Реферат: Локальные вычислительные сети

Использовать коаксильный кабель в такой ситуации не рекомендуется из-за возможных соединений двух разных фаз

электропитания. Этот неприятный эффект связан с особенно­стями импульсных блоков питания компьютеров. Наличие гальванической связи делает воз­можным попадание фазы на оплетку коаксиального кабеля. Если ваши компьютеры включе­ны в разные фазы трехфазной электрической сети (что нередко встречается), то между их корпусами может возникнуть высокое напряжение. И даже если компьютеры включены в одну фазу и имеется общее заземление, то из-за большого расстояния между ними может появиться другой нежелательный эффект. Между штырями заземления, воткнутыми в зем­лю на большом расстоянии, возникает разность потенциалов (так называемое шаговое на­пряжение). Чем это расстояние больше, тем потенциал выше. Но реально его уровень зави­сит от расстояния между "нулевыми» проводами ваших подъездов. В случае, если оно боль­ше 5 В, живучесть сетевых карт уменьшается. Естественно, необходимо использовать терми­натор с цепочкой, замыкающей его на корпус, но только на одном конце кабеля. Соединение с корпусом на двух концах кабеля может привести к довольно неприятным последствиям из-за так называемой петли заземления. Коаксиальный кабель, кроме того, сильно ограни­чивает возможности роста сети и ее устойчивость к повреждениям, поэтому необходимо максимально использовать витую пару. А если учесть разницу в стоимости коаксиального кабеля и витой пары, то экономичность этого решения становится очевидной. Все это акту­ально, если суммарная длина соединений между самыми дальними точками лежит в преде­лах 300 метров. Если расстояние больше, то прокладка оптической магистрали и установка трансиверов на витую пару может оказаться не сильно дороже установки магистральных усилителей сигнала на обычный кабель.

Что делать, если вам нужно объединить в сеть несколько соседних домов, расположенных в пределах прямой видимости, но на большом расстоянии? Имеет смысл подумать о радиоканале (см. далее).

После разработки топологии сети необходимо определить потребность в оборудовании. Во-первых, для каждого компьютера понадобится сетевая карта, Причем лучше всего, чтобы все они были унифицированы. Конечно, сетевые карты от 3Com или Intel хороши, но если вы решили сэкономить, то «безымянные карты» по 5-7 $, тоже вполне работоспособны. Такая же ситуация с концентраторами (хабами), если вы используете витую пару. Кроме того, вам понадобится специальный инструмент для обжима разъемов на кабель. Он не дорог и, как пра­вило, продается там же, где кабели и разъемы.

В Сеть через... USB

Новые сетевые решений появляются чуть ли не каждый день. И с каждым днем комму­никационные средства становятся все доступнее но цене и проще в настройке, Так, сравни­тельно недавно рынку была предложена технология USB-to-Ethernet Link.

Принцип работы реализующих эту технологию сетевых USB- адаптеров чрезвычайно прост: устройство имеет входы для подключения витой пары и USB- шнура, а электронная начинка заставляет их «понимать» друг друга. Конечно, сетевую плату оно не заменит: скорость USB-порта (12 Мбит/с) не позволит по максимуму использовать возможности 100-Мбит/с сети, но большинство пользователей удовлетворит и 10-Мбит/с связь. Главное же удобство дан­ной технологии состоит в том, что, подсоединяясь к сети, не нужно ничего настраивать: не придется искать свободный IP- номер и узнавать DNS — устройство само все определит и подключится автоматически.

Так, например, компания САТС выпустила адаптер Net Mate USB-to-Ethernet Link. Это небольшое, устройство (9x7x3 см, 70 г, ценой около 30$) содержит 32- Кбайт буфер и 1-Кбайт флэш-память для сохранения конфигурационных настроек. Аппарат заработал сразу после подключения шнуров и установки драйверов. С помощью этого адаптера хорошо работали как ноутбук с USB- портом (он есть практически у любого современного ПК), соединенный с локальной сетью, гак и подключенный ко второму компьютеру (с сетевой платой).

