Локальные вычислительные сети - OXFORDST.RU

Локальные вычислительные сети

Локальная компьютерная сеть — разбираемся, что это

Вычислительные или компьютерные сети стали логичным этапом развития информационных технологий. Но с тем, как они устроены, всё ещё знакомы далеко не все пользователи. Когда-то на информатике вы, возможно, изучали теоретическую часть о локальных компьютерных сетях — давайте расширим имеющиеся знания и научимся применять их на практике.

Кратко о компьютерных сетях

Компьютерная (или же вычислительная) сеть позволяет соединить несколько различных устройств в одну систему, внутри которой может происходить обмен данными. Главными элементами таких сетей являются компьютеры, но в них также могут участвовать и принтеры, сетевое оборудование, серверы, хранилища, телевизоры, телефоны и другие устройства. Все эти устройства называются оконечными узлами. Но в сети также присутствуют и промежуточные элементы — это различные маршрутизаторы, роутеры, модемы, точки беспроводного доступа, коммутаторы. Всё это соединяется между собой с помощью так называемой сетевой среды. Сетевая среда — это оптоволоконные кабели, радиоволны Wi-Fi, витые пары, с помощью которых все устройства подключаются к сети и взаимодействуют между собой.

Из этих трёх типов элементов состоит любая компьютерная сеть

Компьютерные сети бывают локальными (LAN) и глобальными (WAN). В чём между ними ключевая разница? Первые располагаются на ограниченной территории (обычно не выходя за пределы одного здания), а вторые могут распространяться на куда большую площадь — расстояние между узлами может составлять сотни и тысячи километров. Нас как пользователей сейчас больше интересуют локальные компьютерные сети — именно их мы разворачиваем дома, ими пользуемся на работе или на учёбе.

Стоит отметить, что различия между локальными и глобальными компьютерными сетями потихоньку стираются. Это связано с улучшением и тех, и других. Возможно, в ближайшем будущем между ними уже не будет значительной разницы.

Дополнительно можно выделить городские компьютерные сети — MAN (Metropolitan Area Network). Они отличаются от WAN, прежде всего, площадью покрытия и занимают, как нетрудно догадаться, один город. MAN предоставляет услуги кабельного телевещания, телефонии, а также является точкой опоры для провайдеров.

Локальные компьютерные сети

Локальные компьютерные сети (LAN — Local Area Network) сейчас распространены повсеместно. Ими пользуются дома, на работе, в магазинах, в офисных и торговых центрах. Даже если вы далеки от IT, вам стоит иметь представление о том, что это такое и как это можно настроить.

Основные характеристики локальных сетей

Локальная сеть подходит для использования на ограниченной территории — например, в квартире, офисе или целом здании, но не более. Она обеспечивает быструю (до 100 Мбит/с) передачу данных между узлами сети. Это позволяет пользователю локалки, например, использовать удалённый диск со скоростью, сравнимой с использованием HDD на своём компьютере.

В локальных сетях используются высококачественные линии связи. Наиболее распространены сейчас медные витые пары и оптоволоконные кабели. Это даёт возможность отказаться от подтверждения получения пакета, модуляции и некоторых других методов, которые снижают скорость передачи и усложняют использование сети.

Локальная сеть предполагает совместное использование каналов. Это означает, что одним и тем же каналом связи могут пользоваться разные узлы сети. Более подробно на последовательности передачи данных мы остановимся в разделе, посвящённом топологии сети.

Вообще каналы передачи данных предполагают наличие как минимум двух каналов связи — один работает на приём, другой — на отправку. Раньше это осуществлялось подключением двух физических проводов. Но с приходом витых медных пар и оптоволокна, которые способны как отдавать, так и принимать сигнал, такой подход стал менее популярен.

Всё вышеперечисленное даёт локальной сети ряд преимуществ:

  • быструю передачу данных;
  • относительную простоту настройки;
  • низкая сложность методов передачи;
  • возможность использования дорогой сетевой среды.

Но у локальной сети есть и минус — слабая масштабируемость. Вместе с увеличением количества узлов и протяжённости линий резко снижается скорость передачи данных.

Таблица: отличия локальных сетей от глобальных

Виды локальных сетей

Локальные сети обычно делят на две большие категории — одноранговые и иерархические (то есть созданные на базе серверов).

Одноранговая локалка подразумевает «равноправие» всех оконечных узлов. Это означает, что пользователь каждого компьютера, подключённого к сети, может получать доступ ко всем открытым файлам и папкам и самостоятельно решать, какие файлы и папки открывать на своём компьютере. В домашних условиях одноранговая система — самая предпочтительная. Её недостаток — низкий уровень безопасности, поэтому в офисах её лучше не использовать.

Иерархическая локальная сеть обязательно имеет в своей структуре сервер, который занимается:

  • администрированием сети;
  • подключением периферийных устройств (например, сетевых принтеров);
  • хранением основной информации сети;
  • разработкой маршрутов передачи данных внутри сети.

В иерархической сети администратор определяет, какие файлы и папки «расшарить», кто из клиентов будет иметь к ним доступ и так далее. В корпоративных условиях локалка на базе сервера — оптимальный вариант.

