Povezovanje računalnikov v lokalno omrežje

Lokalno omrežje - kombinacija več računalnikov, ki se nahajajo na kratki razdalji drug od drugega (običajno v isti zgradbi) za skupno reševanje informacijskih, računalniških, izobraževalnih in drugih problemov. Majhno lokalno omrežje ima lahko 10-20 računalnikov, zelo veliko - približno 1000.

Namen lokalnih omrežij
· souporaba skupne strojne opreme (tiskalniški pogoni, modemi)

· izmenjava operativnih podatkov

· informacijski sistem podjetja (ustanove)

Organizacija lokalnih omrežij.

Čeprav obstaja veliko različnih načinov za medsebojno povezovanje računalnikov, v bistvu obstajata dve vrsti računalniških omrežij: omrežja enakovrednih in omrežja odjemalec-strežnik.
Omrežje enakovrednih je združenje enakopravnih računalnikov. Običajno omrežje enakovrednih združuje največ 10 računalnikov in je organizirano v domovih ali majhnih pisarnah.

Omrežje odjemalec-strežnik pogostejši v organizacijah, kot so šole, podjetja ali knjižnice, kot pa doma. V tej vrsti omrežja je en računalnik, imenovan strežnik, srce omrežja. Shranjuje informacije in vire ter jih daje na voljo drugim računalnikom v istem omrežju. Preostali računalniki, ki uporabljajo omrežje za pridobivanje teh informacij, se imenujejo odjemalci.

Omrežja odjemalec-strežnik so najboljša možnost za povezovanje več kot desetih računalnikov v omrežje. So dražji, a v primerih, ko je treba shraniti veliko količino informacij, je to najboljša izbira.

Modeli različnih omrežnih konfiguracij

Nazaj na vrh
Topologije lokalnega omrežja

Lokalna omrežja imajo lahko glede na namen in tehnične specifikacije različne konfiguracije. Splošna shema povezovanja računalnikov v lokalnem omrežju se imenuje topologija omrežja. Topologije omrežja so lahko različne. Najpogosteje imajo lahko lokalna omrežja topologijo "bus" in "zvezda". V prvem primeru so vsi računalniki povezani na en skupni kabel (bus), v drugem pa je posebna centralna naprava (hub), iz katere gredo "žarki" na vsak računalnik, tj. Vsak računalnik je priključen na svoj kabel.
IN pnevmatika topologije so računalniki povezani na skupni kanal (bus), preko katerega si lahko izmenjujejo sporočila.

Struktura vodila je preprostejša in bolj ekonomična, saj ne zahteva dodatne naprave in porabi manj kabla. Je pa zelo občutljiv na napake v kabelskem sistemu. Če je kabel poškodovan samo na enem mestu, nastanejo težave za celotno omrežje. Mesto napake je težko določiti.
IN radialno topologija (zvezdasta topologija), v središču je vozlišče, ki zaporedno komunicira z naročniki in jih povezuje med seboj.

V tem smislu je "zvezda" bolj stabilna. Poškodovan kabel je težava za določen računalnik in ne vpliva na delovanje omrežja kot celote. Odpravljanje težav ni potrebno
IN obročastega topologije se informacije prenašajo po zaprtem kanalu. Vsak naročnik je neposredno povezan z dvema najbližjema, čeprav je načeloma sposoben vzpostaviti stik s katerim koli naročnikom v omrežju.

V omrežju s strukturo tipa "obroč" se informacije prenašajo med postajami vzdolž obroča s ponovnim sprejemom v vsakem omrežnem krmilniku. Sprejem se izvaja prek vmesnih pogonov, izdelanih na osnovi pomnilniških naprav z naključnim dostopom, tako da, če en omrežni krmilnik odpove, je lahko delovanje celotnega obroča moteno. Prednost obročaste strukture je enostavnost izvedbe naprav, slabost pa nizka zanesljivost.
Hibrid Topologija je kombinacija različnih topologij v enem omrežju. Na primer, z enim samim kablom lahko povežete več omrežij Star Bus.
Nazaj na vrh
Oprema za lokalno omrežje

Kako računalniki komunicirajo med seboj?

Delovanje omrežja temelji na dejstvu, da so vsi deli opreme med seboj tako ali drugače povezani. Vsak računalnik in oprema, kot so tiskalniki, skenerji, prenosni računalniki, so povezani z uporabo kablov različnih velikosti, satelitskih komunikacij ali telefonskih linij. Danes obstajajo celo brezžična omrežja, ki povezujejo računalnike s pomočjo radijskih valov.
Oprema lokalnega omrežja na splošno vključuje:
· računalniki (strežniki in delovne postaje);
· omrežne kartice (adapterji);
· kanali povezovanja;
· posebne naprave, ki podpirajo delovanje omrežja (usmerjevalniki, vozlišča, stikala).
Vsak računalnik je v omrežje povezan z omrežno kartico - adapter.
Omrežna kartica je povezana z omrežno kartico kabel.Če se uporablja radijska ali infrardeča komunikacija, kabel ni potreben. V sodobnih lokalnih omrežjih se najpogosteje uporabljata dve vrsti omrežnih kablov:
· neoklopljen sukani par;
· optični kabel.
Običajno je izbira kabla za omrežje odvisna od naslednjih kazalnikov: stroški namestitve in vzdrževanja, hitrost prenosa podatkov, omejitev razdalje prenosa informacij brez dodatnih ojačevalnikov repetitorjev (repetitorjev), varnost prenosa podatkov.
sukani par je komplet osmih žic, ki so zvite v pare tako, da zagotavljajo zaščito pred elektromagnetnimi motnjami.

