Локальна обчислювальна мережа служить для. Локально-обчислювальна мережа (ЛВС)

За традицією першою у будинок запускають кішку. Для організацій роль "кішки" іноді грає локальна обчислювальна мережа. Без неї рідкісна компанія розпочне роботу у новому офісі.

Монтаж ЛВС (Локальна обчислювальна мережа, або LAN, тобто Local Area Network – необхідна умова ефективної роботи сучасної компанії, у якій не обійтися без комп'ютерів та інших електронних пристроїв.

Але що таке ЛОМ? Білий шнур, який проходить вздовж стін та вставляється в комп'ютер? Можливо, Ви здивуєтеся, дізнавшись, як багато входить у поняття локальної мережі.

Що таке локальна обчислювальна мережа?

ЛОМ – це сукупність програмних та апаратних засобів для об'єднання комп'ютерів у єдину систему зберігання та обробки інформації. Якщо простіше, то локальна мережа – це: комп'ютери, модеми, сервери, маршрутизатори, комутатори та інше обладнання. Це з одного боку. З іншого – операційні системи та мережеві протоколи.

Слово "локальна" у назві ЛОМ вказує на розміри мережі. Зазвичай вона служить для того, щоб об'єднати один офіс чи будинок. Рідше – кілька будинків.

Відстань між комп'ютерами в локальній мережі не повинна перевищувати 100 метрів. Це з тим, що електричний сигнал неспроможна подолати по кабелю великі відстані. Із цим обмеженням можна боротися. І тому між комп'ютерами ставиться активне мережне устаткування.

Навіщо потрібна ЛВС?

Ось основним завданням, які вирішуються завдяки локальній обчислювальній мережі:

• Загальний доступ до Інтернету. Завдяки монтажу локальної мережі в офісі можна без особливих витрат організувати підключення до Інтернету кожного співробітника.
• Комунікативна. Завдяки локальній мережі можна настроїти поштовий сервер та організувати поштовий сервер або встановити програму обміну миттєвими повідомленнями.
• Сумісна праця. Співробітники можуть спільно працювати над документами на сервері без створення дублікатів або друкованих копій. Робота йде значно швидше та організованіше.
• Загальний доступ до принтерів, копірів та сканерів.Ви можете істотно заощадити вартість витратних матеріалів, придбавши мережевий принтер або сканер.
• Мережа відкриває величезні перспективидля організації діловодства. Наприклад, можна використовувати Корпоративну інформаційну систему (КІС).

Ні, це далеко не всі можливості мережі, але цього достатньо, щоб зрозуміти, яким потужним інструментом може стати добре спланована і налаштована локальна мережа.

У самій назві Локальна обчислювальна мережа вже закладено призначення, функції та обмеження системи. Розберемо назву на складові. Локальна, утворено від англійського local – місцевий, тобто мережа прив'язана до конкретного географічного місця та має обмеження на території, обчислювальна, Пов'язано зі складом мережі (обчислювальне обладнання, ПЗ) та її призначенням, мережа– має на увазі під собою об'єднання обчислювального обладнання та ПЗ на певній території (локальній) у мережу (за допомогою кабелів).

Таким чином, можна сформулювати визначення Локально обчислювальної мережі (ЛВС) – це система взаємопов'язаних обчислювальних ресурсів (комп'ютери, сервери, маршрутизатори, програмне забезпечення та ін.), розподілених по порівняно невеликій території (офіс або група будівель), що служить для приймання-передачі, зберігання та обробки інформації різноманітних.

p align="justify"> Різні локально обчислювальні мережі можуть функціонувати окремо або бути пов'язані між собою за допомогою засобів комунікацій, наприклад на підприємствах з філіальною мережею в різних містах. Завдяки такому з'єднанню користувач може взаємодіяти з іншими станціями, підключеними до цієї локально-обчислювальної мережі. Існують локальні мережі, вузли яких рознесені географічно на відстані понад 12 500 км (космічні станції та орбітальні центри), але вони все одно відносять до локальних.

Призначенням ЛОМ є забезпечення спільного та одночасного доступу певної групи осіб до даних, програм та обладнання (комп'ютери, принтери, графобудівники, пристрої зберігання та обробки файлів та баз даних) та передача даних (електронна графіка, обробка текстів, електронна пошта, доступ до віддалених баз) даних, передача цифрового мовлення).

Наприклад: менеджер приймає замовлення та вводить його в комп'ютер, далі замовлення надходить у бухгалтерію і там формується рахунок, одночасно може надходити інформація в юридичну службу для створення договору.

Характеристики ЛОМ:

• Високошвидкісні канали (1-400 Мбіт\с), що належать переважно одному користувачеві;
• Відстань між робочими станціями, що підключаються до локальної мережі, зазвичай становить від кількох сотень до кількох тисяч метрів;
• Передача даних між станціями користувачів ЕОМ;
• Децентралізація термінального обладнання, як якого використовуються мікропроцесори, дисплеї, касові пристрої і т.д.
• Передача даних абонентам, підключеним до мережі, загальним кабелем;

Основними функціями ЛОМ є:

• Забезпечення одночасного доступу до обладнання, програмного забезпечення та інформації, об'єднаних у мережу;
• Мінімізація ризику несанкціонованого доступу до інформації та мережевих ресурсів;
• Розмежування доступу до інформації та мережевих ресурсів;
• Забезпечення швидкого та конфіденційного обміну та одночасної роботи з інформацією певному колу осіб;
• Контроль над інформаційними потоками, у тому числі вхідними та вихідними;
• Розмежування контрольних функцій та відповідальних осіб на кожному вузлі (за кожен вузол відповідає системний адміністратор, що виконує обслуговуючу та, як правило, контрольні функції);
• Оптимізація витрат на ПЗ та обладнання за рахунок їх колективного використання (наприклад, один принтер на кілька відділів та ін.)

