Tema 1.4: Osnove LAN-a

Tema 1.5: Osnovne LAN tehnologije

Tema 1.6: Osnovne softverske i hardverske komponente LAN-a

Lokalne mreže

1.4. LAN Basics

1.4.3. Mrežne topologije

Svi računari u lokalnoj mreži povezani su komunikacionim linijama. Geometrijski raspored komunikacijskih linija u odnosu na mrežne čvorove i fizičko povezivanje čvorova na mrežu naziva se fizička topologija. U zavisnosti od topologije razlikuju se mreže: magistralna, prstenasta, zvezdasta, hijerarhijska i proizvoljna struktura.

Razlikovati fizičku i logičku topologiju. Logička i fizička topologija mreže su nezavisne jedna od druge. Fizička topologija je geometrija mreže, a logička topologija određuje smjer toka podataka između čvorova u mreži i način na koji se podaci prenose.

Trenutno se u lokalnim mrežama koriste sljedeće fizičke topologije:

• fizički "autobus" (autobus);
• fizička "zvijezda" (zvijezda);
• fizički „prsten”;
• fizička "zvijezda" i logički "prsten" ( Token Ring).

Topologija sabirnice

Mreže sa topologijom magistrale koriste linearni mono kanal (koaksijalni kabl) za prenos podataka, na čijim krajevima su ugrađeni završni otpornici (terminatori). Svaki računar je povezan na koaksijalni kabl pomoću T-konektora (T-konektor). Podaci iz prijenosnog mrežnog čvora se prenose duž magistrale u oba smjera, reflektirajući se od terminalnih terminala. Terminatori sprečavaju refleksiju signala, tj. koriste se za potiskivanje signala koji dolaze do krajeva veze za podatke.

Dakle, informacije idu do svih čvorova, ali ih prima samo čvor kojem su namijenjene. U topologiji logičke magistrale, medij za prenos podataka zajednički i istovremeno koriste svi računari u mreži, a signali sa računara se distribuiraju istovremeno u svim pravcima preko medija za prenos. Pošto se emituje signalizacija u topologiji fizičke magistrale, tj. signali se šire istovremeno u svim smjerovima, logička topologija ove lokalne mreže je logička magistrala.

Rice. jedan.

Ova topologija se koristi u lokalnim mrežama sa Ethernet arhitekturom (klase 10Base-5 i 10Base-2 za debeli i tanak koaksijalni kabl, respektivno).

Prednosti mreža topologije sabirnice:

• kvar jednog od čvorova ne utiče na rad mreže u cjelini;
• mreža je jednostavna za postavljanje i konfiguraciju;
• mreža je otporna na kvarove pojedinih čvorova.

Nedostaci mreža topologije sabirnice:

• prekid kabela može utjecati na rad cijele mreže;
• ograničena dužina kabla i broj radnih stanica;
• teško je identificirati nedostatke veze.

Topologija zvijezda

U zvjezdastoj mreži, svaka radna stanica je povezana kablom (upletenom paricom) na čvorište ili čvorište ( čvorište). Koncentrator obezbeđuje paralelna veza Računari, a time i svi računari povezani na mrežu mogu međusobno komunicirati.

Rice. 2.

Podaci sa odašiljačke stanice mreže se prenose preko čvorišta preko svih komunikacionih linija do svih računara. Informacije stižu na sve radne stanice, ali ih primaju samo one stanice za koje su namijenjene. Pošto se emituje signalizacija u topologiji fizičke zvijezde, tj. Kako se signali sa PC-a distribuiraju istovremeno u svim smjerovima, logička topologija ove lokalne mreže je logička magistrala.

Ova topologija se koristi u lokalnim mrežama sa 10Base-T Ethernet arhitekturom.

Prednosti mreža sa topologijom zvijezda:

• jednostavno povezivanje novog računara;
• postoji mogućnost centralizovanog upravljanja;
• mreža je otporna na kvarove pojedinačnih računara i na prekide u povezivanju pojedinačnih računara.

Nedostaci mreža sa topologijom zvijezda:

• kvar čvorišta utječe na rad cijele mreže;
• velika potrošnja kablova.

Topologija prstena

U mreži sa prstenastom topologijom, svi čvorovi su povezani komunikacijskim kanalima u kontinuirani prsten (ne nužno u krug) kroz koji se prenose podaci. Izlaz jednog računara se povezuje sa ulazom drugog računara. Započevši kretanje iz jedne tačke, podaci na kraju dolaze do svog početka. Podaci u prstenu se uvijek kreću u istom smjeru.

Rice. 3.

Prijemna radna stanica prepoznaje i prima samo poruku koja joj je upućena. Mreža sa fizičkom topologijom prstena koristi pristup tokenima, koji stanici daje pravo da koristi prsten određenim redosledom. Logička topologija ove mreže je logički prsten. Ovu mrežu je vrlo lako kreirati i konfigurirati.

Glavni nedostatak mreža prstenaste topologije je to što oštećenje komunikacione linije na jednom mjestu ili kvar PC-a dovodi do neoperabilnosti cijele mreže.

Obično u čista forma topologija prstena se ne koristi zbog svoje nepouzdanosti, pa se u praksi koriste različite modifikacije topologije prstena.

Token Ring topologija

Ova topologija je zasnovana na topologiji fizičkog prstena povezanom sa zvijezdom. U ovoj topologiji, sve radne stanice su povezane na centralno čvorište (Token Ring) kao u topologiji fizičke zvijezde. Centralno čvorište je inteligentni uređaj koji pomoću džampera obezbeđuje serijska veza izlaz jedne stanice sa ulazom druge stanice.

