Устройство и технология для создания беспроводной и проводной сети

Архитектуры или технологии локальных сетей можно разделить на два поколения. К первому поколению относятся архитектуры, обеспечивающие низкую и среднюю скорость передачи информации: Ethernet (10 Мбит/с), Token Ring (16 Мбит/с). Для передачи данных эти технологии используют кабели с медной жилой.

Ко второму поколению технологий относятся современные высокоскоростные архитектуры: Fiber Distributed Data Interface (100 Мбит/с), Asynchronous Transfer Mode (155 Мбит/с) и модернизированные версии архитектур первого поколения (Ethernet): Fast Ethernet (100 Мбит/с) и Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с).

Усовершенствованные варианты архитектур первого поколения рассчитаны как на применение кабелей с медными жилами, так и на волоконно-оптические линии передачи данных.

Новые технологии (Fiber Distributed Data Interface и Asynchronous Transfer Mode) ориентированы на применение волоконно-оптических линий передачи данных и могут использоваться для одновременной передачи информации различных типов (видеоизображения, голоса и данных).

Сетевая технология – это минимальный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения вычислительной сети. Сетевые технологии называют базовыми технологиями. В настоящее время насчитывается огромное количество сетей, имеющих различные уровни стандартизации, но широкое распространение получили такие известные технологии, как Ethernet, Token-Ring, Arcnet, FDDI.

Рассмотрим различные методы доступа к сети:

1. Метод доступа Ethernet является методом множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий (конфликтов). Перед началом передачи каждая рабочая станция определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, станция начинает передачу данных. Реально конфликты приводят к снижению быстродействия сети только в том случае, когда работают 80–100 станций.

2. Метод доступа Arcnet. Этот метод доступа получил широкое распространение в основном благодаря тому, что оборудование Arcnet дешевле, чем оборудование Ethernet или Token ring. Arcnet используется в локальных сетях с топологией «звезда».

Один из компьютеров создает специальный маркер (специальное сообщение), который последовательно передается от одного компьютера к другому. Если станция должна передать сообщение, она, получив маркер, формирует пакет, дополненный адресами отправителя и назначения. Когда пакет доходит до станции назначения, сообщение «отцепляется» от маркера и передается станции.

3. Метод доступа Token ring. Этот метод разработан фирмой IBM; он рассчитан на кольцевую топологию сети. Данный метод напоминает Arcnet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. В отличие от Arcnet при методе доступа Token ring предусмотрена возможность назначать разные приоритеты разным рабочим станциям.

В настоящее время существуют следующие базовые технологии сетей.

Технология Ethernet наиболее популярна в мире. В классической сети Ethernet применяется стандартный коаксиальный кабель двух видов (толстый и тонкий). Однако все большее распространение получила версия Ethernet, использующая в качестве среды передачи витые пары, так как монтаж и обслуживание их гораздо проще. Применяются топологии типа “шина” и типа “пассивная звезда”.

Стандарт определяет четыре основных типа среды передачи:

1) 10BASE5 (толстый коаксиальный кабель);

2) 10BASE2 (тонкий коаксиальный кабель);

3) 10BASE-T (витая пара);

4) 10BASE-F (оптоволоконный кабель).

Fast Ethernet – высокоскоростная разновидность сети Ethernet, обеспечивающая скорость передачи 100 Мбит/с. Сети Fast Ethernet совместимы с сетями, выполненными по стандарту Ethernet. Основная топология сети Fast Ethernet - пассивная звезда.

Стандарт определяет три типа среды передачи для Fast Ethernet:

1) 100BASE-T4 (счетверенная витая пара);

2) 100BASE-TX (сдвоенная витая пара);

3) 100BASE-FX (оптоволоконный кабель).

Gigabit Ethernet – высокоскоростная разновидность сети Ethernet, обеспечивающая скорость передачи 1000 Мбит/с.

Стандарт сети Gigabit Ethernet в настоящее время включает в себя следующие типы среды передачи:

1) 1000BASE-SX – сегмент на мультимодовом оптоволоконном кабеле с длиной волны светового сигнала 850 нм;

2) 1000BASE-LX – сегмент на мультимодовом и одномодовом оптоволоконном кабеле с длиной волны светового сигнала 1300 нм;

3) 1000BASE-CX – сегмент на электрическом кабеле (экранированная витая пара);

4) 1000BASE-T – сегмент на электрическом кабеле (счетверенная неэкранированная витая пара).