Sukani par je najcenejša vrsta kabla. Dvožilni kabel omogoča največjo hitrost prenosa do 10 Mbit/s. Dolžina kabla naj ne presega 1000 metrov, hitrost prenosa podatkov pa ne sme presegati 1 Mbit/s. Za povečanje odpornosti proti hrupu se uporablja oklopljeni sukani par.Vsak sukani par povezuje samo en računalnik z omrežjem, zato okvara povezave vpliva samo na ta računalnik, kar vam omogoča hitro iskanje in odpravljanje težav.
Optičnimi vlakni Kabli prenašajo podatke v obliki svetlobnih impulzov po steklenih žicah. Kabli z optičnimi vlakni zagotavljajo najvišje hitrosti prenosa; so bolj zanesljivi, ker niso podvrženi elektromagnetnim motnjam.
Optični kabel je zelo tanek in upogljiv, zato ga je lažje prenašati kot težji bakreni kabel. Hitrost prenosa podatkov po optičnem kablu je več sto tisoč megabitov na sekundo, kar je približno tisočkrat hitreje kot po sukanih paricah.

Optična linija je danes najdražja vrsta povezave, vendar hitrost širjenja informacij v njej dosega več gigabitov na sekundo z dovoljeno razdaljo do 50 kilometrov. Hkrati so komunikacijske linije, zgrajene z uporabo optičnih vlaken, praktično neobčutljive na elektromagnetne motnje.
Kam vtaknete kabel v računalnik? Potrebujete vmesno (vmesniško) napravo, ki se ji reče omrežna kartica ali omrežni adapter in po angleško NIC– Krmilnik omrežnega vmesnika.
Omrežni adapter ali NIC je vgrajena naprava, ki omogoča povezavo računalnika z omrežjem. Vsak računalnik ima nameščeno programsko opremo, ki mu omogoča komunikacijo z drugimi računalniki.

Brezžične komunikacije z uporabo radijskih valov se lahko uporabljajo za organizacijo omrežij v velikih prostorih, kjer je uporaba običajnih komunikacijskih linij težavna ali nepraktična. Poleg tega lahko brezžične linije povezujejo oddaljene dele lokalnega omrežja na razdaljah do 25 km (odvisno od vidnega polja).
Lokalna omrežja s sukanim parom poleg kablov in omrežnih adapterjev uporabljajo tudi druge omrežne naprave - vozlišča, stikala in usmerjevalnike.
Hub(imenovano tudi vozlišče) je naprava, ki združuje več (od 5 do 48) vej zvezdastega lokalnega omrežja in enakomerno prenaša informacijske pakete v vse veje omrežja.

Stikalo(stikalo) naredi isto, vendar za razliko od zvezdišča zagotavlja prenos paketov v določene veje. To zagotavlja optimizacijo podatkovnih tokov v omrežju in večjo varnost pred nepooblaščen vstop.

Usmerjevalnik(usmerjevalnik) je naprava, ki prenaša podatke med dvema omrežjema, tudi med lokalnim in globalnim omrežjem. Usmerjevalnik je pravzaprav specializiran mikroračunalnik, ki ima svoj procesor, RAM in ROM ter operacijski sistem.

prehod: vmesniška naprava, ki povezuje dve različni vrsti omrežij. Informacije prejme, jih prevede v zahtevano obliko in nato prevod posreduje na cilj.

Skupne zunanje naprave vključujejo zunanje pomnilniške pogone, povezane s strežnikom, tiskalnike, risalnike in drugo opremo, ki postane dostopna z delovnih postaj.
Nazaj na vrh
Organizacija prenosa podatkov v omrežju
Nujen pogoj za delovanje enotnega lokalnega omrežja je uporaba omrežni operacijski sistem. Takšni operacijski sistemi zagotavljajo skupno rabo ne le virov omrežne strojne opreme (tiskalniki, pogoni itd.), Temveč tudi porazdeljenih kolektivnih tehnologij pri izvajanju različnih del. Najbolj razširjeni omrežni operacijski sistemi Novell NetWare, Linux in Windows.
Računalniki lahko med seboj komunicirajo, ker obstajajo sklopi pravil, oz protokoli, ki pomagajo računalnikom razumeti drug drugega. Protokoli so potrebni za zagotovitev, da komunikacijski proces poteka brez napak. Protokoli pomagajo definirati, kako se informacije pošiljajo in kako se sprejemajo.

Lokalno omrežje združuje naročnike, ki se nahajajo na kratki razdalji drug od drugega (znotraj 10-15 km). Običajno so takšna omrežja zgrajena znotraj istega podjetja ali organizacije.

Informacijski sistemi, zgrajeni na osnovi lokalnih računalniških omrežij, rešujejo naslednje naloge:

• shranjevanje podatkov;
• obdelava podatkov;
• organiziranje uporabniškega dostopa do podatkov;
• prenos podatkov in rezultatov njihove obdelave uporabnikom.