Drugim riječima, uz pomoć čvorišta, svaka stanica je povezana sa samo dvije druge stanice (prethodna i sljedeća stanica). Dakle, radne stanice su povezane petljom kabla, preko koje se prenose paketi podataka sa jedne stanice na drugu, a svaka stanica prenosi te poslane pakete. U svakom radna stanica za to postoji primopredajnik koji vam omogućava kontrolu prolaska podataka u mreži. Fizički, takva mreža je izgrađena u topologiji "zvijezda".

Koncentrator stvara primarni (glavni) i rezervni prsten. Ako dođe do prekida u glavnom prstenu, tada se može zaobići pomoću pomoćnog prstena, jer se koristi četverožilni kabel. Kvar stanice ili prekid komunikacione linije radne stanice ne rezultira kvarom mreže kao u topologiji prstena, jer će čvorište isključiti neispravnu stanicu i zatvoriti podatkovni prsten.

Rice. 4.

U arhitekturi Token Ringa, token se prenosi od čvora do čvora duž logičkog prstena kreiranog od strane centralnog čvorišta. Takav prijenos markera vrši se u fiksnom smjeru (smjer kretanja markera i paketa podataka prikazan je na slici strelicama plave boje). Stanica sa tokenom može slati podatke drugoj stanici.

Za prijenos podataka, radne stanice prvo moraju čekati da stigne besplatni token. Marker sadrži adresu stanice koja je poslala ovaj marker, kao i adresu stanice kojoj je namijenjen. Nakon toga, pošiljalac prenosi token sljedećoj stanici u mreži kako bi i ona mogla poslati svoje podatke.

Jedan od mrežnih čvorova (obično se za to koristi fajl server) kreira token koji se šalje u mrežni prsten. Takav čvor djeluje kao aktivni monitor, što osigurava da se marker ne izgubi ili uništi.

Prednosti topologije Token Ringa:

• topologija omogućava jednak pristup svim radnim stanicama;
• visoka pouzdanost, jer je mreža otporna na kvarove pojedinih stanica i na prekide u povezivanju pojedinih stanica.

Nedostaci mreža Token Ring topologije: velika potrošnja kablova i, shodno tome, skupo ožičenje komunikacionih linija.

Lokalna mreža - važan element bilo koji savremeno preduzeće, bez kojih je nemoguće postići maksimalnu produktivnost. Međutim, da bi se u potpunosti iskoristile mogućnosti mreže, ona mora biti pravilno konfigurisana, imajući na umu da će lokacija povezanih računara uticati na performanse LAN-a.

Koncept topologije

Topologija lokalnih računarskih mreža je lokacija radnih stanica i čvorova jedni u odnosu na druge i opcije za njihovo povezivanje. U stvari, ovo je arhitektura LAN-a. Lokacija računara određuje specifikacije mreže, a izbor bilo koje vrste topologije će uticati na:

• Vrste i karakteristike mrežne opreme.
• Pouzdanost i skalabilnost LAN-a.
• Metoda za upravljanje lokalnom mrežom.

Postoji mnogo takvih opcija za lokaciju radnih čvorova i metoda za njihovo povezivanje, a njihov broj raste u direktnoj proporciji s povećanjem broja povezanih računala. Glavne LAN topologije su zvijezda, magistrala i prsten.

Faktori koje treba uzeti u obzir pri odabiru topologije

Prije konačne odluke o izboru topologije, potrebno je uzeti u obzir nekoliko karakteristika koje utiču na performanse mreže. Na osnovu njih možete odabrati najprikladniju topologiju, analizirajući prednosti i nedostatke svake od njih i povezujući ove podatke sa uslovima dostupnim za instalaciju.

• Operativnost i upotrebljivost svake od radnih stanica povezanih na LAN. Neke vrste topologije lokalne mreže u potpunosti ovise o tome.
• Popravljivost opreme (ruteri, adapteri, itd.). Kvar mrežne opreme može ili potpuno poremetiti rad LAN-a ili zaustaviti razmjenu informacija s jednim računarom.
• Pouzdanost korišćenog kabla. Oštećenje ometa prijenos i prijem podataka kroz LAN ili jedan od njegovih segmenata.
• Ograničavanje dužine kabla. Ovaj faktor je također važan pri odabiru topologije. Ako je dostupno samo nekoliko kablova, možete odabrati metod pozicioniranja koji zahteva manje kablova.

O topologiji zvijezda

Ova vrsta rasporeda radnih stanica ima namenski centar - server na koji su povezani svi ostali računari. Preko servera se odvijaju procesi razmjene podataka. Stoga njegova oprema mora biti složenija.

Prednosti:

• Star LAN topologija ima prednost u odnosu na druge potpuno odsustvo sukobi na LAN-u - to se postiže centraliziranim upravljanjem.
• Kvar jednog od čvorova ili oštećenje kabla neće imati nikakav uticaj na mrežu u celini.
• Posjedovanje samo dva pretplatnika, glavnog i perifernog, omogućava vam da pojednostavite mrežni hardver.
• Akumulacija tačaka povezivanja u malom radijusu pojednostavljuje proces nadgledanja mreže, a također vam omogućava da povećate njenu sigurnost ograničavanjem pristupa neovlaštenim osobama.

Nedostaci:

• Takva lokalna mreža, u slučaju kvara centralnog servera, postaje potpuno nefunkcionalna.
• Cijena zvijezde je veća od ostalih topologija jer je potrebno mnogo više kabela.

Topologija sabirnice: jednostavna i jeftina

Kod ovog načina povezivanja sve radne stanice su povezane na jednu liniju - koaksijalni kabel, a podaci od jednog pretplatnika se šalju ostalima u poludupleks modu. Topologije lokalne mreže ove vrste pretpostavljaju prisustvo posebnog terminatora na svakom kraju magistrale, bez kojeg je signal izobličen.