Удобства, предоставляемые подобными устройствами, оценят прежде всего пользовате­ли ноутбуков: им гарантируют работу с сетью в любом новом месте, будь то офис, гостиница или интернет - кафе. Даже внешний блок питания не требуется, так как электроэнергия на адаптер подается через USB - порт компьютера.

В комплекте с адаптером поставляются USB - кабели и дискеты с драйверами для ОС Windows и Mac OS. Витая пара в стандартный комплект поставки, не входит; а она, скорее всего, понадобится. Впрочем, обычно ни к системным, ни к сетевым платам кабели тоже не прилагаются.

Другие варианты.

Все ныне существующее оборудование можно разделить на пять групп по типу использу­емой среды для передачи данных: радиоволны, инфракрасное излучение, телефонная сеть, электросеть и сеть кабельного телевидения. Начнем с самого распространенного на россий­ском рынке оборудования Radio Ethernet,

♦  «Радио Ethernet» - Ethernet без проводов.

Радио Ethernet новое слово в технологии локальных сетей. Из сетевого оборудования необходимы только специальные сетевые карты Ethernet и прилагаемые к ним комнатные антенны. Все взаимодействия между компьютерами будут проходить через радио эфир. Радио Ethernet хоть и стоит дороже (от 100$ за карту), но избавляет от проблем, связанных с кабельным хозяйством. Данную сеть наиболее целесообразно применять при необходимости подключения хотя и удаленного, но находящегося в прямой видимости объекта. При этом обеспечивается высокая скорость работы. Основные недостатки - изменение пропускной способности при неблагоприятных погодных условиях, ограниченное количество пользователей, при больших мощностях передающих частей необходима регистрация в органах надзора за используемыми радиочастотами, необходимость иметь все сетевое оборудование от одного производителя и только совместимых типов.

Сеть, развернутая в соответствии с этим стандартом, представляет собой полный аналог обычной кабельной сети Ethernet с коллизионным методом доступа к среде передачи дан­ных.

Стандартная технология радио-Ethernet предполагает обмен данными по радиоканалу на скорости 2 Мбит/ с. Однако, вскоре после утверждения стандарта 802.11 разные постав­щики начали выпускать на рынок высокоскоростные устройства, поддерживающие скорость передачи данных на уровне 10 и 11 Мбит/с. Повышение производительности устройств достигалось за счет модификаций стандарта; это означает несовместимость устройств но­вого поколения с предыдущими, Точнее говоря, в новом поколении радиооборудования, которое создается, естественно, также на основе стандарта 802.11, обеспечивается совме­стимость устройств лишь для стандартной скорости 2 Мбит/с.

В соответствии со стандартом 802.11 широкополосные технологии можно использовать в двух частотных диапазонах: 913 МГц и 2,4 ГГц. Первый в Европе и в России сильно загружен другими средствами связи, а второй относится за рубежом к тем частотным диа­пазонам, на которые не надо получать лицензии. Что касается нашей страны, то у нас име­ется так называемое сообщенное решение ГКРЧ (Государственного комитета по радиочас­тотам) № 7/6 от 29 июня 1998 года, а соответствии с которым для конкретных пользовате­лей систем с шумоподобным радиосигналом, работающих в диапазоне 2,4 ГГц, специально­го разрешения не требуется.

Основная сфера применения подобных устройств локальные семи в пределах здания и поддержка мобильных абонентов. В России оборудование Radio Ethernet из-за высокой сто­имости применяется в основном операторами связи для организации магистральных кана­лов и участков "последней мили" . Основными производителями Radio Ethernet являются компании Cisco (Aironet), Lucent Technologies, BreezeCom, 3Com. В нынешнем году этот ряд пополнился компанией Intel. Предлагаемое ею семейство состоит из узла доступа Intel PRO/ Wireless 2011 LAN и точки доступа Intel PRO/Wireless 2011 LAN PC Card. Поддержка стандарта 802.11b обеспечивает скорость до 11 Мбит/с на расстоянии 120 метров снаружи и 30 метров внутри здания, а также совместимость с оборудованием других производителей. К узлу доступа дополнительно прилагаются две широконаправленные антенны, блок питания и комплект настенных креплении. Из приятных особенностей хочется отметить 40- и 128 битное шифрование, механизм QoS (Quality of Service), поддержку 802.1Н. Точка доступа выполнена в виде PC Card PCMCIA Type II со встроенной антенной. Доступны драйверы для Microsoft Windows, Linux и Palm OS.

