Сети — что это такое

Компьютерная сеть — это совокупность ПК и других устройств, объединяемых вместе с помощью сетевых кабелей таким образом, что они могут взаимодействовать друг с другом с целью совместного использования информации и ресурсов. Сети отличаются размерами: некоторые размещаются внутри одного офиса, другие охватывают несколько зданий и даже весь земной шар.

При создании сетей наиболее часто используются технологии Ethernet и Fast Ethernet. В одной сети может использоваться сразу несколько технологий. Ethernet- и Fast Ethernet-сети функционируют аналогично; главное отличие заключается в скорости передачи данных.

Как сеть работает

Передача информации производится пакетами. Каждый пакет содержит адрес передающего и принимающего устройств, что позволяет ему достигать адресата.

Ethernet- и Fast Ethernet-сети используют протокол CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий). Этот протокол позволяет только одному устройству передавать данные в каждый момент времени. Если два устройства пытаются одновременно передавать информацию, возникает коллизия, которая обнаруживается передающими устройствами. Оба устройства останавливают передачу и ждут, когда можно будет повторно начать передачу данных. Этот механизм похож на разговор двух людей: если оба начинают говорить одновременно, то они останавливаются и затем один начинает говорить снова.

Преимущества сетей

В сети как информация, так и ресурсы могут использоваться совместно или, как говорят, разделяться пользователями. Это имеет ряд преимуществ:

можно использовать одни и те же периферийные устройства, такие как принтеры, модемы, сканеры и т.д. (например, в сети может быть только один принтер);
можно передавать данные без использования дискет. Передача файлов по сети экономит время, которое затрачивается на запись и считывание данных с дискеты. Кроме того, отсутствуют ограничения на размеры копируемых файлов;
можно централизованно использовать важные компьютерные программы, например бухгалтерские. Часто пользователям необходимо иметь доступ к одной и той же программе и работать с ней одновременно. Например, программа продажи билетов должна быть единой, чтобы можно было предотвратить их повторную продажу;
можно предусмотреть автоматическое резервное копирование важных файлов. При этом программа резервного копирования запускается автоматически, экономя время и гарантируя сохранность файлов.

Компоненты сети

Небольшая сеть обычно состоит из:

ПК и периферийных устройств, таких как принтеры;
сетевых адаптеров для ПК и cетевых кабелей;
cетевого оборудования, такого как концентраторы и коммутаторы, которые соединяют между собой ПК и принтеры;
cетевой операционной системы, например Windows NT или NetWare.

Кроме того, может потребоваться и другое оборудование.

В ПК для того, чтобы его можно было использовать в сети, необходимо установить сетевые адаптеры. Некоторые ПК имеют заранее установленный сетевой адаптер. Сетевой адаптер должен быть по скорости совместим с концентратором, к которому ПК подключается. Так, сетевой адаптер Ethernet соответствует концентратору Ethernet, а сетевой адаптер Fast Ethernet — концентратору Fast Ethernet.

Чем отличается концентратор от коммутатора

Концентратор и коммутатор относятся к разным типам активного сетевого оборудования, которое используется для соединения устройств сети. Они различаются способом передачи в сеть поступающих данных (трафика).

Концентраторы

Термин «концентратор» иногда используется для обозначения любого сетевого устройства, которое служит для объединения ПК сети, но на самом деле концентратор — это многопортовый повторитель. Устройства подобного типа просто передают (повторяют) всю информацию, которую они получают — то есть все устройства, подключенные к портам концентратора, получают одну и ту же информацию.

Концентраторы используются для расширения сети. Однако чрезмерное увлечение концентраторами может привести к большому количеству ненужного трафика, который поступает на сетевые устройства. Ведь концентраторы передают трафик в сеть, не определяя реальный пункт назначения данных. ПК, которые получают пакеты данных, используют адреса назначения, имеющиеся в каждом пакете, для определения, предназначен ли пакет им или нет. В небольших сетях это не является проблемой, но даже в сетях среднего размера с интенсивным трафиком следует использовать коммутаторы, которые минимизируют количество необязательного трафика.