Prednosti:

• Svi računari su jednaki.
• Mogućnost jednostavnog skaliranja mreže čak i dok je pokrenuta.
• Kvar jednog čvora ne utiče na ostale.
• Potrošnja kabla je značajno smanjena.

Nedostaci:

• Nedovoljna pouzdanost mreže zbog problema sa konektorom kabla.
• Niske performanse zbog dijeljenja kanala između svih pretplatnika.
• Složenost upravljanja i rješavanja problema zbog paralelno povezanih adaptera.
• Dužina komunikacione linije je ograničena, pa se ovi tipovi topologija lokalne mreže koriste samo za mali broj računara.

Karakteristike topologije prstena

Ova vrsta komunikacije uključuje povezivanje radnog čvora sa dva druga, od kojih se od jednog primaju podaci, a drugi se prenosi. Glavna karakteristika ove topologije je da svaki terminal djeluje kao repetitor, isključujući mogućnost slabljenja signala u LAN-u.

Prednosti:

• Brzo kreirajte i konfigurišite ovu LAN topologiju.
• Jednostavno skaliranje, međutim, zahtijeva gašenje mreže dok se novi čvor instalira.
• Veliki broj potencijalnih pretplatnika.
• Otporan na zagušenja i bez mrežnih sukoba.
• Mogućnost proširenja mreže do ogromna veličina prenošenjem signala između računara.

Nedostaci:

• Nepouzdanost mreže u cjelini.
• Nedostatak otpornosti na oštećenje kabla, pa se obično obezbjeđuje paralelna pomoćna linija.
• Velika potrošnja kablova.

Vrste lokalnih mreža

Izbor topologije lokalnih mreža takođe treba da se vrši na osnovu vrste dostupne LAN mreže. Mreža se može predstaviti sa dva modela: peer-to-peer i hijerarhijski. Funkcionalno se ne razlikuju mnogo, što vam omogućava da se po potrebi prebacite s jednog na drugi. Međutim, još uvijek postoji nekoliko razlika između njih.

Što se tiče peer-to-peer modela, njegova upotreba se preporučuje u situacijama kada postoji sposobnost organiziranja velika mreža nedostaje, ali je stvaranje bilo kakvog komunikacijskog sistema i dalje neophodno. Preporučujemo da ga kreirate samo za mali broj računara. Centralizovana kontrolna komunikacija se obično koristi u raznim preduzećima za kontrolu radnih stanica.

Peer-to-peer mreža

Ovaj tip LAN-a pretpostavlja jednakost prava za svaku radnu stanicu, raspoređujući podatke između njih. Pristup informacijama pohranjenim na web stranici korisnik može dozvoliti ili odbiti. U pravilu će u takvim slučajevima topologija lokalnih računarskih mreža "sabirnica" biti najpogodnija.

Peer-to-peer umrežavanje znači da su resursi radne stanice dostupni drugim korisnicima. To znači mogućnost uređivanja dokumenta sa jednog računara dok radite za drugim, štampanja na daljinu i pokretanja aplikacija.

Prednosti peer-to-peer LAN tipa:

• Lakoća implementacije, instalacije i održavanja.
• Niski finansijski troškovi. Ovaj model eliminiše potrebu za kupovinom skupog servera.

Nedostaci:

• Performanse mreže opadaju proporcionalno povećanju broja povezanih radnih čvorova.
• Nedostaje jedan sistem sigurnost.
• Dostupnost informacija: kada se računar isključi, podaci u njemu će postati nedostupni drugima.
• Ne postoji jedinstvena baza podataka.

Hijerarhijski model

Najčešće korišćene LAN topologije zasnovane su na ovoj vrsti LAN-a. Naziva se i "klijent-server". Suština ovog modela je da u prisustvu određenog broja pretplatnika postoji jedan glavni element - server. Ovaj kontrolni kompjuter pohranjuje sve podatke i obrađuje ih.

Prednosti:

• Odlične mrežne performanse.
• United pouzdan sistem sigurnost.
• Jedna, zajednička za sve, baza informacija.
• Pojednostavljeno upravljanje cjelokupnom mrežom i njenim elementima.

Nedostaci:

• Potreba za posebnom kadrovskom jedinicom - administratorom koji nadgleda i održava server.
• Veliki finansijski troškovi za kupovinu glavnog računara.

Najčešće korištena konfiguracija (topologija) lokalne računarske mreže u hijerarhijskom modelu je "zvijezda".

Izbor topologije (raspored mrežne opreme i radnih stanica) je isključivo važna tačka prilikom organizovanja lokalne mreže. Odabrana vrsta komunikacije treba da osigura najefikasnije i bezbedan rad LAN. Takođe je važno obratiti pažnju na finansijske troškove i mogućnost daljeg širenja mreže. Pronalaženje racionalnog rješenja nije lak zadatak, koji se postiže pažljivom analizom i odgovornim pristupom. U ovom slučaju će pravilno odabrane topologije lokalne mreže osigurati maksimalne performanse cijelog LAN-a u cjelini.

Topologija lokalnih računarskih mreža

Topologija, tj. konfiguracija povezivanja elemenata u LAN-u privlači pažnju u većoj mjeri od ostalih karakteristika mreže. To je zbog činjenice da je topologija ta koja u velikoj mjeri određuje niz važnih svojstava mreže, na primjer, kao što su pouzdanost (preživljivost), performanse itd.