Топология локальных сетей

Топология — это то, как и в каком порядке устройства сети связываются между собой и передают данные. Рассмотрим возможные виды физической топологии, указав плюсы и минусы каждого:

    шинная. Эта физическая топология появилась раньше всех. Она работает по следующему принципу — к одному длинному кабелю с помощью трансиверов подсоединяются все устройства сети. На его концах устанавливают терминаторы с сопротивлением 50 Ом, чтобы сигнал не отражался в кабеле. Любой сигнал или пакет данных, отправленный одним из компьютеров сети, направляется на все остальные. Только после приёма пакета элемент сети проверяет, ему ли адресовано «сообщение». Если да, то продолжает обработку. А если нет — отбрасывает и заканчивает работу с этим пакетом. Сейчас такую топологию почти не применяют из-за низкой отказоустойчивости. Любое повреждение основного кабеля приводило к полной неисправности всей сети;

До сих пор широко известна шутка про уборщицу, которая одной шваброй может положить всю сеть — это именно про шинную локалку

Обычно компьютеры в кольцевой сети соединяли сразу двумя кабелями — один был основным, а другой — резервным

Такой тип сети настраивается проще всего, а потому часто используется в качестве домашней локалки

Полносвязная сеть — самая надёжная, но и самая дорогая

Смешанная топология использует уже рассмотренные методы соединения

Элементы локальной сети

Теперь рассмотрим наиболее распространённые элементы, которые можно подключить к локальной сети:

  • ПК. В сетевой терминологии подключённый компьютер называют рабочей станцией. Он может быть:
    • сервером, то есть руководить обслуживанием сети. Стоит иметь в виду, что фактически сервер — это программное обеспечение установленное на компьютере. Однако для удобства так стали называть и сами ПК, на которых стоят серверные программы. В крупных локалках рекомендуется выделять отдельные ПК под серверы баз данных и файловые серверы, поскольку скорость передачи данных ограничивается вычислительной мощностью компьютера-сервера. По этой же причине сервер оснащают как можно большим объёмом дисковой и оперативной памяти. Этот ПК, как правило, работает безостановочно, чтобы у клиентов был доступ к информации и сети в любое время. Сервер обычно имеет статичный адрес в сети;
    • клиентом, то есть пользоваться услугами сети, но не иметь доступа к её администрированию. Эти ПК часто имеют динамические адреса, хотя могут обладать и прописанными статическими, как и серверы. Клиенты обращаются к серверу для получения файлов и «общения» с другими компьютерами;
  • телефон. IP-телефония уже широко используется в колл-центрах, службах поддержки и крупных компаниях. Она дешевле традиционной и обеспечивает достаточно стабильный сигнал. В домашних условиях такой приём пока используется редко;
  • телевизор. С развитием Smart TV телевизоры стали полноценными участниками локальной сети. Они могут с её помощью подключаться к интернету или получать доступ к локальным хранилищам, например, фильмов;
  • принтер. Если вы работали в офисе, то наверняка уже сталкивались с сетевым принтером. Каждый элемент сети способен отправить ему документ на печать.

Все рассмотренные выше элементы — оконечные. Не будем забывать и о промежуточных узлах. Ими могут быть:

  • концентраторы. Эти элементы получают информацию от оконечных узлов сети, а затем передают её всем остальным ПК. При этом концентратор «не знает», какому клиенту адресован запрос, а потому направляет пакет данных сразу всем. Компьютеры уже при получении данных определяют, обрабатывать пакет или нет. Концентраторы лучше не использовать в больших локальных сетях, отдавая предпочтение свитчам;
  • свитчи (коммутаторы). Такой элемент способен определить, кому перенаправить пакет данных, а потому способны сэкономить много трафика, направляя запрос прицельно его адресату;
  • репитеры (повторители). Эти элементы нужны для больших площадей — они позволяют восстановить ослабившийся сигнал и продолжить его передачу с новой силой;
  • хабы. Это те же репитеры, только позволяющие обслуживать сразу несколько компьютеров сети;
  • маршрутизаторы наиболее часто используются в домашних локальных сетях. Эти устройства занимаются «прокладкой маршрута» для пакетов данных — они находят получателя среди узлов и переправляют пакет ему. Их ещё часто называют роутерами.

Сетевую среду же образуют кабели и беспроводное соединение (радиоволны). Первые обычно представлены медными витыми парами. Они позволяют добиться неплохой скорости, и к тому же недороги. Нередко можно встретить и оптоволокно — оно позволяет добиться максимальной скорости соединения благодаря световым импульсам.

Медная витая пара — самый популярный способ проводного соединения

Создаём локальную сеть

Для создания небольшой локальной сети вам потребуются:

  • два и более устройств, которые вы хотите соединить между собой;
  • кабель (витая пара);
  • роутер (если вы хотите соединить более двух устройств).

Для начала убедимся, что все компьютеры состоят в одной рабочей группе. Для этого откройте «Панель управления» — «Система и безопасность» — «Система». Вы увидите информацию о компьютере, где также будет указана рабочая группа. По умолчанию во всех версиях Windows это WORKGROUP. Если же вы меняли этот параметр, то выберите общую для локальной сети рабочую группу.

Если названия рабочих групп не совпадают, то компьютеры друг друга не увидят — исправьте рабочую группу, нажав «Изменить параметры»

Если у вас два устройства, вы можете просто соединить их между собой кабелем. На этом настройка будет завершена — вы сможете видеть другой компьютер в «Проводнике», получать доступ к расшаренным папкам.

Если у вас более двух устройств, то подключать лучше через роутер (то есть по звёздной топологии). Соедините каждый компьютер с маршрутизатором любым удобным способом — можно с помощью кабеля, а можно через Wi-Fi. Теперь любой компьютер сети будет видеть остальные подключённые элементы.

Читайте также  Международные валютные расчеты

Видео: как сделать небольшую локальную сеть

С помощью локальной сети можно настроить удобное использование устройств в доме или офисе. Ознакомившись с базовыми понятиями, терминами и принципом работы, вы сможете настроить собственную небольшую локалку под свои нужды.

