Единая локальная сеть. Локальная сеть своими руками: Общие правила построения домашней сети и ее основные компоненты

Локальная сеть (локальная вычислительная сеть или ЛВС) представляет собой среду взаимодействия нескольких компьютеров между собой. Цель взаимодействия — передача данных. Локальные сети, как правило, покрывают небольшие пространства ( , офис, предприятие) — чем и оправдывают своё название. ЛВС может иметь как один, так и несколько уровней. Для построения многоуровневой локальной сети применяют специальное сетевое оборудование: маршрутизаторы, коммутаторы. Существует несколько способов объединения компьютеров и сетевого оборудования в единую компьютерную сеть: проводное (), оптическое (оптоволоконный кабель) и беспроводное ( , Bluetooth) соединения.

Топология локальной сети

Первое к чему нужно приступать при изучении основ функционирования компьютерных сетей, это топология (структура) локальной сети. Существует три основных вида топологии: шина, кольцо и звезда.

Линейная шина

Все компьютеры подключены к единому кабелю с заглушками по краям (терминаторами). Заглушки необходимы для предотвращения отражения сигнала. Принцип работы шины заключается в следующем: один из компьютеров посылает сигнал всем участникам локальной сети, а другие анализируют сигнал и если он предназначен им, то обрабатывают его. При таком взаимодействии, каждый из компьютеров проверяет наличие сигнала в шине перед отправкой данных, что исключает возникновения коллизий. Минус данной топологии — низкая производительность, к тому же, при повреждении шины нарушается нормальное функционирование локальной сети и часть компьютеров не в состоянии обрабатывать либо посылать сигналы.

Кольцо

В данной топологии каждый из компьютеров соединен только с двумя участниками сети. Принцип функционирования такой ЛВС заключается в том, что один из компьютеров принимает информацию от предыдущего и отправляет её следующему выступая в роли повторителя сигнала, либо обрабатывает данные если они предназначались ему. Локальная сеть, построенная по кольцевому принципу более производительна в сравнении с линейной шиной и может объединять до 1000 компьютеров, но, если где-то возникает обрыв сеть полностью перестает функционировать.

Звезда

Топология звезда, является оптимальной структурой для построения ЛВС. Принцип работы такой сети заключается во взаимодействии нескольких компьютеров между собой по средствам центрального коммутирующего устройства (коммутатор или свитч). Топология звезда позволяет создавать высоконагруженные масштабируемые сети, в которых центральное устройство может выступать, как отдельная единица в составе многоуровневой ЛВС. Единственный минус в том, что при выходе из строя центрального коммутирующего устройства рушится вся сеть или её часть. Плюсом является то, что, если один из компьютеров перестаёт функционировать это никак не сказывается на работоспособности всей локальной сети.

Что такое MAC-адрес, IP-адрес и Маска подсети?

Прежде чем познакомиться с основными принципами взаимодействия сетевых устройств, необходимо подробно разобрать, что такое IP-адрес, MAC-адрес и Маска подсети.

MAC-адрес — это уникальный идентификатор сетевого оборудования, который необходим для взаимодействия устройств в локальной сети на физическом уровне. MAC-адрес «вшивается» в сетевую карту заводом изготовителем и не подлежит изменению, хотя при необходимости это можно сделать на программном уровне. Пример записи MAC-адреса: 00:30:48:5a:58:65.

IP-адрес – это уникальный сетевой адрес узла (хоста, компьютера) в локальной сети, к примеру: 192.168.1.16. Первые три группы цифр IP-адреса используется для идентификации сети, а последняя группа для определения «порядкового номера» компьютера в этой сети. Если провести аналогию, то IP-адрес можно сравнить с почтовым адресом, тогда запись будет выглядеть так: регион.город.улица.дом. Изначально, использовались IP-адреса 4-ой версии (IPv4), но когда количество устройств глобальной сети возросло до максимума, то данного диапазона стало не хватать, в следствии чего был разработан протокол TCP/IP 6-ой версии — IPv6. Для локальных сетей достаточно 4-ой версии TCP/IP протокола.

