Наши партнеры |
Главная » Общие принципы построения сетей Общие принципы построения сетей Когда вы приступаете к изучению конкретных технологий для сетей LAN, WAN и MAN, таких как Ether-net, IP или ATM, то очень скоро начинаете понимать, что у этих технологий есть много общего. При этом они не являются тождественными, в каждой технологии и протоколе есть свои особенности, так что нельзя механически перенести знания из одной технологии в другую. Изучение общих принципов построения компьютерных сетей поможет вам в дальнейшем быстрее «разбираться» с любой конкретной сетевой технологией. Однако известное высказывание «Знание нескольких принципов освобождает от запоминания множества фактов» не стоит воспринимать буквально - хороший специалист, конечно же, должен знать множество деталей и фактов. Знание принципов позволяет систематизировать эти частные сведения, связать их друг с другом в стройную систему и тем самым использовать более осознано и эффективно. Конечно, изучение принципов перед изучением конкретных технологий - задача непростая, особенно для читателей с практическим складом ума. Кроме того, всегда есть опасность неверного понимания какого-нибудь общего утверждения без проверки его в практической реализации. Поэтому мы просим читателей поверить нам пока на слово, что игра стоит свеч, а также последовать нашему совету: в ходе изучения материала последующих глав книги время от времени мысленно возвращайтесь к теоретическим вопросам и проверяйте себя, так ли вы понимали те или иные механизмы, когда изучали их впервые. |
Исторически главной целью объединения компьютеров в сеть было разделение ресурсов: пользователи компьютеров, подключенных к сети, или приложения, выполняемые на этих компьютерах, получают возможность автоматического доступа к разнообразным ресурсам остальных компьютеров сети, к числу которых относятся:
периферийные устройства, такие как диски, принтеры, плоттеры, сканеры и др.;
данные, хранящиеся в оперативной памяти или на внешних запоминающих устройствах;
вычислительная мощность (за счет удаленного запуска «своих» программ на «чужих»
компьютерах).
Чтобы обеспечить пользователей разных компьютеров возможностью совместного использования ресурсов сети, компьютеры необходимо оснастить некими дополнительными сетевыми средствами.
Рассмотрим простейшую сеть, состоящую из двух компьютеров, к одному из которых подключен принтер. Какие дополнительные средства должны быть предусмотрены в обоих компьютерах, чтобы с принтером мог работать не только пользователь компьютера В, к которому этот принтер непосредственно подключен, но и пользователь компьютера А?
Для связи устройств в них, прежде всего, должны быть предусмотрены внешние интерфейсы. Разделяют физический и логический интерфейсы.
1. Физический интерфейс (называемый также портом) - определяется набором электрических связей и характеристиками сигналов. Обычно он представляет собой разъем с набором контактов, каждый из которых имеет определенное назначение, например, это может быть группа контактов для передачи данных, контакт синхронизации данных и т. п. Пара разъемов соединяется кабелем, состоящим из набора проводов, каждый из которых соединяет соответствующие контакты. В таких случаях говорят о создании линии, или канала, связи между двумя устройствами.
2. Логический интерфейс (называемый также протоколом) - это набор информационных сообщений определенного формата, которыми обмениваются два устройства или две программы, а также набор правил, определяющих логику обмена этими сообщениями. На рисунке мы видим интерфейсы двух типов: компьютер-компьютер и компьютер- периферийное устройство.
3. Интерфейс компьютер-компьютер позволяет двум компьютерам обмениваться информацией. С каждой стороны он реализуется парой:
Аппаратным модулем, называемым сетевым адаптером, или сетевой интерфейсной картой (Network Interface Card, NIC);
Драйвером сетевой интерфейсной карты - специальной программой, управляющей работой сетевой интерфейсной карты.
