сегментов в сети может привести к появлению значительного процента ошибок.

10Base-2 - стандарт физического уровня, описывающий работу сети Ethernet на тонком коаксиальном кабеле (thin Ethernet - тонкий Ethernet).

Станции подключаются непосредственно к основной магистрали через Т-образные ВNС-разъемы (рис.81).

Рис. 81

Тонкий коаксиальный кабель проходит через сетевые адаптеры всех станций. В остальном, принципы и правила построения одно- и многосегментных ЛВС на тонком и толстом коаксиальном кабеле аналогичны. Отличие - только в ограничениях на размер сети и количество станций.

Основные ограничения для ЛВС Ethernet в соответствии со спецификацией 10Base-2 следующие:

Максимальная длина сегмента (расстояние между крайними узлами) - 185 м;

Максимальное число узлов на сегменте - 30;

Минимальное расстояние между узлами - 1 м;

Много сегментная сеть строится по правилу «5-4-3»: максимально 5 сегментов, 4 повторителя, причём нагруженными являются 3 сегмента;

В каждом из трёх (средний и два крайних) сегментов можно подключать к кабелю до 30 узлов;

Два других сегмента используются только для увеличения общей протяженности сети, к ним нельзя подсоединять станции;

Повторитель рассматривается как специальный узел, подключенный к сети, поэтому в сети с двумя повторителями допускается иметь только 28 станций.

Спецификация 10Base-Т описывает сеть Ethernet с топологией типа "звезда" и кабельной системой на основе неэкранированной витой пары. Согласно спецификации 10Base-Т сегментом сети является кабель, соединяющий рабочую станцию и концентратор. Это означает, что к каждому сегменту может быть подключено лишь два устройства: станция и концентратор (рис. 82), а количество сегментов равно количеству подключённых к концентратору станций.

Для простоты рассуждений под сегментом сети Ethernet 10 Base-Т будем понимать концентратор со всеми подключёнными к нему станциями. Много сегментная сеть будет представлять собой объединение нескольких концентраторов с подключёнными к ним станциями (рис.82 ).

Рис. 82

П ри построении многосегментной сети Ethernet 10 Base-Т используется правило «4-х хабов», которое гласит, что между любыми двумя станциями в сети должно быть не более 4-х концентраторов (хабов).

Основные ограничения для ЛВС Ethernet в соответствии со спецификацией 10Base-Т имеют вид:

Максимальная длина кабеля (между концентратором и рабочей станцией или между двумя концентраторами) - 100 м;

Число концентраторов между любыми станциями - не более 4;

Максимальный диаметр сети - 500 м;

Максимальное количество станций в сети — 1024 (может быть достигнуто только за счёт применения 32-х портовых концентраторов (рис. 8 3).

Благодаря меньшей стоимости кабельной системы и возможности построения сетей с максимально допустимым количеством станций, сети 10Base-Т получили доминирующее положение на рынке и практически полностью вытеснили сети, построенные на коаксиальном кабеле.

10Base-F совокупность стандартов физического уровня, описывающих работу сети Ethernet на волоконно-оптическом кабеле с пропускной способностью 10 Мбит/с. В качестве среды передачи данных в оптоволоконной сети Ethernet используется многомодовый волоконнооптический кабель (ВОК).

Рис. 83

Структурная организация сети аналогична стандарту 10 Base-Т: сетевые адаптеры рабочих станций соединяются с многопортовым повторителем (концентратором) с помощью ВОК и образуют физическую топологию «Звезда».

10 Base-F включают в себя следующие стандарты.

1. Стандарт FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link): длина оптоволоконного кабеля между узлами или повторителями - до 1 км; максимальное число повторителей — 4; максимальный диаметр сети - 2500 м.

2. Стандарт 10Base-FL (Fiber Link)- улучшенный вариант стандарта FOIRL, заключающийся в увеличении мощности передатчиков, за счёт чего максимальное расстояние между узлом и повторителем может достигать 2000 м, при этом: максимальное число повторителей — 4; максимальный диаметр сети - 2500 м.

3 . Стандарт 10Base-FB (Fiber Backbone) предназначен только для объединения повторителей в магистраль, при этом: между узлами сети можно установить до 5 повторителей стандарта 10Base-FB; максимальная длина одного сегмента - 2000 м; максимальный диаметр сети - 2740 м.

В отличие от ранее рассмотренных сетей, повторители, используемые в ЛВС Ethern et 10 Base-FB, при отсутствии кадров для передачи обмениваются специальными последовательностями сигналов, что позволяет постоянно поддерживать синхронизацию в сети. Поэтому ЛВС, построенную по стандарту 10Base-FB, называют «синхронный Ethernet ». Благодаря меньшим задержкам при передаче данных из одного сегмента в другой, количество повторителей увеличено до 5 .

В качестве достоинств ЛВС Ethernet следует отметить:

Простоту установки и эксплуатации;

Невысокую стоимость реализации, обусловленную простотой и невысокой стоимостью сетевых адаптеров и концентраторов;

Возможность использования различных типов кабеля и схем прокладки кабельной системы.

К недостаткам сети Ethernet можно отнести:

Снижение реальной скорости передачи данных в сильно загруженной сети, вплоть до ее полной остановки;

Трудности поиска неисправностей: при обрыве кабеля отказывает весь сегмент ЛВС и локализовать неисправный узел или участок сети достаточно сложно.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) – это комплекс оборудования и программного обеспечения, обеспечивающий передачу, хранение и обработку информации.

