«Локальные сети. Полное руководство. Перевод с английского Криста Андэрсон с Марком Минаси Локальные сети. Полное руководство: Пер. - К.: ВЕК+, М.: ЭНТРОП, с англ.-СПб.: КОРОНА принт, 1999.— 624 с., ил. ISBN ...»

Криста Андерсон

с Марком Минаси

ББК 32.973-01

А65 УДК

681.3.06

Локальные сети. Полное руководство.

Перевод с английского

Криста Андэрсон с Марком Минаси

Локальные сети. Полное руководство: Пер. - К.: ВЕК+, М.: ЭНТРОП, с

англ.-СПб.: КОРОНА принт, 1999.— 624 с., ил.

ISBN 5-88547-067-7

Эта книга представляет практический, систематизированный взгляд на компоненты сети, их взаимодействие и роль в вашем бизнесе. Независимо от того, собираетесь ли вы строить свою сеть "с нуля" или хотите модернизировать уже созданную ранее, эта книга поможет вам выбрать технологию, которая сделает эту модернизацию наиболее эффективной. Если вы хотите создать сеть самостоятельно, книга ознакомит вас со всеми концепциями и методиками, необходимыми для того, чтобы сделать всю работу правильно с первого раза. Если сеть уже работает, то наша книга поможет вам решить задачи, стоящие как перед администраторами сетей, так и перед аналитиками, озабоченными проблемой повышения производительности сетей, оптимизацией ее характеристик и снижением трафика.

Authorized translation from English Language Edition © 1997 SYBEX, Inc., © перевод на русский язык и оформление ТОО «ВЕК+», Скотту, который сочетает в себе любимую мной комбинацию сетевого пользователя и фанатика. Видишь, я, наконец, написала книгу, как ты и предлагал мне три года назад.

Пообещав тебе, я стала к этому стремиться Благодарности Любая книга — итог усердной работы многих людей. Выражаю особую благодарность моим коллегам.

- Скотту Андерсену (Scott Anderson) за поздние обеды, поглаживание по плечу и периодические побеги от компьютера, чтобы поиграть в поселенцев и собрать граблями листья. Как всегда, его поддержка была бесценна — я не смогла бы работать без нее.

- Терезе Вэйджмен (Teresa Wagamon) за большую поддержку издалека (экстремальные условия стимулируют работу; спасибо за запросы), а также за множество предложений и консультаций.

- Марку Минаси (Mark Minasi) за то, что много лет назад вовлек меня в дело и особо — за предложение приступить к работе именно над этим проектом. Как и все остальное, над чем мне довелось с ним работать, работа над этой книгой была захватывающей и перспективной.

- Джиму Куперу (Jim Cooper), который снова показал себя лучшим в мире техническим редактором. Технический редактор — либо огромная помеха, либо огромная помощь. Джим был техническим редактором нескольких моих книг и всегда был помощником. Мне хотелось бы и впредь работать с ним.

- Всему редакционному и производственному персоналу издательства Sybex, который внес вклад в эту книгу: Рэкуэлу Бейкеру (Raquel Baker) управление сложным проектом, Валери Перри (Valerie Perry) за тщательное редактирование, Бонни Биллсу (Bonnie Bills) за помощь в разработке структуры книги, Бренде Фринк (Brenda Frink), которая помогала разрабатывать структуру книги в отсутствие Бонни, Ниле Николе (Nila Nichols) за квалифицированную и быструю разработку схемы проекта, а также Сьюзен Берг (Susan Berg) и Катарине Моррис (Catherine Morris) за безукоризненную корректуру.

Выражаю самые глубокие благодарности всем, кто делился со мной своими замыслами и предположениями. Я с большим удовольствием полагалась не только на собственный опыт, но и опыт моих коллег, чтобы сделать книгу полезной как можно большему числу читателей.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

Часть I. Каналы – нервная система сети Глава

КОНЦЕПЦИЯ ОРГАНИЗАЦИИ ЧЕТЕЙ И СЕТЕВЫЕ КОМПОНЕНТЫ

Что такое локальная сеть?

Управление файлами Совместное использование приложений Улучшение взаимодействия в офисе Совместное использование периферийных устройств Основные сетевые компоненты Сетевые платы – дверь во внешний мир Серебряная нить, шёлковая связь – сетевые кабели Соединение кабелей с сетевыми платами Общие вопросы использования кабелей и разъёмов различных типов Модель OSI Что такое модель OSI Уровни модели OSI Выводы Глава

ПЛАНИРОВАНИЕ СЕТЕВОЙ АРХИТЕКТУРЫ

Физические топологии Физическая шинная теория Звездообразная физическая топология Распределённая физическая звездообразная топология Физическая кольцевая топология Логическая топология Логическая шинная топология Логическая кольцевая топология Стандарты IEEE Стандарт 802. Стандарт Ethernet (802.3n) Стандарт Token Bus (802.4) Стандарт Token Ring (802.5) Глава

СЕТЕВЫЕ ПРОТОКОЛЫ И ИНТЕРФЕЙСЫ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ

Назначение и работа редиректора Драйверы файловых систем Драйверы сетевых плат Что делают драйверы сетевых плат Интерфейсы сетевых компоновок Сетевые транспортные протоколы Протокол NetBEUI Протокол IPX/SPX Протокол TCP/IP Поддержка нескольких стеков транспортных протоколов Выводы Глава

УСТАНОВКА СЕТЕВЫХ ПЛАТ И КАБЕЛЕЙ

Подготовка к прокладке кабелей Разработка перспективного плана Предусмотрите резервы Точность расчётов Другие проблемы Что следует выяснить заранее Беспроводные сети Установка и конфигурирование сетевых плат Установка сетевых плат Установка драйверов сетевых плат Конфигурирование ресурсов платы Выводы Глава

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Повторители для расширения доступа к сети Что может сделать повторитель Как работают повторители Концентраторы и подключение устройств Типы концентраторов Сравнение концентраторов разных типов Архитектура концентратора Коммутирующие концентраторы Методы коммутации Мосты для расширения сети Как работают мосты Стандартные методы организации работы мостов Связь сетей с помощью маршрутизаторов Шлюзы для мэйнфреймов Связь с помощью протокола туннелирования Связь с помощью эмуляции терминала Выводы Глава

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЛОБАЛЬНЫХ СЕТЯХ

Технология глобальных сетей Удаленный доступ к сети Системы дистанционного управления Системы удаленного доступа Многопользовательские соединения Виртуальные частные сети Сети с коммутацией пакетов Улучшение использования полосы пропускания с помощью ретрансляции кадров ЧастьII. Детали головоломки Глава

ПОСТРОЕНИЕ СЕРВЕРА

Что такое сервер Процессоры Процессоры CISC и RISC Определение скорости работы процессора Объединение процессоров Насколько влияет быстродействие процессора на производительность сервера Оперативная память Основные разновидности динамической памяти Динамическое ОЗУ с пакетной передачей данных Пакетная передача данных Диски и контроллеры Различия между интерфейсами SCSI и EIDE Монитор для сервера Защита от cбоев питания Переключаемые источники электропитания Автономные источники питания Глава

СЕРВЕРЫ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Хранение данных Дисковый сервер Файловые серверы Оборудование файлового сервера Серверы печати Как подсоединить принтер к сети Требования к принтеру, установленному в локальной сети Работа с принтером Коммуникационные серверы Прокси-серверы Аппаратные средства связи Серверы приложений Хранение приложений на сервере Использование терминального сервера Выводы Глава

КЛИЕНТНЫЕ РАБОЧИЕ СТАНЦИИ

Оборудование сетевых клиентов Жесткие диски Пользовательские видеосистемы Клиентные компьютеры, отличающиеся от типа IBM PC Оборудование тонких клиентных сетей Выводы Часть III. Cетевые операционные cистемы и приложения LAN Глава

СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Операционные системы одноранговых сетей История древнего мира Windows NT Workstation Сетевые операционные системы клиент\сервер Общие средства Microsoft Windows NT Версии операционной системы UNIX Выводы Глава

ПРИЛОЖЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ И ИХ ЛИЦЕНЗИРОВАНИЕ

Взаимодействие приложений с сетями Как работает хорошее сетевое приложение?

Типы приложений Лицензирование программного обеспечения Глава

ТОНКАЯ КЛИЕНТНАЯ СЕТЬ

Общие принципы работы Обработка изображений Управление сеансом Создание тонкой клиентной сети Требования к серверу Требования к клиенткой машине Выбор приложений для тонких клиентов Почему используются тонкие клиентные сети?

Понижение общей стоимости администрирования (ТСА) Устранение циклических модернизаций Простые приложения для тонкой клиенткой сети Глава

СОЗДАНИЕ КОРПОРАТИВНОЙ WEB-СЕТИ

Что можно сделать с помощью корпоративной web-сети?

Простота распространения информации Организация собраний Удешевление поддержки Упрощение доступа к базам данных Распространение файлов Поиск публикаций Почему используют Web?

Создание содержимого для web Планирование содержимого и структуры узла Языки разметки текста Приложения и языки сценариев Публикация web-документов Где взять программное обеспечение сервера?

Пример: установка IIS Часть IV. Распределение ресурсов, защита и аварийное восстановление Глава

ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ СЕТЯМИ

Источник знаний о сети – документация производителя Выполнение аудита Создание карты сети Обзор средств управления сетями Средства для контроля работы сервера Сетевые мониторы Другие средства наблюдения за сетью Снижение расходов на администрирование Продукт Z.E.N.works фирмы Novell Продукт ZAW фирмы Microsoft Средства диагностики неисправностей Web могущественнее, чем TDR Обращение в службу поддержки Разделяй и властвуй Подготовка к изменениям Анализ требований к системе Планирование инфраструктуры сети Тестирование компонентов Реализация сети Выводы Глава

ЗАЩИТА СЕТЕЙ

Предварительное планирование Не гоняйтесь за призраками Соразмеряйте защиту с ее стоимостью Привлеките пользователей на свою сторону Защита от несанкционированного доступа Идентификация пользователей Обеспечение секретности хранимых данных Защита удаленного доступа Мониторинг системы Поддержка доступа к данным Предотвращение отказов в обслуживании Удаление данных Физическая защита Защита серверов Защита от электронного шпионажа Защита от вирусов Предохраняйтесь от инфицирования Выводы Глава

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОСЛЕ АВАРИЙ

Виды аварий в сетях Аварии, вызванные внешними событиями Поломки оборудования Проблемы человеческого поведения Подготовка к аварии – архивирование Методы архивирования Разработка и реализация плана архивирования Защита данных в режиме реального времени Создание плана восстановления после аварии Кого привлечь к восстановлению сети?