В связи с тем, что сети совместимы, легко и просто соединять сегменты Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet в единую сеть.

Сеть Token-Ring предложена фирмой IBM. Token-Ring предназначалась для объединение в сеть всех типов компьютеров, выпускаемых IBM (от персональных до больших). Сеть Token-Ring имеет звездно-кольцевую топологию.

Сеть Arcnet - это одна из старейших сетей. В качестве топологии сеть Arcnet использует “шину” и “пассивную звезду”. Сеть Arcnet пользовалась большой популярностью. Среди основных достоинств сети Arcnet можно назвать высокую надежность, низкую стоимость адаптеров и гибкость. Основным недостаткам сети является низкая скорость передачи информации (2,5 Мбит/с).

Fiber Distributed Data Interface – стандартизованная спецификация для сетевой архитектуры высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи – 100 Мбит/с.

Основные технические характеристики сети FDDI следующие:

1) максимальное количество абонентов сети – 1000;

2) максимальная протяженность кольца сети – 20 км;

3) максимальное расстояние между абонентами сети – 2 км;

4) среда передачи – оптоволоконный кабель;

5) мeтод доступа – маркерный;

6) скорость передачи информации – 100 Мбит/с.

Основой любой локальной сети являются ПК, которые подключаются к сети с помощью сетевой карты. Все компьютеры локальных сетей можно разделить на два класса: серверы и рабочие станции.

Сетевой адаптер – это специальное устройство, которое предназначено для сопряжения компьютера с локальной сетью и для организации двунаправленного обмена данными в сети. Сетевая карта вставляется в свободный слот расширения на материнской плате и оборудована собственным процессором и памятью, а для подключения к сети имеет разъем типа RJ-45. Наиболее распространены карты типа PCI, которые вставляются в слот расширения PCI на материнской плате. В зависимости от применяемой технологии Ethernet, Fast Ethernet или Gigabit Ethernet и сетевой карты скорость передачи данных в сети может быть: 10, 100 или 1000 Мбит/с.

 

В качестве кабелей соединяющих отдельные ПК и коммуникационное оборудование в локальных сетях применяются:

1) Витая пара – передающая линия связи, которая представляет собой два провода, перекрученных друг с другом с определенным шагом с целью снижения влияния электромагнитных полей.

2) Коаксиальный кабель – кабель, который состоит из одного центрального проводника в изоляторе и второго проводника расположенного поверх изолятора.

3) Оптический кабель – это кабель, в котором носителем информации является световой луч, распространяющийся по оптическому волокну.

4) Кроме того, в качестве передающей среды в беспроводных локальных сетях используются радиоволны в микроволновом диапазоне.

К коммуникационному оборудованию локальных сетей относятся: трансиверы, повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

Часть оборудования (приемопередатчики или трансиверы, повторители или репитеры и концентраторы или hubs) служит для объединения нескольких компьютеров в требуемую конфигурацию сети. Соединенные с концентратором персональным компьютером образуют один сегмент локальной сети, т.е. концентраторы являются средством физической структуризации сети, так как, разбивая сеть на сегменты, упрощают подключение к сети большого числа.

Другая часть оборудования (мосты, коммутаторы) предназначены для логической структуризации сети. Так как локальные сети являются широковещательными (Ethernet и Token Ring), то с увеличением количества компьютеров в сети, построенной на основе концентраторов, увеличивается время задержки доступа компьютеров к сети и возникновению коллизий. Поэтому в сетях построенных на хабах устанавливают мосты или коммутаторы между каждыми тремя или четырьмя концентраторами, т.е. осуществляют логическую структуризацию сети с целью недопущения коллизий.

Третья часть оборудования предназначена для объединения нескольких локальных сетей в единую сеть: маршрутизаторы (routers), шлюзы (gateways). К этой части оборудования можно отнести и мосты (bridges), а также коммутаторы (switches).

Повторители (repeater) – устройства для восстановления и усиления сигналов в сети, служащие для увеличения ее длины.

Приемопередатчики (трансиверы) – это устройства, предназначенные для приема пакетов от контроллера рабочих станций сети и передачи их в сеть. Трансиверы (конверторы) могут преобразовывать электрические сигналы в другие виды сигналов (оптические или радиосигналы) с целью использования других сред передачи информации.

Концентраторы или хабы (Hub) – устройства множественного доступа, которые объединяет в одной точке отдельные физические отрезки кабеля, образуют общую среду передачи данных или сегменты сети, т.е. хабы используются для создания сегментов и являются средством физической структуризации сети.

