Subiectul 1.4: Bazele LAN

Subiectul 1.5: Tehnologii LAN de bază

Subiectul 1.6: Componentele software și hardware de bază ale unei rețele LAN

Rețele locale

1.4. Bazele LAN

1.4.3. Topologii de rețea

Toate computerele din rețeaua locală sunt conectate prin linii de comunicație. Dispunerea geometrică a liniilor de comunicație în raport cu nodurile rețelei și conexiunea fizică a nodurilor la rețea se numește topologie fizică. În funcție de topologie, se disting rețele: magistrală, inel, stea, structură ierarhică și arbitrară.

Distingeți între topologia fizică și cea logică. Topologiile logice și fizice ale rețelei sunt independente una de cealaltă. Topologia fizică este geometria unei rețele, iar topologia logică determină direcția fluxului de date între nodurile din rețea și modul în care sunt transmise datele.

În prezent, următoarele topologii fizice sunt utilizate în rețelele locale:

• „autobuz” fizic (autobuz);
• „stea” fizică (stea);
• „Inel” fizic;
• „stea” fizică și „inel” logic ( Token Ring).

Topologie magistrală

Rețelele cu topologie magistrală utilizează un canal mono liniar (cablu coaxial) pentru transmiterea datelor, la capete ale căruia sunt instalate rezistențe de terminare (terminatoare). Fiecare computer este conectat la un cablu coaxial folosind un conector T (conector T). Datele de la nodul rețelei de transmisie sunt transmise de-a lungul magistralei în ambele direcții, reflectate de terminalele terminale. Terminatoarele previn reflexiile semnalului, de ex. sunt folosite pentru a suprima semnalele care ajung la capetele legăturii de date.

Astfel, informația ajunge la toate nodurile, dar este primită doar de nodul căruia îi este destinată. În topologia magistralei logice, mediul de transmisie a datelor este utilizat în comun și simultan de către toate PC-urile din rețea, iar semnalele de la PC sunt distribuite simultan în toate direcțiile pe mediul de transmisie. Deoarece semnalizarea în topologia magistralei fizice este difuzată, i.e. semnalele se propagă simultan în toate direcțiile, topologia logică a acestei rețele locale este o magistrală logică.

Orez. 1.

Această topologie este utilizată în rețelele locale cu arhitectură Ethernet (clasele 10Base-5 și 10Base-2 pentru cablu coaxial gros și, respectiv, subțire).

Avantajele rețelelor cu topologie de magistrală:

• defectarea unuia dintre noduri nu afectează funcționarea rețelei în ansamblu;
• rețeaua este ușor de configurat și configurat;
• rețeaua este rezistentă la defecțiuni ale nodurilor individuale.

Dezavantajele rețelelor cu topologie de magistrală:

• o rupere a cablului poate afecta funcționarea întregii rețele;
• lungimea cablului și numărul limitat de stații de lucru;
• este dificil de identificat defectele de conectare.

Topologie în stea

Într-o rețea stea, fiecare stație de lucru este conectată cu un cablu (pereche răsucită) la un hub sau hub ( hub). Concentratorul asigură conexiune paralelă PC-urile și astfel toate computerele conectate la rețea pot comunica între ele.

Orez. 2.

Datele de la stația de transmisie a rețelei sunt transmise prin hub prin toate liniile de comunicație către toate computerele. Informațiile ajung la toate stațiile de lucru, dar sunt primite doar de acele stații pentru care sunt destinate. Deoarece semnalizarea în topologia stelei fizice este difuzată, i.e. semnalele de la PC sunt distribuite simultan în toate direcțiile, atunci topologia logică a acestei rețele locale este o magistrală logică.

Această topologie este utilizată în rețelele locale cu arhitectură Ethernet 10Base-T.

Avantajele rețelelor cu topologie în stea:

• ușor de conectat un computer nou;
• exista posibilitatea managementului centralizat;
• rețeaua este rezistentă la defecțiuni ale PC-urilor individuale și la întreruperile în conexiunea PC-urilor individuale.

Dezavantajele rețelelor cu topologie în stea:

• o defecțiune a hub-ului afectează funcționarea întregii rețele;
• consum mare de cablu.

Topologie inel

Într-o rețea cu topologie inelă, toate nodurile sunt conectate prin canale de comunicație într-un inel continuu (nu neapărat un cerc) prin care sunt transmise datele. Ieșirea unui PC se conectează la intrarea altui PC. După ce a început mișcarea de la un punct, datele ajung în cele din urmă la început. Datele din inel se mișcă întotdeauna în aceeași direcție.

Orez. 3.

Stația de lucru care primește recunoaște și primește doar mesajul care îi este adresat. O rețea cu o topologie de inel fizic folosește accesul cu simboluri, care acordă unei stații dreptul de a utiliza inelul într-o anumită ordine. Topologia logică a acestei rețele este un inel logic. Această rețea este foarte ușor de creat și configurat.

Principalul dezavantaj al rețelelor cu topologie în inel este că deteriorarea liniei de comunicație într-un singur loc sau defecțiunea PC-ului duce la inoperabilitatea întregii rețele.

De obicei, în formă pură topologia inel nu este utilizată din cauza nefiabilității sale, prin urmare, în practică, sunt utilizate diverse modificări ale topologiei inel.

Topologie Token Ring

Această topologie se bazează pe o topologie de inel fizic conectată în stea. În această topologie, toate stațiile de lucru sunt conectate la un hub central (Token Ring) ca într-o topologie stea fizică. Hubul central este un dispozitiv inteligent care, folosind jumperi, furnizează conexiune serială iesirea dintr-o statie cu intrarea in alta statie.