Назначение локальных сетей

Назначение локальной сети - осуществление совместного доступа к данным, программам и оборудованию. У коллектива людей, работающего над одним проектом появляется возможность работать с одними и теми же данными и программами не по-очереди, а одновременно. Локальная сеть предоставляет возможность совместного использования оборудования. Оптимальный вариант - создание локальной сети с одним принтером на каждый отдел или несколько отделов. Файловый сервер сети позволяет обеспечить и совместный доступ к программам и данным.

У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров.

В состав локальной сети (ЛВС) входит следующее оборудование:

• Активное оборудование – коммутаторы, маршрутизаторы, медиаконвекторы
• Пассивное оборудование – кабели, монтажные шкафы, кабельные каналы, коммутационные панели, информационные розетки
• Компьютерное и периферийное оборудование – серверы, рабочие станции, принтеры, сканеры.

В зависимости от требований, предъявляемых к проектируемой сети, состав оборудования, используемый при монтаже может варьироваться.

Основные характеристики локальной сети

В настоящее время в различных странах мира созданы и эксплуатируются различные типы ЛВС с различными размерами, топологией, алгоритмами работы, архитектурной и структурной организацией. Независимо от типа сетей, к ним предъявляются общие требования:

• Скорость - важнейшая характеристика локальной сети
• Адаптируемость - свойство локальной сети расширяться и устанавливать рабочие станции там, где это требуется
• Надежность - свойство локальной сети сохранять полную или частичную работоспособность вне зависимости от выхода из строя некоторых узлов или конечного оборудования.

Топология локальных сетей

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. И хотя выбирать топологию пользователю сети приходится нечасто, знать об особенностях основных топологий, их достоинствах и недостатках надо.

Существует три базовые топологии сети:

• Шина (bus) - все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам

Звезда (star) - бывыает двух основных видов:

• Активная звезда (истинная звезда) - к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи. Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального - одному или нескольким периферийным
• Пассивная звезда, которая только внешне похожа на звезду (рис. 2). В настоящее время она распространена гораздо более широко, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в наиболее популярной сегодня сети Ethernet

В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а специальное устройство - коммутатор или, как его еще называют, свитч (switch) (Что такое Коммутатор?), который восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их непосредственно получателю.

Кольцо (ring) - компьютеры последовательно объединены в кольцо.

Передача информации в кольце всегда производится только в одном направлении. Каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера.

На практике нередко используют и другие топологии локальных сетей, однако большинство сетей ориентировано именно на три базовые топологии.

Важной частью современного мира являются компьютеры. Чтобы облегчить и упростить нашу жизнь, а также ускорить работу, были созданы компьютерные сети. Так называют соединение компьютеров и вычислительного оборудования в единую сеть. Таким оборудованием являются маршрутизаторы, Wi-Fi роутеры, серверы и другая подобная техника.

Для передачи данных по компьютерной сети применяются физические явления: электромагнитное излучение, электрический ток, оптические каналы.

Классификация

Типы сетей по:

• Коммутации.
• Технологии передачи.
• Протяженности.
• Скорости работы.
• Функциональному назначению.

По типу коммутации компьютерные сети делятся на два вида:

1. Коммутация каналов.
2. Коммутация пакетов.

В первом виде перед началом передачи информации требуется соединение получателя и отправителя. После такой коммутации информация поступает по установленной сети. Такие компьютерные сети применяются в условиях телефонной связи.

Второй вид сети – используется для сетей, состоящих из компьютеров. При этом информация разделяется на некоторые части, которые называют пакетами. От них и получил название этот вид сетей. Пакеты передаются независимо между собой, отдельно. Каждый пакет имеет возможность проходить по сети своим путем.

Преимуществом этой сети является высокая надежность работы. При неисправности одного из узлов сети, можно найти путь обхода через другие узлы. Другими словами, решается вопрос маршрутизации для каждого пакета в отдельности, на каждом промежуточном узле. Это занимает некоторое время и нагружает промежуточный компьютер.

В сетях с соединением каналов при неисправности одного из узлов, коммутация разрывается. В результате передача информации прекращается. Для таких сетей коммутация происходит один раз, и расходы на решение вопроса маршрутизации отсутствуют.

По технологии передачи компьютерные сети разделяют на:

• Широковещательные сети (передаваемая информация доступна всем компьютерным узлам).
• Точка-точка (информация передается между двумя отдельными компьютерами, либо через несколько промежуточных машин).

Разделение сетей по протяженности:

• Самыми короткими в этой классификации являются персональные сети . Их длина около одного метра, расположены на столе в непосредственной близости от пользователя компьютера. В качестве примера персональной сети можно назвать беспроводную сеть «блютуз».
• Следующим видом являются локальные сети , которые обычно размещаются в одном или нескольких зданиях, находящихся поблизости. Их длина может составлять от нескольких метров до 1 км.
• Муниципальная сеть организуется, как правило, в масштабах населенного пункта. Сегодня наиболее популярными стали муниципальные сети, дающие возможность по одному подключению гарантировать доступ к городскому телефону, телевидению и интернет ресурсам. Их протяженность может составлять несколько километров, в зависимости от величины населенного пункта.
• Глобальные компьютерные сети создаются в масштабах страны или части света. В нашей стране их создают известные компании телефонной связи, по ним передается различная информация и обеспечивается доступ к интернету. Длина их не ограничена, иногда составляет несколько тысяч километров.
• Объединение сетей – мировая «паутина» интернета.

По скорости передачи сети классифицируются на:

• Низкоскоростные соединения. К ним относятся такие пути поступления данных, которые действуют на скорости менее 10 мегабит в секунду.
• Среднескоростные. Относятся те соединения, которые оперируют с пакетами информации на скорости от 10 до 100 мегабит в секунду.
• Высокоскоростные. Относятся те, которые способны передавать данные со скоростью более 100 мегабит в секунду.

