Основы локальных сетей презентация

Основы сетей и сетевых
операционных систем

Локальная вычислительная сеть (ЛВС, локальная сеть, сленг. локалка; англ.
Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.
Определение локальной сети

Назначение сети

Пример использования сети

Пример использования сети

Пример использования сети

Пример использования сети

Пример использования сети

Деление сетей

Деление сетей

Одноранговая локальная сеть
В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т.е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера сделать общедоступными. Такие сети называют одноранговыми.
Одноранговая локальная сеть - сеть поддерживающая равноправие компьютеров и предоставляющая пользователям самостоятельно решать какие ресурсы своего компьютера: папки, файлы, программы сделать общедоступными. В такой сети отсутствует ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ АДМИНИСТРИРОВАНИЕ.
Виды локальных сетей:

Одноранговая сеть

Локальная сеть на основе сервера
Если к локальной сети подключено более 10 компьютеров, одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной.
Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении информации в сети, некоторые компьютеры специально выделяются для хранения файлов или программ-приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть – сетью на основе серверов.
Сервер - специальный управляющий
компьютер, предназначенный для:
1. хранения данных для всей сети.
2. подключения периферийных устройств;
3. централизованного управления всей сетью;
4. определения маршрутов передачи
сообщений;
Виды локальных сетей:

Сеть на основе сервера

Выбор типа сети

RAID 1 - Предназначен для тех, кому крайне важна информация на жёстком диске, а динамическое её изменение делает невозможным постоянное резервное копирование. RAID первого уровня, использует зеркалирование, то есть, контроллер дублирует содержимое одного винчестера на другой, чтобы в случае выхода из строя одного из носителей, на втором осталась точная копия содержимого первого, то есть, такой вот бэкап, который создаётся в реальном времени. К сожалению, RAID 1 не может защитить от поражения информации вирусами, или другой потери информации по вине операционной системы или программного обеспечения. RAID 1 увеличивает ресурс дисковой подсистемы, её время наработки на отказ. Едва ли два винчестера выйдут из строя одновременно (если им не помочь), а если сломается один из них, то его стоит просто заменить на новый и RAID контроллер восстановит функционирование массива.
RAID

RAID 0 - Можно сказать, что RAID 0 является противоположностью RAID 1. В случае установки винчестеров в RAID массив нулевого уровня, контроллер так же использует несколько физических дисков как один логический, распределяя записываемую информацию по каждому из них. RAID 0 так же принято называть "Stripping", потому что контроллер как бы разбрасывает записываемую информацию сразу на несколько винчестеров, но не дублирует её, как в случае с зеркалированием. В результате объём дисковой подсистемы возрастает вместе с риском потери информации, так как выход из строя одного любого винчестера а RAID массиве нулевого уровня приводит к потере данных всего массива. То есть, RAID 0 массив из двух винчестеров будет в два раза ненадёжнее, чем любой из этих винчестеров и в четыре раза ненадёжнее чем RAID 1 массив из тех же двух винчестеров.
RAID

RAID 10/0+1 - RAID массив 10 уровня и RAID 0+1 схожи в том, что использование этих массивов приводит к увеличению производительности и надёжности, так как эти массивы комбинируют в себе возможности RAID 0 и RAID 1, хотя делают это по разному. RAID 10 распределяет информацию по зеркалированным дискам, а RAID 0+1 является массивом, состоящим как бы из из двух зеркалированных друг относительно друга RAID 0 массивов. В случае RAID 10 мы имеем дело с распределением по зеркалам, а в случае с RAID 0+1 - с зеркалированием распределённой информации
RAID

RAID 5 - Этот тип массива распределяет информацию по нескольким винчестерам, как и в RAID 0, но при этом учитывает чётность. Индекс чётности хранится на каждом диске, входящем в массив. Проверка чётности немного снижает производительность RAID 5 массива в целом, но значительно увеличивает надёжность по сравнению с другими уровнями RAID. Если в массиве пятого уровня один из дисков выходит из строя, контроллер восстанавливает массив, используя индексы чётности, читаемые с других физических дисков.
RAID

Комбинированные сети
База данных с паролями может храниться на выделенном сервере.