Cu alte cuvinte, cu ajutorul unui hub, fiecare stație este conectată doar la alte două stații (stația anterioară și următoarea). Astfel, stațiile de lucru sunt conectate printr-o buclă de cablu, prin care pachetele de date sunt transmise de la o stație la alta, iar fiecare stație transmite aceste pachete trimise. În fiecare stație de lucru există un transceiver pentru aceasta, care vă permite să controlați trecerea datelor în rețea. Din punct de vedere fizic, o astfel de rețea este construită într-o topologie „stea”.

Concentratorul creează inelele primare (principale) și de rezervă. Dacă are loc o întrerupere în inelul principal, atunci aceasta poate fi ocolită folosind inelul de rezervă, deoarece este utilizat un cablu cu patru fire. O defecțiune a stației sau o întrerupere a liniei de comunicație a unei stații de lucru nu are ca rezultat o defecțiune a rețelei ca în topologia inel, deoarece hub-ul va închide stația defectă și va închide inelul de date.

Orez. 4.

În arhitectura Token Ring, jetonul este transmis de la nod la nod de-a lungul unui inel logic creat de un hub central. O astfel de transmisie a markerului se realizează într-o direcție fixă ​​(direcția de mișcare a markerului și a pachetelor de date este prezentată în figură prin săgeți de culoare albastră). O stație cu un token poate trimite date către o altă stație.

Pentru a transfera date, stațiile de lucru trebuie mai întâi să aștepte sosirea unui token gratuit. Markerul conține adresa postului care a trimis acest marker, precum și adresa postului căruia îi este destinat. După aceea, expeditorul transmite jetonul la următoarea stație din rețea, astfel încât și acesta să își poată trimite datele.

Unul dintre nodurile de rețea (de obicei este folosit un server de fișiere pentru aceasta) creează un token care este trimis către inelul de rețea. Un astfel de nod acționează ca monitor activ, care se asigură că markerul nu este pierdut sau distrus.

Avantajele topologiei Token Ring:

• topologia oferă acces egal la toate stațiile de lucru;
• fiabilitate ridicată, deoarece rețeaua este rezistentă la defecțiunile stațiilor individuale și la întreruperile conexiunii stațiilor individuale.

Dezavantajele rețelelor cu topologie Token Ring: consum mare de cabluri și, în consecință, cablarea costisitoare a liniilor de comunicație.

Rețeaua locală - element important orice întreprindere modernă, fără de care este imposibil să se realizeze productivitatea maximă. Cu toate acestea, pentru a profita din plin de capacitățile rețelei, aceasta trebuie configurată corespunzător, ținând cont de faptul că locația computerelor conectate va afecta performanța rețelei LAN.

Conceptul de topologie

Topologia rețelelor locale de calculatoare este locația stațiilor de lucru și a nodurilor unul față de celălalt și opțiunile pentru conectarea acestora. De fapt, aceasta este arhitectura rețelei LAN. Locația calculatoarelor determină specificații rețelele, iar alegerea oricărui tip de topologie va afecta:

• Varietăți și caracteristici ale echipamentelor de rețea.
• Fiabilitatea și scalabilitatea rețelei LAN.
• O metodă de gestionare a unei rețele locale.

Există multe astfel de opțiuni pentru localizarea nodurilor de lucru și metode de conectare a acestora, iar numărul lor crește direct proporțional cu creșterea numărului de computere conectate. Principalele topologii LAN sunt stea, magistrală și inel.

Factori de luat în considerare atunci când alegeți o topologie

Înainte de a decide în sfârșit asupra alegerii topologiei, este necesar să se ia în considerare mai multe caracteristici care afectează performanța rețelei. Pe baza acestora, puteți alege cea mai potrivită topologie, analizând avantajele și dezavantajele fiecăreia dintre ele și corelând aceste date cu condițiile disponibile pentru instalare.

• Operabilitatea și funcționalitatea fiecărei stații de lucru conectate la LAN. Unele tipuri de topologie de rețea locală depind în întregime de aceasta.
• Capacitatea de funcționare a echipamentelor (routere, adaptoare etc.). O defecțiune a echipamentelor de rețea poate întrerupe complet funcționarea rețelei LAN sau poate opri schimbul de informații cu un singur computer.
• Fiabilitatea cablului utilizat. Deteriorarea acestuia perturbă transmisia și recepția datelor în LAN sau unul dintre segmentele acestuia.
• Limitarea lungimii cablului. Acest factor este, de asemenea, important atunci când alegeți o topologie. Dacă sunt disponibile doar câteva cabluri, puteți alege o metodă de poziționare care necesită mai puțin cablu.

Despre topologia în stea

Acest tip de aranjare a stațiilor de lucru are un centru dedicat - un server la care sunt conectate toate celelalte computere. Procesele de schimb de date au loc prin intermediul serverului. Prin urmare, echipamentul său trebuie să fie mai complex.

Avantaje:

• Topologia Star LAN se compară favorabil cu altele absență completă conflicte pe LAN - acest lucru se realizează prin management centralizat.
• O defecțiune a unuia dintre noduri sau deteriorarea cablului nu va avea niciun efect asupra rețelei în ansamblu.
• Având doar doi abonați, principalul și cel periferic, vă permite să simplificați hardware de rețea.
• Acumularea punctelor de conectare pe o rază mică simplifică procesul de monitorizare a rețelei și, de asemenea, vă permite să creșteți securitatea acesteia prin restricționarea accesului persoanelor neautorizate.

Dezavantaje:

• O astfel de rețea locală, în cazul unei defecțiuni a serverului central, devine complet inoperabilă.
• Costul unei stele este mai mare decât alte topologii, deoarece este nevoie de mult mai mult cablu.