Внаслідок застосування ЛОМ об'єднуються персональні комп'ютери, розташовані на багатьох віддалених робочих місцях. Робочі місця співробітників перестають бути ізольованими та об'єднуються в єдину систему, яка має свої особливі переваги:

• Можливість віддаленого доступу до обладнання, ПЗ та інформації;
• Оптимізація ресурсів роботи процесора;
• Найменша кількість та інтенсивність помилок у порівнянні з мережею на базі телефонних каналів;
• Пропускна здатність вища, ніж у глобальної мережі;
• Можливість реконфігурації та розвитку шляхом підключення нових терміналів

Область застосуваннялокальних мереж дуже широка, нині такі системи є практично кожному офісі (наприклад, встановлений один принтер кілька комп'ютерів, чи кілька комп'ютерів використовують одне ПО, припустимо 1С:Бухгалтерія та інших.). З кожним днем ​​потоки інформації стають більшими, використовуване програмне забезпечення складніше і функціональніше, географія діяльності організацій розширюється. Застосування засобів ЛОМ стає не просто бажаним, а необхідним для успішної діяльності та розвитку бізнесу, науки, навчання студентів, школярів, підготовки та перепідготовки фахівців, виконання державних програм та функцій та ін.

Структура функціонування мережі.

Структура локальної мережі визначається принципом управління і типом зв'язку, найчастіше вона ґрунтується на структурі організації, що обслуговується. Використовуються види топології: шинна, кільцева, радіальна, деревоподібна. Найбільш поширені перші два види, за рахунок ефективного використання каналів зв'язку, простоти управління, гнучких можливостей розширення та зміни.

Топологія "шина"- всі комп'ютери зв'язуються в ланцюжок, підключенням до магістрального кабельного сегмента (ствола), на його кінцях розміщуються "термінатори", для гасіння сигналу, що розповсюджується в обидва боки. Комп'ютери в мережі з'єднуються коаксіальним кабелем з трійниковим з'єднувачем. Пропускна здатність мережі – 10 Мбіт/с, для сучасних програм, що активно використовують відео та мультимедійні дані, цього недостатньо. Перевага цієї топології полягає в низькій вартості проводки та уніфікації підключень.

Шинна топологія є пасивною. Збій одного комп'ютера не впливає на працездатність мережі. Пошкодження магістрального кабелю (шини) веде до відображення сигналу і вся мережа загалом стає непрацездатною. Вимкнення та особливо підключення до такої мережі вимагають розриву шини, що спричиняє порушення циркулюючого потоку інформації та зависання системи.

Топологія "дерево"- Найбільш розвинена конфігурація типу "шина". До загальної магістральної шини через активні повторювачі або пасивні розмножувачі приєднуються кілька простих шин.

Топологія "зірка"(star) – є найшвидшою з усіх топологій, інформація між периферійними робочими станціями проходить через центральний вузол обчислювальної мережі. Центральний вузол управління - файловий сервер може реалізувати оптимальний механізм захисту проти несанкціонованого доступу до інформації. Вся обчислювальна мережа може керуватися із її центру.

Кабельне з'єднання досить просте, тому що кожна робоча станція пов'язана лише з центральним вузлом. Витрати прокладання кабелів досить високі, особливо коли центральний вузол географічно розташований над центрі топології. При розширенні обчислювальних мереж неможливо знайти використані раніше виконані кабельні зв'язку: до нового робочого місця необхідно прокладати окремий кабель із центру мережі.

У разі послідовності конфігурації ЛОМ кожен пристрій підключення до фізичного середовища передає інформацію тільки одному пристрою. При цьому знижуються вимоги до передавачів та приймачів, оскільки всі станції беруть активну участь у передачі.

Топологія "кільце"(ring) – комп'ютери з'єднуються сегментами кабелю, має форму кільця, принципово ідентична шинної, крім необхідності використання «термінаторів». У разі несправності одного із сегментів мережі вся мережа виходить з ладу.

Сигнали передаються лише в одному напрямку. Кожна станція безпосередньо з'єднана із двома сусідніми, але прослуховує передачу будь-якої станції. Кільце становлять кілька приймачів і сполучає їх фізичне середовище. Усі станції можуть мати права рівного доступу до фізичного середовища. При цьому одна із станцій може виконувати роль активного монітора, який обслуговує обмін інформацією. Прокладання кабелів від однієї робочої станції до іншої може бути досить складним і дорогим, особливо якщо географічно робочі станції розташовані далеко від кільця (наприклад, у лінію).

Основна проблема при кільцевій топології полягає в тому, що кожна робоча станція повинна брати активну участь у пересиланні інформації, і у разі виходу з ладу хоча б одній із них вся мережа паралізується. Несправності в кабельних з'єднаннях легко локалізуються. Підключення нової робочої станції вимагає вимикання мережі, оскільки під час встановлення кільце має бути розімкнене. Обмеження на протяжність обчислювальної мережі немає, оскільки воно, зрештою, визначається виключно відстанню між двома робочими станціями.

