Tema 1.4: Osnove lokalnih mreža

Tema 1.5: Osnovne tehnologije lokalnih mreža

Tema 1.6: Osnovne softverske i hardverske komponente LAN-a

Lokalne mreže

1.4. Osnove LAN-a

1.4.3. Mrežne topologije

Sva računala u lokalnoj mreži povezana su komunikacijskim linijama. Geometrijski položaj komunikacijskih linija u odnosu na mrežne čvorove i fizička povezanost čvorova s ​​mrežom naziva se fizička topologija. Ovisno o topologiji, razlikuju se mreže: sabirnice, prstenaste, zvjezdaste, hijerarhijske i proizvoljne strukture.

Postoje fizičke i logičke topologije. Logičke i fizičke mrežne topologije neovisne su jedna o drugoj. Fizička topologija je geometrija mreže, a logička topologija određuje smjerove protoka podataka između mrežnih čvorova i načine prijenosa podataka.

Trenutno se u lokalnim mrežama koriste sljedeće fizičke topologije:

• fizički "autobus" (autobus);
• fizička "zvijezda" (zvijezda);
• fizički “prsten” (prsten);
• fizička "zvijezda" i logički "prsten" ( Prsten sa znakom).

Topologija sabirnice

Mreže s topologijom sabirnice za prijenos podataka koriste linearni monokanalni (koaksijalni kabel) na čijim su krajevima ugrađeni završni otpornici (terminatori). Svako računalo je spojeno na koaksijalni kabel pomoću T-konektora (T - konektor). Podaci iz odašiljačkog mrežnog čvora prenose se sabirnicom u oba smjera, reflektirajući se od krajnjih terminala. Terminatori sprječavaju refleksiju signala, tj. koriste se za poništavanje signala koji dopiru do krajeva podatkovne veze.

Dakle, informacija dolazi do svih čvorova, ali prima je samo čvor kojem je namijenjena. U topologiji logičke sabirnice, medij za prijenos podataka dijele i istovremeno sva osobna računala na mreži, a signali s osobnih računala se distribuiraju istovremeno u svim smjerovima duž medija za prijenos. Od prijenosa signala u topologiji, fizička sabirnica se emitira, tj. signali se simultano šire u svim smjerovima, tada je logična topologija ove lokalne mreže logična sabirnica.

Riža. 1.

Ova se topologija koristi u lokalnim mrežama s Ethernet arhitekturom (klase 10Base-5 i 10Base-2 za debeli, odnosno tanki koaksijalni kabel).

Prednosti mreža topologije sabirnice:

• kvar jednog od čvorova ne utječe 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 duljina kabela i broj radnih stanica;
• nedostatke veze teško je identificirati.

Topologija zvijezde

U mreži izgrađenoj korištenjem zvjezdaste topologije, svaka je radna stanica spojena kabelom (upletena parica) na čvorište ili čvorište ( središte). Čvorište pruža paralelna veza Računala, a time i sva računala spojena na mrežu, mogu međusobno komunicirati.

Riža. 2.

Podaci iz mrežne odašiljačke stanice prenose se kroz hub duž svih komunikacijskih linija do svih osobnih računala. Informacije stižu do svih radnih stanica, ali ih primaju samo one stanice kojima su namijenjene. Budući da se prijenos signala u topologiji fizičke zvijezde emitira, tj. Budući da se signali iz osobnog računala šire istovremeno u svim smjerovima, logička topologija ove lokalne mreže je logička sabirnica.

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

Prednosti mreža topologije zvijezda:

• jednostavno povezivanje novog računala;
• postoji mogućnost centraliziranog upravljanja;
• Mreža je otporna na kvarove pojedinačnih računala i na prekide u vezi pojedinih računala.

Nedostaci mreža topologije zvijezda:

• kvar čvorišta utječe na rad cijele mreže;
• visoka potrošnja kabela.

Topologija prstena

U mreži s prstenastom topologijom svi su čvorovi povezani komunikacijskim kanalima u kontinuirani prsten (ne nužno kružnicu) kroz koji se prenose podaci. Izlaz jednog računala spojen je na ulaz drugog računala. Započevši kretanje od jedne točke, podaci na kraju završavaju na svom početku. Podaci u prstenu uvijek se kreću u istom smjeru.

Riža. 3.

Prijemna radna stanica prepoznaje i prima samo poruku upućenu njoj. Mreža s topologijom fizičkog prstena koristi token pristup, koji stanici daje pravo korištenja prstena određenim redoslijedom. Logička topologija ove mreže je logički prsten. Ovu mrežu vrlo je jednostavno izraditi i konfigurirati.

Glavni nedostatak mreža s prstenastom topologijom je da oštećenje komunikacijske linije na jednom mjestu ili kvar osobnog računala dovodi do neoperabilnosti cijele mreže.

U pravilu, u čisti oblik Topologija “prstena” se ne koristi zbog svoje nepouzdanosti, pa se u praksi koriste razne modifikacije topologije prstena.

Topologija token prstena

Ova topologija temelji se na topologiji fizičkog prstena zvijezde. U ovoj topologiji sve su radne stanice povezane sa središnjim čvorištem (Token Ring) poput fizičke zvjezdane topologije. Središnje čvorište je pametni uređaj koji pomoću skakača osigurava serijska veza izlaz jedne stanice s ulazom druge stanice.

