Расшифровывается лвс. Локальная сеть — что это такое и зачем нужно? Что такое ЛВС

Локальную вычислительную сеть еще называют местной вычислительной сетью, так как она служит для объединения сетевых устройств в небольшую группу. Объединение сетевых устройств может осуществляться не только с помощью кабелей, но и с помощью беспроводных технологий.

Назначение ЛВС

Объеденение сетевых устройств - вот ее главное предназначение. С помощью ЛВС пользователи могут обмениваться данными, подключаться к общим принтерами и распечатывать документы, хранить данные на общем сервере или на своем компьютере, с возможностью доступа к ним других пользователей ЛВС.

Объем ЛВС

Как правило, локальная вычислительная сеть распространяется на офис, дом, помещение или здание. ЛВС может объединить даже несколько зданий, однако, если использовать витую пару для объединения зданий, расстояние (длина кабеля) не должно превышать 100 метров. Иначе могут возникнуть задержки в передачи данных. Витую пару редко преминяют для соединения двух и более зданий в одну ЛВС. Чаще всего, для выполнения этой задачи используют оптический кабель и соответствующее оборудование.

Виды ЛВС

Одноранговая локальная сеть

Одноранговую локальную сеть применяют для объединения небольшого количество компьютеров (до 10 штук). При одноранговой локальной сети, каждый пользователь своего компьютера принимает решение о доступе к данным для других пользователей сети. Такую ЛВС еще называют равноправной.

Локальная сеть на основе сервера

Это более распрастраненный вид ЛВС, более производительный и надежный. Сервером может служить как обычный компьютер, так и специальный, характеристики и програмное обеспечение которого предназначены специально для этих целей. Сервер может выполнять массу функций: хранить в себе данные пользователей ЛВС, назначать права и ограничивать доступ пользователям, при передачи сообщений определять оптимальные маршруты и многое другое.

Топология/структура ЛВС

Топология локальной вычислительной сети определяет структуру, то как компьютеры будут соединяться друг с другом.

1. Шина - это последовательное соединение компьютеров в сеть, с помощью общего кабеля.

2. Звезда - это параллельное соединение компьютеров. Каждый компьютер подсоединяется кабелем к одному устройству - концентратору или хабу.

3. Кольцо - компьютеры соединены кабелем в неразрывное кольцо. Выход из строя любого компьютера или обрыв кабеля - приведет к неработоспособности ЛВС.

ЛВС (локальная вычислительная сеть) - это система объединения различных телекоммуникационных устройств, расположенных как в непосредственной близости, так и удаленных. ЛВС может соединять в одну сеть несколько персональных компьютеров, серверов, принтеров, сканеров и т.д.

Связь устройств осуществляется при помощи различных средств доступа: медный кабель (витая пара), оптоволоконный кабель или беспроводной канал связи.

Иногда в рамках одной локальной сети создают рабочие группы, объединяющие несколько устройств под общим названием.

Наиболее часто ЛВС используется для создания единого информационного пространства в различных государственных и коммерческих организациях. За работу локальной сети или определенной ее части отвечают сетевые администраторы. Они обеспечивают стабильную работу сети, настраивают оборудование и программное обеспечение.

Функции ЛВС

1.Обеспечение доступа к системам электронного документооборота и Интернету.

2. Обеспечения общего доступа и совместного использования файлами и папками сети.

3. Хранение, резервирование и защита данных.

4. Обеспечение доступа нескольких компьютеров к офисной технике, например, к принтеру или сканеру.

5. Объединение в сеть устройств, находящихся друг от друга на значительном удалении. Например, ЛВС может объединять географически рассредоточенные филиалы одной компании.

Связь устройств в ЛВС

Компьютеры между собой могут объединяться либо при помощи системы кабелей, так и беспроводным способом. В первом случае устройства связаны при помощи медных или оптоволоконных проводников и технологии пакетной передачи данных Ethernet.

Если же проводником выступает беспроводной радиоканал, то используются такие технологии как GPRS, Wi-Fi, Bluetooth. Одна локальная сеть может соединяться с другой посредством шлюзов, а также иметь доступ к глобальной сети Интернет.

Самыми популярными технологиями построения локальных сетей на сегодняшний день являются Wi-Fi и Ethernet. Для построения ЛВС используют такие устройства, как беспроводные точки доступа, маршрутизаторы, сетевые адаптеры, коммутаторы, модемы и т.д.

Свойства ЛВС

Во-первых, локальная вычислительная сеть позволяет подключать дополнительное оборудование, не изменяя программных и технических параметров всех сети. Во-вторых, при выходе из строя одного компьтера вся сеть продолжает работать, и доступ к нужной информации все равно можно получить. Таким образом, из-за технических неполадок одного устройства работа всего офиса не "встанет". Кроме того, благодаря ЛВС можно разграничивать уровень доступа к сетевым ресурсам отдельных устройств.

Структуры ЛВС

Под структурой ЛВС подразумевается способ соединения элементов сети. Вот основные виды таких соединений.