Topologie magistrală: simplă și ieftină

În această metodă de conectare, toate stațiile de lucru sunt conectate la o singură linie - un cablu coaxial, iar datele de la un abonat sunt trimise către restul în modul half-duplex. Topologiile rețelelor locale de acest fel presupun prezența unui terminator special la fiecare capăt al magistralei, fără de care semnalul este distorsionat.

Avantaje:

• Toate computerele sunt egale.
• Abilitatea de a scala cu ușurință rețeaua chiar și în timp ce aceasta rulează.
• Eșecul unui nod nu afectează restul.
• Consumul de cablu este semnificativ redus.

Dezavantaje:

• Fiabilitate insuficientă a rețelei din cauza problemelor cu conectorii cablului.
• Performanță scăzută din cauza partajării canalelor între toți abonații.
• Complexitatea gestionării și depanării datorită adaptoarelor conectate în paralel.
• Lungimea liniei de comunicație este limitată, astfel încât aceste tipuri de topologii de rețea locală sunt utilizate doar pentru un număr mic de computere.

Caracteristicile topologiei inelare

Acest tip de comunicare presupune conectarea unui nod de lucru cu alte două, de la unul dintre ele se primesc date, iar al doilea este transmis. Caracteristica principală a acestei topologii este că fiecare terminal acționează ca un repetor, excluzând posibilitatea atenuării semnalului în LAN.

Avantaje:

• Creați și configurați rapid această topologie LAN.
• Scalare ușoară, totuși, necesită o închidere a rețelei în timp ce este instalat un nou nod.
• Un număr mare de potențiali abonați.
• Rezistent la congestionare și fără conflicte de rețea.
• Posibilitatea extinderii rețelei până la dimensiune uriașă prin transmiterea semnalului între calculatoare.

Dezavantaje:

• Nefiabilitatea rețelei în ansamblu.
• Lipsa rezistenței la deteriorarea cablului, astfel încât de obicei este prevăzută o linie de rezervă paralelă.
• Consum mare de cablu.

Tipuri de rețele locale

Alegerea topologiei rețelelor locale ar trebui făcută, de asemenea, pe baza tipului de LAN disponibil. Rețeaua poate fi reprezentată prin două modele: peer-to-peer și ierarhic. Nu sunt foarte diferite din punct de vedere funcțional, ceea ce vă permite să treceți de la unul la altul dacă este necesar. Cu toate acestea, există încă câteva diferențe între ele.

În ceea ce privește modelul peer-to-peer, utilizarea acestuia este recomandată în situațiile în care capacitatea de organizare retea mare este absent, dar crearea oricărui sistem de comunicare este încă necesară. Vă recomandăm să îl creați numai pentru un număr mic de computere. Comunicarea de control centralizat este folosită în mod obișnuit în diferite întreprinderi pentru a controla stațiile de lucru.

Rețea peer-to-peer

Acest tip de LAN presupune egalitate de drepturi pentru fiecare stație de lucru, distribuind datele între ele. Accesul la informațiile stocate pe un site poate fi permis sau refuzat de către utilizatorul acestuia. De regulă, în astfel de cazuri topologia rețelelor locale de calculatoare „autobuz” va fi cea mai potrivită.

Rețeaua peer-to-peer înseamnă că resursele stației de lucru sunt disponibile pentru alți utilizatori. Aceasta înseamnă posibilitatea de a edita un document de pe un computer în timp ce lucrați după altul, de a imprima de la distanță și de a lansa aplicații.

Avantajele unui tip de LAN peer-to-peer:

• Ușurință de implementare, instalare și întreținere.
• Costuri financiare reduse. Acest model elimină necesitatea achiziționării unui server scump.

Dezavantaje:

• Performanța rețelei scade proporțional cu creșterea numărului de noduri de lucru conectate.
• Absent un singur sistem Securitate.
• Disponibilitatea informațiilor: atunci când computerul este oprit, datele din acesta vor deveni inaccesibile altora.
• Nu există o bază de informații unică.

Model ierarhic

Cele mai frecvent utilizate topologii LAN se bazează pe acest tip de LAN. Se mai numește și „client-server”. Esența acestui model este că, în prezența unui anumit număr de abonați, există un element principal - un server. Acest computer de control stochează toate datele și le prelucrează.

Avantaje:

• Performanță excelentă în rețea.
• Unit sistem de încredere Securitate.
• Una, comună pentru toți, bază de informații.
• Gestionarea simplificată a întregii rețele și a elementelor acesteia.

Dezavantaje:

• Necesitatea unei unități speciale de personal - un administrator care monitorizează și întreține serverul.
• Costuri financiare mari pentru achiziționarea unui computer gazdă.

Configurația (topologia) cel mai frecvent utilizată a unei rețele de calculatoare locale într-un model ierarhic este o „stea”.

Alegerea topologiei (dispunerea echipamentelor de rețea și a stațiilor de lucru) este exclusivă punct important la organizarea unei rețele locale. Tipul de comunicare selectat ar trebui să asigure cea mai eficientă și munca sigura LAN. De asemenea, este important să acordați atenție costurilor financiare și posibilității de extindere în continuare a rețelei. Găsirea unei soluții raționale nu este o sarcină ușoară, care se realizează datorită unei analize atente și unei abordări responsabile. În acest caz, topologiile de rețea locală selectate corect vor asigura performanța maximă a întregului LAN în ansamblu.

Topologia rețelelor locale de calculatoare

Topologia, adică configurația conexiunii elementelor într-un LAN atrage atenția într-o măsură mai mare decât alte caracteristici ale rețelei. Acest lucru se datorează faptului că topologia este cea care determină în mare măsură o serie de proprietăți importante ale rețelei, de exemplu, ca fiabilitate (supraviețuire), performanță etc.

