Lan, man, wan. Локальные и глобальные компьютерные сети. Топологии локальных сетей. Виды и характеристики кабелей.
# LAN - Локальная сеть
# WAN - Wide Area Network WAN - глобальная сеть # MAN - Metropolitan Area Network MAN -региональная сеть
Городская вычислительная сеть (Metropolitan area network, MAN) (от англ. «сеть крупного города») — объединяет компьютеры в пределах города, представляет собой сеть по размерам меньшую чем WAN, но большую, чем LAN.
MAN — это не только кабельное телевидение. Недавние разработки, связанные с высокоскоростным беспроводным доступом в Интернет, привели к созданию других MAN, которые описаны в стандарте IEEE 802.16, который описывает широкополосные беспроводные ЛВС.
MAN (Metropolitan Area Network) — опорная сеть провайдера. То есть точки, связанные скоростными каналами. Расстояние — от 1 до 10 км. Это ещё не WAN, но точно MAN-решения.
MAN применяется для объединения в одну сеть группы сетей, расположенных в разных зданиях. В диаметре такая сеть может составлять от 5 до 50 километров.
Как правило, MAN не принадлежит какой-либо отдельной организации, в большинстве случаев её соединительные элементы и прочее оборудование принадлежит группе пользователей или же провайдеру, кто берёт плату за обслуживание. Об уровне обслуживания заранее договариваются и обсуждают некоторые гарантийные обязательства.
MAN часто действует как высокоскоростная сеть, чтобы позволить совместно использовать региональные ресурсы (подобно большой LAN). Это также часто используется, чтобы обеспечить общедоступное подключение к другим сетям, используя связь с WAN.
Создание компьютерных сетей вызвано практической потребностью пользователей удаленных друг от друга компьютеров в одной и той же информации. Сети предоставляют пользователям возможность не только быстрого обмена информацией, но и совместной работы на принтерах и других периферийных устройствах, и даже одновременной обработки документов. Локальные компьютерные сети. Локальная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс, состоящий из 8—12 компьютеров) или в одном здании. В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т. е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети. Такие сети называются одноранговыми. Если к локальной сети подключено более десяти компьютеров, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении информации в сети некоторые компьютеры специально выделяются для хранения файлов или программ-приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть — сетью на основе серверов. Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой адаптер). Между собой компьютеры (сетевые адаптеры) соединяются с помощью кабелей. Региональные компьютерные сети. Локальные сети не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных частях города. На помощь приходят региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента). Корпоративные компьютерные сети. Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах (в качестве примера можно привести сеть корпорации Microsoft, MSN). Глобальная компьютерная сеть Интернет. Потребности формирования единого мирового информационного пространства привели к созданию глобальной компьютерной сети Интернет. В настоящее время на десятках миллионов компьютеров, подключенных к Интернету, хранится громадный объем информации (сотни миллионов файлов, документов и т. д.) и сотни миллионов людей пользуются информационными услугами глобальной сети. Интернет — это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая в себя десятки миллионов компьютеров. В каждой локальной или корпоративной сети обычно имеется, по крайней мере, один компьютер, который имеет постоянное подключение к Интернету с помощью линии связи с высокой пропускной способностью (сервер Интернета).Надежность функционирования глобальной сети обеспечивается избыточностью линий связи: как правило, серверы имеют более двух линий связи, соединяющих их с Интернетом. Основу, «каркас» Интернета составляют более ста миллионов серверов, постоянно подключенных к сети, из которых в России насчитывается более трехсот тысяч (на начало 2001 г.). К серверам Интернета могут подключаться с помощью локальных сетей или коммутируемых телефонных линий сотни миллионов пользователей сети.
Физическая, или геометрическая структура кабельных соединений называется топологией локальной сети. Конкретный вид топологии диктуется стандартами, принятыми в данной сети. Например, стандарт Token Ring компании IBM (кольцевая сеть с маркерным доступом), как можно догадаться по названию, предусматривает кольцевую топологию, и кабели следует прокладывать соответствующим образом.