Маска подсети – специальная запись, которая позволяет по IP-адресу вычислять адрес подсети и IP-адрес компьютера в данной сети. Пример записи маски подсети: 255.255.255.0. О том, как происходит вычисление IP-адресов мы рассмотрим чуть позже.

Что такое ARP протокол или как происходит взаимодействие устройств ЛВС?

ARP — это протокол по которому определяется MAC-адрес узла по его IP-адресу. Например, в нашей локальной сети есть несколько компьютеров. Один должен отправить информацию другому, но при этом знает только его IP-адрес, а для взаимодействия на физическом уровне нужен MAC-адрес. Что происходит? Один из компьютеров отправляет широковещательный запрос всем участникам локальной сети. Сам запрос, содержит IP-адрес требуемого компьютера и собственный MAC-адрес. Другой компьютер с данным IP-адресом, понимает, что запрос пришел к нему и в ответ высылает свой MAC-адрес на тот, который пришел в запросе. После чего собственно и инициализируется процесс передачи информационных пакетов.

Сетевой коммутатор и маршрутизатор (роутер)

Для согласования работы сетевых устройств используется специальное сетевое оборудование — коммутаторы и маршрутизаторы. Исходя из рассмотренного выше, важно понять простую истину — работают с MAC-адресами, а (или роутеры) с IP-адресами.

Коммутатор содержит таблицу MAC-адресов устройств локальной сети непосредственно подключенных к его портам. Изначально таблица пуста и начинает заполняться при старте работы коммутатора, происходит сопоставление MAC-адресов устройств и портов, к которым они подключены. Это необходимо для того, чтобы коммутатор напрямую пересылал информационные пакеты тем участникам локальной сени, которым они предназначены, а не опрашивал все устройства ЛВС.

Маршрутизатор также имеет таблицу, в которую заносит IP-адреса устройств на основе анализа локальной сети. Роутер может самостоятельно раздавать IP-адреса устройствам ЛВС благодаря протоколу динамического конфигурирования узла сети (DHCP). Таблица маршрутизации позволяет роутеру вычислять наикратчайшие маршруты для отправки информационных пакетов между различными узлами ЛВС. Данные узлы (компьютеры) могут находиться в любом сегменте многоуровневой сети невзирая на архитектуру той или иной подсети. К примеру, маршрутизатор связывает локальную сеть с глобальной (интернет) через сеть провайдера.

Пример маршрутизации

Допустим, в таблице маршрутизации есть такая запись:

Роутер получает пакет, предназначенный для хоста с IP-адресом 192.168.1.96, после чего начинает обход таблицы маршрутизации и обнаруживает, что при наложении маски подсети 255.255.255.0 на IP-адрес 192.168.1.96 вычисляется сеть с IP-адресом 192.168.1.0. Пройдя строку до конца роутер находит IP-адрес интерфейса 192.168.1.96, на который и отправляет полученный пакет.

Как происходит вычисление IP-адреса сети и компьютера?

Для вычисления IP-адреса сети используется маска подсети. Начнем с того, что привычная для наших глаз запись IP-адреса представлена в десятеричном формате (192.168.1.96). На самом деле, сетевое устройство данный IP-адрес видит, как набор нолей и единиц, то есть в двоичной системе исчисления (11000000.10101000.00000001.01100000). Так же выглядит и маска подсети (255.255.255.0 -> 11111111.11111111.11111111.00000000).

Что получается? Какой бы у нас не был IP-адрес назначения (к примеру 192.168.1.96 или 192.168.1.54) при наложении на него маски подсети (255.255.255.0) будет получаться один и тот же результат (192.168.1.0). Происходит это из-за поразрядного (побитного) сравнения записей (1х1 = 1, 1х0 = 0, 0х1 = 0). При этом IP-адрес компьютера берётся из последней группы цифр IP-адреса назначения. Также стоит учитывать, что из общего диапазона адресов, в рамках одной подсети, доступно будет на два адреса меньше, потому что 192.168.1.0 – является IP-адресом самой сети, а 192.168.1.255 – служебным широковещательным адресом для передачи общих пакетов запросов.