По функциональному назначению:

• Хранение информации.
• Серверная станция.
• Управление работой.
• Домовые соединения.

Особенности работы локальных сетей

О назначении и особенностях глобальной сети, а также о ее пользе для всего мира всем известно. Чтобы подробно описать все возможности интернета, понадобится много времени и средств.

В то же время, локальные сети недостаточно освещаются в литературе и обделены вниманием. Поэтому многие пользователи компьютеров не понимают и не знают, для каких целей они служат.

Основные функции

• Оптимизация работы предприятия . Локальная сеть, созданная в офисе, гарантирует для всех работников возможность удаленного обмена данными, пользование различной оргтехникой.
• Возможность общения . Заменить выход в мировую «паутину» локальные сети не способны, но когда необходимо создать свой закрытый канал для посторонних пользователей, то без таких сетей не обойтись. Например, можно организовать форум работников фирмы.
• Удаленное администрирование . Сеть дает возможность одному администратору оказывать техническую помощь сразу нескольким пользователям.
• Экономия . Лучше один раз заплатить за подключение к мировой «паутине», и сделать для всех сотрудников общий доступ, чем отдельно подключать каждому сотруднику доступ в интернет и платить за это.
• Безопасность обмена информацией, комфорт использования, игры .

Локальные компьютерные сети приносят пользу в различных областях жизни. Именно они послужили заменой «голубиной почты» на производстве и в бытовых условиях.

Стандарты связи

Для нас воспринимается естественным образом, что к сети интернета мы имеем возможность подключиться каким угодно способом и с любого устройства – смартфона, компьютера, ноутбука и даже телевизора или современного холодильника. Не важно, какой марки эти устройства, и какая система на них установлена.

Когда компьютерные сети только зарождались, оборудование одной фирмы могли взаимодействовать в сети только с устройствами, изготовленными именно этой фирмы, и больше ни с какими. Причин для этого было много – несовместимость оборудования, программного обеспечения и сетевых протоколов.

Чтобы уйти от этой проблемы, необходимо наличие и внедрение стандартов на оборудование, сетевые протоколы и программное обеспечение.

Существует два вида стандартов:

• Юридические (формальные). Это стандарты, принятые организациями, наделенными соответствующими правами.
• Фактические (де факто). Это стандарты, никем не принятые, а установленные сами собой. Например, разработана новая технология, которая широко распространилась, и приобрела большую популярность. Так получилось с протоколом, являющимся базовым во всемирной сети интернета.

Компьютерные сети имеют много стандартов связи, но самыми важными из них стали четыре вида:

• Международная организация ISO разрабатывает стандарты на эталонную модель работы открытых систем, описывающий подход к построению сетей компьютеров.
• Институт инженеров IEEE принимает стандарты на технологии передачи информации.
• Совет по архитектуре сети интернет разрабатывает стандарты связи на протоколы интернета.
• Консорциум W3C разрабатывает стандарты на Web (создание и оформление сайтов).

Стандарты играют большую роль в функционировании компьютерных соединений. Мы все работаем с интернетом, заходим в него с любого устройства, работающего на любой операционной платформе, и любого производителя. Для этого применяются открытые стандарты.

Каналы передачи

Чтобы обеспечить возможность качественного соединения компьютеров, должна существовать особая передающая система – канал.

Основные виды передающих каналов, с помощью которых работают компьютерные сети:

• Аналоговые.
• Цифровые.
• Широко- и узкополосные.
• Радио и спутниковые.
• Оптоволоконный кабель.

Аналоговые каналы стали использоваться самыми первыми для отправки данных в компьютерных соединениях и дали возможность ввести в работу общественную телефонную связь.

Передача данных по ним производится двумя способами:

• Проводами соединяют два объекта, которые подключаются друг с другом путем непосредственной коммутации, это является выделенной линией.
• Соединение производится путем набора номера телефона, с применением коммутируемых сетей.

По выделенным линиям эффективность передачи информации больше, а их работа надежнее. Для отдельного канала требуется индивидуальное устройство, хотя существуют многоканальные устройства. С помощью коммутируемой линии можно связываться с другими узлами посредством одного устройства коммутации.

Вместе с аналоговыми каналами развивалась и цифровая форма связи. Совместно с дискретными пакетами, по цифровой линии передается голосовая связь и факсимильные данные, модифицированная в цифровой вид.

Высокие скорости на малых расстояниях обеспечиваются путем применения специальных проводников, имеющих название . Она позволяет избежать влияния соседней проводки на качество работы.

Кабельные линии, называемые парами, состоят из двух соосных проводников, разделенных между собой диэлектриком. Один вид кабеля применяется для узкополосных пакетов информации, другой для широкополосных данных. Эти виды кабеля дают возможность работы с большой скоростью.

На малых дистанциях кабельные каналы постепенно заменяют витой парой, а на значительном удалении – кабелем. В его работе используется явление, при котором внутри кабеля отражаются световые лучи. Это дает возможность передавать лучи света на большое удаление без всяких потерь. Источниками светового потока в оптоволоконных конструкциях служат , либо , а вместо приемников работают .

Оптоволоконные каналы имеют высокую стоимость, в отличие от других типов, но все больше распространяются не только для малых сетей, но и на участках, имеющих очень большую длину кабельной линии.

Применение в компьютерных соединениях радиоволн разной частоты стало экономически выгодно для обеспечение качественной связи с другим компьютерным оборудованием, находящимся на больших расстояниях, с применением спутников. Радиоволны широко применяются также для связи с непостоянно используемыми устройствами или подвижным оборудованием.