1. "Шина". Информация передается по единому линейному коммуникационному каналу. Данные доступны для всех рабочих станций сети.

2. "Звезда". При помощи коаксиального кабеля все элементы сети подключаются к одному концентрирующему устройству (хабу). Информация от одной рабочей станции поступает в хаб, а оттуда она становится общедоступной для всех остальных компьютеров.

3. "Кольцо". Компьтеры сети подключены друг к другу последовательно и замыкаются в кольцо. Информация проходит по кругу от первой рабочей станции к последней.

4. Древовидная структура представляет собой комбинацию двух или сразу всех вышеуказанных способов связи.

ЛВС - технология, обеспечивающая удобный и быстрый обмен информацией между несколькими устройствами. При помощи локальных сетей можно хранить, резервировать и защищать данные. Поэтому ЛВС есть сейчас практически во всех офисах фирм, банков и промышленных предприятий.

Покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

Здесь же следует упомянуть о таких важнейших понятиях, как абонент, сервер, клиент.

Абонент (узел, хост, станция) - это устройство, подключенное к сети и активно участвующее в информационном обмене. Чаще всего абонентом (узлом) сети является компьютер, но абонентом также может быть, например, сетевой принтер или другое периферийное устройство, имеющее возможность напрямую подключаться к сети. Далее в курсе вместо термина "абонент" для простоты будет использоваться термин "компьютер".

Сервером называется абонент (узел) сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует их ресурсы. Таким образом, он обслуживает сеть. Серверов в сети может быть несколько, и совсем не обязательно, что сервер - самый мощный компьютер. Выделенный (dedicated) сервер - это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. Невыделенный сервер может помимо обслуживания сети выполнять и другие задачи. Специфический тип сервера - это сетевой принтер.

Клиентом называется абонент сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает, то есть сеть его обслуживает, а он ей только пользуется. Компьютер-клиент также часто называют рабочей станцией. В принципе каждый компьютер может быть одновременно как клиентом, так и сервером. Под сервером и клиентом часто понимают также не сами компьютеры, а работающие на них программные приложения. В этом случае то приложение, которое только отдает ресурс в сеть, является сервером, а то приложение, которое только пользуется сетевыми ресурсами - клиентом.

Задачи ЛС

Локальные сети позволяют отдельным пользователям легко и быстро взаимодействовать друг с другом. Вот лишь некоторые задачи, которые позволяет выполнять ЛС:

совместная работа с документами;
упрощение документооборота: вы получаете возможность просматривать, корректировать и комментировать документы не покидая своего рабочего места, не организовывая собраний и совещаний, отнимающих много времени;
сохранение и архивирование своей работы на сервере, чтобы не использовать ценное пространство на жестком диске ПК;
простой доступ к приложениям на сервере;
облегчение совместного использования в организациях дорогостоящих ресурсов, таких как принтеры, накопители CD-ROM, жесткие диски и приложения (например, текстовые процессоры или программное обеспечение баз данных);

Компоненты локальной сети

Базовые компоненты и технологии, связанные с архитектурой локальных сетей, могут включать в себя:

Аппаратное обеспечение:

Кабели;
Серверы;
Сетевые интерфейсные платы (NIC, Network Interface Card);
Концентраторы;
Серверы удаленного доступа;

Программное обеспечение:

Сетевое ПО управления

Немного истории компьютерной связи

Связь на небольшие расстояния в компьютерной технике существовала еще задолго до появления первых персональных компьютеров.

К большим компьютерам (mainframes), присоединялись многочисленные терминалы (или "интеллектуальные дисплеи"). Правда, интеллекта в этих терминалах было очень мало, практически никакой обработки информации они не делали, и основная цель организации связи состояла в том, чтобы разделить интеллект ("машинное время") большого мощного и дорогого компьютера между пользователями, работающими за этими терминалами. Это называлось режимом разделения времени, так как большой компьютер последовательно во времени решал задачи множества пользователей. В данном случае достигалось совместное использование самых дорогих в то время ресурсов - вычислительных (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Подключение терминалов к центральному компьютеру

Затем были созданы микропроцессоры и первые микрокомпьютеры. Появилась возможность разместить компьютер на столе у каждого пользователя, так как вычислительные, интеллектуальные ресурсы подешевели. Но зато все остальные ресурсы оставались еще довольно дорогими. А что значит голый интеллект без средств хранения информации и ее документирования? Не будешь же каждый раз после включения питания заново набирать выполняемую программу или хранить ее в маловместительной постоянной памяти. На помощь снова пришли средства связи. Объединив несколько микрокомпьютеров, можно было организовать совместное использование ими компьютерной периферии (магнитных дисков, магнитной ленты, принтеров). При этом вся обработка информации проводилась на месте, но ее результаты передавались на централизованные ресурсы. Здесь опять же совместно использовалось самое дорогое, что есть в системе, но уже совершенно по-новому. Такой режим получил название режима обратного разделения времени (рис. 1.2). Как и в первом случае, средства связи снижали стоимость компьютерной системы в целом.

