Проектирование LAN офисного здания

1.1 Локальная вычислительная сеть Локальная вычислительная сеть (LAN) – компьютерная сеть, покрывающая относительно небольшую территорию, такую как дом, офис, или небольшую группу зданий, в которой компьютеры могут соединяться по различным протоколам, таким как Wi-Fi или Ethernet. По локальной сети может передаваться самая разная цифровая информация: данные, изображения, телефонные разговоры, электронные письма и т.д. Чаще всего локальные сети используются для разделения (совместного использования) таких ресурсов, как дисковое пространство, принтеры и выход в глобальную сеть, но эта всего лишь незначительная часть тех возможностей, которые предоставляют средства локальных сетей. Например, они позволяют осуществлять обмен информацией между компьютерами разных типов. Полноценными абонентами (узлами) сети могут быть не только компьютеры, но и другие устройства, например, принтеры, плоттеры, сканеры. Локальные сети дают также возможность организовать систему параллельных вычислений на всех компьютерах сети, что многократно ускоряет решение сложных математических задач. С их помощью так же можно управлять работой технологической системы или исследовательской установки с нескольких компьютеров одновременно. Сформируем отличительные признаки локальной сети: 1. Высокая скорость передачи информации, большая пропускная способность сети. Приемлемая скорость сейчас – не менее 10 Мбит/с. 2. Низкий уровень ошибок передачи (или, что то же самое, высококачественные каналы связи). Допустимая вероятность ошибок передачи данных должна быть порядка 10-8 – 10-12. 3. Эффективный, быстродействующий механизм управления обменом по сети. 4. Заранее четко ограниченное количество компьютеров, подключаемых к сети. Однако сети имеют и довольно существенные недостатки: Сеть требует дополнительных, иногда значительных материальных затрат на покупку сетевого оборудования, программного обеспечения, на прокладку соединительных кабелей и обучение персонала. Сеть требует приёма на работу специалиста (администратора сети), который будет заниматься контролем работы сети, ее модернизацией, управлением доступом к ресурсам, устранением возможных неисправностей, защитой информации и резервным копированием. Для больших сетей может понадобится целая бригада администраторов. Сеть ограничивает возможности перемещения компьютеров, подключенных к ней, так как при этом может понадобиться перекладка соединительных кабелей. Сети представляют собой прекрасную среду для распространения компьютерных вирусов, поэтому вопросам защиты от них придётся уделять гораздо больше внимания, чем в случае автономного использования компьютеров. Ведь достаточно инфицировать один – и все компьютеры сети будут поражены. Сеть резко повышает опасность несанкционированного доступа к информации с целью ее кражи или уничтожения. Информационная защита требует проведения целого комплекса технических и организационных мероприятий. 1.2 Топология локальных сетей Под топологией (конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надёжность работы, возможность расширения сети. Существует три базовые топологии сети: Шина (bus) – все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам. Рисунок 1 – Сетевая топология «Шина» Звезда (star) – к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линии связи. Информация от периферийного компьютера передаётся только центральному компьютеру, от центрального – одному или нескольким периферийным. Рисунок 2 – Сетевая топология «Звезда» Кольцо (ring) – компьютеры последовательно объединены в кольцо. Передача информации в кольце всегда производится только в одном направлении. Каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера. Рисунок 3 – Сетевая топология «Кольцо» На практике нередко используют и другие топологии локальных сетей, однако большинство сетей ориентировано именно на три базовые топологии. Выделим некоторые важнейшие факторы, влияющие на физическую работоспособность сети и непосредственно связанные с понятием топология. 1. Исправность компьютеров (абонентов), подключенных к сети. В некоторых случаях поломка абонента может заблокировать работу всей сети. Иногда неисправность абонента не влияет на работу сети в целом, и не мешает остальным абонентам обмениваться информацией. 2. Исправность сетевого оборудования, то есть технических средств, непосредственно подключенных к сети (адаптеры, трансиверы, разъемы и т.п.). Выход из строя сетевого оборудования одного из абонентов может сказаться на всей сети, но может нарушить обмен только с одним абонентом. 3. Целостность кабеля сети. При обрыве кабеля сети (например, из-за механических воздействий) может нарушиться обмен информацией во всей сети или в одной из её частей. Для электрических кабелей столь же критично короткое замыкание в кабеле. 4. Ограничение длины кабеля, связанное с затуханием распространяющегося по нему сигнала. Как известно, в любой среде при распространении сигнал ослабляется (затухает). И чем большее расстояние проходит сигнал, тем больше он затухает. Необходимо следить, чтобы длина кабеля сети не была больше предельной длины, при превышении которой затухание становится уже неприемлемым (принимающий абонент не распознает ослабевший сигнал). Кроме трёх рассмотренных базовых топологий нередко применяется также сетевая топология дерево (активное и пассивное), звездно-шинная топология, звездно-кольцевая топология, сеточная топология (полная и частичная). В нашем случае используется топология звезда. Рабочая станция, которой нужно послать данные, отсылает их на концентратор, а тот определяет адресата и отдаёт ему информацию. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета. Обе посылки оказываются не принятыми, и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных. Достоинства: – выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом; – хорошая масштабируемость сети; – легкий поиск неисправностей и обрывов в сети; – высокая производительность сети; – гибкие возможности администрирования. Недостатки: – выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети в целом; – для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий; – конечное число рабочих станций, т.е. число рабочих станций ограничено количеством портов в центральном концентраторе.