Мосты (bridges) – это программно – аппаратные устройства, которые обеспечивают соединение нескольких локальных сетей между собой. Мосты предназначены для логической структуризации сети или для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые физические различия.

Коммутаторы (switches) – программно-аппаратные устройства, являются быстродействующим аналогом мостов, которые делят общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов с помощью одного или нескольких концентраторов. Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту коммутатора. При поступлении данных с компьютера - отправителя на какой-либо из портов коммутатор передаст эти данные, но не на все порты, как в концентраторе, а только на тот порт, к которому подключен сегмент, содержащий компьютер - получатель данных.

Маршрутизаторы (routers). Эти устройства обеспечивают выбор маршрута передачи данных между несколькими сетями, имеющими различную архитектуру или протоколы. Они обеспечивают сложный уровень сервиса, так как могут выполнять “интеллектуальные” функции: выбор наилучшего маршрута для передачи сообщения, адресованного другой сети, защиту данных, буферизацию передаваемых данных, различные протокольные преобразования. Маршрутизаторы применяют только для связи однородных сетей.

Шлюзы (gateway) – устройства (компьютер), служащие для объединения разнородных сетей с различными протоколами обмена. Шлюзы выполняют протокольное преобразование для сети, в частности преобразование сообщения из одного формата в другой.

Эффективность функционирования ЛВС определяется параметрами, выбранными при конфигурировании сети. Конфигурация сети базируется на существующих технологиях и мировом опыте, а также на принятых во всем мире стандартах построения ЛВС и определяется требованиями, предъявляемыми к ней, а также финансовыми возможностями организаций.

Исходя из существующих условий и требований, в каждом отдельном случае выбирается топология сети, кабельная структура, коммуникационное оборудование, протоколы и методы передачи данных, способы организации взаимодействия устройств, сетевая операционная система.

2.2. Конфигурация и настройка сети

 

Прежде чем приступить к настройке локальной сети, необходимо задать сетевое имя компьютера для идентификации его в сети, а также указать название рабочей группы. Для этого необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши на значке «Мой компьютер (My Computer)», расположенном на Рабочем столе Windows, выбрать в появившемся меню пункт «Свойства (Properties)» и перейти ко вкладке «Имя компьютера (Computer Name)» открывшегося окна «Система: Свойства (System Properties)».

Щелкнуть мышью на кнопке «Изменить (Change)», чтобы создать или изменить сетевое имя компьютера и название рабочей группы.

В поле «Имя компьютера (Computer Name)» диалогового окна «Изменение имени компьютера (Computer Name Changes)» ввести сетевое имя локальной машины. Если производится подключение к сети, используя удаленный домен, нужно установить переключатель «Является членом (Member of)» в положение «Домен (Domain)» и ввести в соответствующее поле название домена; если компьютер входит в сетевую рабочую группу - выбрать режим «Рабочей группы (Workgroup)» и набрать ее название в расположенном рядом поле.

Компьютеры, работающие в больших корпоративных сетях, нередко используют DNS-сервер для определения своего сетевого адреса. Если необходимо изменить конфигурацию DNS, нужно щелкнуть мышью на кнопке «Дополнительно (More)» и ввести в поле «Основной DNS-суффикс этого компьютера (Primary DNS suffix of this computer)» DNS-суффикс локального компьютера.

Если необходимо, чтобы при подключении к другому домену DNS-суффикс компьютера автоматически менялся, нужно установить флажок рядом с функцией «Сменить основной DNS-суффикс при смене членства в домене (Change primary DNS suffix when domain membership changes)» и щелкнуть на кнопке OK, чтобы вернуться в окно «Изменение имени компьютера (Computer Name Changes)».

Теперь необходимо настроить компьютер для работы в локальной сети. Нужно вернуться на вкладку «Имя компьютера (Computer Name)» окна Система: «Свойства (System Properties)» и нажать кнопку «Идентификация (Network ID)». На экране появится окно мастера «Сетевая идентификация (Network Identification Wizard)».

Щелкнуть на кнопке «Далее (Next)». В следующем окне будет предложено выбрать вариант подключения к локальной сети: если компьютер является частью большой корпоративной сети и необходимо установить соединение с другими сетевыми компьютерами, то следует выбрать режим «Компьютер входит в корпоративную сеть, и во время работы использую его для соединения с другими компьютерами (This computer is a part of business network, and I use it to connect to other computers at work)». Если же компьютер подключен к небольшой домашней сети, то нужно установить переключатель в положение «Компьютер предназначен для домашнего использования и не входит в корпоративную сеть (This computer is for home use and is not part of business network)».