Что такое NAT?

В последнем пункте данной статьи, рассмотрим, что такое NAT. Как уже упоминалось ранее, маршрутизатор связывает между собой сети не только на локальном уровне, но и взаимодействует с сетью провайдера с целью получения доступа к сети интернет. Для пересылки пакетов во внешнюю сеть, роутер не может использовать IP-адреса компьютеров из локальной сети, так как данные IP-адреса являются «частными» и предназначены только для организации взаимодействия устройств внутри ЛВС. Маршрутизатор имеет два IP-адреса (внутренний и внешний), один в локальной сети (192.168.1.0), другой (к примеру 95.153.133.97) ему присваивает сеть провайдера при динамическом распределении IP-адресов. Именно второй IP-адрес роутер будет использовать для отправки и получения пакетов по сети интернет. Для реализации такой подмены и был разработан NAT.

NAT (Network Address Translation) — механизм преобразование сетевых адресов, является частью TCP/IP-протокола.

Принцип NAT заключается в следующем: при отправке пакета из ЛВС маршрутизатор подменяет IP-адрес локальной машины на свой собственный, а при получении производит обратную замену и отправляет данные на тот компьютер, которому они и предназначались.

Сегодня многие пользователи ищут в интернете такую информацию: LAN – что это такое и зачем это нужно? Конечно, во всемирной сети можно найти очень простое и короткое определение.

Звучит оно следующим образом: LAN – это локальная сеть. Вот и все.

Но эта расшифровка не дает абсолютно ничего, особенно если с этим приходится иметь дело начинающему пользователю.

На самом же деле такой подход к делу только усложняет всю ситуацию. Поэтому мы попытаемся объяснить, что такое LAN, простым языком, так, чтобы это смог понять даже ребенок.

Если Вам все-таки что-то будет непонятно, пишите об этом в комментариях, мы с удовольствием ответим на все Ваши вопросы. Итак, начнем с простой теории.

Теоретическая страничка

Итак, LAN расшифровывается как Local Area Network. Это действительно переводится как .

Если сказать проще, то LAN – это несколько объединенных между собой компьютеров, и других устройств, которые могут подключаться к сети.

А объединены они между собой либо с помощью кабелей, либо с помощью . На рисунке 1 Вы можете видеть довольно яркий пример локальной сети.

Рис. 1. Пример LAN

Как видим, здесь основным элементом сети является роутер, который подключен к интернету (WAN). Запомните эту аббревиатуру, о ней мы еще поговорим.

А пока что разберем показанную выше схему. На ней цифрами обозначены сегменты сети, а конкретно:

3. DVD-плеер, подключенный к роутеру при помощи кабеля. Для этого на роутере есть специальные разъемы LAN, которые обычно обозначены желтым цветом. В большинстве случаев таких разъема 4.

Как мы говорили выше, для подключения к роутеру через кабель используется LAN разъем. Мы можем видеть это на рисунке 3.

Рис. 3. Роутер – вид сзади

Как видим, в этой модели все стандартно – 4 разъема LAN, но есть еще один и он уже отличается синим цветом.

Собственно, это и есть WAN (помните, мы говорили о том, что это понятие нужно запомнить?). Чтобы более точно понять, что же такое LAN, можно сравнить его с этим самым WAN.

К слову: И LAN, и WAN подключаются через самый обычный кабель с наконечником RJ45, показанным на рисунке 4. Выше мы говорили о том, что, к примеру, сегмент №3 на рисунке 1, то есть DVD-плеер, подключается к роутеру с помощью кабеля. Этот кабель представляет собой обычная витая пара с наконечниками RJ45 с обеих сторон. Вот так все просто!