Содержание плана восстановления Завершающие рекомендации Вызов варягов: центры восстановления данных Приложения

ПРИЛОЖЕНИЕ А

РЕСУРСЫ INTERNET

Информация Онлайновые журналы Производители Загрузка и онлайновые утилиты Равноправная поддержка Посещение магазинов

ПРИЛОЖЕНИЕ В

СЕТЕВЫЕ ФОРМЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ С

ОБРАЗЕЦ ПЛАНА ВОССТАНОВЛЕНИЯ СЕТИ

Восстановление ip-адресов, выделенных сети Установка службы DHCP Создание адресного пула

ПРИЛОЖЕНИЕ D

ОТВЕТЫ НА УПРАЖНЕНИЯ

Упражнение Упражнение Упражнение Упражнение Упражнение Упражнение Упражнение

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Локальные сети. Полное руководство Введение Добро пожаловать в книгу "Локальные сети. Полное руководство". Цель книги - прорваться через жаргон, принятый в сетевых технологиях. Независимо от того, начинаете вы работать с локальными сетями или уже приобрели некоторый опыт, изучаете новые технологии либо просто освежаете старые познания, этот подход будет вам полезен.

Чего ожидать от этой книги?

Полки книжных магазинов переполнены книгами по сетям. Зачем же нужна эта? Главным образом потому, что она с самого начала создавалась как учебное пособие, адресованное сотням или даже тысячам людей таких же, как вы - людей, которые хотят углубить знания по сетям. После нескольких лет преподавания и живой "обратной связи" с посетителями курсов, безусловно, можно довести до совершенства, как содержание книги, так и подход к его изложению. За основу книги принят курс лекций, в который включены дополнительные сведения.

Конечный результат предполагает систематический подход к изучению компонентов локальных сетей и их взаимодействия.

В книге последовательно рассмотрены этапы создания локальной сети, начиная от разработки структурной схемы и заканчивая конфигурированием средств управления ресурсами с установкой системы защиты, обеспечивающей целостность и безопасность сетевых данных.

Однако этим ее содержание не исчерпывается: в ней изложена методика документирования и устранения неисправностей, которая позволит (или, по меньшей мере, поможет) вам устранять различные нарушения работоспособности. Далее кратко рассмотрены некоторые технологии, которые в настоящее время еще не получили широкого распространения, но пригодятся вам в недалеком будущем. Наконец, вы изучите приемы, которые помогут вам обойти или преодолеть затруднения, встречающиеся при установке и обслуживании локальных сетей.

В общем, прочитав эту книгу, вы познакомитесь как с теорией, так и с практикой работы с сетями, приобретете теоретические знания и научитесь применять их на практике. Закончив чтение, вы обнаружите, что процесс создания сети, удовлетворяющей большинству запросов ваших руководителей и пользователей, на самом деле не так уж и сложен.

Кому предназначена книга?

Эта книга написана как для тех, кто просто изучает локальные сети так и для тех, кто систематически их разрабатывает. В книге я не углублялась именно в эти вопросы (которые лично меня просто очаровывают). Основное внимание уделялось локальным сетям. Таким образом, вы изучите несколько сетевых протоколов. Эта информация будет полезна при выборе протокола для вашей сети. Однако я не описывала специально, например, структуру пакета DLC, если только это не касалось непосредственно того, что вы должны знать. Основной упор сделан на практические вопросы сетевых технологий.

Что вы найдете в книге?

Основной стимул при создании сети заключается в желании избавиться от забот, связанных с дискетами. Разумеется, сети создаются не только для этого, но сама идея сети подразумевает совместное использование информации и ресурсов. Сети предназначены для выполнения множества задач, том числе:

организации совместного использования файлов для повышения целостности информации;

организации совместного использования периферийных устройств, таких, например, как принтеры;

обеспечения централизованного хранения данных с целью облегчения их защиты, управления ресурсами и архивирования.

Чтобы пояснить, каким образом все это достигается, книга разделена на четыре части, каждая из которых описывает отдельный аспект работы в сети.

В ч. I "Каналы - нервная система сети" я расскажу о теоретических и физических аспектах построения схем локальных сетей. В гл. 1 рассматриваются основные элементы сетей, включая типы плат, выбор кабелей и юн; описывается модель OSI, которая крайне важна для понимания сетевых протоколов. На этом фундаменте строится гл. 2. В ней описывается сетевая архитектура, т.е. физическая и логическая топология сети, с которыми вы, вероятно, уже встречались, и поясняется их смысл. В гл. 3 рассматриваются| сетевые протоколы, на которых базируется транспортная система II гл. 4 рассказано об установке плат и кабелей, которые вы должны выбирать опираясь на знания, полученные в предыдущих главах. Если же вы собираетесь создать многосегментную сеть, приступайте к гл. 5, чтобы ознакомиться с устройствами, необходимыми для этого: повторителями, коммутаторами, маршрутизаторами, мостами и прочим оборудованием. И, в завершение ч. I, в гл. 6 рассматриваются некоторые параметры совместимости, которые необходимо знать для выхода в глобальные сети и организации доступа.

Оставив в сторону собственно сетевые вопросы, в ч. II "Детали головоломки" рассматриваются отдельные части сети, которые, организуя связи, загружают ее каналы и ресурсы:

серверы, клиентные машины и соответствующие периферийные устройства. Начав в гл. 7 с описания оборудования. Необходимого для поддержки сетевого сервера, в гл. 8 изложены специфические требования к этим серверам. Кроме того, вам необходимо еще к ним и подключиться, поэтому в гл. 9 описывается оборудование, необходимое для поддержки клиентных машин.

Итак, у вас есть каналы связи и оборудование. Что теперь делать с этой сетью? Часть III "Сетевые операционные системы и приложения LAN" начинается с обзора сетевых операционных систем как одноранговых, так и клиент/сервер. Но сети никому не нужны, пока в них не запущены приложения, поэтому в гл. 11 рассматриваются типы приложений, которые вам необходимо использовать в сети, а также,то, о чем вам следует побеспокоиться с точки зрения лицензирования этих приложений. Эта часть завершается описанием основных сетевых проблем, число которых непрерывно возрастает, так что вы не сможете их обойти. Одно из решений этих проблем - создание тонких клиентных сетей (гл. 12) и Web-узлов (гл. 13).

Итак, сеть установлена и запущена, но как гарантировать ее успешную работу в дальнейшем? В части IV "Распределение ресурсов, защита и аварийное восстановление" рассматриваются средства, гарантирующие, что ваш напряженный труд не пропадет даром. В гл. рассматриваются принципы администрирования сети: аудит, инструменты управления и методы устранения неполадок. Если вас интересует защита данных от несанкционированного доступа или повреждения, прочитайте гл. 15, где рассматривается защита сетей. Ну, а если сеть разрушится полностью, для восстановления после аварии обратитесь к гл. 16.

Вы подавлены обширностью тем? Чтобы ободрить вас, я включила в книгу несколько дополнительных разделов. В приложении А "Ресурсы Internet" содержится список материалов, доступных как из этой книги, так и на Web-узле www.sybex.com издательства Sybex. Чтобы найти Web-страницу этой книги, щелкните на каталоге, затем введите цифры 2258 в поле поиска и нажмите клавишу. В приложение В "Сетевые формы" включено несколько форм, которые помогут вам задокументировать сеть и составить расписание для архивирования. В приложении С "Пример плана восстановления сети" приведены подробности, которые пригодятся вам при составлении собственного плана. Наконец, в приложение D "Ответы на упражнения" содержатся ответы на упражнения, находящиеся в конце каждой главы. Кроме нологией, могут опустить его, новичкам же полезно заглядывать в него по ходу чтения. (Когда термин появляется в книге впервые, ему немедленно дается определение, однако если вы забудете термин или читаете книгу выборочно, то можете найти его значение в словаре.) Особенности и соглашения Эта книга содержит огромный объем информации, поэтому, кроме упомянутых приложений, в текст включены некоторые дополнительные элементы, которые помогут вам усвоить информацию и запомнить особо важные моменты.

Во-первых, обратите внимание на упражнения, которые расположены в конце глав. Они разработаны для того, чтобы помочь вам закрепить знания. Никто не собирается заставлять вас выполнять их: эта книга - не руководство желающим получить сертификат MCSE. Однако если вы сможете правильно ответить на вопросы в упражнениях, значит, вы вполне освоили прочитанный материал.

Во-вторых, обратите внимание, как выглядит текст. Когда какой-либо 1 мин встречается впервые, он выделяется курсивом и ему дается определение. Кроме того, чтобы привлечь ваше внимание к разнообразной I ной или (надеюсь) полезной информации, которая несколько отклоняется от основной темы, в текст включены Примечания (Notes), Советы (Tips) и Предупреждения (Warnings). Например:

Примечание В примечаниях содержатся интересные сведения о работе сети или его отдельном компоненте или инструменте.

Совет В советах приводится информация об использовании инструментов для улучшения работы или защиты вашей сети.

Предупреждение Предупреждения привлекают ваше внимание к той информации, которая поможет избежать сбоев и возможной потери данных. Если что-либо является достаточно важным, чтобы поместить его в предупреждение, значит, это действительно весьма неприятная вещь.

И, наконец...

Пора закончить болтовню и приступить к делу, поэтому я закругляюсь. Хочу только добавить, что, когда пишешь книгу подобного рода, объем информации, который необходимо усвоить и включить в текст, обычно огромен. (Да, именно так - приступите к чтению и вы увидите сами, насколько я права.) Сделано все возможное, чтобы материал был изложен упорядоченно, связно и, по возможности, доступно. Однако, как вы понимаете или вскоре поймете, тема книги представляет собой невероятно динамичную область знаний и не всегда возможно обсудить все темы так подробно, как, возможно, вам того хотелось. Если у вас появятся вопросы и комментарии, пожалуйста, не стесняйтесь, и направляйте их мне электронной почтой по адресу: [email protected]. Время от времени я путешествую, поэтому не беспокойтесь, если не получите ответ сразу. Обещаю: по возвращении в офис я пошлю ответ.

Итак, представление начинается...

Глава Концепция организации сетей и сетевые компоненты Без тщательного изучения этой главы сложно будет понять дальнейшее изложение.

Предупреждаю: глава - не "одноразовая", описывающая мелочи, о которых можно почитать во время авиарейса. Здесь рассматриваются элементы сетевого канала связи, в том числе сетевые платы, кабели, соединители. Рассматриваются также принципы организации сетей (модель OSI). Однако сначала обсудим несколько общих вопросов.

Что такое локальная сеть?

Локальной сетью (LAN - local area network) называют группу связанных друг с другом компьютеров, расположенную в некоторой ограниченной области, например, здании.

Размеры LAN могут значительно различаться. Локальная сеть может состоять из двух рабочих станций, работающих под управлением Windows 98, расположенных в одной комнате, либо из нескольких сотен рабочих станций, разбросанных по разным этажам административного здания. Особенность LAN в том, что в такой сети все компьютеры какимлибо образом сгруппированы, тем или иным методом соединены друг с другом, и находятся в одном здании. В большинстве LAN для соединения компьютеров могут использоваться кабели различного типа. Однако, как увидим далее в этой главе, в некоторых LAN применяют и беспроводные каналы.