Передача данных по радиоканалам чаще всего осуществляется цифровым и аналоговым путем. Первый способ сегодня развивается более интенсивно, так как дают возможность объединить каналы спутников и компьютерные сети, расположенные на поверхности Земли, в единую систему. Мощным толчком в развитии радиоканалов стало возникновение сотовой связи, которая дает возможность передавать аудио сигналы, передавать информацию по радиотелефону и другим устройствам.

Трудно себе представить, что вы никогда и ничего не слышали про сети персональных компьютеров. Возможно, вы даже знаете, что бывают локальные и глобальные сети. Наиболее эрудированные из вас знают такие слова, как Ethernet и репитер. Однако при изложении материала мы будем предполагать, что ранее вы никогда не работали в компьютерной сети. Соответственно, от вас не потребуется никаких специальных знаний, кроме, разумеется, тех, что вы приобрели из первых томов нашей серии книг "Персональный компьютер - шаг за шагом".

1.1. Зачем объединяют компьютеры в сеть

Если у вас есть только один персональный компьютер, нет модема и желания его приобрести, вы никогда не сможете ощутить на себе те преимущества, которые дает компьютерная сеть. Однако если в вашем офисе установлено несколько компьютеров или имеется необходимость передавать данные в территориально удаленные филиалы, вам едва ли стоит пренебрегать сетевыми технологиями.

Попытаемся ответить на вопрос, вынесенный в заголовок раздела: зачем соединяют компьютеры?

Очевидно, для того чтобы можно было передавать данные из одного компьютера в другие. Но это слишком общая формулировка. Пока не ясно, как возможность передачи данных из одного компьютера в другой может экономить время и деньги (особенно если учесть, что организация сети требует дополнительных затрат на сетевое аппаратное и программное обеспечение).

Попробуем доказать, что сетевые технологии экономят деньги, и немалые. Для этого кратко рассмотрим возможные области применения сетей компьютеров.

В этой книге мы будем заниматься локальными сетями.

Локальные сети - это такие сети, которые объединяют компьютеры, находящиеся рядом (в одной комнате, в одном или нескольких близко расположенных зданиях). При этом для соединения компьютеров используются выделенные линии связи, принадлежащие той же фирме, что и компьютеры.

Что же касается глобальных сетей, то здесь нет никаких ограничений для расстояния между компьютерами. Существуют глобальные сети, объединяющие компьютеры в разных странах и на разных континентах. Разумеется, никакая мелкая или средняя фирма (кроме телефонной кампании) не может владеть межконтинентальными линиями связи. Для создания глобальных сетей приходится брать в аренду телефонные или спутниковые линии связи.

Для локальных сетей характерна высокая скорость передачи информации между компьютерами, достигающая 10 или даже 100 Мбит в секунду. Скорость передачи данных в глобальных сетях невелика и при использовании телефонных линий может составлять 2400-28800 бит в секунду.

Области применения локальных и глобальных сетей различны, однако и те и другие являются значительным достижением в области компьютерных технологий, а потому заслуживают самого пристального внимания.

Печать документов

В любом офисе требуется печатать те или иные документы. Несмотря на повсеместное внедрение так называемой "безбумажной" технологии количество печатных документов не только не уменьшилось, но и даже возросло.

Если вас заботит престиж вашей фирмы, все ее внутренние и внешние документы должны печататься на качественном лазерном принтере.

Для простых документов можно использовать относительно дешевый принтер, который стоит несколько сотен долларов. В некоторых случаях нужен цветной принтер. Если же вы занимаетесь издательской деятельностью, вам нужен дорогой лазерный принтер, стоимость которого может исчисляться тысячами долларов.

Разумеется, нет смысла покупать несколько дорогостоящих лазерных принтеров по одному для каждого компьютера. Не всякая фирма может позволить себе такие затраты. Поэтому обычно покупается только один или два принтера.

Но как подключить один принтер сразу к нескольким компьютерам?

Существует несколько возможностей.

Во-первых, можно купить специальный переключатель, который подключается с одной стороны к принтеру, а с другой - к нескольким компьютерам (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Подключение принтера через переключатель

Очевидно, такое решение пригодно только в простейших случаях, когда все компьютеры находятся в одной комнате, и в этой же комнате установлен принтер. Если компьютеров много, около переключателя соберется очередь из желающих воспользоваться принтером.

Во-вторых, можно подключить принтер только к одному компьютеру. Если пользователю, не имеющему принтера, нужно что-либо распечатать, он может записать данные на дискету и в таком виде отнести их к обладателю принтера.

У этого способа много недостатков. Например, объем данных может оказаться слишком большим, чтобы поместиться на одну дискету. Пользователь, к компьютеру которого подключен принтер, вряд ли придет в восторг от того что к нему будут постоянно ходить сотрудники фирмы с просьбой распечатать документ на драгоценном лазерном принтере.

Третий способ предполагает наличие сети компьютеров (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Подключение принтера в локальной сети компьютеров

Оставим пока в стороне технические подробности соединения компьютеров. На данном этапе вам достаточно будет знать, что в локальной сети компьютеры соединяются друг с другом при помощи специальных сетевых адаптеров, приобретаемых, как правило, отдельно.

Сетевое программное обеспечение должно быть установлено на каждом компьютере. Оно обеспечивает передачу данных в любом направлении между любыми компьютерами сети.

Несмотря на то, что принтер подключен только к одному компьютеру, аппаратное и сетевое программное обеспечение предоставляет каждому пользователю доступ к принтеру. Принтер становится сетевым ресурсом, доступным из любого компьютера.

Доступ к подключенному таким образом принтеру очень удобный - процедура печати на сетевом принтере практически ничем не отличается от процедуры печати на локальном принтере (локальный принтер подключен непосредственно к компьютеру).