Drugim riječima, uz pomoć čvorišta svaka je postaja povezana samo s dvije druge postaje (prethodnom i sljedećom postajom). Dakle, radne stanice su povezane kabelskom petljom kroz koju se paketi podataka prenose od jedne stanice do druge i svaka stanica prosljeđuje te poslane pakete. U svakom radna stanica U tu svrhu postoji primopredajnik koji omogućuje kontrolu protoka podataka u mreži. Fizički je takva mreža izgrađena prema tipu topologije "zvijezda".

Hub stvara primarni (glavni) i rezervni prsten. Ako dođe do prekida u glavnom prstenu, može se zaobići pomoću pomoćnog prstena, jer se koristi četverožilni kabel. Kvar stanice ili prekid komunikacijske linije radne stanice neće rezultirati kvarom mreže kao u topologiji prstena, jer će čvorište odspojiti pokvarenu stanicu i zatvoriti prsten za prijenos podataka.

Riža. 4.

U Token Ring arhitekturi, token se prenosi od čvora do čvora duž logičkog prstena koji stvara središnje čvorište. Takav prijenos tokena provodi se u fiksnom smjeru (smjer kretanja tokena i paketa podataka na slici je prikazan strelicama plave boje). Stanica koja drži token može poslati podatke drugoj stanici.

Za prijenos podataka radne stanice prvo moraju pričekati da stigne besplatni token. Token sadrži adresu stanice koja je poslala token, kao i adresu stanice kojoj je namijenjen. Nakon toga, pošiljatelj prosljeđuje token sljedećoj stanici u mreži kako bi ona mogla poslati svoje podatke.

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

Prednosti mreža topologije Token Ring:

• topologija omogućuje jednak pristup svim radnim stanicama;
• visoka pouzdanost, budući da je mreža otporna na kvarove pojedinih stanica i na prekide u vezi pojedinih stanica.

Nedostaci mreža topologije Token Ring: velika potrošnja kabela i, sukladno tome, skupo ožičenje komunikacijskih linija.

Lokalna mreža - važan element bilo koji moderno poduzeće, bez kojih je nemoguće postići maksimalnu produktivnost rada. Međutim, kako bi se iskoristio puni potencijal mreže, potrebno ju je ispravno konfigurirati, također uzimajući u obzir da će lokacija povezanih računala utjecati na performanse LAN-a.

Pojam topologije

Topologija lokalnih računalnih mreža je položaj radnih stanica i čvorova jedan u odnosu na drugi i opcije za njihovo povezivanje. Zapravo, ovo je LAN arhitektura. Smještaj računala određuje tehnički podaci mreže, a izbor bilo koje vrste topologije utjecat će na:

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

Postoji mnogo takvih opcija za lokaciju radnih čvorova i načina za njihovo povezivanje, a njihov broj raste izravno proporcionalno povećanju broja povezanih računala. Glavne topologije lokalnih mreža su "zvijezda", "sabirnica" i "prsten".

Čimbenici koje treba uzeti u obzir pri odabiru topologije

Prije nego što se konačno odlučite za izbor topologije, morate uzeti u obzir nekoliko značajki koje utječu na performanse mreže. Na temelju njih možete odabrati najprikladniju topologiju, analizirajući prednosti i nedostatke svake od njih i povezujući te podatke s dostupnim uvjetima za instalaciju.

• Funkcionalnost i mogućnost servisiranja svake od radnih stanica spojenih na LAN. Neke vrste topologija lokalne mreže u potpunosti ovise o tome.
• Mogućnost servisiranja opreme (usmjerivači, adapteri itd.). Kvar mrežne opreme može potpuno poremetiti rad LAN-a ili zaustaviti razmjenu informacija s jednim računalom.
• Pouzdanost korištenog kabela. Njegovo oštećenje prekida prijenos i primanje podataka kroz cijeli LAN ili jedan njegov segment.
• Ograničenje duljine kabela. Ovaj faktor je također važan pri odabiru topologije. Ako nemate puno kabela, možete odabrati raspored koji će ga zahtijevati manje.

O topologiji zvijezde

Ovakav način uređenja radnih stanica ima namjenski centar - server na koji su povezana sva ostala računala. Kroz poslužitelj se odvijaju procesi razmjene podataka. Stoga njegova oprema mora biti složenija.

Prednosti:

• Topologija lokalnih mreža "zvijezda" povoljno se uspoređuje s drugima potpuna odsutnost sukobi u LAN-u - to se postiže centraliziranim upravljanjem.
• Kvar jednog od čvorova ili oštećenje kabela neće imati nikakav učinak na mrežu u cjelini.
• Imati samo dva pretplatnika, glavnog i perifernog, omogućuje vam pojednostavljenje mrežni hardver.
• Skupina točaka povezivanja unutar malog radijusa pojednostavljuje proces kontrole mreže i također poboljšava njezinu sigurnost ograničavanjem pristupa neovlaštenim osobama.

Mane:

• Takva lokalna mreža postaje potpuno neoperativna u slučaju kvara središnjeg poslužitelja.
• Cijena zvijezde je viša od ostalih topologija, jer je potrebno mnogo više kabela.

Topologija sabirnice: jednostavna i jeftina

Kod ovog načina povezivanja sve radne stanice spajaju se jednom linijom - koaksijalnim kabelom, a podaci od jednog pretplatnika šalju se ostalima u half-duplex načinu razmjene. Topologije lokalne mreže ove vrste zahtijevaju prisutnost posebnog terminatora na svakom kraju sabirnice, bez kojeg je signal izobličen.

Prednosti:

• Sva su računala jednaka.
• Mogućnost jednostavnog skaliranja mreže čak i dok radi.
• Kvar jednog čvora ne utječe na ostale.
• Potrošnja kabela je značajno smanjena.