4. Интерфейс компьютер-периферийное устройство (в данном случае интерфейс компьютер-принтер) позволяет компьютеру управлять работой периферийного устройства (ПУ). Этот интерфейс реализуется:
Со стороны компьютера - интерфейсной картой и драйвером ПУ (принтера), подобным сетевой интерфейсной карте и ее драйверу;
Со стороны ПУ - контроллером ПУ (принтера), обычно представляющий собой аппаратное устройство, принимающее от компьютера как данные, например байты информации, которую нужно распечатать на бумаге, так и команды, которые он отрабатывает, управляя электромеханическими частями периферийного устройства, например выталкивая лист бумаги из принтера или перемещая магнитную головку диска.
В любой организации, где есть два и более компьютера, их целесообразно объединить в локальную сеть
. Сеть позволяет сотрудникам быстро обмениваться между собой информацией и документами, служит для совместного использования общего доступа в интернет, оборудования и устройств хранения информации.
Для объединения компьютеров нам понадобится определенное сетевое оборудование
. В сегодняшней статье мы рассмотрим, какое оборудование применяется при создании проводной локальной сети
.
Сетевое оборудование – устройства, из которых состоит компьютерная сеть. Условно выделяют два вида сетевого оборудования:
Для монтажа проводной локальной сети нам в первую очередь понадобятся:
Теперь рассмотрим подробнее всё перечисленное выше оборудование:
Сетевые проводники
В эту группу входят различные сетевые кабели
(витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно).
Коаксиальный кабель – это первый кабель, который применялся для создания сетей. От его использования при построении локальных компьютерных сетей уже давно отказались.
Оптоволоконный кабель – наиболее перспективный в плане скоростных показателей, но и более дорогой по сравнению с коаксиальным кабелем или витой парой. К тому же монтаж оптоволоконных сетей требует высокой квалификации, а для оконцовки кабеля необходимо дорогостоящее оборудование. По этим причинам широкого распространения данный вид кабеля пока не получил.
Витая пара
– самый распространенный на сегодняшний день вид кабеля, применяемый для построения локальных сетей. Кабель состоит из попарно перевитых медных изолированных проводников. Типичный кабель несет в себе 8 проводников (4 пары), хотя выпускается и кабель с 4 проводниками (2 пары). Цвета внутренней изоляции проводников строго стандартны. Расстояние между устройствами, соединенными витой парой, не должно превышать 100
метров.
Существует несколько категорий кабелей типа витая пара, которые маркируются от CAT1 до CAT7. В локальных сетях стандарта Ethernet используется витая пара категории CAT5
.
Для работы с кабелем витая пара применяются коннекторы RJ-45 .
Сетевые карты
Сетевые карты
отвечают за передачу информации между компьютерами сети. Сетевая карта состоит из разъема для сетевого проводника (обычно, витой пары) и микропроцессора, который кодирует/декодирует сетевые пакеты. Типичная сетевая карта представляет собой плату, вставляемую в разъем шины PCI. Практически во всех современных компьютерах электроника сетевого адаптера распаяна непосредственно на материнской плате.
Вместо внутренней сетевой карты можно использовать внешний сетевой адаптер USB:
Он представляет собой переходник USB-LAN и имеет схожие функции со своими PCI-аналогами. Главным достоинством сетевых карт USB является универсальность: без вскрытия корпуса системного блока такой адаптер можно подключить к любому ПК, где есть свободный порт USB. Также USB адаптер будет незаменим для ноутбука, в котором вышел из строя единственный встроенный сетевой разъем, или возникла необходимость в двух сетевых портах.
Сетевые коммутаторы
Не так давно для построения локальных сетей применялись сетевые концентраторы (или, в просторечии, хабы ). Когда сетевая карта отсылает пакет данных с компьютера в сеть, хаб просто усиливает сигнал и передает его всем участникам сети. Принимает и обрабатывает пакет только та сетевая карта, которой он адресован, остальные его игнорируют. По сути, концентратор – это усилитель сигнала.