ЛОКАЛЬНАЯ СЕТЬ

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — это соединение устройств в пределах определенной области. Каждое устройство называется узлом в сети и подключено к серверу. [1] Хотя не существует четкого максимального предела того, что можно считать локальной сетью, эта сеть обычно охватывает небольшую площадь, такую как один офис, здание или несколько зданий на территории. Затем локальные сети соединяются между собой с помощью беспроводной или проводной технологии для создания более крупной сети, известной как WAN (Wide Area Network — глобальная вычислительная сеть). [2]

Cодержание

  1. Функциональность
  2. Классификации
    1. Кольцевая топология
    2. Звездная топология
    3. Топология шины
    4. Топология деревьев
  3. Компоненты LAN
    1. Подключение устройств
    2. NIC и драйверы
    3. Общее оборудование
      1. Необходимый
      2. Необязательно
    4. Сетевая операционная система
    5. Среда подключения
  4. История

Функциональность

Основной функцией локальной сети является подключение устройств для повышения эффективности и производительности, особенно на рабочем месте, при одновременном снижении затрат. Хотя компьютеры и другие устройства, функционирующие в качестве рабочих станций в офисе, могут работать на собственных системах, все они имеют доступ к ресурсам данных на основе общей информации, а также к использованию и функциональности устройств вывода, которые также подключены к локальной сети, таких как офисный принтер или факс. [3]

Разработанная для облегчения и повышения эффективности системы обмена данными и доступа к ним, локальная сеть позволяет компьютерам и устройствам в сети совместно использовать программное обеспечение, файлы и оборудование между взаимосвязанными узлами. [4] Это зависит от сервера, который соединяет все узлы вместе таким образом, создавая общую рабочую среду для этих отдельных рабочих станций. [5] Проводное или беспроводное соединение может обеспечить возможность сетевого взаимодействия между проксимальными устройствами. [6]

Классификации

Топология ЛВС относится к тому, как подключены узлы в сети. Это может относиться к физическому расположению устройств в географической точке или логическому методу, с помощью которого система устанавливается. Тип топологии в сети LAN определяет способ передачи данных. Основные топологии ЛВС включают в себя: [7]

Кольцевая топология

Термин «кольцо» описывает, как узлы физически связаны между собой. Кольцевая топология применяет замкнутый контур кабеля, который соединяет одно устройство с другим, делая его таким образом, что каждое устройство подключается к 2 устройствам. Этот замкнутый цикл создает единственный поток данных, т.е. сообщение может перемещаться только в одном направлении. Установка относительно проста, но для изменения конфигурации одного узла в сети потребуется разрыв петли. Поскольку этот тип топологии представляет собой непрерывный цикл, помехи на одном этапе или узле могут повлиять на всю сеть системы.

Звездная топология

Этот тип топологии основан на центральном узле, с которым соединены все узлы. Данные или сообщения проходят через этот концентратор и перенаправляются на адресованное устройство. Соединение точка-точка от отдельного узла к центральному узлу и от него устанавливается для создания единственного соединения. Это может принести пользу пользователям, так как предотвращает влияние помех в одном сегменте на всю систему. Однако, установка такого типа сети потребует настройки этих узловых соединений по отдельности, что усложняет первоначальную настройку вашей локальной сети. Преимущество такой реконфигурации, такой как добавление или удаление нового узла в систему, потребует только добавления или удаления сегмента соединения и не затронет всю сеть.

Топология шины

Этот тип топологии в значительной степени опирается на единую линию связи, способную передавать данные в обоих направлениях. Центральный кабель, также называемый магистральным, соединяется со всеми узлами сети. При создании сети Ethernet, которая является стандартной формой связи в технологической отрасли, применяется топология шины. Одна из причин, по которой это обычно используется для создания локальной сети, заключается в простой конструкции, требующей непрерывной длины кабеля, которая заканчивается оконечными резисторами на каждом конце. Установка и реконфигурация данного типа топологии ЛВС является относительно простым и удобным процессом. Однако при поиске и устранении неисправностей могут возникнуть трудности, поскольку передача данных зависит от одного кабеля.

Топология деревьев

Интеграция технологий, применяемых при создании топологий шины и звезды, образует топологию дерева, где рабочие станции, подключенные к центральным узлам, линейно поддерживаются единичным кабелем, служащим основой для передачи данных. Однако древовидные сети часто называют гибридными,

Компоненты LAN

Локальная вычислительная сеть может не иметь определенного диапазона устройств в качестве ограничения для сети, однако для создания локальной сети, независимо от ее размера, все равно необходимы одни и те же компоненты. Общими компонентами, которые необходимы, являются следующие:

Подключение устройств

LAN функционирует для подключения устройств, расположенных в пределах определенной близости. Это подключение может выполнять эту функцию только при наличии подключаемых устройств. Первоначально компьютеры были связаны друг с другом проводными соединениями. Однако в пределах одной локальной сети может быть подключено большое количество разнообразных устройств, начиная от настольных компьютеров, ноутбуков, планшетов и даже смартфонов. Совместное использование возможностей устройства может контролироваться сервером или самим устройством на основе его конфигурационных настроек.

