Суть данного раздела учебника - ввести пользователя в курс дела по локальным вычислительным сетям. Тема вычислительных сетей - достаточно обширна, но
в данном разделе курс будет сжат до уровня новичка, то есть без лишних технических подробностей и теоретической лапши. Здесь Вы найдете множество
пояснений о том, как самому создать компьютерную сеть, используя при этом наиболее подходящие ресурсы.
Вопрос создания компьютерных сетей решается, как правило, быстро. Естественно если над сетью работает знающий человек. Мне, как автору,
уже приходилось сталкиваться с созданием компьютерной сети. Именно поэтому я и разместил здесь материал по данной теме. За время создания и
администрирования своей маленькой сети я изучил много тонкостей работы компьютерных сетей в целом. Я понял, что компьютерные сети - это огромная
сфера обучения, которая богата самыми различными терминами, тонкостями и особенностями. Новичку, например, всех этих терминологий не понять, а данный
раздел предназначен как раз для новичков.
Итак, давайте все же поближе к делу. Что же такое "локальная вычислительная сеть"?
Локальная вычислительная сеть (сокращенно - ЛВС) - это компьютерная сеть из двух и более компьютеров. Для существования локальных
сетей используется различное оборудование. Они распрастранены в самых разных сферах человеческой деятельности: в учебных заведениях (школы, ВУЗы,
лицеи), на предприятиях, где компьютеры являются очень важными составляющими, в офисах и конторах не иметь локальную сеть просто некультурно,
непристижно и некрасиво; так же локальные сети встречаются и среди гражданского населения: различные пользователи соединяются с содедями чтобы
обмениваться данными, играть в любимые игры и общаться.
Началом роста компьютерных сетей считается середине 70-х годов. Тогда о использовании компьютерных сетей среди гражданского населения
срашно было даже задуматься, поскольку это удовольствие было очень дорогостоящим и труднодоступным, да и назначение у компьютеров было тогда
исключительно военное.
Виды компьютерных сетей
Все компьютерные сети деляться на три большие категории, на каждую из которых есть соответствующие ограничения в монтаже и содержании таких сетей.
LAN (Local Area Network) - локальная вычислительная сеть, самый распрастраненный тип вычислительных сетей, встречается
в жилых домах, в конторах, в игротеках в офисах мелких и крупных компаний и т. д.. Отличается от всех последующих простотой создания и
администрирования, то есть мелкому офису при небольшом торговом центре не обязательно нанимать на работу системного администратора чтобы он следил
за локальной сеткой и в случае неисправности начинал ее исправлять, это лишнее. Тем более что если куплено хорошее оборудование, то сеть будет
работать устойчиво. Существует так же одна небольшая подгруппа LAN - HAN (Home Area Network), домашняя вычислительная сеть. Так
изредка называют домашние компьютерыне сети. Данный термин применим к сетям, созданным между домашними компьютерами. LAN по определению больше
походит как обобщающий термин: компьютерные сети офисов и домов. Принципиально между LAN и HAN нет совершенно никакой разницы.
MAN (Metropolitan Area Network) - это городская вычислительная сеть. Состоит из провайдеров - поставщиков сети и обычных
пользователей - клиентов, которые используют какую-либо линию связи для соединения с остальными членами сети. Такие сети, на данный момент,
у нас встречаются довольно редко. Зарубежом создание таких сетей уже давно и плодотворно практикуется.
WAN (Wide Area Network) - это глобальная (мировая, региональная) вычислительная сеть, соединяющая провайдеров из разных
городов мира в одну единую вычислительную сеть, или все LANы и MANы соеденены в единое целое. Иными словами, WAN - это по сути тот же Интернет,
но о нем немного позже.
Как уже было сказано раньше, мы с Вами будем изучать LAN - локальные вычислительные сети и основные принципы их построения. Не обойдется и без
практических примеров. Про историю развития локальных сетей Вы можете узнать в главе "Локальные вычислительные
сети ПК и Интернет". Там идет описание всех сетей в целом без особой конкретики.
