Что такое локальные сети какие способы соединения устройств существуют

ЛОКАЛЬНАЯ СЕТЬ

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — это соединение устройств в пределах определенной области. Каждое устройство называется узлом в сети и подключено к серверу. [1] Хотя не существует четкого максимального предела того, что можно считать локальной сетью, эта сеть обычно охватывает небольшую площадь, такую как один офис, здание или несколько зданий на территории. Затем локальные сети соединяются между собой с помощью беспроводной или проводной технологии для создания более крупной сети, известной как WAN (Wide Area Network — глобальная вычислительная сеть). [2]

Cодержание

Функциональность

Основной функцией локальной сети является подключение устройств для повышения эффективности и производительности, особенно на рабочем месте, при одновременном снижении затрат. Хотя компьютеры и другие устройства, функционирующие в качестве рабочих станций в офисе, могут работать на собственных системах, все они имеют доступ к ресурсам данных на основе общей информации, а также к использованию и функциональности устройств вывода, которые также подключены к локальной сети, таких как офисный принтер или факс. [3]

Разработанная для облегчения и повышения эффективности системы обмена данными и доступа к ним, локальная сеть позволяет компьютерам и устройствам в сети совместно использовать программное обеспечение, файлы и оборудование между взаимосвязанными узлами. [4] Это зависит от сервера, который соединяет все узлы вместе таким образом, создавая общую рабочую среду для этих отдельных рабочих станций. [5] Проводное или беспроводное соединение может обеспечить возможность сетевого взаимодействия между проксимальными устройствами. [6]

Классификации

Топология ЛВС относится к тому, как подключены узлы в сети. Это может относиться к физическому расположению устройств в географической точке или логическому методу, с помощью которого система устанавливается. Тип топологии в сети LAN определяет способ передачи данных. Основные топологии ЛВС включают в себя: [7]

Кольцевая топология

Термин «кольцо» описывает, как узлы физически связаны между собой. Кольцевая топология применяет замкнутый контур кабеля, который соединяет одно устройство с другим, делая его таким образом, что каждое устройство подключается к 2 устройствам. Этот замкнутый цикл создает единственный поток данных, т.е. сообщение может перемещаться только в одном направлении. Установка относительно проста, но для изменения конфигурации одного узла в сети потребуется разрыв петли. Поскольку этот тип топологии представляет собой непрерывный цикл, помехи на одном этапе или узле могут повлиять на всю сеть системы.

Звездная топология

Этот тип топологии основан на центральном узле, с которым соединены все узлы. Данные или сообщения проходят через этот концентратор и перенаправляются на адресованное устройство. Соединение точка-точка от отдельного узла к центральному узлу и от него устанавливается для создания единственного соединения. Это может принести пользу пользователям, так как предотвращает влияние помех в одном сегменте на всю систему. Однако, установка такого типа сети потребует настройки этих узловых соединений по отдельности, что усложняет первоначальную настройку вашей локальной сети. Преимущество такой реконфигурации, такой как добавление или удаление нового узла в систему, потребует только добавления или удаления сегмента соединения и не затронет всю сеть.

Топология шины

Этот тип топологии в значительной степени опирается на единую линию связи, способную передавать данные в обоих направлениях. Центральный кабель, также называемый магистральным, соединяется со всеми узлами сети. При создании сети Ethernet, которая является стандартной формой связи в технологической отрасли, применяется топология шины. Одна из причин, по которой это обычно используется для создания локальной сети, заключается в простой конструкции, требующей непрерывной длины кабеля, которая заканчивается оконечными резисторами на каждом конце. Установка и реконфигурация данного типа топологии ЛВС является относительно простым и удобным процессом. Однако при поиске и устранении неисправностей могут возникнуть трудности, поскольку передача данных зависит от одного кабеля.

Топология деревьев

Интеграция технологий, применяемых при создании топологий шины и звезды, образует топологию дерева, где рабочие станции, подключенные к центральным узлам, линейно поддерживаются единичным кабелем, служащим основой для передачи данных. Однако древовидные сети часто называют гибридными,

Компоненты LAN

Локальная вычислительная сеть может не иметь определенного диапазона устройств в качестве ограничения для сети, однако для создания локальной сети, независимо от ее размера, все равно необходимы одни и те же компоненты. Общими компонентами, которые необходимы, являются следующие:

Подключение устройств

LAN функционирует для подключения устройств, расположенных в пределах определенной близости. Это подключение может выполнять эту функцию только при наличии подключаемых устройств. Первоначально компьютеры были связаны друг с другом проводными соединениями. Однако в пределах одной локальной сети может быть подключено большое количество разнообразных устройств, начиная от настольных компьютеров, ноутбуков, планшетов и даже смартфонов. Совместное использование возможностей устройства может контролироваться сервером или самим устройством на основе его конфигурационных настроек.