В настоящее время в локальных сетях применяются
(или, как их называют, свитчи
). Это более “интеллектуальные” устройства, где есть свой процессор, внутренняя шина и буферная память. Если концентратор просто передает пакеты от одного порта ко всем остальным, то коммутатор анализирует адреса сетевых карт, подключенных к его портам, и переправляет пакет только в нужный порт. В результате бесполезный трафик в сети резко снижается. Это позволяет намного увеличить производительность сети и обеспечивает большую скорость передачи данных в сетях с большим количеством пользователей.
Коммутатор может работать на скорости 10, 100 или 1000 Мбит/с. Это, а также установленные на компьютерах сетевые карты, определяет скорость сегмента сети. Другая характеристика коммутатора – количество портов. От этого зависит количество сетевых устройств, которые можно подключить к коммутатору. Помимо компьютеров, ими являются принт-серверы, модемы, сетевые дисковые накопители и другие устройства с LAN-интерфейсом.
При проектировании сети и выборе коммутатора нужно учитывать возможность расширения сети в дальнейшем – лучше приобретать коммутатор с несколько большим количеством портов, чем число компьютеров в вашей сети на данный момент. Кроме того, один порт нужно держать свободным на случай объединения с другим коммутатором. В настоящее время коммутаторы соединяются обычной витой парой пятой категории, точно такой же, которая используется для подключения каждого компьютера сети к коммутатору.
Коммутаторы бывают двух видов – управляемые и неуправляемые. Управляемые обладают дополнительной функциональностью. Так, появляется возможность управления коммутатором с помощью веб-интерфейса, объединения нескольких коммутаторов в один виртуальный со своими правилами коммутации пакетов и т.д. Стоимость управляемых коммутаторов гораздо выше стоимости неуправляемых, поэтому в малых и средних сетях используются неуправляемые коммутаторы.
Дополнительное сетевое оборудование
В локальной сети можно использовать различное дополнительное оборудование, например, чтобы объединить две сети или обеспечить защиту сети от внешних атак. Кратко рассмотрим сетевое оборудование, которое применяется при построении компьютерных сетей.
Принт-сервер
, или сервер печати
– это устройство, которое позволяет подключить принтер, не имеющий собственного сетевого порта к сети. Проще говоря: принт-сервер – это коробка, к которой с одной стороны подключается принтер, а с другой стороны — сетевой провод. При этом принтер становится доступным в любое время, поскольку не привязан к какому-либо компьютеру сети. Существуют принт-серверы с разными портами: USB и LPT; так же встречаются и комбинированные варианты.
Повторитель
предназначен для увеличения расстояния сетевого соединения путем усиления электрического сигнала. Если вы будете использовать в локальной сети кабель витая пара длиной более 100 метров, повторители должны устанавливаться в разрыв кабеля через каждые 100 метров. Питание повторителей обычно осуществляется по тому же кабелю. С помощью повторителей можно соединить сетевым кабелем несколько отдельно стоящих зданий.
Маршрутизатор
(или
) – сетевое устройство, которое на основании информации о структуре сети по определенному алгоритму выбирает маршрут для пересылки пакетов между различными сегментами сети.
Маршрутизаторы применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам (например, для подсоединения Ethernet к сети WAN). Также маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя при этом функции межсетевого экрана.
Маршрутизатор может быть представлен не только в аппаратном виде, но и в программном. Любой компьютер сети, на котором установлено соответствующее программное обеспечение, может служить маршрутизатором.
Кратко о назначении компьютерных сетей
Эта статья не несет в себе цели сделать из Вас великих системных администраторов, но здесь я постараюсь простым человеческим языком объяснить, что, к чему и почему и, вообще, на кой все это Вам нужно.
А теперь про назначение сетей. Тут мы рассмотрим непосредственно домашние сети на 2-3 компьютера и их миссию.