Примечание Если сеть выходит за пределы здания, то это уже не LAN, а глобальная сеть (WAN - widearea network). WAN бывает различных типов. Если сеть достаточно велика, она называется просто WAN. Сеть меньшего размера может носить иное название. Например, WAN, охватывающая основные районы города, может называться MAN (metropolitan area network), а сеть, соединяющая университетские корпуса, может называться CAN (campus area network). Короче говоря, локальная сеть ограничена пределами здания, а глобальная - нет.

Такое определение локальной сети принято в учебной литературе. Однако на практике локальные сети чаще определяют по функциональным, а не по физическим характеристикам. В этом, более общем, смысле, локальные сети являются средством связи компьютеров, которое позволяет им получать доступ к оборудованию. Иными словами, с учетом ограничений системы защиты, компьютеры локальных сетей получают доступ к общему оборудованию (принтерам, сканерам, приводам компакт-дисков, жестким дискам, модемам и т.д.) так, будто оно установлено локально. Разумеется, доступ к оборудованию означает и доступ к данным, хранящимся на этом оборудовании.

Итак, все компьютеры локальной сети могут не только получать доступ к компонентам каких-либо других аппаратных средств (с учетом ограничений систем защиты, рассмотренных далее), но также использовать их так, как если бы они были доступны локально, что предполагает совместное использование данных пользователями компьютеров.

Первые офисные компьютеры - мэйнфреймы и терминалы - были связаны в сеть, однако первые персональные компьютеры (PCs) обычно устанавливались как отдельные устройства. Поэтому старейшая форма сети LAN получила в обиходе название SneakerNet (игра слов: Sneaker по-английски "тапочки"): пользователь ПК копировал данные с компьютера на дискету, а затем переходил с ней к другому компьютеру, чтобы распечатать данные на принтере, подключенном к этому компьютеру, либо чтобы просто передать коллеге копию данных. Если объем передаваемых данных не слишком велик, это решение не такое уж и плохое (и в некоторых случаях работает великолепно). Однако в нем есть серьезные недостатки:

• высокий риск утраты данных при потере или случайном форматировании дискеты;

• трудность синхронизации различных версий документа, если над ним должны работать одновременно несколько лиц;

• на обычные дискеты помещается не более 1,44 Мбайт данных, а файлы могут иметь значительно большие размеры;

• как быть, если пользователи используют в своих компьютерах разные приложения? Второй пользователь может оказаться не в состоянии открыть данный файл;

• защита данных затруднена - дискету легко украсть;

• копирование файлов, перенос к другой машине, последующее копирование или печать данных отнимает немало времени.

Поэтому сеть SneakerNet годится только для простейших задач. Современные офисные средства должны предоставлять:

• простые методы совместного доступа, передачи и защиты данных;

• средства совместного использования приложений;

• способы взаимодействия пользователей сети друг с другом;

• методы совместного использования периферийных устройств.

Рассмотрим эти вопросы несколько подробнее.

Управление файлами Совместное использование, передачу и защиту информации сетевых компьютеров обычно называют управлением файлами. Одной из основных целей локальной сети является предоставление области хранении данных в общее распоряжение, для того, чтобы множество пользователей смогли получить доступ к одним и тем же файлам. Персональный компьютер, обеспечивающий совместный доступ к файлам и каталогам, называют файловым сервером.

Совместное использование файлов гарантирует, что в работе находится единственная версия файла, и все пользователи работают с новейшими данными. Если вы не хотите, можете не предоставлять общий доступ к файлу, однако, если с ним должен работать ктолибо еще, вы можете передать файл этому лицу - просто перенести его со своего жесткого диска на диск этого пользователя либо переслать как сообщение электронной почты.

Совместное использование файла с помощью сети отнюдь не означает автоматический доступ к нему любого пользователя. В современных операционных системах вы можете ограничить доступ к общим файлам или каталогам. С этой целью используют либо систему паролей, либо учетные записи пользователя. Эти средства предусматривают весьма точную настройку, обеспечивая различные уровни доступа к файлам - от минимального, допускающего только чтение, до полного доступа. Таким образом, вы можете, например, запретить другим пользователям просматривать вашу работу либо просто не позволять вносить в нее изменения, если это нежелательно.

Как защитить данные от повреждения? Ведь данные - самое ценное имущество вашей фирмы. Они намного ценнее, чем безобразные ящики, называемые компьютерами, которые стоят на столах, поскольку уже устарели со времени покупки и постоянно заменяются. А вот утрата или искажение данных может разорить фирму. Однако сети позволяют легко архивировать данные, причем сделать это намного проще, чем в отдельностоящих компьютерах. Вы можете либо сохранять данные на единственном сервере и регулярно архивировать все его содержимое, либо установить в сети централизованную систему архивирования, с помощью которой каждый пользователь обязан будет скопировать все важные файлы с жесткого диска своего компьютера. При надлежащем управлении локальные сети обеспечивают уровень защиты данных, недостижимый в среде с отдельно стоящими компьютерами. Более подробно архивирование и его стратегия рассматриваются в главе 15 "Защита сетей".

Совместное использование приложений Одно из крупных достижений локальных сетей - простота распространения приложений между служащими офиса. Многие (хотя и не все) приложения устанавливают на центральном компьютере, называемом сервером приложений, и к ним можно обращаться через сеть. Подобная установка приложений имеет несколько преимуществ. Первое: если на сервере установлено множество приложений, клиентным станциям требуется намного меньшее дисковое пространство по сравнению с установкой приложений на каждом отдельном компьютере. Это немаловажный фактор, поскольку, например, для полной установки типичного набора офисных приложений необходимо почти 2 Гбайта дискового пространства.

Как правило, это в точности соответствует вместимости типичных жестких дисков, и вам нет необходимости устанавливать их на каждый сетевой компьютер. Второе: установка и обновление приложений значительно облегчаются, если программы находятся на единственном компьютере. Таким образом, совместное использование приложений сохраняет немало времени и ресурсов, хотя это возможно не для всех приложений и не во всех ситуациях.

Как работает сеть в этом случае? Когда в клиентном компьютере запускается приложение, установленное на сервере приложений, оно загружается в память клиентного компьютера. Работая с программой, клиент взаимодействует с копией, хранящейся в памяти его компьютера, но не в памяти сервера. Это дает доступ к одному приложению одновременно нескольким клиентам.

Примечание Известен также более совершенный метод совместного использования приложений, называемый тонкой клиентной сетью, который практически не требует от клиентной машины собственных ресурсов (гл. 12).

Предупреждаем: установка приложения на сервере для использования остальной сетью отнюдь не означает, что вам достаточно единственной лицензии на данное приложение. Как правило, для совместного использования приложения необходимо приобрести либо по одной лицензии для каждого пользователя, либо одну общую лицензию (условия зависят от приложения). Если у вас нет соответствующей лицензии на все ваши приложения, то вы виновны в незаконном использовании программного обеспечения, а это относится к федеральным преступлениям. Думаете, об этом никто не узнает? Ошибаетесь.

Основная цель наблюдательной организации, называемой Ассоциацией издателей программных продуктов (Software Publisher's Association - SPA), как раз и заключается в наблюдении за проблемами пиратского использования программ. SPA преследует в судебном порядке нарушителей законных прав входящих в нее организаций. Если вы не знакомы с вопросами лицензирования, не беспокойтесь об этом, а также о деятельности SPA вы узнаете в гл. 11 ("Приложения локальных сетей и их лицензирование").

Улучшение взаимодействия в офисе По мере разрастания офиса процесс оповещения сотрудников о важнейших событиях и организации совещаний затрудняется. Некогда групповое планирование доставляло немало забот главе офиса. Сеть поможет согласовать работу офиса с помощью приложений электронной почты или средств группового планирования.

Без этих средств организация собраний учреждения превращается в кошмар, когда организатор пытается рассортировать личные расписания сотрудников, чтобы выбрать подходящее время для встречи. Приложения группового планирования намного упрощают эту задачу. Идея такова: каждый служащий вводит в программу-календарь (calendar program) личное расписание, которое может просмотреть только он сам или избранные сотрудники. Все личные расписания сохраняются в центральной базе данных. Когда вы хотите назначить собрание, вы вводите имена приглашенных сотрудников и время. Если все перечисленные сотрудники в указанное время свободны, программа-планировщик (scheduling software) известит вас об этом. В противном случае, она сообщит о наличии конфликта и укажет, с кем именно. Затем, в зависимости от программы, может предложить первый же интервал времени, когда все необходимые сотрудники будут свободны.

После этого, назначив время, вы можете с помощью программы-планировщика разослать всем приглашенным уведомления по электронной почте, указав дату и время совещания.

Электронная почта может принести значительно больше пользы, чем планирование совещаний. Пожалуй, в настоящее время она - самое "вездесущее" сетевое приложение. И хотя избыточный сетевой трафик, генерируемый электронной почтой, может вызывать раздражение, она неоценима как быстрый метод принятия оперативных решений и планирования личных встреч. Электронная почта очень проста и удобна. Людям, которые слишком заняты, чтобы выкраивать время для личных встреч, программа-планировщик не нужна. Почта позволяет быстрее рассмотреть проблему и, к тому же конфиденциальна.

Если босс зайдет в вашу комнату, это заметит каждый, но если он пошлет вам сообщение по электронной почте, в котором просит зайти для оценки ваших успехов, об этом никто не узнает. Таким образом, офисная электронная почта удобна для любых сообщении, требующих относительной конфиденциальности распространения, либо краткости.

Другое преимущество электронной почты перед телефонной связью и личными встречами заключается в том, что большинство приложений электронной почты позволяют вкладывать в сообщения бинарные файлы. Например, вы можете послать кому-нибудь файл для просмотра со своими комментариями, причем отдельно от самого документа.

Получатель сообщения может просто открыть файл и прочитать его, либо отредактировать содержимое файла. Такой метод рассылки бинарных файлов подобен совместному использованию файла в сети, однако имеет преимущества.

• В сообщении электронной почты вы можете указать на какие-либо неточности в данных или указать на важность передаваемой информации.

• Вы можете убедиться в приеме получателем необходимого файла и не беспокоиться, что он по ошибке откроет не тот файл.

• Вам нет нужды заботиться об установке соответствующих разрешений на доступ к файлу или назначать пароли, поскольку копия отосланного файла поступит только к получателю сообщения электронной почты.

• Вы можете отсылать файлы людям, с которыми не поддерживаете связь через локальную сеть, например тем, с кем вы можете связаться только через Internet.

Одним словом, локальная сеть - лучшее, что можно сделать для связи в офисе и совместного использования информации.

Совместное использование периферийных устройств Первые персональные компьютеры представляли собой, по сути, пустые ящики, в которых находились всего лишь системная плата, память и дисковод. Даже жесткий диск считался дополнительным оборудованием. Так было десять лет назад. Однако по мере совершенствования компьютеров все большее число устройств, до того считавшихся дорогостоящим дополнительным оборудованием, становились частью стандартного профиля аппаратных средств. По мере того, как все большее число устройств начинало входить в стандартную комплектацию компьютера, возникала своеобразная проблема: какие же устройства следует считать периферийными, а какие - нет. Например, принтер - безусловно, периферийное устройство, но к чему отнести привод компакт-дисков? А жесткий диск?