Преимущества использования сети для организации коллективного доступа к дорогостоящему принтеру наиболее очевидны, когда компьютеры разбросаны по нескольким комнатам или этажам здания. Вместо того чтобы покупать несколько принтеров (по одному на компьютер или на комнату), можно обойтись всего одним общим принтером, причем практически без снижения производительности труда. Что же касается экономии денег, достигнутой при помощи уменьшения количества лазерных принтеров, вы можете определить полученный эффект самостоятельно.

Базы данных

Несмотря на широко известное утверждение о том, что компьютеры используются в основном как очень хорошие и дорогие печатные машинки, для этого устройства существуют и другие, не менее полезные, применения.

Самое известное из них - базы данных. Мы не будем объяснять вам, что это такое, во всяком случае, в этой книге. Безусловно, вам известно, что базы данных предназначены для ввода, хранения и выборки самой разной информации.

В простейших случаях вся база данных размещается в виде одного или нескольких файлов на диске одного компьютера. Вводом данных и запрашиванием нужной информации занимается один человек.

Однако чаще один человек не может справиться с базой данных. Представьте себе базу данных среднего по величине банка или базу данных авиакомпании, содержащей сведения о свободных местах и проданных билетах.

В этом случае вводом и обработкой данных занимаются несколько человек (или даже несколько десятков или сотен человек). Как создать подобную систему, предназначенную для коллективного доступа к базе данных?

Существует два подхода.

Первый подход берет свое начало с тех времен, когда компьютеры занимали отдельные комнаты, а обслуживанием одного компьютера занимались десятки специалистов различного профиля. Он заключается в организации работы пользователей с одним компьютером в режиме разделения времени.

Раньше компьютер стоил слишком дорого, для того чтобы с ним мог работать только один человек. К компьютеру подключали несколько терминалов, состоящих из видеомонитора и клавиатуры. Специально разработанные многозадачные и многопользовательские операционные системы, такие как UNIX, MVS и VMS, позволяли разделять драгоценные ресурсы компьютера между многими пользователями, каждый из которых решал свою задачу.

Если расположить файлы базы данных на дисках такого компьютера, с ними смогут работать одновременно много пользователей. Таким образом, задача организации коллективного доступа решается достаточно легко.

Второй подход основан на использовании локальных сетей.

В этом случае один из компьютеров выделяется для работы системы управления данными (СУБД). Он называется сервером базы данных. Остальные компьютеры, подключенные к сети, называются рабочими станциями (рис. 1.3). Как можно догадаться из названия, рабочие станции предназначены для пользователей.

Рис. 1.3. СУБД в локальной сети

Рабочие станции выполняют роль интеллектуальных терминалов, посылая запросы в базу данных, которая физически находится на диске сервера СУБД. Сервер СУБД обрабатывает запросы, посылая в рабочие станции результат их выполнения.

Заметим, что хотя компьютер, играющий роль сервера СУБД, имеет в своей конфигурации видеомонитор и клавиатуру, в обычном режиме работы эти устройства не используются. Компьютер сервера СУБД взаимодействует с компьютерами пользователей (и, соответственно, с пользователями) через сеть, и только через сеть.

Чем этот подход лучше первого?

Так как в роли терминала выступает персональный компьютер, пользователь может выполнять дополнительную обработку данных локально, не загружая ресурсы сервера СУБД. Это может значительно повысить производительность работы системы, особенно при большом количестве пользователей.

Если в качестве операционной системы рабочей станции используется Windows, любой пользователь может оформить результаты запроса к базе данных в формате текстового процессора Microsoft Word for Windows или электронной таблицы Microsoft Excel. Полученный документ можно затем отформатировать и отпечатать на лазерном принтере (разумеется, сетевом!). Такое невозможно, если все, что есть в распоряжении пользователя - это алфавитно-цифровой видеомонитор с зеленым изображением и клавиатура.

Таким образом, сеть персональных компьютеров позволит вам создать в офисе базу данных с коллективным доступом. Трудно себе представить, как это можно сделать, если вы имеете только несколько компьютеров, никак не соединенных между собой.

Совместное использование файлов

Несмотря на стремительное падение стоимости дисковых устройств, памяти никогда не бывает слишком много. Если нескольким пользователям требуется доступ к одним и тем же файлам большого объема, нет смысла копировать их на диск каждой рабочей станции. Да это и не всегда возможно.

В локальной сети можно выделить один или несколько компьютеров для так называемых файл-серверов (рис. 1.4). Диски файл-сервера обычно имеют большую емкость (сотни Мбайт или даже десятки Гбайт). При этом они доступны пользователям рабочих станций так же, как и их локальные диски.

Рис. 1.4. Файл-сервер в локальной сети

Если расположить файлы на диске файл-сервера, все пользователи сети (или только некоторые из них по выбору администратора сети) получат доступ к этим файлам.

Внешне это будет выглядеть так, как будто на каждой рабочей станции появится один или несколько новых дисков. Эти диски будут почти неотличимы по своему "поведению" от локальных дисков рабочей станции, но они будут расположены на файл-сервере (который находится, возможно, в другой комнате или даже в другом здании).

В качестве устройства памяти к файл-серверу можно подключить устройство чтения компакт-дисков или магнитооптический диск с перезаписью данных.

Стоимость устройства чтения компакт-диска невелика, поэтому его обычно устанавливают на каждой рабочей станции. Тем не менее, сеть позволяет организовать коллективный доступ и сэкономить несколько сотен долларов.

В то же время стоимость устройства магнитооптической записи или магнитного диска емкостью в несколько Гбайт слишком высока, чтобы оснащать этими "игрушками" все рабочие станции. Поэтому, если необходимо организовать хранение и коллективное использование значительного объема данных, локальная сеть компьютеров будет весьма неплохим решением.