NIC и драйверы

Плата сетевого интерфейса (NIC) позволяет установить соединение между устройством и локальной сетью. Работая в качестве средства облегчения связи с сетью, большинство современных устройств имеют встроенную сетевую карту, которая позволяет подключаться к сети. Компании с более специализированными потребностями могут выбрать предоставление своим устройствам специализированных сетевых адаптеров для повышения производительности отдельных компьютеров в сети. Драйвер — это программное обеспечение, которое также облегчает обмен данными между операционной системой устройства и сетевой картой. Как и сетевая карта, драйверы часто встроены в систему. Однако при подключении пользовательской сетевой карты к устройству может потребоваться установка нового драйвера для ее интеграции в систему.

Общее оборудование

Существует 2 типа аппаратных средств в локальной сети, основанных на их использовании в сети:

Необходимый

Сюда входят концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы, которые работают для подключения устройств в вашей сети. Это важная часть физической конфигурации локальной сети, поскольку без этих устройств невозможно установить соединение.

Необязательно

Другие типы оборудования могут быть общими для пользователей в сети. Хотя в этом нет необходимости, такие устройства, как принтеры и факсы, можно совместно использовать в сети для создания лучшей рабочей среды.

Сетевая операционная система

Для создания полнофункциональной сети LAN необходимо настроить систему управления узлами в сети. Операционная система, предоставляющая сетевому менеджеру возможность проверять устройства в сети, выбирать, какие ресурсы должны совместно использоваться, а также устранять неполадки как аппаратного, так и программного обеспечения в сети.

Среда подключения

Современные локальные сети могут использовать беспроводное соединение Wi-Fi или проводной кабель Ethernet для формирования соединения между узлами в сети. Также возможно использование обоих методов. Беспроводные локальные сети полагаются на сигнал Wi-Fi, который может управлять беспроводными точками доступа, к которым подключены другие устройства. Сигнал Wi-Fi имеет ограниченный диапазон действия и может быть защищен с помощью кода доступа, позволяющего подключаться к сети только пользователям с разрешениями. Управление точкой доступа часто является функцией широкополосных маршрутизаторов. [8] Обычные проводные локальные сети для подключения устройств используют кабель Ethernet.

История

Разработанные в качестве эффективного метода обмена информацией и ресурсами данных, несколько колледжей и университетов использовали местные вычислительные сети в качестве способа обмена базой знаний в учебном заведении. Изобретение соединения Ethernet Бобом Меткалфом привело к включению сети LAN в Chase Manhattan Bank в Нью-Йорке в середине 1970-х годов. [9] Это было первое в истории использование сетевой системы в коммерциализированной отрасли. Эта тенденция быстро распространилась, поскольку компании постепенно внедряли эту новую технологию в свои офисы. [10] Менее чем за десять лет местные сети широко использовались для подключения нескольких компьютеров в различных районах. Тогда и сейчас возможности местных сетей направлены на значительное повышение эффективности работы и предоставление пользователям более широких возможностей использования ресурсов.

Локальная сеть: основы функционирования компьютерных сетей

Локальная сеть (локальная вычислительная сеть или ЛВС) представляет собой среду взаимодействия нескольких компьютеров между собой. Цель взаимодействия — передача данных. Локальные сети, как правило, покрывают небольшие пространства (дом, офис, предприятие) — чем и оправдывают своё название. ЛВС может иметь как один, так и несколько уровней. Для построения многоуровневой локальной сети применяют специальное сетевое оборудование: маршрутизаторы, коммутаторы. Существует несколько способов объединения компьютеров и сетевого оборудования в единую компьютерную сеть: проводное (витая пара), оптическое (оптоволоконный кабель) и беспроводное (Wi-Fi, Bluetooth) соединения.

Топология локальной сети

Первое к чему нужно приступать при изучении основ функционирования компьютерных сетей, это топология (структура) локальной сети. Существует три основных вида топологии: шина, кольцо и звезда.

Линейная шина

Все компьютеры подключены к единому кабелю с заглушками по краям (терминаторами). Заглушки необходимы для предотвращения отражения сигнала. Принцип работы шины заключается в следующем: один из компьютеров посылает сигнал всем участникам локальной сети, а другие анализируют сигнал и если он предназначен им, то обрабатывают его. При таком взаимодействии, каждый из компьютеров проверяет наличие сигнала в шине перед отправкой данных, что исключает возникновения коллизий. Минус данной топологии — низкая производительность, к тому же, при повреждении шины нарушается нормальное функционирование локальной сети и часть компьютеров не в состоянии обрабатывать либо посылать сигналы.

Кольцо

В данной топологии каждый из компьютеров соединен только с двумя участниками сети. Принцип функционирования такой ЛВС заключается в том, что один из компьютеров принимает информацию от предыдущего и отправляет её следующему выступая в роли повторителя сигнала, либо обрабатывает данные если они предназначались ему. Локальная сеть, построенная по кольцевому принципу более производительна в сравнении с линейной шиной и может объединять до 1000 компьютеров, но, если где-то возникает обрыв сеть полностью перестает функционировать.

Звезда

Топология звезда, является оптимальной структурой для построения ЛВС. Принцип работы такой сети заключается во взаимодействии нескольких компьютеров между собой по средствам центрального коммутирующего устройства (коммутатор или свитч). Топология звезда позволяет создавать высоконагруженные масштабируемые сети, в которых центральное устройство может выступать, как отдельная единица в составе многоуровневой ЛВС. Единственный минус в том, что при выходе из строя центрального коммутирующего устройства рушится вся сеть или её часть. Плюсом является то, что, если один из компьютеров перестаёт функционировать это никак не сказывается на работоспособности всей локальной сети.

Читайте также  Быстрота и ловкость и методика их развития

Что такое MAC-адрес, IP-адрес и Маска подсети?

Прежде чем познакомиться с основными принципами взаимодействия сетевых устройств, необходимо подробно разобрать, что такое IP-адрес, MAC-адрес и Маска подсети.