Периферия, или периферийное устройство - это просто любая часть оборудования, напрямую или косвенно подсоединенная к системной плате компьютера. Отнюдь не все периферийные устройства расположены вне корпуса компьютера, и не ко всем можно обеспечить общий доступ. Однако совместное использование в сети периферийных устройств, если оно возможно, очень удобно. Во-первых, такое оборудование становится доступным всем пользователям, а во-вторых, его использование упрощается. Например, вместо того, чтобы занимать очередь к компьютеру с подключенным принтером, можно просто послать задание на печать так, как будто принтер подключен к вашей машине, а потом забрать готовую работу.

Совместное использование периферийных устройств помогает пользователям сети сберечь время и деньги. Действительно, даже если в офисе нет сети, необязательно покупать принтер и приводы компакт-дисков для каждого компьютера. Если служащие готовы постоять в очереди при невысокой загрузке сети, одно-два устройства на весь офис могут прекрасно справиться с работой. Однако если служащие, впустую затрачивая время, подолгу ожидают освобождения устройства, экономия на покупке принтеров обернется немалыми убытками.

Общие периферийные устройства, также как и общие папки, не обязательно должны быть доступны всем пользователям сети; кроме того, доступ может предоставляться на разных уровнях. Так, например, вы можете предоставить общий доступ к цветному принтеру, в котором используются дорогостоящие картриджи, но ограничить его таким образом, что доступ смогут получить исключительно художники, но не всякий Дик, Том или Гарри, которым вздумалось напечатать свою мазню.

Таковы основные возможности локальных сетей. Теперь рассмотрим главные компоненты, с помощью которых они реализуется: сетевые платы, кабели и разъемы.

Основные сетевые компоненты Итак, мы, надеюсь, убедили вас - и ваш офис вступит в двадцать первый век, связав все компьютеры сетью. Вы знаете, что для этого необходимы компьютеры, и уже приобрели их. Какое же оборудование нужно иметь для того, чтобы соединить их и заставить "разговаривать" друг с другом? Для создания простой сети вам потребуются сетевые платы, кабели различных типов и разъемы, для присоединения кабелей к сетевым платам, установленным в компьютерах.

Сетевые платы - дверь во внешний мир Сетевые интерфейсные платы (NIC - network interface card), которые иногда называют сетевыми картами (network board) или адаптерами (adapter), представляют собой дополнительные платы, устанавливаемые на системную плату компьютера для организации сетевого интерфейса. Фактически, нет значительных отличий сетевых плат от прочих плат расширения: они также вставляются в гнездо (slot) системной платы и требуют для своей работы некоторых ресурсов. На краю платы находится разъем, выходящий на заднюю панель компьютера. Разъем предназначен для подключения инструментов, управляющих работой платы. Так, в звуковых платах в разъем подключают колонки для прослушивания звука, а в сетевых платах в него вставляют разъем сетевого кабеля, который и реализует (физически) линию связи.

Сетевые платы (NICs) можно разделить на различные категории по нескольким признакам. Первый: платы различают по типу поддерживаемых сетей. На практике обычно используют два типа локальных сетей: Ethernet и Token Ring. Различия сетей обоих типов подробнее обсуждаются в гл. 2 "Планирование сетевой архитектуры". Пока что достаточно сказать, что ост этих двух типов различаются методами установления связи. Вы не Можете заставить "разговаривать" платы Ethernet и Token Ring без помощи некоторых сетевых устройств, рассматриваемых в гл. 5 "Дополнительное сетевое оборудование".

Второй признак: платы соединяются кабелями разного типа. Разъем на задней стороне платы должен соответствовать применяемому типу кабеля. К счастью, многие современные платы допускают подключение кабелей нескольких типов. Например, к платам Ethernet можно подключать как коаксиальный кабель, так и кабель типа "неэкранированная витая пара" (UTP). Вы можете использовать такие платы, чтобы организовать сеть Ethernet с помощью коаксиального кабеля. Затем, по мере роста сети, вы можете перейти на кабель UTP (в котором используются разъемы RJ-45) без установки новых плат. На рис. 1.1 показана задняя сторона сетевой платы, в которой предусмотрены порты для интерфейсов обоих типов, а также порт интерфейса сетевых устройств (attachment unit interface - AUI).

Третий признак: платы различаются по типу шины, определяющий скорость обмена данными сетевой и системной плат. В новейших платах персональных компьютеров используют следующие типы шин.

• Industry Standard Architecture (ISA) – стандартная промышленная архитектура.

• Peripheral Connection Interface (PCI) – интерфейс периферийных устройств.

Примечание Пользователи портативных компьютеров (laptops) должны использовать сетевые платы с интерфейсом PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association - Международная организация производителей плат памяти для персональных компьютеров), называемые также PC-картами. Вы затрудняетесь запомнить эту аббревиатуру? Запомните ее так: "People Can't Memorize Computer Industry Abbreviations" ("Люди не в состоянии запомнить аббревиатуры компьютерной индустрии").

Различие между шинами ISA и PCI в основном заключается в скорости обмена. Скорость обмена данными по шине ISA с системной платой составляет 16 Мбайт/с при тактовой частоте 8 МГц, что в момент принятия стандарта ISA соответствовало скорости работы компьютера. По соображениям обратной совместимости, эти характеристики не изменялись.

Шины PCI, используемые в современных компьютерах, обеспечивают обмен данными с системной платой со скоростью 32 Мбайт/с при тактовой частоте 33 МГц. Эта скорость выше, чем у ISA, так что шина ISA обречена -I ей недостает скорости и других преимуществ PCI (гл. 3). Тем не менее, шина ISA будет применяться достаточно долго, поскольку она установлена в подавляющем большинстве компьютеров. Однако ее смерть неизбежна. Таким образом, рекомендуем выбирать сетевые платы с шиной PCI, несмотря на их несколько большую стоимость по сравнению с платами ISA.

Примечание Внешняя скорость передачи данных обычно указывается в битах за секунду (бит/с), в то время как внутренняя - в байтах за секунду (байт/с). Один байт равен восьми битам. Много ли это? Один символ ASCII соответствует одному байту.

Четвертый признак: платы различаются по внешней скорости передачи данных, которую принято выражать в миллионах битов за секунду (Мбит/с). Скорость передачи данных, которую может поддерживать выбранная вами Плата - всего лишь один из критериев, определяющих скорость работы сети. Сети Token Ring работают со скоростями 4, 16 и 100 Мбит/с, а сета Ethernet - либо 10, либо 100 Мбит/с. Разумеется, вы можете подключить Компьютер с платой на 10 Мбит/с в сеть, которая работает со скоростью 100 Мбит/с, однако скорость передачи данных из компьютера в LAN будет определяться быстродействием платы.

Примечание В скоростной версии Ethernet, называемой Gigabit Ethernet, обеспечивается скорость передачи данных до 1 Гбит/с. В настоящее время сетевые платы, поддерживающие подобные скорости, чрезвычайно дороги. В основном они предназначены для I рынка новейших серверов, а не клиентных компьютеров или заурядных серверов.

Серебряная нить, шелковая связь - сетевые кабели Вероятно, сэр Вальтер Скотт ничего не знал о сетевых кабелях, когда писал об этих "связях", но, в принципе, сказано верно: действительно, сетевые кабели почти невидимы, но они являются весьма важным компонентом всей сети. К решающим факторам, влияющим на выбор типа кабеля можно отнести тип информации, которой обмениваются компьютеры (текст, сложные графические изображения, видео- и аудиоданные), расстояние между ними и среду, в которой должна работать сеть, созданная с их помощью. Поэтому выбор типа кабеля определяется типом создаваемой сети отдельно в каждом конкретном случае.

Примечание Медные провода, используемые в витых парах и коаксиальных кабелях, могут быть либо многожильными, либо одножильными. Многожильный провод состоит из переплетенных проводов меньшего сечения, а одножильный - из единственного провода. По сравнению с одножильными, многожильные провода отличаются гибкостью, поэтому использование последних предпочтительнее в тех местах, где они могут подвергается значительной нагрузке, которая может разрушить одножильный провод. Однако при этом надо учитывать, что скорость затухания сигнала в многожильных проводах выше, чем в одножильных.

Каковы же критерии выбора? Их несколько, относящихся как к медным, так и к оптоволоконным кабелям. Кабель каждого типа спроектирован так, чтобы решить тем или иным методом одну из самых серьезных проблем, стоящих перед любым типом линии передачи: минимизировать внешние помехи, (радиочастотный шум или RF (radio frequency) - шум). Изначально в качестве среды передачи использовались обычные медные кабели, поскольку они превосходно проводят электрические сигналы. Однако это же свойство делает их восприимчивыми к помехам, созданным другими источниками электрических сигналов, искажающими исходный сигнал. Чтобы решить проблему помехозащищенности, и кабелях используют всевозможные методы защиты сигнальных проводников от внешних помех, в том числе и такие которые делают их совершенно нечувствительными к RF-помехам.

Примечание Источником RF-шума являются электромагнитные помехи (EMI - electromagnetic interference).

Такой шум генерируется не только передающими устройствами. Так, электромагнитные помехи генерируют мощные электромоторы, линии электропередачи, излучения радаров, прочие незащищенные должным образом кабели и, конечно, мощные радиопередатчики.

Чем менее чувствителен кабель к помехам, тем с большей скоростью по нему можно передавать данные, поскольку скорость передачи по аналоговым каналам, таким как медные провода, зависит от частоты. Последнее обстоятельство очень важно при выборе типа кабеля. Нередко медные кабели различают по максимально допустимой частоте сигналов, которые они могут пропускать (при заданной величине ослабления - Прим. ред.). Если вы не понимаете, что это значит, то не сможете разобраться в типах кабелей.

Частота характеризует количество колебаний некоторой величины (например, напряжения) за секунду. Она выражается в герцах, или числе периодов колебаний за секунду. В самом простом случае колебания можно представить как синусоидальные волны (рис. 1.2). Иными словами, синусоидальное колебание, частота которого составляет МГц, в течение одной секунды восемь миллионов раз проходит через максимум. Чем выше частота, тем больше скорость перемещения данных, поскольку в единственную секунду можно "упаковать" большее количество единиц и нулей.

Высокочастотные сигналы в большей степени подвержены помехам, чем низкочастотные, поскольку за единицу времени они переносят большее число данных. Если это не укладывается у вас в голове, взгляните еще раз на рис. 1.2. Предположим, в течение половины секунды на высоко- и низкочастотные сигналы воздействует какая-нибудь помеха.

(Половина секунды - немалое время, но здесь мы собираемся только привести пример и ничего более.) Данные, передаваемые по каналам в эти полсекунды, исказятся и будут отброшены. В случае высокочастотного сигнала, объем потерянных данных будет значительно большим, поскольку за одинаковый период времени он переносит большее количество данных по сравнению с низкочастотным сигналом.