Электросеть в качестве соединительных проводов.

Концерн HomePlug Powerline Alliance, куда входят более 90 компаний, в том числе Cisco Systems, Intel, RadioShack, Motorola и HewlettPackard, объявил о завершении разработки ново­го стандарта. Он предусматривает использование для этих целей обыкновенной силовой электропроводки и основан на технологии, разработанной компанией Intellon. На выставке PC Expo, проходившей в Нью-Йорке, компания Phonex Broadband ! уже представила новые адаптеры, в которых она реализована. Согласно спецификации, скорость передачи данных в сетях HomePlug будет достигать 14 Мбит/с. Впрочем, учитывая качество отечественной электросети (нестабильность напряжения, наличие импульсных помех и преобладание алю­миниевой проводки), возможность успешного использования нового оборудования в России еще нуждается в серьезной проверке.

Телефонная проводка а качестве соединительных проводов.

Высокоскоростное оборудование, использующее в качестве среды передачи данных те­лефонные линии, появилось сравнительно недавно. В июне 1998 года крупнейшие произво­дители сетевого оборудования, такие как 3Com, AMD, AT&T, Lucent Technologies, Intel и др.. создали некоммерческую ассоциацию производителей оборудования для домашних теле­фонных сетей, получившую название HomePNA (Home Phoneline Networking Alliance). Целью альянса является координация усилий по разработке единого стандарта для домашних те­лефонных сетей, а также создание сетевых решений на его основе. В его задачи также входят тестирование и сертификация производимой аппаратуры с целью обеспечения со­вместимости продукции различных производителей.

Первая спецификация стандарта была утверждена в конце 1998 года и получила назва­ние HomePNA 1.0. Она обеспечивала пропускную способность 1 Мби1/с. В июне 2000 года появилась вторая версия стандарта HomePNA 2.0, совместимая с предыдущей версией «сверху вниз» и обеспечивающая пропускную способность до 32 Мбит/сек. В следующей версии ожидается наращивание скорости до 100Мбит/с — на ближайшие несколько лет такого резерва должно хватить.

Носитель соединения	Телефонные провода HomePNA 2.0	Радио Wireless	Электросеть Power wire	Специальные Провода Ethernet
Использование уже существующей инфраструктуры	Да	Да	Да	Нет
Наличие стандарта	Совместим с IEEE 802.3	Слишком много различных стандартов (Blue tooth, HomeRF, IEEE 802.11b)	Intellon	Де-факто
Механизм QoS	Есть	Зависит от стандарта	Неизвестно	Некоторые концентраторы требуют замены на коммутаторы
Надежность	Высокая	Средняя	Неизвестно	Высокая
Пропускная способность	Более 10 Мбит/с, в будущем до 100 Мбит/с	От 1 до 11 Мбит/с, в будущем до 50 Мбит/с	Неизвестно (зависит от среды передачи данных)	10,100,1000Мбит/с
Защищенность среды передачи данных	Высокая	Низкая	Низкая	Высокая
Стоимость	Низкая (первичная установка менее 100$ за место, подключение менее 50$ за место)	Средняя (зависит от стандарта)	Низкая (сравнима с HomePNA 2.0)	Средняя (низкая стоимость оборудования компенсируется высокой стоимостью новых подключений)

Выпускаемое на сегодняшний день оборудование, удовлетворяющее стандарту HomePNA 2.0, имеет реальную пропускную способность 10 Мбит/с. Это на два порядка выше, чем у модема, поддерживающего стандарт V.90, и в 1,5 раза превышает пропускную способность аппаратуры семейства xDSL. Однако помимо выигрыша в скорости стандарт HomePNA име­ет и другие преимущества, а именно:

