История развития беспроводных сетей

ВВЕДЕНИЕ

Развитие и широкое применение ИТ в промышленности, управлении, связи, науке, образовании, сфере услуг, коммерческой, финансовой и других сферах человеческой деятельности являются в настоящее время приоритетным направлением. Эффект, достигаемый за счет применения ИТ, возрастает при увеличении масштабов обработки информации. Индустрия переработки информации достигла глобального уровня. Существует возможность выхода в глобальную вычислительную сеть с любого компьютера. Появившаяся на компьютерная сеть Internet сегодня превратилась в самое популярное средство коммуникации, с легкостью открывающее все преграды и границы на пути человеческого общения, воплощая все идеи, которые совсем недавно казались невероятными, а порой и фантастическими.

В наши дни любая компьютерная система, состоящая из нескольких ПК, перерастает в более сложную систему, которая потребует высокоскоростного обмена данными между компьютерами с сервисными возможностями. Такой обмен не может быть организован при помощи старых средств. Сегодня нужны наборы операционных систем (ОС) и прикладных программ, пригодных для принципиально новой информационной структуры - сети.Объект исследования – аппаратное и программное обеспечение локальной сети.Предметом является процесс построения офисной сети на базе проводных и беспроводных технологий.Цель данной работы заключается в разработке и построении локальной вычислительной сети. Для достижения поставленной цели должны выполняться следующие задачи:1) рассмотреть основные понятия о проводной и беспроводной сети;2) описать теоретические аспекты проводной и беспроводной сетей;3) изучить основные технологии построения локальных вычислительных сетей; 4) выявить, какие технологии будут более выгодны при проектировании офисной сети.Практическая значимость данной работы заключается в разработке пректа локальной вычислительной сети малого офиса на базе проводных и беспроводных технологий с учетом имеющегося плана здания, расположения рабочих и служебных помещений, сложности прокладки кабеля и установки оборудования, а также минимизации расходов на приобретение оборудования, программного обеспечения и проведение строительных и монтажных работ.

 

ГЛАВА I: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОВОДНОЙ И БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ

1.1 Основные свойства локальных сетей

 

Локальная сеть (локальная вычислительная сеть, ЛВС) – это комплекс оборудования и программного обеспечения, обеспечивающий передачу, хранение и обработку информации.

Назначение локальной сети.

Осуществление совместного доступа к данным, программам и оборудованию. У коллектива людей, работающего над одним проектом, появляется возможность работать с одними и теми же данными и программами не по очереди, а одновременно. Локальная сеть предоставляет возможность совместного использования оборудования. Оптимальный вариант - создание локальной сети с одним принтером на каждый отдел или несколько отделов. Файловый сервер сети позволяет обеспечить совместный доступ к программам и данным.

У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров.

Таким образом, главное отличие локальной сети от любой другой - это высокая скорость передачи информации по сети, так же хранение и редактирование информации на локальном файловом сервере. С помощью локального сервера пользователи могут обмениваться данными и одновременно их редактировать, что увеличивает работоспособность персонала.

На сегодняшний день трудно представить работу современного офиса без локальной вычислительной сети (ЛВС, LAN – Local Area Network), без информационно-вычислительной сети сейчас не обходится ни одно предприятие. Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой логически разделенную на структурные подсистемы кабельную систему здания или группы зданий, которая включает в себя кабельную локальную сеть, активное сетевое оборудование, серверы и рабочие станции.

ЛВС обеспечивает:

1) высокоскоростную многоуровневую коммутацию;

2) контроль и разграничение доступа к сетевым ресурсам;

3) доступ к локальным сетевым устройствам (принтеры, сканеры и т.п.);

4) доступ к сети Интернет.

На данный момент развитие сетевых технологий позволяет реализовать информационные сети самых различных конфигураций и вычислительных мощностей. Это связано с различными способами передачи информационных потоков: по витой паре, по оптоволокну, по выделенному радиоканалу. Также это связано с большим разнообразием активного коммутационного оборудования, которое применяется для локальных и глобальных связей.

Топология и виды сетей

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. Существует три базовые топологии сети:

1. Шина (bus) — все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам.

2. Звезда (star) — бывает двух основных видов:

a) Активная звезда — к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи. Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального — одному или нескольким периферийным.

b) Пассивная звезда. В настоящее время она распространена гораздо более широко, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в наиболее популярной сегодня сети Ethernet (о которой будет сказано далее). В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а специальное устройство — коммутатор или, как его еще называют, свитч (switch), который восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их непосредственно получателю.