Рис. 1.2. Объединение в сеть первых микрокомпьютеров

Затем появились персональные компьютеры, которые отличались от первых микрокомпьютеров тем, что имели полный комплект достаточно развитой для полностью автономной работы периферии: магнитные диски, принтеры, не говоря уже о более совершенных средствах интерфейса пользователя (мониторы, клавиатуры, мыши и т.д.). Периферия подешевела и стала по цене вполне сравнимой с компьютером. Казалось бы, зачем теперь соединять персональные компьютеры (рис. 1.3)? Что им разделять, когда и так уже все разделено и находится на столе у каждого пользователя? Интеллекта на месте хватает, периферии тоже. Что же может дать сеть в этом случае?

Рис. 1.3. Объединение в сеть персональных компьютеров

Самое главное - это опять же совместное использование ресурса. То самое обратное разделение времени, но уже на принципиально другом уровне. Здесь уже оно применяется не для снижения стоимости системы, а с целью более эффективного использования ресурсов, имеющихся в распоряжении компьютеров. Например, сеть позволяет объединить объем дисков всех компьютеров, обеспечив доступ каждого из них к дискам всех остальных как к собственным.

Но нагляднее всего преимущества сети проявляются в том случае, когда все пользователи активно работают с единой базой данных, запрашивая информацию из нее и занося в нее новую (например, в банке, в магазине, на складе). Никакими дискетами тут уже не обойдешься: пришлось бы целыми днями переносить данные с каждого компьютера на все остальные, содержать целый штат курьеров. А с сетью все очень просто: любые изменения данных, произведенные с любого компьютера, тут же становятся видными и доступными всем. В этом случае особой обработки на месте обычно не требуется, и в принципе можно было бы обойтись более дешевыми терминалами (вернуться к первой рассмотренной ситуации), но персональные компьютеры имеют несравнимо более удобный интерфейс пользователя, облегчающий работу персонала. К тому же возможность сложной обработки информации на месте часто может заметно уменьшить объем передаваемых данных.

Рис. 1.4. Использование локальной сети для организации совместной работы компьютеров

Без сети также невозможно обойтись в том случае, когда необходимо обеспечить согласованную работу нескольких компьютеров. Эта ситуация чаще всего встречается, когда эти компьютеры используются не для вычислений и работы с базами данных, а в задачах управления, измерения, контроля, там, где компьютер сопрягается с теми или иными внешними устройствами (рис. 1.4). Примерами могут служить различные производственные технологические системы, а также системы управления научными установками и комплексами. Здесь сеть позволяет синхронизировать действия компьютеров, распараллелить и соответственно ускорить процесс обработки данных, то есть сложить уже не только периферийные ресурсы, но и интеллектуальную мощь.

Именно указанные преимущества локальных сетей и обеспечивают их популярность и все более широкое применение, несмотря на все неудобства, связанные с их установкой и эксплуатацией.

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.

Факторы , влияющие на физическую работоспособность сети и непосредственно связанные с понятием топология.

1)Исправность компьютеров (абонентов) , подключенных к сети. В некоторых случаях поломка абонента может заблокировать работу всей сети. Иногда неисправность абонента не влияет на работу сети в целом, не мешает остальным абонентам обмениваться информацией.

2)Исправность сетевого оборудования , то есть технических средств, непосредственно подключенных к сети (адаптеры, трансиверы, разъемы и т.д.). Выход из строя сетевого оборудования одного из абонентов может сказаться на всей сети, но может нарушить обмен только с одним абонентом.

3)Целостность кабеля сети . При обрыве кабеля сети (например, из-за механических воздействий) может нарушиться обмен информацией во всей сети или в одной из ее частей. Для электрических кабелей столь же критично короткое замыкание в кабеле.

4)Ограничение длины кабеля , связанное с затуханием распространяющегося по нему сигнала. Как известно, в любой среде при распространении сигнал ослабляется (затухает). И чем большее расстояние проходит сигнал, тем больше он затухает (рис. 1.8). Необходимо следить, чтобы длина кабеля сети не была больше предельной длины Lпр, при превышении которой затухание становится уже неприемлемым (принимающий абонент не распознает ослабевший сигнал).

Рис. 1.8. Затухание сигнала при распространении по сети

Существует три базовые топологии сети:

Шина (bus) - все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Сетевая топология шина

Топология шина (или, как ее еще называют, общая шина) самой своей структурой предполагает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов по доступу к сети. Компьютеры в шине могут передавать информацию только по очереди, так как линия связи в данном случае единственная. Если несколько компьютеров будут передавать информацию одновременно, она исказится в результате наложения (конфликта, коллизии). В шине всегда реализуется режим так называемого полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно).

В топологии шина отсутствует явно выраженный центральный абонент, через который передается вся информация, это увеличивает ее надежность (ведь при отказе центра перестает функционировать вся управляемая им система). Добавление новых абонентов в шину довольно просто и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании шины требуется минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другими топологиями.

