Чтобы подключить новый сетевой узел к тонкому кабелю Ethernet, требуется прервать передачу всех данных, по крайней мере, на несколько минут, поскольку при этом необходимо разорвать кабель и вставить в разрыв новый Т-коннектор. Подсоединить новый узел к сети, использующей толстый кабель Ethernet, несколько сложнее, однако при этом не требуется останавливать работу сети. С витой парой дело обстоит еще проще. В этой технологии используется устройство, называемое концентратором (hub) и выполняющее функции точки соединения. Подключение и отключение узлов от концентратора абсолютно не мешает работе других пользователей.
Чаще всего для создания малых сетей используется тонкий кабель Ethernet, поскольку этот вариант обходится очень дешево. Карты Ethernet стоят около 30 долларов (многие компании отдают их почти задаром), а кабель обходится в несколько центов за метр. Тем не менее, для крупномасштабных сетей больше подходит толстый кабель или витая пара. Например, на математическом факультете университета GMU компьютерная сеть первоначально была построена на базе толстого Ethernet, так как в этом случае при подсоединении к общему кабелю нового сетевого узла не требовалось нарушать работу всей сети. Сети на базе витой пары также получили очень широкое распространение. Стоимость концентраторов падает, а небольшие устройства сейчас продаются по цене, вполне подходящей даже для малых домашних сетей. Прокладка витой пары обходится существенно дешевле для больших сетей, а сам кабель обладает существенно большей гибкостью, чем коаксиальные кабели, используемые в других системах Ethernet. Администратор сети математического факультета GMU в ближайшем финансовом году планирует перейти на витую пару, поскольку это выведет сетевую технологию на современный уровень и сэкономит немало времени при установке новых и перемещении существующих узловых компьютеров.
Одним из недостатков технологии Ethernet является ограничение на длину кабеля, что позволяет использовать Ethernet только при создании локальных сетей. Однако несколько сетевых сегментов Ethernet можно соединить друг с другом при помощи повторителей (repeaters), мостов (bridges) или маршрутизаторов (routers). Повторитель просто передает сигнал из сегмента в сегмент, при этом усиливая его. Благодаря этому все сегменты сети работают так, будто они являются единым сегментом Ethernet. Из-за ограничений, связанных с временными задержками, между любыми двумя сетевыми узлами может быть установлено не более четырех повторителей. Мосты и маршрутизаторы устроены более сложно. Они анализируют поступающие данные и передают их в другой сегмент только в случае, если принимающий сетевой узел расположен в другом сегменте сети.
Сеть Ethernet работает подобно единой шине, через которую любой узел может пересылать пакеты (или фреймы) размером до 1500 байт на другой узел, подключенный к тому же сегменту Ethernet. Узел адресуется шестибайтовым адресом, хранящимся в постоянном запоминающем устройстве сетевой карты Ethernet (Network Interface Card, NIC). Адрес Ethernet обычно записывают как последовательность из шести Двухзначных шестнадцатеричных чисел, разделенных двоеточиями — например, aa:bb:cc:dd:ee:ff.
Фрейм, посланный одним из узлов, принимается всеми подключенными станциями, но только узел назначения обращает на него внимание и начинает его обработку. Если два узла пытаются переслать фрейм одновременно, происходит коллизия (collision), или столкновение. Коллизии в Ethernet очень быстро обнаруживаются электронными схемами сетевых карт. Чтобы разрешить конфликт, оба узла прекращают передачу и осуществляют новую попытку спустя случайно выбранный интервал времени. Вам предстоит услышать немало историй о проблеме коллизий в Ethernet и о том, что из-за них Ethernet используется только на 30 процентов своей потенциальной пропускной способности. Коллизии в Ethernet считаются нормальным явлением, и в очень занятой сети Ethernet частота коллизий вполне может доходить до 30 процентов. При использовании сетей Ethernet причина для беспокойства обычно появляется лишь тогда, когда частота коллизий доходит до 60 процентов.
Если в одном помещении, здании или комплексе близлежащих зданий имеется несколько компьютеров, пользователи которых должны совместно решать какие-то задачи, обмениваться данными или использовать общие данные, то эти компьютеры целесообразно объединить в локальную сеть.