3. Кольцо (ring) — компьютеры последовательно объединены в кольцо.

Передача информации в кольце всегда производится только в одном направлении. Каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от предыдущего.

На практике нередко используют и другие топологии локальных сетей, однако большинство сетей ориентировано именно на три базовые топологии.

Виды локальных сетей:

1. Одноранговые локальные сети - сети, где все компьютеры равноправны: каждый из компьютеров может быть и сервером, и клиентом. Пользователь каждого из компьютеров сам решает, какие ресурсы будут предоставлены в общее пользование.

2. Локальные сети с централизованным управлением (серверные локальные сети). В локальных сетях с централизованным управлением сервер обеспечивает взаимодействия между рабочими станциями, выполняет функции хранения данных общего пользования, организует доступ к этим данным и их передачу.

Существует большое количество технологий: Ethernet, FDDI, TokenRing, ATM, UltraNet и другие. Мы начнем рассмотрение с самой широко распространенной технологии:

1. Ethernet. Эта технология была разработана в 1973 году исследовательским центром в Пало-Альто. Ethernet представляет архитектуру сетей с разделяемой средой и широковещательной передачей, т. е. сетевой пакет посылается сразу на все узлы сегмента сети. Поэтому для приема адаптер должен принимать все сигналы, а уже потом отбрасывать ненужные, если они предназначались не ему. Перед началом передачи данных адаптер прослушивает сеть. Если в данный момент сеть кем-то используется, то адаптер задерживает передачу и продолжает прослушивание. В Ethernet может произойти ситуация, когда два сетевых адаптера, обнаружив «тишину» в сети, начинают одновременно передавать данные. В этом случае происходит сбой, и адаптеры начинают передачу заново через небольшой случайный промежуток времени.

На сегодняшний день Ethernet обеспечивает три скорости передачи данных — 10 Мбит/c, 100 Мбит/с (FastEthernet) и 1000 Мбит/с (GigabitEthernet). Существует еще 1Base5 Ethernet (1 Мбит/с), но он практически не применяется.

2. Fiber Distributed Data Interface – спецификация для сетевой архитектуры высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям.

a) Скорость передачи — 100 Мбит/с.

b) Топология — кольцо или гибридная (на основе звездообразных

топологий).

c) Метод доступа, как и у TokenRing (см.далее) — маркерный с

возможностью циркулирования множества пакетов в кольце.

d) Максимальное количество станций — 1000, максимальное расстояние 45 км.

Высокая надежность, пропускная способность и допустимые расстояния, с одной стороны, и высокая стоимость оборудования, с другой, ограничивают область применения FDDI соединением фрагментов локальных сетей, построенных по более дешевым технологиям.

Технология, основанная на принципах FDDI, но с применением в качестве среды передачи медной витой пары, называется CDDI. Хотя стоимость построения сети CDDI ниже, чем FDDI, теряется очень существенное преимущество — большие допустимые расстояния.

3. Token Ring. Архитектура сетей с кольцевой логической топологией и методом доступа с передачей маркера.

В 1970 году эта технология была разработана компанией IBM, а после стала основой стандарта IEEE 802.5. Когда используется этот стандарт, данные логически всегда передаются последовательно от станции к станции по кольцу, хотя физическая реализация этого стандарта не «кольцо», а «звезда».

При использовании TokenRing в сети постоянно циркулирует пакет (по кольцу), называемый маркером. При приеме пакета станция может удерживать его в течение некоторого времени или передать далее.

В центре «звезды» находится MAU — хаб с портами подключения каждого узла. Для подключения используются специальные разъемы, чтобы обеспечить замкнутость кольца TokenRing даже при отключении узла от сети.

Существует несколько вариантов разводки сетей на основе TokenRing. Облегченный вариант обеспечивает подключение до 96 станций к 12 хабам с максимальным удалением от хаба — 45 м. Стационарная разводка обеспечивает подключение до 260 станций и 33 хабов с максимальным расстоянием между устройствами до 100 м, но при использовании оптоволоконных кабелей расстояние увеличивается до 1 км.

Основное преимущество TokenRing — заведомо ограниченное время обслуживания узла (в отличие от Ethernet), обусловленное детерминированным методом доступа и возможностью управления приоритетом.