Računalniška omrežja izvajajo porazdeljeno obdelavo podatkov. Tu je obdelava podatkov porazdeljena med dve entiteti: odjemalec in strežnik. Med obdelavo podatkov odjemalec ustvari zahtevo strežniku za izvedbo kompleksnih postopkov. Strežnik izpolni zahtevo, zagotovi shranjevanje javnih podatkov, organizira dostop do teh podatkov in jih posreduje odjemalcu. Ta model računalniškega omrežja imenujemo arhitektura odjemalec-strežnik.

Lokalna računalniška omrežja glede na porazdelitev funkcij delimo na enakovredna in dvorančna (hierarhična omrežja ali omrežja z namenskim strežnikom).

V omrežju enakovrednih imajo računalniki enake pravice med seboj. Vsak uporabnik v omrežju se sam odloči, katere vire svojega računalnika bo dal v javno uporabo. Tako računalnik deluje hkrati kot odjemalec in kot strežnik. Skupna raba virov med enakovrednimi je povsem sprejemljiva za majhne pisarne s 5-10 uporabniki, ki jih združujejo v delovno skupino.

Dvovrstno omrežje je organizirano na osnovi strežnika, na katerem se registrirajo uporabniki omrežja.

Za sodobna računalniška omrežja je značilno mešano omrežje, ki združuje delovne postaje in strežnike, pri čemer nekatere delovne postaje tvorijo enakovredna omrežja, drugi del pa pripada dvovrstniškim omrežjem.

Geometrični povezovalni diagram (fizična konfiguracija povezave) omrežnih vozlišč se imenuje omrežna topologija. Obstaja veliko možnosti topologije omrežja, osnovne pa so vodilo, obroč in zvezda.

Pnevmatika. Komunikacijski kanal, ki povezuje vozlišča v omrežje, tvori prekinjeno črto - vodilo. Vsako vozlišče lahko prejema informacije kadar koli in jih oddaja le, ko je vodilo prosto. Podatke (signale) prenaša računalnik na vodilo. Vsak računalnik jih preveri, pri čemer ugotovi, komu so informacije naslovljene, in jih sprejme, če so mu poslani, ali pa jih ignorira.

Pri topologiji vodila je medij za prenos informacij predstavljen v obliki komunikacijske poti, dostopne vsem delovnim postajam, na katero morajo biti vse povezane. Vse delovne postaje lahko neposredno komunicirajo s katero koli delovno postajo v omrežju. Če se računalniki nahajajo blizu drug drugega, je organiziranje računalniškega omrežja s topologijo vodila poceni in preprosto - le položiti morate kabel od enega računalnika do drugega. Slabljenje signala z večanjem razdalje omejuje dolžino vodila in s tem število računalnikov, ki so nanj priključeni.

Topologija vodila

Delovne postaje lahko nanj kadarkoli priklopimo ali odklopimo, ne da bi pri tem motili delovanje celotnega računalniškega omrežja. Delovanje računalniškega omrežja ni odvisno od stanja posamezne delovne postaje.

V standardni situaciji omrežje vodila Ethernet pogosto uporablja tanek kabel ali kabel Cheapernet s T-priključkom. Zapiranje in predvsem povezovanje s takim omrežjem zahteva prekinitev vodila, kar zmoti kroženje informacij in povzroči zamrznitev sistema.

Težave s topologijo vodila se pojavijo, ko pride do prekinitve (izpad kontakta) kjerkoli v državi; omrežni adapter enega od računalnikov odpove in začne prenašati signale s šumom na vodilo; priključiti morate nov računalnik.

Prstan. Vozlišča so povezana v mrežo zaprtih krivulj. Delovna postaja pošlje informacije na določen ciljni naslov, potem ko prejme zahtevo iz obroča. Prenos podatkov se izvaja samo v eno smer. Vsako vozlišče med drugim izvaja funkcije repetitorja. Sporočila sprejema in oddaja, zaznava pa le tista, ki so namenjena njemu. S topologijo obroča lahko v omrežje povežete veliko število vozlišč, s čimer rešite težave z motnjami in slabljenjem signala z uporabo omrežne kartice vsakega vozlišča. Posredovanje sporočil je zelo učinkovito, saj lahko večino sporočil pošljemo »na poti« po kabelskem sistemu eno za drugim. Zahtevo za zvonjenje na vse postaje je zelo enostavno. Trajanje prenosa informacij se povečuje sorazmerno s številom delovnih postaj, vključenih v računalniško omrežje.

Pri topologiji obročnega omrežja so delovne postaje med seboj povezane v krogu, tj. delovna postaja 1 z delovno postajo 2, delovna postaja 3 z delovno postajo 4 itd. Zadnja delovna postaja je povezana s prvo. Komunikacijska povezava je sklenjena v obroč.

Polaganje kablov od ene do druge delovne postaje je lahko precej zapleteno in drago, še posebej, če so delovne postaje geografsko oddaljene od obroča (na primer v liniji).

Glavna težava obročaste topologije je, da mora vsaka delovna postaja aktivno sodelovati pri prenosu informacij in če vsaj ena od njih odpove, je celotno omrežje paralizirano. Napake v kabelskih povezavah je enostavno lokalizirati.

