Простые решения для простых сетей 1

Простые решения для простых сетей

Сети предоставляют самый эффективный в ценовом отношении способ использования компьютерной техники - коллективный. Соединив благодаря сравнительно небольшим затратам кабелями имеющиеся серверы, компьютеры, принтеры, модемы, вы получаете возможность сократить простой дорогого оборудования до минимума, сэкономить существенные суммы на его закупке и обслуживании.

Сегодня сетевые технологии охватывают все вопросы, касающиеся совместного использования данных, программного обеспечения и компьютерной периферии, включая принтеры, модемы, многофункциональные копировальные и факсовые машины, накопители на компакт-дисках, стриммеры, винчестеры и другое оборудование для хранения данных, средства доступа к Интернет. Самая простая сеть состоит всего из двух компьютеров, в которые установлены сетевые адаптеры, соединенные кабелем. Большие сети могут объединять сотни и тысячи компьютеров и периферийных устройств в самых разных конфигурациях. Но даже самые масштабные сети строятся из большого количества простых сетей, о которых и пойдет речь дальше.

Для создания сети применяется множество разнообразного оборудования. Его состав зависит от числа компьютеров, объединяемых в сеть, от того, какие к ней подключаются дополнительные устройства, какие задачи намечено решать с использованием сетевых технологий. Неспециалисту трудно разобраться во всем этом, из-за чего самостоятельно создаваемые небольшие сети часто построены не по правилам и работают неэффективно. Собственно, обсуждение того, какие основные классы сетевых устройств существуют, их назначения, когда и как их надо применять, и есть основная цель этой статьи.

Кроме того, вам необходимо будет познакомиться с основными компоновками сетей (топологиями). Это позволит понять, когда, где и зачем устанавливаются те или иные сетевые устройства, как они помогают с минимальными затратами решать проблемы расширения вашей сети в будущем. Для достижения наилучшей производительности и надежной работы сети необходимо при ее создании придерживаться стандартов, о которых обычный пользователь практически ничего не знает. Однако пусть это вас не смущает - тут все не так уж и сложно, как кажется непосвященному.

Тем более что овчинка выделки стоит. Как показывает опыт передовых стран, сетевые технологии реально позволяют экономить и время, и деньги. Чтобы бизнес шел успешно, необходимо собирать и быстро использовать множество информации, и не только в рамках своей компании - надо активно взаимодействовать с внешним миром. Сетевые технологии как раз и позволяют делать это самым простым и экономичным образом. Так что сегодня, когда поток информации стремительно растет, это уже не роскошь, а вполне доступная необходимость.

При этом не забывайте, что только сети позволяют избежать постоянных закупок дополнительных принтеров, модемов, накопителей и другого оборудования - все подобные устройства могут использоваться коллективно. Это касается и доступа к Интернет, который только тогда из дорогой забавы становится реально полезной вещью, когда доступен всем службам компании.

Топологии сетей

Схемы объединения в сеть компьютеров и совместно используемой периферии, называемые топологиями, определяют способ физического построения сети. От топологии зависят возможности расширения сети в будущем, состав необходимых для ее создания специальных устройств и денежные затраты.

Всего существуют три основные топологии. Чаще всего локальные сети (то есть сети, которые ограничены пространственно) строятся по топологиям звезды или общей шины. Третья топология - кольцо - сегодня используется значительно реже, поэтому рассматривать ее не будем. Поговорим о первых двух.

Но сначала еще одна справка. Самый распространенный тип сетевых систем - Ethernet. Сети Ethernet были разработаны Xerox в 1973 году и формально описаны корпорациями Xerox, DEC и Intel в 1980 году. Первоначально они были рассчитаны на передачу данных со скоростью до 10 мегабит в секунду. С тех пор технологии Ethernet претерпели ряд изменений, особенно в последнее время. Для них установлен ряд стандартов, выпускается много самого разнообразного оборудования.

В сети Ethernet данные передаются в виде сообщений, в состав которых входит служебный код, позволяющий устройству-адресату получить отправленную ему информацию. Сообщения представляют собой небольшие порции данных, называемые пакетами, причем постоянно отслеживается правильность передачи и приема каждого пакета. Таким образом, по сети передается масса информации служебного характера, что уменьшает ее полезную пропускную способность. Обойтись без этого невозможно, так как иначе не удастся гарантировать, что данные получены правильно.

При рассмотрении вопроса о создании сети необходимо учитывать, что ее пропускная способность может оказаться недостаточной, если не принять соответствующие меры. Экономия на "мелочах" чаще всего не оправдывает себя, - если не следовать точно рекомендациям и стандартам, потом с большой степенью вероятности придется все переделывать заново и нести дополнительные расходы. Особенно, когда появится необходимость расширения сети.