Postoji različiti pristupi na klasifikaciju LAN topologija. Prema jednom od njih, LAN konfiguracije se dijele u dvije glavne klase: emitirane i sekvencijalne. V emitovanje konfiguracije svakog pretplatnika (primopredajnik fizičkih signala) prenosi signale koji mogu biti percipirani od strane drugih pretplatničkih sistema. Ove konfiguracije uključuju zajednički autobus, drvo, zvijezda sa pasivnim centrom. U sekvencijalnim konfiguracijama, svaki fizički podsloj prenosi informacije samo jednom pretplatničkom sistemu. Iz ovoga je jasno da su konfiguracije emitovanja tipično informaciono selektivne LAN mreže, dok su sekvencijalne konfiguracije LAN mreže sa rutiranjem informacija.

Konfiguracije emitiranja moraju koristiti relativno moćne predajnike i prijemnike koji mogu podnijeti širok raspon nivoa signala. Ovaj problem je djelimično riješen uvođenjem ograničenja na dužinu segmenta kabela i na broj priključaka ili korištenje repetitora (pojačala). Budući da samo jedna stanica (pretplatnički sistem) može raditi na LAN-u za emitiranje u bilo kojem trenutku, servisne informacije služi za uspostavljanje kontrole stanice preko mreže tokom širenja signala kroz mrežu, njegove obrade u mreži.

Osnovni tip konfiguracije emitovanja je zajednički autobus(Slika 4.2). Prednosti LAN-a sa topologijom sabirnice su: lakoća proširenja mreže i korištenih metoda kontrole, mogućnost rada u paralelnom kodu (ako je dostupno dodatni kanali prijenos podataka), nema potrebe za centraliziranom kontrolom, minimalna potrošnja kabela.

Zajednička sabirnica je pasivni medij i stoga ima vrlo visoku pouzdanost. Sabirni kabl se vrlo često polaže u spuštene plafone zgrada, i to do svake mrežna stanica prave se posebne grane. Poželjno je da veze grana budu pasivne, jer se u tom slučaju intenzitet smanjuje. fizički pristup do glavnog autobusa. Da bi se povećala pouzdanost, uz glavni kabel, položen je i rezervni kabel, na koji se stanice prebacuju u slučaju kvara glavnog.

Rice. 4.2. Topologija sabirnice

Vrsta konfiguracije " drvo"(Slika 4.3.) je razvijenija verzija konfiguracije tipa " guma". Stablo se formira povezivanjem više sabirnica sa aktivnim repetitorima ili pasivnim „odgajivačima“ – koncentratorima (koncentrator je uređaj koji se koristi za kombinovanje kanala za prenos podataka pojedinih delova mreže). Ima fleksibilnost da se prostire na više spratova u zgradi ili više zgrada na jednoj lokaciji koristeći LAN. Ako postoje aktivni repetitori, kvar jednog segmenta ne dovodi do kvara ostalih. U slučaju kvara repetitora, stablo se grana na dva podstabla ili dvije sabirnice.

Rice. 4.3. Topologija stabla

Širokopojasni LAN sa " drvo"često imaju tzv root - kontrolna pozicija u kojoj je najviše važne komponente mreže. Na pouzdanost ove opreme postavljaju se visoki zahtjevi, jer od nje ovisi rad cijele mreže. Iz tog razloga, oprema se često duplira.

Razvoj konfiguracije tipa "drvo"- tip mreže "zvijezda"(Sl. 4.4.), koje se može zamisliti kao stablo koje ima korijen sa granama za svaki spojeni uređaj. U LAN-u, pasivni konektor ili aktivni repetitor može se nalaziti u središtu zvijezde - to su prilično jednostavni i pouzdani uređaji. Star LAN-ovi su generalno manje pouzdani od mrežnih topologija kao npr "guma" ili "drvo", ali mogu biti zaštićeni od smetnji u kablu centralnim relejem koji isključuje neispravne kablovske grede. Imajte na umu da je topologija poput "zvijezda" zahteva više kabla za implementaciju nego "guma" ili "prsten".

Slika 4.4. Topologija zvijezda

V sekvencijalne konfiguracije svaki fizički podsloj prenosi informacije samo jednoj radnoj stanici. Više nego niske zahtjeve nego u konfiguracijama emitiranja, a mogu se koristiti različiti dijelovi mreže različite vrste fizički medij za prenos.

Najjednostavniji način za izgradnju LAN-a je direktno povezivanje svih uređaja koji trebaju međusobno komunicirati, koristeći kanale za prijenos podataka od uređaja do uređaja. Svaki kanal može koristiti, u principu, različite metode prijenosa i razni interfejsi, čiji izbor zavisi od strukture i karakteristika povezanih uređaja. Ovaj način povezivanja uređaja je sasvim zadovoljavajući za LAN sa ograničen broj veze. Glavne prednosti ove metode su potreba za povezivanjem čvorova samo na fizički nivo, u jednostavnosti implementacija softvera veze, u jednostavnosti strukture interfejsa. Međutim, postoje i nedostaci kao npr visoka cijena, veliki broj kanala, potreba za informacijama o rutiranju.

Još jedan uobičajen način povezivanja pretplatničkih sistema u LAN kada oni mali broj- hijerarhijska veza. U njemu međučvorovi rade po principu “akumuliraj i prenesi”. Glavne prednosti ove metode leže u mogućnosti optimalnog povezivanja računara uključenih u mrežu. Nedostaci se uglavnom odnose na složenost logičke i softverske LAN strukture... Osim toga, u takvom LAN-u smanjuje se brzina prijenosa informacija između pretplatnika različitih hijerarhijskih nivoa.

Najčešće sekvencijalne konfiguracije su - "prsten"(sl. 4.5.), Lanac, zvijezda sa intelektualnim centrom, pahulja.