Priključitev nove delovne postaje zahteva kratkotrajno zaustavitev omrežja, saj mora biti med namestitvijo obroč odprt. Dolžina računalniškega omrežja ni omejena, saj je na koncu določena izključno z razdaljo med delovnima postajama.

Topologija obroča

Posebna oblika obročaste topologije je logično obročasto omrežje. Fizično je montiran kot povezava zvezdastih topologij. Posamezne zvezde se vklopijo s posebnimi stikali (angleško Hub - koncentrator), ki se v ruščini včasih imenujejo tudi "vozlišče". Glede na število delovnih postaj in dolžino kabla med delovnimi postajami se uporabljajo aktivna ali pasivna vozlišča. Aktivna vozlišča dodatno vsebujejo ojačevalnik za priklop od 4 do 16 delovnih postaj. Pasivno zvezdišče je izključno razdelilna naprava (za največ tri delovne postaje). Upravljanje posamezne delovne postaje v omrežju z logičnim obročem je enako kot v običajnem omrežju z obročem. Vsaki delovni postaji je dodeljen pripadajoči naslov, prek katerega se prenaša nadzor (od starejšega do mlajšega in od mlajšega do višjega). Povezava se prekine samo za spodnje (najbližje) vozlišče računalniškega omrežja, tako da je le v redkih primerih lahko moteno delovanje celotnega omrežja.

Struktura logičnega obroča

Slabosti obročne organizacije: prekinitev na kateri koli točki obroča ustavi delovanje celotnega omrežja; čas prenosa sporočila je določen s časom zaporednega delovanja vsakega vozlišča, ki se nahaja med pošiljateljem in prejemnikom sporočila; Zaradi pretoka podatkov skozi vsako vozlišče obstaja možnost nenamernega popačenja informacij.

Zvezda. Vozlišča omrežja so s središčem povezana z žarki. Vse informacije se prenašajo prek centra, kar omogoča relativno enostavno odpravljanje težav in dodajanje novih vozlišč brez prekinitve omrežja. Vendar so stroški organizacije komunikacijskih kanalov tukaj običajno višji kot pri avtobusu in obroču.

Koncept zvezdne topologije omrežja izhaja s področja velikih računalnikov, v katerih glavni stroj sprejema in obdeluje vse podatke iz perifernih naprav kot aktivno procesno vozlišče. To načelo se uporablja v podatkovnih komunikacijskih sistemih, kot je elektronska pošta RELCOM. Vse informacije med dvema perifernima delovnima postajama potekajo skozi osrednje vozlišče računalniškega omrežja.

Prepustnost omrežja je določena z računalniško močjo vozlišča in je zagotovljena za vsako delovno postajo. Ni kolizij podatkov.

Zvezdasta topologija

Kombinacija osnovnih topologij – hibridna topologija – zagotavlja široko paleto rešitev, ki akumulirajo prednosti in slabosti osnovnih.

Poleg problemov oblikovanja lokalnih računalniških omrežij se pojavlja tudi problem širjenja (združevanja) računalniških omrežij. Dejstvo je, da lahko računalniško omrežje, ustvarjeno na določeni stopnji razvoja informacijskega sistema, sčasoma ne bo več zadovoljevalo potreb vseh uporabnikov. Hkrati fizične lastnosti signala, kanali za prenos podatkov in oblikovne značilnosti omrežnih komponent nalagajo stroge omejitve glede števila vozlišč in geometrijskih dimenzij omrežja.

Za povezavo lokalnih omrežij se uporabljajo naslednje naprave:

1. Repetitor je naprava, ki omogoča ojačanje in filtriranje signala brez spreminjanja njegove informacijske vsebine. Ko signali potujejo po komunikacijskih linijah, zbledijo. Repetitorji se uporabljajo za zmanjšanje učinka dušenja. Poleg tega repetitor ne samo kopira ali ponavlja prejete signale, ampak tudi obnavlja značilnosti signala: ojača signal in zmanjša motnje.

2. Most je naprava, ki opravlja funkcije repetitorja za tiste signale (sporočila), katerih naslovi izpolnjujejo vnaprej določene omejitve. Eden od problemov velikih omrežij je gost omrežni promet (pretok sporočil v omrežju). Ta problem je mogoče rešiti na naslednji način. Računalniško omrežje je razdeljeno na segmente. Prenos sporočil iz segmenta v segment se izvaja le namensko, če naročnik enega segmenta posreduje sporočilo naročniku drugega segmenta. Most je naprava, ki omejuje gibanje po omrežju in preprečuje, da bi sporočila prešla iz enega omrežja v drugo brez potrditve pravice do prehoda.

Mostovi so lahko lokalni ali oddaljeni.

Lokalni mostovi povezujejo omrežja, ki se nahajajo na omejenem območju znotraj obstoječega sistema.

Oddaljeni mostovi povezujejo geografsko razpršena omrežja z uporabo komunikacijskih kanalov in modemov.

Lokalne mostove pa delimo na notranje in zunanje.

Notranji mostovi se običajno nahajajo na enem računalniku in združujejo funkcijo mosta s funkcijo naročniškega računalnika. Razširitev funkcij se izvede z namestitvijo dodatne omrežne kartice.

Zunanji mostovi zahtevajo uporabo ločenega računalnika s posebno programsko opremo.

