Принцип побудови, архітектура і топологія локальних обчислювальних мереж

Локальні обчислювальні мережі бувають реальні та штучні. Штучні мережі об'єднують лише два ПК, з'єднані між собою через паралельні або послідовні порти. Інколи їх ще називають з'єднаними за нуль-модемним кабелем або через нуль-слот. Реальні комп'ютерні мережі у свою чергу поділяються на однорангові та мережі з ви­діленим сервером.

Однорангові мережі не передбачають виділення спеціальних комп'ютерів, що організовують роботу мережі. Кожний користувач, який підключився до такої мережі, виділяє в загальне користування частину своїх ресурсів, а також користується загальними ресурсами всієї мережі. В одноранговій мережі кожний комп'ютер може бути сервером. Але якщо користувач працює на комп'ютері із потужними програмами, а інші користувачі працюють із файлами на цьому самому комп'ютері, то вони сильно заважатимуть один одному. Тому в сучасних локальних мережах використовуються спеціальні виділені комп'ютери, що займаються лише обслуговуванням локальної мережі.

Мережі з виділеним сервером складніші. Один із ПК оголо­шується головним комп'ютером мережі, тобто сервером, а інші ком­п'ютери - робочими станціями.

Робоча станція може і надалі виконувати функції автоном­ного комп'ютера.

Сервер виконує управління мережею та підтримання її праце­здатності, зберігає загальну інформацію та поновлює її, виконує резервне копіювання даних тощо. У мережах, що складаються більше ніж із 20 ПК, наявність сервера обов'язкова, інакше продуктивність мережі буде незадовільною.

Через велику кількість сервісних функцій доцільно розділяти сервери за їх функціональним призначенням. Наприклад, існують файл-сервери для обробки, зберігання та надання файлів ком­п'ютерній мережі, сервери доступу для забезпечення ефективного доступу абонентським системам до комп'ютерних мереж, сервери баз даних для збереження масивів інформації тощо.

Для серверів використовуються спеціально виготовлені ком­п'ютери з ретельно дібраними за параметрами блоками, а також високою сумісністю апаратних засобів із програмним забезпеченням. Загальною умовою є використання джерела безперервного живлення - UPS, що забезпечує безперебійну роботу сервера навіть у випадку відключення живлення в електричній мережі. Усередині UPS вмон­товано аналізатор, що перемикає комп'ютер на споживання енергії від батарей. Звичайно, комп'ютер не може довго працювати на батареї, але часу, який надає UPS, цілком достатньо для коректного завер­шення роботи сервера.

Підключення робочих станцій здійснюється із допомогою мережних адаптерів, що виконують низку функцій щодо приймання та передачі пакетів даних під управлінням відповідного програмного забезпечення. Пакети адресуються робочим станціям, кожна з яких повинна мати індивідуальну адресу в мережі. Конструктивно адаптер реалізовано у вигляді спеціальної плати, вмонтованої в ПК. Мережні адаптери підтримують різну швидкість обміну даними. Такі сучасні локальні мережі, як, наприклад, Fasy Ethernet, 100-Аnу Lan, FDDI забезпечують швидкість обміну даними до 100 Мбіт/с.

Як передавальне середовище в локальних мережах викорис­товують кабельну проводку.

Найпоширеніші види мережного кабелю:

• коаксіальний, що нагадує телевізійний;

• вита (твісторна) пара;

• волоконно-оптичний.

Коаксіальний кабель (досить рідко використовується в сучас­них ЛОМ) буває двох тилів: грубий коаксіальний (10 Ьаsе 5) і тонкий коаксіальний (10 Ьаsе 2). Від типу кабелю залежать такі характеристики мережі, як: максимальна довжина кабелю і макси­мальна кількість робочих станцій, що підключаються до мережі; стійкість до магнітного поля та інших перешкод. Наприклад, макси­мально допустима довжина одного сегмента тонкого Ethernet не повинна перевищувати 185 м.

Переваги: невелика кількість кабелю для монтажу, дешевизна кабелю та простота підключення додаткових станцій.

Недоліки: дуже велика чутливість до пошкодження кабельної мережі.

Вита (твісторна) пара набула великої популярності завдяки найбільшій гнучкості створення ЛОМ за помірної вартості. Існує кілька типі^в кабелю зі скрученими парами провідників різних категорій, які можуть мати від 4 до 12 і навіть більшу кількість пар неекранованих або екранованих проводів. Використання витої пари передбачає застосування відповідного мережного обладнання концентраторів і комутаторів. Максимальна довжина кабелю від комп'ютері до концентратора (комутатора) - 100 м,

Переваги: велика стійкість до пошкодження кабелю і легкість локалізації дефектів, можливість нарощування мережі та збільшення пропускної спроможності.

Недоліки: великі витрати кабелю та затрати на додаткове мережне обладнання

Найперспективнішим передавальним середовищем є волокон-но-оптичн1*й кабель, що являє собою тонку скляну нитку товщиною 50 - 100 мкм. Інформація по такому кабелю передається із допомогою світлових сигналів, що генеруються лазерами. Оптичне волокно досить гнучке, більш тонке і легке ніж звичайний коаксіальний кабель, дає змогу передавати інформацію на великі відстані (до 2 км), а також здійснити електричну ізоляцію пристроїв один від одного.

Переваги: велика пропускна спроможність, максимальний захист від прослуховування та перешкод.

Недоліки: велика ціна кабелю та, особливо, мережного облад­нання.

У деяких типах мереж кабелі з'єднують комп'ютери безпо­середньо, інших з'єднання відбувається через спеціальні пристрої - мости, маршрутизатори, концентратори (хаби) та комутатори.

Мости використовуються для з'єднання мережних сегментів, що мають різне фізичне середовище (коаксіальний та оптоволоконний кабелі) або однакові чи подібні протоколи передачі даних. Мости аналізують фільтрують і надсилають повідомлення, тобто пропус­кають лише потік даних (трафік), адресований комп'ютерам певного сегмента мережі з іншого боку моста.

Маршрутизатори - це спеціалізовані комп'ютери або програмне забезпечення, які забезпечують кращу продуктивність і гнучкіше керування ресурсами. Маршрутизатори проводять лише потік даних, адресований конкретному отримувачу на іншому боці. Останнім часом вони витісняють мости, перебираючи на себе їх функції.

Концентратори ретранслюють повідомлення (пакети даних), що до них надходять, у всіх напрямах, крім того, звідки вони прийшли.

Комутатори використовуються для підвищення пропускної спроможності мережі. Вони виконують функції концентраторів, але передають повідомлення лише за тією адресою, за якою знаходиться отримувач. Отже, комутатор неначе розбиває мережу на кілька сегментів, не пропускаючи в кожний сегмент повідомлення, не призначені для нього. Це значною мірою знижує навантаження на мережу (мережний трафік). Комутатори коштують дорожче ніж концентратори. Тому часто до комутатора підключаються не окремі комп'ютери, а концентратори підрозділів і сервер із загальними базами даних підприємства.