Топология звезды

Как следует из названия, эта схема компоновки сети напоминает соединенные между собой звезды (star layout). В центре каждой из звезд находится концентратор или коммутатор (об этих и других устройствах, необходимых для реализации разных типов сетей, мы поговорим позже). Концентратор соединяется с каждым узлом сети (компьютером или периферийным устройством) отдельным гибким кабелем. Такой кабель называется витой парой (unshielded twisted pair, UTP) и обозначается 10BASE-T. Один конец кабеля подключается к установленной в компьютер или, скажем, принтер карте сетевого интерфейса, а другой - к порту концентратора или коммутатора (рис. 1).

Установка такой сети проста, обходится недорого, времени на нее много не требуется. Это связано с использованием гибких кабелей и модульных коннекторов. Число узлов, которые вы можете подключить к концентратору или коммутатору, определяется его конструкцией. Однако есть ограничение, касающееся максимального числа узлов, которые можно добавить к сети - их не должно быть больше 1,024.

Каждая такая звезда становится локальной сетью для рабочей группы и может функционировать независимо или быть подключенной к другим рабочим группам. В рабочую группу целесообразно включать компьютеры всех сотрудников, работающих над одними задачами, а также необходимые им периферийные устройства. При условии обеспечения самодостаточности ресурсов рабочей группы легче добиться наибольшей производительности сети.

К преимуществам топологии звезды относятся:

- применение недорогих кабелей;

- простота и быстрота установки сети;

- легкость организации рабочих групп и взаимодействия между ними;

- легкость расширения сети путем добавления к ней новых рабочих групп;

- возможность применения, вместо концентраторов, коммутаторов или мостов, что реально повышает производительность сети в целом;

- нарушенные соединения можно быстро исправить, не останавливая работы всей сети;

- поиск неисправностей упрощается благодаря наглядным световым индикаторам на каждом концентраторе или коммутаторе.

У топологии звезды один существенный недостаток:

- длина кабеля 10BASE-T между узлом и концентратором не должна превышать 100 метров.

Топология общей шины

Топология общей шины (bus layout), иногда называемой также магистралью (backbone), представляет собой линейную цепочку из всех компьютеров, которые входят в рабочую группу или сеть, связанных между собой одним кабелем (рис. 2). Пакеты информации в такой сети всегда передаются всему семейству узлов - одному за другим. Для соединения между собой соседних узлов используются фрагменты единого коаксиального кабеля 10BASE-2, называемые сегментами. К картам сетевого интерфейса, установленным в компьютеры, сегмент кабеля подключается с помощью коннекторов BNC (barrel network connector) на его концах. Поскольку к каждой из карт надо подключить концы сразу двух кабелей, связывающих данный компьютер с соседями слева и справа, используется специальный Т-образный переходник (T-connector).

Кроме компьютеров и периферийных устройств с сетевым интерфейсом, к кабелю общей шины можно при необходимости подключить концентратор. Он свяжет сеть, выполненную по схеме общей шины, с рабочей группой, построенной по топологии звезды.

Преимущества общей шины:

- очень надежная кабельная система;

- простота наращивания сети путем подключения отдельных узлов;

- не требуется использование концентратора или другого центрального оборудования;

- невысокие затраты на установку сети, только на сетевые карты и кабель.

По этим причинам топология общей шины пользуется популярностью у малых компаний, прокладывающих свою первую сеть. К сожалению, эта топология имеет и ряд существенных недостатков:

- стандарт ограничивает число узлов в сетях такого типа всего 30 подключениями компьютеров и периферии;

- общая длина кабеля (сумма всех сегментов) не должна превышать 185 метров;

- если один из узлов выходит из строя, это неминуемо ведет к остановке работы сети в целом;

- поиск неисправностей затруднен.

Сети с серверами и одноранговые

Если вы разобрались с двумя основными топологиями локальных сетей, вам проще понять суть двух наиболее широко используемых сетевых конфигураций. Но учтите, что, хотя конфигурации сетей с одним или несколькими серверами или состоящих из равноправных компьютеров и базируются на тех же принципах, как топологии звезды и общей шины, тем не менее они никак не связаны с ними физически.

Сети на базе серверов

Такие сети содержат сервер - устройство, от которого зависит работа всех узлов, называющихся в этом случае клиентами. Все узлы сети подключены к серверу, как к концентратору в топологии звезды (рис. 3). Но сеть на базе сервера совсем не обязательно должна быть построена по этой топологии. С таким же успехом ее можно организовать на базе общей шины.