NIC и драйверы

Плата сетевого интерфейса (NIC) позволяет установить соединение между устройством и локальной сетью. Работая в качестве средства облегчения связи с сетью, большинство современных устройств имеют встроенную сетевую карту, которая позволяет подключаться к сети. Компании с более специализированными потребностями могут выбрать предоставление своим устройствам специализированных сетевых адаптеров для повышения производительности отдельных компьютеров в сети. Драйвер — это программное обеспечение, которое также облегчает обмен данными между операционной системой устройства и сетевой картой. Как и сетевая карта, драйверы часто встроены в систему. Однако при подключении пользовательской сетевой карты к устройству может потребоваться установка нового драйвера для ее интеграции в систему.

Общее оборудование

Существует 2 типа аппаратных средств в локальной сети, основанных на их использовании в сети:

Необходимый

Сюда входят концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы, которые работают для подключения устройств в вашей сети. Это важная часть физической конфигурации локальной сети, поскольку без этих устройств невозможно установить соединение.

Необязательно

Другие типы оборудования могут быть общими для пользователей в сети. Хотя в этом нет необходимости, такие устройства, как принтеры и факсы, можно совместно использовать в сети для создания лучшей рабочей среды.

Сетевая операционная система

Для создания полнофункциональной сети LAN необходимо настроить систему управления узлами в сети. Операционная система, предоставляющая сетевому менеджеру возможность проверять устройства в сети, выбирать, какие ресурсы должны совместно использоваться, а также устранять неполадки как аппаратного, так и программного обеспечения в сети.

Среда подключения

Современные локальные сети могут использовать беспроводное соединение Wi-Fi или проводной кабель Ethernet для формирования соединения между узлами в сети. Также возможно использование обоих методов. Беспроводные локальные сети полагаются на сигнал Wi-Fi, который может управлять беспроводными точками доступа, к которым подключены другие устройства. Сигнал Wi-Fi имеет ограниченный диапазон действия и может быть защищен с помощью кода доступа, позволяющего подключаться к сети только пользователям с разрешениями. Управление точкой доступа часто является функцией широкополосных маршрутизаторов. [8] Обычные проводные локальные сети для подключения устройств используют кабель Ethernet.

История

Разработанные в качестве эффективного метода обмена информацией и ресурсами данных, несколько колледжей и университетов использовали местные вычислительные сети в качестве способа обмена базой знаний в учебном заведении. Изобретение соединения Ethernet Бобом Меткалфом привело к включению сети LAN в Chase Manhattan Bank в Нью-Йорке в середине 1970-х годов. [9] Это было первое в истории использование сетевой системы в коммерциализированной отрасли. Эта тенденция быстро распространилась, поскольку компании постепенно внедряли эту новую технологию в свои офисы. [10] Менее чем за десять лет местные сети широко использовались для подключения нескольких компьютеров в различных районах. Тогда и сейчас возможности местных сетей направлены на значительное повышение эффективности работы и предоставление пользователям более широких возможностей использования ресурсов.

Источник

Что такое локальные сети какие способы соединения устройств существуют

Локальные вычислительные сети – сети, абоненты которых сосредоточены на расстоянии 10 – 15 км. Такие сети объединяют компьютеры, размещенные внутри одного здания или в нескольких рядом расположенных зданиях

Преимущества локальных сетей:

Разделение ресурсов – позволяет экономно использовать ресурсы в информационной системе. Например, производить печать со всех компьютеров на одном принтере, использовать один дисковод DVD и т.д.

Разделение данных – позволяет иметь доступ с разных рабочих мест к файлам, которые расположены на других компьютерах. Благодаря разделению данных можно организовать работу нескольких пользователей по созданию общего документа.

Разделение программных средств — позволяет пользователям использовать программы, установленные на других компьютерах.

Топология локальных сетей

Под топологией вычислительной сети понимается способ соединения ее отдельных компонентов (компьютеров, серверов, принтеров и т.д.). Различают три основные топологии:

• топология типа звезда;
• топология типа кольцо;
• топология типа общая шина.

При использовании топологии типа звезда информация между клиентами сети передается через единый центральный узел. В качестве центрального узла может выступать сервер или специальное устройство — концентратор (Hub).

Преимущества данной топологии состоят в следующем:

1. Высокое быстродействие сети, так как общая производительность сети зависит только от производительности центрального узла.
2. Отсутствие столкновения передаваемых данных, так как данные между рабочей станцией и сервером передаются по отдельному каналу, не затрагивая другие компьютеры.

Однако помимо достоинств у данной топологии есть и недостатки:

1. Низкая надежность, так как надежность всей сети определяется надежностью центрального узла. Если центральный компьютер выйдет из строя, то работа всей сети прекратится.
2. Высокие затраты на подключение компьютеров, так как к каждому новому абоненту необходимо ввести отдельную линию.

При топологии типа кольцо все компьютеры подключаются к линии, замкнутой в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер.