Mane:

• Nedovoljna pouzdanost mreže zbog problema s kabelskim priključcima.
• Niska izvedba zbog podjele kanala između svih pretplatnika.
• Poteškoće u upravljanju i otkrivanju grešaka zbog paralelno povezanih adaptera.
• Duljina komunikacijske linije je ograničena, stoga se ove vrste topologija lokalne mreže koriste samo za mali broj računala.

Karakteristike topologije prstena

Ova vrsta komunikacije uključuje povezivanje radnog čvora s druga dva, podaci se primaju od jednog od njih, a podaci se prenose drugom. Glavna značajka ove topologije je da svaki terminal djeluje kao repetitor, čime se eliminira mogućnost slabljenja signala na LAN-u.

Prednosti:

• Brzo izradite i konfigurirajte ovu topologiju lokalne mreže.
• Jednostavno skaliranje, koje, međutim, zahtijeva gašenje mreže tijekom instaliranja novog čvora.
• Veliki broj mogućih pretplatnika.
• Otpornost na preopterećenja i odsutnost mrežnih sukoba.
• Mogućnost povećanja mreže do ogromne veličine prenošenjem signala između računala.

Mane:

• Nepouzdanost mreže u cjelini.
• Nedostatak otpornosti na oštećenje kabela, pa se obično daje paralelna pomoćna linija.
• Velika potrošnja kabela.

Vrste lokalnih mreža

Izbor topologije lokalne mreže također treba biti napravljen na temelju vrste dostupnog LAN-a. Mreža se može prikazati s dva modela: peer-to-peer i hijerarhijski. Funkcionalno se ne razlikuju mnogo, što vam omogućuje prebacivanje s jednog na drugi ako je potrebno. Međutim, još uvijek postoji nekoliko razlika među njima.

Što se tiče peer-to-peer modela, njegova uporaba se preporučuje u situacijama kada postoji mogućnost organiziranja velika mreža izostaje, ali je stvaranje neke vrste komunikacijskog sustava ipak potrebno. Preporuča se izraditi ga samo za mali broj računala. Centralizirane kontrolne komunikacije obično se koriste u raznim poduzećima za nadzor radnih stanica.

Peer-to-peer mreža

Ova vrsta LAN-a podrazumijeva jednaka prava za svaku radnu stanicu, raspodjelu podataka između njih. Pristup informacijama pohranjenim na čvoru korisnik može dopustiti ili odbiti. U pravilu će u takvim slučajevima najprikladnija topologija sabirnice lokalnih računalnih mreža.

Peer-to-peer mreža podrazumijeva dostupnost resursa radne stanice drugim korisnicima. To znači mogućnost uređivanja dokumenta na jednom računalu dok radite na drugom, daljinski ispis i pokretanje aplikacija.

Prednosti vrste peer-to-peer LAN-a:

• Jednostavnost implementacije, instalacije i održavanja.
• Mali financijski troškovi. Ovaj model eliminira potrebu za kupnjom skupog poslužitelja.

Mane:

• Učinkovitost mreže opada proporcionalno povećanju broja povezanih radnih čvorova.
• Odsutan jedan sustav sigurnosti.
• Dostupnost informacija: kada isključite računalo, podaci na njemu postat će nedostupni drugima.
• Ne postoji jedinstvena baza podataka.

Hijerarhijski model

Topologije lokalne mreže koje se najčešće koriste temelje se na ovoj vrsti LAN-a. Također se naziva "klijent-poslužitelj". Bit ovog modela je da ako postoji određeni broj pretplatnika, postoji jedan glavni element - poslužitelj. Ovo kontrolno računalo pohranjuje sve podatke i obrađuje ih.

Prednosti:

• Izvrsne performanse mreže.
• Ujedinjen pouzdan sustav sigurnosti.
• Jedna baza podataka zajednička svima.
• Pojednostavljeno upravljanje cjelokupnom mrežom i njezinim elementima.

Mane:

• Potreba za posebnom kadrovskom jedinicom - administratorom koji prati i održava poslužitelj.
• Veliki financijski troškovi za kupnju glavnog računala.

Najčešće korištena konfiguracija (topologija) lokalne računalne mreže u hijerarhijskom modelu je “zvijezda”.

Izbor topologije (raspored mrežne opreme i radnih stanica) je jedini važna točka prilikom organiziranja lokalne mreže. Odabrana vrsta komunikacije treba pružiti najučinkovitiju i najučinkovitiju siguran rad LAN. Također je važno obratiti pozornost na financijske troškove i mogućnost daljnjeg širenja mreže. Pronalaženje racionalnog rješenja nije lak zadatak, što se postiže pažljivom analizom i odgovornim pristupom. U tom će slučaju pravilno odabrane topologije lokalne mreže osigurati maksimalnu izvedbu cijelog LAN-a kao cjeline.

Topologija lokalnih računalnih mreža

Topologija, tj. Konfiguracija povezivanja elemenata u LAN privlači pozornost u većoj mjeri od ostalih karakteristika mreže. To je zbog činjenice da je topologija ta koja uvelike određuje niz važnih svojstava mreže, na primjer, pouzdanost (mogućnost preživljavanja), performanse itd.

postojati različiti pristupi na klasifikaciju LAN topologija. Prema jednoj od njih, lokalne mrežne konfiguracije dijele se u dvije glavne klase: emitirane i serijske. U emitirati konfiguracije svakog pretplatnika (primopredajnik fizičke signale) odašilje signale koje mogu percipirati drugi sustavi pretplatnika. Takve konfiguracije uključuju zajednički autobus, drvo, zvijezda s pasivnim središtem. U sekvencijalnim konfiguracijama, svaki fizički podsloj prenosi informacije samo jednom sustavu pretplatnika. Odavde je jasno da su konfiguracije emitiranja u pravilu LAN-ovi s odabirom informacija, a serijske konfiguracije LAN-ovi s usmjeravanjem informacija.