Коммутаторы

Коммутаторы контролируют сетевой трафик и управляют его движением, анализируя адреса назначения каждого пакета. Коммутатор знает, какие устройства соединены с его портами, и направляет пакеты только на необходимые порты. Это дает возможность одновременно работать с несколькими портами, расширяя тем самым полосу пропускания.

Таким образом коммутация уменьшает количество лишнего трафика, что происходит в тех случаях, когда одна и та же информация передается всем портам.

Коммутаторы и концентраторы часто используются в одной и той же сети; концентраторы расширяют сеть, увеличивая число портов, а коммутаторы разбивают сеть на небольшие, менее перегруженные сегменты.

Когда следует использовать концентратор или коммутатор

В небольшой сети (до 20 рабочих мест) концентратор или группа концентраторов вполне могут справиться с сетевым трафиком. В этом случае концентратор просто служит для соединения всех пользователей сети.

В сети большего размера (около 50 пользователей) может появиться необходимость использовать коммутаторы для разделения сети на сегменты, чтобы уменьшить количество необязательного трафика. Если вы используете концентратор или коммутатор с индикаторами, показывающими степень загруженности сети, то, анализируя их показания, можно сделать определенные выводы. Так, в случае если трафик постоянно велик, следует использовать коммутатор для разделения сети на сегменты. В случае добавления в сеть новых концентраторов следует соблюдать правила, ограничивающие количество непосредственно соединяемых друг с другом концентраторов. Применение коммутаторов позволяет увеличить число используемых в сети концентраторов и тем самым расширить сеть.

Правила формирования сети

Правила Ethernet и Fast Ethernet

При формировании сети из нескольких устройств необходимо соблюдать ряд правил, относящихся к:

числу концентраторов, которые можно соединять друг с другом;
длине используемого кабеля;
типу используемого кабеля.

Эти правила аналогичны для Ethernet и Fast Ethernet. Если вы имеете дело с концентраторами, поддерживающими соединения двух типов — Ethernet и Fast Ethernet, то вы должны использовать Ethernet- или Fast Ethernet-правила в зависимости от типа подключаемого к концентратору оборудования. Если же вы соединяете два концентратора вместе, то должно иметь место Fast Ethernet-соединение.

Когда необходимо подключить к сети больше пользователей, вы можете просто использовать еще один концентратор, подключив его к существующему оборудованию сети. Концентраторы работают не так, как другое оборудование сети. Они просто передают поступающую к ним информацию на все остальные порты. Существует ограничение на число концентраторов, которые можно соединять вместе, поскольку большое число концентраторов вызывает чувствительность сети к коллизиям.

В сетях Ethernet 10Base-T максимальное количество расположенных подряд концентраторов не должно превышать четырех.

Проблема может быть решена путем размещения между концентраторами одного коммутатора. Как известно, коммутаторы разделяют сеть на сегменты. В данном случае коммутатор следует расположить так, чтобы между ПК и коммутатором находилось не более двух концентраторов. Именно такая структура соответствует требованиям Ethernet и гарантирует корректную работу сети.

Правила для сети Ethernet на витой паре

Максимальное число концентраторов в одной ветви — четыре. Можно использовать кабель на витой паре категорий 3 или 5. Максимальная длина кабельного сегмента — 100 м.

Правила для сети Fast Ethernet на витой паре

Максимальное число концентраторов в одной ветви — два.

Для стандарта 100Base-TX необходим кабель на витой паре категории 5. Максимальная длина сегмента кабеля — 100 м. Общая длина кабеля на витой паре, проходящего через непосредственно соединенные концентраторы, не должна превышать 205 м.