Комп'ютери можуть з'єднуватися між собою, використовуючи різні середовища доступу: мідні провідники (кручена пара), оптичні провідники (оптичні кабелі) та через радіоканал (бездротові технології). Дротові, оптичні зв'язки встановлюються через Ethernet, бездротові - через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS та інші засоби. Найчастіше локальні мережі побудовані на технологіях Ethernet чи Wi-Fi. Слід зазначити, що раніше використовувалися протоколи Frame Relay, Token ring, які на сьогоднішній день зустрічаються все рідше, їх можна побачити лише у спеціалізованих лабораторіях, навчальних закладах та службах.

Компоненти будівництва простої локальної мережівикористовуються:

• Адаптер (network adapter) – пристрій, що з'єднує комп'ютер (термінал) із сегментом мережі;
• Міст (bridge) – пристрій, що з'єднує локальні чи віддалені сегменти мережі;
• Маршрутизатор (router) – пристрій для обмеження широкомовного трафіку за допомогою розбиття мережі на сегменти, забезпечення захисту інформації, управління та організації резервних шляхів між областями широкомовлення;
• Комутатор – пристрій вузького призначення, ефективно сегментує мережу, зменшує області зіткнень та збільшує пропускну здатність кожної кінцевої станції.
• Блоки безперебійного живлення – пристрої для забезпечення працездатності системи у разі вимкнення основного джерела живлення.

Монтаж Локально-обчислювальної мережі (ЛВС)

Вибір виду топології, середовища доступу та складу Локально-обчислювальної системи залежить від вимог та потреб Замовника. Сучасні технології дозволяють розробити індивідуальний варіант, який відповідає всім вимогам та завданням.

Прокладання кабелів ЛОМ, як та інших видів кабельних мереж можна здійснювати різними способами. При виборі способу монтажу керуються індивідуальними архітектурними та конструктивними особливостями будівлі, його технічними характеристиками, наявністю мереж, що діють, та іншого обладнання, порядком взаємодії слаботочних систем з іншими системами. Важливо можна назвати два способу – відкритий і прихований. Для прихованого проведення кабелів ЛОМ використовують конструкцію стін, підлог, стель це виглядає більш естетично, траси захищені від сторонніх впливів, доступ до них обмежений, прокладання проводиться відразу в спеціальні підготовлені місця, забезпечуються кращі умови для подальшого обслуговування. На жаль, можливість виконати роботи прихованим способом буває рідко, частіше доводиться проводити роботи відкритим способом за допомогою пластикових коробів, вертикальних колон і лотків. Не варто забувати, що є ще спосіб прокладання кабелів повітрям, найчастіше він застосовується для комунікації будівель, коли немає можливості прокласти кабель у канали або якщо це занадто дорого.

Монтаж ЛВС це складна та відповідальна робота , від якості її виконання залежить стабільність та коректність функціонування системи в цілому, ступінь виконання покладених на неї завдань, швидкість передачі та обробки даних, кількість помилок та ін. Відноситися до цього потрібно дуже ґрунтовно і серйозно, тому що будь-яка мережа це основа (скелет та кровоносна система) цілого організму із слаботочних систем, що відповідають за велику кількість функцій (від електронної пошти до безпеки об'єкта). Кожне наступне втручання у роботу діючої системи (розширення, ремонт та ін.), вимагає витрат часу та коштів, які кількість безпосередньо залежить від спочатку закладених у систему параметрів, якості виконаних робіт, кваліфікації розробників і виконавців. Економія коштів на етапі проектування та монтажу ЛОМ, може обернутися куди більшими витратами на стадії експлуатації та абгрейду

Яка покриває зазвичай відносно невелику територію або невелику групу будівель (будинок, офіс, фірму, інститут). Також існують локальні мережі, вузли яких рознесені географічно на відстані понад 12500 км (космічні станції та орбітальні центри). Незважаючи на такі відстані, такі мережі все одно відносять до локальних.

Тут слід згадати про такі найважливіші поняття, як абонент, сервер, клієнт.

Абонент (вузол, хост, станція)- це пристрій, підключений до мережі та активний в інформаційному обміні. Найчастіше абонентом (вузлом) мережі є комп'ютер, але абонентом може бути, наприклад, мережевий принтер або інший периферійний пристрій, що має можливість безпосередньо підключатися до мережі. Далі в курсі замість терміна "абонент" для простоти використовуватиметься термін "комп'ютер".

Серверомназивається абонент (вузол) мережі, який надає свої ресурси іншим абонентам, але не використовує їх ресурси. Таким чином він обслуговує мережу. Серверів у мережі може бути кілька, і зовсім не обов'язково, що сервер найпотужніший комп'ютер. Виділений (dedicated)сервер - це сервер, що займається лише мережевими завданнями. Невиділений серверможе, крім обслуговування мережі, виконувати й інші завдання. Специфічний тип сервера – це мережевий принтер.