Există abordări diferite la clasificarea topologiilor LAN. Potrivit uneia dintre ele, configurațiile LAN sunt împărțite în două clase principale: broadcast și secvenţial. V difuzat configurațiile fiecărui abonat (transceiver semnale fizice) transmite semnale care pot fi percepute de alte sisteme de abonat. Aceste configurații includ autobuz comun, copac, stea cu centru pasiv. În configurații secvențiale, fiecare substrat fizic transmite informații doar unui sistem de abonat. Din aceasta rezultă clar că configurațiile de difuzare sunt de obicei LAN-uri selective pentru informații, în timp ce configurațiile secvențiale sunt LAN-uri direcționate pe informații.

Configurațiile de difuzare trebuie să utilizeze transmițătoare și receptoare relativ puternice care pot gestiona o gamă largă de niveluri de semnal. Această problemă este parțial rezolvată prin introducerea de restricții asupra lungimii segmentului de cablu și asupra numărului de conexiuni sau utilizarea repetitoarelor (amplificatoare). Deoarece doar o stație (sistem de abonat) poate funcționa pe o rețea de difuzare LAN la un moment dat, informatii de serviciu este utilizat pentru a stabili controlul stației asupra rețelei în timpul propagării semnalului prin rețea, procesării acestuia în rețea.

Tipul de bază al configurației de difuzare este autobuz comun(Figura 4.2). Avantajele unei rețele LAN cu topologie magistrală sunt: ​​ușurința extinderii rețelei și a metodelor de control utilizate, capacitatea de a lucra în cod paralel (dacă este disponibil). canale suplimentare transmisie de date), nu este nevoie de control centralizat, consum minim de cablu.

Autobuzul comun este un mediu pasiv și, prin urmare, are o fiabilitate foarte mare. Cablul de autobuz este foarte des așezat în tavanele false ale clădirilor și la fiecare statie de retea se fac ramuri speciale. Este de dorit ca conexiunile de ramificație să fie pasive, deoarece în acest caz intensitatea scade. acces fizic spre autobuzul principal. Pentru a crește fiabilitatea, alături de cablul principal, este așezat și un cablu de rezervă, la care stațiile comută în cazul defecțiunii celui principal.

Orez. 4.2. Topologie magistrală

Tip de configurare " lemn"(Fig. 4.3.) este o versiune mai dezvoltată a configurației de tip " obosi". Un arbore se formează prin conectarea mai multor autobuze cu repetoare active sau „crescători” pasivi - concentratoare (un concentrator este un dispozitiv folosit pentru a combina canalele de transmisie a datelor ale secțiunilor individuale de rețea). Are flexibilitatea de a se întinde pe mai multe etaje dintr-o clădire sau mai multe clădiri într-o singură locație folosind o rețea LAN. Dacă există repetoare active, eșecul unui segment nu duce la eșecul restului. În cazul unei defecțiuni a repetorului, arborele se ramifică în doi subarbori sau două magistrale.

Orez. 4.3. Topologie arborescentă

Rețele LAN de bandă largă cu „ lemn" au adesea așa-numitele rădăcină - poziția de control în care cel mai mult componente importante retelelor. Pentru fiabilitatea acestui echipament se impun cerințe mari, deoarece funcționarea întregii rețele depinde de aceasta. Din acest motiv, echipamentul este adesea duplicat.

Dezvoltarea configurației de tip "lemn"- tip de rețea "stea"(Fig. 4.4.), care poate fi gândit ca un arbore care are o rădăcină cu ramuri la fiecare dispozitiv conectat. Într-o LAN, un conector pasiv sau un repetor activ poate fi amplasat în centrul stelei - acestea sunt dispozitive destul de simple și de încredere. Rețelele LAN Star sunt, în general, mai puțin fiabile decât topologiile de rețea, cum ar fi "obosi" sau "lemn", dar ele pot fi protejate împotriva perturbărilor cablurilor printr-un releu central care oprește grinzile de cablu defectate. Rețineți că o topologie ca "stea" necesită mai mult cablu de implementat decât "obosi" sau "inel".

Figura 4.4. Topologie în stea

V configurații secvențiale fiecare substrat fizic transmite informații doar către o singură stație de lucru. Mai mult decât cerințe scăzute decât în ​​configurațiile de difuzare și diferite părți ale rețelei pot utiliza tipuri diferite mediu de transmisie fizic.

Cea mai simplă modalitate de a construi o rețea LAN este conectarea directă a tuturor dispozitivelor care trebuie să interacționeze între ele, folosind canale de transmisie a datelor de la dispozitiv la dispozitiv. Fiecare canal poate folosi, în principiu, diferite metode de transmisie și diverse interfețe, a cărui alegere depinde de structura și caracteristicile dispozitivelor conectate. Această metodă de conectare a dispozitivelor este destul de satisfăcătoare pentru un LAN cu număr limitat conexiuni. Principalele avantaje ale acestei metode sunt necesitatea de a conecta nodurile numai pe nivel fizic, în simplitate implementare software conexiuni, în simplitatea structurii interfețelor. Cu toate acestea, există și dezavantaje precum preț mare, număr mare canale, nevoia de informații de rutare.

Un alt mod obișnuit de a conecta sistemele de abonați într-un LAN atunci când acestea numar mic- legătura ierarhică. În el nodurile intermediare lucrează după principiul „acumulării și transferului”. Principalele avantaje ale acestei metode constau în posibilitatea conectării optime a calculatoarelor incluse în rețea. Dezavantajele sunt legate în principal de complexitatea logicii și software-ului Structuri LAN... În plus, într-un astfel de LAN, viteza de transfer de informații între abonați de diferite niveluri ierarhice este redusă.