В былые времена, когда телевизоры были на столько редки, что у счастливого обладателя телевизора собирались соседские семьи, дабы посмотреть передачи по чудо-монстру того времени с маленьким экранчиком и увеличивающей линзой. (Кстати, телевизоры эти назывались КВН - шутка от старого мастера телеателье - "Купил-Включил-Не работает" - прим. авт.)В шестидесятые годы при Никите Хрущеве в СССР появились компьютеры, которые, в частности, довольно большой вклад внесли в космические исследования и позволили таки отправить Юрия Гагарина вперед к звездам. Там хоть и полет проходил в таком состоянии, что Герой Советского Союза, летчик-испытатель Юрий Алексеевич Гагарин чудом остался жив, но все таки он прошел и успешно завершился. В те времена никто, даже, не помышлял о том, что у него дома появится компьютер. Даже, не представлял, зачем он ему будет нужен. Но время шло, телевизоры марки КВН переместились в политехнические музеи, а компьютеры существенно уменьшились в размере, подешевели и стали появлятся в каждом доме. Сегодня во многих квартирах эти чуда техники стали появлятся в множественном экземпляре (один у себя, другой у жены, третий у тещи и т.п.), дабы каждый из домочадцев мог свободно посидеть в интернете, разложить пасьянс, удаленно поработать и т.д. И вот тут мы вплотную подходим к теме нашей статьи. Ведь волей-неволей люди начинают задумываться, что пользователей компьютеров в доме много (как и самих компьютеров), а интернет - один! Подключать каждому домочадцу персонально - дороговато, да и не актуально. Не проще ли объединить все компьютеры в локальную сеть и организовать совместный доступ в сеть Интернет (а еще по домашней локалке можно всем вместе в сетевые игры играть). Вот, пожалуй, когда в дом приходит сеть.
А так ли это сложно - создать свою сеть или же нужно обязательно вызывать специалиста?
Для небольшой домашней сети не требуется каких-либо запредельных знаний и умений. Требуется всего одно активное сетевое устройство - маршрутизатор, который и составит основу нашей домашней сети, а заодно свяжет между собой и с Интернетом все домашние компьютеры. При этом настоятельно рекомендую к прочтению статью про обеспечение безопасности домашней сети . Некоторые читатели могут спросить, зачем заморачиваться с проводами, когда уже давным давно "в тренде" Wi-Fi и в ходу множество портативных устройств, которые поддерживают данную технологию связи? Отвечаю. В настоящий момент по-прежнему самым безопасным типом сети, к которой очень сложно несанкционированно подключиться - проводная! Это подарок для параоников. Плюс ко всему, по-прежнему, скорость работы проводной сети с большим количеством устройств - выше, чем Wi-Fi сети. Популярные ныне торренты - тоже работают по проводу лучше, т.к. Wi-Fi обеспечивает полудуплексный режим работы сети, в то время, как провода позволяют использовать полный дуплекс. Надеюсь, я ответил на все вопросы.
Добрый день уважаемые читатели блога, сегодня я хочу рассказать про построение локальной сети Cisco простыми словами, так как очень часто мне задают разного рода вопросы связанные с данной темой. И я решил ответить на них в одной статье, уверен для начинающих сетевых инженеров эта информация будет полезна.
Lifecycle, с английского языка переводится как время работы или жизни вашего решения, оно включает в себя шесть этапов:
После того как мы разобрали цикл жизни и разработки сети, нужно познакомиться с определением, описывающим ее.
Компьютерная сеть (Computer NetWork) – это совокупность компьютеров и других устройств, соединенных линиями связи и обменивающихся информацией между собой в соответствии с определенными правилами – протоколом. Протокол играет очень важную роль, поскольку недостаточно только соединить компьютеры линиями связи.
Ниже представлена общая схема, как посредством интернета все объединяется в одно целое, напомню, что интернет можно описать простым описанием, это сеть сетей, то есть куча локальных сетей объединенных в одну большую сеть. Как видите на рисунке, он позволяет Офисам общаться со своими центральными офисами, мобильным пользователя работать по удаленке или из дома, мир стал мобильным. Думаю вам теперь понятно, что такое всемирная компьютерная сеть.