MAC-адрес — это уникальный идентификатор сетевого оборудования, который необходим для взаимодействия устройств в локальной сети на физическом уровне. MAC-адрес «вшивается» в сетевую карту заводом изготовителем и не подлежит изменению, хотя при необходимости это можно сделать на программном уровне. Пример записи MAC-адреса: 00:30:48:5a:58:65.

IP-адрес – это уникальный сетевой адрес узла (хоста, компьютера) в локальной сети, к примеру: 192.168.1.16. Первые три группы цифр IP-адреса используется для идентификации сети, а последняя группа для определения «порядкового номера» компьютера в этой сети. Если провести аналогию, то IP-адрес можно сравнить с почтовым адресом, тогда запись будет выглядеть так: регион.город.улица.дом. Изначально, использовались IP-адреса 4-ой версии (IPv4), но когда количество устройств глобальной сети возросло до максимума, то данного диапазона стало не хватать, в следствии чего был разработан протокол TCP/IP 6-ой версии — IPv6. Для локальных сетей достаточно 4-ой версии TCP/IP протокола.

Маска подсети – специальная запись, которая позволяет по IP-адресу вычислять адрес подсети и IP-адрес компьютера в данной сети. Пример записи маски подсети: 255.255.255.0. О том, как происходит вычисление IP-адресов мы рассмотрим чуть позже.

Что такое ARP протокол или как происходит взаимодействие устройств ЛВС?

ARP — это протокол по которому определяется MAC-адрес узла по его IP-адресу. Например, в нашей локальной сети есть несколько компьютеров. Один должен отправить информацию другому, но при этом знает только его IP-адрес, а для взаимодействия на физическом уровне нужен MAC-адрес. Что происходит? Один из компьютеров отправляет широковещательный запрос всем участникам локальной сети. Сам запрос, содержит IP-адрес требуемого компьютера и собственный MAC-адрес. Другой компьютер с данным IP-адресом, понимает, что запрос пришел к нему и в ответ высылает свой MAC-адрес на тот, который пришел в запросе. После чего собственно и инициализируется процесс передачи информационных пакетов.

Сетевой коммутатор и маршрутизатор (роутер)

Для согласования работы сетевых устройств используется специальное сетевое оборудование — коммутаторы и маршрутизаторы. Исходя из рассмотренного выше, важно понять простую истину — коммутаторы работают с MAC-адресами, а маршрутизаторы (или роутеры) с IP-адресами.

Коммутатор содержит таблицу MAC-адресов устройств локальной сети непосредственно подключенных к его портам. Изначально таблица пуста и начинает заполняться при старте работы коммутатора, происходит сопоставление MAC-адресов устройств и портов, к которым они подключены. Это необходимо для того, чтобы коммутатор напрямую пересылал информационные пакеты тем участникам локальной сени, которым они предназначены, а не опрашивал все устройства ЛВС.

Маршрутизатор также имеет таблицу, в которую заносит IP-адреса устройств на основе анализа локальной сети. Роутер может самостоятельно раздавать IP-адреса устройствам ЛВС благодаря протоколу динамического конфигурирования узла сети (DHCP). Таблица маршрутизации позволяет роутеру вычислять наикратчайшие маршруты для отправки информационных пакетов между различными узлами ЛВС. Данные узлы (компьютеры) могут находиться в любом сегменте многоуровневой сети невзирая на архитектуру той или иной подсети. К примеру, маршрутизатор связывает локальную сеть с глобальной (интернет) через сеть провайдера.

Пример маршрутизации

Допустим, в таблице маршрутизации есть такая запись:

Сеть Маска Интерфейс
192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.1.96

Роутер получает пакет, предназначенный для хоста с IP-адресом 192.168.1.96, после чего начинает обход таблицы маршрутизации и обнаруживает, что при наложении маски подсети 255.255.255.0 на IP-адрес 192.168.1.96 вычисляется сеть с IP-адресом 192.168.1.0. Пройдя строку до конца роутер находит IP-адрес интерфейса 192.168.1.96, на который и отправляет полученный пакет.

Как происходит вычисление IP-адреса сети и компьютера?

Для вычисления IP-адреса сети используется маска подсети. Начнем с того, что привычная для наших глаз запись IP-адреса представлена в десятеричном формате (192.168.1.96). На самом деле, сетевое устройство данный IP-адрес видит, как набор нолей и единиц, то есть в двоичной системе исчисления (11000000.10101000.00000001.01100000). Так же выглядит и маска подсети (255.255.255.0 -> 11111111.11111111.11111111.00000000).

IP-адрес назначения 192.168.1.96 11000000 10101000 00000001 01100000
Маска подсети 255.255.255.0 11111111 11111111 11111111 00000000
IP-адрес сети 192.168.1.0 11000000 10101000 00000001 00000000

Что получается? Какой бы у нас не был IP-адрес назначения (к примеру 192.168.1.96 или 192.168.1.54) при наложении на него маски подсети (255.255.255.0) будет получаться один и тот же результат (192.168.1.0). Происходит это из-за поразрядного (побитного) сравнения записей (1х1 = 1, 1х0 = 0, 0х1 = 0). При этом IP-адрес компьютера берётся из последней группы цифр IP-адреса назначения. Также стоит учитывать, что из общего диапазона адресов, в рамках одной подсети, доступно будет на два адреса меньше, потому что 192.168.1.0 – является IP-адресом самой сети, а 192.168.1.255 – служебным широковещательным адресом для передачи общих пакетов запросов.

