Поняття локальної мережі
Мережа - група комп'ютерів, з'єднаних один з одним, за допомогою спеціального обладнання, що забезпечує обмін інформацією між ними. З'єднання між двома комп'ютерами може бути безпосереднім (двухточечное з'єднання) або з використанням додаткових вузлів зв'язку.
Існує кілька типів мереж, і локальна мережа - лише одна з них. Локальна мережа являє собою, по суті, мережа, яка використовується в одній будівлі або окремому приміщенні, такому як квартира, для забезпечення взаємодії використовуваних в них комп'ютерів і програм. Локальні мережі, розташовані в різних будівлях, можуть бути з'єднані між собою за допомогою супутникових каналів зв'язку або волоконно-оптичних мереж, що дозволяє створити глобальну мережу, тобто мережу, що включає в себе кілька локальних мереж.
Інтернет є ще одним прикладом мережі, яка вже давно стала всесвітньою і всеосяжної, що включає в себе сотні тисяч різних мереж і сотні мільйонів комп'ютерів. Незалежно від того, як ви отримуєте доступ до Інтернету, за допомогою модему, локального або глобального з'єднання, кожен користувач Інтернету є фактично мережевим користувачем. Для роботи в Інтернеті використовуються найрізноманітніші програми, такі як у інтернеті належать, клієнти FTP, програми для роботи з електронною поштою і багато інших.
Комп'ютер, який підключений до мережі, називається робочою станцією (Workstation). Як правило, з цим комп'ютером працює людина. У мережі присутні і такі комп'ютери, на яких ніхто не працює. Вони використовуються в якості керуючих центрів в мережі і як накопичувачі інформації. Такі комп'ютери називають серверами,
Якщо комп'ютери розташовані порівняно недалеко один від одного і з'єднані за допомогою високошвидкісних мережевих адаптерів то такі мережі називаються локальними. При використанні локальної мережі комп'ютери, як правило, розташовані в межах однієї кімнати, будівлі або в декількох близько розташованих будинках.
Для об'єднання комп'ютерів або цілих локальних мереж, які розташовані на значній відстані один від одного, використовуються модеми, а також виділені, або супутникові канали зв'язку. Такі мережі звуться глобальні. Зазвичай швидкість передачі даних в таких мережах значно нижче, ніж в локальних.
Пристрій локальної мережі
Існують два види архітектури мережі: одноранговая (Peer-to-peer) і клієнт / сервер (Client / Server), На даний момент архітектура клієнт / сервер практично витіснила однорангову.
Якщо використовується однорангова мережа, то всі комп'ютери, що входять до неї, мають однакові права. Відповідно, будь-який комп'ютер може виступати в ролі сервера, який надає доступ до своїх ресурсів, або клієнта, що використовує ресурси інших серверів.
У мережі, побудованої на архітектурі клієнт / сервер, існує кілька основних комп'ютерів - серверів. Інші комп'ютери, які входять в мережу, звуться клієнтів, або робочих станцій.
Сервер - це комп'ютер, який обслуговує інші комп'ютери в мережі. Існують різноманітні види серверів, що відрізняються один від одного послугами, які вони надають; сервери баз даних, файлові сервери, принт-сервери, поштові сервери, веб-сервери і т. д.
Після того як мережа буде створена, а комп'ютери з'єднані між собою, потрібно налаштувати всі необхідні параметри програмно. Перш за все, переконайтесь, що на з'єднуються комп'ютерах були встановлені операційні системи з підтримкою роботи в мережі (Linux, FreeBSD, Windows)
Всі комп'ютери в тимчасової мережі об'єднуються в робочі групи, які мають свої імена (ідентифікатори).
