История развития компьютерных сетей

      До  середины 80-ых годов большинство локальных сетей были изолированными. Они обслуживали отдельные компании и редко объединялись в крупные системы. Однако, когда локальные сети достигли высокого уровня развития и объем передаваемой ими информации возрос, они стали компонентами больших сетей. Данные, передаваемые из одной локальной сети в другую по одному из возможных маршрутов, называются маршрутизированными. Протоколы, которые поддерживают передачу данных между сетями по нескольким маршрутам, называются маршрутизируемыми протоколами.

      Среди множества протоколов наиболее распространены следующие⁷:

- NetBEUI;

- XNS;

- IPX/SPX и NWLmk;

- Набор протоколов OSI. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ 

2.1. Классификация объектов технического обеспечения компьютерных сетей 

      Итак, для объединения компьютеров в локальную сеть требуется вставить в каждый подключаемый к сети компьютер сетевой контроллер, который позволяет компьютеру получать информацию из локальной сети и передавать данные в сеть. Далее, соединить компьютеры между собой кабелями, по которым будет происходить обмен данными, а так же с другими, подключенными к сети устройствами (принтерами, сканерами и т.д.). В некоторых типах сетей кабели соединяют компьютеры непосредственно, в других соединение кабелей осуществляется через специальные устройства – концентраторы (или хабы), коммутаторы и др. В небольших сетях, обычно, компьютеры сети соединяются кабелями с концентратором, который и передает сигналы от одних подключенных к нему компьютеров к другим.

      В качестве средств коммуникации наиболее часто используются  витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии.

      При выборе типа кабеля учитывают следующие  показатели⁸:

      - стоимость монтажа и обслуживания;

      - скорость передачи информации;

      - ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров));

      - безопасность передачи данных.

      Главная проблема заключается в одновременном  обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным  расстоянием передачи данных, при  котором еще обеспечивается требуемый  уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость и безопасность передачи данных.

      В настоящее время широкое распространение  получает беспроводная связь, где для  связи компьютеров используются не компьютерные кабели, а радиомодемы, обычная электрическая сеть и цифровая сотовая связь.

      Конечно же, новые методы подключения имеют  как преимущества, так и недостатки. Так, наиболее заметным преимуществам  беспроводной связи можно отнести  отсутствие каких-либо проводов, что значительно сокращает затраты на подключение, как финансовые, так и временные. К недостаткам же можно отнести, как в случае с радиомодемами, низкую помехоустойчивость и легкий перехват информации. Более подробно проблемы и достоинства беспроводной связи будут рассмотрены ниже. 

2.2.Характеристика  объектов технического  обеспечения компьютерных  сетей 

      Рассмотрим  подробнее перечисленные выше виды технического обеспечения компьютерных сетей. 

      Кабели 

      Наиболее  дешевым кабельным соединением  является витое двухжильное проводное соединение часто называемое «витой парой» (англ. twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и беспроблемная установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

      Коаксиальный  кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащищен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.

      Широкополосный  коаксиальный кабель невосприимчив  к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передаче информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (англ. repeater - повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией тира «шина» или «дерево» коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор)⁹.

      Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (англ. thick) или желтый кабель (англ. yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Средняя скорость передачи данных 10 Мбит/с. Максимально доступное расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

      Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель (RG-58) или, как его часто называют, тонкий (англ. thin) Ethernet. Это 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в 10 Мбит/с. При соединении сегментов Cheapernet-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую  стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к компьютеру с помощью тройниковых соединителей (Т-connectors). Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а минимум 0.5 м, общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате как для гальванической развязки между адаптерами, мак и для усиления внешнего сигнала.

      Наиболее  дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним  достигает 200 Мбит/с. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. Применяется там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. В таблице 1 рассмотрены основные показатели средств коммуникации (см. Приложение).

      Также оптоволоконные линии обладают противо-подслушивающими  свойствами, так как техника ответвлений  в оптоволоконных кобелях очень  сложна. Оптопроводники объединяются в локальные вычислительные сети с помощью звездообразного соединения. 

      Адаптеры 

      Вне зависимости от используемого кабеля для каждой рабочей станции необходимо иметь сетевой адаптер. Сетевой  адаптер – это плата, которая  вставляется в материнскую плату  компьютера. Она имеет два разъема  для подключения к сетевому кабелю.

      Современные сетевые адаптеры рассчитаны на архитектуру Micro Channel, которая используется в сериях компьютеров Pentium. Существуют различные виды сетевых адаптеров – ActNet, Ethernet, TokenRing, различающиеся производительностью (скоростью передачи данных) и соответственно стоимостью. Для сети с числом компьютеров до 50 обычно используются недорогие адаптеры класса Ethernet стандарта NE2000.