Что такое NAT?

В последнем пункте данной статьи, рассмотрим, что такое NAT. Как уже упоминалось ранее, маршрутизатор связывает между собой сети не только на локальном уровне, но и взаимодействует с сетью провайдера с целью получения доступа к сети интернет. Для пересылки пакетов во внешнюю сеть, роутер не может использовать IP-адреса компьютеров из локальной сети, так как данные IP-адреса являются «частными» и предназначены только для организации взаимодействия устройств внутри ЛВС. Маршрутизатор имеет два IP-адреса (внутренний и внешний), один в локальной сети (192.168.1.0), другой (к примеру 95.153.133.97) ему присваивает сеть провайдера при динамическом распределении IP-адресов. Именно второй IP-адрес роутер будет использовать для отправки и получения пакетов по сети интернет. Для реализации такой подмены и был разработан NAT.

NAT (Network Address Translation) — механизм преобразование сетевых адресов, является частью TCP/IP-протокола.

Принцип NAT заключается в следующем: при отправке пакета из ЛВС маршрутизатор подменяет IP-адрес локальной машины на свой собственный, а при получении производит обратную замену и отправляет данные на тот компьютер, которому они и предназначались.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — классификация, структура и основные характеристики

Если несколько компьютеров соединены между собой таким образом, что между ними могут передаваться данные, то это локальная вычислительная сеть.

Её использование является значительно более эффективным по сравнению с одиночными компьютерами. Локальные сети уже стали частью повседневной жизни.

Что такое локальная сеть

Передача информации между компьютерами присутствует практически с самого начала их использования.

Совместное использование нескольких вычислительных устройств позволяет объединить их ресурсы или распределить между ними конкретные функции, сделав использование вычислительной техники более продуктивным.

Локальные сети могут иметь различный масштаб: от двух или нескольких компьютеров объединённых между собой, до сотен.

Совместная работа увеличивает эффективность и позволяет сделать использование вычислительной техники более рациональным.

Классификация локальных вычислительных сетей

В соответствии со способами использования сегментов связи между отдельными компьютерами, вычислительные устройства можно разделить следующим образом:

использование двухточечных соединений;

многоточечная связь между компьютерами.

В первом случае каждое из устройств соединено только с одним соседом. При многоточечном типе соединений каждый имеет сегмент кабеля для подсоединения с каждым другим.

В разных случаях для связи между компьютерами могут использоваться различные способы:

специально проложенные кабели;

существующие провода телефонной сети;

соединения, сделанные на основе беспроводной связи;

смешанные решения, определение их особенностей зависит от конкретной ситуации.

Степень использования приоритетности может быть установлена следующим образом:

Отсутствие его использования. В этом случае каждый из компьютеров имеет право работать с каждым другим.

Соединение может быть выполнено для компьютера с таким же или более низким приоритетом.

Последний способ обеспечивает более высокий уровень безопасности при подсоединении к интернету.

Структура локальной вычислительной сети

В информатике их можно классифицировать по способу соединения компьютеров между собой. Таким образом можно говорить о двух классах локальных сетей:

Отличительные признаки одноранговой локальной сети:

Входящие в неё компьютеры имеют одинаковые права.

У каждого из них имеется уникальный идентификатор.

При таком устройстве сети не применяются выделенные серверы, поэтому каждая из входящих в структуру единиц в конкретных ситуациях может работать как клиент или сервер.

Сети такого типа более дешёвые в эксплуатации. Их сопровождение является более простым по сравнению с иерархическим типом. Их часто применяют для небольших домашних или офисных сетей.

В компьютерах доступ к информации практически не ограничен. С каждого из них можно посмотреть данные с другой машины.

Ещё одним недостатком такого является то, что производительность здесь не оптимизирована и является очень низкой.

Характерные особенности иерархической сети:

Наличие одного или нескольких выделенных серверов. На них хранятся приложения и данные для доступа с других компьютеров.

В этом случае уровень безопасности существенно выше, чем в одноранговой сети.

Сервер может входить в качестве составной части в сеть более высокого ранга.

Конкретный способ соединения компьютеров называется топологией сети. Наиболее известными вариантами являются:

Шинная топология

Понятие шинной топологии предусматривает наличие общего кабеля, ответвления от которого подсоединены к каждому из имеющихся компьютеров.

При этом все вычислительные устройства могут взаимодействовать друг с другом. Сеть легко может быть расширена.

Если по какой-то причине один из узлов станет неработоспособным, то это не окажет никакого влияния ни на один из остальных.

Такая топология не является безопасной. Устройство, подключённое к общей шине, может получить доступ ко всей информации, хранящейся в этой сети.

Эта топология уязвима к повреждению центрального кабеля — своей основы. Поэтому при организации такой локальной сети нужно уделять особое внимание качеству соединения отдельных сегментов с обще шиной.

Топология «звезда»

Построение топологии «звезда» предусматривает наличие одного компьютера, соединённого со всеми остальными. При этом остальные не имеют непосредственной связи с другими устройствами.

Вся связь выполняется только через центральный компьютер и определяется его возможностями.

Затраты на организацию такого типа сети зависят от того, насколько центральное вычислительное устройство близко расположено к каждому из остальных.

Если необходимо провести расширение, то к новой машине будет необходимо протянуть ещё один кабель из центра.

Топология «кольцо»

При использовании топологии, которая называется «кольцо», каждая машина соединена с двумя другими таким образом, что все вместе они объединены в кольцо.

При выходе из строя одного компьютера, локальная сеть станет неработоспособной. Чтобы этого избежать, могут быть применены резервные кольца или обходные переключатели.