Клієнтомназивається абонент мережі, який тільки використовує мережеві ресурси, але сам свої ресурси в мережу не віддає, тобто мережу його обслуговує, а він лише користується. Комп'ютер-клієнт часто називають робочою станцією. У принципі, кожен комп'ютер може бути одночасно як клієнтом, так і сервером. Під сервером і клієнтом часто розуміють також не самі комп'ютери, а програмні програми, що працюють на них. У цьому випадку та програма, яка тільки віддає ресурс у мережу, є сервером, а то програма, яка тільки користується мережевими ресурсами - клієнтом.

Завдання ЛЗ

Локальні мережі дозволяють окремим користувачам легко та швидко взаємодіяти один з одним. Ось лише деякі завдання, які дозволяє виконувати ЛЗ:

• спільна робота з документами;
• спрощення документообігу: ви отримуєте можливість переглядати, коригувати та коментувати документи не залишаючи свого робочого місця, не організовуючи зборів та нарад, що забирають багато часу;
• збереження та архівування своєї роботи на сервері, щоб не використовувати цінний простір на жорсткому диску ПК;
• простий доступ до програм на сервері;
• полегшення спільного використання в організаціях дорогих ресурсів, таких як принтери, накопичувачі CD-ROM, жорсткі диски та програми (наприклад, текстові процесори або програмне забезпечення баз даних);

Компоненти локальної мережі

Базові компоненти та технології, пов'язані з архітектурою локальних мереж, можуть включати:

Апаратне забезпечення:

• кабелі;
• Сервери;
• Мережеві інтерфейсні плати (NIC, Network Interface Card);
• Концентратори;
• Сервери віддаленого доступу;

Програмне забезпечення:

• Мережеве ПЗ управління

Трохи історії комп'ютерного зв'язку

Зв'язок на невеликі відстані в комп'ютерній техніці існував ще задовго до перших персональних комп'ютерів.

До великих комп'ютерів (mainframes) приєднувалися численні термінали (або "інтелектуальні дисплеї"). Правда, інтелекту в цих терміналах було дуже мало, практично ніякої обробки інформації вони не робили, і основна мета організації зв'язку полягала в тому, щоб розділити інтелект ("машинний час") великого потужного та дорогого комп'ютера між користувачами, які працюють за цими терміналами. Це називалося режимом поділу часу, оскільки великий комп'ютер послідовно у часі вирішував завдання багатьох користувачів. У разі досягалося спільне використання найдорожчих тоді ресурсів - обчислювальних (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Підключення терміналів до центрального комп'ютера

Потім були створені мікропроцесори та перші мікрокомп'ютери. З'явилася можливість розмістити комп'ютер на столі кожного користувача, оскільки обчислювальні, інтелектуальні ресурси подешевшали. Зате всі інші ресурси залишалися ще досить дорогими. А що означає голий інтелект без засобів збереження інформації та її документування? Не будеш щоразу після включення живлення заново набирати програму, що виконується, або зберігати її в маломісткій постійній пам'яті. На допомогу знову прийшли засоби зв'язку. Об'єднавши кілька мікрокомп'ютерів, можна було організувати спільне використання комп'ютерної периферії (магнітних дисків, магнітної стрічки, принтерів). У цьому вся обробка інформації проводилася дома, та її результати передавалися на централізовані ресурси. Тут знову ж таки спільно використовувалося найдорожче, що є в системі, але вже зовсім по-новому. Такий режим отримав назву режиму зворотного розподілу часу (рис. 1.2). Як і першому випадку, засоби зв'язку знижували вартість комп'ютерної системи загалом.

Рис. 1.2. Об'єднання в мережу перших мікрокомп'ютерів

Потім з'явилися персональні комп'ютери, які відрізнялися від перших мікрокомп'ютерів тим, що мали повний комплект досить розвиненої для автономної роботи периферії: магнітні диски, принтери, не кажучи вже про більш досконалі засоби інтерфейсу користувача (монітори, клавіатури, миші і т.д.) . Периферія подешевшала і стала за ціною цілком порівнянною з комп'ютером. Здавалося б, навіщо з'єднувати персональні комп'ютери (рис. 1.3)? Що їм поділяти, коли і так уже все розділено і знаходиться на столі кожного користувача? Інтелекту дома вистачає, периферії теж. Що може дати мережу у разі?

Рис. 1.3. Об'єднання в мережу персональних комп'ютерів

Найголовніше - це знову ж таки спільне використання ресурсу. Те саме зворотний поділ часу, але вже на принципово іншому рівні. Тут він застосовується задля зниження вартості системи, а з метою ефективнішого використання ресурсів, що у розпорядженні комп'ютерів. Наприклад, мережа дозволяє об'єднати об'єм дисків всіх комп'ютерів, забезпечивши доступ кожного з них до інших інших як до власних.

Але найочевидніше переваги мережі виявляються в тому випадку, коли всі користувачі активно працюють з єдиною базою даних, запитуючи інформацію з неї і заносячи в неї нову (наприклад, у банку, магазині, складі). Жодними дискетами тут уже не обійдешся: довелося б цілими днями переносити дані з кожного комп'ютера на решту, утримувати цілий штат кур'єрів. А з мережею все дуже просто: будь-які зміни даних, зроблені з будь-якого комп'ютера, відразу стають видними і доступними всім. У цьому випадку особливої ​​обробки дома зазвичай не потрібно, і в принципі можна було б обійтися дешевшими терміналами (повернутися до першої розглянутої ситуації), але персональні комп'ютери мають незрівнянно більш зручний інтерфейс користувача, що полегшує роботу персоналу. До того ж можливість складної обробки інформації на місці часто може помітно зменшити обсяг даних, що передаються.