• одновременное использование телефонной линии несколькими устройствами;

• отсутствие четко выраженной топологии кабельных соединений (обычные модемы обеспечивают соединение «точка-точка», а семейство xDSL-Для обеспечения топологии «звезда» требует дорогостоящих DSL-концентраторов);

• отсутствие существенных ограничении на тип используемых кабелей и их характеристики (к сожалению, большинство зарубежных телефонных сетей превосходят по характеристикам российские -  поэтому о реальной пропускной способности в наших условиях можно только догадываться);

• соответствие стандарту IEEE 802.3 означает широкую совместимость с огромным количеством оборудования для сетей Ethernet. С эти точки зрения HomePNA представляет собой Ethernet по телефонным проводам;

• поддержка механизма QoS (более эффективное использование телефонной сети в случае одновременной передачи различных данных, таких, например, как цифровое видео, цифровой звук и IP телефония);

•  низкая цена - менее 100$ за устройство (нижний порог цен на модемы xDSL составляет порядка 20$). Для большей наглядности результаты сравнений существующих технологий, используемых для организации домашних сетей, сведены в таблицу.

Использование телефонной линии одновременно с другими устройствами было достигнуто за счет задействования более высокого диапазона частот. Аналоговые модемы стан­дарта V.90 используют весь спектр слышимых человеческим ухом частот, вплоть до 25 кГц. Оборудование xDSL использует частоты от 35 кГц до 1,1 МГц. Для HomePNA применяются частоты в диапазоне 4-10 МГц. С одной стороны, это позволяет избежать взаимных помех с семейством xDSL. С другой стороны, использование частот свыше 10 МГц увеличивает уро­вень взаимных помех и уровень искажений передаваемого сигнала. Кроме того, в этом диа­пазоне волн сегодня работают лишь одиночные любительские радиостанции, что существенно упрощает фильтрацию внешних помех.

СЕТЕВЫЕ АДАПТЕРЫ

Название	Спецификация HomePNA	Порты	Максимальная длина сегмента	Тип шины	Драйверы
3Com HomeConnect 3C410	2.0	2RJ-11	-	PCI	Windows 95, 98
Compex HP 10	2.0	2RJ-11	300м	PCI	Семейство Microsoft Windows
D-Link DNH-120	2.0	2RJ-11	-	USB	Windows 95, 98
Intel AnyPoint	2.0	2RJ-11	-	PCI/USB	Microsoft Windows 95, 98,         98SE или Me
LinkSys HPN 200	2.0	2RJ-11	-	PCI/USB	Семейство Microsoft Windows
LinkSys HPN 100 SK	1.0	2RJ-11, 1RJ-45	RJ-11-150м, RJ-45-100м	PCI	Семейство Microsoft Windows
NetGear PA 301	2.0	2RJ-11	-	PCI	Windows  95, 98

 

Название	Спецификации	Порты	Максимальная длина сегмента
Compex TH 102	HomePNA 2.0 IEEE 802.3	2RJ-11 1 10Base-T	Phoneline - 300м, Ethernet- 100м
LinkSys HPES03	HomePNA 1.0 IEEE 802.3	2RJ-11 2 10Base-T + 1 Uplink	Ethernet- 100м

                                         МОСТЫ

 

 

В отличие от Ethernet, где на характеристики кабеля наложены достаточно жесткие огра­ничения (малый разброс сопротивлений, заданный отклик канала, низкие переходные поме­хи), аналогичные параметры телефонной сети существенно хуже. Для увеличения надежно­сти передачи данных приходится либо снижать скорость передачи данных, либо уменьшать максимально возможное расстояние. В случае HomePNA был выбран первый путь. Каждая пара «передатчик-приемник» подстраивает свои параметры для достижения максимально возможной скорости без ущерба для надежности.

Нередки случаи, когда одну и ту же кабельную инфраструктуру могут одновременно ис­пользовать несколько домашних телефонных сетей. Поэтому для достижения определен­ного уровня секретности каждое устройство использует алгоритмы кодирования на уровне соединения.