Правила для концентраторов Ethernet/Fast Ethernet

Если вы используете концентратор с портами как Ethernet, так и Fast Ethernet, то вам необходимо убедиться в том, что сеть удовлетворяет требованиям как для Ethernet, так и для Fast Ethernet. Любое взаимодействие между устройствами Ethernet и Fast Ethernet, присоединенными к такому концентратору, осуществляется через внутренний коммутатор, так что специальных правил для устройств Ethernet/Fast Ethernet не существует.

Коннекторы и кабели

Почему витая пара заменяет коаксиальный кабель?

Коаксиальный кабель

Витая пара и коаксиальный кабель представляют собой различные типы кабеля, которые используются для соединения оборудования вычислительных сетей.

Коаксиальный кабель стал использоваться в сетях раньше витой пары. Сети на коаксиальном кабеле создаются путем объединения Т-образных секций в один длинный сегмент. Два свободных конца сегмента завершаются терминаторами. ПК подключаются к одному из концов Т-образной секции. Данные передаются вдоль всего сегмента и достигают всех устройств, входящих в сегмент. Для того чтобы сеть функционировала, весь сегмент должен оставаться неповрежденным. Это означает, что, если какая-нибудь секция кабеля повреждена или отключена, то сеть работать не будет. В процессе модернизации сети (например, при добавлении новых ПК) происходит разрыв сегмента, что делает сеть временно неработоспособной.

Коаксиальный кабель может использоваться только для сетей стандарта Ethernet.

Кабель на витой паре

Кабель на витой паре легче в использовании и значительно более гибок, чем коаксиальный. Поэтому в большинстве сетей в качестве физической среды передачи используется именно кабель на витой паре. В небольших сетях на витой паре обычно используется центральное устройство — концентратор или коммутатор, — к которому по витой паре подключаются все ПК. Это устройство распределяет информацию между ПК, которые к нему подключены.

Кабель на витой паре очень гибок и имеет удобные для использования коннекторы, которые легко вставляются в порты сетевого оборудования, ПК и принтеров. Если кабель на витой паре поврежден, то только то устройство, которое он подключает к сети, будет блокировано. Все остальные устройства остаются работоспособными. Модернизировать сеть (например, добавить новые ПК) очень легко, и этот процесс не влияет на работу других устройств. Кабель категории 5 можно использовать для сетей Fast Ethernet. Кроме того, применение кабеля категории 5 позволит перейти от сетей Ethernet к сетям Fast Ethernet.

Как можно установить соединение с сетью на коаксиальном кабеле

Раньше именно коаксиальный кабель наиболее часто использовался как среда передачи в сетях Ethernet. Для того чтобы обеспечить переход на витую пару, следует использовать концентраторы с портами двух типов — на витой паре и на коаксиальном кабеле.

Если у вас есть один из этих концентраторов, то установить соединение с сетью на коаксиальном кабеле будет достаточно легко. Все, что для этого надо, — соединить существующую сеть с соответствующим портом концентратора. Помимо соединения с коаксиальным кабелем эти концентраторы позволяют проводить соединения и по витой паре.

Расширение и модернизация

Рассмотрим вопросы расширения сети, связанные с увеличением числа пользователей.

В каких случаях требуется расширять или модернизировать сеть? Существует по крайней мере три причины:

требуется больше портов;
требуется более широкая полоса пропускания;
одноранговая сеть стала слишком сложной.

Требуется больше портов.

В тех случаях, когда количество пользователей сети увеличивается, можно просто добавить другой концентратор, подключив его к существующему. В результате появится нужное число дополнительных портов.