Читайте также  Взгляды Чацкого и Фамусова

Иерархическая топология

Древовидная структура создается путём соединения нескольких участков типа «звезда». При этом соединения имеют несколько иерархических уровней.

Такой вариант выгодно применять для организации глобальных сетей большого масштаба.

Комбинированный вариант

Иногда локальные сети состоят из участков, в которых используются различные схемы соединения. Такая топология является комбинированной.

Аппаратное обеспечение

Для объединения нескольких вычислительных устройств в одну сеть необходимо специальное оборудование:

Приём и передача данных осуществляется с помощью специальных кабелей. Наиболее распространено использование витой пары. Кабели делят в соответствии с их назначением. Могут применяться те, с помощью которых связываются отдельные вычислительные устройства, или такие, которые рассчитаны на высокую скорость связи. Последние называют магистральными. Они применяются, в частности, для подключения к провайдеру.

В каждом из компьютеров должна присутствовать сетевая плата с разъёмом для соединительного кабеля для расшифровки сигналов, приходящих из сети. В случае, если речь идёт о беспроводной связи, необходимо применять соответствующий адаптер.

Иногда сеть организована таким образом, что соединения имеют значительную длину. В этом случае мощности сигналов может не хватить, и тогда используются специальные устройства — повторители. Их устанавливают на определённом расстоянии, чтобы они выполняли усиление сигнала.

В некоторых ситуациях нужно сделать так, чтобы кабель передавал сигнал на несколько других — здесь применяются хабы, в которых предусмотрены специальные гнёзда для подключения.

Трансиверы осуществляют передачу сигнала между различными средами распространения сигнала.

Маршрутизаторы представляют собой компьютеры, оснащённые двумя или большим количеством сетевых плат. Они осуществляют соединения двух сегментов сети, передавая между ними сигналы.

Если использовать перечисленное оборудования, присовокупить сетевые драйвера, правильно произвести настройку, то будет создана локальная сеть.

Основные характеристики ЛВС

Существует огромное разнообразие локальных сетей. Однако основных характеристик немного:

скорость приёма и передачи данных;

адаптируемость, т. е. насколько легко проводить расширение существующей сети;

надёжность характеризует работоспособность сети в случае повреждения одного или нескольких сегментов;

безопасность подразумевает, насколько трудно внешним устройствам получить информацию из локальной сети при несанкционированном доступе.

Существуют также другие виды оценок, но эти являются основными.

Области применения ЛВС

Сети можно классифицировать по различным признакам. Одним из них является её назначение.

В соответствии с этим критерием локальные сети могут быть предназначены для решения следующих задач:

Те, которые необходимы для выполнения терминального обслуживания.

Задачей распределённых вычислительных систем является проведение вычислений, требующих значительных ресурсов. В этом случае локальная сеть организована таким образом, чтобы совместно использовать вычислительные ресурсы нескольких компьютеров.

Офисные сети предназначены для того, чтобы рационально организовать работу коллектива. Например, могут быть выделены отдельные устройства для печати, хранения данных, связи с интернетом.

Задачей сетей организационного управления является оптимизация деятельности компании.

В промышленности активно используются локальные компьютерные сети, объединяющие не только компьютеры, но и оборудование. Они помогают организовать работу на уровне современных требований.

Эти виды использования не единственные, но они являются наиболее распространёнными.

Настраиваем локальную сеть дома: оборудование, доступ к общим папкам и принтерам

Содержание

Содержание

Локальная сеть (Local Area Network, сокращенно LAN) — несколько компьютеров и гаджетов (принтеры, смартфоны, умные телевизоры), объединенных в одну сеть посредством специальных инструментов. Локальные сети часто используются в офисах, компьютерных классах, небольших организациях или отделениях крупных компаний. Локальная сеть дает большой простор для деятельности, например, создание умного дома с подключением саундбаров, телефонов, кондиционеров, умных колонок. Можно перебрасывать с телефона фотографии на компьютер без подключения по кабелю, настроить распознавание команд умной колонкой. Преимуществом является то, что локальная сеть — это закрытая система, к которой посторонний не может просто так подключиться.

Для чего нужна локальная сеть

Локальная сеть дает множество удобных функций для использования нескольких компьютеров одновременно:

  • передача файлов напрямую между участниками сети;
  • удаленное управление подключенными к сети принтерами, сканерами и прочими устройствами;
  • доступ к интернету всех участников;
  • в других случаях, когда нужна связь между несколькими компьютерами, к примеру, для игр по сети.

Что нужно для создания локальной сети

Для создания собственной LAN-сети минимальной конфигурации достаточно иметь пару компьютеров, Wi-Fi роутер и несколько кабелей:

  • непосредственно сами устройства (компьютеры, принтеры и тд).
  • Wi-Fi-роутер или маршрутизатор. Самое удобное устройство для создания домашней сети, поскольку Wi-Fi-роутер есть практически в каждом доме.
  • Интернет-кабели с витой парой. Раньше было важно использование crossover-кабелей при соединении компьютеров напрямую, без роутеров и switch-коммутаторов. Сейчас же в них нет нужды, поскольку сетевые карты сами понимают как подключен кабель и производят автоматическую настройку.
  • Switch-коммутаторы или hub-концентраторы. Служат для объединения устройств в одну сеть. Главный «транспортный узел». Необязательное, но удобное устройство, давно вытесненное Wi-Fi маршрутизаторами из обычных квартир.
  • NAS (англ. Network Attached Storage). Сетевое хранилище. Представляет собой небольшой компьютер с дисковым массивом. Используется в качестве сервера и хранилища данных. Также необязательная, но удобная вещь.