Поскольку центральный абонент отсутствует, разрешение возможных конфликтов в данном случае ложится на сетевое оборудование каждого отдельного абонента. В связи с этим сетевая аппаратура при топологии шина сложнее, чем при других топологиях. Тем не менее из-за широкого распространения сетей с топологией шина (прежде всего наиболее популярной сети Ethernet) стоимость сетевого оборудования не слишком высока.

Рис. 1.9. Обрыв кабеля в сети с топологией шина

Важное преимущество шины состоит в том, что при отказе любого из компьютеров сети, исправные машины смогут нормально продолжать обмен.

Казалось бы, при обрыве кабеля получаются две вполне работоспособные шины (рис. 1.9). Однако надо учитывать, что из-за особенностей распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах шины специальных согласующих устройств, терминаторов, показанных на рис. 1.5 и 1.9 в виде прямоугольников. Без включения терминаторов сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. В случае разрыва или повреждения кабеля нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались соединенными между собой. Короткое замыкание в любой точке кабеля шины выводит из строя всю сеть.

Отказ сетевого оборудования любого абонента в шине может вывести из строя всю сеть. К тому же такой отказ довольно трудно локализовать, поскольку все абоненты включены параллельно, и понять, какой из них вышел из строя, невозможно.

При прохождении по линии связи сети с топологией шина информационные сигналы ослабляются и никак не восстанавливаются, что накладывает жесткие ограничения на суммарную длину линий связи. Причем каждый абонент может получать из сети сигналы разного уровня в зависимости от расстояния до передающего абонента. Это предъявляет дополнительные требования к приемным узлам сетевого оборудования.

Если принять, что сигнал в кабеле сети ослабляется до предельно допустимого уровня на длине Lпр, то полная длина шины не может превышать величины Lпр. В этом смысле шина обеспечивает наименьшую длину по сравнению с другими базовыми топологиями.

Для увеличения длины сети с топологией шина часто используют несколько сегментов (частей сети, каждый из которых представляет собой шину), соединенных между собой с помощью специальных усилителей и восстановителей сигналов - репитеров или повторителей (на рис. 1.10 показано соединение двух сегментов, предельная длина сети в этом случае возрастает до 2 Lпр, так как каждый из сегментов может быть длиной Lпр). Однако такое наращивание длины сети не может продолжаться бесконечно. Ограничения на длину связаны с конечной скоростью распространения сигналов по линиям связи.

Рис. 1.10. Соединение сегментов сети типа шина с помощью репитера

Звезда (star) - к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи (рис. 1.6). Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального - одному или нескольким периферийным.

Рис. 1.6. Сетевая топология звезда

Звезда - это единственная топология сети с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. Обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который ложится большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он, как правило, заниматься не может. Понятно, что сетевое оборудование центрального абонента должно быть существенно более сложным, чем оборудование периферийных абонентов. О равноправии всех абонентов (как в шине) в данном случае говорить не приходится. Обычно центральный компьютер самый мощный, именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, так как управление полностью централизовано.

Если говорить об устойчивости звезды к отказам компьютеров, то выход из строя периферийного компьютера или его сетевого оборудования никак не отражается на функционировании оставшейся части сети, зато любой отказ центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной. В связи с этим должны приниматься специальные меры по повышению надежности центрального компьютера и его сетевой аппаратуры.

Обрыв кабеля или короткое замыкание в нем при топологии звезда нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры могут нормально продолжать работу.

В отличие от шины, в звезде на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. Чаще всего для их соединения используется две линии связи, каждая из которых передает информацию в одном направлении, то есть на каждой линии связи имеется только один приемник и один передатчик. Это так называемая передача точка-точка. Все это существенно упрощает сетевое оборудование по сравнению с шиной и избавляет от необходимости применения дополнительных, внешних терминаторов.

Проблема затухания сигналов в линии связи также решается в звезде проще, чем в случае шины, ведь каждый приемник всегда получает сигнал одного уровня. Предельная длина сети с топологией звезда может быть вдвое больше, чем в шине (то есть 2 Lпр), так как каждый из кабелей, соединяющий центр с периферийным абонентом, может иметь длину Lпр.

Серьезный недостаток топологии звезда состоит в жестком ограничении количества абонентов. Обычно центральный абонент может обслуживать не более 8-16 периферийных абонентов. В этих пределах подключение новых абонентов довольно просто, но за ними оно просто невозможно. В звезде допустимо подключение вместо периферийного еще одного центрального абонента (в результате получается топология из нескольких соединенных между собой звезд).

Звезда, показанная на рис. 1.6, носит название активной или истинной звезды. Существует также топология, называемая пассивной звездой, которая только внешне похожа на звезду (рис. 1.11). 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 - концентратор или, как его еще называют, хаб (hub), которое выполняет ту же функцию, что и репитер, то есть восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их во все другие линии связи.