В кратце введу Вас в курс дела, с чего все началось.
Первые компьютерные сети были созданы под предвадительством министерства обороны США в ответ на то, что СССР в конце 50-х годов
впервые в мире запустил в космос исскуственный спутник Земли. Это событие стало первопричиной того, что США занялось созданием компьютерной сети. Если
кто не в курсе, в это время между СССР и США шла холодная война, так что США очень стремительно шла к тому, чтобы обогнать и перегнать своего злейшего
соперника, то есть нас. Минестерство обороны США создало так называемое подразделение - ARPA (Advanced Research Project Agency, Агенство Разработки
Перспективных Проектов), позже названное как ARPAnet (слог "net" означает network - сеть). Данное подразделение из опытных ученых
становиться лидером в разработке компьютерных технологий для военных целей. Как известно, военные технологии всегда опережали гражданские на несколько
поколений вперед. Именно ARPAnet берется за создание первой компьютерной сети.
Первое тестирование вычислительной сети, созданной ARPAnet, произошло в 1968 году и выглядело грубо говоря так: пользователь на одном
конце провода посылал сигнал на другой конец провода, указывая при этом имя компьютера, какие-либо технические характеристики и только где-то в
середине этого послания находился текст сообщения. То есть, для того, чтобы отправить пользователю на другой конец провода слово "Привет!" нужно было
сначала набрать с клавиатуры кучу команд, и только после этого начинается отправка всего этого венигрета в сеть. Работали пользователи в среде
однозадачной операционной системы, дальнего родственника Unix. Уже позже с появлением операционной системы Unix работа с вычислительными
сетями стала приобретать четкие границы. Позже все последующие модернизации компьютерных сетей производились с учетом того, что все это должно
работать в Unix, иначе не годиться. Это стало практически стандартом вычислительных сетей, а Unix - это весьма мощная сетевая ОС.
В 1982 году в компьютерных сетях стал использоваться протокол передачи данных TCP/IP, один из самых распрастраненных сетевых
протоколов, которые когда-либо использовались на компьютере.
Спецификации компьютерных сетей по IEEE
В США существует Институт Инженеров по Электронике и Электротехнике, который занимается как разработками в области электроники и
электротехники, так и стандартизацией множества разработок в этой области. Все существующие виды сетей имеют свои определенные номера стандартов.
Давайте рассмотрим те, которые относятся к компьютерным сетям.
IEEE 802.1 - содержит общие понятия о компьютерных сетях, связь всех этих понятий с моделью OSI, описывает взаимодействие
между собой различных сетевых технологий;
IEEE 802.2 - подуровень канального уровня модели OSI, описывающийся как стандарт LLC;
IEEE 802.3 - сети Ethernet с методом доступа CSMA/CD;
IEEE 802.4 - сети Token Bus (шина);
IEEE 802.5 - сети Token Ring (кольцо);
IEEE 802.6 - компьютерные сети типа MAN - Metropolitan Area Network, Городская Вычислительная Сеть;
IEEE 802.7 - техническая группа по широкополосной передаче данных;
IEEE 802.8 - техническая группа по оптоволоконным компьютерным сетям;
IEEE 802.9 - интегрированные сети, передача мультимедия, голоса и данных;
IEEE 802.10 - вопросы сетевой безопасности;
IEEE 802.11 - беспроводные локальные сети, или WLAN - Wireless Local Area Network (Wi-Fi);
IEEE 802.12 - сеть 100VG, anyLAN.
Каждый из них имеет свои подстандарты. По всем вышеперечисленным стандартам написано сотни книг, выложена масса информации в интернете.
Некоторые книги имеют весьма приличные размеры. Например полное описание стандарта 802.3 занимает книгу, количество страниц в которой превышает 1000
штук. IEEE - это не монополист в среде стандартизации, есть так же и другие структуры, занимающиеся стандартизацией компьютерных сетей и
компьютерного оборудования.
Проблемы создания сетей и их решение
Давайте обсудим проблемы, которые могут возникнуть при создании сетей и как их можно предупредить или решить.