Рис. 4. Наконечник RJ45

Сравниваем LAN и WAN

Начнем с того, что вообще такое WAN. Опять же, если сказать просто, это интернет. То есть это та же сеть, но не локальная, как LAN, а глобальная.

В нее входят все устройства и миллионы локальных сетей. WAN расшифровывается как Wide Area Network.

По этой самой сети каждый пользователь может получать доступ к ресурсам другого компьютера или иного устройства, которое можно подключить к сети.

Кстати: Информация эта хранится на серверах. Если сказать просто, это огромное количество дисков большой вместимости, собранные в один большой аппарат, который может выдавать эту информацию.

Рис. 5. Пример рабочего сервера

Отличия LAN и WAN:

1. Размеры. Обычно локальная сеть охватывает небольшие участки, например, квартиру или же какое-то производственное помещение. А вот глобальная сеть распространяется по всей поверхности земного шара.
2. Количество пользователей. Разумеется, к глобальной сети может подключаться гораздо больше людей, чем к локальной. Там и оборудование используется намного более мощное, и вообще обычно подключается очень много людей. На это и расчет.
3. Тип сервисов. В локальных сетях есть собственные сервисы, такие как служба доступа к файлам, служба работы с принтерами и так далее, в общем, все то, что нужно для небольшой сети. А вот в глобальной сети используется, к примеру, сервис маршрутизации (определение маршрута следования информации по узлам сети) и многое другое, что необходимо для работы в больших сетях.

Что касается расстояния или площади, которую могут охватывать эти два вида сетей, то выше мы уже говорили о том, что глобальная сеть распространяется на всей поверхности земного шара.

Соответственно, она может работать и на далеких космических кораблях, если те подключены к какому-либо устройству в рамках этой сети.

Так вот, интересно, что локальные сети тоже могут достигать достаточно больших размеров

Самая большая на сегодняшний день такая сеть имела устройства, которые располагались на расстоянии в 14 000 км друг от друга. Это были космические станции и орбитальные центры.

Хотя обычно локальная сеть охватывает те же офисы, дома, фирмы или небольшую группу зданий.

Локальная сеть представляет собой набор различного оборудования и программного обеспечения, предназначенного для связи двух и более компьютеров между собой с возможностью обмениваться данными, совместную обработку и хранение информации. В этой статье мы разберем что такое и для чего нужна локальная сеть. А также ее устройство.

Самая простейшая локальная сеть представляет собой два отдельных компьютера, у которых имеется сетевая карта и сетевой кабель, соединяющий их. Также сеть может быть организована без использования сетевого кабеля посредством двух модулей беспроводной сети (такая сеть будет называться беспроводной).

После подключения и настройки локальной сети два компьютера смогут обмениваться файлами, получать совместный доступ к общим ресурсам и обрабатывать общие данные. При использовании большего количества компьютеров (три и более) потребуется дополнительное оборудование: коммуникатор, маршрутизатор, роутер и другое, в зависимости от сложности сети. Все это оборудование относится к активным устройствам и служит для обеспечения связи нескольких локальных машин в общую единую сеть.

Группа из нескольких компьютеров, объединенных в сеть, позволяет максимально оптимизировать работу над большими объектами. То есть каждый пользователь получает доступ к одним и тем же данным и возможность работы с ними одновременно, а не по очереди. То же касается и общего доступа к программному обеспечению.

В больших локальных сетях обычно выделяют один , который обеспечивает управление всеми остальными, и называют его сервер, а все остальные — рабочими станциями. Однако в небольшой сети управление небольшой группой компьютеров может не потребоваться, поэтому там все рабочие станции имеют равные права.

Сервер же имеет повышенные привилегии в сети и при должной настройке позволяет управлять и администрировать работу всех рабочий станций в сети. Для этого используют соответствующее программное обеспечение. Также, как правило, на сервере располагается папка с данными для совместного доступа других пользователей. Поэтому в качестве сервера используют наиболее мощный персональный компьютер или собирают специально из специальных серверных комплектующих.