4. Asynchronous Transfer Mode. Обеспечивающая передачу цифровых, голосовых и мультимедийных данных по одним и тем же линиям. Изначальная скорость передачи была 155 Мбит/с, потом 662 Мбит/с и до 2,488 Гбит/с. Asynchronous Transfer Mode используется как в локальных, так и в глобальных сетях.

В отличие от традиционных технологий, применяемых в локальных сетях, Asynchronous Transfer Mode — технология с установлением соединения. То есть, перед сеансом передачи устанавливается виртуальный канал «отправитель–получатель», который не может использоваться другими станциями. В традиционных же технологиях соединение не устанавливается, а в среду передачи помещаются пакеты с указанным адресом. Несколько виртуальных каналов Asynchronous Transfer Mode могут одновременно сосуществовать в одном физическом канале.

Asynchronous Transfer Mode имеет следующие особенности:

a) обеспечение параллельной передачи;

b) работа всегда на определенной скорости (фиксируется пропускная способность виртуального канала);

c) использование пакетов фиксированной длины (53 байта);

d) маршрутизация и коррекция ошибок на аппаратном уровне;

e) одновременная передача данных, видео и голоса с гарантированно заданным качеством.

В качестве недостатка можно указать очень высокую стоимость оборудования.

Сетевой протокол — набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.Протокол TCP/IP — это два протокола нижнего уровня, являющиеся основой связи в сети Интернет. Протокол TCP (TransmissionControlProtocol) разбивает передаваемую информацию на порции и нумерует все порции. С помощью протокола IP (InternetProtocol) все части передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. При получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.Таким образом, пользователь получает возможность гибко комбинировать преимущества шинной и звездной топологий, а также легко изменять количество компьютеров, подключенных к сети. Протокол сетевого уровня IP и транспортные протоколы TCP и UDP реализуют двухуровневую схему адресации: номера TCP-портов и UDP-портов позволяют однозначно идентифицировать программу в рамках узла, однозначно определяемого IP-адресом. Следовательно, комбинация IP-адреса и номера порта позволяет однозначно идентифицировать программу в сети Интернет. Такой комбинированный адрес называется сокетом. Механизм передачи какого-либо пакета информации через сеть от клиентской программы, работающей на общем компьютере, клиентской программе, работающей на другом компьютере, можно условно представить в виде последовательной пересылки этого пакета сверху вниз от некоего протокола верхнего уровня, обеспечивающего взаимодействие с пользовательским приложением, протоколу нижнего уровня, организующему интерфейс с сетью, его трансляции на компьютер-получатель и обратной передачи протоколу верхнего уровня уже на удаленной машине.

Расчет экономических затрат

Развертывание локальной вычислительной сети подразумевает собой определенные материальные затраты на оборудование, программное обеспечение и проведение работ. Произведем расчет сметы.

Табл. 3.1.

Стоимость аппаратных средств для прокладки сети

Коннектор RJ-45, 5й категории (50 шт.)	100 руб
Коннектор RJ-11, 5й категории (30 шт.)	90 руб
Кабель-канал с перегородкой (соединительные элементы) (85 м)	24050 руб
Комплектующие элементы для кабель-канала	1030 руб
Патч-панель 19", 24 порта RJ–45, категория 5E	1430 руб
Кабельные стяжки	100 руб
Маркеры	560 руб
Коммутатор	3460 руб
ИБП	45 390 руб
Медиаконвертер	2720 руб
Внутренняя камера видеонаблюдения+ плата видеозахвата	7360 руб
Сплит-система для серверной	34800 руб
Мини АТC	9515 руб
Телефонный аппарат (7 шт.)	15624 руб
Телефонный кабель (200 м.)	600 руб
Силовая розетка (20 шт.)	3280 руб
Телекоммутационная стойка	6670 руб
Серверный компьютер	97732 руб
Клиентский компьютер (14 шт.)	387380 руб
Точка доступа WI-FI	5600 руб
Итого: 653678 руб

 

Таким образом затраты на сетевое оборудование без учета сервера составит 653678 руб.