Рис. 1.11. Топология пассивная звезда и ее эквивалентная схема

Получается, что хотя схема прокладки кабелей подобна истинной или активной звезде, фактически речь идет о шинной топологии, так как информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам, а никакого центрального абонента не существует. Безусловно, пассивная звезда дороже обычной шины, так как в этом случае требуется еще и концентратор. Однако она предоставляет целый ряд дополнительных возможностей, связанных с преимуществами звезды, в частности, упрощает обслуживание и ремонт сети. Именно поэтому в последнее время пассивная звезда все больше вытесняет истинную звезду, которая считается малоперспективной топологией.

Можно выделить также промежуточный тип топологии между активной и пассивной звездой. В этом случае концентратор не только ретранслирует поступающие на него сигналы, но и производит управление обменом, однако сам в обмене не участвует (так сделано в сети 100VG-AnyLAN).

Большое достоинство звезды (как активной, так и пассивной) состоит в том, что все точки подключения собраны в одном месте. Это позволяет легко контролировать работу сети, локализовать неисправности путем простого отключения от центра тех или иных абонентов (что невозможно, например, в случае шинной топологии), а также ограничивать доступ посторонних лиц к жизненно важным для сети точкам подключения. К периферийному абоненту в случае звезды может подходить как один кабель (по которому идет передача в обоих направлениях), так и два (каждый кабель передает в одном из двух встречных направлений), причем последнее встречается гораздо чаще.

Общим недостатком для всех топологий типа звезда (как активной, так и пассивной) является значительно больший, чем при других топологиях, расход кабеля. Например, если компьютеры расположены в одну линию (как на рис. 1.5), то при выборе топологии звезда понадобится в несколько раз больше кабеля, чем при топологии шина. Это существенно влияет на стоимость сети в целом и заметно усложняет прокладку кабеля.

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 (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Сетевая топология кольцо

Кольцо - это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи с двумя другими: от одного он получает информацию, а другому передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник (связь типа точка-точка). Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.

Важная особенность кольца состоит в том, что каждый компьютер ретранслирует (восстанавливает, усиливает) приходящий к нему сигнал, то есть выступает в роли репитера. Затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Если предельная длина кабеля, ограниченная затуханием, составляет Lпр, то суммарная длина кольца может достигать NLпр, где N - количество компьютеров в кольце. Полный размер сети в пределе будет NLпр/2, так как кольцо придется сложить вдвое. На практике размеры кольцевых сетей достигают десятков километров (например, в сети FDDI). Кольцо в этом отношении существенно превосходит любые другие топологии.

Четко выделенного центра при кольцевой топологии нет, все компьютеры могут быть одинаковыми и равноправными. Однако довольно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует его. Понятно, что наличие такого единственного управляющего абонента снижает надежность сети, так как выход его из строя сразу же парализует весь обмен.

Строго говоря, компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Ведь один из них обязательно получает информацию от компьютера, ведущего передачу в данный момент, раньше, а другие - позже. Именно на этой особенности топологии и строятся методы управления обменом по сети, специально рассчитанные на кольцо. В таких методах право на следующую передачу (или, как еще говорят, на захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру. Подключение новых абонентов в кольцо выполняется достаточно просто, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения. Как и в случае шины, максимальное количество абонентов в кольце может быть довольно велико (до тысячи и больше). Кольцевая топология обычно обладает высокой устойчивостью к перегрузкам, обеспечивает уверенную работу с большими потоками передаваемой по сети информации, так как в ней, как правило, нет конфликтов (в отличие от шины), а также отсутствует центральный абонент (в отличие от звезды), который может быть перегружен большими потоками информации.

Рис. 1.12. Сеть с двумя кольцами

Сигнал в кольце проходит последовательно через все компьютеры сети, поэтому выход из строя хотя бы одного из них (или же его сетевого оборудования) нарушает работу сети в целом. Это существенный недостаток кольца.

Точно так же обрыв или короткое замыкание в любом из кабелей кольца делает работу всей сети невозможной. Из трех рассмотренных топологий кольцо наиболее уязвимо к повреждениям кабеля, поэтому в случае топологии кольца обычно предусматривают прокладку двух (или более) параллельных линий связи, одна из которых находится в резерве.

Иногда сеть с топологией кольцо выполняется на основе двух параллельных кольцевых линий связи, передающих информацию в противоположных направлениях (рис. 1.12). Цель подобного решения - увеличение (в идеале - вдвое) скорости передачи информации по сети. К тому же при повреждении одного из кабелей сеть может работать с другим кабелем (правда, предельная скорость уменьшится).

В случае звездно-кольцевой (star-ring) топологии в кольцо объединяются не сами компьютеры, а специальные концентраторы (изображенные на рис. 1.16 в виде прямоугольников), к которым в свою очередь подключаются компьютеры с помощью звездообразных двойных линий связи. В действительности все компьютеры сети включаются в замкнутое кольцо, так как внутри концентраторов линии связи образуют замкнутый контур (как показано на рис. 1.16). Данная топология дает возможность комбинировать преимущества звездной и кольцевой топологий. Например, концентраторы позволяют собрать в одно место все точки подключения кабелей сети. Если говорить о распространении информации, данная топология равноценна классическому кольцу.