Выбор типа сети

Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь:
1. Сетевой адаптер – специальная плата, предназначенная для передачи и приема информации из сети.
Соединение компьютеров
(сетевых адаптеров) между
собой производится с
помощью кабелей
различных типов
(коаксиальный, витая пара,
оптоволоконный).
Соединение так же может
быть и беспроводным.
Техническая поддержка локальной сети

2. Кабель – основной канал связи – физическая среда передачи информации. Основная характеристика канала связи – пропускная способность, т.е. максимальная скорость передачи информации (измеряется в бит/сек, килобит/сек, мегабит/сек).
Техническая поддержка локальной сети

В локальных сетях используются следующие виды каналов связи:
- Витая пара - проводной канал связи, содержащую пару скрученных проводников, обладает малой пропускной способностью – менее 1 Мбит/сек. Скручивание позволяет повысить помехоустойчивость кабеля и снизить влияние каждой пары на все остальные.
Техническая поддержка локальной сети

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые нумеруются от CAT1 до CAT7 (правильно category или категория, сокращение «CAT», «Cat» следует писать с точкой — «Cat.», потому как категория и кошка — разные вещи) и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины. Категории неэкранированной витой пары описываются в стандарте EIA/TIA 568 (Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях) и в международном стандарте ISO 11801, а также приняты ГОСТ Р 53246-2008 и ГОСТ Р 53245-2008 (переводы одного из руководств производителя).
Категории сетевых кабелей

CAT1 (полоса частот 0,1 МГц) — телефонный кабель, всего одна пара (в России применяется кабель и вообще без скруток — «лапша» — у неё характеристики не хуже, но больше влияние помех). В США использовался ранее, только в «скрученном» виде. Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема.
CAT2 (полоса частот 1 МГц) — старый тип кабеля, 2 пары проводников, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях Token ring и Arcnet. Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.
CAT3 (полоса частот 16 МГц) — 4-парный кабель, используется при построении телефонных и локальных сетей 10BASE-T и token ring, поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит/с или 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 на расстоянии не дальше 100 метров. В отличие от предыдущих двух, отвечает требованиям стандарта IEEE 802.3
Категории сетевых кабелей

CAT4 (полоса частот 20 МГц) — кабель состоит из 4 скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре, сейчас не используется.
CAT5 (полоса частот 100 МГц) — 4-парный кабель, использовался при построении локальных сетей 100BASE-TX и для прокладки телефонных линий, поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар.
CAT5e (полоса частот 125 МГц) — 4-парный кабель, усовершенствованная категория 5. Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Иногда встречается двухпарный кабель категории 5e. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине.
Категории сетевых кабелей

CAT6 (полоса частот 250 МГц) — применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 1000 Мбит/с и до 10 гигабит на расстояние до 50 м. Добавлен в стандарт в июне 2002 года.
CAT6a (полоса частот 500 МГц) — применяется в сетях Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с и планируется использовать его для приложений, работающих на скорости до 40 Гбит/с. Добавлен в стандарт в феврале 2008 года.
Витая пара 7 категории
CAT7 (полоса частот 600—700 МГц) — спецификация на данный тип кабеля утверждена только международным стандартом ISO 11801, скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары. Седьмая категория, строго говоря, не UTP, а S/FTP (Screened Fully Shielded Twisted Pair).
CAT7a (полоса частот 1200 МГц) - разработана для передачи данных на скоростях до 40 Гбит/с.
Категории сетевых кабелей

Категории сетевых кабелей

Схемы обжима

- Коаксиальный кабель - состоит из центрального проводника (сплошного или многожильного), покрытого слоем полимерного изолятора, поверх которого расположен другой проводник (экран). Экран представляет собой оплетку из медного провода вокруг изолятора или обернутую вокруг изолятора фольгу.
Техническая поддержка локальной сети