Konfiguracije emitiranja moraju koristiti relativno snažne prijemnike i odašiljače koji mogu rukovati signalima u širokom rasponu razina signala. Taj se problem djelomično rješava uvođenjem ograničenja na duljinu segmenta kabela i na broj priključaka ili korištenjem repetitora (pojačala). Budući da u LAN-ovima za emitiranje samo jedna stanica (sustav pretplatnika) može raditi u bilo kojem trenutku, prijenos servisne informacije koristi se za uspostavljanje kontrole stanice nad mrežom dok se signal širi mrežom i obrađuje ga u mreži.

Osnovni tip konfiguracije emitiranja je zajednički autobus(Slika 4.2). Prednosti topologije LAN sabirnice su: jednostavnost proširenja mreže i korištenih metoda kontrole, mogućnost rada u paralelnom kodu (ako je dostupan dodatni kanali prijenos podataka), nema potrebe za centraliziranom kontrolom, minimalna potrošnja kabela.

Uobičajena sabirnica je pasivni medij i stoga ima vrlo visoku pouzdanost. Sabirni kabel se vrlo često polaže u spuštene stropove zgrada, i to u svaki mrežna stanica izrađuju se posebne grane. Preporučljivo je da granske veze budu pasivne jer se u tom slučaju smanjuje intenzitet fizički pristup do glavnog autobusa. Kako bi se povećala pouzdanost, uz glavni kabel položen je rezervni kabel, na koji se stanice prebacuju u slučaju kvara glavnog.

Riža. 4.2. Topologija sabirnice

Vrsta konfiguracije " drvo"(Sl. 4.3.) je razvijenija verzija " guma". Stablo se formira povezivanjem nekoliko sabirnica s aktivnim repetitorima ili pasivnim "množiteljima" - čvorištima (hub je uređaj koji služi za spajanje kanala prijenosa podataka pojedinih dijelova mreže). Ima potrebnu fleksibilnost za pokrivanje nekoliko katova u zgradi ili nekoliko zgrada u istom području pomoću LAN sredstava. Ako postoje aktivni repetitori, kvar jednog segmenta ne dovodi do kvara ostalih. Ako repetitor zakaže, stablo se grana u dva podstabla ili dvije sabirnice.

Riža. 4.3. Topologija stabla

Širokopojasni LAN-ovi s konfiguracijom poput " drvo"često imaju tzv korijen - kontrolni položaj u kojem se najviše važne komponente mreže. Visoki zahtjevi postavljaju se na pouzdanost ove opreme, jer o tome ovisi rad cijele mreže. Zbog toga se oprema često duplicira.

Razvoj tipske konfiguracije "drvo"- vrsta mreže "zvijezda"(Sl. 4.4.), što se može smatrati stablom koje ima korijen s granama do svakog povezanog uređaja. U LAN-u, u središtu zvijezde može postojati pasivni konektor ili aktivni repetitor - prilično jednostavni i pouzdani uređaji. Star LAN-ovi obično su manje pouzdani od mreža s topologijom poput "guma" ili "drvo", ali mogu se zaštititi od smetnji u kabelu središnjim relejem koji isključuje neispravne žbice kabela. Imajte na umu da tip topologije "zvijezda" zahtijeva više kabela za implementaciju od "guma" ili "prsten".

sl.4.4. Topologija zvijezde

U sekvencijalne konfiguracije Svaki fizički podsloj prenosi informacije samo jednoj radnoj stanici. Zahtjevi za odašiljače ili prijemnike stanica ovdje su veći niske zahtjeve nego u konfiguracijama emitiranja i može se koristiti u različitim dijelovima mreže različiti tipovi fizički prijenosni medij.

Najjednostavniji način za izgradnju LAN-a je izravno povezivanje svih uređaja koji moraju međusobno komunicirati putem podatkovnih kanala od uređaja do uređaja. Svaki kanal može koristiti, u načelu, različite metode prijenosa i razna sučelja, čiji izbor ovisi o strukturi i karakteristikama povezanih uređaja. Ovaj način povezivanja uređaja sasvim je zadovoljavajući za LAN s ograničen broj veze. Glavne prednosti ove metode su potreba za povezivanjem čvorova samo na fizička razina, u jednostavnosti implementacija softvera veze, u jednostavnosti strukture sučelja. Međutim, postoje i nedostaci kao što su visoka cijena, veliki broj kanala, potreba za usmjeravanjem informacija.

Još jedan uobičajeni način povezivanja pretplatničkih sustava na LAN kada oni mali broj- hijerarhijska povezanost. U njemu međučvorovi Rade po principu "sačuvaj i dodaj". Glavne prednosti ove metode su mogućnost optimalnog povezivanja računala uključenih u mrežu. Nedostaci se uglavnom odnose na složenost logike i softvera LAN strukture. Osim toga, u takvim LAN-ovima smanjena je brzina prijenosa informacija između pretplatnika različitih hijerarhijskih razina.

Najčešće serijske konfiguracije su - "prsten"(Sl. 4.5.), “lanac”, “zvijezda s intelektualnim središtem”, “pahuljica”.

