HYPERLINK «http://www.ukrreferat.com/» www.ukrreferat.com – лідер
серед рефератних сайтів України!

Основи комп’ютерних мереж

Комп’ютерні мережі

В загальному, комп’ютерна мережа — це декілька (два і більше)
комп’ютерів об’єднаних таким чином, що між ними можливий обмін даними.
Принципи мережевого спілкування не залежать від кількості комп’ютерів у
мережі. Для розуміння того, як відбувається «спілкування» сотень чи
тисяч комп’ютерів досить зрозуміти, як це роблять декілька комп’ютерів.

Локальні і глобальні комп’ютерні мережі

Одна з загальноприйнятих класифікацій комп’ютерних мереж базується на
величині території, на якій розташовані комп’ютери, підключені до
мережі. Виходячи з цієї класифікації, комп’ютерні мережі поділяють на
локальні і глобальні.

Локальні комп’ютерні мережі (LAN — Local Area Network) поєднують
комп’ютери які знаходяться недалеко один від одного, наприклад у
сусідній кімнаті чи будинку. Іноді комп’ютери, навіть знаходячись на
відстані декількох кілометрів, можуть належати до однієї локальної
мережі.

Глобальні комп’ютерні мережі (WAN — Wide Area Network) поєднують
комп’ютери, що знаходяться в різних містах, країнах чи навіть
континентах.

Апаратні компоненти мережі

Для організації комп’ютерних мереж використовуються наступні пристрої:
мережеві інтерфейсні карти, повторювачі, хаби, модеми.

Мережеві інтерфейсні карти

Для підключення комп’ютера до мережі використовуються мережеві
інтерфейсні карти (Network Interface Card, NIC), що встановлюються у
вільне роз’єм на материнській платі (motherboard) комп’ютера. Оскільки
для встановлення мережевої карти необхідно розкривати корпус системного
блоку, що іноді неприйнятно, останнім часом з’явилися пристрої, що
дозволяють підключити комп’ютер до мережі за допомогою USB (Universal
Serial Bus) порту.

Існуючі мережеві інтерфейсні карти розрізняються по:

типу системної шини (роз’єм на материнській платі) для якої вони
призначені (ISA, PCI);

типу підтримуваного середовища передачі (коаксіал — BNC, вита пара —
UTP, коаксіал чи вита пара — COMBO);

продуктивності (10 Мбіт/с, 100 Мбіт/с);

типу конфігурації (за допомогою перемичок, jumpless — за допомогою
службової утиліти, Plug&Play — автоматична конфігурація).

Повторювачі і хаби

Повторювачі (Repeater) у мережах Ethernet, побудованих на коаксіальному
кабелі, використовуються як засіб подолання обмежень довжини кабелю і
кількості підключених вузлів.

Хаби (Hub) у мережах Ethernet є обов’язковими сполучними елементами
мережі на витій парі і засобами розширення топологічних, функціональних
і швидкісних можливостей для будь-яких середовищ передачі.

Мережеві кабелі

У вигляді середовища передачі даних при організації локальних
комп’ютерних мереж найчастіше використовуються два види кабелів:

Коаксіальний — кабель, що нагадує собою телевізійний антенний кабель, що
складається з центральної жили й плетива. На відміну від телевізійного,
хвильовий опір якого 75 Ом, має хвильовий опір 50 Ом. Використовується
для побудови мереж із шинною топологією і швидкістю передачі даних 10
Мбіт/с. Має назву RG-58.

Вита пара (Twisted-Pair) — кабель являє собою чотири пари проводів,
попарно скручених між собою. У залежності від електричних характеристик
кабелю і кількості витків на одиницю довжини розрізняють кабелі 3, 4 і 5
категорії. Чим вища категорія, тим вищу швидкість передачі даних може
забезпечити кабель. При швидкості передачі 10 Мбіт/с може
використовуватися будь-який кабель, починаючи з 3 категорії. Швидкість
передачі 100 Мбіт/с може забезпечити тільки кабель 5 категорії.

Для стаціонарного розведення застосовують твердий одножильний («Solid»)
кабель (STP). Підключення комп’ютерів і хабів здійснюється гнучким
багатожильним («Flex») кабелем (FTP), на кінцях якого встановлюються
вилки RG-45.