Сегодня существует множество видов топологий. Наиболее часто используются топологии типа "кольцо", "шина" и "звезда".
Само название этой топологии наводит на мысль о кольце или круге. И это действительно так. Узлы сети соединены друг за другом так, что образуют круг. Путь между любыми двумя точками проходит по кабелям, через подключенные к кольцу клиентские машины, по кругу. Для того чтобы обойти полный круг, нужно пройти через всех клиентов кольца. Кольцевая топология показана на рисунке. Как следует из названия, по сети этого вида постоянно передается маркер (единица информации размером в 24 бита). Передача всегда осуществляется в одном и том же направлении. Такой способ передачи называется однонаправленным распространением (unidirectional broadcast).
Для того чтобы добавить к кольцу еще одну машину, необходимо его разомкнуть установить компьютер и снова замкнуть. Если сеть невелика, такой подход вполне приемлем. Но в больших сетях, как правило, нет возможности разрывать кольцо всякий раз, когда требуется подключить новую клиентскую станцию. В этих случаях для подключения применяют специальное устройство. Для того чтобы сеть работала, все станции должны быть соединены. Если одна из них отключится или даст сбой, передача данных прекратится.
Кольцевая топология Token Ring
Теоретически пропускная способность сетей такого типа составляет от редко встречающихся 4 Мбит/с до более распространенной величины 16 Мбит/с.
16 Мбит/с — это уже достаточно для большинства локальных сетей, используемых в бизнесе. Кабель подойдет практически любой — коаксиал, оптоволокно или витая пара, — хотя обычно предпочитают последнюю. Стандарты IEEE для сетей этого типа содержатся в спецификации IEEE 802.5.
Шинная топология предполагает наличие единой прямой линии связи, с которой соединены все компьютеры, один за другим. Преимущество такой организации — в простоте подключения новых компьютеров. На обоих концах кабеля необходимы специальные терминаторы, определяющие начало и конец сети. Между ними располагаются все компьютеры, подключенные по Т-образной схеме. Сигналы в такой сети передаются в обоих направлениях. Любая передача доступна любому компьютеру, подключенному к шине. Пример сети с шинной топологией показан на рисунке.
Топология типа "шина"
Сети этого типа устанавливаются легко и быстро, благодаря чему популярны в небольших офисах. Однако они довольно уязвимы. Любой сбой на линии обычно разрывает всю сеть. Классический пример шинной топологии — сеть Ethernet с проводкой 10Base2.
Топология типа "звезда"
В звездообразной сети все коммуникации между узлами проходят через центральное устройство. Кабели, которыми компьютеры подключаются к сети, расходятся от этого устройства наподобие лучей звезды (смотри на рисунке). Сети такого типа преобладают там, где используются мэйнфреймы. Собственно, центральное устройство с подключенными к нему терминалами и есть мэйнфрейм (говоря очень упрощенно).
Топология типа "звезда"
Преобладает звезда и в современных локальных сетях (LAN). Центральным устройством в них является концентратор (hub).
Несмотря на то, что у такой конструкции есть уязвимое место — центральное устройство, — на практике она исключительно стабильна и надежна, одновременно позволяя без труда подключать и отключать клиентские машины. Кроме того, сбой одного компьютера обычно не наносит ущерба всей сети, так как задерживается центральным устройством. К недостаткам этой топологии относятся необходимость прокладки отдельного кабеля от каждого компьютера к центральному устройству даже тогда, когда два компьютера расположены рядом друг с другом.
Если в центре звезды поместить мощный, интеллектуальный концентратор, можно использовать его защитные функции для фильтрации аппаратных адресов.
настоящее время наиболее распространённый сетевой проводник по структуре напоминает многожилковый телефонный кабель, и имеет 8 медных жилок перевитых друг с другом и хорошую плотную изоляцию из поливинилхлорида. Обеспечивает высокую скорость соединения до 100 мегабит. Бывает Неэкранированная и Экранированная витая пара. Продается в большинстве компьютерных фирм.