Основным параметром локальной сети является между двумя рабочими станциями. На сегодняшний день скорость передачи данных в локальной сети может составлять (теоретически) 1Gbit/s. Для такой скорости передачи данных в локальной сети необходимо использовать высокоскоростные сетевые адаптеры на всех рабочих станциях сети. Но довольно часто встречаются еще локальные сети с предельной скоростью подключения 100Mbit/s. Реальная скорость передачи данных внутри сети зависит от множества факторов и может быть значительно ниже теоретических значений. Об этом следует знать, если вы собираетесь создать высокопроизводительную вычислительную локальную сеть .

Это комплекс программного обеспечения и устройств, объединяющих абонентов, находящихся на незначительной дистанции друг от друга. Как правило, такие системы используются в границах одного предприятия или здания.

Типы локальных сетей

Данные линии принято разделять на 2 вида:

• Сети, для которых характерно централизованное управление, характеризующиеся общей политикой безопасности применимой ко всем пользователей
• Одноранговые сети. В такой системе все пользователи самостоятельно определяют какую информацию и ресурсы они будут представлять в целях общего пользования. А компьютеры являются полностью равноправными и могут быть одновременно, как клиентом, так и сервером.

Основные задачи локальных вычислительных сетей

Главная задача локальной компьютерной сети – это реализация совместного доступа всех пользователей к данным, устройствам и программам. Таким образом, клиентам системы доступно выполнять операции одновременно, а не поочередно. Помимо этого, локальные линии решают вопросы:

• Обработки и хранения данных;
• Передачи результатов информации пользователям;
• Контроля выполнения проектов.

Главные составляющие локальной сети

Локальная компьютерная сеть не может полноценно функционировать без специального оборудования. Для нее основными составляющими являются:

• Пассивное оборудование: коммутационные панели, монтажные шкафы, информационные розетки, кабели, кабельные каналы;
• Периферийные устройства и компьютеры: принтеры, серверы, рабочие станции, сканеры;
• Активное оборудование: маршрутизаторы, коммутаторы (свитчи), специальные медиаконвекторы.

В зависимости от того, как будет построена сеть, какой протяженностью и согласно каким требованиям, комплекс устройств при монтаже может существенно меняться.

Преимущества пользования локальной сетью

Такой тип системы решает множество вычислительных и информационных задач в пределах одного предприятия. Поэтому для организации компьютерная сеть локального типа является необходимой в силу нескольких ее преимуществ:

1. Система обеспечивает хранение всех данных персонального характера на диске файлового сервера. Это дает возможность осуществлять одновременную работу всеми клиентами, обновлять данные в сетевых программных продуктах и при этом пользоваться информацией, защищенной на уровне файлов и каталогов.
2. Локальная сеть способствует обмену информацией между всеми компьютерами, находящимися в системе.
3. Каждый клиент имеет доступ к глобальной сети при условии наличия специального коммутационного узла.
4. Такая вычислительная сеть обеспечивает полноценную печать информации всеми пользователями на общественных принтерах.
5. Локальная система позволяет хранить программные продукты (графические редакторы, таблицы, системы управления базами данных) на дисках файлового сервера в единственном экземпляре.

Требования предъявляемые локальным вычислительным сетям

В настоящее время создано большое количество локально-вычислительных сетей, которые различаются алгоритмами работы, структурой организации, топологиями, размерами. Они эксплуатируются в разных странах мира, но требования, предъявляемые к ним, являются общепринятыми.

• Надежность. Одно из главных свойств, нацеленное сохранить полное и частичное функционирование при поломке нескольких узлов.
• Скорость. Важнейшее свойство, характеризующееся наличием высокоскоростных каналов передачи данных.
• Адаптация. Свойство локально-вычислительной сети, направленное на расширение: рабочие станции устанавливаются в том месте, где это потребуется.

Топологии локальных сетей

Топология – это способ соединения компьютеров связными линиями. Она устанавливает требования к виду применяемого кабеля, к методам управления данными, к оснащению. От этих составляющих зависит надежность полноценной работы топологии и потенциальное расширение сети.