Нужное оборудование у нас есть, что дальше?

Сначала необходимо определиться, каким образом будут соединяться между собой компьютеры. Если используется проводной способ подключения, то подключаем все кабели к роутеру или коммутатору и соединяем их в сеть. Существует несколько способов создания LAN-сетей.

Если используется Wi-Fi, то сначала необходимо убедиться, поддерживают ли устройства данный вид связи. Для компьютера может пригодиться отдельный Wi-Fi-адаптер, который придется отдельно докупать. В ноутбуках же он предустановлен с завода. Подключаем устройства к одному Wi-Fi-маршрутизатору.

Настройка обнаружения

Просто подключить оборудование друг к другу недостаточно, поэтому идем дальше:

    Все устройства должны находиться в одной «рабочей группе». Этот параметр легко настраивается в ОС Windows 10.
    Для этого проходим по пути: Панель управления — Система и безопасность — Система — Дополнительные параметры системы — Свойства системы. В открывшемся окошке надо указать, что компьютер является членом определенной рабочей группы и дать ей название. Это действие повторить на всех остальных ПК из сети.

При использовании Wi-Fi изменить параметр сетевого профиля в настройках сети. Для этого в настройках «Параметры Сети и Интернет» в разделе «Состояние» нужно нажать на «Изменить свойства подключения» и выбрать профиль «Частные».

После этого настраиваем параметры общего доступа. Идем в «Центр управления сетями и общим доступом» и открываем «Изменить дополнительные параметры общего доступа». Там нужно включить сетевое обнаружение, а также доступ к файлам и принтерам.

  • Не забываем включить доступ к ПК и отключить защиту паролем.
  • Теперь наступает важный этап работы: настроить сетевое обнаружение и общий доступ к файлам

    Важно убедиться, чтобы у всех компьютеров были правильные IP-адреса. Обычно система автоматически настраивает данный параметр, но если при работе LAN появятся сбои, то нужно будет указать адреса вручную. Проверить IP можно с помощью «настроек параметров адаптера». Заходим в «Центр управления сетями и общим доступом» и оттуда нажимаем «Изменение параметров адаптера».

    Нажимаем ПКМ по подключению и открываем свойства. Дальше открываем свойства IP версии 4 TCP / IPv4 (может иметь название «протокол Интернета версии 4»). IP-адрес — то, что нам нужно. Смотрим, чтобы у первого компьютера был адрес, отличный от второго. Например, для первого будет 192.168.0.100, 192.168.0.101 у второго, 192.168.0.102 у третьего и т.д. Для каждого последующего подключенного компьютера меняем последнюю цифру адреса. Стоит учесть, что у разных роутеров могут быть разные, отличные от указанных IP-адреса. На этом этапе локальная сеть уже готова и функционирует.

    Заходим в раздел «Сеть» проводника. Если все подключено правильно, то мы увидим подключенные к сети устройства. Если же нет, то Windows предложит нам настроить сетевое обнаружение. Нажмите на уведомление и выберите пункт «Включить сетевое обнаружение и доступ к файлам». Стоит учесть, что брадмауэр может помешать работе LAN, и при проблемах с работой сети надо проверить параметры брадмауэра. Теперь надо только включить нужные папки и файлы для общего доступа.

    Как открыть доступ к папкам?

    Нажимаем ПКМ по нужной папке и заходим во вкладку «Доступ». Нажимаем «Общий доступ» и настраиваем разрешения. Для домашней локальной сети легче всего выбрать вариант «Все». Выбираем уровень доступа для остальных участников «чтение или чтение + запись».

    Теперь из свойств папки заходим во вкладку безопасности. Нажимаем «Изменить» и «Добавить». Выбираем «Все» и активируем изменения. В списке разрешений для папки должна находиться группа «Все». Если нужно открыть доступ не к отдельной папке, а всему локальному диску, то нужно зайти в свойства диска, нажать «Расширенная настройка» и поставить галочку в поле «Открыть общий доступ». Командой «localhost» можно посмотреть, какие папки данного компьютера имеют общий доступ для локальной сети. Чтобы просмотреть файлы из общих папок нужно в проводнике найти раздел «Сеть» и открыть папку нужного компьютера.

    Как подключить принтер в локальную сеть

    В «Устройствах и принтерах» нужно выбрать принтер и нажав ПКМ перейти в свойства принтера. Во вкладке «Доступ» нажать на галочку «Общий доступ». Принтер должен отображаться иконкой, показывающей, что устройство успешно подключено к LAN.

    Если нужно закрыть доступ к папке, то в свойствах надо найти пункт «Сделать недоступными». Если же нужно отключить весь компьютер от LAN, то легче всего изменить рабочую группу ПК.

    Администрирование и создание локальных сетей с помощью программ

    Бывают ситуации, когда необходимо сделать локальную сеть, но это физически невозможно. На помощь приходит программное обеспечение, позволяющее создавать виртуальные локальные сети. Существуют разные программы для создания администрирования локальных сетей. Расскажем о паре из них:

    RAdmin

    Очень удобное приложение, позволяющее работать с локальной сетью или VPN в пару кликов. Основные функции программы это: удаленное управление компьютером с просмотром удаленного рабочего стола, передача файлов. Также программа может помочь геймерам, играющим по локальной сети.

    Hamachi

    Пожалуй, самая популярная программа в данной категории. Может создавать виртуальные локальные сети с собственным сервером. Позволяет переписываться, передавать файлы и играть в игры по сети. Также имеет клиент для Android.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: