Структурная схема лвс организаций. Проводная локальная сеть (LAN)

06.03.2020

1 Схема локальной вычислительной сети

При проектировании будет применяться топология «звезда». Иерархическая звезда состоит из главного коммутатора, к которому подсоединены рабочие станции. Топология «звезда» имеет ряд преимуществ:

– недорогой кабель и быстрая установка;

– легкое объединение рабочих групп;

– простое расширение сети.

Преимуществом такой топологии является также возможность простого исключения неисправного узла. Звездообразная топология обеспечивает защиту от разрыва кабеля. Если кабель рабочей станции будет поврежден, это не приведет к выходу из строя всего сегмента сети. Она позволяет также легко диагностировать проблемы подключения, так как каждая рабочая станция имеет свой собственный кабельный сегмент, подключенный к коммутатору. Для диагностики достаточно найти разрыв кабеля, который ведет к неработающей станции. Остальная часть сети продолжает нормально работать.

Для школы выбрана клиент-серверная архитектура. При этом я руководствовался следующими причинами:

– количество пользователей превышает десяти;

– требуется централизованное управление ресурсами или резервное копирование;

– необходим специализированный сервер;

– нужен доступ к глобальной сети;

– требуется разделять ресурсы на уровне пользователей;

– обеспечивает централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование.

Архитектура клиент – сервер – это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов. Данная архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты.

Сервер – это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис – это процесс обслуживания клиентов. Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, предоставившему это задание.

Процесс, который вызывает сервисную функцию с помощью определенных операций, называется клиентом. Им может быть программа или пользователь.

Клиенты – это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя.

Сети клиент – серверной архитектуры имеют следующие преимущества:

− обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;

− позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;

− обеспечивают эффективный доступ к сетевым ресурсам;

− предоставляют доступ ко всем сетевым ресурсам, на основе учетной записи пользователя.

На рисунке 1 представлена проектируемая схема ИС школы.

Рисунок 1 – Схема ИС

2 Моделирование локальной вычислительной сети

3 Информационная система

3.1 Система электронных проходных (сэп)

Современная школа помимо организации учебного процесса должна обеспечивать безопасность учащихся в школе и оперативно информировать родителей о возникающих проблемах. СЭП специально создана для учебных заведений, не только предотвращает проникновение посторонних, но и с помощью SMS-сообщений уведомляет родителей о времени прихода ребенка в школу и ухода из нее. Контроль прогулов и опозданий учащихся способствует улучшению посещаемости и, как следствие, росту качества знаний. Уверенность родителей в безопасности ребенка в школе и рост показателей качества знаний повышают рейтинг учебного заведения. Для внедрения СЭП, закупался комплект электронных проходных. В комплект входило:

Ip турникет;

Базовое программное обеспечение;

Пульт дистанционного управления;

Бесконтактные карты доступа.

Принцип работы СЭП, представляется в таблице 10.

Таблица 10 – Принцип работы

Продолжение таблицы 10

Ученикам, преподавателям и сотрудникам учебного заведения выдаются электронные пластиковые карточки-пропуска.
Информация об учениках и сотрудниках школы и выданных им карточках заносится в память системы.
Чтобы пройти через турникет, необходимо поднести свою карточку-пропуск к специальному табло на турникете.
Информация с карточки считывается автоматически, и, если карта зарегистрирована в системе, то турникет откроется для прохода.

Продолжение таблицы 10

Само по себе понятие локальной сети означает объединение нескольких компьютеров или компьютерных устройств в единую систему для обмена информацией между ними, а так же совместного использования их вычислительных ресурсов и периферийного оборудования. Таким образом, локальные сети позволяют:

Обмениваться данными (фильмами, музыкой, программами, играми и прочим) между членами сети. При этом для просмотра фильмов или прослушивания музыки совершенно не обязательно записывать их к себе на жесткий диск. Скорости современных сетей позволяют это делать прямо с удаленного компьютера или мультимедийного устройства.

Подключать одновременно сразу несколько устройств к глобальной сети Интернет через один канал доступа. Наверное, это одна из самых востребованных функций локальных сетей, ведь в наши дни список оборудования, в котором может использоваться соединение с всемирной паутиной, очень велик. Помимо всевозможной компьютерной техники и мобильных устройств, теперь полноправными участниками сети стали телевизоры, DVD/Blu-Ray проигрыватели, мультимедиа плееры и даже всевозможная бытовая техника, начиная от холодильников и заканчивая кофеварками.

Совместно использовать компьютерное периферийное оборудование, такое как принтеры, МФУ, сканеры и сетевые хранилища данных (NAS).

Совместно использовать вычислительные мощности компьютеров участников сети.При работе с программами, требующих сложных вычислений, например как 3D-визуализация, для увеличения производительности и ускорения обработки данных, можно задействовать свободные ресурсы других компьютеров состоящих в сети. Таким образом, имея несколько слабых машин объединённых в локальную сеть, можно использовать их суммарную производительность для выполнения ресурсоемких задач.

Как видите, создание локальной сети даже в рамках одной квартиры, может принести немало пользы. Тем боле, что наличие дома сразу нескольких устройств, требующих подключения к интернету, уже давно не редкость и объединение их в общую сеть, является актуальной задачей для большинства пользователей.

Основные принципы построения локальной сети

Чаще всего в локальных сетях используются два основных типа передачи данных между компьютерами – по проводам, такие сети называются кабельными и используют технологию Ethernet, а так же с помощью радиосигнала по беспроводным сетям, построенных на базе стандарта IEEE 802.11, который более известен пользователям под названием Wi-Fi.

На сегодняшний день проводные сети до сих пор обеспечивают самую высокую пропускную способность, позволяя пользователям обмениваться информацией со скоростью до 100 Мбит/c (12 Мб/c) или до 1 Гбит/с (128 Мб/с) в зависимости от используемого оборудования (Fast Ethernet или Gigabit Ethernet). И хотя современные беспроводные технологии чисто теоретически тоже могут обеспечить передачу данных до 1.3 Гбит/c (стандарт Wi-Fi 802.11ac), на практике эта цифра выглядит гораздо скромнее и в большинстве случаев не превышает величину 150 – 300 Мбит/с. Виной тому служит дороговизна высокоскоростного Wi-Fi оборудования и низкий уровень его использования в нынешних мобильных устройствах.

Как правило, все современные сети устроены по одному принципу: компьютеры пользователей (рабочие станции), оборудованные сетевыми адаптерами, соединяются между собой через специальные коммутационные устройства, в качестве которых могут выступать: маршрутизаторы (роутеры), коммутаторы (хабы или свитчи), точки доступа или модемы. Более подробно об их отличиях и назначениях мы поговорим ниже, а сейчас просто знайте, что без этих электронных коробочек, объединить сразу несколько компьютеров в одну систему не получится. Максимум чего можно добиться, это создать мини-сеть из двух ПК, соединив их, друг с другом.

Не нужно забывать, что локальная сеть — это «изделие» с индивидуальными решениями для каждого конкретного случая, которое не терпит непродуманного подхода. Именно поэтому, как любое качественное изделие, локальная сеть должна строиться профессионалами . Давайте далее рассмотрим, что нам нужно знать для проведения качественного монтажа.

В самом начале необходимо определить основные требования к вашей будущей сети и ее масштаб. Ведь от количества устройств, их физического размещения и возможных способов подключения, напрямую будет зависеть выбор необходимого оборудования. Чаще всего домашняя локальная сеть является комбинированной и в ее состав может входить сразу несколько типов коммутационных устройств. Например, стационарные компьютеры могут быть подключены к сети с помощью проводов, а различные мобильные устройства (ноутбуки, планшеты, смартфоны) – через Wi-Fi.

Для примера рассмотрим схему одного из возможных вариантов домашней локальной сети. В нем будут участвовать электронные устройства, предназначенные для различных целей и задач, а так же использующих разный тип подключения.

Как видно из рисунка, в единую сеть могут объединяться сразу несколько настольных компьютеров, ноутбуков, смартфонов, телевизионных приставок (IPTV), планшетов и медиаплееров и прочих устройств. Теперь давайте разбираться, какое же оборудование вам понадобится, для построения собственной сети.

Сетевая карта

Сетевая плата является устройством, позволяющим компьютерам связываться друг с другом и обмениваться данными в сети. Все сетевые адаптеры по типу можно разделить на две большие группы – проводные и беспроводные.

Проводные сетевые платы позволяют подключать электронные устройства к сети с использованием технологии Ethernet при помощи кабеля, а в беспроводных сетевых адаптерах используется радио технология Wi-Fi.

Как правило, все современные настольные компьютеры уже оснащены встроенными в материнскую плату сетевыми картами Ethernet, а все мобильные устройства (смартфоны, планшеты) — сетевыми адаптерами Wi-Fi. При этом ноутбуки и ультрабуки в большинстве своем оснащаются обоими сетевыми интерфейсами сразу.

Несмотря на то, что в подавляющем большинстве случаев, компьютерные устройства имеют встроенные сетевые интерфейсы, иногда возникает необходимость в приобретении дополнительных плат, например, для оснащения системного блока беспроводным модулем связи Wi-Fi.