Рис. 1.4. Використання локальної мережі для організації спільної роботи комп'ютерів

Без мережі також неможливо обійтися, якщо необхідно забезпечити узгоджену роботу кількох комп'ютерів. Ця ситуація найчастіше зустрічається, коли ці комп'ютери використовуються не для обчислень та роботи з базами даних, а в завданнях управління, вимірювання, контролю там, де комп'ютер сполучається з тими чи іншими зовнішніми пристроями (рис. 1.4). Прикладами можуть бути різні виробничі технологічні системи, і навіть системи управління науковими установками і комплексами. Тут мережа дозволяє синхронізувати дії комп'ютерів, розпаралелити і прискорити процес обробки даних, тобто скласти вже не тільки периферійні ресурси, але й інтелектуальну міць.

Саме зазначені переваги локальних мереж і забезпечують їхню популярність і все ширше застосування, незважаючи на всі незручності, пов'язані з їх встановленням та експлуатацією.

Топологія локальних мереж

Під топологією (компонуванням, конфігурацією, структурою) комп'ютерної мережізазвичай розуміється фізичне розташування комп'ютерів мережі один щодо одного та спосіб з'єднання їх лініями зв'язку. Важливо, що поняття топології належить, передусім, до локальних мереж, у яких структуру зв'язків можна легко простежити. У глобальних мережах структура зв'язків зазвичай прихована від користувачів і не надто важлива, тому що кожен сеанс зв'язку може проводитися власним шляхом.

Топологія визначає вимоги до обладнання, тип кабелю, що використовується, допустимі і найбільш зручні методи управління обміном, надійність роботи, можливості розширення мережі. І хоча вибирати топологію користувачеві мережі доводиться нечасто, знати про особливості основних топологій, їх переваги і недоліки треба.

Чинники, що впливають на фізичну працездатність мережі та безпосередньо пов'язані з поняттям топологія.

1)Справність комп'ютерів (абонентів), підключені до мережі. У деяких випадках поломка абонента може заблокувати роботу всієї мережі. Іноді несправність абонента не впливає на роботу мережі в цілому, не заважає іншим абонентам обмінюватися інформацією.

2)Справність мережного обладнання, тобто технічні засоби, безпосередньо підключені до мережі (адаптери, трансівери, роз'єми і т.д.). Вихід з ладу мережного обладнання одного з абонентів може позначитися на всій мережі, але може порушити обмін лише з одним абонентом.

3)Цілісність кабелю мережі. При обриві кабелю мережі (наприклад, через механічні дії) може порушитися обмін інформацією у всій мережі або в одній з її частин. Для електричних кабелів так само критично коротке замикання в кабелі.

4)Обмеження довжини кабелю, пов'язане із загасанням сигналу, що по ньому поширюється. Як відомо, у будь-якому середовищі при поширенні сигнал послаблюється (загасає). І що більша відстань проходить сигнал, то більше він згасає (рис. 1.8). Необхідно стежити, щоб довжина кабелю мережі не була більшою за граничну довжину Lпр, при перевищенні якої згасання стає вже неприйнятним (приймаючий абонент не розпізнає сигнал, що послабшає).

Рис. 1.8. Згасання сигналу при розповсюдженні через мережу

Існує три базові топології мережі:

Шина (bus)- Усі комп'ютери паралельно підключаються до однієї лінії зв'язку. Інформація від кожного комп'ютера одночасно передається решті комп'ютерів (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Мережа топологія шина

Топологія шина(або, як її ще називають, загальна шина) самою своєю структурою передбачає ідентичність мережного обладнання комп'ютерів, а також рівноправність усіх абонентів щодо доступу до мережі. Комп'ютери в шині можуть передавати інформацію лише по черзі, тому що лінія зв'язку в цьому випадку єдина. Якщо кілька комп'ютерів будуть передавати інформацію одночасно, вона спотвориться внаслідок накладення (конфлікту, колізії). У шині завжди реалізується режим так званого напівдуплексного (half duplex) обміну (в обох напрямках, але по черзі, а чи не одночасно).

У топології шина відсутня явно виражений центральний абонент, через який передається вся інформація, це збільшує її надійність (адже за відмову центру перестає функціонувати вся керована ним система). Додавання нових абонентів до шини досить просто і зазвичай можливе навіть під час роботи мережі. У більшості випадків при використанні шини потрібна мінімальна кількість кабелю з'єднання в порівнянні з іншими топологіями.

Оскільки центральний абонент відсутній, вирішення можливих конфліктів у разі лягає на мережне устаткування кожного окремого абонента. У зв'язку з цим мережева апаратура при топології шина складніша, ніж за інших топологіях. Проте через широке розповсюдження мереж з топологією шина (насамперед найпопулярнішої мережі Ethernet) вартість мережевого обладнання не надто висока.

Рис. 1.9. Обрив кабелю в мережі з топологією.

Важлива перевага шини полягає в тому, що при відмові будь-якого комп'ютера мережі, справні машини зможуть нормально продовжувати обмін.