В домашних условиях проблемой могут быть методы прокладки проводов для сети. Это может быть вызвано различными нагромождениями. Многие
начинающие юзеры сталкиваются с тем, что кабель после прокладки сети "мешают жить". Да и потом, кабель на полу - это просто некрасиво. Поэтому при
прокладке необходимо учитывать, что провод должен прилегать к стене, желательно к плинтусу. Если есть возможность, провод можно запрятать в стену,
главное, что его не должно быть видно. Постоянное сгибание-разгибание кабеля, который проложен на полу, приносит ему вред и в конце концов это
приведет к необратимым последствиям (таким, как обрыв провода). После этого просто бессмысленно искать нарушенный участок провода, приходиться
кабель менять целиком.
Компьютерным сетям сильно мешают зашумленные участки местности. Под словом "зашумленные" подразумевается, что в некоторых местах нашего
с вами проживания есть различные источники радиопомех: телерадиовещательные вышки, линии электропередач, электронные агрегаты и прочее. Даже
микроволновая печь создает помехи, которые могут ощущаться в сети. Все эти радиопомехи мешают нормальной работоспособности сети. Поэтому необходимо
подбирать оборудование под конкретную местность.
Некоторые фирмы и компании обустраиваются в зданиях, представляющих какую-либо архитектурную ценность либо ценность для того, кто
предоставляет помещение для фирмы. В связи с этим проделывание дырок в стенах для протягивания проводов запрещено или недопустимо. Но современные
компьютерные технологии развиваются практически так же, как и мода на одежду. Сейчас существуют варианты создания беспроводной компьютерной сети
(этому посвящен следующий раздел учебника: беспроводные компьютерные
сети), они более приемлимы при решении данного рода проблемы. Однако и беспроводные сети имеют недостатки, один из которых - слабая защищенность
от помех и проникновения злоумышленника. Проникновение злоумышленника в беспроводную незащищенную сеть - явление не из редких, главное что такой
злоумышленник совершенно незаметен и практически не вычисляем. А значит может нанести много вреда подобной сети. Помехи для беспроводных сетей
создает самый простейший бытовой прибор - микроволновая печь. При своей работе она создает радиосигнал, частотой в 2,0 Ггц, чего вполне достаточно,
чтобы беспроводка лягла.
Сетевые операционные системы
Несмотря на разнообразие операционных систем, только самые качественные из них могут работать с сетями в полной мере и эти ОС не относятся к разряду
Windows. Лучшие сетевые операционные системы - это Unix, FreeBSD, Linux, сюда же можно приписать и OS/2, но она совершила
революцию в данной сфере еще 10 лет тому назад, сейчас она не используется на современных ПК, а жаль. Естественно так как подавляющее большинство
компьютеров работает под Windows, то мы будем рассматривать настройку сетевых возможностей именно в среде данной операционной системы.
Вообще, все операционные системы можно грубо разделить на две категории: ОСи, которые полноценно работают с компьютерными сетями и ОСи, в
которых есть поддержка сетевых функций. Это принципиально совершенно разные операционные системы. Из Windows-дистрибутивов полноценно работают с сетью
только серверные версии: Windows 2000 Server, Windows 2003 Server. Остальные же Windowsы тупо наделены только самыми основными функциями сетей.
Практически все операционные системы из разряда Unix работают с сетями полноценно, поддерживая кучу сетевых протоколов и функциональных возможностей.
К таковым относятся: FreeBSD, Linux, SunOS, Solaris, etc. Можно добавить так же операционную систему для Apple-совместимых компьютеров - MacOS, в ней
тоже развиты функции компьютерных сетей и следует отметить, что развиты они на достаточно неплохом уровне. Собственно как Вы знаете, сети создавались
именно под администрированием операционных систем Unix, поэтому этому не стоит удивляться.