Щелкнуть на кнопке «Далее (Next)». В случае подключения к домашней сети конфигурация компьютера на этом будет закончена, останется только нажать на кнопку «Готово (Finish)», чтобы покинуть окно мастера «Сетевая идентификация». При подключении к корпоративной сети потребуется указать метод входа в сеть: если в ней используется домен, устанавливается переключатель в режим «Моя организация использует сеть с доменами (My company uses network with a domain)», а если подключение к рабочей группе - режим «Моя организация использует сеть без доменов (My company uses network without a domain)», в следующем окне вводится название рабочей группы, в которую входит компьютер, и нажимается кнопка «Готово (Finish)».

При подключении к сети, использующей сетевой домен, потребуется следующая информация:

1) имя пользователя для подключения к домену;

2) пароль;

3) учетная запись для подключения к домену;

4) сетевое имя компьютера;

5) имя домена.

В следующем окне предстоит ввести имя пользователя сети в поле «Пользователь (User)», набрать в поле «Пароль (Password)» сетевой пароль и указать в поле «Домен (Domain)» имя домена.

Снова нажать на кнопку «Далее (Next)» и в следующем окне набрать сетевое имя компьютера – поле «Имя компьютера (Computer Name)» – и сетевое имя домена, если оно отличается от домена, через который производится вход в локальную сеть.

Снова нажать на кнопку «Далее (Next)»: компьютер идентифицирован в локальной сети. Щелкнуть на кнопке «Готово (Finish)», чтобы покинуть окно мастера «Сетевая идентификация».

Перезагрузить компьютер, чтобы все внесенные в настройку сети изменения вступили в силу.

Настройка протоколов и конфигурации сети:

Автоматически создаваемые «Мастером настройки сети (Network Setup Wizard)» настройки режимов доступа в сеть и сетевых протоколов могут не соответствовать действующей конфигурации локальной сети, вследствие чего работа в ней будет невозможна. Если в папке «Сетевое окружение (My Network Places)» нет значков подключенных к локальной сети компьютеров, придется изменить настройки сетевых протоколов вручную. Для этого потребуется следующее:

1) сетевой протокол, используемый в локальной сети;

2) IP-адрес компьютера и используемая маска подсети, если сеть работает на основе протокола TCP/IP;

3) применяемая в сети конфигурация DNS и WINS;

4) IP-адрес шлюза, если таковой присутствует в локальной сети.

Необходимо перейти в папку «Сетевое окружение (My Network Places)» и выбрать пункт «Отобразить сетевые подключения (Network Connections)» в панели инструментов «Сетевые задачи (Network Tasks)». На экране появится системное окно «Сетевые подключения (Network Connections)» со значками всех настроенных в системе сетевых подключений.

Дважды щелкнуть мышью на значке соответствующего сетевого подключения, чтобы вызвать на экран окно статуса локальной сети.

Для того чтобы внести какие-либо изменения в конфигурацию локальной сети, щелкнуть на кнопке «Изменение настроек подключения (Properties)». На экране появится диалоговое окно свойств сетевого подключения.

Если необходимо изменить аппаратные настройки сетевого адаптера, то нужно щелкнуть на кнопке «Настроить (Configure)», а для того чтобы при подключении к локальной сети в области уведомлений Windows отображался графический индикатор, надо установить флажок рядом с функцией «При подключении вывести значок в области уведомлений (Show icon in notification area when connected)».

Если локальная сеть работает с использованием протоколов NetBEUI или IPX/SPX, следует установить поддержку этих протоколов в системе. Для этого нужно щелкнуть на кнопке «Установить (Install)», в появившемся меню выбрать пункт «Протокол (Protocol)» и в открывшемся окне дважды щелкнуть на пункте «NWLink IPX/SPX/NetBIOS-совместимый транспортный протокол (NWLink IPX/SPX/NetBIOS Compatible Transport Protocol)».

Если локальная сеть работает с использованием протокола TCP/IP, необходимо настроить его параметры в соответствии с действующей сетевой конфигурацией. Для этого надо выделить пункт «Протокол Интернета TCP/IP (Internet Protocol TCP/IP)» в окне «Подключение по локальной сети: свойства (Local Area Connection Properties)» и нажать на кнопку «Свойства (Properties)». На экране появится окно настройки протокола TCP/IP.