В заключение надо также сказать о сеточной топологии (mesh), при которой компьютеры связываются между собой не одной, а многими линиями связи, образующими сетку (рис. 1.17).

Рис. 1.17. Сеточная топология: полная (а) и частичная (б)

В полной сеточной топологии каждый компьютер напрямую связан со всеми остальными компьютерами. В этом случае при увеличении числа компьютеров резко возрастает количество линий связи. Кроме того, любое изменение в конфигурации сети требует внесения изменений в сетевую аппаратуру всех компьютеров, поэтому полная сеточная топология не получила широкого распространения.

Частичная сеточная топология предполагает прямые связи только для самых активных компьютеров, передающих максимальные объемы информации. Остальные компьютеры соединяются через промежуточные узлы. Сеточная топология позволяет выбирать маршрут для доставки информации от абонента к абоненту, обходя неисправные участки. С одной стороны, это увеличивает надежность сети, с другой же – требует существенного усложнения сетевой аппаратуры, которая должна выбирать маршрут.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС, LAN - Local Area Network) — это совокупность аппаратного и программного обеспечения, позволяющего объединить компьютеры в единую распределенную систему обработки и хранения информации. Все сервисы и дополнительные устройства также важны, но они не заработают в отсутствии грамотно спроектированной и смонтировано локальной сети. К аппаратному обеспечению можно отнести компьютеры, с установленными на них сетевыми адаптерами, повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и др., соединенные между собой сетевыми кабелями. К программному обеспечению можно отнести сетевые операционные системы и протоколы передачи информации. Расстояние между компьютерами объединяемыми в ЛВС обычно не превышает нескольких километров, что связано с затуханием электрического сигнала в кабелях. Технология виртуальных частных сетей (VPN - Virtual Private Network) позволяет через Internet или линии телефонной связи объединять в единую ЛВС несколько ЛВС, разнесенных на тысячи километров.

Основные возможности локальных (компьютерных) сетей:

Передача файлов. Во-первых, экономится бумага и чернила принтера. Во-вторых, электрический сигнал по кабелю из отдела в отдел движется гораздо быстрее, чем любой сотрудник с документом.
Совместное использование файлов данных и программ. Теперь нет необходимости дублировать данные на каждом компьютере. В случае если данные бухгалтерии одновременно нужны руководству и планово-экономическому отделу, нет необходимости отнимать время и нервы у бухгалтера, отвлекая его от калькуляции себестоимости каждые три секунды. Сеть позволяет пользователям работать с программой одновременно и видеть данные, вносимые друг другом.
Совместное использование принтеров и другого оборудования. Значительно экономятся средства на приобретение и ремонт техники, т.к. нет никакой необходимости устанавливать принтер у каждого компьютера, достаточно установить сетевой принтер.
Электронная почта и системы обмена мгновенными сообщениями. Помимо экономии бумаги и оперативности доставки, исключается проблемы типа "Был, но только что вышел. Зайдите (подождите) через полчаса", "Мне не передали". Когда бы занятый товарищ ни вернулся, письмо будет ждать его.
Координация совместной работы. При совместном решении задач, каждый может оставаться на рабочем месте, но работать "в команде". Для менеджера проекта значительно упрощается задача контроля и координирования действий, т.к. сеть создает единое, легко наблюдаемое виртуальное пространство с большой скоростью взаимодействия территориально разнесенных участников.
Упорядочивание делопроизводства, контроль доступа к информации, защита информации: Чем меньше потенциальных возможностей потерять (забыть, положить не в ту папку) документ, тем меньше таких случаев будет. В любом случае, гораздо легче найти документ на сервере (автоматический поиск, всегда известно авторство документа), чем в груде бумаг на столе. Сеть также позволяет проводить единую политику безопасности на предприятии, меньше полагаясь на сознательность сотрудников: всегда можно четко определить права доступа к документам и протоколировать все действия сотрудников.

В последнее время большое распространение получили т.н. беспроводные сети, основанные на передаче информации по защищенным радиоканалам. Такого рода оборудование используется там, где нет возможности проложить кабель, для соединения отдельно стоящих зданий, для подключения с мобильных и карманных компьютеров и т.п. Смешанные системы (одновременное использование в ЛВС кабельных и беспроводных технологий) - наиболее перспективный вариант построения локальных сетей предприятия.

В современном мире локальные сети стали не просто нужными - они фактически необходимы для достижения хорошего уровня производительности труда. Однако прежде чем начать пользоваться такой сетью, следует ее создать и настроить. Оба этих процесса достаточно непростые и требуют максимального сосредоточения, в особенности первый из них. Неправильно спроектированная и настроенная ЛВС не будет работать вовсе или же станет функционировать совершенно не так, как необходимо, поэтому создание локальной сети должно стать центром сосредоточения внимания человека, занимающегося этим.