Сетевое оборудование
Сетевое оборудование - это оборудование, используемое при создании компьютерных вычислительных сетей. Самый простой пример сетевого
оборудования - это модем, или модулятор-демодулятор. Многие знают, что это такое, поэтому объяснять лишний раз, что он из себя представляет, я
думаю не стоит. Модем предназначен для получения из телефонной линии аналогового сигнала, который обрабатывается (самим же модемом) и передается
компьютеру в виде информации, которая понятна компьютеру. Компьютер же обрабатывает полученную информацию и по мере необходимости, выводит результат
на экран монитора.
Самое важное сетевое оборудование, которое позволяет передавать данные по среде передачи - это сетевые адаптеры, или сетевые
карты (сетевухи). На разные виды сетей бывают разные сетевые адаптеры. На то они и адаптеры, то есть адаптированое к той или иной среде передачи
оборудование для передачи данных.
Каждая сетевая карта имеет персональный MAC-адрес - это уникальный программный код, зашитый в микросхему, расположенный на сетевой
карте. Mac-адрес является неким идентефикатором сетевого устройства в сети.
Кабеля
Важным связующим звеном в компьютерных сетях является ресурс, затрачиваемый при передаче данных. В разных сетях этим ресурсом могут быть разные
елементы. В обычных стандартных компьютерных сетях используются кабеля.
Кабель - это элемент передачи электронного сигнала по проводам. Любые кабеля состоят из металических жил - проводов -
которые проводят электрический ток. Провод - это своего рода среда передачи электронного сигнала. При монтаже кабеля необходимо придерживатся правил
правильной прокладки кабеля. Кабель нельзя сгибать под острым углом, лучше пускай угол будет закругленный, но так снижается вероятность к
микроповреждениям кабеля, а сетевое оборудования очень чуствительно к таким повреждениям. Нельзя многократно сгибать и разгибать кабель. Это тоже
приводит к нарушению его микроструктуры и как вследствие скорость передачи данных будет ниже обычного и сеть будет чаще выходить из строя.
В компьютерных салонах можно найти кабеля, которые уже изначально предназначены для небольших растояний. Это небольшой отрезок
стандартного
Разъемы
При монтаже беспроводных сетей учитывается только наличие на компьютере слота PCI или PCMCIA на ноутбуках, или разъема USB, куда собственно сетевой
адаптер и подключается. Дело в том, что среда передачи данных у беспроводных сетей - это радиосвязь. Тут уже не надо протягивать провода.
Разъемы, или как их еще очень часто называют порты, используемые при создании стационарных кабельных компьютерных сетей, на
сегодняшний день бывают трех видов: разъем RJ-11, разъем RJ-45 и разъем BNC.
Разъем RJ-11 более известен как разъем для подключения телефона. Кабель под такой стандарт состоит из четырех проводков. Такие разъемы
исползуются на телефонных аналоговых или цифровых ADSL-модемах. В стандартном варианте в разъеме RJ-11 используется всего два проводка: те,
которые посередине.
Разъем RJ-45 - это стандартный широкораспрастраненный сетевой разъем, используемый в современных сетевых адаптерах и тому подобном
оборудовании. Имеет восемь контактов, его наличие на материнской плате свидительствует о том, что в материнскую плату интегрирована сетевая карта, а
следственно пользователю, имеющему возможность подключится к компьютерной локальной сети, не составит особого труда подключится к ней через этот порт.
И наконец разъем BNC, в настоящее время практически не применяется. Появился в 70-х годах, когда компьютерные сети только создавались.
Его можно встретить на телевизорах, так как этот разъем используется для подключения кабеля антенны к телевизору. Именно на таких кабелях раньше
строились компьютерные сети. Сейчас подобных сетей уже практически нет, однако кабель широко используется в быту при подключении антенны к телевизору
и в радиовещательной аппаратуте, а так же при создании беспроводных компьютерных сетей (тоже для подключения антенны).
Другие виды сетевого оборудования
К такому оборудованию можно отнести такие элементы сетевого оборудования, как маршрутизаторы, декодеры для спутниковых антенн и модемы.