Давайте разбираться из каких компонентов происходит построение локальной сети. Какая задача стояла перед инженерами создающими сети, чтобы из оперативной памяти устройства А, бала передана информация в оперативную память устройства В. Далее за счет приложений, работающих по определенным протоколам информация извлекается и предоставляется пользователя. Схема такая:
Как видите построение локальной сети (ЛВС), очень логичное и простое.
Если посмотреть средне статистическую сеть предприятия, то она выглядит вот так. Есть корневой коммутатор, ядро сети, к нему подключены коммутаторы второго уровня, как это настраивается я описывал в статье Как настроить коммутаторы cisco 3 уровня . Вся сеть может быть сегментирована VLANами, присутствует сервер DHCP Cisco или на Windows, это не важно, далее весь трафик выходящий за рамки локальной сети идет в маршрутизатор, и дальше уже в интернет, благодаря статической маршрутизация Cisco . Примеры настройки маршрутизатора Cisco я уже приводил.
Давайте рассмотрим какие виды трафика присутствуют в сети и как они на нее влияют.
При построении локальной сети Cisco, да и не только ее, нужно учитывать ряд требований:
Выше мы выяснили основные характеристики, теперь давайте разбираться в какие модели построения сетей существуют. Первая топология, которую придумали, называется
Как следствие в борьбе за отказоустойчивость делили вот такую конструкцию, FDDI двойная кольцевая топология. Тут сигналы передаются в противоположных направлениях. Используется операторами связи.
Вот дальнейшее развитие и более устойчивое чем звездообразная топология, но как следствие и более дорогая. Даже если откажет ядро, свои сегменты локальной сети будут работать, и ждать когда поднимется ядро.
Когда вы будите производить построение корпоративной сети, вы должны хорошо все продумать и знать все слабые точки, чтобы по возможности от них избавиться или задублировать их.
Еще может быть вариант, каждый с каждым, полная отказоустойчивость, но дорогой не реально. Примером может служить узлы телефонной связи (не сотовой), называется это полносвязная ячеистая топология.
Продолжаем разбираться в построении локальной сети и рассмотрим какие провода используются для данной задачи.
Когда вы производите построение локальной сети, вам необходимо выбрать какие провода для этого будут использоваться. В современных офисах в большинстве случаев для локалки используется технология Ethernet, где сигнал передается по так называемой витой паре (TP- Twisted Pair) состоящему из четырех медных свитых друг с другом (для уменьшения помех) пар проводов. Каждый администратор, должен знать последовательность, обжимания данного провода, чтобы сделать из него патч корд.
Когда идет построение компьютерной сети, то чаще всего используют неэкранированный кабель категории CAT5, а чаще его усовершенствованная версия CAT5e. Кабели подобной категории позволяют передавать сигнал со скоростью 100 Мбит/c при использовании только двух пар (половины) проводов, и 1000 Мбит/с при использовании всех четырех пар.
Для подключения к устройствам (маршрутизаторам, коммутаторам, сетевым картам) на концах витой пары используются 8-контактные модульные коннекторы, повсеместно называемые RJ-45 (хотя их правильное название - 8P8C).
Помните, что обычная витая пара не предназначена для проводки на улице. Перепады температур, воздействие влаги и других природных факторов могут привести к постепенному разрушению изоляции и снижению её функциональных качеств, что, в конечном счете, приведет к выходу сегмента сети из строя. В среднем сетевой кабель выдерживает на открытом воздухе от 3 до 8 лет, причем скорость сети начнет падать задолго до полного выхода кабеля из строя. Для использования на открытом воздухе нужно использовать специальную витую пару для открытой проводки.