Первая версия Ethernet называлась толстым Ethernet, потому что толщина кабеля составляла примерно 1 см в диаметре. В соответствии со спецификацией IEEE эта топология называется 10Base5 [10 — скорость передачи 10 Мбит/с, Base — узкополосная передача, 5 — сегменты по 500 м (5 раз по 100 м)]. Известно и другое ее название - стандартный Ethernet. Сети на толстом коаксиальном кабеле обычно используют топологию «шина». Магистраль, или магистральный сегмент, — главный кабель, к которому присоединяются трансиверы с подключенными к ним рабочими станциями и репитерами.
Сегмент толстого Ethernet
может иметь длину 500 м
при общей длине сети 2500 м
(8200 футов). Количество
магистральных сегментов –
5 сегментов. Количество
сегментов, к которым могут
быть подключены компьютеры
Три сегмента из пяти (один
репитер используется только
для усиления сигнала).
Максимальнальная общая длина
сети 2500 м (8200 футов). Общее
число компьютеров на сегмент
По спецификации - до 100.
Толстый Ethernet

- Оптоволоконный кабель - состоит из тонкого стеклянного цилиндра, покрытого оболочкой с другим коэффициентом преломления.
Техническая поддержка локальной сети

Сетевая архитектура

Ethernet (от англ. ether «эфир») — пакетная технология (сетевая архитектура) передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей.
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 1990-х годов, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet и Token ring.
Ethernet

Топология сети

Шина

Каждый компьютер должен иметь уникальный идентификатор – адрес. Адрес является характеристикой интерфейса, а поскольку у компьютера может быть несколько сетевых подключений, то и адресов может быть несколько.
Хост (host) Или Узел (Node) – Элемент сети, к которому можно адресоваться.
Терминология

Запускаем командную строку (Пуск-CMD)
Набираем команды «HOSTNAME», «GETMAC»
Пример
MAC-адрес- 48-и разрядное двоичное число, отображаемое в виде 16-иричного числа

Шестнадцатеричная система счисления (шестнадцатеричные числа) — позиционная система счисления по целочисленному основанию 16.
Обычно в качестве шестнадцатеричных цифр используются десятичные цифры от 0 до 9 и латинские буквы от A до F для обозначения цифр от 1010 до 1510, то есть (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F).
Шестнадцатеричная система счисления

Двоичная система счисления является основной системой представления информации в памяти компьютера.
В этой системе счисления используются две цифры: 0 и 1.
Двоичную цифру называют битом.
Пример: какое максимальное число устройств можно адресовать с помощью 3-х разрядного двоичного кода? И какой это будет адрес в десятичной системе счисления?
ХХХ, диапазон от 000 до 111:
000-0 100-4
001-1 101-5
010-2 110-6
011-3 111-7
Двоичная система счисления

Запустить командную строку (CMD)
Ввести команду «IPCONFIG»
Просмотр IP-адреса

1. Если компьютер выходит из строя, то это никак не отражается на работоспособности всей сети.
Особенности топологии Шина
2. На концах кабеля сигнал отражается, что приводит к помехам.

Особенности топологии Шина

Оборудование для «тонкого» ethernetа

Топология Звезда

Топология Звезда

Разрыв кабеля

Топология Иерархическая звезда.
Используется несколько концентраторов

В качестве физической среды передачи данных использует или витую пару или оптический кабель.
Ethernet с топологией Звезда

Оптический кабель

Топология Кольцо «Ring»

Топология Логическое кольцо-Физическая звезда
IBM: TOKEN RING

Ячеистая топология (MESH TOPOLOGY)

Комбинированные топологии
Звезда-Шина

Топология Звезда-Кольцо

Передача данных по сети
(методы доступа)

Структура пакета

Метод доступа – это набор правил, по которым компьютер определяет, как он будет передавать и принимать данные.
При попытке одновременной передачи данных – пакеты «сталкиваются», данные теряются, возникает так называемая «коллизия».
Методы доступа к среде передачи данных

Существуют 3 основных метода доступа:
1. Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий.
2. Множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий
3. доступ с передачей маркера.
Методы доступа к среде передачи данных

передача
коллизия
После обнаружения коллизии – устройства останавливаются и у каждого взводится таймер случайной задержки – состязательный метод