Cele mai comune configurații secvențiale sunt - "inel"(fig. 4.5.), Lanț, stea cu centru intelectual, fulg de nea.

Orez. 4.5. Topologie inel

În configurații "inel"și "lanţ" pentru buna functionare a LAN-ului este necesar loc de munca permanent toate blocurile. Pentru a reduce această dependență, în fiecare dintre blocuri este pornit câte un releu, care blochează blocul în cazul unor defecțiuni. Semnalele circulă de obicei în jurul inelului într-o singură direcție. Fiecare stație LAN are memorie care variază de la câțiva biți până la un pachet întreg. Prezența memoriei încetinește transferul de date în inel și provoacă o întârziere, a cărei durată depinde de numărul de stații. Informațiile sunt transmise de la stație la stație, revenind din nou la stația de expediere, expeditorul în timpul procesării pachetului poate seta un indicator de confirmare. Acest indicator este utilizat pentru controlul fluxului și/sau strângere de mână. Controlul fluxului implică îndepărtarea pachetelor din inel de către stația de primire sau după ce un cerc complet este completat de către stația de trimitere. Deoarece orice stație poate eșua și pachetul poate să nu ajungă la destinația dorită, este necesar să instalați o unitate specială "colector de gunoi", care recunoaşte şi distruge astfel "Pierdut" pachete.

Ca o configurație secvențială, "inel" deosebit de vulnerabil la respingeri. Eșecul segmentelor de cablu întrerupe serviciul pentru toți utilizatorii. În același timp, structura inelului oferă multe funcţionalitate LAN cu eficiență ridicată de utilizare a unui monocanal, cost redus și fiabilitate suficientă a rețelei LAN. Structura inelului păstrează avantajele magistralei: ușurința extinderii rețelei LAN și a metodelor de control, debit mare cu consum redus de energie și viteza medie a elementelor și nodurilor LAN. În plus, într-o rețea LAN inelă, o serie de dezavantaje ale unei magistrale comune sunt eliminate datorită capacității de a monitoriza operabilitatea unui mono-canal prin trimiterea unui mesaj în jurul inelului.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că în configurațiile de difuzare și în majoritatea configurațiilor secvențiale (cu excepția unui inel), fiecare element de cablu trebuie să asigure transmisia de date în directii diferite cu două cabluri direcționale și utilizați în sisteme de bandă largă frecvențe purtătoare diferite pentru a transmite semnale în două direcții diferite.

Prezența unui singur cablu duce la încărcare suplimentară sisteme din cauza necesității de a „inversa” sensul de transmisie în cablu. V sisteme mari atunci când se lucrează la viteze mari, acest dezavantaj poate deveni foarte semnificativ. Transmisia full duplex trebuie să mențină aceleași caracteristici de transmisie, ceea ce poate cauza anumite dificultăți tehnice. De exemplu amplificatoare televiziune prin cablu iar conectorii de fibră optică transportă de obicei informații doar într-o singură direcție. În acest sens, LAN-urile cu topologie în inel au un avantaj, deoarece fac posibilă utilizarea amplificatoarelor de semnal unidirecționale și a canalelor de informații optoelectronice unidirecționale în ambele direcții.

Astfel, pentru rețelele locale de calculatoare se pot distinge următoarele trăsături caracteristice: simplitatea relativă a configurației rețelei; utilizarea de mare viteză canale digitale transmisie de date; nivel inalt interacțiunea funcțională a utilizatorilor rețelei; plasarea rețelei într-o zonă restrânsă, unde toate fluxurile principale de informații sunt închise; cost relativ scăzut al echipamentelor de rețea, inclusiv adaptoarelor de rețea.

Configurare LAN

Configurarea LAN este o metodă de conectare a computerelor între ele. Termenul „topologie de rețea” este uneori folosit. Unul dintre cele trei tipuri principale de conexiune este cel mai frecvent utilizat.

1. 1. Autobuz - toate computerele sunt, parcă, construite într-o singură linie, adică există robinete de la un cablu la fiecare dintre computerele din rețea, iar capetele cablului sunt deschise. Cel mai adesea, o astfel de schemă este utilizată pentru a conecta mai multe computere instalate într-o cameră, pentru care se folosește un cablu coaxial subțire sau gros. Cel mai izbitor dezavantaj al acestei topologii este că orice întrerupere a cablului pierde comunicarea între toate computerele.
2. Această topologie este utilizată pentru rețele precum Ethernet, când toate computerele din rețea sunt conectate între ele în paralel cu includerea secvenţialăîn linia principală, iar capetele liniei sunt închise cu „terminatori”. Dacă să placa de retea conectorul T este deja conectat, apoi cablul poate fi conectat la acesta folosind conectorul BNC (conector piuliță baionetă).
3. Când utilizați această topologie, rețineți că adăugarea de noi computere poate necesita o reorganizare completă a rețelei.
4. 2. Ring - toate computerele, ca și în cazul precedent, sunt conectate între ele folosind un singur cablu, ale cărui capete sunt conectate între ele. Această schemă este utilizată în principal pentru a crea rețele IBM Token Ring. Acum orice întrerupere a cablului nu mai duce la pierderea comunicării între computere. Pentru a conecta mai multe inele, se folosesc dispozitive speciale.
5. 3. Steaua - fiecare computer din rețea este conectat cu un cablu separat la un computer, care joacă rolul de server de fișiere... Cea mai comună schemă - o rețea locală este creată pe baza „perechii răsucite” cu utilizarea unui hub. O întrerupere a cablului duce la pierderea contactului doar cu un singur computer sau cu un segment de rețea, dar pentru a crea o rețea conform acestei topologii este necesar un distribuitor special (conectarea calculatoarelor este complet paralelă).