Табл. 3.2

Стоимость Программного Обеспечения

Mandriva Enterprise Server 5	-
Windows 8.1 Professional (14 шт)	63588 руб
SAMBA	-
Microsoft Office 2013 (14 шт)	96718 руб
Кaspersky security 2016 (14 шт)	63000 руб
Итого: 223306 руб

 

Затраты на программное обеспечение составят 223306 рублей

Табл. 3.3

Компоненты серверного компьютера

Платформа	2 U, 8 * 3, HDD, 2 * 750 Вт
Процессор	Intel Xeon E5-2603, 2 Ггц
Память	16384 MB Kingston, DDR3-1333
Жесткий диск	HDD SAS 3,5 1TB; HDD SATA 3,5 500 GB
SSD накопители	SATA 2,5 Intel 710 300 GB
Блок питания	Два блока питания 750 Вт с горячей заменой
Общая стоимость сервера: 97 732 руб

 

Стоимость приобретения выделенного сервера составит 97 732 руб.

Таким образом общие затраты на сетевое оборудование, сервер и программное обеспечение составят 974716 руб.

В смете не учтены затраты на проведение работ в связи с тем, что работы по монтажу сети будут проведены силами специалистов самой компании.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, объединяющую компьютеры с целью разделения файлов, принтеров и других ресурсов, организации электронной почты и т. п.

В результате проектирования локальной вычислительной сети управления систем связи и телекоммуникаций получилась сеть, которая выполняет весь комплекс задач: обеспечивает общий доступ к файловому серверу; организацию и функционирование сетевых сервисов; обеспечивает возможность формирования необходимой отчётности; обеспечивает контроль и управление рабочими станциями.

В процессе разработки проекта был сделан обоснованный выбор типа сети на основе рассмотрения множества вариантов: клиент-сервер с звездно-шинной топологией. Предусмотрено расширение сети для ее дальнейшего роста.

При проектировании использовались IP – адреса класса В, так как в сети имеется рабочая станция. Присвоение адресов осуществлялось посредством DHCP.

В пункте расчета необходимого количества оборудования приведены данные и расчеты используемого оборудования. Стоимость аппаратных средств составила 653678 рублей, пакетов программного обеспечения - 223306 рублей, а так же всех компонентов сервера - 97 732 рублей. Общая сумма всех затрат составляет 974716 рублей. Все рассчитанные параметры удовлетворяют критериям работоспособности сети.

Составлен краткий план сети, где указаны все характеристики используемого оборудования. В разделе «Техника безопасности» рассмотрены правила обращения с электроинструментом и техника безопасности при работе с ним.

Разработанный проект был подвержен расчетами, связанными с работоспособностью сети.

Локальная вычислительная сеть, разработанная в данном проекте, обеспечивает:

1) высокоскоростную многоуровневую коммутацию;

2) контроль и разграничение доступа к сетевым ресурсам;

3) доступ к локальным сетевым устройствам (принтеры, сканеры и т.п.);

4) доступ к сети Интернет.

В итоге проект полностью соответствует техническим и санитарным нормам, величины задержки на пути и величина сокращения межкадрового интервала не превышают допустимые значения, экономические затраты соответствуют среднему уровню в отрасли.

ВВЕДЕНИЕ

Развитие и широкое применение ИТ в промышленности, управлении, связи, науке, образовании, сфере услуг, коммерческой, финансовой и других сферах человеческой деятельности являются в настоящее время приоритетным направлением. Эффект, достигаемый за счет применения ИТ, возрастает при увеличении масштабов обработки информации. Индустрия переработки информации достигла глобального уровня. Существует возможность выхода в глобальную вычислительную сеть с любого компьютера. Появившаяся на компьютерная сеть Internet сегодня превратилась в самое популярное средство коммуникации, с легкостью открывающее все преграды и границы на пути человеческого общения, воплощая все идеи, которые совсем недавно казались невероятными, а порой и фантастическими.

В наши дни любая компьютерная система, состоящая из нескольких ПК, перерастает в более сложную систему, которая потребует высокоскоростного обмена данными между компьютерами с сервисными возможностями. Такой обмен не может быть организован при помощи старых средств. Сегодня нужны наборы операционных систем (ОС) и прикладных программ, пригодных для принципиально новой информационной структуры - сети.Объект исследования – аппаратное и программное обеспечение локальной сети.Предметом является процесс построения офисной сети на базе проводных и беспроводных технологий.Цель данной работы заключается в разработке и построении локальной вычислительной сети. Для достижения поставленной цели должны выполняться следующие задачи:1) рассмотреть основные понятия о проводной и беспроводной сети;2) описать теоретические аспекты проводной и беспроводной сетей;3) изучить основные технологии построения локальных вычислительных сетей; 4) выявить, какие технологии будут более выгодны при проектировании офисной сети.Практическая значимость данной работы заключается в разработке пректа локальной вычислительной сети малого офиса на базе проводных и беспроводных технологий с учетом имеющегося плана здания, расположения рабочих и служебных помещений, сложности прокладки кабеля и установки оборудования, а также минимизации расходов на приобретение оборудования, программного обеспечения и проведение строительных и монтажных работ.