Riža. 4.5. Topologija prstena

U konfiguracijama "prsten" I "lanac" Za ispravno funkcioniranje LAN-a potrebno je Puno radno vrijeme svi blokovi. Kako bi se smanjila ova ovisnost, u svaki od blokova uključen je 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. Prisutnost memorije usporava prijenos podataka u prstenu i uzrokuje kašnjenje, čije trajanje ovisi o broju stanica. Informacije se prenose od stanice do stanice, vraćajući se ponovno do stanice pošiljatelja; pošiljatelj može postaviti neki indikator potvrde tijekom obrade paketa. Ovaj indikator služi za kontrolu protoka i/ili potvrdu. Kontrola protoka uključuje uklanjanje paketa iz prstena od strane postaje primatelja ili nakon što stanica pošiljatelj završi puni krug. Budući da bilo koja stanica može zakazati i paket možda neće stići na svoje odredište, potrebno je instalirati poseban "sakupljač smeća", koja identificira i uništava takve "izgubljen" paketi.

Kao serijska konfiguracija, "prsten" posebno osjetljiv na neuspjehe. Kvar kabelskih segmenata prekida uslugu svim korisnicima. Istodobno, prstenasta struktura pruža mnoge funkcionalnost LAN s visokom učinkovitošću monokanalne upotrebe, niskom cijenom i dovoljnom LAN pouzdanošću. Prstenasta struktura zadržava prednosti sabirnice: jednostavnost LAN proširenja i metoda kontrole, visoku propusnost uz nisku potrošnju energije i prosječne performanse LAN elemenata i čvorova. Osim toga, prstenasti LAN eliminira brojne nedostatke zajedničke sabirnice zbog mogućnosti praćenja performansi mono kanala slanjem poruka duž prstena.

Također treba napomenuti da u konfiguracijama emitiranja iu većini serijskih konfiguracija (iznimka je prsten), svaki kabelski element mora biti sposoban prenositi podatke u različitih smjerova pomoću dvosmjernih kabela i primjene u širokopojasni sustavi različite nosive frekvencije za prijenos signala u dva različita smjera.

Prisutnost jednog kabela određuje dodatno opterećenje sustava zbog potrebe da se “obrne” smjer prijenosa u kabelu. U velikih sustava pri radu na velikim brzinama, ovaj nedostatak može postati prilično značajan. Duplex prijenos mora održavati iste karakteristike prijenosa, što može uzrokovati neke tehničke poteškoće. Na primjer, pojačala kabelska televizija a optički konektori obično pružaju samo jednosmjerni prijenos. U tom pogledu prednost imaju LAN-ovi prstenaste topologije, jer omogućuju korištenje jednosmjernih signalnih pojačala i jednosmjernih optoelektroničkih informacijskih kanala u oba smjera.

Dakle, za lokalne računalne mreže mogu se razlikovati sljedeće karakteristične značajke: relativna jednostavnost konfiguracije mreže; korištenje velike brzine digitalnih kanala prijenos podataka; visoka razina funkcionalna interakcija korisnika mreže; postavljanje mreže u ograničeno područje u kojem su svi glavni informacijski tokovi zatvoreni; relativno niske cijene mrežne opreme, uključujući mrežne adaptere.

LAN konfiguracija

Konfiguracija lokalne mreže je način međusobnog povezivanja računala. Ponekad se koristi izraz "topologija mreže". Najčešće se koristi jedna od tri glavne vrste veze.

1. 1. Sabirnica - sva računala su takoreći izgrađena u jednoj liniji, tj. od jednog kabela postoje grane do svakog od računala na mreži, a krajevi kabela su otvoreni. Najčešće se ova shema koristi za povezivanje nekoliko računala instaliranih u istoj prostoriji, za koje se koristi tanki ili debeli koaksijalni kabel. Najupečatljiviji nedostatak ove topologije je da se veza između svih računala gubi ako dođe do prekida u kabelu.
2. Ova se topologija koristi za mreže tipa Ethernet, kada su sva računala na mreži povezana jedno s drugim paralelno s sekvencijalno povezivanje u glavnu magistralu, a krajeve autoceste zatvaraju “terminatori”. Ako se Mrežna kartica Ako je konektor u obliku slova T već spojen, tada se kabel može spojiti na njega pomoću BNC konektora (Bayonet Nut Connector).
3. Kada koristite ovu topologiju, imajte na umu da povezivanje novih računala može zahtijevati potpunu reorganizaciju mreže.
4. 2. Prsten - sva su računala, kao i u prethodnom slučaju, međusobno povezana pomoću jednog kabela čiji su krajevi međusobno spojeni. Ova se shema prvenstveno koristi za stvaranje IBM Token Ring mreža. Sada svaki prekid kabela više ne dovodi do gubitka komunikacije između računala. Za spajanje nekoliko prstenova koriste se posebni uređaji.
5. 3. Zvijezda - svako računalo na mreži povezano je posebnim kabelom s jednim računalom koje igra ulogu poslužitelj datoteka. Najčešća shema je lokalna mreža stvorena na temelju "upletenog para" pomoću čvorišta. Prekid kabela dovodi do gubitka kontakta samo s jednim računalom ili mrežnim segmentom, ali za stvaranje mreže pomoću ove topologije morate imati poseban razdjelnik (međusobno povezivanje računala je potpuno paralelno).

Ovisno o veličini lokalne mreže, lokaciji računala i njihovoj ulozi u ovoj mreži, može se susresti kombinirana shema povezivanja.