Rice. 4.5. Topologija prstena

U konfiguracijama "prsten" i "lanac" za pravilno funkcionisanje LAN-a, neophodno je Puno radno vrijeme svi blokovi. Da bi se smanjila ova ovisnost, u svakom od blokova se uključuje relej koji blokira blok u slučaju kvara. Signali obično putuju oko prstena samo u jednom smjeru. Svaka LAN stanica ima memoriju u rasponu od nekoliko bitova do cijelog paketa. Prisustvo memorije usporava prenos podataka u prstenu i uzrokuje kašnjenje, čije trajanje zavisi od broja stanica. Informacije se prenose od stanice do stanice, vraćajući se ponovo na stanicu koja šalje, pošiljalac tokom obrade paketa može postaviti neki indikator potvrde. Ovaj indikator se koristi za kontrolu protoka i/ili rukovanje. Kontrola protoka uključuje uklanjanje paketa iz prstena od strane prijemne stanice ili nakon što stanica koja šalje puni krug završi. Budući da svaka stanica može pokvariti i paket možda neće stići na svoje odredište, potrebno je instalirati posebnu "skupljanje smeća", koja takve prepoznaje i uništava "izgubljeni" paketi.

Kao sekvencijalna konfiguracija, "prsten" posebno podložni odbijanjima. Otkazivanje kablovskih segmenata prekida servis za sve korisnike. U isto vrijeme, prstenasta struktura pruža mnoge funkcionalnost LAN sa visokom efikasnošću korišćenja monokanalnog, niskim troškovima i dovoljnom pouzdanošću LAN-a. Prstenasta struktura zadržava prednosti magistrale: lakoću proširenja LAN-a i metode upravljanja, visoku propusnost uz nisku potrošnju energije i prosječnu brzinu LAN elemenata i čvorova. Osim toga, u prstenastom LAN-u, brojni nedostaci zajedničke magistrale su eliminisani zbog mogućnosti praćenja operativnosti mono-kanala slanjem poruke oko prstena.

Takođe treba napomenuti da u konfiguracijama emitovanja i u većini uzastopnih konfiguracija (sa izuzetkom prstena), svaki element kabla mora da obezbedi prenos podataka u različitim pravcima sa dva usmjerena kabela i korištenje u širokopojasni sistemi različite noseće frekvencije za prijenos signala u dva različita smjera.

Prisustvo jednog kabla dovodi do dodatno opterećenje sistema zbog potrebe da se „obrne” smer prenosa u kablu. V veliki sistemi kada radite pri velikim brzinama, ovaj nedostatak može postati vrlo značajan. Puni dupleks prijenos mora održavati iste karakteristike prijenosa, što može uzrokovati određene tehničke poteškoće. Na primjer pojačala kablovska televizija i optički konektori obično prenose informacije samo u jednom smjeru. U tom pogledu prednost imaju LAN mreže s prstenastom topologijom, jer omogućavaju korištenje jednosmjernih pojačavača signala i jednosmjernih optoelektronskih informacijskih kanala u oba smjera.

Tako se za lokalne računarske mreže mogu razlikovati sljedeće karakteristične karakteristike: relativna jednostavnost mrežne konfiguracije; korištenje velike brzine digitalni kanali prijenos podataka; visoki nivo funkcionalna interakcija korisnika mreže; postavljanje mreže u ograničeno područje, gdje su svi glavni tokovi informacija zatvoreni; relativno niska cijena mrežne opreme, uključujući mrežne adaptere.

LAN konfiguracija

LAN konfiguracija je metoda međusobnog povezivanja računara. Ponekad se koristi izraz "mrežna topologija". Najčešće se koristi jedna od tri glavne vrste veze.

1. 1. Sabirnica - svi računari su takoreći izgrađeni u jednoj liniji, odnosno postoje slavine od jednog kabla do svakog od računara u mreži, a krajevi kabla su otvoreni. Najčešće se takva shema koristi za povezivanje nekoliko računala instaliranih u jednoj prostoriji, za koje se koristi tanak ili debeli koaksijalni kabel. Najupečatljiviji nedostatak ove topologije je da svaki prekid kabla gubi komunikaciju između svih računara.
2. Ova topologija se koristi za mreže kao što je Ethernet, kada su svi računari na mreži povezani jedni na druge paralelno sa sekvencijalno uključivanje u glavnu liniju, a krajevi linije su zatvoreni "terminatorima". Ako da mrežna ploča T-konektor je već spojen, onda se kabel može spojiti na njega pomoću BNC-konektora (bajonet matica konektor).
3. Kada koristite ovu topologiju, imajte na umu da dodavanje novih računara može zahtijevati potpunu reorganizaciju mreže.
4. 2. Prsten - svi računari su, kao iu prethodnom slučaju, međusobno povezani jednim kablom, čiji su krajevi povezani između njih. Ova šema se uglavnom koristi za kreiranje IBM Token Ring mreža. Sada svaki prekid kabla više ne dovodi do gubitka komunikacije između računara. Za povezivanje nekoliko prstenova koriste se posebni uređaji.
5. 3. Zvezdica - svaki računar na mreži je povezan posebnim kablom na jedan računar koji ima ulogu server datoteka... Najčešća shema - lokalna mreža se kreira na bazi "upletene parice" uz korištenje čvorišta. Prekid kabla dovodi do gubitka kontakta samo sa jednim računarom ili segmentom mreže, ali za kreiranje mreže po ovoj topologiji potreban je poseban razvodnik (veza računara je potpuno paralelna).