Модеми

Модем (від двох слів МОдулятор, ДЕМодулятор) — пристрій для організації
обміну інформацією між двома комп’ютерами за допомогою телефонної лінії.

Модеми бувають внутрішніми (internal) — встановлюються у вільний слот на
материнській платі комп’ютера; і зовнішніми (external) — підключаються
до СОМ порту комп’ютера. Відрізняються модеми також і максимально
допустимою швидкістю обміну даними. Найчастіше зараз використовуються
модеми зі швидкістю передачі даних 33600 і 56k біт/с, причому в
останньому випадку тільки прийом здійснюється зі швидкістю 56k біт/с,
передача ж здійснюється зі швидкістю 33600 біт/с.

Швидкісні характеристики модемів:

cps — швидкість передачі (байт/с), параметр який найбільше цікавить
кінцевого користувача, оскільки саме він визначає ефективну швидкість
роботи;

bps — швидкість передачі, біт/с;

baud — кількість змін сигналу в лінії за 1 секунду — цей параметр
обмежений смугою пропускання лінії. Для підвищення ефективної швидкості
роботи при обмеженій смузі лінії застосовують різні методи кодування і
модуляції, при яких bps перевищує baud.

Практично всі сучасні модеми дозволяють передавати і приймати
факсимільні повідомлення зі швидкістю 14400 біт/с. Деякі з модемів
передбачають можливість автоматичного визначення номера, а також роботу
в режимі автовідповідача.

Топологія комп’ютерної мережі

Існує досить велика кількість способів, за допомогою яких можна
поєднувати комп’ютери в мережу. Геометричну форму з’єднань називають
топологією мережі. Найчастіше використовуються три типи топологій:
зірка, кільце і шина.

Топологія «зірка»

У мережі з топологією «зірка» всі комп’ютери з’єднані з центральним
комп’ютером, чи пристроєм який називається хаб (hub). Прямі з’єднання
між комп’ютерами такої мережі відсутні. На малюнку 1 показана мережа з
топології «зірка».

Дані від кожного комп’ютера направляються до центрального хабу. Хаб, у
свою чергу, передає дані по призначенню. Основною перевагою такої
технології є те, що якщо зашкодити окреме з’єднання між комп’ютером і
хабом, то тільки цей комп’ютер буде відключений від мережі, інша ж
частина мережі залишиться працездатною. Недолік топології «зірка» —
прямий наслідок її переваг: якщо ушкодженим виявиться сам хаб, то це
виведе з ладу всю мережу без винятку.

Топологія «кільце»

Для топології «кільце», як і випливає з назви, характерна відсутність
кінцевих точок з’єднання, мережа замкнута, і утворює нерозривне кільце
(необов’язково окружність), по якому і передаються дані (мал. 2).
Почавши рух з однієї точки такого кільця, дані, зрештою, попадають у ту
ж точку.

На відміну від «зірки», для «кільця» необхідний нерозривний шлях між
усіма комп’ютерами мережі, ушкодження з’єднання хоча б в одному місці
виводить з ладу всю мережу.

Інше слабке місце «кільця» полягає в тому, що дані проходять через кожен
комп’ютер, підключений до мережі, що робить можливим перехоплення
переданої інформації.

Топологія «шина»

Ця топологія використовує один канал передачі, зазвичай коаксіальний
кабель, який називається «шина». Всі комп’ютери підключаються прямо до
шини (мал. 3).

У мережі з топологією «шина» дані передаються в обох напрямках
одночасно. На обох кінцях кабелю-шини встановлюються спеціальні заглушки
(термінатори). Як і у випадку «кільця», порушення з’єднання в одному
місці приводить до припинення роботи всієї мережі. Безпека даних у
мережі з топологією «шина» таке ж слабке місце, як і в мережі з
топологією «кільце» — дані всієї мережі проходять через кожен мережевий
комп’ютер.

Шинний арбітраж

Незалежно від топології мережі яка використовується, коли два комп’ютери
починають одночасно передавати дані, у мережі відбувається зіткнення.
Шинний арбітраж — процес, покликаний вирішити цю проблему. Він
встановлює правила, згідно яких комп’ютери дізнаються, коли шина вільна
і можна передавати дані. Існує два методи шинного арбітражу: виявлення
зіткнень і передача маркера.

Виявлення зіткнень

У випадку, коли в мережі працює метод виявлення зіткнень, комп’ютер,
перед тим як передати дані, «слухає» мережу. Якщо комп’ютер «чує», що
передачу здійснює хтось інший, він повинний дочекатися закінчення
«бесіди» і тільки після цього почати повторну спробу відправлення даних.
Нажаль, навіть при дотриманні цих правил зіткнення іноді стаються.

Правила виявлення зіткнень вимагають, щоб комп’ютер який передає дані
продовжував прослуховувати канал, і знайшовши в ньому будь-чиї чужі
дані, припиняв передачу, намагаючись відновити її через невеликий
проміжок часу. Таке поводження нагадує людське: «Тільки після вас!».

Прослуховування каналу до передачі називається «прослуховування несучої»
(carrier sense), а прослуховування під час передачі — виявлення зіткнень
(collision detection).

Передача маркера

Системи з передачею маркера працюють інакше. Для того, щоб передати
дані, комп’ютер повинен спочатку отримати дозвіл. Це означає, що він має
«піймати» циркулюючий у мережі пакет даних спеціального виду, який
називається маркером. Маркер переміщується по замкнутому колі, минаючи
по черзі кожен комп’ютер, підключений до мережі.

Мережеві технології

Прикладом найвідоміших мережевих технологій є: Ethernet, ArcNet і IBM
Token Ring. Найчастіше зараз використовується перша з них.

Ethernet

Технологія Ethernet була розроблена ще в 1973 році групою американських
дослідників під керівництвом Боба Меткальфа (Bob Metcalf) у
дослідницькому центрі Palo Alto (Xerox Palo Alto Research Center, PARC).
Мережі Ethernet можуть будуватися як у вигляді зірки, так і у вигляді
шини. Коли в якості каналу застосовують коаксіальний кабель, мережа
конфігурується як шина. Якщо ж застосовується вита пара, Ethernet
конфігурується як зірка.

Найчастіше використовується Ethernet зі швидкістю передачі 10 Мбіт/с.

ARCNET

& ( D n O

U

( * ?

o

( U

* o

F›

??????e?Технологія ARCNET (Attached Resource Computer NETwork)
розроблена фірмою Data-point Corporation у 1968 році. Мережа даної
технології, також як і мережа Ethernet, може будуватися за двома
топологіями — «зірка» чи «шина».

Швидкість передачі даних у мережі ARCNET — 2,5 Мбіт/с.

Token Ring

Технологія Token Ring, розроблена IBM, являє собою цікаве поєднання
топологій. Як випливає з назви, способом шинного арбітражу мережі Token
Ring є передача маркера, однак насправді ця технологія є гібридом
топологій «зірка» і «кільце». Token Ring працює по топології «зірка» зі
спеціальним пристроєм, який називається «станція
багатокористувальницького доступу» (Multi-station Access Unit, MAU), у
якості центрального хаба. Однак для зв’язку з ним кожен комп’ютер має
два кабелі, по одному з яких він посилає, а по іншому — приймає.

Швидкість передачі даних у мережі Token Ring — 16 Мбіт/с.

Мережеві стандарти

Локальні мережі найчастіше зараз будуються з використанням наступних
стандартів Ethernet: 10Base2, 10Base, 100Base. Перша цифра в назві
стандарту позначає швидкість передачі даних у Мбіт/з, слово Base
позначає пряму (немодульовану) передачу, третя цифра позначає довжину
кабелю в сотнях метрів, буква Т — 2 виті пари.

10Base2 — Thin (тонкий) Ethernet. Популярний варіант побудови мережі із
шинною топологією, що використовує тонкий коаксіальний кабель RG-58,
який має хвильовий опір 50 Ом. Широко застосовується для підключення
комп’ютерів і прокладання базової мережі між хабами.

10Base — Twisted-pair Ethernet — мережа на неекранованій витій парі 3-5
категорій з топологією «зірка».

100Base — мережа на неекранованій витій парі 5 категорії зі швидкістю
передачі даних 100 Мбіт/с.

Порівняльні характеристики мережевих стандартів

Стандарт 10Base 2 10BaseT 100BaseT

Топологія Шина Зірка Зірка

Максимальна довжина сегмента, м 185 100 100

Відстань між вузлами, м 2,5 >0,5 —

Тип кабелю RG-58 UTP 3, 4, 5 кат. UTP 5 кат.

Максимальна кількість вузлів у кабельному сегменті 30 Визначається
хабами Визначається хабами

Мережеві протоколи

Протокол — це набір правил і угод, які використовуються при передачі
даних у мережі.

Кожна країна чи культура має власні протоколи. Наприклад, рукостискання
— одна з форм вітання, прийнятий у багатьох культурах протокол.
Комп’ютери в мережі теж спілкуються один з одним, використовуючи
загальну мову — протоколи зв’язку, без яких було б неможливо керувати
мережею і передавати дані. Іншими словами, кожна програма, що претендує
на роботу в мережі, повинна слідувати визначеним правилам для передачі і
прийому даних у мережі.

Монтаж локальних комп’ютерних мереж

Оскільки локальну мережу можна створювати з застосуванням однієї з двох
топологій які часто використовуються шини чи зірки, то перед початком
робіт потрібно зробити вибір на користь однієї з топологій. Як вже
говорилося раніше, шинна топологія реалізується з використанням
коаксіального кабелю, а топологія зірка — витої пари. Для того щоб
зробити вибір потрібно вирішити, що для вас важливіше — дешевизна і
простота коаксіала чи надійність, зручність експлуатації і можливість
підвищення продуктивності мережі на витій парі.

Порівняльні характеристики мереж

Для спрощення вибору типу мережі наводимо порівняльні характеристики
мереж Ethernet на коаксіалі і на витій парі.

Властивість Мережа на коаксіалі Мережа на кручений парі

Складові кожного вузла Мережева карта з BNC роз’ємом; два BNC
коннектори; Т коннектор. Мережева карта з RJ-45 роз’ємом; кабель із
двома коннекторами RJ-45 на кінцях; порт хаба.

Загальні елементи Кабель із двома термінаторами. Хаб.

Правила заземлення Заземлювати комп’ютери (через шнури живлення) і
мережу (один і тільки один з термінаторів); корпус комп’ютера не повинен
стикатися з корпусом BNC-роз’єму. Заземлювати комп’ютери і хаби через
шнури живлення.

Наслідки несправностей Будь-який обрив чи коротке замикання в шині, а
іноді і відмова вихідних ланцюгів адаптера, призводить до виходу з ладу
всього сегмента мережі. Одиночний обрив чи коротке замикання в кабелі,
відмова адаптера чи порту хаба призводить до втрати зв’язку тільки з
одним комп’ютером; відмова чи знеструмлення хаба призводить до відмови
сегмента мережі, що обслуговується ним хабом.

Можливості локалізації несправності Послідовне відключення Т-коннекторів
і перевірка опору омметром. Світлодіодні індикатори портів хаба
показують стан кожної лінії (порту з кабелем і адаптером); засобу
керування (SNMP) інтелектуального хаба забезпечують централізований
нагляд і керування хабами з будь-якого комп’ютера мережі.

Можливості підвищення продуктивності мережі Практично немає. Заміна
простих хабів на: інтелектуальні маршрутизатори, які сегментють мережу;
комутують хаби; повнодуплексні хаби; перехід на швидкість 100 Мбіт/с.

Встановлення мережевої карти

Для встановлення мережевої карти необхідно зняти корпус системного блоку
й установити карту у вільний роз’єм на материнській платі, зафіксувавши
її гвинтом. При встановленні мережевої карти варто пам’ятати, що
електронні компоненти можуть бути пошкоджені статичним струмом, тому
перед встановленням рекомендується зняти з себе речі які здатні
виробляти статичний струм при доторканні до заземленого корпуса
комп’ютера чи до металевого елементу опалювальної системи.

Після встановлення мережеву карту необхідно зконфігурувати.
Конфігурування має на увазі настроювання на використання вільних
системних ресурсів (переривання і порту вводу/виводу) а також вибір
середовища передачі, у випадку якщо карта має кілька роз’ємів (BNC, ТР).

