Малышев СЕТИ Локальные вычислительные сети

2

УДК 681.322(07)

Малышев Р. А. Сети ЭВМ и средства телекоммуникаций. Часть 1. Локальные вычислительные сети: Конспект лекций/РГАТА. – Рыбинск, 2009. – 143 с.

В настоящем пособии рассматриваются вопросы построения и организации функционирования локальных вычислительных сетей.

Подготовлено на кафедре «Вычислительные системы» Рыбинской государственной авиационной технологической академии имени П. А. Соловьева в качестве учебного пособия для студентов заочной и очной формы обучения по специальности 220101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети», 220105 «Программное обеспечение ВТ и АС» направления 220100 «Информатика и вычислительная техника».

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Кафедра информационного сервиса Костромского государственного университета им. Н. А. Некрасова.

Куликов А. Н. – ст. инженер рыбинского отделения № 1576 АКБ СБ РФ Северный Банк.

6

ВВЕДЕНИЕ

Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных аппаратно-программных средств, обеспечивающих информационный обмен между ними без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

Сети ЭВМ являются системами коллективного пользования. Сети принято делить на локальные и глобальные, в некоторой литературе выделен также класс корпоративных сетей.

Локальные вычислительные сети – ЛВС (LAN – Local Area Networks)

– единая система компьютеров, расположенных в пределах небольшой ограниченной территории (комнате, здании, в соседних зданиях) (не более 10 – 15 км.) или принадлежащих одной организации, связанных между собой, имеющих высокую пропускную способность (10, 16, 100 Мбит/с и более до нескольких десятков Гбит/с (магистральные линии)) и функционирующих на единых программных принципах.

Глобальные вычислительные (территориальные) сети (WAN – Wide Area Networks) – единая система компьютеров, охватывающая большую территорию (в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара) и обслуживающая большое число разнородных пользователей (используются телеграфные и телефонные линии от 2400 бит/с – 64 Кбит/с до нескольких Тбит/с (магистральные линии)).

Сначала сети применялись для передачи цифровых данных между терминалом (дисплей и клавиатура) и компьютером. Современные сети способны передавать огромные объёмы информации, факсимильные сообщения, речь, динамические изображения.

Следует различать компьютерные сети и сети терминалов (терминальные сети). Компьютерные сети связывают компьютеры, каждый из которых может работать и автономно. Терминальные сети обычно связывают мощные компьютеры (мэйнфреймы), а в отдельных случаях и персональные компьютеры (ПК), с терминалами, которые могут быть достаточно сложны, но вне сети их работа или невозможна, или вообще теряет смысл. Примером терминальных устройств и сетей может служить сеть банкоматов или касс продажи авиабилетов. Хотя терминальные сети достаточно распространены, строятся они на совершенно иных, чем компьютерные сети, принципах и даже на другой вычислительной технике.

Мэйнфрейм – крупный, мощный, надежный компьютер, универсального назначения.

7

Наряду с локальными сетями существуют распределенные сети, или MAN (Metropolitan Area Net). По своей идеологии и назначению они близки к локальным, но отдельные компьютеры такой сети могут быть размещены на удаленном расстоянии и связываться специальными, например, телефонными каналами. Распределенные сети используются, например, для связи центральных офисов со своими филиалами (в том числе в других странах).

Распределенная сеть, в которой организована специальная коммуникационная система обмена сообщениями (электронная почта, факс, совместная работа над документами), принадлежащая одной крупной организации, называется корпоративной (десятки, сотни километров, в пределах мах – страны). Термин корпоративная сеть также можно использовать для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

1.ОСНОВЫ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

1.1.СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

Существует три основных способа соединения персональных компьютеров для обмена информацией:

-непосредственно через порты ввода-вывода компьютера (прямое соединение ПК) (рис. 1);

-связь с использованием модемов (необходимо наличие специального устройства – модема) – удаленный доступ (рис. 2);

-связь через локальные сети (необходимо наличие сетевого адапте-

ра) (рис. 3).

ИК-луч USB-кабель

Рис. 1. Связь через порты ввода-вывода

8

М М СОМ2

Телефонная линия

М – модем

Рис. 2. Связь с использованием модема

СА – сетевой адаптер

Рис. 3. Связь через локальные сети

1. Прямое соединение ПК (см. рис. 1). При прямом соединении применяется нуль-модемный, какой-то другой кабель (прямое кабельное соединение) или инфракрасный луч.

Простейшая связь образуется при временном соединении двух компьютеров через последовательные СОМ- (COMmunication port) или параллельные LPT- (Line Printer Port) порты с помощью специальных кабелей, называемых нуль-модемами [1, 2]. Такое соединение, называемое прямым соединением, может быть установлено и затем снято любым пользователем. Прямое соединение используется в настоящее время в основном для пересылки файлов, например между портативным и стационарным офисным ПК. С помощью прямого соединения также можно, например, использовать CD-ROM «чужого» ПК для того, чтобы инсталлировать (установить) с него программу на свой компьютер [1].

