Виды соединения локальных сетей

Локальная сеть – важный элемент любого современного предприятия, без которого невозможно добиться максимальной производительности труда. Однако чтобы использовать возможности сетей на полную мощность, необходимо их правильно настроить, учитывая также и то, что расположение подсоединенных компьютеров будет влиять на производительность ЛВС.

Понятие топологии

Топология локальных компьютерных сетей – это месторасположение рабочих станций и узлов относительно друг друга и варианты их соединения. Фактически это архитектура ЛВС. Размещение компьютеров определяет технические характеристики сети, и выбор любого вида топологии повлияет на:

• Разновидности и характеристики сетевого оборудования.
• Надежность и возможность масштабирования ЛВС.
• Способ управления локальной сетью.

Таких вариантов расположения рабочих узлов и способов их соединения много, и количество их увеличивается прямо пропорционально повышению числа подсоединенных компьютеров. Основные топологии локальных сетей – это "звезда", "шина" и "кольцо".

Факторы, которые следует учесть при выборе топологии

До того как окончательно определиться с выбором топологии, необходимо учесть несколько особенностей, влияющих на работоспособность сети. Опираясь на них, можно подобрать наиболее подходящую топологию, анализируя достоинства и недостатки каждой из них и соотнеся эти данные с имеющимися для монтажа условиями.

• Работоспособность и исправность каждой из рабочих станций, подсоединенных к ЛВС. Некоторые виды топологии локальной сети целиком зависят от этого.
• Исправность оборудования (маршрутизаторов, адаптеров и т. д.). Поломка сетевого оборудования может как полностью нарушить работу ЛВС, так и остановить обмен информацией с одним компьютером.
• Надежность используемого кабеля. Повреждение его нарушает передачу и прием данных по всей ЛВС или же по одному ее сегменту.
• Ограничение длины кабеля. Этот фактор также важен при выборе топологии. Если кабеля в наличии немного, можно выбрать такой способ расположения, при котором его потребуется меньше.

О топологии «звезда»

Этот вид расположения рабочих станций имеет выделенный центр – сервер, к которому подсоединены все остальные компьютеры. Именно через сервер происходят процессы обмена данными. Поэтому оборудование его должно быть более сложным.

• Топология локальных сетей "звезда" выгодно отличается от других полным отсутствием конфликтов в ЛВС – это достигается за счет централизованного управления.
• Поломка одного из узлов или повреждение кабеля не окажет никакого влияния на сеть в целом.
• Наличие только двух абонентов, основного и периферийного, позволяет упростить сетевое оборудование.
• Скопление точек подключения в небольшом радиусе упрощает процесс контроля сети, а также позволяет повысить ее безопасность путем ограничения доступа посторонних.

• Такая локальная сеть в случае отказа центрального сервера полностью становится неработоспособной.
• Стоимость "звезды" выше, чем остальных топологий, поскольку кабеля требуется гораздо больше.

Топология «шина»: просто и дешево

В этом способе соединения все рабочие станции подключены к единственной линии – коаксиальному кабелю, а данные от одного абонента отсылаются остальным в режиме полудуплексного обмена. Топологии локальных сетей подобного вида предполагают наличие на каждом конце шины специального терминатора, без которого сигнал искажается.

• Все компьютеры равноправны.
• Возможность легкого масштабирования сети даже во время ее работы.
• Выход из строя одного узла не оказывает влияния на остальные.
• Расход кабеля существенно уменьшен.

• Недостаточная надежность сети из-за проблем с разъемами кабеля.
• Маленькая производительность, обусловленная разделением канала между всеми абонентами.
• Сложность управления и обнаружения неисправностей за счет параллельно включенных адаптеров.
• Длина линии связи ограничена, потому эти виды топологии локальной сети применяют только для небольшого количества компьютеров.

Характеристики топологии «кольцо»

Такой вид связи предполагает соединение рабочего узла с двумя другими, от одного из них принимаются данные, а второму передаются. Главной же особенностью этой топологии является то, что каждый терминал выступает в роли ретранслятора, исключая возможность затухания сигнала в ЛВС.

• Быстрое создание и настройка этой топологии локальных сетей.
• Легкое масштабирование, требующее, однако, прекращения работы сети на время установки нового узла.
• Большое количество возможных абонентов.
• Устойчивость к перегрузкам и отсутствие сетевых конфликтов.
• Возможность увеличения сети до огромных размеров за счет ретрансляции сигнала между компьютерами.

• Ненадежность сети в целом.
• Отсутствие устойчивости к повреждениям кабеля, поэтому обычно предусматривается наличие параллельной резервной линии.
• Большой расход кабеля.