Всі сучасні PCI-карти підтримують технологію Plug&Play і не вимагають
ручного конфігурування переривання і порту вводу/виводу. Сучасні
Combo-карти підтримують також автоматичний вибір середовища передачі,
використовуючи той роз’єм, до якого підключений кабель.

ISA-карти, найчастіше вимагають ручного конфігурування, хоча існують і
екземпляри які підтримують Plug&Play. Ручне конфігурування здійснюється
або за допомогою перемичок на карті, або у випадку їхньої відсутності за
допомогою спеціальної утиліти, що поставляється разом з мережевою
картою. Програмно встановлені параметри зберігаються в енергонезалежній
пам’яті карти. Варто звернути увагу на те, що конфігураційні утиліти є,
як правило, DOS-програмами і не працюють під Windows 9x, а вимагають
завантаження комп’ютера в режимі емуляції DOS.

Монтаж мережі з використанням коаксіального кабеля

При монтажі мережі кабель прокладається по стінах чи у спеціальних
коробах. Не рекомендуються довгі прогони коаксіалу поруч із силовим
кабелем, а також проведення по підлозі. При прокладанні й експлуатації
варто уникати перегинів і стисків коаксіального кабелю, тому що це може
значно понизити швидкість обміну даними в мережі чи цілком вивести
мережу з ладу.

Вкрай не рекомендується застосування кабелю відмінного від RG-58.

При монтажі мережі (мал. 4) застосовуються наступні з’єднувачі:
BNC-конектор — на кінцях відрізків кабелю, BNC Т-конектор — для
підключення вузлів, BNC І-коннектор — для з’єднання відрізків кабелю
(використання І-коннекторов у мережі потрібно по можливості обмежити).
Більшість BNC-роз’ємів для монтажу вимагають застосування спеціального
обтискного інструмента. Існують також роз’єми під пайку і роз’єми, які
пригвинчуються, для багаторазового використання.

На кінцях сегмента встановлюються 50-омні термінатори, один (і тільки
один!) з яких заземлюється. Мережа не з 50-омним термінатором
непрацездатна.

Комп’ютери до мережі підключаються за допомогою Т-конекторів, мінімальна
відстань між конекторами 0,5 м, відгалуження від кабеля неприпустимі.
Зіткнення BNC-роз’ємів з металевими частинами корпуса комп’ютера може
призвести до перешкод і зниження швидкості передачі даних у мережі.

Монтаж мережі на витій парі

По трудомісткості монтаж неекранованої витої пари практично не
відрізняється від монтажу коаксіала, правила прокладання кабелю
практично ті ж. Монтаж може вестися як з використанням стаціонарного
розведення, так і без нього. Для стаціонарного розведення застосовують
одножильний кабель категорії 3-4, але краще 5, щоб у перспективі перехід
на 100 Мбіт/с не потребував заміни кабелю. Стаціонарне розведення
робиться від настінних розеток до кабельного центру (хаба). Для монтажу
стаціонарної проводки не потрібно спеціального інструмента, проводи
вставляються в ножові контакти розеток і притискаються ковпачками з
комплекту розеток.

Кабелі підключення комп’ютерів і хабів — гнучкі багатожильні кабелі, на
кінцях яких встановлюються вилки RJ-45 (мал. 5). Для встановлення вилок
застосовується спеціальний обтискуючий інструмент. Можна також придбати
вже готові відрізки кабелю з установленими вилками (patch-cord).

Контакти розеток стаціонарного розведення і вилки кабелів підключення
з’єднуються «один-в-одний» (прямі кабелі). Для з’єднання двох хабів
через звичайні порти (чи двох комп’ютерів при двоточковому з’єднанні)
застосовуються перехресні кабелі. Кабель, що з’єднує спеціальний порт
«Up-Link» хаба зі звичайним портом іншого хаба — прямий.

HYPERLINK «http://www.ukrreferat.com/» www.ukrreferat.com – лідер
серед рефератних сайтів України!

PAGE

PAGE 2

HYPERLINK «http://www.ukrreferat.com/» www.ukrreferat.com – лідер
серед рефератних сайтів України!

Похожие записи