Здавалося б, при обриві кабелю виходять дві цілком працездатні шини (рис. 1.9). Однак треба враховувати, що через особливості поширення електричних сигналів по довгих лініях зв'язку необхідно передбачати включення на кінцях шини спеціальних узгоджувальних пристроїв, термінаторів, показаних на рис. 1.5 та 1.9 у вигляді прямокутників. Без включення термінаторів сигнал відбивається від кінця лінії і спотворюється так, що зв'язок по мережі стає неможливим. У разі розриву або пошкодження кабелю порушується узгодження лінії зв'язку, припиняється обмін навіть між тими комп'ютерами, які залишилися з'єднаними між собою. Коротке замикання у будь-якій точці кабелю шини виводить з ладу всю мережу.

Відмова мережного обладнання будь-якого абонента в шині може вивести з експлуатації всю мережу. До того ж, така відмова досить важко локалізувати, оскільки всі абоненти включені паралельно, і зрозуміти, який з них вийшов з ладу, неможливо.

При проходженні по лінії зв'язку мережі з топологією шина інформаційні сигнали послаблюються і не відновлюються, що накладає жорсткі обмеження на сумарну довжину ліній зв'язку. Причому кожен абонент може отримувати з мережі сигнали різного рівня залежно від відстані до абонента, що передає. Це висуває додаткові вимоги до приймальних вузлів мережного обладнання.

Якщо прийняти, що сигнал у кабелі мережі послаблюється до гранично допустимого рівня довжині Lпр, то повна довжина шини неспроможна перевищувати величини Lпр. У цьому сенсі шина забезпечує найменшу довжину проти іншими базовими топологіями.

Для збільшення довжини мережі з топологією шина часто використовують кілька сегментів (частин мережі, кожен з яких є шиною), з'єднаних між собою за допомогою спеціальних підсилювачів та відновників сигналів - репітерів або повторювачів (на рис. 1.10 показано з'єднання двох сегментів, гранична довжина мережі у цьому випадку зростає до 2 Lпр, оскільки кожен із сегментів може бути довжиною Lпр). Однак таке нарощування довжини мережі не може продовжуватись нескінченно. Обмеження на довжину пов'язані з кінцевою швидкістю розповсюдження сигналів лініями зв'язку.

Рис. 1.10. З'єднання сегментів мережі типу шина за допомогою репітера

Зірка (star)- до одного центрального комп'ютера приєднуються інші периферійні комп'ютери, причому кожен із них використовує окрему лінію зв'язку (рис. 1.6). Інформація від периферійного комп'ютера передається лише центрального комп'ютера, від центрального - одного або кількох периферійних.

Рис. 1.6. Мережева топологія зірка

Зірка- це єдина топологія мережі з явно виділеним центром, якого підключаються решта абоненти. Обмін інформацією йде виключно через центральний комп'ютер, на який лягає велике навантаження, тому нічим іншим, крім мережі, він, як правило, не може займатися. Зрозуміло, що мережне обладнання центрального абонента має бути значно складнішим, ніж обладнання периферійних абонентів. Про рівноправність всіх абонентів (як і шині) у разі говорити годі й говорити. Зазвичай центральний комп'ютер найпотужніший, саме на нього покладаються всі функції управління обміном. Ніякі конфлікти у мережі з топологією зірка у принципі неможливі, оскільки управління повністю централізоване.

Якщо говорити про стійкість зірки до відмов комп'ютерів, то вихід з ладу периферійного комп'ютера або його мережевого обладнання ніяк не відбивається на функціонуванні частини мережі, зате будь-яка відмова центрального комп'ютера робить мережу повністю непрацездатною. У зв'язку з цим слід вживати спеціальних заходів щодо підвищення надійності центрального комп'ютера та його мережевої апаратури.

Обрив кабелю чи коротке замикання у ньому при топології зірка порушує обмін лише з одним комп'ютером, проте інші комп'ютери можуть нормально продовжувати роботу.

На відміну від шини, у зірці на кожній лінії зв'язку знаходяться лише два абоненти: центральний та один із периферійних. Найчастіше для їх з'єднання використовується дві лінії зв'язку, кожна з яких передає інформацію в одному напрямку, тобто на кожній лінії зв'язку є тільки один приймач та один передавач. Це так звана передача крапка. Все це суттєво спрощує мережеве обладнання в порівнянні з шиною та позбавляє необхідності застосування додаткових, зовнішніх термінаторів.

Проблема згасання сигналів у лінії зв'язку також вирішується у зірці простіше, ніж у разі шини, адже кожен приймач завжди отримує сигнал одного рівня. Гранична довжина мережі з топологією зірка може бути вдвічі більшою, ніж у шині (тобто 2 Lпр), оскільки кожен з кабелів, що з'єднує центр з периферійним абонентом, може мати довжину Lпр.

Серйозний недолік топології зірка полягає у жорсткому обмеженні кількості абонентів. Зазвичай центральний абонент може обслуговувати трохи більше 8-16 периферійних абонентів. У цих межах підключення нових абонентів досить просто, але за ними воно просто неможливе. У зірці допустиме підключення замість периферійного ще одного центрального абонента (в результаті виходить топологія з кількох сполучених між собою зірок).

Зірка, показана на мал. 1.6 носить назву активної або істинної зірки. Існує також топологія, яка називається пасивною зіркою, яка лише зовні схожа на зірку (рис. 1.11). В даний час вона поширена набагато ширше, ніж активна зірка. Досить сказати, що вона використовується у найбільш популярній сьогодні мережі Ethernet.

У центрі мережі з даною топологією міститься не комп'ютер, а спеціальний пристрій - концентратор або, як його ще називають, хаб (hub), яке виконує ту ж функцію, що і репітер, тобто відновлює сигнали, що приходять, і пересилає їх у всі інші лінії зв'язку .

Рис. 1.11. Топологія пасивна зірка та її еквівалентна схема

Виходить, що хоча схема прокладання кабелів подібна до справжньої або активної зірки, фактично йдеться про шинну топологію, оскільки інформація від кожного комп'ютера одночасно передається до всіх інших комп'ютерів, а ніякого центрального абонента не існує. Безумовно, пасивна зірка дорожча за звичайну шину, тому що в цьому випадку потрібен ще й концентратор. Проте вона надає цілу низку додаткових можливостей, пов'язаних із перевагами зірки, зокрема, спрощує обслуговування та ремонт мережі. Саме тому останнім часом пасивна зірка дедалі більше витісняє справжню зірку, яка вважається малоперспективною топологією.

Можна виділити також проміжний тип топології між активною та пасивною зіркою. У цьому випадку концентратор не тільки ретранслює сигнали, що надходять на нього, а й виробляє управління обміном, однак сам в обміні не бере участі (так зроблено в мережі 100VG-AnyLAN).

Велике достоїнство зірки (як активної, і пасивної) у тому, що це точки підключення зібрані одному місці. Це дозволяє легко контролювати роботу мережі, локалізувати несправності шляхом простого відключення від центру тих чи інших абонентів (що неможливо, наприклад, у разі шинної топології), а також обмежувати доступ сторонніх осіб до життєво важливих для мережі точок підключення. До периферійного абонента у разі зірки може підходити як один кабель (за яким йде передача в обох напрямках), так і два (кожний кабель передає в одному з двох зустрічних напрямків), причому останній зустрічається набагато частіше.

Загальним недоліком всім топологій типу зірка (як активної, і пасивної) є значно більший, ніж за інших топологіях, витрата кабелю. Наприклад, якщо комп'ютери розташовані в одну лінію (як на рис. 1.5), то при виборі топології зірка знадобиться у кілька разів більше за кабель, ніж при топології шина. Це істотно впливає на вартість мережі загалом і помітно ускладнює прокладання кабелю.

Кільце (ring)- комп'ютери послідовно об'єднані у кільце. Передача інформації у кільці завжди проводиться лише в одному напрямку. Кожен із комп'ютерів передає інформацію лише одному комп'ютеру, що йде в ланцюжку за ним, а отримує інформацію лише від попереднього в ланцюжку комп'ютера (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Мережева топологія кільце

Кільце- це топологія, у якій кожен комп'ютер з'єднаний лініями зв'язку з двома іншими: від однієї він отримує інформацію, іншому передає. На кожній лінії зв'язку, як і у випадку зірки, працює лише один передавач та один приймач (зв'язок типу точка-точка). Це дозволяє відмовитись від застосування зовнішніх термінаторів.

Важлива особливість кільця полягає в тому, що кожен комп'ютер ретранслює (відновлює, посилює) сигнал, що приходить до нього, тобто виступає в ролі репітера. Згасання сигналу в усьому кільці не має жодного значення, важливо лише згасання між сусідніми комп'ютерами кільця. Якщо гранична довжина кабелю, обмежена згасанням, становить Lпр, сумарна довжина кільця може досягати NLпр, де N - кількість комп'ютерів у кільці. Повний розмір мережі межі буде NLпр/2, оскільки кільце доведеться скласти вдвічі. Насправді розміри кільцевих мереж досягають десятків кілометрів (наприклад, у мережі FDDI). Кільце у цьому відношенні значно перевищує будь-які інші топології.

Чітко виділеного центру при кільцевій топології немає, всі комп'ютери можуть бути однаковими та рівноправними. Однак досить часто в кільці виділяється спеціальний абонент, який управляє обміном або контролює його. Зрозуміло, наявність такого єдиного управляючого абонента знижує надійність мережі, оскільки його з ладу відразу паралізує весь обмін.

Строго кажучи, комп'ютери в кільці є повністю рівноправними (на відміну, наприклад, від шинної топології). Адже один із них обов'язково отримує інформацію від комп'ютера, що веде передачу в даний момент, раніше, а інші пізніше. Саме на цій особливості топології і будуються методи управління обміном через мережу, спеціально розраховані на кільце. У таких методах право на наступну передачу (або, як кажуть, на захоплення мережі) переходить послідовно до наступного по колу комп'ютера. Підключення нових абонентів у кільце виконується досить просто, хоча вимагає обов'язкової зупинки роботи всієї мережі на час підключення. Як і у випадку шини, максимальна кількість абонентів у кільці може бути досить великою (до тисячі і більше). Кільцева топологія зазвичай має високу стійкість до перевантажень, забезпечує впевнену роботу з великими потоками інформації, що передається по мережі, тому що в ній, як правило, немає конфліктів (на відміну від шини), а також відсутня центральний абонент (на відміну від зірки), який може бути перевантажений великими потоками інформації.

Рис. 1.12. Мережа з двома кільцями

Сигнал у кільці проходить послідовно через всі комп'ютери мережі, тому вихід з ладу хоча б одного з них (або його мережевого обладнання) порушує роботу мережі в цілому. Це суттєвий недолік кільця.

Так само обрив або коротке замикання в будь-якому кабелі кільця робить роботу всієї мережі неможливою. З трьох розглянутих топологій кільце найбільш уразливе до пошкоджень кабелю, тому у разі топології кільця зазвичай передбачають прокладання двох (або більше) паралельних ліній зв'язку, одна з яких знаходиться в резерві.

Іноді мережа з топологією кільце виконується на основі двох паралельних кільцевих ліній зв'язку, що передають інформацію у протилежних напрямках (рис. 1.12). Мета подібного рішення – збільшення (в ідеалі – удвічі) швидкості передачі інформації по мережі. До того ж, при пошкодженні одного з кабелів мережа може працювати з іншим кабелем (правда, гранична швидкість зменшиться).

У разі зоряно-кільцевої (star-ring) топології в кільце об'єднуються не самі комп'ютери, а спеціальні концентратори (зображені на рис. 1.16 у вигляді прямокутників), до яких у свою чергу підключаються комп'ютери за допомогою зіркоподібних подвійних ліній зв'язку. Насправді всі комп'ютери мережі включаються в замкнене кільце, тому що всередині концентраторів лінії зв'язку утворюють замкнутий контур (як показано на рис. 1.16). Ця топологія дає можливість комбінувати переваги зіркової та кільцевої топологій. Наприклад, концентратори дозволяють зібрати в одне місце всі точки підключення кабелів мережі. Якщо говорити про поширення інформації, ця топологія рівноцінна класичному кільцю.

На закінчення треба також сказати про сіткову топологію (mesh), при якій комп'ютери зв'язуються між собою не однією, а багатьма лініями зв'язку, що утворюють сітку (рис. 1.17).

Рис. 1.17. Сіткова топологія: повна (а) та часткова (б)

У повній сітковій топології кожен комп'ютер безпосередньо пов'язаний з усіма іншими комп'ютерами. У цьому випадку зі збільшенням кількості комп'ютерів різко зростає кількість ліній зв'язку. Крім того, будь-яка зміна конфігурації мережі вимагає внесення змін до мережевої апаратури всіх комп'ютерів, тому повна топка сітки не отримала широкого поширення.

Часткова сіткова топологія передбачає прямі зв'язки лише найактивніших комп'ютерів, які передають максимальні обсяги інформації. Інші комп'ютери з'єднуються через проміжні вузли. Сіткова топологія дозволяє вибирати маршрут доставки інформації від абонента до абонента, обходячи несправні ділянки. З одного боку, це збільшує надійність мережі, а з іншого – вимагає суттєвого ускладнення мережевої апаратури, яка має обирати маршрут.

Комп'ютерна мережа- Це група комп'ютерів, з'єднаних лініями зв'язку.

Локальні мережіабо "локальні обчислювальні мережі"(LAN , Local Area Network) – це такі мережі, які мають невеликі локальні розміри, що з'єднують близько розташовані комп'ютери.

Щоправда, зараз уже не можна провести чіткий кордон між локальними та глобальними мережами. Більшість локальних мереж мають вихід у глобальну. Але характер інформації, що передається, принципи організації обміну, режими доступу до ресурсів всередині локальної мережі, як правило, сильно відрізняються від тих, що прийняті в глобальній мережі.

По локальній мережі може передаватися різна цифрова інформація: дані, зображення, телефонні розмови, електронні листи тощо. Найчастіше локальні мережі використовуються для поділу (спільного використання) таких ресурсів, як дисковий простір, принтери та вихід у глобальну мережу, але це лише незначна частина тих можливостей, які надають засоби локальних мереж. Наприклад, вони дозволяють обмінюватись інформацією між комп'ютерами різних типів. Повноцінними абонентами (вузлами) мережі можуть бути не тільки комп'ютери, а й інші пристрої, наприклад, принтери, плотери, сканери. З їхньою допомогою можна керувати роботою технологічної системи або дослідницької установки з кількох комп'ютерів одночасно.

Однак мережі мають і досить суттєві недоліки, про які слід пам'ятати:

Мережа вимагає додаткових, іноді значних матеріальних витрат за купівлю мережного устаткування, програмного забезпечення, прокладання з'єднувальних кабелів і навчання персоналу.

Мережа вимагає прийому на роботу спеціаліста (адміністратора мережі), який займатиметься контролем роботи мережі, її модернізацією, керуванням доступом до ресурсів, усуненням можливих несправностей, захистом інформації та резервним копіюванням.

Мережа обмежує можливості переміщення комп'ютерів, підключених до неї, тому що при цьому може знадобитися перекладання кабелів.

Мережі є прекрасним середовищем для поширення комп'ютерних вірусів, тому питанням захисту від них доведеться приділяти набагато більше уваги, ніж у разі автономного використання комп'ютерів. Адже достатньо інфікувати один і всі комп'ютери мережі будуть вражені.

Мережа різко підвищує небезпеку несанкціонованого доступу до інформації для її крадіжки або знищення. Інформаційний захист потребує цілого комплексу технічних та організаційних заходів.

ПЛЮСИ ТА МІНУСИ ВИКОРИСТАННЯ ЛОКАЛЬНОЇ МЕРЕЖІ

Що придбали?

спільне використання ресурсів (дані, програми, зовнішні пристрої)

електронна пошта та інші засоби зв'язку

швидкий обмін інформацією між комп'ютерами