Практически каждый компьютер оборудован хотя бы одним последовательным асинхронным адаптером (RS-232-С). Каждый асинхронный адаптер обычно содержит несколько портов, через которые к компьютеру можно подключать внешние устройства. Каждому порту присваивается логическое имя (COM1, COM2 и т. д.).

Интерфейс RS-232-С разработан ассоциацией электронной промыш-

ленности (Electrical Industry Association – EIA) как стандарт для соедине-

9

ния компьютеров и различных последовательных периферийных устройств.

К внешним устройствам асинхронный последовательный порт подключается через специальный разъём. Существует два стандарта на разъёмы интерфейса RS-232-С – это DB-25 и DB-9. Первый имеет 25, а второй 9 выводов.

Бывают также платы, содержащие 4 или 8 портов последовательной передачи данных. Их часто используют для подключения нескольких компьютеров или терминалов к одному компьютеру. Эти платы имеют название «мультипорт» (мультикарта).

Последовательная передача данных означает, что данные передаются по единственной линии. При этом биты байта данных передаются по очереди с использованием одного провода (второй – общий, «земля»).

Сейчас наиболее распространенным типом последовательного интерфейса является USB (Universal Serial Bus), который также можно использовать для соединения ПК.

Интерфейс параллельной передачи называется Centronics. Этот интерфейс поддерживают параллельные порты компьютера (LPT1, LPT2 и

т. д.).

Компьютер может быть оснащен одним или двумя портами последовательной передачи данных и портом параллельной передачи. Эти порты расположены либо на материнской плате, либо на отдельной плате, вставляемой в слоты расширения материнской платы ПК.

Параллельная передача означает, что данные передаются одновременно по нескольким линиям (проводам). При этом по каждой линии за один такт передаётся один бит информации. Параллельные порты LPT имеют один стандарт разъёмов на 25 контактов.

В настоящее время порты последовательной и параллельной передачи данных используется очень широко. Вот далеко неполный список применений:

-подключение мыши;

-подключение графопостроителей, сканеров, принтеров;

-связь двух компьютеров;

-подключение модемов.

Техническим достижением в этом направлении является оборудование инфракрасным (ИК) портом современных моделей компьютеров. При установке такого порта на стационарном компьютере обмен данными между компьютерами упрощается.

При прямом соединении ПК возможны два типа их взаимодействия:

10

-прямой доступ, при котором возможна только пересылка информации с одного ПК на другой;

-прямое управление, при котором возможно выполнение программы, размещенной на другом ПК.

В режиме прямого доступа один из ПК назначается ведущим (Master или Host), а второй – ведомым (Slave или Guest). Управление работой связанных компьютеров производится с ведущего ПК.

В Windows прямой доступ устанавливается по команде Пуск/Программы/Стандартные/Связь/Прямое соединение, выполненной на каждом компьютере. Перед выполнением этой команды должны быть произведены следующие подготовительные операции:

-ресурсы, участвующие в обмене, должны быть определены как разделяемые;

-на обоих ПК должны быть установлены одинаковые сетевые протоколы. Все действия по команде «Прямое соединение» управляются «Мастером прямого соединения» с помощью последовательных окон диалога «Прямое соединение». В полях этих окон указывается:

-какой из компьютеров ведомый (Host), а какой ведущий (Guest);

-какой порт используется для связи;

-скорость передачи;

-пароль входа, если он используется;

-формат сообщений (наличие старт-стоповых битов, бита четности и

т. д.);

-какие ресурсы будут совместно используемыми.

При правильном задании параметров в последнем окне «Прямое соединение» на ведущем ПК необходимо нажать кнопку «Прием команд», а на ведомом – «Управление». После этого ведущий компьютер может использовать не только разделяемые ресурсы ведомого, но и всей локальной сети, если вeдомый ПК был к ней подключен. При этом возможно использование всех ниже описанных средств работы с разделяемыми ресурсами.

В режиме удаленного управления ведущий компьютер (сервер) становится как бы продолжением ведомого (клиента). Так, если ПК-клиент имеет логические диски А:, В:, С:, D:, а ПК-сервер – такие же логические диски и CD-ROM, обозначаемый как логическое устройство G:, то в рассматриваемом случае можно присвоить логическим устройствам сервера имена с G: по I: и использовать эти имена на клиенте наравне с А: до D:. Аналогичным образом клиенту становятся доступными, например, порты сервера с подключенными к ним принтерами. Недостатком прямого соединения является невозможность подключения нескольких ПК и необхо-