По своей конструктивной реализации отдельные сетевые карты делятся на две группы – внутренние и внешние. Внутренние карты предназначены для установки в настольные компьютеры с помощью интерфейсов и соответствующих им разъемов PCI и PCIe. Внешние платы подключаются через разъемы USB или устаревающие PCMCIA (только ноутбуки).

Маршрутизатор (Роутер)

Основным и самым главным компонентом домашней локальной сети является роутер или маршрутизатор – специальная коробочка, которая позволяет объединять несколько электронных устройств в единую сеть и подключать их к Интернету через один единственный канал, предоставляемый вам провайдером.

Роутер – это многофункциональное устройство или даже миникомпьютер со своей встроенной операционной системой, имеющий не менее двух сетевых интерфейсов. Первый из них — LAN (Local Area Network) или ЛВС (Локальная Вычислительная Сеть) служит для создания внутренней (домашней) сети, которая состоит из ваших компьютерных устройств. Второй – WAN (Wide Area Network) или ГВС (Глобальная Вычислительная Сеть) служит для подключения локальной сети (LAN) к другим сетям и всемирной глобальной паутине — Интернету.

Основным назначением устройств подобного типа является определение путей следования (составление маршрутов) пакетов с данными, которые пользователь посылает в другие, более крупные сети или запрашивает из них. Именно с помощью маршрутизаторов, огромные сети разбиваются на множество логических сегментов (подсети), одним из которых является домашняя локальная сеть. Таким образом, в домашних условиях основной функцией роутера можно назвать организацию перехода информации из локальной сети в глобальную, и обратно.

Еще одна важная задача маршрутизатора – ограничить доступ к вашей домашней сети из всемирной паутины. Наверняка вы вряд будете довольны, если любой желающий сможет подключаться к вашим компьютерам и брать или удалять из них все что ему заблагорассудится.

Что бы этого не происходило, поток данных, предназначенный для устройств, относящихся к определенной подсети, не должен выходить за ее пределы. Поэтому, маршрутизатор из общего внутреннего трафика, создаваемого участниками локальной сети, выделяет и направляет в глобальную сеть только ту информацию, которая предназначена для других внешних подсетей. Таким образом, обеспечивается безопасность внутренних данных и сберегается общая пропускная способность сети.

Главный механизм, который позволяет роутеру ограничить или предотвратить обращение из общей сети (снаружи) к устройствам в вашей локальной сети получил название NAT (Network Address Translation). Он же обеспечивает всем пользователям домашней сети доступ к Интернету, благодаря преобразованию несколько внутренних адресов устройств в один публичный внешний адрес, который предоставляет вам поставщик услуг интернета. Все это дает возможность компьютерам домашней сети спокойно обмениваться информацией между собой и получать ее из других сетей. В то же время, данные хранящиеся в них остаются недоступными для внешних пользователей, хотя в любой момент доступ к ним может быть предоставлен по вашему желанию.

В общем, маршрутизаторы можно разделить на две большие группы — проводные и беспроводные. Уже по названиям видно, что к первым все устройства подключаются только с помощью кабелей, а ко вторым, как с помощью проводов, так и без них с использованием технологии Wi-Fi. Поэтому, в домашних условиях, чаще всего используются именно беспроводные маршрутизаторы, позволяющие обеспечивать интернетом и объединять в сеть компьютерное оборудование, использующее различные технологии связи.

Для подключения компьютерных устройств с помощью кабелей, роутер имеет специальные гнезда, называемые портами. В большинстве случаев на маршрутизаторе имеется четыре порта LAN для подсоединения ваших устройств и один WAN-порт для подключения кабеля провайдера.

Во многих случаях, роутер может оказаться единственным компонентом, необходимым для построения собственной локальной сети, так как в остальных попросту не будет нужды. Как мы уже говорили, даже самый простой маршрутизатор позволяет при помощи проводов подключить до четырех компьютерных устройств. Ну а количество оборудования, получающего одновременный доступ к сети с помощью технологии Wi-Fi, может и вовсе исчисляться десятками, а то и сотнями.

Если все же в какой-то момент количества LAN-портов роутера перестанет хватать, то для расширения кабельной сети к маршрутизатору можно подсоединить один или несколько коммутаторов (речь о них пойдет ниже), выполняющих функции разветвителей.

Модем

В современных компьютерных сетях модемом называют устройство обеспечивающее выход в интернет или доступ к другим сетям через обычные проводные телефонные линии (класс xDSL) или с помощью беспроводных мобильных технологий (класс 3G).

Условно модемы можно разделить на две группы. К первой относятся те, которые соединяются с компьютером через интерфейс USB и обеспечивают выходом в сеть только один конкретный ПК, к которому непосредственно происходит подключение модема. Во второй группе для соединения с компьютером используется уже знакомые нам LAN и/или Wi-Fi интерфейсы. Их наличие говорит о том, что модем имеет встроенный маршрутизатор. Такие устройства часто называют комбинированными, и именно их следует использовать для построения локальной сети.

При выборе DSL-оборудования пользователи могут столкнуться с определенными трудностями, вызванными путаницей в его названиях. Дело в том, что зачастую в ассортименте компьютерных магазинов, соседствуют сразу два очень похожих класса устройств: модемы со встроенными роутерами и роутеры со встроенными модемами. В чем же у них разница?

Каких-либо ключевых отличий эти две группы устройств практически не имеют. Сами производители позиционируют маршрутизатор со встроенным модемом как более продвинутый вариант, наделенный большим количеством дополнительных функций и обладающий улучшенной производительностью. Но если вас интересуют только базовые возможности, например, такие как, подключение к интернету всех компьютеров домашней сети, то особой разницы между модемами-маршрутизаторами и маршрутизаторами где, в качестве внешнего сетевого интерфейса используется DSL-модем, нет.

Итак, подытожим, современный модем, с помощью которого можно построить локальную сеть – это, по сути, маршрутизатор, у которого в качестве внешнего сетевого интерфейса выступает xDSL или 3G-модем.

Коммутатор

Коммутатор или свитч (switch) служит для соединения между собой различных узлов компьютерной сети и обмена данными между ними по кабелям.

В роли этих узлов могут выступать как отдельные устройства, например настольный ПК, так уже и объединенные в самостоятельный сегмент сети целые группы устройств. В отличие от роутера, коммутатор имеет только один сетевой интерфейс – LAN и используется в домашних условиях в качестве вспомогательного устройства преимущественно для масштабирования локальных сетей.

Для подключения компьютеров с помощью проводов, как и маршрутизаторы, коммутаторы так же имеют специальные гнезда-порты. В моделях, ориентированных на домашнее использование, обычно их количество равняется пяти или восьми. Если в какой-то момент для подключения всех устройств количества портов коммутатора перестанет хватать, к нему можно подсоединить еще один свитч. Таким образом, можно расширять домашнюю сеть сколько угодно.

Коммутаторы разделяют на две группы: управляемые и неуправляемые. Первые, что следует из названия, могут управляться из сети с помощью специального программного обеспечения. Имея продвинутые функциональные возможности, они дороги и не используются в домашних условиях. Неуправляемые свитчи распределяют трафик и регулируют скорость обмена данными между всеми клиентами сети в автоматическом режиме. Именно эти устройства являются идеальными решениями для построения малых и средних локальных сетей, где количество участников обмена информацией невелико.

В зависимости от модели, коммутаторы могут обеспечить максимальную скорость передачи данных равную либо 100 Мбит/с (Fast Ethernet), либо 1000 Мбит/c (Gigabit Ethernet). Гигабитные свитчи лучше использовать для построения домашних сетей, в которых планируется часто передавать файлы большого размера между локальными устройствами.

Беспроводная точка доступа

Для обеспечения беспроводного доступа к интернету или ресурсам локальной сети, помимо беспроводного маршрутизатора можно использовать и другое устройство, называемое беспроводной точкой доступа.

В отличие от роутера, данная станция не имеет внешнего сетевого интерфейса WAN и оснащается в большинстве случаев только одним портом LAN для подключения к роутеру или коммутатору. Таким образом, точка доступа вам понадобится в том случае, если в вашей локальной сети используется обычный маршрутизатор или модем без поддержки Wi-Fi.

Использование же дополнительных точек доступа в сети с беспроводным маршрутизатором может быть оправдано в тех случаях, когда требуется большая зона покрытия Wi-Fi. Например, мощности сигнала одного лишь беспроводного роутера может не хватить, что бы покрыть полностью всю площадь в крупном офисе или многоэтажном загородном доме.

Так же точки доступа можно использовать для организации беспроводных мостов, позволяющих соединять между собой с помощью радиосигнала отдельные устройства, сегменты сети или целые сети в тех местах, где прокладка кабелей нежелательна или затруднительна.

Сетевой кабель, коннекторы, розетки

Несмотря на бурное развитие беспроводных технологий, до сих пор многие локальные сети строятся с помощью проводов. Такие системы имеют высокую надежность, отличную пропускную способность и сводят к минимуму возможность несанкционированного подключения к вашей сети извне.

Для создания проводной локальной сети в домашних и офисных условиях используется технология Ethernet, где сигнал передается по так называемой «витой паре» (TP- Twisted Pair) – кабелю, состоящему из четырех медных свитых друг с другом (для уменьшения помех) пар проводов.