Prije kupnje mrežne opreme, trebali biste pažljivo proučiti uvjete u kojima će lokalna mreža raditi kako biste točno izračunali i duljinu kabela potrebnu za njezino stvaranje i propusnost, koja određuje vrstu kabela koji se koristi i potrebu za kupnjom dodatni uređaji. Bolje je čak prikazati dijagram na papiru buduća mreža sa svim svojim parametrima - duljinom segmenata, lokacijom računala itd.

Na temelju fizičke lokacije svakog računala, trebali biste stvoriti detaljan plan polaganje kabela uzimajući u obzir arhitektonske značajke prostorije, kao što su uglovi, izbočine, zavoji (nećete baciti žicu u sredinu sobe, jer će trebati puno vremena za polaganje). Treba napomenuti da ukupna duljina kabela (od računala do računala) ne smije biti veća od 100 m, inače ćete morati koristiti uređaj koji pojačava signal, takozvani "repeater" (repeater), koji pak omogućuje vam stvaranje mreža bilo koje duljine.

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

• kabel potreban za pokrivanje udaljenosti između računala i svih dodatnih uređaja (hub, switch, repeater) plus 20-30 cm za svaku vezu dodatno, tako da ostaje moguće pomicanje jedinica sustava ili isto čvorište, ako se ukaže potreba;
• konektori na svakom kraju kabela, kako na strani računala tako i na strani dodatnih uređaja (hub, switch, repeater);
• pričvršćivači za kabele, koji mogu biti ili plastične kutije ili obične "vrkutine" s čavlima;
• poseban alat za presovanje, bez kojeg, najvjerojatnije, nećete moći dobiti stabilnu radnu lokalnu mrežu. Možete se, naravno, snaći s kliještima, ali u ovom slučaju morat ćete se jako potruditi kako biste bili sigurni da je kvaliteta presovanja dovoljna.

Pri polaganju mreže treba se pridržavati pravila da kabel mora biti dobro zaštićen od bilo kakvih vanjskih utjecaja (peta, životinje, oborine), što se obično postiže polaganjem u posebno plastično kućište. Kod polaganja kabela na otvorenom treba imati na umu da se jako ne preporučuje da kabel popušta pod vlastitom težinom, tj. prilikom polaganja kabela npr. s krova jedne kuće na drugu treba koristiti čeličnu žicu . Istodobno, pri postavljanju kabela na otvorenom, treba imati na umu da zimi, zbog temperaturnih razlika, može doći do prekida s jakom napetošću. Vrijedno je napomenuti da zbog određenog progiba kabela prilikom bacanja, na primjer, s krova jedne zgrade na krov druge zgrade, njegovu duljinu u izračunima treba povećati za otprilike 1,5 puta.

Prije pričvršćivanja konektora na krajeve kabela, obratite pozornost na značajke njegovog usmjeravanja. Na primjer, ako kabel morate provlačiti kroz rupe koje ste negdje izbušili, bolje ga je prvo razvući, a zatim ugraditi konektore, inače ćete morati proširiti rupe.

Tema lekcije: Lokalni računalne mreže.

Ciljevi lekcije:

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

Ciljevi lekcije

Obrazovni:

• dati predodžbu o namjeni računalnih mreža i njihovim vrstama.
• upoznati učenike sa strukturom lokalnih mreža.
• podučavati izbor različite vrste topologije lokalne mreže.

Obrazovni:

• razvijati sposobnost učenika za razmjenu datoteka u lokalnoj računalnoj mreži.
• usaditi učenicima osnovne tehnike rada na internetu.
• razviti vještine u identificiranju topologije mreže.

Edukativni

• usaditi interes za predmet.
• razvijati vještine samostalnosti i discipline, osnove komunikacijskog komuniciranja.

Studenti moraju:

1. Poznavati pojam računalnih mreža, njihove vrste.
2. Poznavati pojam lokalne mreže, njenu namjenu i organizaciju.
3. Znati ispravno odrediti topologiju lokalne mreže i identificirati nedostatke svake topologije.

Oprema: Učionica LAN, računalo, platno, projektor, prezentacija na temu.

Plan učenja:

1. Organizacijski trenutak – 2 min.
2. Obrazloženje nova tema– 25 min.
3. Učvršćivanje novog gradiva – 8 min.
4. Rezimirajući lekciju i domaća zadaća- 5 minuta.

Uvod

Nastali problem prijenosa informacija između korisnika na određenu udaljenost rješava se korištenjem raznim kanalima prijenos informacija koji može koristiti različite fizikalne principe. Tako npr. kada izravna komunikacija ljudi, informacije se mogu prenositi pomoću zvučnih valova, a kada razgovarate telefonom - pomoću električnih signala koji se šire duž komunikacijskih linija. Koristeći komunikacijske kanale različite fizičke prirode (kabel, optičko vlakno, radio kanali itd.), možete prenositi informacije između računala. Praktična potreba brz pristup Do izvori informacija druga računala, pisači i drugi periferni uređaji doveli su do računalnih mreža. Po metodi međusobni dogovor računala spojena na mrežu, mreže se dijele na dvije vrste:

• Lokalne mreže.
• Globalne mreže.

Upoznajmo se s konceptom i mogućnostima lokalnih računalnih mreža.

I. Definirajmo računalnu mrežu:

Računalna mreža je sustav računala povezani kanalima prijenos informacija.

Male računalne mreže koje rade unutar jedne sobe, zgrade, relativno kratka udaljenost se zovu lokalne mreže(LS).