Передача информации в такой сети происходит следующим образом. Маркер (специальный сигнал) последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, которому требуется передать данные. Получив маркер, компьютер создает так называемый «пакет», в который помещает адрес получателя и данные, а затем отправляет этот пакет по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя.

После этого принимающий компьютер посылает источнику информации подтверждение факта получения данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.

Преимущества топологии типа кольцо состоят в следующем:

1. Пересылка сообщений является очень эффективной, т.к. можно отправлять несколько сообщений друг за другом по кольцу. Т.е. компьютер, отправив первое сообщение, может отправлять за ним следующее сообщение, не дожидаясь, когда первое достигнет адресата.
2. Протяженность сети может быть значительной. Т.е. компьютеры могут подключаться к друг к другу на значительных расстояниях, без использования специальных усилителей сигнала.

К недостаткам данной топологии относятся:

1. Низкая надежность сети, так как отказ любого компьютера влечет за собой отказ всей системы.
2. Для подключения нового клиента необходимо отключить работу сети.
3. При большом количестве клиентов скорость работы в сети замедляется, так как вся информация проходит через каждый компьютер, а их возможности ограничены.
4. Общая производительность сети определяется производи¬тельностью самого медленного компьютера.

При топологии типа общая шина все клиенты подключены к общему каналу передачи данных. При этом они могут непосредственно вступать в контакт с любым компьютером, имеющимся в сети.

Передача информации в данной сети происходит следующим образом. Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети. Однако информацию принимает только тот компьютер, адрес которого соответствует адресу получателя. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу данных.

Преимущества топологии общая шина:

1. Вся информация находится в сети и доступна каждому компьютеру.
2. Рабочие станции можно подключать независимо друг от друга. Т.е. при подключении нового абонента нет необходимости останавливать передачу информации в сети.
3. Построение сетей на основе топологии общая шина обходится дешевле, так как отсутствуют затраты на прокладку дополнительных линий при подключении нового клиента.
4. Сеть обладает высокой надежностью, т.к. работоспособность сети не зависит от работоспособности отдельных компьютеров.

К недостаткам топологии типа общая шина относятся:

1. Низкая скорость передачи данных, т.к. вся информация циркулирует по одному каналу (шине).
2. Быстродействие сети зависит от числа подключенных компьютеров. Чем больше компьютеров подключено к сети, тем медленнее идет передача информации от одного компьютера к другому.
3. Для сетей, построенных на основе данной топологии, характерна низкая безопасность, так как информация на каждом компьютере может быть доступна с любого другого компьютера.

Самым распространенным типом сети с топологией общая шина является сеть стандарта Ethernet со скоростью передачи информации 10 — 100 Мбит/сек.

Мы рассмотрели основные топологии ЛВС. Однако на практике при создании ЛВС организации могут одновременно использоваться сочетание нескольких топологий. Например, компьютеры в одном отделе могут быть соединены по схеме звезда, а в другом отделе по схеме общая шина, и между этими отделами проложена линия для связи.

Типы локальных сетей

Существует две модели локальных вычислительных сетей:

Данные модели определяют взаимодействие компьютеров в локальной вычислительной сети. В одноранговой сети все компьютеры равноправны между собой. При этом вся информация в системе распределена между отдельными компьютерами. Любой пользователь может разрешить или запретить доступ к данным, которые хранятся на его компьютере.

В одноранговой сети пользователю, работающему за любым компьютером доступны ресурсы всех других компьютеров сети. Например, сидя за одним компьютером, можно редактировать файлы, расположенные на другом компьютере, печатать их на принтере, подключенном к третьему, запускать программы на четвертом.

К достоинствам такой модели организации сети относится простота реализации и экономия материальных средств, так как нет необходимости приобретать дорогой сервер. Несмотря на простоту реализации, данная модель имеет ряд недостатков:

• низкое быстродействие при большом числе подключенных компьютеров;
• отсутствие единой информационной базы;
• отсутствие единой системы безопасности информации;
• зависимость наличия в системе информации от состояния компьютера, т.е. если компьютер выключен, то вся информация, хранящиеся на нем, будет недоступна.

Одноранговую модель сети можно рекомендовать для небольших организациях при числе компьютеров до 20 шт.

В сетях типа клиент-сервер имеется один (или несколько) главных компьютеров — серверов. Серверы используются для хранения всей информации в сети, а также для ее обработки. В качестве достоинств такой модели следует выделить:

• высокое быстродействие сети;
• наличие единой информационной базы;
• наличие единой системы безопасности.

Однако у данной модели есть и недостатки. Главный недостаток заключается в том, что стоимость создания сети типа клиент-сервер значительной выше, за счет необходимости приобретать специальный сервер. Также к недостаткам можно отнести и наличие дополнительной потребности в обслуживающем персонале — администраторе сети.

Источник