Ввести IP-адрес локального компьютера в поле «Использовать следующий IP-адрес (IP Address)», а в поле «Маска подсети (Subnet mask)» - маску подсети. Если в локальной сети используется шлюз, его IP-адрес необходимо указать в поле «Основной шлюз (Default gateway)». В том случае, если в сети предусмотрено использование DNS-серверов, указываются IP-адреса первичного и вторичного DNS-серверов в полях «Предпочитаемый DNS-сервер (Preferred DNS server)» и «Альтернативный DNS-сервер (Alternate DNS server)».

Если в сети используется более одного шлюза, возможно настроить их параметры, воспользовавшись вкладкой «Параметры IP (IP Settings)» диалогового окна «Дополнительные параметры TCP/IP (Advanced TCP/IP Settings)». Оно открывается нажатием на кнопку «Дополнительно (Advanced)». Перейти ко вкладке DNS и введите DNS-суффикс в поле «DNS суффикс для подключения (DNS suffix for this connection)», если этого требует конфигурация DNS-сервера. И, наконец, настроить конфигурацию WINS можно при помощи одноименной вкладки окна «Дополнительные параметры TCP/IP». По умолчанию поддержка WINS для протокола TCP/IP отключена.

Щелкнуть на кнопке OK, чтобы сохранить изменения, внесенные в настройки сетевой конфигурации. Для того, чтобы эти изменения вступили в силу, потребуется перезагрузка компьютера.

2.3. Система мониторинга и управления сетью

 

Naumen Network Manager выполняет комплексное сканирование сети, опрашивая все серверы, рабочие станции, коммутаторы, маршрутизаторы, принтеры и т.д. На каждом сетевом устройстве выявляются запущенные сетевые сервисы и приложения, в том числе нестандартные, работающие на определенных пользователем портах. Система не требует установки на устройствах дополнительного аппаратного и программного обеспечения. Необходимые для аутентификации и авторизации реквизиты доступа задаются в центральном репозитории.

Система поддерживает работу с сетями любого масштаба – от небольших офисных, до территориально-распределенных сетей крупных предприятий, дата-центров, международных корпораций и телекоммуникационных операторов.

При использовании в малых и средних сетях система позволяет контролировать производительность и доступность наиболее критичных сетевых сервисов, осуществляет мониторинг и анализ трафика и пропускной способности сетей, упрощает планирование дальнейшего развития.

При работе с многоуровневыми, территориально-распределенными сетевыми структурами система осуществляет контроль за виртуальной инфраструктурой, работой беспроводных устройств, VoIP-сетями, мониторинг удаленных информационных центров и т.д.

Система мониторинга и управления сетью позволяет при необходимости инициировать тревогу как событием, так и состоянием сетевых сервисов, при этом количество условий срабатывания тревоги может быть неограниченным. Получение тревожных оповещений можно настроить любым удобным способом – от всплывающих окон и звуковых сигналов, до отправки SMS и уведомлений на email. Обработка тревоги может быть выполнена как с ожиданием корректирующих действий (в случае их отсутствия может быть проведена эскалация), так и автоматически в интерактивном или не интерактивном режиме.

Центр мониторинга сети автоматически преобразует в события и сохраняет в Журнале событий оповещения, получаемые от сетевых сервисов (сообщения Syslog, ловушки SNMP, системные события Windows и т.д.). После просмотра в журнале событие можно подтвердить, назначить для него тревогу и пр. Предусмотрена удобная фильтрация и сортировка событий в реальном времени и по истории.

Система управления сетью Naumen Network Manager представляет собой гибкую платформу, легко настраиваемую под самую сложную и многоуровневую инфраструктуру. Для каждого отслеживаемого параметра можно отдельно задать оптимальную конфигурацию, в том числе интервалы опроса, настройки хранения истории изменений, кэширования и т.д.

Особенности мониторинга и анализа сетей:

Для проведения мониторинга не требуется установка специальных агентов на сетевые устройства.

При добавлении нового сетевого устройства интервалы опроса и параметры мониторинга для него выбираются автоматически.

Реализованы тонкая настройка параметров опроса и анализа статистики, кэширование собранных данных, которые могут использоваться другими компонентами системы.

Устройства разных типов можно произвольно объединять в группы и в дальнейшем выполнять с ними групповые операции.

Клиентская часть программного продукта позволяет обрабатывать информацию сразу от нескольких удаленных серверов, обеспечивая централизованный мониторинг крупных территориально-распределенных сетей из одного головного офиса.