În funcție de dimensiunea rețelei locale, de locația computerelor și de rolul lor în această rețea, poate fi întâlnită o schemă de conexiune combinată.

Inainte de a achizitiona un echipament de retea, ar trebui sa studiati cu atentie conditiile in care va fi operata reteaua locala pentru a calcula cu exactitate atat lungimea cablului necesara pentru realizarea acestuia, cat si latimea de banda, care determina tipul de cablu folosit si necesitatea de achizitie. dispozitive suplimentare... Este mai bine să afișați diagrama pe hârtie. viitoarea retea cu toți parametrii săi - lungimea segmentelor, locația calculatoarelor etc.

Pe baza locației fizice a fiecărui computer, ar trebui să compilați plan detaliat așezarea cablului ținând cont de caracteristicile arhitecturale ale camerei, precum colțuri, proiecții, coturi (nu veți arunca firul în mijlocul camerei, deoarece durează mult). Trebuie remarcat faptul că lungimea totală a cablului (de la computer la computer) nu trebuie să depășească 100 m, altfel va trebui să utilizați un dispozitiv care amplifica semnalul, așa-numitul „repetitor” (repetitor), care la rândul său vă permite pentru a crea rețele de orice lungime...

Trebuie remarcat faptul că prețul întregului kit constă de obicei din următoarele componente:

• cablu necesar pentru a acoperi distanța dintre computere și toate dispozitivele suplimentare (hub, comutator, repetitor) plus 20-30 cm pentru fiecare conexiune în plus, astfel încât să rămână posibilă mutarea unitate de sistem sau același hub, dacă este nevoie;
• conectori la fiecare capăt al cablului, atât pe partea computerului, cât și pe partea dispozitivelor suplimentare (hub, comutator, repetitor);
• elemente de fixare pentru un cablu, care pot fi fie cutii de plastic, fie „squiggles” obișnuite cu știfturi;
• un instrument special de sertizare, fără de care, cel mai probabil, nu veți putea obține o rețea locală stabilă și funcțională. Poți, bineînțeles, să faci cu clești, dar în acest caz va trebui să încerci foarte mult pentru ca calitatea compresiei să fie suficientă.

La așezarea rețelei, trebuie să respectați regula conform căreia cablul trebuie să fie bine protejat de orice influențe externe (călcâi, animale, precipitații), ceea ce se realizează de obicei prin așezarea acestuia într-o carcasă specială din plastic. Când așezați cablul în aer liber, rețineți că este extrem de descurajat să lăsați cablul să se afunde sub propria greutate, adică atunci când așezați cablul, de exemplu, de la acoperișul unei case la alta, ar trebui să se folosească sârmă de oțel. În același timp, la așezarea cablului în aer liber, trebuie avut în vedere că iarna, din cauza diferenței de temperatură cu tensiune puternică, poate apărea o ruptură. Trebuie remarcat faptul că, din cauza unor căderi a cablului atunci când este aruncat, de exemplu, de pe acoperișul unei clădiri pe acoperișul altei clădiri, lungimea acestuia în calcule ar trebui să fie mărită de aproximativ 1,5 ori.

Înainte de a fixa conectorii la capetele cablului, acordați atenție specificului trasării acestuia. De exemplu, dacă trebuie să trageți cablul prin găurile găurite undeva, atunci este mai bine să-l întindeți mai întâi și abia apoi să instalați conectorii, altfel va trebui să extindeți găurile.

Subiectul lecției: Local retele de calculatoare.

Obiectivele lecției:

1. Stăpânește tipurile de rețele locale de calculatoare;
2. Aveți o idee despre capacitățile lor

Obiectivele lecției

Educational:

• pentru a da o idee despre scopul rețelelor de calculatoare, tipurile lor.
• pentru a familiariza elevii cu structura rețelelor locale.
• preda selectia tipuri diferite topologii ale rețelelor locale.

În curs de dezvoltare:

• dezvoltarea capacității elevilor de a schimba fișiere într-o rețea locală de calculatoare.
• să insufle elevilor tehnicile de bază de lucru în rețea.
• dezvoltarea abilităților de identificare a topologiei rețelei.

Educational

• insufla interesul pentru subiect.
• pentru a forma abilitățile de independență și disciplină, bazele comunicării comunicative.

Elevii trebuie:

1. Cunoașteți conceptul de rețele de calculatoare, tipurile acestora.
2. Cunoașteți conceptul de rețea locală, scopul și organizarea acesteia.
3. Să fie capabil să determine corect topologia unei rețele locale, să identifice deficiențele fiecărei topologii.

Echipament: Clasa LAN, calculator, ecran, proiector, prezentare pe tema.

Planul lecției:

1. Moment organizatoric - 2 min.
2. Explicaţie subiect nou- 25 de minute
3. Fixarea materialului nou - 8 min.
4. Rezumând lecția și teme pentru acasă- 5 minute.

Introducere

Problema care apare a transferului de informații între utilizatori pe o anumită distanță este rezolvată prin aplicare canale diferite transmiterea de informaţii care pot folosi diferite principii fizice. Deci, de exemplu, pentru comunicare directă oamenilor, informațiile pot fi transmise cu ajutorul undelor sonore, atunci când se vorbește la telefon - folosind semnale electrice care se propagă prin liniile de comunicație. Folosind canale de comunicație de natură fizică variată (cablu, fibră optică, canale radio etc.), este posibilă transferul de informații între computere. Nevoie practică acces rapid La resurse informaționale alte computere, imprimante și alte dispozitive periferice a fost cauza apariției rețelelor de calculatoare. De cale aranjament reciproc computere conectate în rețea, rețelele sunt împărțite în două tipuri:

• Rețele locale.
• Rețele globale.