3. Usmerjevalnik je naprava, ki povezuje različne vrste omrežij, vendar uporablja isti operacijski sistem. To je pravzaprav isti most, vendar z lastnim omrežnim naslovom. Z uporabo zmožnosti naslavljanja usmerjevalnikov lahko gostitelji v omrežju usmerjevalniku pošiljajo sporočila, ki so namenjena drugemu omrežju. Usmerjevalne tabele se uporabljajo za iskanje najboljše poti do katerega koli cilja v omrežju. Te tabele so lahko statične ali dinamične.

4. Prehod je poseben kompleks strojne in programske opreme, namenjen zagotavljanju združljivosti med omrežji, ki uporabljajo različne komunikacijske protokole. Prehod pretvarja predstavitveno obliko in formate podatkov, ko jih prenaša iz enega segmenta v drugega. Prehod opravlja svoje funkcije na nivoju nad nivojem omrežja. Ni odvisno od uporabljenega prenosnega medija, ampak je odvisno od uporabljenih protokolov za izmenjavo podatkov. Običajno prehod izvaja pretvorbe med protokoli.

Z uporabo prehodov lahko povežete lokalno omrežje z gostiteljskim računalnikom, pa tudi z globalnim omrežjem.

Oglejmo si podrobneje načela gradnje lokalnih omrežij (LAN).

Nove tehnologije ponujajo pasivne vtičnice, prek katerih je mogoče izklopiti in/ali vklopiti delovne postaje med delovanjem računalniškega omrežja.

Zaradi dejstva, da lahko delovne postaje vključimo brez prekinitve omrežnih procesov in komunikacijskega okolja, je zelo enostavno prisluškovati informacijam, t.j. vejo informacij iz komunikacijskega okolja.

V omrežju LAN z neposrednim (nemoduliranim) prenosom informacij je lahko vedno samo ena postaja, ki prenaša informacije. Za preprečevanje kolizij se v večini primerov uporablja metoda časovne delitve, po kateri ima vsaka povezana delovna postaja ekskluzivno pravico do uporabe kanala za prenos podatkov v določenih trenutkih. Zato se zahteve po pasovni širini računalniškega omrežja pod povečano obremenitvijo zmanjšajo, na primer ob uvedbi novih delovnih postaj. Delovne postaje so na vodilo povezane z napravami TAP (Terminal Access Point). TAP je posebna vrsta povezave s koaksialnim kablom. Iglasta sonda je vstavljena skozi zunanjo lupino zunanjega prevodnika in dielektrično plast do notranjega prevodnika in je z njim povezana.

V omrežju LAN z moduliranim širokopasovnim prenosom informacij različne delovne postaje po potrebi prejmejo frekvenco, na kateri lahko te delovne postaje pošiljajo in prejemajo informacije. Preneseni podatki so modulirani na ustreznih nosilnih frekvencah, tj. Med medijem za prenos informacij in delovnimi postajami sta modema za modulacijo oziroma demodulacijo. Tehnologija širokopasovnih sporočil omogoča hkratni prenos dokaj velike količine informacij v komunikacijskem okolju. Za nadaljnji razvoj diskretnega prenosa podatkov ni pomembno, katere začetne informacije se posredujejo modemu (analogne ali digitalne), saj se bodo v prihodnosti še pretvarjale.

Značilnosti topologij računalniških omrežij so podane v tabeli.

Značilnosti	Topologija
Stroški razširitve	Minor
Povezovanje naročnikov	Pasivno	Aktiven	Pasivno
Zaščita pred okvarami	Minor	Minor
Sistemske dimenzije			Omejeno
Varnost pred prisluškovanjem			Minor
Stroški povezave	Minor	Minor
Obnašanje sistema pri visokih obremenitvah		Zadovoljivo
Sposobnost dela v realnem času	Zelo dobro
Usmerjanje kablov		Zadovoljivo
Storitev	Zelo dobro

Poleg znanih topologij računalniških omrežij: obroč, zvezda in vodilo, se v praksi uporablja tudi kombinirana struktura, na primer drevesna struktura. Oblikovana je predvsem v obliki kombinacij zgoraj omenjenih topologij računalniških omrežij. Osnova drevesa računalniškega omrežja se nahaja na točki (koren), kjer se zbirajo komunikacijske linije informacij (veje drevesa).

Drevesna struktura LAN

Računalniška omrežja z drevesno strukturo se uporabljajo tam, kjer neposredna uporaba osnovnih omrežnih struktur v čisti obliki ni mogoča. Za povezavo večjega števila delovnih postaj se uporabljajo omrežni ojačevalniki in/ali stikala glede na adapterske plošče. Stikalo, ki ima hkrati funkcije ojačevalnika, se imenuje aktivno vozlišče.

V praksi se uporabljata dve različici, ki zagotavljata povezavo osmih oziroma šestnajstih vrstic.

Napravo, na katero lahko povežemo največ tri postaje, imenujemo pasivno vozlišče. Pasivno zvezdišče se običajno uporablja kot razdelilnik. Ne potrebuje ojačevalca. Predpogoj za priključitev pasivnega vozlišča je, da največja možna razdalja do delovne postaje ne sme presegati nekaj deset metrov.