Вы можете представить себе файл-сервер просто как дисковое устройство коллективного пользования, и в большинстве случаев это будет недалеко от истины.

Одно из весьма полезных применений файл-сервера - обмен файлами между различными пользователями. Если сети нет, обмен выполняется при помощи дискет. Есть еще один вариант - соединение двух компьютеров через порт последовательной передачи данных, но этот вариант работает медленно и имеет другие очевидные недостатки.

Теперь представьте себе, что вам нужно переписать со своего диска на диски других компьютеров файл, имеющий размер 100 Мбайт. Вы можете подсчитать сами, сколько для этого потребуется дискет и времени.

Если же все пользователи имеют доступ к общему дисковому устройству, вам достаточно скопировать файл на это устройство один раз. Далее все остальные пользователи смогут обращаться либо к файлу, записанному вами на диск файл-сервера, либо они смогут скопировать этот файл к себе на локальный диск.

Передача сообщений и почта

Во время работы сотрудники часто обмениваются различной информацией, в том числе сообщениями. Раньше, когда не было компьютерных сетей, вы могли воспользоваться двумя методами передачи сообщений.

Первый метод заключается в том, что вы сами находите нужного вам человека и передаете ему на словах все, что нужно. В зависимости от того, насколько легко застать человека на рабочем месте, процесс передачи сообщения может длиться несколько минут или несколько дней.

Второй метод предполагает использование телефона или селекторной связи. Если сотрудник находится на месте, вы передаете ему сообщение. Если же нет, ...впрочем, вы все это отлично знаете сами.

Локальная сеть позволяет организовать передачу текстовых сообщений между пользователями рабочих станций. Все, что вам нужно сделать для передачи сообщения, это выбрать пользователя из списка, набрать текст сообщения и в соответствующей диалоговой панели нажать универсальную кнопку "OK". Если рабочая станция адресата включена, на экране появится текст сообщения, сопровождаемый звуковым сигналом. Конечно, в том случае, когда сотрудника нет на месте, все ваши усилия пропадут даром.

Более удобны услуги, предоставляемые так называемой электронной почтой.

Как работает обычная почта, вы хорошо знаете. Надо написать письмо, заклеить его в конверт, надписать адрес (а также обратный адрес), и опустить конверт в почтовый ящик. Все дальнейшее зависит от расторопности почтовых служащих.

Электронная почта работает аналогично. Вы составляете текст письма и записываете его в файл. Затем запускаете специальную почтовую программу, вводите адрес получателя и имя файла, содержащего заранее подготовленное письмо.

Почтовая программа передает письмо по сети адресату (естественно, нужно указать особый, "электронный" адрес получателя, такой, как имя компьютера в локальной сети или уникальный идентификатор пользователя).

Один из компьютеров сети выполняет роль почтового сервера. Он принимает письма, складывает их в почтовые ящики пользователей-адресатов, выдает эти письма получателю "на руки" по специальному запросу, а также занимается рассылкой почты в другие сети.

Не вдаваясь пока в технические подробности организации электронной почты, отметим, что она позволяет передать файл адресату, даже если последний находится в отпуске и отдыхает на море. Когда получатель выйдет на работу и включит свой компьютер, он получит сообщение о том, что на его имя пришла почта и ее можно забрать.

Так как отдельные компьютеры и локальные сети компьютеров нетрудно связать телефонными линиями, вы можете передавать электронную почту в любое место земного шара.

Можно также организовать коллективную работу с факс-модемом, когда любой пользователь сети сможет передавать факсы по одной телефонной линии. Несмотря на то что сам по себе факс-модем стоит недорого, нет никакого смысла оснащать им каждый компьютер, потому что количество свободных телефонных линий в вашей фирме может быть невелико.

Сетевой факс-модем доступен из любой рабочей станции, создавая у пользователей иллюзию наличия персонального факс-модема.

Видеоконференции

Относительно недавно появилось и бурно развивается новая область использования локальных сетей - видеоконференции.

Для организации видеоконференции каждый компьютер оснащается видеокамерой и звуковым адаптером. Специальные программные средства обеспечивают передачу изображения и звука между рабочими станциями.

Компьютерные видеоконференции облегчают проведение совещаний, однако пока это удовольствие стоит недешево.

1.2. Как подключить компьютер к сети

Теперь вы знаете, что дает объединение компьютеров в сеть. Но есть еще два немаловажных вопроса: как выполнить такое объединение и сколько это будет стоить?

Так как первая часть книги рассчитана на пользователей, мы не будем сейчас вдаваться в технические детали, а только опишем основные принципы. Более глубокая информация, приведенная во второй части, предназначена для технического персонала и сетевого администратора.

Способы объединения зависят от того, какая создается сеть - локальная или глобальная.

Локальная сеть

Подключение компьютера (рабочей станции или сервера) к локальной сети выполняется при помощи специального сетевого адаптера. Сетевой адаптер обычно приобретается отдельно, хотя некоторые компьютеры имеют встроенные сетевые адаптеры.

Существует бесчисленное количество моделей сетевых адаптеров, выпускаемых десятками фирм. Во второй части нашей книги мы приведем конкретные рекомендации по выбору сетевого адаптера. Сейчас мы только отметим, что все сетевые адаптеры можно разбить на две группы по топологии, для которой они предназначены.

Простейшая локальная сеть может иметь шинную (рис. 1.5) или звездообразную (рис. 1.6) топологию.

Рис. 1.5. Шинная топология

Шинная топология предполагает использование одного кабеля длиной до нескольких сотен метров, в разрыв которого включаются сетевые адаптеры рабочих станций. Очевидный недостаток такого решения заключается в том, что при обрыве кабеля вся сеть выходит из строя.