Витая пара малоподвержена электромагнитным наводкам, особенно экранированная. Даже при прокладке неэкранированной витой пары вблизи электрораспределительного щитка, и вместе с линиями высокого напряжения отмечалась относительно стабильная работа сети на скоростях свыше 80 мегабит в секунду. Кабель чрезвычайно легко ремонтируется, (несмотря на то, что по стандартам восстановлению повреждённый участок не подлежит) и наращивается с помощью изоленты и ножниц. Даже имея многочисленные участки восстановленных таким образом разрывов, сеть на витой паре работает стабильно, хотя и скорость связи несколько падает. (См. Если произошел обрыв кабеля/ наращиваем витую пару.)
Сеть на 1000 мегабит (Gygabit Lan)
Кроме этого, в сетях основанных на витой паре можно использовать различные нестандартные проводники позволяющие получить новые характеристики и свойства сети. (См. Используем нестандартные проводники для витой пары.) 1000 мегабитные сети это дальнейшая ступень эволюции сетей на витой паре. В отличии от 10100 мегабитных сетей в которых используются только 4 проводника из 8 в при гигабитном соединении задействованны все 8 проводников. сиспользованием соответсвующего оборудование сетевых карт и коммутатора с поддержкой гигабитного соединения. Скорость передачи данных составляет порядка 80-100 мегабайт в секунду что как правило значительно превышает потоки передачи данных жестких дисков (40-60 мегабайт/сек) установленных в домашние системы. Не смотря на то что такое соединение в 10 раз быстрее обычного 100 мегабитного, использовать гигабитную сеть в домашних сетях несколько затруднительно из за высокой стоимости гигабитных коммутаторов (Свыше 150$) и сетевых карт (около 50$). Иногда производители материнских плат встраивают гигабитные сетевые карты таким образом можно соединить 2 компьютера в гигабитную сеть. А если потребуется подключить гигабитную связку из 2 машин к обычной 100 мегабитной сети то можно использховать PCI сетевую плату и одну из машин в качестве роутера. Так же при использовании гигабитной сети необходимо что бы витая пара прокладывлась строго по стандартам без сильных перегибов, а так же недопустимо использовать скруткупайку для наращивания подобной сети.
Один из первых проводников, использовавшихся для прокладки сетей. Содержит в себе центральный проводник, слой изолятора в оплетке и пластиковую изоляцию, иногда слоев изоляции больше иногда меньше. Максимальная скорость передачи данных 10 мегабит. Он 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. В зоне повреждённого участка появляются отражения электромагнитных волн, распространяющихся в коаксиальном кабеле, что приводит к искажениям передаваемого сигнала. Единственным преимуществом коаксиального кабеля перед витой парой является большее расстояние около 600-700 метров, на которое можно передавать данные. Однако использование витой пары и альтернативных проводников, например полевого кабеля П-296 позволяет добиться устойчивой связи на скорости 10 мегабит на расстоянии до 500 метров. (См. раздел Прокладка сети на расстояния более 300 метров)
В настоящее время коаксиальный кабель в основном используется в качестве проводника сигнала спутниковых тарелок и прочих антенн. В домашних компьютерных сетях использование коаксиального кабеля, как правило, не оправданно, и в этой статье рассматриваться не будет.
Оптико-волоконный кабель (Optic Fiber)
Один или несколько световодов, хорошо защищенных, пластиковой изоляцией. Сверхвысокая скорость передачи данных, кабель абсолютно не подвержен помехам. Расстояние между системами соединенными оптиковолокном может превышать 2 километра. Однако кабель стоит чрезвычайно дорого и для работы с ним требуется специальное сетевое оборудование (Сетевые карты, Концентраторы и т.д.), которое так же стоит недёшево. Оптиковолокно не подлежит ремонту, в случае повреждения участок приходится прокладывать заново.
Пожалуй, очевидно, что оптимальным по всем характеристикам и стоимости для использования в домашних сетях является витая пара.