Как и Ethernet, HomePNA для доступа к среде использует протокол CSMA/CD. Из-за раз­личного происхождения данных была реализована восьмиуровневая схема приоритетов и новый алгоритм распознавания коллизий, называющийся DFPO (distributed fair priority qeuaing). Все это позволило уменьшить вероятность возникновения коллизии и обеспечив требуемую полосу пропус­кания для приложении, критичных к задержкам, таких как потоковое видео и звук.

Помимо разброса в характеристиках кабеля, в телефонной сети всегда присутствуют импульсные шумы, порождаемые сигналами вызова абонента, поднятиями трубки и электри­ческими наводками, К счастью, свойства их таковы, что при их возникновении теряются лишь одиночные пакеты. Поэтому применение алгоритма, способного восстановить исходное число пакетов, позволяет быстро произвести повторную передачу пакета с минимальными задер­жками. Такой механизм передачи называется LARQ (limited automatic repeat request). Стан­дарт также предусматривает реализацию механизма целостности соединения. Он предназ­начен для удобства конечного пользователи и позволяет быстро определить наличие или отсутствие соединения.

Уже сейчас появилось достаточно большое количество устройств от различных произ­водителей, поддерживающих HomePNA 2.O. Все они могут быть условно разнесены по трем категориям: сетевые адаптеры, мосты Phoneline - Ethernet и альтернативные устройства (на­пример, принт-серверы). Все рассмотренные устройства имеют сдвоенный разъем RJ-11 для параллельного подключения стандартных телефонных устройств. К сожалению, боль­шинство производителей не приводят данные, касающиеся максимальной длины сегмента. Стоимость приведенных в табл. сетевых адаптеров не превышает 100$.

И последнее... Прежде чем принимать решение о покупке того или иного оборудования, имеет смысл узнать, установлены ли на вашем телефонном узле различные фильтры. Так, на очень многих АТС установлены полосовые фильтры, препятствующие нормальной работе устройств xDSL и HomePNA. Однако, как показывает практика, чаще всего сети на основе HomePNA строятся в рамках одной квартиры, реже - нескольких квартир или подъезда.

Технология - HPNA 2.0 - уже прошла и не типичную проверку, причем более чем успеш­но. Инженеры компании D-Link и ее партнера - фирмы «Связь-Комплект» - подошли к этой процедуре неформально, они стали проверять, на что способно оборудование D-Link стан­дарта HPNA 2,0 в нестандартных условиях. Результаты оказались очень интересными.

Стандарт HPNA был разработан одноименным альянсом (Hone Phoneline Networking Alliance), образованным в 1996г. Согласно спецификации, технология HPNA 2.0 позволяет достичь скорости 10 Мбит/с на расстояниях до 350 м при передаче сигналов по телефон­ной проводке. Однако связь возможна и на больших расстояниях — при этом, как и при ухудшении качества передающей среды, просто снижается скорость. В каждом случае она определяется многими факторами: типом кабеля, его качеством, уровнем помех и т.д. По­пробовав использовать вместо телефонной «лапши» витую пару и коаксиальный кабель, «испытателям» удалось увеличить дальность до 1500 м при скорости 3,6 Мбит/с в первом случае и до 2850 м при скорости 1,6 Мбит/с во втором. Не ограничиваясь простой конста­тацией фактов, инженеры решили использовать полученные результаты на практике, в итоге появилось оригинальное решение для «удлинения» сетей Ethernet. Установив в компьютеры на разных «берегах» два адаптера HPNA 2.0 или подключив в объединяемые сегменты ЛВС два моста HPNA-Ethernet, можно использовать для связи практически любую имеющуюся проводку. Обойдется такое решение в несколько раз дешевле, чем, например, прокладка оптоволоконной линии. Конечно, скорость будет не так велика - порядка нескольких мегабит в секунду, но зачастую этого бывает вполне достаточно.