Насчитывается три основных вида топологии локальной системы. Это шина, звезда и кольцо. К второстепенным конфигурациям относят двойное кольцо, ячеистую топологию, решетку и дерево.

Параллельно подключающиеся компьютеры к общей связной линии образуют топологию «Шина». Здесь сигналы передаются от каждой рабочей станции к остальным одновременно.

Соединение, где к централизованному компьютеру подключаются периферийные, имеющие каждый свою линию связи, называется «Звезда». Здесь данные от центрального оборудования отправляются к нескольким периферийным, а от каждого из них к центральному. Сегодня максимально широко распространена топология звезда, где в центр помещен коммутатор, пересылающий сигналы рабочим станциям и восстанавливающий приходящие.

Соединение, где компьютеры объединены по кругу последовательно, называют «Кольцо». В этой цепи каждый из них передает информацию по цепочке впереди стоящему компьютеру, а получает данные от предыдущего. Данные могут передаваться, как по часовой стрелке, так и в обратную сторону.

Кольцо, звезда и шина являются базовыми способами соединения, но на практике можно встретить другие линии связи локальной сети, ориентированные на эти.

Без излишеств, просто профессионалы.
Все права защищены. Данное предложение не является публичной офертой. Частное или полное копирование материалов с сайта без прямой ссылки на страницу-первоисточник, является нарушением авторских прав и преследуется по закону

Что такое локальная сеть?

Сетью (компьютерной сетью) называют группу компьютеров, соединенных каналом связи. В свою очередь, локальная сеть - это компьютерная сеть, компьютеры в которой чаще всего расположены недалеко друг от друга. Современные локальные сети могут быть построены как с помощью проводных соединений (витая пара, волоконно-оптический кабель и т.д.), с использованием технологии Ethernet, так и с помощью беспроводного канала (Bluetooth, Wi-Fi, GPRS).

Виды локальных сетей

Локальные сети различаются по типу маршрутизации, по топологии, по типу администрирования и т.д. В зависимости от типа маршрутизации различают статические и динамические сети. В статических сетях каждый компьютер имеет жестко заданный IP-адрес, а в динамических он выдается автоматически в момент подключения компьютера к сети. Динамическая маршрутизация осуществляется специальными серверами с использованием протоколов DHCP(протокол динамической настройки узла) и значительно облегчает управление большими локальными сетями. Самым простым вариантом локальной сети является соединение двух компьютеров напрямую. Такое соединение называется прямым или двухточечным. В более сложных сетях компьютеры соединяются через промежуточные узлы связи (маршрутизаторы, коммутаторы и т.д.) с использованием стандартных топологий (звезда, дерево, кольцо и т.д.).

Работа различных топологий локальных сетей основана на протоколе TCP/IP. Администратор сети - это человек, осуществляющий администрирование сети или ее части. Он отвечает за проектирование, работу и мониторинг сети, а также за поддержку сетевых сервисов.

Отличием локальной сети от глобальной является способ администрирования (управления) сетью, а также то, что в локальных сетях для маршрутизации применяются внутренние (локальные) IP-адреса. Они позволяют избежать конфликта IP-адресов (например, в ситуации, когда у разных компьютеров в сети один и тот же IP- адрес). Локальная сеть может иметь подключение к глобальной сети через маршрутизаторы, которые выступают в роли шлюзов.

В зависимости от того, какую цель преследует создание локальной сети, разнятся и принципы ее создания.

Принципы построения сетей

С увеличением числа машин и расширением географии сети будет усложняться и ее структура. Проектированием и созданием таких сетей занимаются специалисты, часто администраторы. Маршрутизация осуществляется специальными серверами, а сама сеть строится на основе одной из стандартных топологий с использованием различных узлов (маршрутизаторов, беспроводных точек связи, усилителей и т.д.).

Теперь вы знаете, что такое локальная сеть, и можете подключит ее у себя дома.