Что представляет собой локальная сеть

Как правило, создание подобных систем связи вызвано необходимостью коллективного использования данных пользователями, которые работают на удаленных вычислительных машинах. ЛВС не только дает возможность почти мгновенного обмена информацией и одновременной работы с файлами, но и позволяет использовать удаленно сетевые принтеры и прочие устройства.

Локальная сеть - это полный комплекс программных и аппаратных ресурсов, направленный на создание единого информационного пространства. Фактически это некоторое количество компьютеров, расположенных на расстоянии друг от друга и соединенных линией связи - кабелем. Главным отличием ЛВС от других типов сетей является небольшое расстояние, на котором находятся рабочие станции.

Предпроектная подготовка и проектирование

Перед тем как создать локальную сеть, ее необходимо сначала спроектировать, то есть спланировать процесс ее создания. Этот этап - один из самых значимых, так как ЛВС включает в себя огромное количество компонентов и узлов.

Первоначально составляется техническое задание на основе первичных данных, определяя несколько моментов:

Функции и задачи ЛВС.
Выбранная топология.
Список доступного оборудования.

Только определившись с этими пунктами, можно приступить к проектировке. Сам проект должен содержать схемы ЛВС, точки расстановки сетевого оборудования, список необходимых программных и аппаратных средств.

Локальная сеть - это сложный механизм, но если она спроектирована правильно, а оборудование выбрано в соответствии с требованиями, в таком случае вероятность появления проблем в эксплуатации механизма связи становится минимальной.

Необходимые аппаратные средства

Существует перечень оборудования, без которого ни одна ЛВС функционировать не сможет. В него входят:

Линии передачи данных. Чаще всего используется коаксиальный кабель и оптоволокно. При этом длина коаксиала не может превышать нескольких сотен метров, однако при необходимости протяжения сети на большие расстояния используют специальные репитеры - повторители сигнала, не дающие ему затухнуть.
Коммуникационное оборудование: сетевые карты (устройства, выполняющие дуплексный обмен информацией между компьютером и средой передачи данных), концентраторы (разбивают сеть на отдельные сегменты, структурируя сеть физически), маршрутизаторы (берут на себя выбор маршрута передачи пакетов), коммутаторы (логически разделяют ЛВС на сегменты, объединяя несколько физических цепей), репитеры (обеспечивают восстановление сигнала, позволяя увеличить длину передающей среды), трансиверы (усиливают сигнал и преобразовывают его в другие виды, позволяя пользоваться разными средами передачи данных).

Перечень программных средств

Ни одна ЛВС не обойдется без программного обеспечения. Обязательные программы для локальной сети включают в себя:

Операционные системы рабочих узлов. Наиболее часто используемой ОС остается Windows 7, хотя и Windows XP также не сдает позиций.
Сетевые ОС, устанавливаемые на серверах, представляют собой основу ЛВС, так как настроить локальную сеть без них невозможно. Именно эти программные средства берут на себя управление всеми потоками данных между главными узлами и второстепенными, обеспечивая возможность коллективного доступа к ресурсам сетей. Как правило, используются ОС корпорации Microsoft: Windows Server 2003 или 2008.

Сетевые службы и приложения, предоставляющие пользователям возможность доступа к удаленным файлам, распечатки документов на сетевом принтере, просмотра рабочих узлов, находящихся в сети, а также отправки электронных сообщений. Реализация таких служб осуществляется при помощи программного обеспечения.

Создание и монтаж ЛВС

Монтажно-наладочные работы занимают больше всего времени, так как создать локальную сеть предстоит в несколько этапов:

Перед тем как начать монтаж линий связи и коммутационных устройств, необходимо предварительно подготовить помещение.
Далее можно осуществить прокладку кабеля, а также установку нужного оборудования.
К кабельной линии связи следует подключить устройства сервера и рабочих станций.
После этого проводится установка и настройка программных средств.

Монтаж кабеля и оборудования обладает рядом особенностей, поэтому, если возникают сложности с тем, как подключить локальную сеть, лучше решение этого вопроса доверить специалистам.

Объединение двух компьютеров в ЛВС

В некоторых случаях может понадобиться объединение двух компьютеров в одну сеть, к примеру, для создания общего информационного пространства. Сделать это не очень сложно, если выполнять определенный алгоритм действий:

При необходимости установить сетевые адаптеры в оба компьютера, не забывая о драйверах.

Приобрести обжатый сетевой кабель для соединения. При наличии необходимых знаний и навыков обжимку можно выполнить и самостоятельно - локальная сеть двух компьютеров от этого не станет худшего качества.
Соединить обе рабочих станции линией связи.
Настроить ЛВС в определенном порядке.

Алгоритм настройки локальной сети между двумя компьютерами для Windows 7

Выбрать меню «Пуск», после чего, нажав правой кнопкой мыши на значке «Компьютер», войти в подменю «Свойства».
Нужно найти в списке «Имя компьютера и домена», а затем выбрать пункт с изменением параметров.
Рабочее название вычислительной машины необходимо изменить, нажав на соответствующие значки.
Имя группы должно остаться без изменений - «Workgroup», однако имена компьютера меняются на «pc1» и «pc2» для первого и второго абонента соответственно.
Теперь можно щелкнуть «OK» и перезапустить компьютер.