Primjer lokalne računalne mreže je računalna mreža u razredu informatike, LAN za cijelu školu koji povezuje računala instalirana u učionicama. Također, u LS su ujedinjeni različiti odjeli poduzeća, tvrtki i institucija. Obično se LAN računala ne nalaze više od 1 km jedno od drugog.

Odgovorimo na pitanje “Po čemu se izvanmrežni rad na računalu razlikuje od rada na istom računalu koje je dio LAN-a?” na primjeru droge u školi.

(U tijeku je rasprava koja bi trebala dovesti do zaključka o prednostima umrežavanja.)

Dakle, postoje dva osnovni ciljevi u uporabi PM:

• Dijeljenje datoteka između korisnika mreže;
• Korištenje javno dostupnih izvora: veliki prostor memorija diska, pisači, centralizirana baza podaci, softver i tako dalje.

Obično se pozivaju korisnici zajedničke lokalne mreže radna skupina , i računala spojena na mrežu – radne stanice .

Ako sva računala u mreži imaju jednaka prava, tj. mreža se sastoji samo od radnih stanica (PC) – tzv peer-to-peer

II. Topologija računalne mreže

Lokalne mreže (LAN), ovisno o namjeni i tehnička rješenja, mogu imati razne strukture udruženje računala. Ova struktura se naziva konfiguracija, arhitektura, topologija mreže.

Opća shema povezivanja računala u lokalnoj mreži naziva se topologija mreže.

Postoje dvije glavne klase mreža koje se razlikuju po načinu povezivanja računala:

1. konfiguracija emitiranja (svako računalo prenosi informacije koje mogu percipirati sva ostala računala na mreži);
2. sekvencijalna konfiguracija (računalo može prenositi informacije samo svom najbližem susjedu). Najčešće mrežne topologije su:

• Topologija sabirnice;
• Topologija zvijezde;
• Topologija prstena.

U konfiguracijama emitiranja Svako osobno računalo odašilje signale koje druga računala mogu percipirati. Takve konfiguracije uključuju topologije "zajedničke sabirnice", "stabla", "zvijezde s pasivnim središtem". Mreža tipa zvijezda može se smatrati vrstom "stabla" koje ima korijen s granom do svakog povezanog uređaja.

U sekvencijalnim konfiguracijama svaki fizički podsloj prenosi informacije samo jednom osobno računalo. Primjeri sekvencijalnih konfiguracija su: slučajna (slučajna veza računala), hijerarhijska, “prsten”, “lanac”, “zvijezda s intelektualnim središtem”, “pahulja” itd.

Pogledajmo ukratko tri najčešće (osnovne) LAN topologije: zvijezda, sabirnica i prsten.

Razmotrite sljedeće sheme:

1. Topologija linearne sabirnice.

Varijanta međusobnog povezivanja računala, kada kabel ide od jednog računala do drugog, povezivanje računala u seriju i periferije među sobom (kao što je prikazano na slici 1) naziva se linearni autobus.

Riža. 1. Topologija sabirnice

Primjer takve konfiguracije bila bi sljedeća veza. Informacije na sabirnici se prenose do svih računala na mreži, ali ih prima samo računalo kojem su te informacije namijenjene.

2. Topologija tipa prstena.

Topologija tipa "prsten" podrazumijeva povezivanje računala u mrežu zatvorene krivulje – kanal prijenosnog medija. Izlaz jednog mrežnog čvora povezan je s ulazom drugog. Informacije se prenose u zatvorenoj petlji s računala na računalo. Na relativno malom prostoru ova topologija ima prednost, iako kvar jednog od “prstenastih” računala narušava cjelovitost mreže.

Na topologija prstena podaci se prenose s jednog računala na drugo putem releja (slika 2). Ako računalo primi podatke koji nisu njemu namijenjeni, prosljeđuje ih dalje po prstenu. Primatelj nigdje ne prenosi njemu namijenjene podatke.

Riža. 2. Topologija prstena

Poseban oblik prstenaste topologije je logička prstenasta lokalna mreža. Fizički se montira kao spoj zvjezdastih topologija. Pojedinačne zvijezde uključuju se pomoću posebnih prekidača. Središte– koncentrator), koji se na ruskom ponekad nazivaju i "čvorište". Ovisno o broju radnih stanica i duljini kabela između radnih stanica koriste se aktivni ili pasivni hubovi. Aktivni hubovi dodatno sadrže pojačalo za spajanje od 4 do 16 radnih stanica. Pasivno čvorište je isključivo razdjelnik (za najviše tri radne stanice). Upravljanje jednom radnom stanicom u lokalnom logičkom prstenu računalna mreža događa se na isti način kao u redovnoj prstenastoj lokalnoj mreži. Svakoj radnoj stanici je dodijeljena odgovarajuća adresa preko koje se prenosi kontrola (sa seniora na juniora i s juniora na senior). Veza se prekida samo za nizvodni (najbliži) čvor lokalne računalne mreže, tako da samo u rijetkim slučajevima može doći do poremećaja u radu cijele lokalne računalne mreže.

3. Topologija zvijezde.

Opcija povezivanja kada zasebni kabel dolazi do svakog računala iz jednog središnjeg čvora naziva se konfiguracija "zvijezda".

Kada zvijezda topologija svako računalo kroz poseban mrežni adapter spojen posebnim kabelom na centralnu jedinicu (slika 3). Središnji čvor je pasivni konektor ili aktivni repetitor.

Riža. 3. Topologija zvijezde

Tipično, s ovom shemom povezivanja, središnji čvor je snažnije računalo. Varijanta zvjezdaste topologije je radijalna topologija.