При построении компьютерных сетей используется преимущественно неэкранированный кабель категории CAT5, а чаще его усовершенствованная версия CAT5e. Кабели подобной категории позволяют передавать сигнал со скоростью 100 Мбит/c при использовании только двух пар (половины) проводов, и 1000 Мбит/с при использовании всех четырех пар.

Для подключения к устройствам (маршрутизаторам, коммутаторам, сетевым картам и так далее) на концах витой пары используются 8-контактные модульные коннекторы, повсеместно называемые RJ-45 (хотя их правильное название — 8P8C).

В зависимости от вашего желания, вы можете, либо купить в любом компьютерном магазине уже готовые (с обжатыми разъемами) сетевые кабели определённой длинны, называемые «патч-кордами», либо по отдельности приобрести витую пару и разъемы, а затем самостоятельно изготовить кабели необходимого размера в нужном количестве.

Используя кабели для объединения компьютеров в сеть, конечно можно подключать их напрямую от коммутаторов или маршрутизаторов к разъемам на сетевых картах ПК, но существует и другой вариант – использование сетевых розеток.

В этом случае, один конец кабеля соединяется с портом коммутатора, а другой с внутренними контактами розетки, во внешний разъем которой впоследствии можно уже подключать компьютерные или сетевые устройства.

Сетевые розетки могут быть как встраиваемыми в стену, так и монтируемыми снаружи. Применение розеток вместо торчащих концов кабелей придаст более эстетичный вид вашему рабочему месту. Так же розетки удобно использовать в качестве опорных точек различных сегментов сети. Например, можно установить коммутатор или маршрутизатор в коридоре квартиры, а затем от него капитально развести кабели к розеткам, размещенным во всех необходимых помещениях. Таким образом, вы получите несколько точек, расположенных в разных частях квартиры, к которым можно будет в любой момент подключать не только компьютеры, но и любые сетевые устройства, например, дополнительные коммутаторы для расширения вашей домашней или офисной сети.

Еще одной мелочью, которая вам может понадобиться при построении кабельной сети является удлинитель, который можно использовать для соединения двух витых пар с уже обжатыми разъемами RJ-45.

Помимо прямого назначения, удлинители удобно применять в тех случаях, когда конец кабеля заканчивается не одним разъемом, а двумя. Такой вариант возможен при построении сетей с пропускной способностью 100 Мбит/c, где для передачи сигнала достаточно использования только двух пар проводов.

Так же для подключения к одному кабелю сразу двух компьютеров без использования коммутатора можно использовать сетевой разветвитель. Но опять же стоит помнить, что в этом случае максимальная скорость обмена данными будет ограничена 100 Мбит/c.

Более подробно об обжимке витой пары, подключения розеток и характеристиках сетевых кабелей читайте в специальном материале.

Топология сети

Теперь, когда мы познакомились с основными компонентами локальной сети, пришло время поговорить о топологии. Если говорить простым языком, то сетевая топология – это схема, описывающая месторасположения и способы подключения сетевых устройств.

Существует три основных вида топологии сети: Шина, Кольцо и Звезда. При шинной топологии все компьютеры сети подключаются к одному общему кабелю. Для объединения ПК в единую сеть с помощью топологии «Кольцо», осуществляется их последовательное соединение между собой, при этом последний компьютер подключается к первому. При топологии «Звезда» каждое устройство подсоединяется к сети через специальный концентратор с помощью отдельного кабеля.

Наверное, внимательный читатель уже догадался, что для построения домашней или небольшой офисной сети преимущественно используется топология «Звезда», где в качестве устройств-концентраторов используются маршрутизаторы и коммутаторы.

Создание сети с применением топологии «Звезда» не требует глубоких технических знаний и больших финансовых вливаний. Например, с помощью коммутатора, стоимостью 250 рублей можно за несколько минут объединить в сеть 5 компьютеров, а при помощи маршрутизатора за пару тысяч рублей и вовсе построить домашнюю сеть, обеспечив несколько десятков устройств доступом к интернету и локальным ресурсам.

Еще одними несомненными преимуществами данной топологии являются хорошая расширяемость и простота модернизации. Так, ветвление и масштабирование сети достигается путем простого добавления дополнительных концентраторов с необходимыми функциональными возможностями. Так же в любой момент можно изменять физическое месторасположение сетевых устройств или менять их местами, чтобы добиться более практичного использования оборудования и уменьшить количество, а так же длину соединительных проводов.

Несмотря на то, что топология «Звезда» позволяет достаточно быстро изменять сетевую структуру, расположения маршрутизатора, коммутаторов и других необходимых элементов необходимо продумать заранее, сообразуясь с планировкой помещения, количеством объединяемых устройств и способами их подключения к сети. Это позволит минимизировать риски, связанные с покупкой неподходящего или избыточного оборудования и оптимизировать сумму ваших финансовых затрат.

Заключение

В этом материале мы рассмотрели общие принципы построения локальных сетей, основное оборудование, которое при этом используется и его назначение. Теперь вы знаете, что главный элементом практически любой домашней сети является маршрутизатор, который позволяет объединять в сеть множество устройств, использующих как проводные (Ethernet), так и беспроводные (Wi-Fi) технологии, при этом обеспечивая всем им подключение к интернету через один единственный канал.

В качестве вспомогательного оборудования для расширения точек подключения к локальной сети с помощью кабелей, используются коммутаторы, по сути, являющиеся разветвителями. Для организации же беспроводных соединений служат точки доступа, позволяющие с помощью технологии Wi-Fi не только подключать без проводов к сети всевозможные устройства, но и режиме «моста» соединять между собой целые сегменты локальной сети.

Что бы точно понимать, сколько и какого оборудования вам необходимо будет приобрести для создания будущей домашней сети, обязательно сначала составьте ее топологию. Нарисуйте схему расположения всех устройств-участников сети, которым потребуется кабельное подключение. В зависимости от этого выберите оптимальную точку размещения маршрутизатора и при необходимости, дополнительных коммутаторов. Каких-либо единых правил здесь нет, так как физическое расположение роутера и свитчей зависит от многих факторов: количества и типа устройств, а так же задач, которые на них будут возложены; планировки и размера помещения; требований к эстетичности вида коммутационных узлов; возможностей прокладки кабелей и прочих.

Итак, как только у вас появится подробный план вашей будущей сети, можно начинать переходить к подбору и покупке необходимого оборудования, его монтажу и настройке. Но на эти темы мы поговорим уже в наших следующих материалах.

Информационные потоки в ЛВС предприятия

Рассмотрим организационно-штатную структуру подразделения. Во главе подразделения стоит генеральный директор предприятия. В состав подразделения входят 4 отдела, один из которых - специализированный отдел прямого подчинения начальнику. Каждый отдел имеет в подчинении разное количество отделений. В каждом отделении, в свою очередь, служат сотрудники согласно штатно-списочного расписания.

Все вышесказанное иллюстрирует рис. 2.1.

Распоряжения

Оперативная информация

Доклады

Рис. 1.1. Организационная структура подразделения

Всего в подразделении задействовано 23 человека, каждому из которых предполагается выделить в пользование персональный компьютер.

Планирование структуры сети

Компьютерная сеть

Компьютерная сеть - это несколько компьютеров в пределах ограниченной территории (находящихся в одном помещении, в одном или нескольких близко расположенных зданиях) и подключенных к единых линиям связи. Сегодня большинство компьютерных сетей – это локальные компьютерные сети (Local-Area Network), которые размещаются внутри одного конторского здания и основанные на компьютерной модели клиент/сервер. Сетевое соединение состоит из двух участвующих в связи компьютеров и пути между ними. Можно создать сеть, используя беспроводные технологии, но пока это не распространено.

В модели клиент/сервер связь по сети делится на две области: сторону клиента и сторону сервера. По определению, клиент запрашивает информацию или услуги из сервера. Сервер в свою очередь, обслуживает запросы клиента. Часто каждая сторона в модели клиент/сервер может выполнять функции, как сервера, так и клиента. При создании компьютерной сети необходимо выбрать различные компоненты, определяющие, какое программное обеспечение и оборудование вы сможете использовать, формируя свою корпоративную сеть. Компьютерная сеть – это неотъемлемая часть современной деловой инфраструктуры, а корпоративная сеть – лишь одно из используемых в ней приложений и, соответственно, не должна быть единственным фактором, определяющим выбор компонентов сети. Необходимые для Intranet компоненты должны стать дополнением к имеющейся сети, не приводя к существенному изменению ее архитектур.

Способ управления сетью

Каждая фирма формулирует собственные требования к конфигурации сети, определяемые характером решаемых задач. В первую очередь необходимо определить, сколько человек будут работать в сети. От этого решения, по существу, будут зависеть все последующие этапы создания сети.

Количество рабочих станций напрямую зависит от предполагаемого числа сотрудников. Другим фактором является иерархия компании. Для фирмы с горизонтальной структурой, где все сотрудники должны иметь доступ к данным друг друга, оптимальным решением является простая одноранговая сеть.