Сервер управляет работой сети, для чего на нем установлено административное программное обеспечение. С его помощью сервер организует коллективную работу с файлами, их централизованное хранение, возможность совместного пользования накопителями, принтерами, факс-машинами, модемами и другим коммуникационным оборудованием.

С одной стороны, сервер выступает в роли арбитра, каждый узел сети обращается к нему, когда требуется информация. Сервер находит ее на своих встроенных накопителях или у других подключенных к нему клиентов сети и пересылает обратившемуся за ней узлу.

В то же время, хотя сервер и дирижирует работой сети, из самого этого названия (от английского serve - служить) следует, что его функции заключаются в обслуживании клиентов, то есть не сервер задает тон, а именно клиенты. Кроме удовлетворения их потребностей в информации, сервер организует для них совместный доступ к аппаратным ресурсам - принтерам, модемам и другим подключенным к сети устройствам.

Занимающийся обеспечением доступа к данным сервер называется файловым, или файл-сервером. Если в его обязанности входит обслуживание баз данных или приложений, то это прикладной сервер. Сервер, предоставляющий всем клиентам сети коллективный доступ к принтеру и управляющий процессом печати поступающих от них документов, называется принт-сервером, или сервером печати. Есть также коммуникационные серверы, обеспечивающие взаимодействие рабочих групп с глобальными коммуникационными службами.

Одноранговые сети

Сети, в которых нет специально выделенных для обслуживания узлов-клиентов компьютеров, называются одноранговыми (peer-to-peer). В них каждый из подключенных компьютеров является одновременно и клиентом, обращающимся за информацией или ресурсами к другим машинам, и сервером, предоставляющим свои файлы и устройства для остальных узлов-клиентов.

Подобные конфигурации пользуются большой популярностью у малых компаний, сети которых объединяют ограниченное число компьютеров и периферии. Одноранговые сети просты в установке и администрировании, достаточно эффективно работают при сравнительно небольшом количестве коллективно используемой информации. И главное, что для их создания не требуется больших затрат. Строить их можно по топологии как звезды (рис. 4), так и общей шины (рис. 5) со всеми обусловленными выбранной схемой преимуществами и ограничениями.

Каждый из объединяемых в сеть компьютеров уже имеет собственный жесткий диск и способен предоставить другим узлам доступ как к хранящимся на нем файлам, так и к оставшемуся свободному месту. Совокупность винчестеров, к которым открыт коллективный доступ, образует в одноранговой сети общее дисковое пространство. Информация при этом распределена между всеми узлами.

Кроме дискового пространства в распоряжении рабочей группы оказываются принтеры, дисководы CD-ROM, ленточные и магнитооптические накопители, внешние жесткие диски, факс-модемы. Достаточно любое из этих устройств установить на одном компьютере и открыть к нему коллективный доступ, чтобы у всех узлов рабочей группы появилась возможность использовать этот сетевой ресурс.

В одноранговой сети нет сервера, который занимался бы поиском необходимой информации или выделял ресурсы. Узлы обращаются друг к другу за информацией или сервисом напрямую. Такая схема, вроде бы и не требуя особых усилий по администрированию, на практике часто оказывается более сложной с точки зрения оптимизации и повышения производительности работы сети.

В частности, распределенное хранение данных требует тщательного планирования на стадии проработки схемы будущей сети, если вы не хотите иметь проблем с их поиском, дублированием, неравномерной загрузкой аппаратных ресурсов компьютеров. В одноранговой сети обычно труднее обеспечить безопасность хранения данных и доступа к ним. С другой стороны, поскольку узлы, большую часть времени работающие с определенными файлами или устройствами, могут и отвечать за них, снижается объем передаваемой по сети информации и удается обойтись более дешевыми решениями.

Использование различных ресурсов в одноранговой сети можно оптимизировать, правильно распределив их между компьютерами. Удобна для сетей этого типа топология звезды, поскольку она предусматривает прямое подключение всех узлов к центральному концентратору, что упрощает дело.


Рис. 1. Базовая топология звезды с концентратором в центре


Рис. 2. Базовая топология общей шины с подключенным к ней концентратором


Рис. 3. Типовая схема сети на базе сервера


Рис. 4. Одноранговая сеть, построенная по топологии звезды


Рис. 5. Одноранговая сеть на базе топологии общей шины

Продолжение следует

Роман Соболенко,
(roman-sobolenko@usa.net)

По материаламкорпорации Intel
- титульная страница



Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 38 за 1998 год в рубрике hard :: технологии

©1997-2024 Компьютерная газета