Максимальная частота сигналов в определенной степени характеризует кабель данного типа (это предельное значение не связано с рабочей частотой). Она только указывает, что теоретически физическая среда кабеля способна обеспечивать работу на данной частоте, если кабель не поврежден и правильно смонтирован. Например, кабель UTP категории 5 (рассматриваемый в следующем разделе), имеет максимальную частоту передачи 100 МГц, однако для передачи данных со скоростью 100 Мбит/с достаточно частоты 62, МГц. Частота сигнала и ее связь со скоростью передачи данных, а также передаваемой мощностью описываются далее в этой главе в разделе "Беспроводные сети".

К другим физическим характеристикам кабелей разных типов относится предельно допустимая длина отрезка кабеля, обеспечивающая передачу сигнала. (Для разных частот длина такого отрезка будет разная. С ростом частоты эта величина будет уменьшаться Прим. ред.). Длина такого отрезка зависит от затухания. Затухание - это степень ослабления сигнала на участке кабеля фиксированной длины (обычно - 100 м на заданной частоте - Прим. ред.). Чем более подвержен кабель воздействию помех, тем сильнее заухает в нем сигнал. Следует различать затухание в кабеле, вызванное собственными потерями (обусловленное, например, потерями сигнала в диэлектрическом заполнении низкого качества), и затухание, обусловленное излучением сигнала из кабеля (вызванное недостаточным экранированием сигнальных проводников). В первом случае предельно допустимая длина отрезка кабеля будет небольшой, но внешние помехи не окажут воздействия на сигнал. Во втором - внешние сигналы могут наложиться на передаваемый (полезный сигнал и исказить его. - Прим. ред.). Для уменьшения затухания сигнала в сети используют различные устройства, например, повторители (репетиры), которые усиливают сигнал на длинных участках кабелей.

Помехи и затухание Хотя помехи и затухание одинаково влияют на передачу данных, это совершенно разные явления. Помехи - случайный электрический сигнал, искажающий передаваемый полезный сигнал. При этом возможно искажение передаваемых данных и образование фактически нового сигнала: либо за счет добавления "горбов" (humps) к синусоидальной волне (колебанию) (полезный сигнал алгебраически складывается с сигналом помехи; такую помеху называют аддитивной. - Прим, ред.), либо за счет взаимодействия с сигналом (полезный сигнал алгебраически перемножается с сигналом помехи, что, в свою очередь, может происходить только в активных элементах; такую помеху называют мультипликативной. - Прим. ред.). Затухание же - это ослабление сигнала по мере его прохождения по линии связи. Затуханию подвержены любые сигналы. Так, по мере удаления от источника затухают звуковые сигналы, и на некотором расстоянии их уже невозможно разобрать.

Точно так же, электрический сигнал, пройдя слишком большое расстояние, затухает настолько, что передаваемые данные искажаются.

Распространение сигналов и помех по сети напоминает распространение звуковых сигналов. С помехами вы сталкиваетесь, когда разговаривают множество людей, и вам трудно разобрать, кто именно и что сказал, и даже идентифицировать какой-либо голос, если его перекрывает другой. С затуханием вы сталкиваетесь, когда кто-нибудь находится слишком далеко от вас, и вы не можете понять, что именно вам сказали. Проблема помех решается экранированием посторонних "разговоров", а затухания - усилением сигнала.

Кабели типа "витая пара" Если вы обернете один хороший проводник вокруг другого, то получите систему проводников, в определенной степени защищенную от внешних помех (RF-шумов).

Именно так изготовлен кабель с витой парой. На практике используют два типа таких кабелей: неэкранированная витая пара (UTP) и экранированная витая пара (STP).

Кабели UTP и STP имеют два отличия. Первое: в UTP используются четыре пары проводников, а в STP - две. Второе, и основное, отличие заложено в самом названии кабелей. В STP предусмотрен дополнительный проводящий слой, окружающий витые провода, который обеспечивает дополнительную защиту от помех. Это отнюдь не означает, что кабель STP всегда лучше защищен от RF-шумов по сравнению с UTP. Просто в кабелях использован разный подход к проблеме защиты. Теоретически, в кабелях UTP два провода, скрученные друг с другом, каждый в отдельности является приемником шума, но эти шумы противофазные.

В кабелях же STP проводники защищены, в основном, дополнительным проводящим слоем, а не скручиванием друг с другом. В то же время, дополнительный защитный слой затрудняет работу с кабелем, поскольку придает ему жесткость. Кроме того, такая защита эффективна только при правильном заземлении и целостности экранирующего слоя. Различия между кабелями UTP и STP показаны на рис. 1.3.

Ассоциация электронной промышленности (EIA), Ассоциация телекоммуникационной промышленности (TIA) и Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) установили стандарт кабелей UTP, подразделяющий их на пять категорий.

Затем они уполномочили организацию Underwriter's Laboratories сертифицировать и сортировать и соответствии с этим стандартом кабели, продаваемые на территории Соединенных Штатов. Чем выше номер категории кабеля, тем больше в нем должно быть скруток на погонный фут и чаще меняться форма этих витков для исключения радиочастотных помех (RFI). Таким образом, хотя и не существует кабелей, которые совершенно нечувстГлава 1. Концепция организации сетей и сетевые компоненты вительны к помехам, чем выше категория кабеля UTP, тем менее он подвержен помехам RFI и EMI и, соответственно, обеспечивает более быструю и точную передачу данных Другими словами, кабели категории 3 обеспечивают передачу данных со скоростью до Мбит/с и содержат не менее трех скруток на погонный фут. Они иногда встречаются в существующих локальных сетях. Однако практически во всех новых локальных сетях используют кабели UTP категории 5, которые допускают скорость передачи до 100 Мбит/с и позволяют расположить компьютеры на расстоянии до 90 м.

Примечание Кабель STP обычно используют в сетях Token Ring, UTP - в сетях Ethernet (10BaseT и 100BaseT), и изредка в сетях Token Ring.

Другие категории кабелей Следует отметить, что кабель категории 5 относится к высшему сертифицированному стандарту кабелей с витыми парами. Помимо него, существуют ещё не прошедшие сертификацию стандарты: улучшенная категория 5 и категория 6.

Кабель улучшенной категории 5 подобен кабелю категории 5 (высокоскоростной UTP), однако несколько усовершенствован. По сравнению с обычным кабелем категории 5 форма витков кабеля намного разнообразнее, оме того, в нем использованы провода повышенного качества. Как правило, эти кабели позволяют пропускать сигналы с частотой до 200 МГц. Пока не известно, каким образом кабель улучшенной категории 5 будет описан в стандарте. Возможно, в нем будет указана предельная частота либо стандарт потребует поддержки частоты не менее 300 МГц.

Кабель категории 6 относится, скорее, к типу STP, поскольку в нем предусмотрена обязательная изоляция витой пары проводящей фольгой. Пока не ясно, какие частоты он будет пропускать, а также требования стандарта. Во всяком случае, его предельное значение частоты должно составлять 350-600 МГц. В стандарте категории 6 остается немало нерешенных вопросов, например, тип используемого разъема, точное определение его типа, а также поддерживаемая скорость передачи. Все это пока мешает более широкому применению кабели категории 6.

Кабель категории 5 соответствует требованиям сети Fast Ethernet, которая поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с. Зачем же нужны более "быстрые" кабели?

В основном, они необходимы в сетях ATM и Gigabit Ethernet, работающих на частотах до нескольких сотен МГц (350 МГц в ATM). По сравнению с этими скоростными сетями Fast Ethernet напоминает устаревший автомобиль (например, Pontiac Oldsmobil) вашего отца.

При частоте, не превышающей 100 МГц кабель категории 5 не в состоянии обеспечить такие скорости передачи, поэтому следует либо улучшать характеристики кабеля UTP, либо перейти на оптоволоконные кабели.

Кроме того, в изделиях фирмы IBM предусмотрено использование кабелей различных типов с витой парой и двух типов оптоволоконных кабелей. Кабели подразделяются по функциональным признакам, а не по степени устойчивости к RFI. Ниже перечислены типы кабелей с витой парой.

Тип 1. Одножильный кабель STP, используемый для передачи данных. Каждый кабель состоит из двух пар проводов.

Тип 2. Сочетание четырех неэкранированных и двух экранированных одножильных проводов в единой оболочке. Неэкранированные провода (UTP) предназначены для передачи речевых сообщений (voice transmission), а экранированные (STP) - данных.

Тип 3. Состоит из четырех пар одножильных проводов, используемых для передачи речевых сообщений и данных.

Тип 6. Состоит из двух пар многожильных кабелей. Во многом подобен типу 1, однако вместо одножильного используется многожильный провод.

Тип 8. Специальный плоский кабель STP, что позволяет прокладывать его под коврами.

Тип 9. Состоит из двух экранированных пар STP, покрытых специальной оболочкой (plenum), а не поливинилхлоридом (PVC), поэтому его можно прокладывать в перекрытиях между этажами здания. При горении PVC выделяет токсичные газы, поэтому, чтобы кабель соответствовал правилам пожарной безопасности, используют иную оболочку.

Как правило, в сетях, проложенных кабелями с витыми парами, каждая сетевая плата соединяется с центральным коммутатором (centrally located switching area). Это может быть либо концентратор, либо подключенный к нему врезной соединитель, который служит точкой подключения множества кабелей. Концентраторы подробно рассматриваются в гл. 5 "Дополнительное сетевое оборудование".

Коаксиальные кабели Коаксиальные кабели часто называют кабелями BNC, сеть на их основе называют "тонкой" сетью (Thinnet). Они состоят из центрального медного проводника, заключенного в изоляционную оболочку, покрытого слоем алюминиевой или медной оплетки, которая защищает проводник от RF-помех. Коаксиальный кабель состоит из четырех частей (рис. 1.4):

• центрального проводника, называемого внутренним проводником;

• изоляционного слоя, называемого диэлектриком, который окружает внутренний проводник;

• слоя фольги или металлической оплетки, называемого экраном (shield), покрывающего диэлектрик;

• слоя внешней изоляции (наружная часть кабеля), называемого защитным покрытием (jacket).

Скорость передачи данных по коаксиальным кабелям не превышает 10 Мбит/с. По современным стандартам это немного, однако в некоторых случаях кабели этого типа предпочтительнее UTP. Во-первых, предельная длина участка кабеля UTP составляет м, а коаксиального кабеля - более 800 м. Однако после 185 м необходимо усилить сигнал с помощью устройства, называемого повторителем, которое рассматривается в гл. 5 "Дополнительное сетевое оборудование".

Во-вторых, вы можете использовать коаксиальные кабели для прямого соединения компьютеров друг с другом (вместо соединения с центральным концентратором) в последовательную цепь. Это очень удобно, если необходимо соединить всего лишь пару компьютеров в одной комнате, поскольку отпадает надобность в приобретении концентратора.