Să ne familiarizăm cu conceptul și capacitățile rețelelor locale de calculatoare.

I. Să definim o rețea de calculatoare:

O rețea de calculatoare este un sistem de calculatoare legate de canale transmiterea de informații.

Rețele de calculatoare la scară mică care funcționează în aceeași cameră, clădindu-se, pe o relativă distanta scurta sunt numite rețelele locale(LS).

Un exemplu de rețea locală de calculatoare este o rețea de calculatoare într-o clasă de informatică, o rețea LAN la nivel de școală care unește computerele instalate în sălile de materii. De asemenea, diferite departamente ale întreprinderilor, firmelor, instituțiilor sunt unite în LAN. De obicei, computerele LAN sunt situate la o distanță de cel mult 1 km unul de celălalt.

Să răspundem la întrebarea „Cum diferă munca autonomă pe un PC de munca pe același PC care face parte din LAN?” pe exemplul drogurilor la școală.

(Există o discuție care ar trebui să ducă la o concluzie despre beneficiile rețelei).

Deci sunt două obiective de bază in folosinta LS:

• Schimb de fișiere între utilizatorii rețelei;
• Utilizarea resurselor publice: spatiu mare memorie pe disc, imprimante, bază centralizată date, software si etc.

Utilizatorii unei rețele locale partajate sunt de obicei apelați grup de lucru , și computere conectate la rețea - posturi de lucru .

Dacă toate computerele din rețea sunt egale, de ex. rețeaua este formată doar din stații de lucru (PC) - atunci este numită de la persoană la persoană.

II. Topologia rețelei de calculatoare

Rețele locale (LAN), în funcție de scop și solutii tehnice, poate avea diverse structuri combinarea calculatoarelor. Această structură se numește configurație, arhitectură, topologie de rețea.

Schema generală de conectare a calculatoarelor într-o rețea locală se numește topologie de rețea.

Există două clase principale de rețele, care se disting prin modul în care sunt conectate computerele:

1. configurație de difuzare (fiecare computer transmite informații care pot fi percepute. de toate celelalte computere din rețea);
2. configurație secvențială (un computer poate transmite informații doar celui mai apropiat vecin). Cele mai comune topologii de rețea sunt:

• Topologie magistrală;
• Topologie în stea;
• Topologie inel.

În configurațiile de difuzare fiecare computer personal transmite semnale care pot fi captate de alte calculatoare. Aceste configurații includ topologii de centru pasiv magistrală, arbore și stea. O stea cu un centru pasiv poate fi gândită ca un fel de arbore, înrădăcinat cu o ramură la fiecare dispozitiv conectat.

În configurații secvențiale fiecare substrat fizic transmite informații doar unuia singur calculator personal... Exemple de configurații secvențiale sunt: ​​arbitrare (conexiunea arbitrară a calculatoarelor), ierarhică, „ring”, „lanț”, „stea cu un centru inteligent”, „fulg de zăpadă” etc.

Să aruncăm o privire rapidă la cele trei topologii LAN cele mai comune (de bază): stea, magistrală și inel.

Luați în considerare următoarele scheme:

1. Topologie de tip „magistrală liniară”.

O variantă a conectării computerelor între ele, când un cablu trece de la un computer la altul, conectând computere în serie și periferice unul pe celălalt (așa cum se arată în Fig. 1) este numit autobuz liniar.

Orez. 1. Topologie magistrală

Un exemplu de astfel de configurație este următoarea conexiune. Informațiile prin magistrală sunt transmise către toate PC-urile din rețea, dar sunt primite doar de PC-ul căruia îi sunt destinate aceste informații.

2. Topologie de tip „inel”.

Tip topologie "inel" presupune conectarea calculatoarelor într-o rețea cu o curbă închisă - un canal mediu de transmisie. Ieșirea unei gazde este conectată la intrarea alteia. Informațiile în buclă închisă sunt transmise de la PC la PC. Într-un spațiu relativ mic, o astfel de topologie este de preferat, deși defecțiunea unuia dintre computerele din „ring” încalcă integritatea rețelei.

La topologie inel datele sunt transferate de la un computer la altul prin releu (Fig. 2). Dacă un computer primește date care nu îi sunt destinate, el le transferă mai departe de-a lungul inelului. Destinatarul nu transmite nicăieri datele destinate lui.

Orez. 2. Topologie inel

O formă specială de topologie inel este rețeaua locală inel logic. Este montat fizic ca o joncțiune cu topologie în stea. Stelele individuale sunt pornite folosind comutatoare speciale (ing. Hub- hub), care în rusă este uneori numit și „hub”. În funcție de numărul de stații de lucru și de lungimea cablului, între stațiile de lucru se folosesc concentratoare active sau pasive. Hub-urile active conțin în plus un amplificator pentru conectarea a 4 până la 16 stații de lucru. Hub-ul pasiv este un dispozitiv pur de ramificare (pentru maximum trei stații de lucru). Managementul unei stații de lucru individuale într-un inel logic local rețea de calculatoare apare în același mod ca într-o rețea locală inel convențională. Fiecărei stații de lucru i se atribuie o adresă corespunzătoare, la care se transferă controlul (de la cel mai în vârstă la cel mai tânăr și de la cel mai mic la cel mai în vârstă). Deconectarea are loc numai pentru nodul din aval (cel mai apropiat) al rețelei locale de calculatoare, astfel încât numai în cazuri rare poate fi întreruptă funcționarea întregii rețele locale de calculatoare.

3. Topologie în stea.

Opțiunea de conectare, atunci când un cablu separat este conectat la fiecare computer, dintr-un singur site central, se numește configurație „stea”.