Moskovska državna rudarska univerza

Oddelek za avtomatizirane krmilne sisteme

Tečajni projekt

v disciplini "Računalniška omrežja in telekomunikacije"

na temo: "Načrtovanje lokalnega omrežja"

Dokončano:

Umetnost. gr. AS-1-06

Jurjeva Ja.G.

Preverjeno:

prof., doktor tehniških znanosti Shek V.M.

Moskva 2009

Uvod

1 Oblikovalska naloga

2 Opis lokalnega omrežja

3 Topologija omrežja

4 Shema lokalnega omrežja

5 Referenčni model OSI

6 Utemeljitev izbire tehnologije postavitve lokalnega omrežja

7 Omrežni protokoli

8 Strojna in programska oprema

9 Izračun karakteristik omrežja

Bibliografija

Lokalno omrežje (LAN) je komunikacijski sistem, ki povezuje računalnike in periferno opremo na omejenem območju, običajno največ več zgradb ali enega podjetja. Trenutno je LAN postal sestavni atribut v vseh računalniških sistemih z več kot enim računalnikom.

Glavne prednosti, ki jih ponuja lokalno omrežje, so možnost sodelovanja in hitre izmenjave podatkov, centralizirano shranjevanje podatkov, skupni dostop do skupnih virov, kot so tiskalniki, internet in drugo.

Druga pomembna funkcija lokalnega omrežja je ustvarjanje sistemov, odpornih na napake, ki še naprej delujejo (čeprav ne v celoti), če nekateri njihovi elementi odpovejo. V LAN je toleranca napak zagotovljena z redundanco in podvajanjem; kot tudi prilagodljivost delovanja posameznih delov (računalnikov) vključenih v omrežje.

Končni cilj ustvarjanja lokalnega omrežja v podjetju ali organizaciji je povečati učinkovitost računalniškega sistema kot celote.

Izgradnja zanesljivega LAN-a, ki izpolnjuje vaše zahteve glede zmogljivosti in ima najnižje stroške, zahteva začetek z načrtom. V načrtu je omrežje razdeljeno na segmente ter izbrana ustrezna topologija in strojna oprema.

Topologijo vodila pogosto imenujemo linearno vodilo. Ta topologija je ena najpreprostejših in najbolj razširjenih topologij. Uporablja en sam kabel, imenovan hrbtenica ali segment, po katerem so povezani vsi računalniki v omrežju.

V omrežju s topologijo “bus” (slika 1.) računalniki naslavljajo podatke na določen računalnik in jih prenašajo po kablu v obliki električnih signalov.

Slika 1. Topologija vodila

Podatki v obliki električnih signalov se prenašajo na vse računalnike v omrežju; informacijo pa prejme le tisti, katerega naslov se ujema z naslovom prejemnika, šifriranim v teh signalih. Poleg tega lahko v danem trenutku prenaša le en računalnik.

Ker podatke v omrežje prenaša le en računalnik, je njegovo delovanje odvisno od števila računalnikov, ki so priključeni na vodilo. Več ko jih je, tj. Več ko računalnikov čaka na prenos podatkov, počasnejše je omrežje.

Nemogoče pa je izpeljati neposredno povezavo med pasovno širino omrežja in številom računalnikov v njem. Ker poleg števila računalnikov na zmogljivost omrežja vplivajo številni dejavniki, vključno z:

· strojne lastnosti računalnikov v omrežju;

· pogostost, s katero računalniki prenašajo podatke;

· vrsta delujočih omrežnih aplikacij;

· vrsta omrežnega kabla;

· razdalja med računalniki v omrežju.

Vodilo je pasivna topologija. To pomeni, da računalniki samo »poslušajo« podatke, ki se prenašajo po omrežju, ne pa jih prenašajo od pošiljatelja do prejemnika. Če torej eden od računalnikov odpove, to ne bo vplivalo na delovanje drugih. V aktivnih topologijah računalniki regenerirajo signale in jih prenašajo po omrežju.

Odboj signala

Podatki ali električni signali potujejo po celotnem omrežju – od enega konca kabla do drugega. Če ne naredite nobenega posebnega ukrepa, se bo signal, ki doseže konec kabla, odbil in drugim računalnikom ne bo omogočil oddajanja. Zato morajo biti električni signali po tem, ko podatki dosežejo cilj, ugasnjeni.

Terminator

Da bi preprečili odboj električnih signalov, so na vsakem koncu kabla nameščeni zaključki, ki absorbirajo te signale. Vsi konci omrežnega kabla morajo biti povezani z nečim, na primer z računalnikom ali sodnim priključkom, da povečate dolžino kabla. Na kateri koli prosti - nepovezani - konec kabla mora biti priključen zaključek, da se prepreči odboj električnih signalov.

Lokalno omrežje v pisarni

Primer lokalnega omrežja v pisarni v shematski obliki

Lokacija opreme v pisarni, možna kabelska omrežja za pisarno. Komunikacijske storitve: telefonija, internet, televizija.

Organizacija telefonske komunikacije v pisarni z organizacijo IP telefonije za zaposlene na daljavo.

Organizacija telefonskega omrežja podjetja z uporabo interneta. Izgradnja telefonskega omrežja s kakovostnimi telefonskimi komunikacijami. Organiziranje brezplačnih telefonskih klicev za stranke.

Diagram lokalnega omrežja

Značilnosti lokalnega omrežja

Za bolj razumljiv in informativen prikaz delovanja omrežja je podan primer lokalnega omrežja s prednostnim določanjem prenosa različnih vrst prometa: internet, telefonski promet, televizija.

Diagram lokalnega omrežja

V današnjih razmerah hude konkurence se je pomembno hitro odzvati na vsako spremembo. Stabilnost katerega koli podjetja, kavarne, trgovine ali velike korporacije je neposredno odvisna od zanesljivosti in dobro premišljene tipologije lokalnega omrežja.

Ključne prednosti lokalnih omrežij za podjetja:

Stalen dostop zaposlenih do dokumentov in baz podatkov neposredno z delovnega mesta;

Takojšnja izmenjava poročil med oddelki;

Organizacija skupnega dostopa do pisarniške opreme (tiskalniki, posnemovalniki, kopirni stroji, skenerji);

Organizacija dostopa do interneta z vseh delovnih postaj;

Sposobnost avtomatizacije rutinskih procesov;

Organizacija brezplačne in varne korporativne komunikacije med posameznimi pisarnami in zgradbami.

Dobro načrtovano lokalno omrežje bistveno poveča učinkovitost podjetja, sprosti človeške vire in ponuja veliko dodatnih priložnosti.

Zakaj bi razvoj korporativnega lokalnega omrežja zaupali Canmosu?

V majhnih pisarnah, kjer je treba povezati dva ali tri računalnike, je mogoče lokalno omrežje organizirati v podjetju. Toda v večini podjetij je bolje zaupati specializiranemu podjetju.

Brez izkušenj, praktičnih veščin in poznavanja trga omrežne opreme so možne resne prekoračitve proračuna, ne da bi dosegli želeni rezultat. Včasih napačna povezava ali varčevanje s kabli in konektorji vodi do dejstva, da draga oprema deluje le z 10-20% svojih zmogljivosti. Rezultat so nenehne zamude, okvare, goreča vrata ali celo okvara sistema.

Brez razvoja podrobnega načrta po zaključku dela se lahko izkaže, da ste pozabili položiti linijo za omrežni tiskalnik, vsa vrata v usmerjevalniku pa so zasedena in ni možnosti za povezavo druge naprave. Ker skaliranje ni bilo predvideno vnaprej, pri širitvi pisarne preprosto ni bilo kam "vstaviti novih" računalnikov.

S Canmosom bodo vse težave z omrežjem stvar preteklosti. Že vrsto let se ukvarjamo s komunikacijskimi storitvami in projektiranjem sistemov za prenos podatkov. Pri razvoju omrežja:

Topologijo bomo podrobno premislili, da bi zadovoljili vse potrebe po funkcionalnosti vašega podjetja;

Zagotovili bomo skaliranje in priročno dodajanje novih delovnih postaj z minimalno investicijo;

Poskrbeli bomo za zaščito pred zunanjimi in notranjimi grožnjami;

Zagotavljamo enostavno upravljanje.

Tipičen diagram LAN iz Canmosa

Pri načrtovanju LAN je prednostna tipologija "Star" - vsako vozlišče (računalniki, omrežni tiskalniki) je povezano s stikalom z ločenim kablom. Ta rešitev zagotavlja:

Neodvisno delovanje posamezne delovne postaje, kar povečuje zanesljivost omrežja;

Najnižji stroški in enostavnost dodajanja novih naprav v omrežje, ko se podjetje širi.

Za povečanje zanesljivosti in odpornosti na napake, poenostavitev administracije in optimizacijo obremenitev med omrežno opremo je lokalno računalniško omrežje razdeljeno na več segmentov - podomrežja so med seboj povezana s hitrim optičnim kanalom. V ločenem segmentu delujejo poštni, datotečni in 1C strežniki ter PBX.

Za poenostavitev administracije so računalniki v različnih oddelkih, kot so računovodstvo, komerciala ali pravni, združeni v delovne skupine.

Dostop do brezžičnega omrežja omogočajo dostopne točke wi-fi.

Tehnično je pri polaganju omrežij LAN optimalno postaviti strežnik in omrežno opremo v ločen prostor, da se skrbniku omrežja omogoči hiter dostop z enega mesta. Vtičnice za RJ-45 in RJ-12 (za IP telefonijo) so nameščene v bližini delovnih mest zaposlenih.

V prihodnosti, odvisno od potreb podjetja, se lahko pisarniška IP telefonija postavi na podlagi že pripravljenega lokalnega omrežja (za stabilno povezavo je zagotovljena prednost s hitrostjo 64 kb/s na napravo) in omrežje 1C. Zagotovljena je lahko varna (šifrirana) povezava z lokalnim omrežjem oddaljenih zaposlenih preko VPN kanala.

Zaradi velikega ozemlja, velikega števila zgradb, delavnic, oddelkov in uporabnikov (približno 1500 uporabnikov), je za povečanje zmogljivosti in odpornosti na napake omrežja potrebno razdeliti na logično neodvisna omrežja. objektov, ki bodo med seboj povezani z napravami vozliščnega omrežja. Hkrati bo razdelitev velikega omrežja na manjša olajšala administracijo. Tako bo topologija LAN podjetja zasnovana v obliki hierarhične zvezde. Tehnologija povezovalnega sloja bo družina hitrih različic Etherneta.

Za zagotovitev ločevanja odgovornosti med stikali bo uporabljena standardna arhitektura, ki jo sestavljajo: stikala na nivoju jedra omrežja, stikala na nivoju distribucije in stikala na nivoju dostopa. Stikala, nameščena na ravni jedra omrežja, zahtevajo visoko zmogljivost in odpornost na napake. Ker bo od njih odvisna uspešnost celotnega omrežja. Distribucijska stikala bodo nameščena po celotnem podjetju, bližje skupinam dostopovnih stikal, na katera so že povezani končni uporabniki virov LAN. Stikala za strežniške omare so neposredno povezana s stikalom omrežnega jedra, ki služijo tako imenovanim SAN (Storage area network), lokalnim omrežjem znotraj strežniških omar.

Podjetje je razdeljeno na 5 območij, od katerih bo vsako oskrbovano s svojim distribucijskim nivojskim stikalom. Območja so izbrana glede na lokacijo in število uporabnikov. Diagram LAN podjetja je prikazan na sliki 2.

Logično bi bilo tako veliko omrežje razdeliti na več manjših omrežij. S tem pristopom se bo zmogljivost omrežja povečala, saj se oddajanje in drugi »neželeni promet« ne bosta razširila po vseh omrežjih in zavzela pasovne širine omrežja. V primeru okvare omrežja, kot je radiodifuzna nevihta, bo odpovedal le majhen logični delček omrežja, v katerem je težavo mogoče prepoznati in odpraviti veliko hitreje. To pomeni, da je v tem primeru zagotovljeno udobje upravljanja omrežja. Pri izvajanju kakršnih koli del obnove omrežja bo to možno izvajati po delih, kar poenostavlja delo skrbnikov omrežja in omogoča izključitev manjšega števila uporabnikov med izvajanjem del.

Slika 2 – Topologija LAN podjetja

Za razdelitev omrežja bo uporabljena tehnologija virtualnega lokalnega omrežja (VLAN). Vsak oddelek in včasih skupina manjših oddelkov bo imel svoje virtualno omrežje. Ustvarjenih bo tudi več vlanov za povezavo stikal omrežnega jedra in distribucijskega sloja. Vsako takšno omrežje bo uporabljalo edinstvene omrežne naslove. Navidezna omrežja bodo uporabljala stikalna vrata na jedrni in distribucijski ravni za postavitev enot v lastne edinstvene vlan-e. To bo storjeno med konfiguracijo aktivnih omrežnih naprav.

Kot je razvidno iz diagrama, bo za povezavo jedrnih in razdelilnih stikal uporabljenih več logičnih kanalov. Izvedena bo jedrna topologija omrežja "zvezda + obroč". Od osrednjega stikala kanali sevajo v zvezdnem vzorcu do razdelilnih stikal; na diagramu so označeni z modro. To ustvari "zvezdo". Ti kanali bodo dodeljeni ločeni vlan, ki bo uporabljena samo za komunikacijo med hrbteničnimi stikali.

Rumeno so označeni kanali, ki bodo hrbtenična stikala povezali v »obroč«. Prej ni bilo sprejemljivo ustvarjanje zank v omrežjih Ethernet. Toda zahteve po zanesljivosti omrežja so privedle do razvoja tehnologij, ki lahko podpirajo redundantne povezave v omrežju za rezervacijo kanala. Ethernet Ring Protection Switching (ERPS) je ena od tehnologij, ki vam omogoča organiziranje omrežnih topologij, odpornih na napake. Izbran je bil namesto protokola Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) zaradi kratkega časa, ki je potreben za obnovitev omrežja v primeru okvare enega od kanalov. Za RSTP je konvergenčni čas krajši od 10 sekund, za ERPS pa manj kot 50 milisekund. To bo tudi ločen vlan, ki ga bodo uporabljala samo hrbtenična stikala.

Dinamično usmerjanje bo uporabljeno za združevanje vseh virtualnih omrežij in iskanje poti med njimi. In sicer protokol Open Shortest Path First različice 2 (OSPFv2). Vsako izmed hrbteničnih stikal bo lahko delovalo na ravni 3 modela OSI, torej bo stikalo L3. V domeni protokola OSPF bo dodeljena ena hrbtenična cona - hrbtenica. Vseboval bo le usmerjevalnike (vgrajene v stikala L3), ki si bodo med seboj izmenjevali informacije o na njih povezanih virtualnih omrežjih. Ta protokol zahteva dodelitev korena domene OSPF - Designated root (DR) in prisotnost rezervnega korena - Backup designated root (BDR). Stikalo na ravni jedra bo uporabljeno kot DR, eno od stikal na ravni distribucije pa bo uporabljeno kot BDR.

Vsako stikalo plasti dostopa uporabnika bo uporabljeno v svojem posebnem vlan-u, ki mu je dodeljeno na stikalu distribucijske plasti. V nekaterih primerih lahko taka stikala uporabimo za povezavo stikal z manj vrati, vendar to ni pomembno za logiko omrežja.

Na ta način je organizirana produktivna, odporna na napake in enostavno razširljiva arhitektura lokalnega omrežja.