Примечание На практике используется второй тип коаксиального кабеля, называемый "толстой сетью" (Thicknet). Он применяется в устаревших сетях и в настоящее время встречается редко. У этого кабеля большая протяженность рабочих участков, чем у Thinnet, однако с ним намного сложнее работать. Он настолько жесткий, что один знакомый подрядчик, называет его "замерзшим желтым садовым шлангом". На практике толстые сети используют не для соединения самих компьютеров, а для создания сетевой магистрали (backbone), к которой прочие компьютеры подключены короткими отводами тонкого коаксиального кабеля.

Оптоволоконные кабели Один из путей решения проблемы защиты от RF-помех, заключается в том, чтобы полностью разрубить этот гордиев узел. Чтобы сделать кабель совершенно нечувствительным к EMI, можно совершенно отказаться от передачи электрических сигналов. Для этого можно использовать оптоволоконные кабели.

Оптоволоконные кабели нечувствительны к RF-шуму потому, что для передачи данных в них применяют свет, а не электрические импульсы. Свет проходит по тончайшей стеклянной или пластиковой нити, покрытой тонким изоляционным слоем, называемым оболочкой (cladding). Оболочка окружена покрытием, которое защищает непрочную нить.

На рис. 1.5 показана структура оптоволоконного кабеля.

Как вы понимаете, оптоволокно - критический элемент среды передачи данных. На каждом конце волокна находится устройство, которое называется кодек или кодер/декодер. Кодек отвечает за преобразование данных в световые импульсы и обратное их преобразование в электрические импульсы, с которыми работает компьютер. Чтобы передать данные, светодиод (LED) или лазер, находящийся на одном конце оптоволокна, посылает по кабелю световые сигналы. Когда эти сигналы достигают другого конца кабеля, они преобразуются в исходную (электрическую) форму.

Может показаться, что трафик оптоволоконного кабеля ограничен единственным трактом данных (path of data), но это не так. Во-первых, оптоволоконные кабели могут состоять из нескольких волокон, что позволяет передавать данные по множеству трактов.

Чем больше волокон в кабеле, тем больше данных может проходить по нему одновременно (точно так же, как дорога с четырьмя полосами может пропустить намного больше машин, чем однополосная).

Во-вторых, существуют оптоволоконные кабели двух типов: одномодовые и многомодовые.

Примечание Модой (mode) называют луч света, входящий в оптоволоконный кабель под определенным Одномодовый кабель передает данные по единственному тракту (path). Луч света в таком кабеле имеет высокую интенсивность, поэтому одномодовые кабели передают данные на большие расстояния. Поэтому они пригодны либо для систем, требующих интенсивного трафика, либо для передачи на большие расстояния.

Многомодовое оптоволокно одновременно пропускает по кабелю множество мод. На практике используют два типа многомодовых оптических волокон: оптоволокно со ступенчатым изменением показателя преломления и градиентное оптоволокно. В оптоволокне со ступенчатым изменением показателя преломления световые лучи двигаются внутри кабеля по зигзагообразным траекториям. В градиентном оптоволокне световые лучи следуют по более закругленным траекториям, напоминающим синусоидальную волну (рис.

1.6).

Из-за того, что передается множество световых лучей, проходящих по многомодовым кабелям обоих типов, световые импульсы подвержены модальной дисперсии, т.е. рассеянию исходного импульса. (Процесс распространения прямоугольного импульса подобен забегу команды спортсменов: на старте они стоят на одной прямой линии (вершина импульса плоская). После старта более быстрые вырываются вперед и приходят к финишу первыми. При этом никакой прямой линии нет. Нет и плоской вершины импульса. — Прим. ред.).

Рассеяние замедляет прохождение сигнала, поэтому одномодовые кабели передают быстрее одномодовых. Чтобы понять, почему так происходит, представьте себе, что вы бросили мяч вниз по трубе. Если вы бросили только один мяч, и он летит, не касаясь стенок трубы, то он будет двигаться быстрее и точнее, чем если бы отскакивал от стенок. Точно так же, как отскакивание мяча от стенок трубы, замедляет его движение, скорость светового луча замедляется отражением от границы оптоволоконного кабеля.

Примечание Одномодовые кабели дороже многомодовых и могут передавать сигнал на большие расстояния, не требуя усиления. Поэтому многомодовые кабели чаще прокладывают внутри зданий, а одномодовые - между зданиями.

Оптические волокна получили большое распространение в качестве Магистральных линий LAN с отводами на каждую рабочую станцию с помощью кабелей UTP в сетях с напряженным трафиком. Оптоволоконные Кабели редко прокладывают к рабочим столам по двум причинам. Первая: они дороже UTP (и расчете на погонный фут) и требуют для установки некоторых специальных знаний, что также удорожает применение кабелей. Вторая — связана с появлением сети Fast Ethernet, которая поддерживает скорость передачи до Мбит/с по кабелю UTP. Она не достигла скорости работы оптоволоконных линий в сетях FDDI (гл. 2), однако соперничает с ней. Но поскольку для некоторых приложений требуется высокая скорость передачи, а стоимость оптоволоконных кабелей падает, вероятно, вскоре вы встретите их и на рабочих станциях.

Если оптоволоконные кабели слишком дороги для прокладки на рабочие станции и не всегда обеспечивают большую скорость, чем UTP, почему же их используют вообще? Вопервых, это действительно скоростные кабели и, кроме того, широкополосные кабели превосходно подходят для передачи трафика с критическими требованиями, например, видеоданных. Во-вторых, поскольку по кабелю передаются световые, а не электрические, сигналы, оптоволоконные кабели абсолютно невосприимчивы к EMI и FRI. Поэтому сигналы иногда могут проходить несколько миль без малейшего искажения. Некоторые типы оптических волокон допускают передачу на расстояние до трех миль в среде LAN, а в среде WAN, с помощью мощных лазерных устройств — через всю страну. Кроме того, оптоволоконные кабели полезны в опасных средах, поскольку не искрят в местах подключения (что потенциально возможно при использовании электрических кабелей). Более того, в них не используется металл, поэтому кабели устойчивы к коррозии. Наконец, к оптоволоконному кабелю труднее подключить несанкционированный отвод, чем к медному, поэтому он лучше защищен и, следовательно, предпочтительнее для создания засекреченных линий связи.

Сравнительно новый вид оптоволоконных сетей — оптоволоконные каналы — стирает различие между отдельными устройствами и сетью, причем даже в большей степени, чем это уже достигнуто в локальных сетях. Скорость работы оптоволоконных каналов может даже превысить скорость работы FDDI.

Беспроводные сети Беспроводные сети не столь таинственны, как может показаться. По существу, в них обеспечивается соединение двух устройств без прокладки кабеля между ними. Такие сети в наибольшей степени полезны в следующих случаях.

• Проводная связь невозможна либо непомерно дорога по соображениям материально-технического (logistical) обеспечения.

• Клиенты (например, пользователи портативных компьютеров) часто соединяются и отключаются от сети, либо не имеют доступа к персональному компьютеру, подключенному к сети.

• Клиенты сети часто перемещаются с места на место.

Однако, если на то нет особой причины, создавать сеть (или часть сети), используя беспроводные соединения, не рекомендуется. Беспроводные сети работают медленнее, чем их проводные аналоги и в большей мере подвержены помехам. В то же время в некоторых случаях они незаменимы. Например, составление инвентарных списков намного облегчается с помощью портативного компьютера, соединенного с сетью беспроводной связью, что проще, чем с проводным терминалом, который необходимо постоянно держать включенным для ввода чисел.

Принцип работы беспроводных сетей точно такой же, как и у проводных Интенсивность работы и скорость передачи сигнала данных зависят от его частоты и от частоты несущей (carrier frequency). Частота несущей зависит от частоты сигнала данных. В этом отношении беспроводные сети можно разделить на два класса: использующие радиочастотные сигналы и инфракрасные. Радиочастотные сигналы занимают широкую полосу частот и способны огибать препятствия. Однако скорость обмена радиосигналами относительно невысока. Частота инфракрасных сигналов и скорость их передачи очень высока, однако этот сигнал распространяется только в пределах прямой видимости.

Соединение кабелей с сетевыми платами Приобретение кабелей и сетевых плат — немаловажный этап работы по созданию локальной сети. Вам еще предстоит заставить их "разговаривать" друг с другом. С этой целью применяют разъемы, называемые соединителями (коннекторами).

Разъемы для коаксиальных кабелей Для соединения коаксиальных кабелей используют разъемы (переходники) трёх типов.

Тройник своим штыревым разъемом подключается к гнездовому разъему сетевой платы, расположенному на металлической планке. К тройнику можно подключить два разъема BNC (рис. 1.7).

Разъем BNC (рис. 1.8) вставляется в Т-разъем, присоединенный к сетевой плате. Такое подключение платы к кабелю имеет характерную форму (рис. 1.9) и может также использоваться для соединения отрезков коаксиального кабеля.

Разъем BNC (рис. 1.8) вставляется в Т-разъем, присоединенный к сетевой плате. Такое подключение платы к кабелю имеет характерную форму (рис. 1.9) и может также использоваться для соединения отрезков коаксиального кабеля.

Терминаторы (нагрузочные резисторы) устанавливают на концах сетевых сегментов (рис. 1.10) и используют для согласования концов кабеля. (Активное (омическое) сопротивление терминатора должно равняться волновому сопротивлению коаксиального кабеля. — Прим. ред.). Если на каждом конце коаксиального сегмента не установить терминаторы, сигнал будет отражаться от конца кабеля, что приведет к появлению теневых пакетов. Последние замедляют работу сети, поскольку повышают сетевой трафик, и могут исказить данные, если они неотличимы от подлинных пакетов. Согласование гарантирует отсутствие таких пакетов, когда сигнал достигает конца сегмента.

Примечание Терминаторы могут иметь различные сопротивления (для кабелей с волновым сопротивлением 50 и 75 Ом). Как правило, для построения компьютерных сетей используют кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Покупая терминатор, будьте внимательны, поскольку совместная работа терминаторов разных номиналов невозможна. В большинстве случаев в продаже есть именно 50-омные терминаторы.

Разъемы для кабелей "витая пара" Для подключения кабелей UTP используют разъемы RJ-45, которые несколько напоминают разъемы для подключения телефонных аппаратов, однако выглядят более массивно (рис. 1.11). Они устанавливаются на обоих концах кабеля. Один конец в плату компьютера, а второй - в концентратор или врезной соединитель монтажного шкафа (wiring closet). По существу, кабель напоминает телефонный, однако несколько толще.

Не все кабели UTP предназначены только для соединения концентратора с сетевой платой. В некоторых сетях можно использовать кросс-кабель (crossover cable) для последовательного соединения компьютеров. Кросс-кабели изготовлены так, что могут исполнять функции концентратора.

Разъемы для кабелей STP отличаются от разъемов для UTP. Для соединения кабеля STP с сетевой платой можно использовать разъем D (рис. 1.12). Для подключения кабеля к устройству многостанционного доступа (MAU) или концентратору, используют разъем IBM Data Connector (рис. 1.13).