Фирме, построенной по принципу вертикальной структуры, в которой точно известно, какой сотрудник и к какой информации должен иметь доступ, следует ориентироваться на более дорогой вариант сети – с выделенным сервером. Только в такой сети существует возможность администрирования прав доступа (рис. 3.1).

От 3 до 5 рабочих станций

Требуется установка сервера

Рис. 3.1 Выбор типа сети.

В данном случае на предприятии имеется 23 рабочих станции, которые и требуется объединить в корпоративную сеть. Причем они объединены в следующие группы:

§ директор предприятия – 1 рабочая станция;

§ отдел прямого подчинения - 2 рабочих станции;

§ секретарь – 1 рабочая станция;

§ отделения 1, 2 и 3 2-го отдела по 3, 2 и 4 рабочих станции соответственно;

§ отделения 4 и 5 3-го отдела по 3 и 4 рабочих станции;

§ отделение 6 4-го отдела – 3 рабочих станции.

Следуя из схемы выбора типа сети, можно решить, что в данном случае требуется установка сервера, так как мы имеем вертикальную структуру предприятия, то есть разграниченный доступ к информации.

Одним из главных этапов планирования является создание предварительной схемы. При этом в зависимости от типа сети возникает вопрос об ограничении длины кабельного сегмента. Это может быть несущественно для небольшого офиса, однако если сеть охватывает несколько этажей здания, проблема предстает в совершенно ином свете. В таком случае необходима установка дополнительных репитеров (repeater).

В ситуации с предприятием «Шатл-С» вся сеть будет располагаться на одном этаже, и расстояние между сегментами сети не столь велико, чтобы требовалось использование репитеров.

План помещений

План помещения влияет на выбор топологии сети значительно сильнее, чем это может показаться на первый взгляд (рис. 3.2).

Рис. 3.2. План помещения

После определения места установки сервера можно сразу определить, какое количество кабеля потребуется.

Размещение сервера

В отличие от установки одноранговой сети, при построении ЛВС с сервером возникает еще один вопрос - где лучше всего установить сервер.

На выбор места влияет несколько факторов:

§ из-за высокого уровня шума сервер желательно установить отдельно от остальных рабочих станций;

§ необходимо обеспечить постоянный доступ к серверу для технического обслуживания;

§ по соображениям защиты информации требуется ограничить доступ к серверу;

Таким образом, было выбрано единственное, возможное место установки сервера, не требующее перестройки внутренних помещений. Сервер было решено установить в помещении кассы, так как только это помещение удовлетворяет требованиям, то есть уровень шума в помещении кассы минимален, помещение кассы изолированно от других, следовательно, доступ к серверу будет ограничен (рис 2.3). В то же время в кассе более удобно проводить обслуживание сервера, так как при установке сервера в кабинете директора или зам. директора обслуживание будет затрудненно в связи с выполнением ими своих служебных обязанностей, а в кабинете отдела кадров доступ к серверу посторонних лиц не сильно затруднен. Размещение же сервера в кабинетах информатики не отвечает ни одному условию.

Сетевая архитектура

Сетевая архитектура - это сочетание топологии, метода доступа, стандартов, необходимых для создания работоспособной сети.

Выбор топологии определяется, в частности, планировкой помещения, в котором разворачивается ЛВС. Кроме того, большое значение имеют затраты на приобретение и установку сетевого оборудования, что является важным вопросом для фирмы, разброс цен здесь также достаточно велик.

Топология типа «звезда» представляет собой более производительную структуру, каждый компьютер, в том числе и сервер, соединяется отдельным сегментом кабеля с центральным концентратором (HAB).

Основным преимуществом такой сети является её устойчивость к сбоям, возникающим вследствие неполадок на отдельных ПК или из-за повреждения сетевого кабеля.

На рисунке 3.3 изображена топология сети предприятия.

Рис. 3.3 Топология сети предприятия.

Важнейшей характеристикой обмена информацией в локальных сетях являются так называемые методы доступа (access methods), регламентирующие порядок, в котором рабочая станция получает доступ к сетевым ресурсам и может обмениваться данными.

За аббревиатурой CSMA/CD скрывается английское выражение «Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection » (коллективный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий). С помощью данного метода все компьютеры получают равноправный доступ в сеть. Каждая рабочая станция перед началом передачи данных проверяет, свободен ли канал. По окончании передачи каждая рабочая станция проверяет, достиг ли адресата отправленный пакет данных. Если ответ отрицательный, узел производит повторный цикл передачи/контроля приема данных и так до тех пор, пока не получит сообщение об успешном приеме информации адресатом.

архитектура Ethernet, которую и будет использовать сеть предприятия, использует именно этот метод доступа.

Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3.

В настоящее время технология, применяющая кабель на основе витой пары (10Base – T), является наиболее популярной. Такой кабель не вызывает трудностей при прокладке.

Сеть на основе витой пары, в отличие от тонкого и толстого коаксиала, строится по топологии звезда. Чтобы построить сеть по звездообразной топологии, требуется большее количество кабеля (но цена витой пары не велика). Подобная схема имеет и неоценимое преимущество – высокую отказоустойчивость. Выход из строя одной или нескольких рабочих станций не приводит к отказу всей системы. Правда если из строя выйдет хаб, его отказ затронет все подключенные через него устройства.

Еще одним преимуществом данного варианта является простота расширения сети, поскольку при использовании дополнительных хабов (до четырех последовательно) появляется возможность подключения большого количества рабочих станций (до 1024). При применении неэкранированной витой пары (UTP) длина сегмента между концентратором и рабочей станцией не должна превышать 100 метров, чего не наблюдается в предприятии.

Сетевые ресурсы

Следующим важным аспектом планирования сети является совместное использование сетевых ресурсов (принтеров, факсов, модемов).

Перечисленные ресурсы могут использоваться как в одноранговых сетях, так и в сетях с выделенным сервером. Однако в случае одноранговой сети сразу выявляются её недостатки. Чтобы работать с перечисленными компонентами, их нужно установить на рабочую станцию или подключить к ней периферийные устройства. При отключении этой станции все компоненты и соответствующие службы становятся недоступными для коллективного пользования.

В сетях с сервером такой компьютер существует по определению. Сетевой сервер никогда не выключается, если не считать коротких остановок для технического обслуживания. Таким образом, обеспечивается круглосуточный доступ рабочих станций к сетевой периферии.

На предприятии имеется десять принтеров: в каждом обособленном помещении. Администрация пошла на расходы для создания максимально комфортных условий работы коллектива.

Теперь вопрос подключения принтера к ЛВС. Для этого существует несколько способов.

1. Подключение к рабочей станции.

Принтер подключается к той рабочей станции, которая находиться к нему ближе всего, в результате чего данная рабочая станция становится сервером печати. Недостаток такого подключения в том, что при выполнении заданий на печать производительность рабочей станции на некоторое время снижается, что отрицательно скажется на работе прикладных программ при интенсивном использовании принтера. Кроме того, если машина будет выключена, сервер печати станет недоступным для других узлов.

2. Прямое подключение к серверу.

Принтер подключается к параллельному порту сервера с помощью специального кабеля. В этом случае он постоянно доступен для всех рабочих станций. Недостаток подобного решения обусловлен ограничением в длине принтерного кабеля, обеспечивающего корректную передачу данных. Хотя кабель можно протянуть на 10 и более метров, его следует прокладывать в коробах или в перекрытиях, что повысит расходы на организацию сети.

3. Подключение к сети через специальный сетевой интерфейс.

Принтер оборудуется сетевым интерфейсом и подключается к сети как рабочая станция. Интерфейсная карта работает как сетевой адаптер, а принтер регистрируется на сервере как узел ЛВС. Программное обеспечение сервера осуществляет передачу заданий на печать по сети непосредственно на подключенный сетевой принтер.

В сетях с шинной топологией сетевой принтер, как и рабочие станции соединяется с сетевым кабелем при помощи Т-коннектора, а при использовании «звезды» - через концентратор.

Интерфейсную карту можно установить в большинство принтеров, но её стоимость довольно высока.

4. Подключение к выделенному серверу печати.

Альтернативой третьему варианту является использование специализированных серверов печати. Такой сервер представляет собой сетевой интерфейс, скомпонованный в отдельном корпусе, с одним или несколькими разъемами (портами) для подключения принтеров. Однако в данном случае использование сервера печати является непрактичным.

В нашем случае в связи с нерентабельностью установки специального сетевого принтера, покупкой отдельной интерфейсной карты для принтера самым подходящим способом подключения сетевого принтера является подключение к рабочей станции. На это решение повлиял ещё и тот факт, что принтеры расположены около тех рабочих станций, потребность которых в принтере наибольшая.

Современные компьютерные технологии невозможно представить себе без объединения всевозможных устройств в виде стационарных терминалов, ноутбуков или даже мобильных девайсов в единую сеть. Такая организация позволяет не только быстро обмениваться данными между разными устройствами, но и использовать вычислительные возможности всех единиц техники, подключенной к одной сети, не говоря уже о возможности доступа к периферийным составляющим вроде принтеров, сканеров и т. д. Но по каким принципам производится такое объединение? Для их понимания необходимо рассмотреть локальной сети, часто называемую топологией, о чем дальше и пойдет речь. На сегодняшний день существует несколько основных классификаций и типов объединения любых устройств, поддерживающих сетевые технологии, в одну сеть. Конечно же, речь идет о тех девайсах, на которых установлены специальные проводные или беспроводные сетевые адаптеры и модули.