Cand topologie în stea fiecare calculator printr-un special adaptor de retea conectat cu un cablu separat la unitatea centrală (Fig. 3). Nodul central este un conector pasiv sau un repetor activ.

Orez. 3. Topologie în stea

De obicei, cu această schemă de conexiune, computerul mai puternic este nodul central. O variație a topologiei în stea este topologia radială.

4. Topologie arborescentă.

Calculatoarele din rețea pot fi localizate diferite niveluri(etaje). În acest caz, se poate aplica o astfel de configurație, care este adesea numită "Fulg de nea".

Să luăm în considerare posibilitățile rețelelor cu diferite topologii.

Topologie de rețea	Demnitate	dezavantaje
Topologie magistrală	simplificarea arhitecturii logice și software a rețelei; ușurința expansiunii; simplitatea metodelor de management; consum minim de cablu; nu este nevoie de management centralizat; fiabilitate (defecțiunea unui PC nu va perturba funcționarea altora).	cablul care conectează toate stațiile este unul, prin urmare, PC-urile pot doar „comunica” pe rând, ceea ce înseamnă că mijloace speciale pentru rezolvarea conflictelor; este dificil de găsit defecțiuni ale cablurilor; dacă este rupt, funcționarea întregii rețele este întreruptă.
Topologie în stea	fiabilitate (defecțiunea unei stații sau a cablului nu va afecta funcționarea altora).	este necesară o cantitate mare de cablu; fiabilitatea și performanța sunt determinate de nodul central, care poate fi un blocaj (prin urmare, acest echipament este adesea duplicat).
Topologie inel	cost scăzut; eficiență ridicată a utilizării unui canal mono; ușurința expansiunii; simplitatea metodelor de management.	dacă cel puțin un computer se defectează, întreaga rețea este paralizată; este necesar un buffer pentru stocarea intermediară pe fiecare stație de lucru informatii transmise care încetinește transferul de date; conectarea unei noi stații necesită deconectarea rețelei, așa că sunt dezvoltate dispozitive speciale pentru blocarea întreruperilor de circuit.

Structura rețelei a influențat crearea sistemului în sine suport informativ, numit spațiu informațional, care are și o structură de rețea. Tot spațiu informațional poate fi imaginat ca sistem de navigare, un anumit set de programe care permit utilizatorului să navigheze în toată varietatea de informații postate în rețea și să găsească datele faptice de care are nevoie, informații istorice, programe utile... Cel mai adesea, sistemul de navigație este organizat printr-un sistem de meniuri imbricate. Utilizatorul nu trebuie să-și amintească adresa sau numele resursei și secvența de comenzi necesare pentru a o accesa: deplasându-se prin meniul programului, puteți naviga prin conținutul diferitelor computere conectate la rețea.

Topologia unui LAN real poate fi exact aceeași cu una dintre cele de mai sus sau poate include o combinație a acestora. Structura rețelei în caz general este determinată de următorii factori: numărul de calculatoare combinate, cerințele privind fiabilitatea și eficiența transferului de informații, considerente economice etc.

Combinarea calculatoarelor în o singură rețea oferă utilizatorilor rețelei noi oportunități incomparabile cu posibilitățile calculatoare individuale... Rețeaua nu este o adăugare, ci o multiplicare a capacităților computerelor individuale. O rețea locală permite organizarea transferului de fișiere de la un computer la altul sau altele, partajarea resurselor de calcul și hardware, combinarea procesării distribuite a datelor pe mai multe computere cu stocarea centralizată a informațiilor și multe altele. Cu ajutorul unei rețele locale de calculatoare, se realizează utilizarea colectivă a resurselor tehnice, ceea ce are un efect benefic asupra psihologiei și comportamentului utilizatorului, nu numai în rețea, ci și în viața reală.

Resurse hardware de rețea

Resurse hardware de rețea- aceasta este echipament optional care poate fi conectat la rețea și partajat între utilizatori. Resursele hardware extind capacitățile rețelei.

Imprimantele, scanerele, modemurile și modemurile fax, CD-ROM-urile sunt toate resursele hardware din rețea.

Peer-to-peer, descentralizat sau peer-to-peer(din engleză. peer-to-peer, P2P- egal cu egal) rețelele sunt rețele de calculatoare bazate pe egalitatea participanților. În astfel de rețele, nu există servere dedicate, iar fiecare peer este atât un client, cât și un server. Spre deosebire de arhitectura client-server, o astfel de organizare permite rețelei să rămână operațională pentru orice număr și orice combinație de noduri disponibile. Deci să spun „față în față”.

Expresia „peer-to-peer” a fost folosită pentru prima dată în 1984 de Parbawell Yohnuhuitsman la dezvoltarea arhitecturii IBM Advanced Peer to Peer Networking.

Pentru pregătirea lecției s-a folosit următoarea literatură:

1. Informatică și TIC 8. Manual pentru clasa a 8-a. Ugrinovich N.D. - M .: BIOM, 2008;
2. Atelier de informatică și tehnologia de informație: Tutorial... / Ugrinovich N.D. si altele - M.: BINOM. Laboratorul de cunoștințe, 2007.
3. Predarea cursului „Informatică și TIC”. Ugrinovich N.D. Manual metodic - ed. a IV-a, Revizuit - M .: BINOM, 2007;
4. Simonovich S.V., Evseev G.A., Alekseev A.G. Informatică generală: un manual pentru liceu. - M .: Ast-press, Informkom-press, 2001 .-- 592 p.
5. Metode de predare a informaticii: Manual. manual pentru stud. ped. universități / M.P. Lapchik, I.G. Semakin, E.K. Henner; Ed. M.P. Lapchik. - M .: Centrul de Editură „Academia”, 2001. - 624 p.