Для сопряжения устройств в сетях Ethernet используется MDI-интерфейс, регламентирующий правила соединения. Большинство портов концентраторов и коммутаторов относятся к MDI-X-портам, которые используют стандартный кабель на витой паре для подключения к ПК. Часть портов может относиться к категории MDI/MDI-X. Это значит, что режим их работы выбирается с помощью переключателя. Для того чтобы соединение между двумя устройствами заработало, принимающие линии одного устройства должны быть соединены с передающими линиями другого. Для соединения двух портов MDI или двух портов MDI-X надо использовать так называемый кроссоверный кабель — кабель с перекрещиванием передающих и принимающих линий. Сформулируем наиболее часто используемые правила сопряжения устройств:

Для соединения MDI/MDI-X-порта (установленного в режим MDI с помощью переключателя) одного устройства с MDI-X-портом другого нужен стандартный кабель на витой паре.
Для соединения двух MDI-X-портов нужен кроссоверный кабель на витой паре.

Требуется более широкая полоса пропускания.
Ethernet-сети, базирующиеся на концентраторах, являются идеальным решением для большинства небольших сетей. Однако если Ethernet-сеть постоянно работает с большими нагрузками, то можно:

добавить Ethernet-коммутатор. Если в сети более 25 пользователей или большинство пользователей имеют обычные Ethernet-адаптеры в своих ПК, то добавление Ethernet-коммутатора позволит разделить сеть на менее загруженные сегменты;
перейти к Fast Ethernet. Если по сети передается много больших файлов (например, графических), то переход к Fast Ethernet обеспечит в 10 раз большую полосу пропускания. Это ускорит передачу файлов и выполнение других сетевых операций.

Отметим, что переход к Fast Ethernet потребует сетевые адаптеры стандарта Fast Ethernet. Если вы не собираетесь сразу модернизировать всю сеть, можно рекомендовать использовать концентраторы с автоматическим определением скорости. Эти устройства обеспечивают автонастройку портов Ethernet/Fast Ethernet, что позволит подключать к концентратору старое оборудование Ethernet и новое Fast Ethernet.

Одноранговая сеть стала слишком сложной.

В ряде случаев возникают трудности, связанные с ростом одноранговой сети:

Если существует много совместно используемых (разделяемых) папок или файлов, то неудобно контролировать их месторасположение и права доступа к ним.
Если к разделяемым папкам и локальным принтерам часто обращаются, то это приводит к замедлению работы тех ПК, к которым они подключены.

Технология «клиент-сервер»

Очень часто бывает целесообразно перейти от одноранговой сети к сети, базирующейся на технологии «клиент-сервер», применение которой позволяет более эффективно эксплуатировать мощности ЛВС. В этом случае приложение делится на две части: клиентскую и серверную. Один или несколько наиболее мощных компьютеров сети конфигурируются как серверы приложений; на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях; именно на рабочих станциях формируются запросы к серверам приложений и обрабатываются полученные результаты.

Различают сети с одним или несколькими выделенными серверами. В таких сетях именно ресурсы сервера, чаще всего дисковая память, доступны всем пользователям. Серверы, разделяемым ресурсом которых является дисковая память, называются файл-серверами. Можно сказать, что сервер обслуживает все рабочие станции. Файловый сервер обычно используется только администратором сети и не предназначен для решения прикладных задач. Поэтому он может быть оснащен недорогим, даже монохромным дисплеем. Однако файловые серверы почти всегда содержат несколько быстродействующих накопителей или даже RAID-массив. Сервер должен быть высоконадежным, поскольку его выход из строя приводит к остановке работы всей сети. На файловом сервере обычно устанавливается сетевая операционная система: чаще всего это Windows NT, NetWare или Linux.

На рабочих станциях устанавливается обычная ОС, например DOS, Windows или Windows NT. Рабочая станция — это индивидуальное рабочее место пользователя. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции в отличие от одноранговой сети является пользователь. В то же время ресурсы файл-сервера разделяются всеми пользователями. В качестве рабочей станции может использоваться компьютер практически любой конфигурации. Но в конечном счете все зависит от тех приложений, которые данный компьютер использует.

КомпьютерПресс 10'1999

1999	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2000	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2001	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2002	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2003	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2004	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2005	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2006	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2007	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2008	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2009	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2010	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2011	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2012	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2013	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12