Схемы локальных компьютерных сетей: основная классификация

Прежде всего в рассмотрении любого типа организации компьютерных сетей необходимо отталкиваться исключительно от способа объединения компьютеров в единое целое. Тут можно выделить два основных направления, используемых при создании схемы локальной сети. Подключение по сети может быть либо проводным, либо беспроводным.

В первом случае используются специальные коаксиальные кабели или витые пары. Такая технология получила название Ethernet-соединения. Однако в случае использования в схеме локальной вычислительной сети коаксиальных кабелей их максимальная длина составляет порядка 185-500 м при скорости передачи данных не более 10 Мбит/с. Если применяются витые пары классов 7, 6 и 5е, их протяженность может составлять 30-100 м, а пропускная способность колеблется в пределах 10-1024 Мбит/с.

Беспроводная схема соединения компьютеров в локальной сети основана на передачи информации посредством радиосигнала, который распределяется между всеми подключаемыми устройствами, раздающими девайсами, в качестве которых могут выступать маршрутизаторы (роутеры и модемы), точки доступа (обычные компьютеры, ноутбуки, смартфоны, планшеты), коммутационные устройства (свитчи, хабы), повторители сигнала (репитеры) и т. д. При такой организации применяются оптоволоконные кабели, которые подключаются непосредственно к основному раздающему сигнал оборудованию. В свою очередь, расстояние, на которое можно передавать информацию, возрастает примерно до 2 км, а в радиочастотном диапазоне в основном применяются частоты 2,4 и 5,1 МГц (технология IEEE 802.11, больше известная как Wi-Fi).

Проводные сети принято считать более защищенными от внешнего воздействия, поскольку напрямую получить доступ ко всем терминалам получается не всегда. Беспроводные структуры в этом отношении проигрывают достаточно сильно, ведь при желании грамотный злоумышленник может запросто вычислить сетевой пароль, получить доступ к тому же маршрутизатору, а уже через него добраться до любого устройства, в данный момент использующего сигнал Wi-Fi. И очень часто в тех же государственных структурах или в оборонных предприятиях многих стран использовать беспроводное оборудование категорически запрещается.

Классификация сетей по типу соединения устройств между собой

Отдельно можно выделить полносвязную топологию схем соединения компьютеров в локальной сети. Такая организация подключения подразумевает только то, что абсолютно все терминалы, входящие в сеть, имеют связь друг с другом. И как уже понятно, такая структура является практически не защищенной в плане внешнего вторжения или при проникновении злоумышленников в сеть посредством специальных вирусных программ-червей или шпионских апплетов, которые изначально могли бы быть записаны на съемных носителях, которые те же неопытные сотрудники предприятий по незнанию могли подключить к своим компьютерам.

Именно поэтому чаще всего используются другие схемы соединения в локальной сети. Одной из таких можно назвать ячеистую структуру, из которой определенные начальные связи были удалены.

Общая схема соединения компьютеров в локальной сети: понятие основных типов топологии

Теперь кратко остановимся на проводных сетях. В них можно применять несколько наиболее распространенных типов построения схем локальных сетей. Самыми основными видами являются структуры типа «звезда», «шина» и «кольцо». Правда, наибольшее применение получил именно первый тип и его производные, но нередко можно встретить и смешанные типы сетей, где используются комбинации всех трех главных структур.

Топология «звезда»: плюсы и минусы

Схема локальной сети «звезда» считается наиболее распространенной и широко применяемой на практике, если речь идет об использовании основных типов подключения, так сказать, в чистом виде.

Суть такого объединения компьютеров в единое целое состоит в том, что все они подключаются непосредственно к центральному терминалу (серверу) и между собой не имеют никаких связей. Абсолютно вся передаваемая и принимаемая информация проходит непосредственно через центральный узел. И именно эта конфигурация считается наиболее безопасной. Почему? Да только потому, что внедрение тех же вирусов в сетевое окружение можно произвести либо с центрального терминала, либо добраться через него с другого компьютерного устройства. Однако весьма сомнительным выглядит тот момент, что в такой схеме локальной сети предприятия или государственного учреждения не будет обеспечен высокий уровень защиты центрального сервера. А внедрить шпионское ПО с отдельного терминала получится только при наличии физического доступа к нему. К тому же и со стороны центрального узла на каждый сетевой компьютер могут быть наложены достаточно серьезные ограничения, что особенно часто можно наблюдать при использовании сетевых операционных систем, когда на компьютерах отсутствуют даже жесткие диски, а все основные компоненты применяемой ОС загружаются непосредственно с главного терминала.

Но и тут есть свои недостатки. Прежде всего связано это с повышенными финансовыми затратами на прокладку кабелей, если основной сервер находится не в центре топологической структуры. Кроме того, скорость обработки информации напрямую зависит от вычислительных возможностей центрального узла, и если он выходит из строя, соответственно, на всех компьютерах, входящих в сетевую структуру, связи нарушаются.

Схема «шина»

Схема соединения в локальной сети по типу «шины» тоже является одной из распространенных, а ее организация основана на применении единого кабеля, через ответвления которого к сети подключаются все терминалы, в том числе и центральный сервер.

Главным недостатком такой структуры можно назвать высокую стоимость прокладки кабелей, особенно для тех случаев, когда терминалы находятся на достаточно большом удалении друг от друга. Зато при выходе из строя одного или нескольких компьютеров связи между всеми остальными компонентами в сетевом окружении не нарушаются. Кроме того, при использовании такой схемы локальной сети проходящая через основной канал очень часто дублируется на разных участках, что позволяет избежать ее повреждения или невозможности ее доставки в пункт назначения. А вот безопасность в такой структуре, увы, страдает довольно сильно, поскольку через центральный кабель вредоносные вирусные коды могут проникнуть на все остальные машины.

Структура «кольцо»

Кольцевую схему (топологию) в некотором смысле можно назвать морально устаревшей. На сегодняшний день она не используется практически ни в одной сетевой структуре (разве что только в смешанных типах). Связано это как раз с самими принципами объединения отдельных терминалов в одну организационную структуру.

Компьютеры друг с другом соединяются последовательно и только одним кабелем (грубо говоря, на входе и на выходе). Конечно, такая методика снижает материальные затраты, однако в случае выхода из строя хотя бы одной сетевой единицы нарушается целостность всей структуры. Если можно так сказать, на определенном участке, где присутствует поврежденный терминал, передача (прохождение) данных попросту стопорится. Соответственно, и при проникновении в сеть опасных компьютерных угроз они точно так же последовательно проходят от одного терминала к другому. Зато в случае присутствия на одном из участков надежной защиты вирус будет ликвидирован и дальше не пройдет.

Смешанные типы сетей

Как уже было сказано выше, основные типы схем локальных сетей в чистом виде практически не встречаются. Гораздо более надежными и в плане безопасности, и по затратам, и по удобству доступа выглядят смешанные типы, в которых могут присутствовать элементы основных видов сетевых схем.

Так, очень часто можно встретить сети с древовидной структурой, которую изначально можно назвать неким подобием «звезды», поскольку все ответвления идут из одной точки, называемой корнем. А вот организация ветвей в такой схеме подключения по локальной сети может содержать в себе и кольцевые, и шинные структуры, делясь на дополнительные ответвления, часто определяемые как подсети. Понятно, что такая организация является достаточно сложной, и при ее создании необходимо использовать дополнительные технические приспособления вроде сетевых коммутаторов или разветвителей. Но, как говорится, цель оправдывает средства, ведь благодаря такой сложной структуре важную и конфиденциальную информацию можно защитить очень надежно, изолировав ее в ветках подсетей и практически ограничив к ней доступ. То же самое касается и вывода из строя составляющих. При таком построении схем локальных сетей совершенно необязательно использовать только один центральный узел. Их может быть несколько, причем с совершенно разными уровнями защиты и доступа, что еще больше повышает степень общей безопасности.

Логистическая топология

Особо важно при организации сетевых структур обратить внимание на применяемые способы передачи данных. В компьютерной терминологии такие процессы принято называть логистической или логической топологией. При этом физические методы передачи информации в различных структурах могут весьма существенно отличаться от логических. Именно логистика, по сути своей, определяет маршруты приема/передачи. Очень часто можно наблюдать, что при построении сети в виде «звезды» обмен информацией осуществляется с использованием шинной топологии, когда сигнал может приниматься одновременно всеми устройствами. В кольцевых логических структурах можно встретить ситуации, когда сигналы или данные принимаются только теми терминалами, для которых они предназначены, несмотря даже на последовательное прохождение через все сопутствующие звенья.

Наиболее известные сети

Выше пока что рассматривалось исключительно построение схем локальных сетей на основе технологии Ethernet, которая в самом простом выражении использует адреса, протоколы и стеки TCP/IP. Но ведь в мире можно найти огромное количество сетевых структур, которые имеют отличные от приведенных принципы сетевой организации. Наиболее известными из всех (кроме Ethernet с использованием логической шинной топологии) являются Token Ring и Arcnet.