Предупреждение Нетрудно заметить, что разъем D, используемый для подключения сетевой платы Token Ring, точно такой же, как для подключения к видеоплате. Проявите осторожность: не подключите сетевой кабель к монитору.

Разъемы для оптоволоконных кабелей В отличие от медных кабелей, в которых основной причиной ослабления сигнала является сама передающая среда (медный проводник и диэлектрик вокруг него), в оптоволоконных кабелях сигнал рассеивается главным образом, в разъемах. В оптоволоконных кабелях используют разъемы двух типов: SMA (соединитель с резьбовой оправкой) и ST (подпружиненная втулка). Для крепления на кабеле разъемов ST используют подпружиненную втулку, а разъем SMA накручивают на конец кабеля. Разъемы ST (рис. 1.14) используются чаще, чем SMA.

Общие вопросы использования кабелей и разъемов различных типов У вас возникли проблемы с усвоением информации обо всех этих кабелях и разъемах?

Для упрощения, в табл. 1.1 перечислены все рассмотренные выше типы кабелей, приведены скорости их работы, максимальная длина рабочих участков и средства обеспечения подавления электрических помех.

Неэкранированная витая пара (UTP) Модель OSI До сих пор мы говорили о физических элементах сети. Другой важный аспект заключается в методах передачи данных по этим элементам. Методы подробно рассматриваются в последующих главах, где обсуждаются типы сетей и протоколы передачи данных.

Все станет намного проще при условии существования некоторой модели, включающей в себя эти методы, и позволяющей понять, как взаимодействуют элементы сети на различных уровнях ее организации.

Что такое модель OSI На заре появления сетей системы связи между компьютерами разрабатывались на пустом месте. Причем задача взаимодействия стеков протоколов от различных поставщиков отнюдь не относилась к приоритетным.

Способствуя развитию стеков сетевых протоколов, которые могли бы общаться друг с другом, Международная организация по стандартизации (ISO) предложила модель для разработки открытых систем — т.е. таких сетевых систем, которые могут сообщаться с другими сетевыми системами, поскольку используют одинаковую модель связи. Полностью реализовать этот замысел не удалось, однако модель взаимодействия открытых систем (OSI), появившаяся в окончательном виде в 1984 г., предоставляет удобную основу для понимания того, каким образом различные компоненты сети "разговаривают" друг с другом.

Примечание Модели OSI полностью соответствуют всего несколько (а может, и ни одного) существующих протоколов. В большинстве случаев в книге приводятся примеры различных сетевых протоколов, а иногда и аппаратных средств, выполняющих стандартные для каждого уровня функции.

Эти протоколы описаны далее в этом разделе книги.

Основное преимущество использования систем, соответствующих модели SI для разработки сетевых стандартов, заключается в их гибкости. Это значит, что если вы измените физическую среду передачи данных, то вам не потребуется изменять всю структуру сети.

Модель OSI – возврат к милитаризму?

В феодальной Японии не было единого правительства. Она была поделена на связанные между собой, но более или менее независимые провинции, управляемые собственными военачальниками. Путешествуя по разным провинциям, им не могли рассчитывать, что законы одной провинции действуют в другой. Так было до тех пор, пока Юси Токугава (Ieyasu Tokugava) не объединил насильственно всю страну под властью центрального правительства.

Хотя модель OSI никто не вводил насильственно, она подобна режиму Токугавы в том смысле, что представляет собой попытку объединить "разделенный мир" и заставить взаимодействовать различные его части.

В августе 1998 г. в прессу просочилась внутренняя докладная записка (и Microsoft подтверждает ее подлинность), в которой один из служащих Microsoft предлагает отказаться от поддержки (returning to) этой модели. По каким причинам? Чтобы растоптать конкурирующие "открытые" операционные системы (open-source operating systems), такие как Linux опирающиеся на открытую организацию сети (open networking). Копию докладной записки (аннотированную Эриком Раймондом (Eric Raymond), адвокатом открытого программного обеспечения, упомянутым в записке), можно прочитать по адресу http://www.opensource.org/halloween.html.

Случится ли это? Со времени публикации записки прокатилась волна общественного протеста, так что в политическом аспекте создание фирмой Microsoft собственного протокольного стека затруднительно. Это особенно верно еще и потому, что Microsoft уже находится под следствием Министерства юстиции, расследующего нарушения антимонопольного законодательства. Но, даже если открытые системы останутся открытыми, это должно служить предупреждением: открытые системы опираются на общественную кооперацию, а не конкуренцию.

Уровни модели OSI Как показано на рис. 1.15, модель OSI предусматривает разделение сетевых функции на семь уровней, причем каждый из них соответствует отдельной физической или логической части сети. Как правило, уровни этой модели изображают в форме стека, но отношения между ними станут понятнее, если представлять уровни концентрическими кругами, как и показано на рис. 1.15. Вообще говоря, каждый уровень поддерживает работу вышележащих уровней (т. е. уровней расположенных ближе к центру). Например, кабель UTP относится к средствам физического уровня, которое обеспечивает физическое соединение двух точек локальной сети (LAN). Сеть Ethernet (гл. 2), является носителем канального уровня, создающим виртуальный канал внутри физического канала путем задания физических адресов источника и получателя передаваемых данных. Протокол сетевого уровня IP (гл. 3), перемещается по виртуальному каналу, создаваемому протоколом канального уровня.

Поддержка отношений между уровнями модели OSI наиболее явно выражена на физическом, канальном и сетевом уровнях, но даже во внутренних кругах они поддерживаются всеми уровнями, что их окружают. Например, протоколы прикладного уровня (application protocols) не могут работать вне сеансов клиент/сервер, которые устанавливаются протоколами передачи данных сеансового уровня (session data protocols).

Физический уровень Физический уровень описывает физическую среду, составляющую сеть: медные провода, оптоволокно, космические спутники и все остальное. Если сеть состоит из нескольких носителей, определенных на физическом уровне, то необходимо установить оборудование, которое позволяет им ''разговаривать" друг с другом.

На физический уровень данные поступают как последовательность битов, всякой информации о формировании кадра (framing information) и чего-нибудь еще, кроме потока данных. В зависимости от типа соединения, поток может быть последовательным или параллельным, а связь — дуплексной (одновременная передача и прием данных) либо полудуплексной (поочередные прием или передача данных). Если сигнал ослабевает, то на этом уровне он усиливается устройством, называемым повторителем.

Нa физическом уровне не предусмотрено никакой формальной адресации, за исключением виртуальной цепи между отправителем и получателем пакета. Для организации адресации пользователям сети в доступной форме и предназначены высшие уровни.

Канальный уровень Протоколы, работающие на канальном уровне, должны обеспечивать (по возможности) безошибочную передачу по месту назначения наборов данных (протоколов), передаваемых по физическому носителю. Поскольку носителей, совершенно исключающих ошибки, не существует, в протоколах канального уровня предусмотрен механизм контроля ошибок и повторной передачи искаженных пакетов. Например, в сетях Ethernet (гл. 2), предусмотрен выход из ситуации одновременной отправки двух пакетов (предполагается, что ни один из них не попадет к адресату) и механизм разрешения этого конфликта.

На канальном уровне необработанный битовый поток, проходящий по физическому носителю, перехватывается (trapped) и собирается в кадр (framed) для отправки. Формирование кадра (framing) означает упаковку данных в небольшие сегменты, называемые пакетами или кадрами (фреймами). Помимо данных, в каждом пакете содержится адресная информация и, иногда, запись о количестве данных в пакете. Таким образом, сеть может узнать об утрате части данных. Содержимое и структура фреймов зависит от типа сети.

Поэтому, если в сети используется два протокола канального уровня (например, Ethernet и Token Ring), то для того, чтобы они могли взаимодействовать между собой, следует использовать устройство, называемое мостом.

Поскольку на канальном уровне сети биты передаются в порядке их поступления в канал, этот же уровень отвечает за их поступление в надлежащем порядке по месту назначения. По существу, протоколы канального уровня и предоставляют (организуют) надежные каналы связи между процессами сетевого уровня.

Сетевой уровень Протоколы сетевого уровня отвечают за определение наилучшего пути маршрутизации данных между компьютерами. На этом уровне определяются логические сетевые адреса, такие как IP-адреса (имеется в виду часть протокола TCP/IP, относящаяся к сетевому уровню), использующиеся протоколами высших уровней. Поскольку маршрутизация выполняется на сетевом уровне, оптимальный путь доставки информации из одного сегмента сети в другой определяют устройства, называемые маршрутизаторами, обеспечивающие работу сети на данном уровне. Протоколы сетевого уровня не отвечают за доставку данных по конечному адресу, а только находят наилучший путь.

На транспортном уровне (который рассматривается ниже) не имеет значения тип физического носителя сети и число протоколов канального уровня, определяющих размер и содержимое пакетов. К нему относится только маршрутизация пакетов между логически заданными адресами. Кстати сказать, на сетевом уровне можно пакетировать данные в собственных устройствах (units). Это облегчает маршрутизацию, поскольку используются адреса низших уровней, неизвестные протоколам. На транспортном уровне эти адреса используются для гарантии доставки данных по логическому адресу, заданному в пакетах сетевого уровня.

Транспортный уровень Протоколы транспортного уровня, такие как SPX или TCP, отвечают за доставку данных по логическим адресам, определяемым протоколами сетевого уровня. Эти протоколы анализируют и разделяют (subdivide) пакеты данных, отсылаемые им, упаковывают в пакеты меньшего размера и вновь собирают по достижении места назначения.

Протоколы транспортного уровня работают несколько медленнее протоколов сетевого уровня, поскольку в них содержится больший объем информации, необходимый для коррекции ошибок. Эта информация включается в состав пакетов на тот случай, если чтолибо пойдет не так, как надо. Это — последний уровень модели OSI, который поддерживается большинством сетей.

Сеансовый уровень Основное назначение сеансового уровня — поддержка двух следующих уровней: представления данных и прикладного. На данном уровне, путем передачи сообщений, определяется метод установления связи между двумя удаленными системами, называемый удаленным вызовом процедур (RPC — remote procedure call). Для выполнения этой задачи на сеансовом уровне имеются две функции: управление диалогом (dialogue control) и разделение данных (data separation). Функция управления диалогом предоставляет регламентированные средства начала переговоров, передачи сообщения между удаленными системами, а затем по завершении сеанса прерывания соединения. Процесс разделения данных предусматривает вставку в сообщение указателей, которые позволяют каждой рабочей станции сообщать о начале и конце сообщения. Обе функции для сеанса одинаково важны, поскольку гарантируют получение сообщения обеими машинами, причем в полном объеме, а также отсутствие в нем посторонней информации. Точное содержание сообщения на этом уровне не контролируется. Службы сеансового уровня предоставляет NetBIOS.

Уровень представления данных Протоколы уровня представления данных выполняют функцию представления информации в виде понятном получателю. На этом уровне выполняется сжатие / восстановление, а также шифрование / дешифрование данных. Слово "представление" относится не к внешнему виду интерфейса данного уровня, а к методу представления данных.