 

ГЛАВА I: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОВОДНОЙ И БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ

1.1 Основные свойства локальных сетей

 

Локальная сеть (локальная вычислительная сеть, ЛВС) – это комплекс оборудования и программного обеспечения, обеспечивающий передачу, хранение и обработку информации.

Назначение локальной сети.

Осуществление совместного доступа к данным, программам и оборудованию. У коллектива людей, работающего над одним проектом, появляется возможность работать с одними и теми же данными и программами не по очереди, а одновременно. Локальная сеть предоставляет возможность совместного использования оборудования. Оптимальный вариант - создание локальной сети с одним принтером на каждый отдел или несколько отделов. Файловый сервер сети позволяет обеспечить совместный доступ к программам и данным.

У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров.

Таким образом, главное отличие локальной сети от любой другой - это высокая скорость передачи информации по сети, так же хранение и редактирование информации на локальном файловом сервере. С помощью локального сервера пользователи могут обмениваться данными и одновременно их редактировать, что увеличивает работоспособность персонала.

На сегодняшний день трудно представить работу современного офиса без локальной вычислительной сети (ЛВС, LAN – Local Area Network), без информационно-вычислительной сети сейчас не обходится ни одно предприятие. Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой логически разделенную на структурные подсистемы кабельную систему здания или группы зданий, которая включает в себя кабельную локальную сеть, активное сетевое оборудование, серверы и рабочие станции.

ЛВС обеспечивает:

1) высокоскоростную многоуровневую коммутацию;

2) контроль и разграничение доступа к сетевым ресурсам;

3) доступ к локальным сетевым устройствам (принтеры, сканеры и т.п.);

4) доступ к сети Интернет.

На данный момент развитие сетевых технологий позволяет реализовать информационные сети самых различных конфигураций и вычислительных мощностей. Это связано с различными способами передачи информационных потоков: по витой паре, по оптоволокну, по выделенному радиоканалу. Также это связано с большим разнообразием активного коммутационного оборудования, которое применяется для локальных и глобальных связей.

История развития беспроводных сетей

 

Первая беспроводная сеть, получившая название ALOHAnet, была создана еще в 1971 году в Гавайском университете. В течение длительного времени она использовалась как площадка для проведения различных экспериментов, так как даже ученые не видели перспектив ее развития.

В конце 1980-х гг. с возникновением Интернета и стремительной всеобщей компьютеризации, которая привела к созданию локальных сетей, возникла необходимость разработки и внедрения новых технологий. В 1990 году комитет по стандартизации локальных сетей IEEE 802 (Institute of Electrical and Electronic Engineers) выступил с инициативой создания специальной группы. Основной задачей группы стала разработка полноценного стандарта беспроводных локальных сетей.

В запросе на разрешение проекта, представленного в мае 1991 года, указывалось, что создание беспроводного стандарта «ведется для соединения различной автоматической аппаратуры и станций или оборудования в целях их оперативного развертывания». При этом отмечалось, что станции могут быть переносными и размещаться на мобильных объектах.

В результате в 1991 году голландской фирмой NCR Corporation/AT&T (в дальнейшем компания была переименована в Lucent и Agere Systems) была создана беспроводная сеть, получившая название «Wi-Fi» (с англ. Wireless Fidelity – беспроводная точность). Термин «Wi-Fi» был придуман как игра слов с намеком на известную аббревиатуру «Hi-Fi» (High Fidelity — высокая точность).

Основателем технологии Wi-Fi считается Вик Хейз, который принимал активное участие при разработке стандартов IEEE 802.11b, 802.11g, 802.11a. В 2003 году он уволился из Agere Systems, так как компания не смогла выдержать жесткой конкуренции на рынке беспроводных технологий.

Хоть технология Wi-Fi и была изобретена в 1991 году, первый полноценный стандарт IEEE 802.11 широкой публике был представлен только в 1997 году. Однако данная версия Wi-Fi оказалась не востребована, так как она отличалась низкой пропускной способностью (до 2 Мбит/с, что было крайне недостаточно для локальной сети), плохой связью, малой дальностью действия. К тому же стоимость оборудования достигала несколько тысяч долларов, поэтому ее использование было просто экономически невыгодным.

Новый этап развития беспроводного Интернета.

Осень 1999 года считается переломным этапом в развитии беспроводного Интернета. В этот период на рынок поступили две новые спецификации – 802.11a и 802.11b. Максимальная пропускная способность версии 802.11a составляла 54 Мбит/с, а 802.11b – 11 Мбит/с.

Первоначально в широком доступе появилось Wi-Fi оборудование, которое было совместимо с 802.11b. Оно быстро завоевало мировой рынок и смогло составить значительную конкуренцию классическим методам построения локальной сети, в частности, Ethernet. При этом стоимость оборудования резко снизилась по сравнению с предыдущим поколением. В нем были полностью преодолены проблемы, характерные для ранних моделей.

Первые устройства, поддерживающие стандарт 802.11a, поступили в продажу только в 2001 году. В связи с тем, что рынок был уже заполнен оборудованием 802.11b, новый стандарт в первое время оказался невостребованным.

Летом 2003 года были закончены работы по созданию следующего стандарта 802.11g, который объединил в себе преимущества двух предыдущих версий. Максимальная скорость передачи данных составила 54 Мбит/с.

11 сентября 2009 года был утвержден новый стандарт IEEE 802.11n. При условии использования данного стандарта с другими устройствами 802.11n скорость передачи данных может составлять 216 Мбит/с. Согласно заявлениям разработчиков, теоретически 802.11n позволяет организовать передачу данных на скорости до 600 Мбит/с.

В период с 2011 по 2013 года осуществлялись разработки стандарта IEEE 802.11ac, официально принятого в 2014 году. Внедрение нового стандарта позволило достичь скорости передачи данных в несколько Гбит/с. Уже Крупнейшие мировые производители оборудования активно рекламируют устройства, который поддерживают стандарт IEEE 802.11ac. Успешное внедрение IEEE 802.11ac позволило существенно расширить возможности пользователей Интернета и сделало возможным передачу данных значительного объема в считанные минуты.

В настоящее время уже практически нереально представить себе компьютер без встроенного приемопередатчика Wi-Fi, ведь данная технология позволяет быстро развернуть компьютерную сеть в любых условиях. Технология Wi-Fi стала неотъемлемым атрибутом бизнес-центров, вокзалов, гостиниц, ресторанов, где каждый желающий может свободно получить доступ в глобальную сеть. Очевидно, что данная технология будет и дальше активно развиваться, при этом, качество связи, дальность и скорость передачи данных будет неуклонно возрастать. Ведь уже сейчас существуют технологии, которые позволяют передавать данные по Wi-Fi на расстояние около 100 км.

 

Топология и виды сетей

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. Существует три базовые топологии сети:

1. Шина (bus) — все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам.

2. Звезда (star) — бывает двух основных видов:

a) Активная звезда — к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи. Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального — одному или нескольким периферийным.

b) Пассивная звезда. В настоящее время она распространена гораздо более широко, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в наиболее популярной сегодня сети Ethernet (о которой будет сказано далее). В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а специальное устройство — коммутатор или, как его еще называют, свитч (switch), который восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их непосредственно получателю.

3. Кольцо (ring) — компьютеры последовательно объединены в кольцо.

Передача информации в кольце всегда производится только в одном направлении. Каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от предыдущего.

На практике нередко используют и другие топологии локальных сетей, однако большинство сетей ориентировано именно на три базовые топологии.

Виды локальных сетей:

1. Одноранговые локальные сети - сети, где все компьютеры равноправны: каждый из компьютеров может быть и сервером, и клиентом. Пользователь каждого из компьютеров сам решает, какие ресурсы будут предоставлены в общее пользование.

2. Локальные сети с централизованным управлением (серверные локальные сети). В локальных сетях с централизованным управлением сервер обеспечивает взаимодействия между рабочими станциями, выполняет функции хранения данных общего пользования, организует доступ к этим данным и их передачу.

Существует большое количество технологий: Ethernet, FDDI, TokenRing, ATM, UltraNet и другие. Мы начнем рассмотрение с самой широко распространенной технологии:

1. Ethernet. Эта технология была разработана в 1973 году исследовательским центром в Пало-Альто. Ethernet представляет архитектуру сетей с разделяемой средой и широковещательной передачей, т. е. сетевой пакет посылается сразу на все узлы сегмента сети. Поэтому для приема адаптер должен принимать все сигналы, а уже потом отбрасывать ненужные, если они предназначались не ему. Перед началом передачи данных адаптер прослушивает сеть. Если в данный момент сеть кем-то используется, то адаптер задерживает передачу и продолжает прослушивание. В Ethernet может произойти ситуация, когда два сетевых адаптера, обнаружив «тишину» в сети, начинают одновременно передавать данные. В этом случае происходит сбой, и адаптеры начинают передачу заново через небольшой случайный промежуток времени.

На сегодняшний день Ethernet обеспечивает три скорости передачи данных — 10 Мбит/c, 100 Мбит/с (FastEthernet) и 1000 Мбит/с (GigabitEthernet). Существует еще 1Base5 Ethernet (1 Мбит/с), но он практически не применяется.

2. Fiber Distributed Data Interface – спецификация для сетевой архитектуры высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям.

a) Скорость передачи — 100 Мбит/с.

b) Топология — кольцо или гибридная (на основе звездообразных

топологий).

c) Метод доступа, как и у TokenRing (см.далее) — маркерный с

возможностью циркулирования множества пакетов в кольце.

d) Максимальное количество станций — 1000, максимальное расстояние 45 км.

Высокая надежность, пропускная способность и допустимые расстояния, с одной стороны, и высокая стоимость оборудования, с другой, ограничивают область применения FDDI соединением фрагментов локальных сетей, построенных по более дешевым технологиям.

Технология, основанная на принципах FDDI, но с применением в качестве среды передачи медной витой пары, называется CDDI. Хотя стоимость построения сети CDDI ниже, чем FDDI, теряется очень существенное преимущество — большие допустимые расстояния.

3. Token Ring. Архитектура сетей с кольцевой логической топологией и методом доступа с передачей маркера.

В 1970 году эта технология была разработана компанией IBM, а после стала основой стандарта IEEE 802.5. Когда используется этот стандарт, данные логически всегда передаются последовательно от станции к станции по кольцу, хотя физическая реализация этого стандарта не «кольцо», а «звезда».

При использовании TokenRing в сети постоянно циркулирует пакет (по кольцу), называемый маркером. При приеме пакета станция может удерживать его в течение некоторого времени или передать далее.

В центре «звезды» находится MAU — хаб с портами подключения каждого узла. Для подключения используются специальные разъемы, чтобы обеспечить замкнутость кольца TokenRing даже при отключении узла от сети.

Существует несколько вариантов разводки сетей на основе TokenRing. Облегченный вариант обеспечивает подключение до 96 станций к 12 хабам с максимальным удалением от хаба — 45 м. Стационарная разводка обеспечивает подключение до 260 станций и 33 хабов с максимальным расстоянием между устройствами до 100 м, но при использовании оптоволоконных кабелей расстояние увеличивается до 1 км.

Основное преимущество TokenRing — заведомо ограниченное время обслуживания узла (в отличие от Ethernet), обусловленное детерминированным методом доступа и возможностью управления приоритетом.

4. Asynchronous Transfer Mode. Обеспечивающая передачу цифровых, голосовых и мультимедийных данных по одним и тем же линиям. Изначальная скорость передачи была 155 Мбит/с, потом 662 Мбит/с и до 2,488 Гбит/с. Asynchronous Transfer Mode используется как в локальных, так и в глобальных сетях.

В отличие от традиционных технологий, применяемых в локальных сетях, Asynchronous Transfer Mode — технология с установлением соединения. То есть, перед сеансом передачи устанавливается виртуальный канал «отправитель–получатель», который не может использоваться другими станциями. В традиционных же технологиях соединение не устанавливается, а в среду передачи помещаются пакеты с указанным адресом. Несколько виртуальных каналов Asynchronous Transfer Mode могут одновременно сосуществовать в одном физическом канале.

Asynchronous Transfer Mode имеет следующие особенности:

a) обеспечение параллельной передачи;

b) работа всегда на определенной скорости (фиксируется пропускная способность виртуального канала);

c) использование пакетов фиксированной длины (53 байта);

d) маршрутизация и коррекция ошибок на аппаратном уровне;

e) одновременная передача данных, видео и голоса с гарантированно заданным качеством.

В качестве недостатка можно указать очень высокую стоимость оборудования.