Сетевая структура Token Ring в свое время был разработана небезызвестной компанией IBM и базируется на логической схеме локальной сети «маркерное кольцо», что определяет доступ каждого терминала к передаваемой информации. В физическом отношении также применяется кольцевая структура, однако она имеет свои особенности. Для объединения компьютеров в единое целое имеется возможность использования либо витой пары, либо оптоволоконного кабеля, но скорость передачи данных составляет всего лишь 4-16 Мбит/с. Зато маркерная система по типу "звезды" позволяет передавать и получать данные только тем терминалам, которые имеют на это право (помечены маркером). Но основным недостатком такой организации является то, что в определенный момент такими правами может обладать только одна станция.

Не менее интересной выглядит и схема локальной сети Arcnet, созданная в 1977 году компанией Datapoint, которую многие специалисты называют самой недорогой, простой и очень гибкой структурой.

Для передачи информации и подключения компьютеров могут применяться коаксиальные или оптоволоконные кабели, но также не исключается возможность использования витой пары. Правда, в плане скорости приема/передачи эту структуру особо производительной назвать нельзя, поскольку в максимуме обмен пакетами может производиться на скорости подключения не более 2,5 Мбит/с. В качестве физического подключения используется схема «звезда», а в логическом - «маркерная шина». С правами на прием/передачу дело обстоит точно так же, как и в случае с Token Ring, за исключением того, что передаваемая от одной машины информация доступна абсолютно всем терминалам, входящим в сетевое окружение, а не какой-то одной машине.

Краткие сведения по настройке проводного и беспроводного подключения

Теперь кратко остановимся на некоторых важных моментах создания и применения любой из описанных схем локальной сети. Программы сторонних разработчиков при использовании любой из известных операционных систем для выполнения таких действий не нужны, поскольку основные инструменты предусмотрены в их стандартных наборах изначально. Однако в любом случае необходимо учитывать некоторые важные нюансы, касающиеся настройки IP-адресов, которые применяются для идентификации компьютеров в сетевых структурах. Разновидностей всего две - статические и динамические адреса. Первые, как уже понятно из названия, являются постоянными, а вторые могут изменяться при каждом новом соединении, но их значения находятся исключительно в одном диапазоне, устанавливаемом поставщиком услуг связи (провайдером).

В проводных корпоративных сетях для обеспечения высокой скорости обмена данными между сетевыми терминалами чаще всего используются статические адреса, назначаемые каждой машине, находящейся в сети, а при организации сети с беспроводным подключением обычно задействуются динамические адреса.

Для установки заданных параметров статического адреса в Windows-системах используются параметры протокола IPv4 (на постсоветском пространстве шестая версия еще особо широкого распространения не получила).

В свойствах протокола достаточно прописать IP-адрес для каждой машины, а параметры маски подсети и основного шлюза являются общими (если только не используется древовидная структура с множеством подсетей), что выглядит очень удобным с точки зрения быстрой настройки подключения. Несмотря на это, динамические адреса использовать тоже можно.

Они назначаются автоматически, для чего в настройках протокола TCP/IP имеется специальный пункт, в каждый определенный момент времени присваиваются сетевым машинам прямо с центрального сервера. Диапазон выделяемых адресов предоставляется провайдером. Но это абсолютно не значит, что адреса повторяются. Как известно, в мире не может быть двух одинаковых внешних IP, и данном случае речь идет либо о том, что они изменяются только внутри сети либо перебрасываются с одной машины на другую, когда какой-то внешний адрес оказывается свободным.

В случае с беспроводными сетями, когда для первичного подключения используются маршрутизаторы или точки доступа, раздающие (транслирующие или усиливающие) сигнал, настройка выглядит еще проще. Главное условие для такого типа подключения - установка автоматического получения внутреннего IP-адреса. Без этого соединение работать не будет. Единственный изменяемый параметр - адреса серверов DNS. Несмотря на начальную установку их автоматического получения, зачастую (особенно при снижении скорости подключения) рекомендуется выставлять такие параметры вручную, используя для этого, например, бесплатные комбинации, распространяемые компаниями Google, Yandex и т. д.

Наконец, даже при наличии только какого-то определенного набора внешних адресов, по которым в интернете идентифицируется любое компьютерное или мобильное устройство, изменять их тоже можно. Для этого предусмотрено множество специальных программ. Схема локальной сети может иметь любую из выше перечисленных вариаций. А суть применения таких инструментов, которые чаще всего представляют собой либо VPN-клиенты, либо удаленные прокси-серверы, состоит в том, чтобы изменить внешний IP, который, если кто не знает, имеет четкую географическую привязку, на незанятый адрес, по расположению находящийся в совершенно в другой локации (хоть на краю света). Применять такие утилиты можно непосредственно в браузерах (VPN-клиенты и расширения) либо производить изменение на уровне всей операционной системы (например, при помощи приложения SafeIP), когда некоторым приложениям, работающим в фоновом режиме, требуется получить доступ к заблокированным или недоступным для определенного региона интернет-ресурсам.

Эпилог

Если подводить итоги всему вышесказанному, можно сделать несколько основных выводов. Первое и самое главное касается того, что основные схемы подключения постоянно видоизменяются, и их в начальном варианте практически никогда не используют. Наиболее продвинутыми и самыми защищенными являются сложные древовидные структуры, в которых дополнительно может использоваться несколько подчиненных (зависимых) или независимых подсетей. Наконец, кто бы что ни говорил, на современном этапе развития компьютерных технологий проводные сети, даже несмотря на высокие финансовые затраты на их создание, все равно по уровню безопасности на голову выше, чем простейшие беспроводные. Но беспроводные сети имеют одно неоспоримое преимущество - позволяют объединять компьютеры и мобильные устройства, которые географически могут быть удалены друг от друга на очень большие расстояния.

Локальная проводная сеть (LAN) является основой домашнего информационного пространства и мультимедиа.. Критерии построения LAN.. Беспроводное подключение - плюсы и минусы.. Технология Fast Ethernet.. Структурная схема LAN-сети.. Сетевая топология «звезда».. Выбор оборудования LAN-сети.. Маршрутизатор (роутер).. Настройка роутера.. Встроенный ADSL-модем.. WI-FI точка доступа.. Коммутатор или концентратор?.. Характеристики D-Link DSL-6740U.. Характеристики D-Link DIR-615/K1A.. Кабель UTP Cat 5e (сдвоенная витая пара).. Техническое задание.. Пример проекта локальной сети.. Схема расстановки оборудования.. Монтажная схема LAN-сети.

Сегодня невозможно представить себе дом, квартиру или офис без многочисленных сложных приборов и устройств, общение с которыми в наше время уже становится проблемой.
Человек добровольно попадает в зависимость от компьютеров, интернета, аудио и видео систем, пультов, систем безопасности и других электронных устройств, которые дают нам новые возможности и удобства, но отнимают все свободное время.
Чтобы справится с этой проблемой и сделать жизнь максимально удобной и комфортной, нужно ставить перед собой новые задачи, которые могут быть реализованы с помощью технологий «умного» дома.

Наиболее востребованными в современном доме являются следующие системы:

Проводная локальная сеть
Мультимедиа
Управление освещением
Управление отоплением и микроклиматом
Охранно-пожарная сигнализация
Видеонаблюдение
Домофон и контроль доступа.

Реализация систем «умного» дома может быть комплексной (в случае капитального ремонта или строительства нового дома) или частичной.
Все зависит от приоритетов выбора тех или иных систем и возможностей их реализации.
Сегодня рассмотрим проводную локальную сеть.

Проводная локальная сеть (LAN)

Проводная локальная сеть (Local Area Network) служит для централизованного подключения к интернету и связи компьютеров и различных периферийных устройств в доме между собой. По сути, локальная сеть является основой домашнего информационного пространства и мультимедиа.

Спроектировав и построив в своем доме компьютерную, телефонную и телевизионную сети , вы обеспечите необходимыми коммуникациями все мультимедийное и компьютерное оборудование в доме.
Всегда имеет смысл рассматривать и проектировать эти сети вместе.

Почему именно проводная .
Выбор всегда за вами. Я всего лишь подчеркиваю, что когда есть такая возможность , нужно выбирать проводные технологии.
При всяком удобном случае стараюсь обосновывать этот выбор.

Проводное и беспроводное подключение: плюсы и минусы

Из плюсов беспроводного оборудования можно отметить большое количество подключений, которое ограничивается лишь скоростью передачи на одного пользователя. Еще – возможность подключения мобильных устройств (смартфоны, коммуникаторы, планшеты), а также свобода передвижения внутри помещения. Пожалуй, и все.

Минусы: беспроводные технологии, как правило, более сложные в устройстве и, соответственно, менее надёжны, чем проводные. Для неквалифицированного пользователя это может обернуться сложностями в процессе эксплуатации, в частности, в диагностике и устранении неполадок. Это особенно актуально при увеличении количества устройств.