Рис. 1.5. Звездообразная топология

Звездообразная топология предполагает подключение каждого компьютера своим кабелем к разветвителю, выполненному в виде отдельного устройства и снабженного собственным блоком питания.

Если один из кабелей будет оборван, это не скажется на работе всей сети. В любом случае вред от повреждения будет меньше, чем в случае шинной топологии.

Возможны и более сложные варианты топологии сети. Например, сеть может состоять из нескольких сегментов с шинной топологией и нескольких звездообразных ответвлений.

Локальные сети можно разделить на две группы по типу используемого сетевого программного обеспечения.

Первая группа - сети с выделенными файл-серверами.

В таких сетях на одном или нескольких компьютерах запущена специальная сетевая операционная система, такая как Novell NetWare или IBM Lan Manager. Одна из основных задач сетевой операционной системы заключается в предоставлении в распоряжение пользователей сетевых ресурсов, главным образом, дисковых устройств сервера и сетевых принтеров.

В данной группе сетей пользователи взаимодействуют с файл-сервером, но не между собой. Они, например, могут записать файл на диск файл-сервера, считать файл, записанный другим пользователем, или распечатать что-нибудь на сетевом принтере. И хотя существует теоретическая возможность передачи данных непосредственно между рабочими станциями (минуя файл-сервер), на практике в таком режиме работать нельзя.

Вторая группа - это одноранговые сети.

В одноранговых сетях нет компьютеров, специально выделенных для работы в качестве файл-сервера или сервера печати. Пользователь любой рабочей станции легко может превратить свой компьютер в сервер, обеспечив доступ к его ресурсам для других пользователей. Примером может послужить сеть Microsoft Windows for Workgroups, которой мы уделим в нашей книге много внимания.

Одноранговые сети удобны в тех случаях, когда пользователи в процессе работы интенсивно обмениваются данными. Однако под обменом данными не следует понимать только обмен файлами.

Пользователь может записать любой объект в локальный буфер обмена Clipboard, а затем сделать этот объект доступным всем пользователям сети. Это очень удобно, так как теперь не нужно сохранять объект в файле, передавать файл по сети и импортировать его в те документы, где нужно вставить данное изображение.

Таким образом, одноранговая локальная сеть позволяет организовать совместную работу пользователей над одним проектом, обеспечив возможность прямой передачи данных в любом из форматов Clipboard.

Все это поначалу может показаться трудным для понимания. К счастью, у пользователя нет никакой необходимости знать топологические подробности сети, так как сетевое программное обеспечение выполняет передачу данных по сети в любом направлении и автоматически учитывает детали физической реализации системы.

Пользователю достаточно знать, подключен ли его компьютер к сети, какие сетевые ресурсы ему доступны (файловые и почтовые серверы, серверы СУБД, сетевые принтеры и т. д.) и как ими воспользоваться. Об этом следует спросить у администратора сети или у сотрудника, отвечающего за работоспособность системы. В каждой фирме есть хотя бы один такой человек, так что вам обязательно помогут. Мы же, в свою очередь, подскажем, какие вопросы следует задавать сетевому администратору, а какие - нет.

Что же касается стоимости сетевого адаптера, то она невелика. В зависимости от фирмы-изготовителя, модели и производительности стоимость может меняться в пределах от 20 до 200 долларов. Как правило, для рабочих станций выбираются недорогие сетевые адаптеры со средним быстродействием, а для файл-серверов и серверов СУБД - высокоскоростные, и, соответственно, более дорогие модели. В любом случае, затраты на сетевую аппаратуру не слишком обременительны. Особенно, если учесть возможности, которые будут вам доступны после создания сети.

Глобальная сеть

Приходилось ли вам отправляться на другой конец города только для того, чтобы переписать файл размером в несколько десятков килобайт? Если вы постоянно выполняете такую процедуру, пора подумать о приобретении модема и подключении к одной из глобальных сетей компьютеров.

Модемы бывают внутренние и внешние.

Первые выглядят как обычный адаптер и вставляются в корпус компьютера. Многие модели блокнотных компьютеров имеют встроенные модемы, способные дополнительно принимать и передавать факсы.

Современные внешние модемы также могут работать с факсами. Они собраны в отдельном малогабаритном корпусе со встроенным блоком питания и подключаются к порту асинхронного последовательного адаптера при помощи специального кабеля.

Стоимость модема составляет от полутора сотен долларов до нескольких тысяч долларов, однако в большинстве случаев вас устроят недорогие модели, обеспечивающие скорость передачи данных порядка 28800 бит в секунду и использующие современные протоколы передачи данных. Такие модемы стоят от 250 до 500 долларов.

Итак, для того чтобы физически подключить компьютер к глобальной сети, достаточно купить модем и соединить его с обычной телефонной линией. Но куда и как звонить?

В мире существует много глобальных сетей, среди которых наиболее известны Internet, Compuserve, Sprint, Relcom, FIDONET и многие другие. Некоторые из этих сетей охватывают только отдельные страны или регионы, некоторые распространены по всему миру. Однако практически все сети соединены друг с другом, поэтому, например, зная наш адрес в сети GLASNET, вы можете послать нам письмо из любой другой сети.

Если рассматривать топологию глобальной сети, то можно считать, что она имеет форму сложного графа, в узлах которого находятся компьютеры.

В глобальной сети есть компьютеры, специально выделенные для работы в качестве почтовых серверов. Такие компьютеры подключены сразу к нескольким телефонным линиям (или аналогичным каналам), для чего используются несколько модемов.

Конечные пользователи подключают свои компьютеры к глобальной сети, как мы уже говорили, тоже с помощью модемов (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Глобальная сеть компьютеров

Теперь о том, куда звонить.