Типы локальных сетей

Выбор топологии локальных сетей также следует производить, основываясь на имеющемся типе ЛВС. Сеть может быть представлена двумя моделями: одноранговой и иерархической. Они не очень отличаются функционально, что позволяет при необходимости переходить от одной из них к другой. Однако несколько различий между ними все же есть.

Что касается одноранговой модели, ее применение рекомендуется в ситуациях, когда возможность организации большой сети отсутствует, но создание какой-либо системы связи все же необходимо. Рекомендуется создавать ее только для небольшого числа компьютеров. Связь с централизованным управлением обычно применяется на различных предприятиях для контроля рабочих станций.

Одноранговая сеть

Этот тип ЛВС подразумевает равноправие каждой рабочей станции, распределяя данные между ними. Доступ к информации, хранящейся на узле, может быть разрешен либо запрещен его пользователем. Как правило, в таких случаях топология локальных компьютерных сетей «шина» будет наиболее подходящей.

Одноранговая сеть подразумевает доступность ресурсов рабочей станции остальным пользователям. Это означает возможность редактирования документа одного компьютера при работе за другим, удаленной распечатки и запуска приложений.

Достоинства однорангового типа ЛВС:

• Легкость реализации, монтажа и обслуживания.
• Небольшие финансовые затраты. Такая модель исключает надобность в покупке дорогого сервера.

• Быстродействие сети уменьшается пропорционально увеличению количества подсоединенных рабочих узлов.
• Отсутствует единая система безопасности.
• Доступность информации: при выключении компьютера данные, находящиеся в нем, станут недоступными для остальных.
• Нет единой информационной базы.

Иерархическая модель

Наиболее часто используемые топологии локальных сетей основаны именно на этом типе ЛВС. Его еще называют «клиент-сервер». Суть данной модели состоит в том, что при наличии некоторого количества абонентов имеется один главный элемент – сервер. Этот управляющий компьютер хранит все данные и занимается их обработкой.

• Отличное быстродействие сети.
• Единая надежная система безопасности.
• Одна, общая для всех, информационная база.
• Облегченное управление всей сетью и ее элементами.

• Необходимость наличия специальной кадровой единицы – администратора, который занимается мониторингом и обслуживанием сервера.
• Большие финансовые затраты на покупку главного компьютера.

Наиболее часто используемая конфигурация (топология) локальной компьютерной сети в иерархической модели – это «звезда».

Выбор топологии (компоновка сетевого оборудования и рабочих станций) является исключительно важным моментом при организации локальной сети. Выбранный вид связи должен обеспечивать максимально эффективную и безопасную работу ЛВС. Немаловажно также уделить внимание финансовым затратам и возможности дальнейшего расширения сети. Найти рациональное решение – непростая задача, которая выполняется благодаря тщательному анализу и ответственному подходу. Именно в таком случае правильно подобранные топологии локальных сетей обеспечат максимальную работоспособность всей ЛВС в целом.

Компьютерные технологии сильно облегчают жизнь человечеству, а так как речь идет про локальные сети, то конкретное применение компьютерной сети разнообразно, но в основе всего лежит упрощение привычных задач. Локальные сети облегчают множество задач в плане передачи данных внутри компании или же в частной домашней сети. Об этом мы сегодня и поговорим.

Преимущества локальных сетей

Вот вы захотели перекинуть фильм на карту памяти планшета или смартфона, а вставать лень, но если у вас создана домашняя локальная сеть, то вы запросто можете воспользоваться видеоплеером, который поддерживает потоковую передачу с помощью локальной сети, как пример, VLC Media Player.

VLC Media Player нужно просто запустить, выбрать режим "Поток" и спокойно смотреть фильм, не вставая с дивана, на другом устройстве, либо же через общий доступ к папке, тогда нужно будет выбрать локальную сеть в программе и файл, который следует открыть.

Или вы – владелец бизнеса, и нужно, чтобы все сотрудники работали с высокой производительностью. Можно постоянно давать им нагоняй, но толку от высококлассных специалистов будет больше, если предоставить им современные технологии. Допустим, у вас частное предприятие по работе с документами, каждый раз мотаться туда-сюда надоест любому сотруднику, да и производительность падает. На помощь придет локальная сеть, с ее помощью можно избавиться от "пожирателя времени" в форме вечной беготни между столами в поисках нужной информации.

Это небольшое число примеров применения локальных сетей.

Давайте разберем следующие понятия: локальная сеть, типы локальных сетей, их преимущества и недостатки.

Локальная сеть

Компьютерная сеть, она же вычислительная или локальная сеть – система для обмена данными между электронными устройствами, обеспеченная средами передачи. Последними могут служить оптоволокно, радиоволны и т. д. Обеспечивает передачу данных до 10-15 километров между абонентами. Особенно полезно при нахождении внутри одного большого здания или в нескольких рядом расположенных зданиях.

Основные преимущества

Плюсами технологии можно считать:

• Разделение ресурсов – рациональное использование устройств внутри сети.
• Распределение данных – доступ к файлам с других устройств. Организация работы и общий доступ к рабочему документу и иным файлам.
• Разделение приложений, установленных на компьютерах, – использование программ, установленных на соседних компьютерах.

Типы локальных сетей

Существует две модели локальных вычислительных сетей:

• Одноранговая сеть.
• Сеть типа клиент-сервер.

Начнем с пояснения первого термина.

В одноранговой вся информация распределена между устройствами. Любой пользователь может изменить права доступа к файлам. Рабочими станциями служат сами компьютеры.

Предоставляется полный доступ любому пользователю сети к любым ресурсам и файлам устройств.

• Этот тип легок в реализации и доступен при небольшом бюджете.
• Подключение до 20 устройств (возможно больше).

• Много устройств – малая производительность (наблюдается при старом аппаратном и программном обеспечении).
• Отсутствие единой информационной базы.
• Низкая безопасность.
• Зависимость информации от состояния компьютера, т. е. если устройство выключено, то и информация будет недоступна.

Сети типа клиент-сервер имеют только один главный компьютер – сервер. Он хранит информацию и обрабатывает ее.

• Универсальный сервер – для несложных задач, обработка данных в локальной сети.
• Сервер базы данных – обработка запросов, направляемых базе данных.
• Proxy сервер – подключающий локальную сеть к сети Internet (VPN).
• Файловый сервер – распределение ресурсов и доступ к файлам.
• Сервер приложений – выполнение прикладных процессов.
• Почтовый сервер – ответы на запросы, присланные по электронной почте.

• хорошая производительность;
• единая база информации;
• продвинутая система безопасности.

• стоимость;
• нужен квалифицированный персонал для обслуживания.

Создание локальной сети

Аппаратные средства. Вся система держится на передаче данных, чтобы их можно было отправить, нужны следующие приспособления:

Сетевой адаптер – плата для передачи и приема информации из сети. Компьютеры можно подключить с помощью кабелей различных типов (оптоволоконный, витая пара, коаксиальный).

Кабель – это основа канала связи – физическая среда передачи данных. Нужно особенно обратить внимание на пропускную способность (бит/сек, килобит/сек, мегабит/сек и т. д.). Как пример, кабель RJ45.

Хаб – устройство для передачи сигнала от одних устройств к другим. В среднем 8 до 30 разъемов (портов) для подключения компьютера или другого хаба. Каждый порт предназначен для отдельного устройства. За счет них вся сеть работает.

Программные средства. Помимо аппаратного оборудования, нужно специальное программное обеспечение и настройка компьютера или иного устройства для работы внутри сети:

1. Система с поддержкой локальной сети.
2. Настройка отдельных папок и данных для доступа извне.

Все современные, да и довольно старые системы, например, Windows XP, поддерживают создание и доступ к файлам в локальной сети. Так что основной поиск программ для доступа к сети сводится к отдельным устройствам, таким как смартфоны, планшеты (не на Windows), устройства на основе ядра Linux и т. д.

Топологии локальных сетей

Выделяют такие разновидности:

• "Общая шина" (bus).
• "Кольцо" (ring).
• "Звезда" (star).
• Физическая "звезда" и логическое "кольцо" (Token Ring).

Топология "общая шина".

Использует единый канал для передачи данных по кабелю (коаксиальный), на концах установлены оконечные сопротивления (терминаторы). Подключение через Т-разъем. Информация идет во все узлы, но принимается только конкретным.

• Отказ узла не повлияет на работу всей сети.
• Легкая настройка.
• Устойчивость при неисправности отдельных узлов.

• Разрыв кабеля влияет на работу всей сети.
• Ограничение по протяженности кабеля и количеству рабочих станций.
• Сложное нахождение дефекта в соединении.

Топология типа "кольцо".

Все узлы соединены в неразрывное кольцо, которая обеспечивает передачу информации. Передача идет через каждое устройство в сети, от одной точки к другой. Данные движутся в одном направлении.

Преимуществом является легкость создания и настройки. Среди недостатков можно назвать то, что при повреждении промежутка связи или отказе компьютера происходит сбой в работе всей сети.

Топология локальных сетей "звезда".

Каждый пк или сервер отдельно подключен кабелем к концентратору или хабу. Последний обеспечивает параллельное соединение.

• Простое подключение новых устройств.
• Централизованное управление.
• Устойчивость к неисправностям отдельных устройств в сети.