4. Topologija stabla.

Računala na mreži mogu se nalaziti na različite razine(podovi). U ovom slučaju može se primijeniti konfiguracija, koja se često naziva "pahuljica".

Razmotrimo mogućnosti mreža s različitim topologijama.

Topologija mreže	Prednosti	Mane
Topologija sabirnice	pojednostavljenje logičke i softverske arhitekture mreže; jednostavnost širenja; jednostavnost metoda upravljanja; minimalna potrošnja kabela; nema potrebe za centraliziranim upravljanjem; pouzdanost (kvar jednog računala neće poremetiti rad drugih).	postoji samo jedan kabel koji povezuje sve stanice, stoga računala mogu "komunicirati" samo "jedan po jedan", što znači da trebaju posebna sredstva za rješavanje sukoba; Rješavanje problema s kabelom je teško, ako se prekine, poremećen je rad cijele mreže.
Topologija zvijezde	pouzdanost (kvar jedne stanice ili kabela neće utjecati na rad drugih).	zahtijeva veliku količinu kabela; pouzdanost i performanse određuju središnji čvor, koji se može pokazati kao "usko grlo" (stoga se ova oprema često duplicira).
Topologija prstena	niska cijena; visoka učinkovitost korištenja mono kanala; jednostavnost širenja; jednostavnost metoda kontrole.	ako barem jedno računalo zakaže, cijela mreža je paralizirana; Svaka radna stanica zahtijeva međuspremnik za međuspremanje prenesene informacije, što usporava prijenos podataka; spajanje nove stanice zahtijeva odspajanje mreže, pa se razvijaju posebni uređaji za blokiranje prekida strujnog kruga.

Struktura mreže utjecala je na stvaranje samog sustava informacijska podrška, nazvan informacijski prostor, koji također ima mrežnu strukturu. svi informacijski prostor može se predstaviti kao navigacijski sustav, određeni skup programa koji korisniku omogućuje navigaciju kroz cijeli niz informacija objavljenih na mreži i pronalaženje činjeničnih podataka i povijesnih informacija koje su mu potrebne, korisni programi. Najčešće je navigacijski sustav organiziran kroz sustav ugniježđenih izbornika. Korisnik ne mora pamtiti adresu ili naziv resursa i redoslijed naredbi potrebnih za pristup: kretanjem kroz izbornik programa možete se kretati kroz sadržaje različitih računala povezanih na mrežu.

Topologija pravog LAN-a može biti potpuno ista kao jedna od gore navedenih ili uključivati ​​njihovu kombinaciju. Struktura mreže u opći slučaj određuju sljedeći čimbenici: broj računala koja se povezuju, zahtjevi za pouzdanošću i učinkovitošću prijenosa informacija, ekonomski razlozi itd.

Kombiniranje računala u jedinstvena mreža pruža korisnicima mreže nove mogućnosti neusporedive s onima pojedinačna računala. Mreža nije dodatak, već umnožak mogućnosti pojedinačnih računala. Lokalna mreža omogućuje organiziranje prijenosa datoteka s jednog računala na drugo ili druga, dijeljenje računalnih i hardverskih resursa, kombiniranje distribuirane obrade podataka na nekoliko računala s centraliziranom pohranom informacija i još mnogo toga. Uz pomoć računalne lokalne mreže provodi se kolektivno korištenje tehničkih sredstava, što blagotvorno utječe na psihologiju i ponašanje korisnika ne samo na mreži, već iu stvarnom životu.

Mrežni hardverski resursi

Mrežni hardverski resursi- Ovo dodatna oprema, koji se može spojiti na mrežu i dijeliti među korisnicima. Hardverski resursi poboljšavaju mrežne mogućnosti.

Pisači, skeneri, modemi i faks modemi, CD-ROM-ovi svi su mrežni hardverski resursi.

Peer-to-peer, decentralizirani ili peer-to-peer(s engleskog peer-to-peer, P2P– jednak jednakom) mreže su računalne mreže koje se temelje na jednakosti sudionika. U takvim mrežama nema namjenskih poslužitelja, a svaki čvor (peer) je i klijent i poslužitelj. Za razliku od klijentsko-poslužiteljske arhitekture, ova organizacija omogućuje mreži da ostane operativna s bilo kojim brojem i bilo kojom kombinacijom dostupnih čvorova. Tako reći, "oči u oči".

Frazu "peer-to-peer" prvi je put upotrijebio Parbawell Yohnuhuitsman 1984. godine kada je razvijao IBM-ovu naprednu arhitekturu ravnopravnog umrežavanja.

Literatura korištena u pripremi sata:

1. Računalstvo i ICT 8. Udžbenik za 8. razred. Ugrinovich N.D. – M.: BINOM, 2008.;
2. Radionica informatike i informacijska tehnologija: Tutorial. / Ugrinovich N.D. i drugi - M.: BINOM. Laboratorij znanja, 2007. (monografija).
3. Predaje kolegij “Informatika i ICT”. Ugrinovich N.D. Metodološki priručnik - 4. izd., revidirano - M.: BINOM, 2007;
4. Simonovich S.V., Evseev G.A., Alekseev A.G. Opće informatika: Udžbenik za srednju školu. – M.: Ast-press, Informkom-press, 2001. – 592 str.
5. Metodika nastave informatike: Proc. pomoć studentima ped. sveučilišta / M.P. Lapchik, I.G. Semakin, E.K. Henner; Pod općim uredništvom. M.P. Lapchika. – M.: Izdavački centar “Akademija”, 2001. – 624 str.