Прикладной уровень Наконец, прикладной уровень отвечает за передачу информации от интерфейса приложения к любому сетевому ресурсу, которому она необходима Протоколы, работающие на этом уровне, значительно различаются по размеру и сложности. Некоторые передают огромное количество данных между сервером и клиентом, другие — выполняют небольшое число задач. В хорошо спроектированном стеке протоколов прикладной уровень может охватывать до 90 % данных, передаваемых по сети. Поэтому производительность сети в большей или меньшей степени определяется параметрами этого уровня.

Выводы В этой главе были приведены начальные сведения о работе сетей. Теперь вы знаете, каким образом сеть может улучшить работу вашего офиса. Кроме того, мы рассмотрели различные виды медных и оптоволоконных кабелей, а также разъемы для соединения каГлава 1. Концепция организации сетей и сетевые компоненты белей с сетевыми платами разного типа. Итак, в этой главе рассмотрены следующие вопросы.

1. Локальными называют сети, которые ограничены пределами одного здания. Они облегчают совместное использование файлов и периферийных устройств, а также создают костяк вашего офиса, позволяя широко использовать различные средства связи, такие как электронная почта и офисные базы данных.

2. Сетевые платы можно классифицировать в соответствии: с типами поддерживаемой сети, типом шины, скорости работы и прочими параметрами, однако в любом случае сетевые платы относятся к периферийным устройствам, позволяющим компьютеру работать в сети. Конструкции сетевых плат предусматривают использование различных типов кабелей.

На передачу данных по сети неблагоприятное воздействие оказывают помехи. Эту проблему можно решить двумя способами. В электрических кабелях от помех можно защититься экранирующим слоем (либо скручиванием кабелей, либо экранированием), который защищает кабель от внешних воздействий, либо прокладкой оптоволоконных кабелей. Оптоволоконные кабели нечувствительны к электрическим помехам, поскольку для передачи данных используется световые, а не электрические сигналы. Единственный недостаток оптоволоконных кабелей — намного большая стоимость, по сравнению с электрическими.

Сетевые кабели подключаются к сетевым платам специальными разъемами (соединители, коннекторы). Для кабеля каждого типа используется особый разъем, соответствующий порту на сетевой плате. Наличие разъема и порта позволяет создать интерфейс между компьютером и сетью. В сетях некоторых типов необходимо использовать не только разъемы, но и терминаторы — устройства, позволяющие согласовать сегменты сети.

Сеть можно описать семиуровневой моделью OSI, определяющей различные протоколы, используемые при организации сети. И хотя многие, широко применяемые, протоколы работают на нескольких различных уровнях модели OSI, эта модель весьма удобна для понимания взаимодействия различных частей сети.

Для начала этого довольно. В гл. 2 "Планирование сетевой архитектуры", мы применим полученные знания о компонентах локальных сетей, начав с рассмотрения топологии сетей.

Упражнение Заполните приведенную ниже таблицу недостающей информацией.

Глава Планирование сетевой архитектуры В гл. 1 "Концепция организации сетей и сетевые компоненты" были рассмотрены основные вопросы, относящиеся к сетям в целом. Вы уже познакомились с элегантными концепциями, относящимися к определению характеристик сетевых адаптеров, кабелей и разъемов. Однако остаются нерешенными несколько вопросов: как следует организовывать эти каналы, и какой тип сети следует использовать, чтобы можно было "переговариваться" друг с другом. В этой главе рассмотрим главные моменты планирования сетевой архитектуры, а также смысл понятий "физическая организация" и "логические связи" или, говоря более живым языком, физическую и логическую топологии сети.

Может быть, вы не знакомы с термином "топология". В математике — это раздел посвященный изучению таких свойств геометрических структур, которые не подвергаются изменениям при их растяжениях и изгибах. Применительно к сети этот термин имеет два значения. Физическая топология относится к физической структуре сети или же к тем ее характерным чертам, которые вы увидите, если начертите ее структурную схему (своего рода "вид сверху"). Логическая топология сети характеризует способ прохождения пакетов данных по сети, а также метод организации связи в сети, обеспечивающий одновременную работу "на передачу" только одной сетевой станции (поскольку все сетевые станции используют одну и ту же линию связи), и принципы организации контроля низкоуровневых ошибок, гарантирующие, что данные попадут туда, куда их направили.

Примечание Хотя названия "физическая" и "логическая" топологии "перекрываются", эти понятия не имеют ничего общего. Например, имеются физическая и логическая топологии шины, однако сеть, организованная как логическая шина, не обязательно должна быть организована как физическая шина.

Физические топологии Выбор физической топологии сети зависит от нескольких факторов:

• структуры офиса;

• способов диагностики неисправностей;

• стоимости инсталляции;

• типа используемого кабеля.

Первый фактор — устройство вашего офиса. При установке нескольких компьютеров в одну комнату появляется больше возможных вариантов организации сети, чем в случае, когда множество компьютеров распределяется по различным комнатам здания.

Второй фактор — наличие методов и средств диагностирования неисправностей — зависит в какой-то мере от используемой физической топологии. Например, некоторые топологические схемы характеризуются встроенной в них физической избыточностью, обеспечивающей бесперебойную связь даже при возникновении повреждений в кабеле. В других топологических схемах каждый кабельный сегмент сети может быть отключен (перекоммутирован), поэтому одно повреждение не сможет привести к отказу всей сети.

Третий фактор — не все физические топологии эквивалентны друг другу по стоимости. Некоторая доля в стоимости, несомненно, определяется планом вашего офиса. Ясно, что разводка сети, расположенной в обширной области, более трудоемка, и в стоимости будут отражаться эти дополнительные усилия. Однако часть стоимости определяется сложностью выбранной вами топологии, и, что еще более важно, тем, насколько сложно эту топологию привести в соответствие с пространством офиса. Шинная топология, например, очень просто реализуется в пределах небольшой области, но может стать источником головной боли при прокладке кабеля по офису, занимающему несколько комнат.

Последний фактор — выбор физической топологии в значительной степени определяется типом кабеля и наоборот. Вспомните из Гл. 1 "Концепция организации сетей и сетевые компоненты", что при подключении каждого сетевого компьютера к концентратору кабелем UTP используется разъем RJ-45. Такая конфигурация называется топологией звезды, поскольку кабели, идущие от компьютеров к концентратору, напоминают лучи, радиально расходящиеся из некоего центра. Для сети с физической топологией звезды нельзя использовать коаксиальный кабель, поскольку он не пригоден для этого метода.

Теперь рассмотрим некоторые, наиболее распространенные, физические топологии, с которыми вы, вероятно, встретитесь в процессе работы.

Физическая шинная топология Для простых сетей, расположенных в пределах небольшой территории, физическая шинная топология (известная в мире компьютеров Mac как "цепочка") может оказаться наилучшим решением. В топологии шины кабель идет от компьютера к компьютеру, связывая их в цепочке. Все компьютеры в сети связаны одним общим кабелем, как правило, коаксиальным.

Примечание В сети с кабелем типа "витая пара" может использоваться физическая шинная топология.

При этом можно подключать дополнительные компьютеры соедини тельным кабелем, но на самом деле это способ непрактичен при соединении в одну сеть трех и более компьютеров.

Вы можете подключаться к сети с шинной топологией двумя способами в зависимости от используемого кабеля. Если в сети используется толстый коаксиальный кабель (см.

гл. 1), то такая сеть с шинной топологией имеет центральную магистраль, реализованную с помощью толстого коаксиального кабеля. К каждому компьютеру сети от магистрали подходят маленькие, более тонкие (и более гибкие) кабели, называемые отводами. Для физического подключения тонких кабелей к толстому магистральному кабелю используют небольшие устройства — трансиверы. Пример такой топологии показан на рис. 2.1.

Конфигурация "толстой" сети Ethernet обычно используется при объединении мэйнфреймов и миникомпьютеров (рис. 2.1), но популярность таких сетей падает по мере того, как персональные компьютеры становятся более мощными и соответственно сети, базирующиеся на мэйнфреймах, — менее распространенными. Для новых сетей, использующих физическую шинную топологию, удобнее применять тонкий коаксиальный кабель.

В противоположность "толстой" Ethernet, в "тонкой" сети (Thinnet)избегают использования магистрали, а подключение всех сетевых устройств выполняется напрямую.

Вместо толстого кабеля, для тонкой сети используют более гибкий коаксиальный, описанный в гл. 1 (рис. 2.2). Такая разновидность физической шинной топологии сегодня более популярна, чем её "толстый" двойник, в котором применяют отводы и трансиверы.

Суть дела в упрощении работы - с толстым кабелем в "толстой" Ethernet тяжело работать, поскольку он очень жесткий.

Наибольшая проблема, которая может возникнуть при работе с сетью шинной топологии, заключается в неправильном согласовании (вспомните, что было сказано о сопротивлении терминаторов в гл. 1). В этом случае сеть не может корректно выполнять передачу данных. Используя физическую шинную топологию, следует любым способом избегать нарушения целостности кабеля на всем его протяжении. Такие нарушения могут возникнуть из-за неправильной работы узлов и разрывов кабеля.

Сеть не сможет корректно передавать данные, даже если всего один узел работает неправильно, поскольку системе в целом необходимо, чтобы каждый узел был в рабочем состоянии, обеспечивая прохождение данных. Это вовсе не означает, что для корректной работы сети все компьютеры в сети должны быть включены и зарегистрированы. Имеется существенное отличие между неправильно работающим (например, по причине неполной стыковки разъемов кабельного соединения) и выключенным узлом. Если узел выключен, данные к следующему активному узлу проходят через Т-разъем, подключенный к сетевой плате. В этом случае сеть не будет "знать", что в ней имеется неактивный узел. Однако если узел активный, но работает неправильно, то, безусловно, возникнет проблема. Активный узел, как и ранее, пытается обработать пакет, но делает это с ошибками, что замедляет работу всей сети или приводит к ее внезапной остановке.

Разрывы кабеля также вызывают появление проблем в сети с шинной топологией, поскольку корректная работа сети зависит от правильного функционирования кабеля на всем протяжении между его согласованными концами. Если в какой-либо точке кабель разрушен, сеть не сможет работать, и потребуется немало времени для определения места разрыва и замены поврежденного сегмента кабеля. При этом может потребоваться проверка каждого разъема, для того чтобы удостовериться, что он надежно установлен, что никто не пытался перезагрузиться или выйти из системы во время прохождения сигнала, и во многом другом.

Шинная топология имеет одно преимущество — это высокая эффективность кабельной системы, помогающая сэкономить деньги при создании наиболее дорогой части сети.

Однако она может оказаться сложной для реализации, если сетевые компьютеры не расположены в строгом линейном порядке. Например, сеть, узлы которой распределены по всему зданию – неудачный кандидат на реализацию шинной топологии — и, вероятно, eel будет легче обслуживать, если реализовать сеть на основе топологии звезды.