      Перед тем как вставить сетевой адаптер  в материнскую плату компьютера, необходимо с помощью переключателей (расположенных на плате адаптера) задать правильные значения для портов ввода/вывода, канала прерывания, базовый адрес ПЗУ дистанционной загрузки бездисковой станции¹⁰.  

      Репитер 

      Если  длина сети превышает максимальную длину сегмента сети, необходимо разбить  сеть на несколько (до пяти) сегментов, соединив их через репитер.

      Конструктивно репитер может быть выполнен либо в виде отдельной конструкции  со своим блоком питания, либо в виде платы, вставляемой в слот расширения материнской платы компьютера.

      Репитер в виде отдельной конструкции стоит дороже, но он может быть использован для соединения сегментов Ethernen, выполненных как на тонком, так и на толстом кабеле, так как он имеет и коаксиальные разъемы, и разъемы для подключения трансиверного кабеля. С помощью этого репитера можно даже соединить в единую сеть сегменты, выполненные и на тонком, и на толстом кабеле.

      Репитер в виде платы имеет только коаксиальные разъемы и поэтому может соединять  только сегменты на тонком коаксиальном кабеле. Однако он стоит дешевле, и не требует отдельной розетки для подключения электропитания.

      Один  из недостатков встраиваемого в  рабочую станцию репитера заключается  в том, чтобы для обеспечения  круглосуточной работы сети станция  с репитером также должна работать круглосуточно. При выключении питания связь между сегментами сети будет нарушена.

      Функции репитера заключаются в физическом разделении сегментов сети и обеспечении  восстановления пакетов, передаваемых из одного сегмента сети в другой.

      Репитер повышает надежность сети, так как отказ одного сегмента (например, обрыв кабеля) не сказывается на работе других сегментов. Однако через поврежденный сегмент данные проходить не могут. 

      Серверы 

      Для обеспечения функционирования локальной  сети часто выделяется специальный  компьютер – сервер, или несколько таких компьютеров. На дисках серверов располагаются совместно используемые программы, базы данных и т.д. Остальные компьютеры локальной сети часто называются рабочими станциями. В сетях, состоящих более чем из 20-25 компьютеров, наличие сервера обязательно – иначе, как правило, производительность сети будет неудовлетворительной. Сервер необходим и при интенсивной совместной работе, с какой – либо базой данных.

      Иногда  серверам назначается определенная специализация (хранение данных, программы, обеспечение модемной и факсимильной связи, вывод на печать и т.д.). Серверы, как правило, не используются в качестве рабочих мест пользователей. Серверы, обеспечивающие работу с ценными данными, часто размещаются в изолированном помещении, доступ в которое имеют только специально уполномоченные люди.  

      Модемы и факс-модемы 

      Для всех пользователей, желающих использовать глобальные электронные сети типа Internet, работать с электронной почтой, посылать и получать факсы с помощью компьютера и т.д., необходим модем или факс-модем. Модем – это устройство для обмена информацией с другими компьютерами через телефонные сети. Факс-модем – устройство, сочетающее возможности модема и средства для обмена факсимильными изображениями с другими факс-модемами и обычными телефаксными аппаратами. Большинство современных модемов являются факс-модемами. Некоторые модемы обладают голосовыми возможностями и могут, например, использоваться в качестве автоответчика.

      Модемы  бывают внутренними (в виде электронной  платы, подключаемой к шине ISA компьютера), внешними – в виде отдельного устройства, и в виде РС-карты для подключения к портативному компьютеру. Модемы отличаются друг от друга максимальной скоростью передачи данных и поддерживаемыми протоколами связи. Большинство современных модемов работает со скоростью 14400-33600 Б/с и поддерживает средства исправления ошибок и сжатия данных (стандарты V.42 и V.42bis). Для устойчивой работы на отечественных телефонных линиях импортные модемы должны быть соответствующим образом адаптированы¹¹. 

      Оборудование для беспроводной связи 

      Радиомодемы, выпускаемые сегодня многими фирмами, соединяют между собой компьютеры в помещеньях, где по какой-то причине нельзя прокладывать кабели и сверлить стены. Радиомодемы обычно позволяют связывать компьютеры и периферию, удалённые всего лишь на несколько десятков или сотен метров, хотя, разумеется, есть и более мощные модели радиомодемов, работающие и на больших расстояниях. Провода и кабели в таких системах практически полностью отсутствуют, так как сигнал передаётся и принимается через небольшую антенну радиомодема. Благодаря этому система оказывается весьма портативной и простой в процессе построения сети, а главное – экономит немало труда при установке сети. Однако следует помнить, что радиоволны могут создавать нежелательные помехи, а, кроме того, радио сигнал может быть легко перехвачен и принят посторонними лицами, для которых ваша конфиденциальная информация вовсе не предназначается.