Локальные компьютерные сети

В зависимости от территориального расположения абонентских систем их можно разделить на три основных класса:
1. Локальные сети.
2. Региональные сети.
3. Глобальные сети.
Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории (одного кабинета, здания или нескольких рядом расположенных зданий).
Кроме того, каждая из локальных сетей может быть:
- Односерверной – сеть обслуживается одним файл-сервером (ФС);
- Многосерверной – сеть обслуживается несколькими ФС;
- Распределенной - Две или более локальных сетей, соединенных внутренним или внешним мостами (мост или межсетевое соединение управляет процессом обмена пакетами данных из одной кабельной системы в другую). Пользователи распределенной сети могут использовать резервы (такие как: файлы, принтеры или дисковые драйвы) всех соединенных локальных сетей;
- Многосерверной локальной – когда локальная сеть обслуживается более чем одним файл-сервером;
- Многосерверной распределенной.
Локальная компьютерная сеть (ЛКС) — это соединенная по определенным правилам совокупность близко расположенных компьютеров, предназначенных для выполнения общих задач.
Для подключения компьютера к локальной сети необходимо наличие на нем специальных программ и оборудования, которые должны удовлетворять определенным требованиям, чтобы компьютеры разных производителей могли обмениваться информацией друг с другом.
Совокупности правил и требований, которым должны удовлетворять сетевые аппаратные и программные средства компьютера, называются протоколами.
Основные сетевые протоколы стандартизованы Международной организацией стандартов — ISO (International Standard Organization) и поддерживаются всеми производителями сетевого оборудования.
Протоколы устанавливают:
• физические и электрические параметры сети;
• порядок передачи сигналов при установлении, разрыве связи, обмене информацией;
• порядок обнаружения и исправления ошибок при передаче и т.д.

Физические основы ЛКС

Чтобы подключить компьютер к ЛКС, он должен иметь сетевой адаптер (сетевую карту), который вставляется в свободный слот расширения либо интегрирован на материнскую плату и содержит специальный разъем для подключения сетевого кабеля.
Для ЛКС в настоящее время используются следующие физические среды передачи информации:
• тонкий коаксиальный кабель — самая дешевая, но низкоскоростная среда; максимальное расстояние между компьютерами — до 150 м, скорость передачи данных 10 Мбит/с;
• толстый коаксиальный кабель — более дорогая среда по сравнению с тонким кабелем; максимальное расстояние между компьютерами — до 500 м, скорость передачи данных 10 Мбит/с;
• витая пара — еще более скоростная и дорогая среда, требует наличия специальных соединителей — концентраторов, или хабов (hub); максимальное расстояние от компьютера до ближайшего концентратора — до 100 м, скорость передачи данных 10-100 Мбит/с;
• оптоволоконный кабель — самый дорогой вариант, обычно используется для соединения мощных компьютеров; максимальное расстояние — до 2 км, скорость передачи данных До 1 Гбит/с;
• беспроводное соединение, Wi-Fi — использует воздушный радиоканал; это удобно, так как не требуется прокладки проводов, но дороже, чем проводные соединения (кроме оптоволокна), скорость передачи данных 3-54 Мбит/с.
Чтобы компьютеры, подключенные к локальной сети, могли обмениваться данными, необходимы соответствующие программные средства. Как правило, базовые сетевые программные средства входят в состав операционной системы, либо операционная система может быть дополнена соответствующими программами. Примером ОС с поддержкой сети является Windows XP Professional.
При работе с сетью компьютер может выступать в двух ролях:
• если компьютер обращается за информацией и сервисами к другому компьютеру сети, то такой компьютер называют рабочей станцией (work station);
• если компьютер предоставляет свою информацию и сервисы другим компьютерам сети, то он называется сервером.
Сервер может предоставлять различные сервисы, из которых наиболее известны следующие:
• хранение и предоставление файлов (файловый сервер);
• вывод на принтер (сервер печати);
• получение и пересылка факсимильных сообщений (факс-сервер);
• получение, хранение и передача сообщений электронной почты (почтовым сервер);
• размещение сайтов (web-cepвep).
Сервисы, предоставляемые сервером, называются службами. На одном и том же сервере может выполняться сразу несколько служб. Чтобы сервер предоставлял тот или иной сервис, необходимо запустить соответствующую программу в составе серверной ОС. Для обращения к службам серверов с рабочих станций необходимо запустить соответствующую программу, называемую клиентом.
Локальные сети, в которых имеются серверы, предоставляющие службы, и клиентские компьютеры, называются сетями, построенными по технологии «клиент-сервер». Возможно совмещение этих функций каждым компьютером сети, когда всем эти компьютеры являются равноправными. Локальная сеть, состоящая из равноправных ПК, называется одноранговой.
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, она не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по своему собственному пути.
Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, возможные 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, необходимо.
Существует три основных топологии сети:
• шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи и информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам;
• звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи;
• кольцо (ring), при которой каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута в «кольцо».
На практике нередко используют и комбинации базовых топологий, но большинство сетей ориентировано именно на эти три.
Нередко выделяют еще один класс компьютерных сетей - городские сети (MAN, Metropolitan Area Network), которые обычно бывают ближе к глобальным сетям, хотя иногда имеют некоторые черты локальных сетей - например, высококачественные каналы связи и сравнительно высокие скорости передачи. В принципе городская сеть может быть действительно локальной, со всеми ее преимуществами.
Правда, сейчас уже нельзя провести четкую и однозначную границу между локальными и глобальными сетями. Большинство локальных сетей имеет выход в глобальную сеть, но характер передаваемой информации, принципы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. И хотя все компьютеры локальной сети выданном случае включены также и в глобальную сеть, специфики локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остается всего лишь одним из ресурсов, разделяемых пользователями локальной сети.
По локальной сети может передаваться самая разная цифровая информация: данные, изображения, телефонные разговоры, электронные письма и т.д. Кстати, именно задача передачи изображений, особенно полноцветных динамических изображений, предъявляет самые высокие требования к быстродействию сети. Чаще всего локальные сети используются для разделения (то есть совместного использования) таких ресурсов, как дисковое пространство, принтеры и выход в глобальную сеть, но это всего лишь незначительная часть тех возможностей, которые предоставляют средства локальных сетей. Например, они позволяют осуществлять обмен информацией между компьютерами разных типов. Абонентами (узлами) сети могут быть не только компьютеры, но и другие устройства, например принтеры, плоттеры, сканеры. Локальные сети дают возможность организовать систему параллельных вычислений на всех компьютерах сети, что позволяет многократно ускорить решение сложных математических задач. С их помощью можно также управлять работой сложной технологической системы или исследовательской установки с нескольких компьютеров одновременно.
Однако локальные сети имеют и некоторые недостатки, о которых всегда следует помнить. Помимо дополнительных материальных затрат на покупку оборудования и сетевого программного обеспечения, на прокладку соединительных кабелей и обучение персонала, необходимо также иметь специалиста, который будет заниматься контролем за работой сети, модернизацией сети, управлением доступом к ресурсам, устранением возможных неисправностей - то есть администратора сети. Сети ограничивают возможности перемещения компьютеров, так как при этом может понадобиться перекладка соединительных кабелей. Кроме того, сети представляют собой прекрасную среду для распространения компьютерных вирусов, поэтому вопросам защиты придется уделять гораздо больше внимания, чем в случае автономного использования компьютеров. Так что ничто не дается даром.
Сетевые возможности уже включены в состав ОС Windows XP и нуждаются только в настройке и активизации. В Windows XP каждый компьютер имеет уникальное в пределах сети имя. Если на компьютере активны какие-либо службы, к ним можно получить доступ с других компьютеров сети.
Стандартно в ОС входят служба доступа к файлам и служба печати. Задачей файловой службы является предоставление другому ПК возможности читать, изменять или создавать файлы. Очевидно, что, когда много пользователей работает с одним и тем же файлом, они могут мешать друг другу, поэтому можно разрешить им только читать файлы, но не исправлять их. Для этого файловая служба предоставляет механизм разграничения прав доступа. В Windows XP можно предоставлять для доступа клиентов любое количество каталогов (папок). При этом каждый каталог имеет уникальное имя, определенное в конфигурации файловой службы, и называется ресурсом.
Для каждого ресурса может быть определен режим доступа:
• только чтение — можно читать информацию, но нельзя изменять ее;
• полный свободный доступ — можно и читать, и изменять информацию;
• доступ с паролем — для работы с данным ресурсом необходимо знать роль.
Отдельно выделяется служба печати. Иногда бывает сложно снабдить все компьютеры отдельными принтерами. Тогда в сети выделяется один из компьютеров, подключенный к принтеру, который предоставляет свои услуги для печати документов всем остальным клиентам сети. Поддержка сервера и клиентов печати входит в операционную систему Windows и нуждается только в настройке. Для этого на сервере необходимо установить принтер в общий доступ:
• выбрать в меню Пуск команду Принтеры и факсы;
• выделить желаемый принтер;
• выбрать в меню Файл пункт Общий доступ и пометить флажок Общий доступ к данному принтеру.
На всех клиентских компьютерах для доступа к этому принтеру необходимо установить его как сетевой принтер. Это делается точно так же, как и установка локального («обычного») принтера, но в процессе настройки в соответствующем Мастере нужно пометить радиокнопку Сетевой принтер.
Региональные сети связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, региона, отдельной страны. Расстояние между абонентами составляет десятки, сотни километров.