Инструментарий сисадмина
Чтобы объеденить кабеля, разъемы, штекерьки и сетевое оборудование вместе, используются инструменты, которые являются самыми необходимыми для
любого системного администратора. Естественно инструментов может быть и больше, но в нашем случае рассмотрим только самое основное, без чего
невозможно работать ни одному системному администратору. Для начала представим, что системный администратор - это Вы.
При создании крупных вычислительных сетей для каких-либо учреждений необходимо, чтобы сисадмин был в курсе последних расценок на сетевое
оборудование, это важно на тот случай, когда необходимо будет предоставить предварительные расчеты на покупаемое для сети оборудование. Расценки на
оборудование и прочий товар сисадмина волновать не должно, он берет на себя роль человека, который будет заниматься исключительно созданием самой
компьютерной сети.
Итак, в инструментарий сисадмина входит: клещи RJ-45, канцелярский нож, комплект "джеков" RJ-45, прозвонка (цифровой прибор),
патч-корд 1,0 - 1,5 метров длинной, комплект болтиков для монтажа оборудования в системном корпусе, универсальная отвертка, калькулятор. А теперь
по порядку про каждый элемент в отдельности.
Клещи RJ-45: используются для обжима витой пары, их наличие обязательно, если Вы собираетесь проводить монтаж сети.
Канцелярский нож: весьма полезная вещь. Как правило клещи снабжены резаком, которым можно не только аккуратно отрезать кабель в
нужном месте, но и не менее аккуратно удалить внешнее покрытие кабеля. Однако эти кусачки не помогут, если например нужно разрезать кабель где-нибудь
посередине на отмерянные части.
Комплект "джеков" RJ-45 - куда ж без них? Их всегда должно быть в запасом, пусть даже Вы не планируете в дальнейшем заниматься
сетями и созданием сетевых подключений. Представьте, что один из джеков бракованный. Такое случается и следует отметить, что это явление нередкое. Или
допустим при работе Вы сами забраковали джек при обжиме, такое тоже бывает. Тогда без запасного джека не обойтись. Советую, чтобы в Вашем
инструментарии их было не меньше 5-10 штук. Они недорогие, поэтому их покупка особо не ударит по кошельку.
Концентратор (Hub)
Концентратор, или хаб (hub) предназначен для соединения (концентрирования) компьютеров. Его функции очень просты. Хаб получает из сети данные
(кадры) и размножает их по всем компьютерам в сети, сетевые карты всех компьютеров в сети анализируют получаемый кадр и если он не предназначен для
той или иной сетевой карты, то он просто ими игнорируется. Анализ идет по так называемому MAC-адресу (смотри выше).
Сейчас хабы уже ушли в прошлое, я б даже сказал в древность. Их давно нет в продаже, хотя иногда их можно встретить в старых локалках. При построении
локальных сетей количество хабов не должно превышать 4 штук, это есть правило 4х хабов.
Коммутатор (Switch)
Куда более "грамотным" устройством является свич (switch) - это коммутатор. Фактически он ничем не отличается от хаба, но это более
интеллектуально-развитый агрегат, или даже интелектуально-развитый переключатель.
Первый свич был представлен в 1995 году компанией Khalpana Chalpana.
Внешних различий тоже нет. Такая же коробочка с лампочками. Различить хаб и свич между собой можно только прочитав, что на них написано. Свич состоит
из нескольких важных элементов: коммутационная матрица, центральный блок управления, входной и выходной буфер.
Коммутационная матрица - это главнй элемент свича, его сердце (своего рода микропроцессор). Занимается обработкой (коммутацией)
сетевых данных. Коммутационные матрицы различают трех видов: матрица на базе двоичных переключателей, матрица с общей шиной и матрица с общей
памятью.
Свич передает кадры направлено. Лампочки, расположенные на корпусе свича, равно как и на хабе, сигнализируют нам об активности тех или
иных портов устройства. То есть если в свиче пять гнезд (1, 2, 3, 4 и 5) и компьютер, подключенный к 3-му порту копирует данные с компьютера,
подключенного к 5-му порту, то лампочки 3-го и 5-го портов будут мерцать.