В большинстве случаев может понадобиться присвоить каждому узлу индивидуальный IP-адрес:

В меню «Пуск» выбрать «Настройку», а затем «Сетевые подключения».
Правым кликом мыши вызвать подменю «Свойства» у значка «Подключение по локальной сети».
Во вкладке «Общие» выбрать «Свойства» пункта «Протокол Интернета».
Сделать активной строчку «Использовать следующий IP-адрес» и ввести значение 192.168.0.100. После этого сохранить произведенные изменения.

Локальная сеть и интернет

Рабочие узлы, объединенные в ЛВС, можно подключить к интернету. Локальная сеть, интернет к которой можно подключить двумя способами, будет работать с разделенной надвое скоростью.

Первым способом подключения является использование роутера, которому присваивается идентификационный IP-адрес. А во втором случае можно воспользоваться беспроводным подключением.

В данном случае локальная сеть - это взаимодействие двух компьютеров, ведущего и ведомого, поэтому IP-адрес прописывается в шлюзе главного из них, предварительно подсоединенного ко всемирной сети.

В случае если ЛВС базируется на использовании сервера, каждая рабочая станция должна иметь индивидуальный IP-адрес, а в настройках браузера указывается прокси-сервер, через который осуществляется выход в интернет.

Беспроводная локальная сеть

Беспроводная локальная сеть - это подвид ЛВС, который для передачи информации использует высокочастотные радиоволны. WLAN является прекрасной альтернативой обычной кабельной системе связи, обладая рядом преимуществ:

Улучшение производительности труда. WLAN дает возможность пользоваться интернетом и при этом не быть привязанным к одному помещению. Можно свободно менять свое местоположение, не теряя подключения к интернету.
Легкий монтаж и настройка, экономия финансов и надежность - все эти факторы обусловлены отсутствием кабельной линии связи.
Гибкость. Установка беспроводной сети реальна там, где нет возможности протянуть кабель.
Возможность расширения. Масштабируемость сети существенно упрощена благодаря беспроводным сетевым адаптерам, которые можно установить на любой рабочий узел.

У WLAN имеется определенная дальность действия, которая зависит от характеристик сетевых устройств и помехозащищенности здания. Как правило, диапазон действия радиоволн достигает 160 м.

Необходимое оборудование для создания беспроводной локальной сети

Чтобы присоединить другие рабочие станции к сети, используется точка доступа. Это устройство оснащено специальной антенной, управляющей дуплексной передачей данных (отправкой и передачей) с помощью радиосигналов. Такая точка может передавать сигнал на расстоянии до 100 м в помещении и до 50 км на открытой территории.

Точки доступа существенно расширяют вычислительную мощность всей системы связи, позволяя пользователям свободно перемещаться между каждой из них, не теряя соединения с ЛВС или интернетом. Фактически эти радиоточки выступают в роли концентраторов, обеспечивая соединение с сетью.

Использование точек доступа позволяет увеличивать масштаб всей беспроводной локальной сети, просто добавляя новые устройства. Количество абонентов, которое может выдержать одна радиоточка, зависит в целом от загруженности сети, так как трафик делится поровну между каждым из пользователей.

Беспроводная локальная сеть: Windows 7. Алгоритм настройки

Сначала следует подготовить ADSL-модем с технологией WiFi, а также клиентские точки с подключенными к ним беспроводными адаптерами. После этого можно приступить к построению беспроводной ЛВС:

Подключить модем к электрической сети.
На клиентском устройстве запустить мастер установки WLAN.
В перечне найденных беспроводных сетей выбрать идентификатор SSID.

Настройка точки доступа:

Первым делом нужно настроить свойства протокола TCP/IP, указав IP-адрес и маску подсети.
После этого указать значение сервера DNS, так как настроить локальную сеть полноценно без этого параметра не представляется возможным. В большинстве случаев достаточно сделать активным пункт об автоматическом назначении адреса DNS.
Обязательна и настройка параметров самой беспроводной сети, в которой немаловажным является обеспечение безопасности.
На этом этапе необходимо настроить подключение к сети интернет и фильтрацию для файерволла Windows 7.
И в последнюю очередь производится подключение проводов и проверка работоспособности сети WLAN.

Для создания оптимального информационного пространства можно комбинировать виды сетей - кабельную и беспроводную, позволяя использовать преимущества каждой из них на благо предприятия. Однако важно помнить о том, что в наше время все больше применяются именно беспроводные сети WLAN, обладающие всеми плюсами кабельных сетей и лишенные их недостатков.

После окончания создания и настройки локальной сети важно предусмотреть ее администрирование и возможность технического обслуживания. Даже если монтаж ЛВС выполнен идеально, в ходе ее эксплуатации почти неизбежно происходят различные неполадки в работе аппаратного или программного обеспечения, именно поэтому техобслуживание должно иметь регулярный характер.