На основе технологии HPNA 2.0 можно строить сети с топологией «общая шина», причем в качестве самой «шины» и «патчей» использовать все тот же телефонный провод. Для подключения к «шине» достаточно просто оголить жилы и скрутить их, заизолировав. Какое удобство для тех, кто устраивает домовые сети и до сих пор был вынужден протягивать в стояках витые пары от установленного в подвале или на чердаке хаба в каждую подключаемую квартиру!

Попробовали подключить сетевое оборудование HPNA 2.0 и к радиотрансляционной проводке, которая с незапамятных времен до сих пор прокладывается в каждом доме и нежи­лом здании - т.е, присутствует практически везде.

Оборудование HPNA 2.0, выпускаемое компанией D-Link, не только не сломалось, но и продолжало работать, обеспечивая скорость передачи данных до 3,5 Мбит/с в пределах подъезда жилого дома.

О ПОДКЛЮЧЕНИИ ДОМАШНЕЙ СЕТИ К ИНТЕРНЕТ.

Вот мы и подошли к самому интересному - к решению о включении вашей локальной сети в глобальную сеть Интернет. Способов подключения существует множество, например, можно использовать один модем и подключаться к провайдеру по телефонной линии, а все остальные компьютеры в сети будут работать через прокси - сервер.

Но скорость модемного соединения по обычной линии невелика. 28,8 Кбит/с позволяет работать двум-трем пользователям одновременно. При этом эффективная скорость пере­дачи данных составит 600-1000 байт/с. Конечно, аренда выделенного канала позволит рабо­тать большему числу пользователей и с большей эффективностью, а также создавать свой собственный сервер в Интернете. Но стоимость аренды канала, а также необходимого обо­рудования довольно велика. Можно воспользоваться подключением по ISDN, которое по­требует меньших единовременных платежей, но ежемесячно будет обходиться впятеро до­роже выделенного канала от МГТС. Посчитайте, что вам выгоднее, и примите решение. Способов подключения к Интернету существует много, и если вы соберетесь сделать такой шаг,  то более подробную информацию вам предоставят провайдеры.

 На что хватит канала на 64 Кбит/с? Например, на получение новостей, содержание собственного сервера и полноценного выхода в Интернет для пользователей локальной сети.

При этом могут одновременно работать 12 пользователей с эффективной скоростью около 500 байт/с (одновременное получение большого объема информации). Реально можно под­ключить к такому каналу и большее количество пользователей, но задержки в работе сети из-за неравномерности нагрузки могут создать вам проблемы. Кроме того, необходимо учесть,              что ваш WWW_cepвep тоже будет создавать нагрузку на канал. Нагрузка канала делится на восходящую и нисходящую. Нисходящая - это то, что вы получаете из сети, исходящая - то, что вы отправляете. При этом сервер, «видимый» снаружи, в основном создает восходящую нагрузку. Но запросы к серверу и прочая служебная информация образуют дополнительную             нисходящую нагрузку, составляющую около 10% от восходящей. Таким образом, объем информации на вашем сервере и частота посещения будут оказывать влияние на скорость передачи по каналу другой информации.

Получение новостей тоже создает большую нагрузку на канал. Подписка на значительное количество news - групп делает почтовый график весьма напряженным, а если число пользователей вашей сети имеет тенденцию к увеличению, то имеет смысл задуматься о повыше­нии пропускной способности канала до 128 Кбит/с, Например, все news - группы иерархии alt (их около трех тысяч) могут быть получены по каналу пропускной способностью 128 Кбит/с и выше.

Еще один фактор в пользу выделенного канала - намерение телефонистов ввести пoвременную оплату за телефон.

Есть, правда, еще один малоприятный фактор. Для подключения к Интернету по выделенному каналу вам как минимум понадобится один роутер, который тоже стоит немало. В любом случае стоимость организации выделенного канала и подключения к Интернету для вышеописанной структуры довольно дорога.

В общем, локальная сеть дома не самое дешевое удовольствие, но затраты на ее органи­зацию и поддержание окупаются теми удобствами, которые она предоставляет. А подключение к Интернету вашей локальной сети - предприятие выгодное с любой точки зрения.

 Список используемой литературы:

1.