У разі використання архітектури мережі клієнт / сервер управління доступом здійснюється на рівні користувачів. У адміністратора з'являється можливість дозволити доступ до ресурсу тільки деяким користувачам. Припустимо, що ви робите свій принтер доступним для користувачів мережі. Якщо ви не хочете, щоб хто завгодно друкував на вашому принтері, то слід встановити пароль для роботи з цим ресурсом. При тимчасової мережі будь-який користувач, який дізнається ваш пароль, зможе отримати доступ до вашого принтера. У мережі клієнт / сервер ви можете обмежити доступ до принтера для деяких користувачів незалежно від того, знають вони пароль чи ні.
Щоб отримати доступ до ресурсу в локальній мережі, побудованої на архітектурі клієнт / сервер, користувач зобов'язаний ввести ім'я користувача (Login - логін) і пароль (Password). Слід зазначити, що ім'я користувача є відкритою інформацією, а пароль - конфіденційною.
З усього сказаного можна зробити висновок про те, що єдина перевага тимчасової архітектури - це її простота і невисока вартість. Мережі клієнт / сервер забезпечують більш високий рівень швидкодії і захисту.
Досить часто один і той же сервер може виконувати функції декількох серверів, наприклад файлового і веб-сервера. Природно, загальна кількість функцій, які виконуватиме сервер, залежить від навантаження і його можливостей. Чим вище потужність сервера, тим більше клієнтів він зможе обслужити і тим більшу кількість послуг надати. Тому в якості сервера практично завжди призначають потужний комп'ютер з великим об'ємом пам'яті і швидким процесором (як правило, для вирішення серйозних завдань використовуються багатопроцесорні системи)
Устаткування для локальної мережі
У найпростішому випадку для роботи мережі досить мережевих карт і кабелю. Якщо ж вам необхідно створити досить складну мережу, то знадобиться спеціальне мережеве обладнання.
- Кручена пара;
- Коаксіальний кабель;
- Оптоволоконний кабель,
Для побудови локальних мереж зараз найбільш широко використовується кручена пара. Усередині такої кабель складається з двох або чотирьох пар мідного дроту, перекручених між собою. Вита пара також має свої різновиди: UTP (Unshielded Twisted Pair - неекранована кручена пара) і STP (Shielded Twisted Pair - екранована кручена пара). Ці різновиди кабелю здатні передавати сигнали на відстань близько 100 м. Як правило, в локальних мережах використовується саме UTP. STP має плетену оболонку з мідної нитки, яка має більш високий рівень захисту і якості, ніж оболонка кабелю UTP.
Коаксіальний кабель складається з мідного дроту, покритого ізоляцією, що екранує металевої опліткою і зовнішньою оболонкою. По центральному проводу кабелю передаються сигнали, в які попередньо були перетворені дані. Такий провід може бути як цільним, так і багатожильним. Для організації локальної мережі застосовуються два типи коаксіального кабелю: ThinNet (тонкий, 10Base2) і ThickNet (товстий, 10Base5). В даний момент локальні мережі на основі коаксіального кабелю практично не зустрічаються.
В основі оптоволоконного кабелю знаходяться оптичні волокна (світловоди), дані по яких передаються у вигляді імпульсів світла. Електричні сигнали по оптоволоконному кабелю не передаються, тому сигнал не можна перехопити, що практично виключає несанкціонований доступ до даних. Оптоволоконний кабель використовують для транспортування великих обсягів інформації на максимально доступних швидкостях.
Головним недоліком такого кабелю є його крихкість: його легко пошкодити, а монтувати і з'єднувати можна тільки за допомогою спеціального обладнання.
Мережеві карти
Порядок дій, що здійснюються мережевою картою, такий.
- Отримання інформації від операційної системи і перетворення її в електричні сигнали для подальшої відправки по кабелю;
- Отримання електричних сигналів по кабелю і перетворення їх назад в дані, з якими здатна працювати операційна система;
- Визначення, чи призначений прийнятий пакет даних саме для цього комп'ютера;
- Управління потоком інформації, яка проходить між комп'ютером і мережею.