U zavisnosti od veličine lokalne mreže, lokacije računara i njihove uloge u ovoj mreži, može se naići na kombinovanu šemu povezivanja.

Prije kupovine mrežne opreme potrebno je pažljivo proučiti uvjete u kojima će lokalna mreža funkcionirati kako biste precizno izračunali i dužinu kabela potrebnu za njeno stvaranje i propusni opseg, koji određuje vrstu kabela koji se koristi i potrebu za kupnjom. dodatnim uređajima... Bolje je čak i prikazati dijagram na papiru. buduća mreža sa svim njegovim parametrima - dužinom segmenata, lokacijom računara itd.

Na osnovu fizičke lokacije svakog računara, trebali biste kompajlirati detaljan plan polaganje kabla uzimajući u obzir arhitektonske karakteristike prostorije, kao što su uglovi, izbočine, krivine (nećete bacati žicu u sredinu prostorije, jer to traje dugo). Treba napomenuti da ukupna dužina kabla (od računara do računara) ne bi trebalo da prelazi 100 m, inače ćete morati da koristite uređaj koji pojačava signal, tzv. za stvaranje mreža bilo koje dužine...

Treba napomenuti da se cijena cijelog kompleta obično sastoji od sljedećih komponenti:

• kabl potreban za pokrivanje razmaka izmedju racunara i svih dodatnih uredaja (hub, switch, repetitor) plus 20-30 cm za svaki prikljucak dodatno, tako da ostane moguce pomeranje sistemska jedinica ili isto čvorište, ako se ukaže potreba;
• konektori na svakom kraju kabla, kako na strani računara tako i na strani dodatnih uređaja (hub, prekidač, repetitor);
• pričvršćivači za kabel, koji mogu biti ili plastične kutije ili obične "squiggles" s klinovima;
• poseban alat za presovanje, bez kojeg, najvjerovatnije, nećete moći dobiti stabilnu lokalnu mrežu. Možete, naravno, i kliještima, ali u ovom slučaju ćete se morati jako potruditi kako bi kvalitet kompresije bio dovoljan.

Prilikom polaganja mreže treba se pridržavati pravila da kabel mora biti dobro zaštićen od bilo kakvih vanjskih utjecaja (pete, životinje, padavine), što se obično postiže polaganjem u posebno plastično kućište. Prilikom polaganja kabla na otvorenom, imajte na umu da je krajnje preporučljivo pustiti da se kabel savija pod vlastitom težinom, tj. pri polaganju kabela, na primjer, s krova jedne kuće na drugu, treba koristiti čeličnu žicu. Istovremeno, prilikom polaganja kabla na otvorenom, treba imati na umu da zimi, zbog temperaturne razlike sa jakim naponom, može doći do pucanja. Treba napomenuti da zbog nekog progiba kabla kada se baca, na primjer, s krova jedne zgrade na krov druge zgrade, njegova dužina u proračunima treba povećati za oko 1,5 puta.

Prije pričvršćivanja konektora na krajeve kabela, obratite pažnju na specifičnosti njegovog usmjeravanja. Na primjer, ako morate provući kabel kroz rupe izbušene negdje, onda je bolje da ga prvo rastegnete, a tek onda instalirate konektore, inače ćete morati proširiti rupe.

Tema lekcije: Lokalno kompjuterske mreže.

Ciljevi lekcije:

1. Ovladati vrstama lokalnih računarskih mreža;
2. Imajte ideju o njihovim mogućnostima

Ciljevi lekcije

edukativni:

• dati predstavu o svrsi kompjuterskih mreža, njihovim vrstama.
• upoznati studente sa strukturom lokalnih mreža.
• podučavati selekciju različite vrste topologije lokalnih mreža.

u razvoju:

• razviti sposobnost učenika za razmjenu datoteka u lokalnoj računarskoj mreži.
• usaditi učenicima osnovne tehnike rada u mreži.
• razviti vještine za identifikaciju topologije mreže.

obrazovne

• uliti interesovanje za predmet.
• formirati vještine samostalnosti i discipline, osnove komunikativne komunikacije.

Studenti moraju:

1. Poznavati pojam računarskih mreža, njihove vrste.
2. Poznavati koncept lokalne mreže, njenu svrhu i organizaciju.
3. Biti u stanju ispravno odrediti topologiju lokalne mreže, identificirati nedostatke svake topologije.

Oprema: LAN učionice, kompjuter, platno, projektor, prezentacija na temu.

Plan lekcije:

1. Organizacioni momenat - 2 min.
2. Objašnjenje nova tema- 25 minuta
3. Pričvršćivanje novog materijala - 8 min.
4. Sumiranje lekcije i zadaća- 5 minuta.

Uvod

Nastali problem prijenosa informacija između korisnika na određenoj udaljenosti rješava se primjenom različitim kanalima prijenos informacija koji mogu koristiti različite fizičke principe. Tako na primjer, za direktnu komunikaciju ljudi, informacije se mogu prenijeti pomoću zvučnih valova, kada se razgovara telefonom - korištenjem električnih signala koji se šire kroz komunikacijske linije. Koristeći komunikacione kanale različite fizičke prirode (kablovski, optički, radio kanali, itd.), moguće je prenositi informacije između računara. Praktična potreba brz pristup To informacionih resursa drugi računari, štampači i drugi periferni uređaji bili su uzrok nastanka kompjuterskih mreža. Usput međusobnog dogovora umreženih računara, mreže se dele na dva tipa:

• Lokalne mreže.
• Globalne mreže.

Upoznajmo se sa konceptom i mogućnostima lokalnih računarskih mreža.

I. Hajde da definišemo računarsku mrežu:

Računarska mreža je sistem računara povezani kanalima prenos informacija.