• Отказ повторителя (хаба) отрицательно влияет на работу всей сети.
• Нужно много кабеля.

Топология Token Ring.

Основана на кольцевой топологии. Лучшая топология, так как предлагает, что доступ распределен равномерно по всем рабочим станциям и обеспечивает высокую надежность за счет устойчивости к разрывам отдельных станций. Однако очень дорогой вариант.

Классификация локальных сетей делится на просто локальные и локальные расширенные сети.

Сферы применения локальный сетей

Известны следующие случаи применения технологии:

• Создание личных локальных сетей.
• Игровые клубы и игра по локальной сети с друзьями.
• Автоматизация управленческой деятельности, организация "электронных офисов".
• Автоматизация производства.
• Автоматизация обучения.

Угрозы

Многие типы локально-вычислительных сетей могут подвергнуться взлому.

Так как все компьютеры соединены в одну сеть с общим доступом к файлам друг друга, то есть вероятность, что все это позволит любому хакеру внедрить вирус, троян в сеть, который распространится по всем компьютерам и устройствам в сети (почти всем), где есть проблемы с безопасностью.

Те же специалисты по техническому обслуживанию могут нести угрозу для компании, ведь ему ничего особо не мешает повлиять на сеть, особенно, если система типа сервер-клиент, для варианта одноранговой локальной сети это не так опасно.

А сделать можно много:

• Украсть все данные, особенно, если они ничем не защищены и находятся в доступе локальной сети.
• Внедрить шпиона, чтобы он исследовал действия пользователей.
• Там, где рабочие компьютеры, там и домашние. Легким движением руки весь вредоносный код перекочует на домашний компьютер, если на нем не установлен антивирус.
• Можно остановить саму деятельность сети, вызвав перезагрузку.
• И много чего еще.

Поэтому нужно беспокоиться о безопасности всей сети.

Защита локальной сети

Необходимо обязательно использовать антивирусные решения от различных компаний, программы антишпионы, мониторить активность в сети, провести шифрование, применять создание DMZ – когда фрагмент сети не является полностью доверенным, IDS – систему обнаружения вторжений, NAT – технологию трансляции одного или нескольких адресов в другие адреса, межсетевой экран или Firewall, смену файловой системы на NTFS (для профессионалов), установку последних обновлений системы, не предоставлять полный доступ сотрудникам на их компьютерах, то есть разграничить их права и права администратора. Одноранговая локальная сеть обычно никому не нужна, так как они используются в школах и институтах, а особо добывать там нечего.

Все современные локальные сети делятся на два вида:

Одноранговые локальные сети – сети, где все компьютеры равноправны: каждый из компьютеров может быть и сервером, и клиентом.Пользователь каждого из компьютеров сам решает, какие ресурсы будут предоставлены в общее пользование и кому.

Локальные сети с цетрализованным управлением. В сетях с централизованным управлением политика безопасности общая для всех пользователей сети.

В зависимости от назначения и размера локальной сети применяются либо одноранговые сети, либо сети с централизованным управлением.

Основные характеристики локальной сети

В настоящее время в различных странах мира созданы и эксплуатируются различные типы ЛВС с различными размерами, топологией, алгоритмами работы, архитектурной и структурной организацией. Независимо от типа сетей, к ним предъявляются общие требования:

• Скорость – важнейшая характеристика локальной сети;
• Адаптируемость – свойство локальной сети расширяться и устанавливать рабочие станции там, где это требуется;
• Надежность – свойство локальной сети сохранять полную или частичную работоспособность вне зависимости от выхода из строя некоторых узлов или конечного оборудования.

Топология локальных сетей

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. И хотя выбирать топологию пользователю сети приходится нечасто, знать об особенностях основных топологий, их достоинствах и недостатках надо.

Существует три базовые топологии сети:

Шина (bus) — все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам (рис. 1).

Рис. 1. Сетевая топология шина

Звезда (star) — бывает двух основных видов:

Активная звезда (истинная звезда) – к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи. Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального — одному или нескольким периферийным. (рис. 2 )

Рис. 2. Активная звезда

Пассивная звезда, которая только внешне похожа на звезду (рис. 2). В настоящее время она распространена гораздо более широко, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в наиболее популярной сегодня сети Ethernet.

В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а специальное устройство — коммутатор или, как его еще называют, свитч (switch), который восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их непосредственно получателю (рис. 3) .

Рис. 3. Пассивная звезда

Кольцо (ring) — компьютеры последовательно объединены в кольцо.

Передача информации в кольце всегда производится только в одном направлении. Каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера (рис. 4).

Рис. 4. Сетевая топология кольцо

На практике нередко используют и другие топологии локальных сетей, однако большинство сетей ориентировано именно на три базовые топологии.