концентратори
Концентратор (хаб) - пристрій, здатний об'єднати комп'ютери в фізичну звездообразную топологію. Концентратор має кілька портів, що дозволяють підключити мережеві компоненти. Концентратор, який має всього два порти, називають мостом. Міст необхідний для з'єднання двох елементів мережі.
Мережа разом з концентратором є «загальну шину». Пакети даних при передачі через концентратор будуть доставлені на всі комп'ютери, підключені до локальної мережі.
Існує два види концентраторів.
Пасивні концентратори. Такі пристрої відправляють отриманий сигнал без його попередньої обробки.
Активні концентратори (багатопостові повторювачі). Приймають вхідні сигнали, обробляють їх і передають в підключені комп'ютери.
комутатори
При отриманні комутатором пакетів даних він створює спеціальну внутрішнє з'єднання (сегмент) між двома своїми Портами, використовуючи таблицю маршрутизації. Потім відправляє пакет даних до відповідного порт кінцевого комп'ютера, спираючись на інформацію, описану в заголовку пакета.
Таким чином, дане з'єднання виявляється ізольованим від інших портів, що дозволяє комп'ютерам обмінюватися інформацією з максимальною швидкістю, яка доступна для даної мережі. Якщо у комутатора присутні тільки два порти, він називається мостом.
Комутатор надає наступні можливості:
- Послати пакет з даними з одного комп'ютера на кінцевий комп'ютер;
- Збільшити швидкість передачі даних.
Маршрутизатор
топологія мережі
Порядок розташування і підключення комп'ютерів і інших елементів в мережі називають мережевий топологією. Топологію можна порівняти з картою мережі, на якій відображені робочі станції, сервери та інше мережеве обладнання. Обрана топологія впливає на загальні можливості мережі, протоколи та мережеве обладнання, які будуть застосовуватися, а також на можливість подальшого розширення мережі.
Фізична топологія - це опис того, яким чином будуть з'єднані фізичні елементи мережі. Логічна топологія визначає маршрути проходження пакетів даних усередині мережі.
Виділяють п'ять видів топології мережі:
Загальна шина
В цьому випадку всі комп'ютери підключаються до одного кабелю, який називається шиною даних. При цьому пакет буде прийматися всіма комп'ютерами, які підключені до даного сегменту мережі.
Швидкодію мережі багато в чому визначається числом підключених до загальної шині комп'ютерів. Чим більше таких комп'ютерів, тим повільніше працює мережа. Крім того, подібна топологія може стати причиною різноманітних колізій, які виникають, коли кілька комп'ютерів одночасно намагаються передати інформацію в мережу. Імовірність появи колізії зростає зі збільшенням кількості підключених до шини комп'ютерів.
Переваги використання мереж з топологією «загальна шина» наступні:
- Значна економія кабелю;
- Простота створення і управління.
- ймовірність появи колізій при збільшенні числа комп'ютерів в мережі;
- обрив кабелю призведе до відключення безлічі комп'ютерів;
- низький рівень захисту переданої інформації. Будь-який комп'ютер може отримати дані, які передаються по мережі.
При використанні зіркоподібною топології кожен кабельний сегмент, що йде від будь-якого комп'ютера мережі, буде підключатися до центрального комутатора або концентратора, Всі пакети будуть транспортуватися від одного комп'ютера до іншого через цей пристрій. Допускається використання як активних, так і пасивних концентраторів, В разі розриву з'єднання між комп'ютером і концентратором інша мережа продовжує працювати. Якщо ж концентратор вийде з ладу, то мережу працювати перестане. За допомогою зіркоподібною структури можна підключати один до одного навіть локальні мережі.
Використання даної топології зручно при пошуку пошкоджених елементів: кабелю, мережевих адаптерів або роз'ємів, «Зірка» набагато зручніше «загальної шини» і в разі додавання нових пристроїв. Слід врахувати і те, що мережі зі швидкістю передачі 100 і 1000 Мбіт / с побудовані по топології «зірка».
Якщо в самому центрі «зірки» розташувати концентратор, то логічна топологія зміниться на «загальну шину».