Беспроводное подключение будет и менее скоростным .
Никто не будет спорить, что технические показатели уровня сигнала по кабелю выше, чем радиосигнала. Скорость беспроводной связи уступает проводной почти в два раза как по объективным причинам (беспроводной протокол передачи данных более медленный), так и по причине внешних помех (металлическая арматура стен, помехи от домашней электроники и др.).
В доме всегда найдется техника, требовательная к скорости и качеству соединения – например, те же мультимедийные HD-медиаплееры, информация с которых может быть затребована от нескольких устройств (компьютеров, телевизоров и пр.) Если возникнет желание посмотреть фильм качества BluRay на проекторе высокого разрешения, тогда скорости Wi-Fi с использованием даже современного оборудования может быть недостаточно.

По стоимости беспроводное оборудование обойдется раза в полтора дороже своих проводных аналогов.

Электромагнитное «загрязнение» и взаимные помехи беспроводного оборудования также никто ещё не отменял.
Поэтому, прежде чем использовать подключение к сети по беспроводной технологии Wi-Fi, необходимо взвесить все «за» и «против» и убедиться, что обойтись без беспроводного оборудования никак нельзя.
По-возможности, лучше минимизировать вредные излучения в рабочем пространстве, где вы проводите значительную часть времени.

На практике домашняя локальная сеть чаще всего является комбинированной. Например, стационарные компьютеры могут быть подключены к сети с помощью проводов по технологии Ethernet, а различные мобильные устройства (ноутбуки, планшеты, смартфоны) – через беспроводный стандарт Wi-Fi.

Критерии построения LAN

При выборе сетевого стандарта и топологии сети решающим фактором является скорость передачи данных и возможность дальнейшего расширения системы. Этим условиям в полной мере отвечает проводная технология Ethernet.

Данный стандарт обеспечивает параллельную передачу данных. Это означает, что в Ethernet данные передаются не всем устройствам поочередно (как в RS-485), а непосредственно нужному устройству. Это существенно увеличивает скорость передачи информации. Кроме того, данный протокол обеспечивает совместимость с существующими сетевыми устройствами и будущими разработками. Используя протокол Ethernet , можно быть уверенным, что строящаяся локальная сеть сможет получить развитие в будущем.
В настоящее время существуют три спецификации, различающиеся скоростью передачи:

классический Ethernet (10 Мбит/c);
Fast Ethernet (100 Мбит/c);
Gigabit Ethernet (1 Гбит/c).

Для домашней информационной сети наиболее оптимальной по соотношению цена/ качество/сложность - является топология «звезда» и сетевой стандарт 802.3 100Base-TX. Это 100-мегабитный Ethernet на сдвоенной витой паре, который по соотношению цена/производительность пока вне конкуренции.

Основой сети является коммутатор , к которому сетевые устройства подключаются кабелями с максимальной длиной 100м.

Большой плюс топологии «звезда» – ее масштабируемость, то есть дальнейшее расширение, а именно это очень важно в домашних сетях. Достигается это тем, что каждый компьютер (или иное устройство) подключается к выделенному для него Ethernet-порту концентратора или коммутатора. Т. е. один порт коммутатора – один компьютер. Обычно количество Ethernet-портов коммутатора выбирается с запасом, поэтому всегда есть возможность подключения нового устройства к запасному порту. Соответственно, каждый компьютер должен быть снабжен сетевым адаптером с разъемом RJ-45.
Задача облегчается тем, что все современные компьютеры и ноутбуки уже имеют встроенный разъем Ethernet-порта.

Критерии выбора оборудования

Все домашние локальные сети устроены по одному принципу: компьютеры пользователей, оборудованные сетевыми адаптерами, соединяются между собой через специальные коммутационные устройства. В этом качестве могут выступать маршрутизаторы (роутеры), концентраторы (хабы), коммутаторы (свитчи), точки доступа и модемы.

Роутеры

Основным компонентом домашней локальной сети является маршрутизатор или роутер , который представляет собой многофункциональное устройство со встроенной операционной системой, имеющий не менее двух сетевых интерфейсов:

1. LAN (Local Area Network) – служит для создания внутренней (локальной) сети, которая состоит из ваших компьютерных устройств.
2. WAN (Wide Area Network) – служит для подключения локальной сети (LAN) к всемирной глобальной сети – Интернету.

Маршрутизаторы делятся на два класса по типу внешнего подключения: Ethernet или ADSL . Соответственно, они имеют WAN-порт или ADSL-порт для подключения кабеля провайдера и до четырех портов LAN для подсоединения сетевых устройств по технологии Ethernet.
Маршрутизатор для подключения к линии ADSL имеет встроенный ADSL-модем.

Беспроводные роутеры , кроме всего прочего, имеют встроенную Wi-Fi точку доступа для подключения беспроводных устройств. Количество оборудования, получающего одновременный доступ к сети с помощью технологии Wi-Fi, может, в принципе, исчисляться десятками. С учетом того, что полоса частот канала делится между всеми подключенными клиентами, пропускная способность канала связи уменьшается с увеличением их количества.

Когда количество подключаемых компьютеров не превышает четырех, роутер оказывается единственным компонентом, который необходим для построения локальной сети, так как в остальных попросту нет нужды.

При выборе роутера для домашней сети предпочтительнее роутер с использованием технологии IEEE 802.11n , которая обеспечивает лучшую производительность и покрытие сигнала. Кроме того, эти роутеры поддерживают режим VPN пользователя и имеют встроенный USВ-порт, который можно использовать для подключения флешки, принтера или внешнего жесткого диска (NAS).

Перед покупкой роутера нужно заранее уточнить у провайдера, какой тип подключения вы будете использовать, и какое дополнительное оборудование вам для этого понадобится. В комплект поставки маршрутизаторов должны входить внешний адаптер питания и кабель RJ-45, а для моделей с ADSL портом дополнительно кабель RJ-11 и сплиттер.

Полезно проконсультироваться с технической поддержкой провайдера на предмет технических требований к оборудованию клиента, в плане совместимости его с серверами провайдера. Получив профессиональную информацию, можно более осмысленно делать свой выбор из доступных в продаже моделей роутеров.

О количестве оборудования . Если вы проектируете локальную сеть для 2-х или 3-х этажного коттеджа, то одним Wi-Fi роутером вам не обойтись. Для обеспечения достаточного уровня беспроводного сигнала придется строить распределенную Wi-Fi сеть, состоящую из нескольких роутеров или точек доступа. Для снижения нагрузки на беспроводную сеть и увеличения скорости передачи данных можно Wi-Fi доступ оставить только для мобильных устройств, а компьютеры (возможно, и ноутбуки) организовать на проводном доступе.

Еще один момент : сегодня покупать роутер без поддержки Wi-Fi просто бессмысленно. Разница в стоимости хорошего проводного роутера и его беспроводного аналога совсем небольшая. Даже если вы в ближайшее время не планируете использовать модуль Wi-Fi в роутере, то его можно отключить. Когда же у вас возникнет такая потребность (например, дома появится устройство с Wi-Fi связью), вы всегда сможете включить в роутере Wi-Fi модуль и начать пользоваться беспроводным интернетом.

О настройке роутера

В интернете достаточно много рекомендаций по настройке роутеров, включая и подробные инструкции по конкретным моделям. Здесь хочу отметить следующее:

Учитывая интересы пользователей , разработчики уже давно облегчили настройку параметров маршрутизаторов с помощью встроенного ПО для пошаговой настройки, сделав ее доступной даже для новичков.

В большинстве случаев, во время первого входа в меню роутера , происходит запуск мастера, который предлагает быструю пошаговую настройку его основных параметров. Это избавляет начинающих пользователей от поисков нужных опций среди многочисленных разделов меню.
При необходимости мастер установки можно запустить и вручную с помощью пункта меню в разных вариантах: Quick Setup (Быстрая настройка), Setup Wizard (Мастер установки) и т. д.

Следует только учесть , что в определённых ситуациях подключение к интернету может требовать особых настроек, возможность ввода которых попросту отсутствует в режиме мастера. В этих случаях придется обратиться к ручному режиму установки параметров.

Коммутаторы

Если требуется построить более разветвленную проводную сеть , то четырех LAN–портов роутера будет недостаточно. В этом случае к одному из портов роутера подключается дополнительное коммутационное устройство – концентратор (hub) или коммутатор (switch).

В отличие от роутера , свитчи и хабы имеют только один сетевой интерфейс – LAN и используются только для масштабирования (расширения) локальных сетей.

Для создания проводной сети Ethernet лучше использовать коммутатор (свитч), а не концентратор (хаб). Коммутатор анализирует исходящий от компьютеров трафик и направляет его только тому, кому он предназначен. Концентратор же просто повторяет любой трафик на все порты. В итоге производительность сети Ethernet на концентраторах сильно зависит от общей загруженности. Сеть на коммутаторе свободна от этого недостатка.
Раньше приходилось выбирать: или цена, или производительность, поскольку концентраторы стоили существенно дешевле, чем коммутаторы. Сейчас оба вида устройств практически сравнялись в цене, поэтому выбор в пользу коммутатора не вызывает сомнений.

Какой коммутатор выбрать?
В настоящее время существует множество моделей и типов сетевых коммутаторов, их цена и функции очень различаются. При выборе необходимо исходить из минимальной стоимости устройства, которое будет отвечать вашим требованиям к скорости передачи данных и количеству портов. Также определенное значение могут иметь габариты коммутатора.