Построение локальной сети, подразумевает использование кабелей для объединения компьютеров в сеть, конечно можно подключать их напрямую от коммутаторов или маршрутизаторов к разъемам на сетевых картах ПК, но существует и другой вариант – использование сетевых розеток. В этом случае, один конец кабеля соединяется с портом коммутатора, а если по правильному то с патч панелью а из нее уже в коммутатор, а другой с внутренними контактами розетки, во внешний разъем которой впоследствии можно уже подключать компьютерные или сетевые устройства.
Для чего вы можете сказать использовать патч панель в нашей локальной сети, проще же воткнуть на прямую в коммутатор, приведу плюсы.
На картинке сверху представлен вид патч панели спереди и сзади. Как видите каждый порт пронумерован и сверху можно подписать номер розетки с которой он соединен, что позволяет рисовать карту сети, и поиск нужно розетки займет у вас пару мгновений, в отличии от того если бы розетка вела бы на прямую в коммутатор, элементарно слетела бумажка с подписью и ищи потом щупом данный провод.
Второе преимущество, что патч панель зафиксирована и все кабели заходящие в нее сзади крепятся стяжками, что подразумевает, что вы не будите трогать связку розетка и патч панель, а если бы у нас был провод на прямую в коммутатор, то была бы возможность нарушить связь с розеткой за счет случайного дерганья провода например.
Сетевые розетки могут быть как встраиваемыми в стену, так и монтируемыми снаружи, например в короба. Применение розеток вместо торчащих концов кабелей придаст более эстетичный вид вашему рабочему месту. Так же розетки удобно использовать в качестве опорных точек различных сегментов сети. Например, можно установить коммутатор или маршрутизатор в коридоре, а затем от него капитально развести кабели к розеткам, размещенным во всех необходимых помещениях. Таким образом, вы получите несколько точек, расположенных в разных частях квартиры, к которым можно будет в любой момент подключать не только компьютеры, но и любые сетевые устройства, например, дополнительные коммутаторы для расширения вашей домашней или офисной сети.
Еще одной мелочью, которая вам может понадобиться при построении кабельной сети является удлинитель, который можно использовать для соединения двух витых пар с уже обжатыми разъемами RJ-45. Например у вас есть пара проводов 3 метра а нужен для подключения рабочего места 5, можно из двух сделать один за счет этой маленькой коробочки.
Так же для подключения к одному кабелю сразу двух компьютеров без использования коммутатора можно использовать сетевой разветвитель. Но опять же стоит помнить, что в этом случае максимальная скорость обмена данными будет ограничена 100 Мбит/c.
Как видите при построении локальной сети очень много различных компонентов и нюансов, и знание всех его составляющих, залог успеха и отсутствие проблем у системного администратора.
Это один из первых проводников, использовавшихся для создания сетей. Содержит в себе центральный проводник, слой изолятора в медной или алюминиевой оплетке и внешнюю ПВХ изоляцию. Максимальная скорость передачи данных - 10 Мбит. Кабель достаточно сильно подвержен электромагнитным наводкам. В случае повреждения ремонтируется с трудом (требуется пайка и тщательная изоляция), но даже после этого восстановленный участок работает медленно и нестабильно: появляются искажения электромагнитных волн, распространяющихся в коаксиальном кабеле, что приводит к потерям информации.
В настоящее время коаксиальный кабель в основном используется в качестве проводника сигнала спутниковых тарелок и прочих антенн. В локальных сетях применяется кабель с волновым сопротивлением 50 Ом, а для передачи TV сигнала - 75 Ом, они не совместимы между собой. В современных компьютерных сетях использование коаксиального кабеля, как правило, не оправданно, и в этой статье рассматриваться не будет.
У меня например в Москве провайдер по коаксиальному кабелю дает мне интернет и телевидение, которое заводит в свой роутер а от туда, я уже получаю интернет по rj-45 в компьютер.
Продолжение следует
В это статье я расскажу вам как создать простую локальную сеть из двух компьютеров соединенных с помощью свитча\роутера.
Если в сети используется роутер, то советую сперва выполнить пункты 7 и 8, только в случае если вы не увидите общую папку использовать пункты 3,4,5,6.