Переваги «зірки»:
- простота створення і управління;
- високий рівень надійності мережі;
- висока захищеність інформації, яка передається всередині мережі (якщо в центрі зірки розташований комутатор).
Основний недолік - поломка концентратора призводить до припинення роботи всієї мережі.
Кільцева топологія
У разі використання кільцевої топології всі комп'ютери мережі підключаються до єдиного кільцевому кабелю. Пакети проходять по кільцю в одному напрямку через всі мережеві плати підключених до мережі комп'ютерів. Кожен комп'ютер буде посилювати сигнал і відправляти його далі по кільцю.
У представленій топології передача пакетів по кільцю організована маркерним методом. Маркер являє собою певну послідовність двійкових розрядів, що містять керуючі дані. Якщо мережеве пристрій має маркер, то у нього з'являється право на відправку інформації в мережу. Усередині кільця може передаватися лише один маркер.
Переваги даної топології наступні:
- ефективніше, ніж у випадку з загальною шиною, обслуговуються великі обсяги даних;
- кожен комп'ютер є повторювачем: він підсилює сигнал перед відправкою наступної машині, що дозволяє значно збільшити розмір мережі;
- можливість задати різні пріоритети доступу до мережі; при цьому комп'ютер, який має більший пріоритет, зможе довше затримувати маркер і передавати більше інформації.
- обрив мережевого кабелю призводить до непрацездатності всієї мережі;
- довільний комп'ютер може отримати дані, які передаються по мережі.
Протоколи TCP / IP
Протоколи TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol - Протокол управління передачею даних / Інтернет протокол) є основними міжмережевими протоколами і управляють передачею даних між мережами різної конфігурації і технології. Саме це сімейство протоколів використовується для передачі інформації в мережі Інтернет, а також в деяких локальних мережах. Сімейство протоколів TPC / IP включає всі проміжні протоколи між рівнем додатків і фізичним рівнем. Загальна їх кількість становить кілька десятків.
Основними серед них є:
Всі основні мережеві протоколи (NetBEUI, IPX / SPX і ТСРIР) є маршрутизуються протоколами. Але вручну доводиться налаштовувати лише маршрутизацію ТСРIР. Решта протоколи маршрутизируются операційною системою автоматично.
Для зв'язки протоколів TCP / IP базовим є протокол IP, так як саме він займається переміщенням пакетів даних між комп'ютерами через мережі, що використовують різні мережеві технології. Саме завдяки універсальним характеристикам протоколу IP стало можливим саме існування Інтернету, що складається з величезної кількості різнорідних мереж.
Пакети даних протоколу IP
Протокол IP є службою доставки для всього сімейства протоколів ТСР-ІР. Інформація, що надходить від інших протоколів, упаковується в пакети даних протоколу IP, до них додається відповідний заголовок, і пакети починають свою подорож по мережі
Біт являє собою мінімально можливу одиницю зберігання інформації. У ньому може міститися лише 0 (біт скинутий) або 1 (біт встановлений).
Формат числовий запису
- Допустимими є тільки цілі числа;
- Числа повинні знаходитися в діапазоні від 0 до 255.
Класифікація мереж
Існує три основні класи мереж: А, В, С. Вони відрізняються один від одного максимально можливою кількістю хостів, які можуть бути підключені до мережі даного класу.
Про - ідентифікує саму мережу;
255 - широкомовна.
сегментування мереж
В даному випадку для нумерації хостів використовується не весь правий октет з восьми біт, а тільки 6 молодших з них. А два залишилися старших біта визначають номер підмережі, який може приймати значення від нуля до трьох.
При відсутності додаткового розбиття на підмережі, маски стандартних класів мереж мають таке значення:
Коли використовується механізм розбиття на підмережі, маска відповідним чином змінюється. Пояснимо це, використовуючи вже згаданий приклад з розбивкою мережі класу С на чотири підмережі.