Скорость работы
Для домашней локальной сети по соотношению цена/производительность оптимальным пока остается Fast Ethernet (100 Мбит/c).

Количество портов
Этот показатель характеризует количество сетевых устройств, которые можно к данному коммутатору подключить. Во многом данный параметр определяет и цену устройства.
Выбор зависит от количества пользователей вашей будущей сети. К количеству пользователей необходимо прибавить 1-2 порта про запас.
В моделях, ориентированных на домашнее использование, количество Ethernet-портов обычно равняется 5 или 8. Если в какой-то момент для подключения всех устройств количества портов коммутатора перестанет хватать, к нему можно подсоединить еще один свитч. Таким образом, можно расширять домашнюю сеть сколько угодно.

Кабели

В качестве среды передачи 100Base-TX (Fast Ethernet) применяется неэкранированный кабель UTP Cat 5e (сдвоенная витая пара), причем одна пара используется для передачи данных, а вторая — для их приема. Возможно применение кабеля Cat 5e типа 100BASE-T4 (счетверенная витая пара): две резервные пары можно в дальнейшем использовать для модернизации сети до уровня 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet).

Экранированные кабели (FTP, STP, SFTP) применяются при прокладке магистральных линий и в производственных помещениях с большими электромагнитными полями. В домашних локальных сетях, как правило, используется неэкранированный кабель UTP.

Для телефонной сети применяется кабель UTP Cat 3 (сдвоенная витая пара).

Можно ли использовать для разводки телефона в целях экономии одну из пар четырехпарного кабеля, применяемого для компьютерных сетей?
Можно, но вряд ли нужно. Зачем создавать себе дополнительные проблемы с монтажом. Лучше всего применять отдельную не экранированную проводку витой парой, так как это существенно повышает помехозащищенность телефонной связи. Кроме того, резервная витая пара кабеля Cat 3 в будущем может пригодиться для ремонта поврежденной пары или для подключения дополнительного аппарата.

Жилы витых пар в кабелях бывают двух видов , из одиночного проводника и многожильные. Диаметр жил в одножильных витых парах составляет 0,51 мм. Кабели с одножильными проводниками применяют для монтажа сетей в коробах, кабель-каналах и по стенам. С многожильными проводниками кабель применяют только там, где он может подвергаться частым изгибам, например, для соединения компьютера с розеткой RJ45 (патч-корд).

В соответствии с топологией «звезда» все кабели от сетевых устройств сходятся к коммутатору, а на противоположных концах кабелей устанавливаются розетки с гнездами RJ45. Как кабели, так и розетки должны быть категорий 5е или 6.
Все отрезки кабеля должны быть не более 100 метров — только в этом случае гарантируется устойчивая работа сети. Необходимо учитывать тот факт, что требование к максимальной длине сегмента кабеля в 100 м включает в себя всю длину кабеля, соединяющего компьютер с коммутатором. Если кабельная разводка заканчивается на стороне компьютера настенной розеткой, а на стороне коммутатора — кросс-панелью, то в длину сегмента необходимо включить коммутационные кабели, соединяющие компьютер с розеткой и кросс-панель с коммутатором.
Рекомендуется брать максимальную длину для сегмента кабеля внутренней разводки, равной 90 м, оставляя 10 м для коммутационных кабелей.
Разумеется, все кабели должны быть цельными, не допускается никаких «скруток».

Пример проекта локальной сети

Основой создания любого проекта является техническое задание (ТЗ).
В идеале, развернутое техническое задание на проектирование должен предоставлять заказчик. На практике, особенно для частных домовладений, проектировщику по факту приходится участвовать в сборе исходных данных и разработке ТЗ, поскольку без полного понимания особенностей объекта и консультаций с заказчиком невозможно выполнить проект.

Примерная последовательность действий проектировщика при составлении технического задания на проектирование «умного» дома была подробно рассмотрена в статье «От классической электрики к умному дому» .

Рассмотрим действия проектировщика на основании согласованного с заказчиком ТЗ на проектирование локальной сети для двухэтажного загородного дома площадью 200м2.
Как отмечалось, компьютерная, телефонная и телевизионная сети объединены в одном проекте.

Исходные данные

1. Имеется поэтажный план дома.
2. Скоростной доступ в интернет – по выделенной линии ADSL
3. Режим доступа к городской АТС – импульсный
4. Количество Ethernet розеток – 6
5. Количество телефонных розеток – 1
6. Должны быть также предусмотрены:
WI-FI точки доступа для подключения беспроводных устройств.
Запасной порт для дополнительного проводного подключения 1 компьютера.
7. Телевидение: эфирное + спутниковое ТВ
8. Количество телевизионных розеток ТВ+SAT – 6

Расстановка оборудования

Хотя речь идет об относительно небольшой локальной сети , но с учетом оборудования телефонной и телевизионной сетей и двух уровней (этажей), имеет смысл использовать монтажные слаботочные шкафы, а для подключения сетевых устройств – соответствующие розетки. Сетевую розетку удобно использовать потому, что при изменении места расположения компьютера (или телевизора) не нужно удлинять весь кабельный сегмент – достаточно просто создать новый патч-корд, соединяющий устройство с розеткой.
На плане дома определяются места предполагаемого размещения монтажных шкафов, компьютеров, телефонов и телевизионных приемников.
Размещение оборудования на плане 1-го этажа показано на рис.1 .

Рис.1

Выбор оборудования

Подключение к интернету будет осуществляться по выделенному ADSL-каналу в телефонной линии, ведущей от АТС к дому. Это означает, что при выборе оборудования нам необходимо предусмотреть наличие в его составе ADSL- модема.
Для беспроводных устройств нужны, как минимум, две WI-FI точки доступа (2 этажа). Задача облегчается тем, что количество Net-розеток на каждом этаже не превышает трех. Это позволяет минимизировать количество оборудования, необходимого для построения локальной сети.
Домашняя LAN-сеть для двухэтажного дома площадью 200м2 может быть выполнена на ADSL-маршрутизаторе и Ethernet-коммутаторе.
Структурная схема сети показана на рис.2 .

Рис.2 .

Основные характеристики применяемых устройств:

D-Link DSL-6740U

Тип устройства: DSL модем, маршрутизатор, Wi-Fi точка доступа
Поддержка: VDSL2, ADSL2
Стандарт беспроводной связи: 802.11b/g/n, частота 2.4 ГГц
Макс. скорость беспроводного соединения: до 300 Мбит/с (802.11n)
Технология шифрования WPA/WPA2
Коммутатор: 4хLAN
Скорость портов: 100 Мбит/сек
Размеры (ШxГхВ): 228x175x40 мм
Вес: 460 г
Комплектность: Маршрутизатор, адаптер питания, кабель RJ-45, кабель RJ-11, сплиттер, диск с ПО.

D-Link DIR-615/K1A

Тип устройства: Wi-Fi точка доступа, Коммутатор
Макс. скорость беспроводного соединения, Мбит/с - 300
Стандарт беспроводной связи: 802.11n, частота 2.4 ГГц
Шифрование данных: WPA, WPA2
Количество Ethernet портов - 4
Скорость портов: 100 Мбит/сек
Размеры (ГхШxВ): 117x193х31 мм
Вес: 940 г
Комплектность: Маршрутизатор, сетевой адаптер, кабель RJ-45, 2 внешние антенны, диск с ПО.

Схема сетей

Монтажный (слаботочный) шкаф лучше всего размещать в таком месте, куда удобнее всего подвести кабели из всех комнат и обеспечивается надежное покрытие WI-FI точки доступа. В данном проекте – в холле первого этажа. Туда же нужно будет провести кабель от провайдера.
Второй монтажный шкаф установлен в холле второго этажа. В монтажных шкафах также предусматриваются электрические розетки для питания роутеров.

От слаботочного шкафа «звездообразно» расходятся кабели отдельно для Ethernet-сети, телефона и телевидения. На концах этих кабелей устанавливаются отдельные розетки для каждой системы: телефонная и компьютерная (симметричные) и телевизионная (коаксиальная). В гостиной установлена сдвоенная розетка (телефонная + компьютерная).

Таким образом, в здании формируется три кабельные системы и три вида розеток. Такая схема более надежна и удобна для монтажа – каждую кабельную систему можно монтировать практически независимо.
Схема разводки телефонной, телевизионной и Ethernet-сетей показана на рис.3.

Рис.3

Монтаж оборудования

Установка и подключение маршрутизаторов не вызывает никаких трудностей. Главное – определить место в монтажном шкафу, где он будет расположен, и хорошо его закрепить. Для крепления в вертикальном положении в днище роутера имеются специальные фигурные пазы, за которые он подвешивается и фиксируется в шкафу или на стене. Некоторые модели комплектуются специальными подставками или панельками для вертикального расположения.

Если статья Вам понравилась и Вы цените вложенные в этот проект усилия – у Вас есть возможность внести посильный вклад в развитие сайта на странице «Поддержка проекта». «Электрика для дома» . Он посвящен основам электротехники и электричества с акцентом на домашние электрические установки и происходящие в них процессы.