Male kompjuterske mreže koje rade u istoj prostoriji, u zgradi, na relativnoj površini kratka udaljenost su pozvani lokalne mreže(LS).

Primjer lokalne računarske mreže je računarska mreža u učionici informatike, LAN za cijelu školu koja objedinjuje računare instalirane u predmetnim kabinetima. Takođe, različita odeljenja preduzeća, firmi, institucija su ujedinjena u LAN. Obično se LAN računari nalaze na udaljenosti ne većoj od 1 km jedan od drugog.

Odgovorimo na pitanje "Kako se autonomni rad na PC-u razlikuje od rada na istom PC-u koji je dio LAN-a?" na primjeru droge u školi.

(Postoji rasprava koja bi trebala dovesti do zaključka o prednostima umrežavanja).

Dakle, postoje dva osnovne ciljeve u upotrebi LS:

• Razmjena datoteka između korisnika mreže;
• Koristeći javne resurse: veliki prostor disk memorija, štampači, centralizovana baza podaci, softvera i sl.

Obično se pozivaju korisnici zajedničke lokalne mreže radna grupa , i računari povezani na mrežu - radne stanice .

Ako su svi računari na mreži jednaki, tj. mreža se sastoji samo od radnih stanica (PC) - tada se zove peer-to-peer.

II. Topologija računarske mreže

Lokalne mreže (LAN), ovisno o namjeni i tehnička rješenja, može imati razne strukture kombinovanje kompjutera. Ova struktura se zove konfiguracija, arhitektura, topologija mreže.

Opća shema povezivanja računala u lokalnu mrežu naziva se mrežna topologija.

Postoje dvije glavne klase mreža koje se razlikuju po načinu na koji su računari povezani:

1. konfiguracija emitovanja (svaki računar prenosi informacije koje mogu da percipiraju svi drugi računari u mreži);
2. sekvencijalna konfiguracija (računar može prenijeti informacije samo svom najbližem susjedu). Najčešće mrežne topologije su:

• Topologija sabirnice;
• Topologija zvijezda;
• Topologija prstena.

U konfiguracijama emitovanja svaki personalni računar prenosi signale koje drugi računari mogu uhvatiti. Ove konfiguracije uključuju sabirnicu, stablo i topologiju zvjezdanog pasivnog centra. Zvijezda s pasivnim centrom može se zamisliti kao neka vrsta drveta, ukorijenjenog s granom na svakom povezanom uređaju.

U sekvencijalnim konfiguracijama svaki fizički podsloj prenosi informacije samo jednom PC... Primeri sekvencijalnih konfiguracija su: proizvoljne (proizvoljno povezivanje računara), hijerarhijske, "prsten", "lanac", "zvezda sa inteligentnim centrom", "pahulja" itd.

Pogledajmo na brzinu tri najčešće (osnovne) LAN topologije: zvijezda, magistrala i prsten.

Razmotrite sljedeće šeme:

1. Topologija tipa "linearne magistrale".

Varijanta međusobnog povezivanja računara, kada kabl prolazi sa jednog računara na drugi, povezivanje računara u seriju i periferije jedni druge (kao što je prikazano na slici 1) nazivaju linearni autobus.

Rice. 1. Topologija sabirnice

Primjer takve konfiguracije je sljedeća veza. Informacije se preko magistrale prenose na sve računare u mreži, ali ih prima samo onaj PC kome su te informacije namenjene.

2. Topologija tipa "prsten".

Topologija tipa "prsten" podrazumeva povezivanje računara u mrežu sa zatvorenom krivom - kanalom prenosnog medija. Izlaz jednog hosta je povezan sa ulazom drugog. Informacije o zatvorenoj petlji se prenose sa PC-a na PC. Na relativno malom prostoru, takva topologija je poželjnija, iako kvar jednog od računara u "prstenu" narušava integritet mreže.

At topologija prstena podaci se prenose sa jednog računara na drugi preko releja (slika 2). Ako neki kompjuter primi podatke koji mu nisu namijenjeni, on ih prenosi dalje duž prstena. Adresar nikuda ne prenosi podatke koji su mu namijenjeni.

Rice. 2. Topologija prstena

Poseban oblik topologije prstena je lokalna mreža logičkog prstena. Fizički je montiran kao spoj zvjezdaste topologije. Pojedinačne zvijezde se uključuju pomoću posebnih prekidača (eng. Hub- čvorište), koje se na ruskom također ponekad naziva i "hub". U zavisnosti od broja radnih stanica i dužine kabla, između radnih stanica se koriste aktivni ili pasivni koncentratori. Aktivna čvorišta dodatno sadrže pojačalo za povezivanje 4 do 16 radnih stanica. Pasivno čvorište je čisto granajući uređaj (za najviše tri radne stanice). Upravljanje individualnom radnom stanicom u lokalnom logičkom prstenu računarsku mrežu se dešava na isti način kao u konvencionalnoj prstenastoj lokalnoj mreži. Svakoj radnoj stanici je dodeljena adresa koja joj odgovara, na koju se prenosi kontrola (sa najstarijeg na najmlađeg i sa najmlađeg na najstarijeg). Do isključenja dolazi samo za nizvodni (najbliži) čvor lokalne računarske mreže, tako da samo u rijetkim slučajevima može biti poremećen rad cijele lokalne računarske mreže.

3. Topologija zvijezda.

Opcija povezivanja, kada je na svaki računar povezan poseban kabl, sa jedne centralne lokacije, naziva se konfiguracija "zvezda".

Kada topologija zvijezde svaki kompjuter preko posebnog mrežni adapter spojen posebnim kablom na centralnu jedinicu (slika 3). Centralni čvor je pasivni konektor ili aktivni repetitor.