Вначале нужно выбрать глобальную сеть, к которой вы желаете подключиться, и позвонить при помощи обычного телефонного аппарата в представительство фирмы, занимающейся обслуживанием соответствующей сети (телефоны известны из рекламы; так как они постоянно изменяются, мы не будем их приводить).

Для выбора сети можно использовать различные критерии.

Следует знать, что глобальные сети бывают платными и бесплатными. Первые обеспечивают высокий уровень сервиса и гарантируют быструю доставку корреспонденции, достоинства вторых ограничиваются, как правило, отсутствием необходимости платить деньги.

Вы должны выбрать для себя наиболее приемлемый вариант. Не следует думать, что подключение ко всем платным сетям стоит очень дорого. В России, например, почти все коммерческие фирмы подключены к сети Relcom, хотя есть и другие платные сети, обеспечивающие такой же уровень сервиса за меньшую плату.

Если же вы не можете позволить себе платную электронную почту, попробуйте подключиться к бесплатной сети FIDONET. Для этого нужно позвонить при помощи модема на любую электронную доску объявлений (BBS) и связаться с системным оператором. Соответствующие правила можно загрузить в виде текстовых файлов из этой же BBS.

Системный оператор BBS может подключить вас к своему узлу глобальной сети FIDONET или порекомендовать другой узел.

Что же касается конкретных телефонов, то мы можем порекомендовать вам снова обратиться к рекламе. Некоторые наиболее известные фирмы, торгующие аппаратным и программным обеспечением, имеют собственные доски объявлений, которые используются для сопровождения или в рекламных целях. В рекламных материалах таких фирм указан телефон электронной доски объявлений. По этому телефону нужно звонить с помощью модема и специальной терминальной программы.

Интеграция локальных и глобальных сетей

Существует программное обеспечение, способное интегрировать локальные и глобальные сети. В этом случае один из компьютеров локальной сети подключается через телефонный маршрутизатор (содержащий несколько модемов) к глобальной сети.

Все пользователи такой сети могут работать с глобальной сетью, обращаясь к модемам, установленным на телефонном маршрутизаторе. Таким образом, нет необходимости подключать каждую рабочую станцию через модем к отдельной телефонной линии.

1.3. Ограничение доступа к ресурсам сети

Теперь вы знаете, что локальная сеть предоставляет в коллективное пользование различные ресурсы, такие как сетевые принтеры, дисковую память, подключенную к файл-серверам, почтовые серверы и так далее.

Когда в сети всего несколько пользователей, часто все они имеют равные возможности для работы с сетевыми ресурсами. Например, любой пользователь может выполнять печать на сетевом принтере, отправлять факс или записывать данные на диски файл-сервера.

Однако в крупных фирмах в сети могут работать несколько групп пользователей, имеющих различный "круг интересов". В этом случае администрация может захотеть ограничить доступ тех или иных пользователей (или групп пользователей) к некоторым ресурсам. Более того, на дисках файл-сервера или сервера СУБД может находиться конфиденциальная информация, которая должна быть доступна далеко не для всех.

Сетевые операционные системы имеют собственные средства разграничения доступа, более или менее мощные.

Одноранговые операционные системы, типа Microsoft Windows for Workgroups, содержат только простейшие средства. Пользователь может разрешить или запретить обращение других пользователей к своему локальному диску или принтеру, предоставлять доступ на чтение и на запись по предъявлению пароля (для разрешения доступа на чтение и запись можно использовать разные пароли).

В большинстве случаев при небольшом количестве пользователей такие простейшие средства разграничения доступа достаточны. Если же к защите данных предъявляются повышенные требования, для файл-сервера следует использовать более сложную сетевую операционную систему, такую как Novell NetWare версии 3.12.

В последнем случае администратор сети может организовать разграничение доступа к дискам файл-сервера на уровне каталогов и файлов. Расскажем об этом подробнее.

Все пользователи объединяются администратором в группы, причем любой пользователь может входить в несколько групп (а может не входить ни в одну из них).

Для каждой группы администратор сети устанавливает права доступа к каталогам и файлам. Группе можно присвоить отдельно права на чтение, на просмотр содержимого каталогов, на запись, на удаление, права на изменение прав для других групп и пользователей.

Если группа пользователей имеет какие-либо права на доступ к файлам и каталогам, все пользователи, входящие в эту группу, также имеют эти права. Однако администратор сети может назначить некоторым пользователям индивидуальные права, большие или меньшие по сравнению с правами группы, в которую этот пользователь входит.

Примечательно, что если пользователь Novell NetWare не имеет прав на просмотр содержимого каталога, то он ни при каких условиях не увидит, какие каталоги и файлы находятся в "запретных" для него каталогах. Здесь выполняется принцип: то что ты не знаешь, тебе не помешает. Поэтому если пользователь не имеет никаких прав в каталоге, он просто не будет знать, что такой каталог существует на дисках файл-сервера (удобный способ прятать каталог GAMES от руководства, не правда ли?).

Аналогично можно организовать доступ к сетевому принтеру.

Что же касается разграничения доступа к информации, хранящейся в СУБД, то здесь лучше всего использовать специально предназначенные для этого средства, входящие в состав СУБД.

Заметим, что обычно пользователи "не видят" диски сервера СУБД так, как они видят диски файл-сервера. И, следовательно, они не могут скопировать файлы данных на свои локальные диски с тайной мыслью прочитать запретную для них информацию. Доступ к данным выполняется при помощи специальных запросов к серверу СУБД, а уж сервер СУБД сам решает, какие данные можно посылать конкретному пользователю, а какие - нет.

В этом кратком обзоре средств защиты мы только коснулись основных моментов, более подробное знакомство еще впереди.