Локальная сеть (иногда используется термин «локальная вычислительная сеть», сокращенно ЛВС) – это группа из нескольких компьютеров, соединенных между собой посредством кабелей (иногда также телефонных линий или радиоканалов), используемых для передачи информации между компьютерами.
Для соединения компьютеров в локальную сеть необходимо сетевое оборудование и программное обеспечение.
Локальные сети позволяют обеспечить:
- коллективную обработку данных пользователями подключенных в сеть
- компьютеров и обмен данными между этими пользователями;
- совместное использование программ;
- совместное использование принтеров, модемов и других устройств.
Поэтому практически все фирмы, имеющие более одного компьютера объединяют их в локальные сети. Многие пользователя портативных компьютеров подключаются к локальной сети фирмы либо приходя в офис, либо соединяясь с компьютером фирмы по телефонным каналам по средствам модема.
Для объединения компьютеров в локальную сеть требуется :
- вставить в каждый подключаемый к сети компьютер сетевой контроллер(иногда используются термины сетевой адаптер или сетевая плата), который позволяет компьютеру получать информацию из локальной сети и передавать данные в сеть;
- соединить компьютеры кабелями, по которым происходит передача данных между компьютерами, а также другими подключенными к сети устройствами(принтерами, сканерами и т.д.). В некоторых типах сетей кабели соединяют компьютеры непосредственно (как электролампочки на елочной гирлянде), в других соединение кабелей осуществляется через специальные устройства – концентраторы (или хаб), коммутаторы и др.
Замечание В некоторых сетях вместо кабелей данные передаются по радиочастотам (как в радиотелефонах или сотовых телефонах). Однако такие сети стоят дороже и они сложнее в эксплуатации.
Серверы
Для обеспечения функционирования локальной сети часто выделяется специальный компьютер – сервер, или несколько таких компьютеров. На дисках сервера располагаются совместно используемые программы, база данных и т. д.
Остальные компьютеры локальной сети часто называются рабочими станциями. На тех рабочих станциях, где требуется обрабатывать только данные на сервере (например, вводить сведения в совместно используемую базу данных о заказах и продажах), часто для экономии (или по соображениям безопасности) не устанавливают жестких дисков. В сетях, состоящих более чем из 20-25 компьютеров, наличие сервера обязательно – иначе, как правило, производительность сети будет неудовлетворительной. Сервер необходим и при совместной интенсивной работе с какой-либо базой данных.
Иногда серверам назначается определенная специализация (хранение данных, программ, обеспечение модемной и факсимильной связи, вывод на печать и т. д.). Серверы, как правило не используются в качестве рабочих мест пользователей. Серверы, обеспечивающие работу с ценными данными, часто размещаются в изолированном помещении, доступ в которое имеют только специально уполномоченные люди (как в банковское хранилище).
Замечание Многие серверы стоят значительно дороже (в 10-20 и более раз) обычных компьютеров. Неудивительно – ведь они не только являются весьма мощными компьютерами с большим количеством оперативной и дисковой памяти, но в них в добавок обеспечиваются исключительная надежность, высокая производительность ввода-вывода, дублирование устройств и хранимых данных, средства контроля над состоянием сервера, средства обеспечения бесперебойной работы при отказа некоторых устройств и т.д.
Одноранговые сети
Операционные системы Windows for Workgroups, Windows 95, Windows NT Workstation имеют встроенные возможности по организации локальных сетей без выделенного сервера. Обычно такие сети называются одноранговые, поскольку в них все компьютеры равноправны, каждый из них выполняет как роль рабочего места пользователя, так и роль сервера по обеспечению доступа к своим данным и ресурсам. Правда, при использовании Windows for Workgroups или Windows 95 защиту данных обеспечить не удастся, поэтому такие сети можно использовать только в коллективах, где ни у кого нет секретов друг от друга. Можно использовать и другие средства для организации одноранговых локальных сетей. Например, OC LANtastic фирмы Artisoft позволяет создать однорановую сеть, в которой можно работать в среде DOS, Windows и Windows 95.
Недостатки одноранговых сетей. Часто одноранговая сеть - это не лучший выход. Ведь пользовательская ОС мало приспособлена для выполнения функций сервера сети, которую ей приходится выполнять. И если на каком-то компьютере пользователь играет в DOOM или рисует картинку в Adobe Photoshop, а другие пользователи работают с файлами на этом же компьютере, то они будут сильно мешать друг другу – скорость их работы резко снизится.