Rice. 3. Topologija zvijezda

Obično, sa ovom šemom povezivanja, moćniji računar je centralni čvor. Varijacija topologije zvijezde je radijalna topologija.

4. Topologija stabla.

Računari na mreži se mogu locirati na različitim nivoima(podovi). U ovom slučaju može se primijeniti takva konfiguracija, koja se često naziva "Pahulja".

Razmotrimo mogućnosti mreža sa različitim topologijama.

Topologija mreže	Dostojanstvo	Nedostaci
Topologija sabirnice	pojednostavljenje logičke i softverske arhitekture mreže; lakoća proširenja; jednostavnost metoda upravljanja; minimalna potrošnja kabla; nema potrebe za centralizovanim upravljanjem; pouzdanost (kvar jednog računara neće poremetiti rad drugih).	kabl koji povezuje sve stanice je jedan, dakle, računari mogu samo redom da "komuniciraju", što znači da specijalnim sredstvima za rješavanje sukoba; teško je pronaći kvarove kabela, ako je pokvaren, poremećen je rad cijele mreže.
Topologija zvijezda	pouzdanost (kvar jedne stanice ili kabla neće uticati na rad drugih).	potrebna je velika količina kabla; pouzdanost i performanse određuju centralni čvor, koji može biti usko grlo (zbog toga se ova oprema često duplira).
Topologija prstena	jeftino; visoka efikasnost korištenja mono kanala; lakoća proširenja; jednostavnost metoda upravljanja.	ako barem jedan računar otkaže, cijela mreža je paralizirana; bafer za međuskladište je potreban na svakoj radnoj stanici prenesene informacije koji usporava prenos podataka; spajanje nove stanice zahtijeva isključenje mreže, pa se razvijaju posebni uređaji za blokiranje prekida strujnog kola.

Struktura mreže uticala je na stvaranje samog sistema informatička podrška, nazvan informacioni prostor, koji takođe ima mrežnu strukturu. Sve informativni prostor može se zamisliti kao navigacijski sistem, određeni skup programa koji omogućavaju korisniku da se kreće u svim raznovrsnim informacijama objavljenim na mreži i pronađe činjenične podatke koji su mu potrebni, historijske informacije, korisni programi... Najčešće je navigacijski sistem organiziran kroz sistem ugniježđenih menija. Korisnik ne mora da pamti adresu ili naziv resursa i redosled komandi potrebnih za pristup njemu: krećući se kroz meni programa, možete se kretati sadržajem različitih računara povezanih na mrežu.

Topologija pravog LAN-a može biti potpuno ista kao jedna od gore navedenih ili može uključivati ​​njihovu kombinaciju. Struktura mreže u opšti slučaj određuje se sledećim faktorima: brojem kombinovanih računara, zahtevima za pouzdanošću i efikasnošću prenosa informacija, ekonomskim razmatranjima itd.

Kombinovanje računara u jednu mrežu korisnicima mreže pruža nove mogućnosti neuporedive sa mogućnostima pojedinačnih računara... Mreža nije dodatak, već umnožavanje mogućnosti pojedinačnih računara. Lokalna mreža omogućava organizovanje prenosa fajlova sa jednog računara na drugi ili drugi, deljenje računarskih i hardverskih resursa, kombinovanje distribuirane obrade podataka na više računara sa centralizovanim skladištenjem informacija i još mnogo toga. Uz pomoć kompjuterske lokalne mreže vrši se kolektivno korištenje tehničkih resursa, što povoljno djeluje na psihologiju i ponašanje korisnika, ne samo u mreži, već iu stvarnom životu.

Mrežni hardverski resursi

Mrežni hardverski resursi- to opciona oprema koji se mogu povezati na mrežu i dijeliti između korisnika. Hardverski resursi proširuju mogućnosti mreže.

Štampači, skeneri, modemi i faks modemi, CD-ROM-ovi su hardverski resursi na mreži.

Peer-to-peer, decentralizovani ili peer-to-peer(sa engleskog. peer-to-peer, P2P- jednake jednake) mreže su računarske mreže zasnovane na ravnopravnosti učesnika. U takvim mrežama ne postoje namenski serveri, a svaki peer je i klijent i server. Za razliku od klijent-server arhitekture, takva organizacija omogućava mreži da ostane operativna za bilo koji broj i bilo koju kombinaciju dostupnih čvorova. Tako da kažem "licem u lice".

Izraz "peer-to-peer" je prvi put upotrijebio Parbawell Yohnuhuitsman 1984. kada je razvijao IBM Advanced Peer to Peer mrežnu arhitekturu.

Za pripremu lekcije korištena je sljedeća literatura:

1. Informatika i IKT 8. Udžbenik za 8. razred. Ugrinovich N.D. - M.: BINOM, 2008;
2. Radionica informatike i informacione tehnologije: Tutorial... / Ugrinovich N.D. i drugi - M.: BINOM. Laboratorij znanja, 2007.
3. Izvođenje nastave iz predmeta "Informatika i IKT". Ugrinovich N.D. Metodički priručnik - 4. izd., prerađeno - M.: BINOM, 2007;
4. Simonovich S.V., Evseev G.A., Alekseev A.G. Opšta informatika: udžbenik za srednju školu. - M.: Ast-press, Informkom-press, 2001.-- 592 str.
5. Metodika nastave informatike: Udžbenik. priručnik za stud. ped. univerziteti / M.P. Lapčik, I. G. Semakin, E.K. Henner; Ed. M.P. Lapchik. - M.: Izdavački centar "Akademija", 2001. - 624 str.