Для создания компьютерной сети необходима среда передачи данных. Такой средой могут быть как кабели, так и инфракрасные лучи. Мы ограничимся рассмотрением медных и волоконно-оптических кабелей, учитывая, однако, и то, что существует множество других способов передачи информации от одного пунтсга к другому

После того как соединяющая среда (например, медный кабель) выбрана, требуется устройство, которое будет подттавлива! ь данные в компьютере к отправке по проводам. Реструктурированием информации занимается сетевой адаптер. Как иравило, TaKoii адаптер устанавливается в одно из расширительных гне.чл шины компьютера и к его порту подшпочается кабель. Для разработки даже самой небольшой сети необходимо хорошо понимать, как работает сетевой адаптер и чем медные кабели отличаются от волоконно-оптических

Сетевые адаптеры

Сетевой адаптер (сетевая карта) обеспечивает cbhjl между компьютером и физической средой сети. По 1Ш1пе компьютера данные поступают параллельно, в то время как сетевая среда требует последовательной передачи. Трансивер (приемник-передатчик) сетевого адаптера способен направлять данные из параллельного канала в последовательный и наоборот.

У каждого сетевого адаптера есть ушшальный адрес, зашитый в чхт ПЗУ Эта система адресации используется для передачи пнформацш! от одного 41ИЗИ-ческого интерфейса к другому (передача данных по сети сводится к разрешению логических адресов, таких как IP-адреса, в аппаратные адреса сетевых адаптеров).

Сетевые карты выпускаются для различных типов шин (например, на рис. 1.2 изображен адаптер PCI Ethernet). Прежде чем приобретать такую карту, следует открыть корпуса компьютеров, которые вы собираетесь объединять в сеть, и проверить, разьемы какого типа шин свободны. Новые модели ПК обычно имеют разъемы PCI, на матертшских платах более старых машин вы обнаружите разъемы ISA и EISA. Очевидно, что при подготовке компьютера к работе в сети очень важно запастись подходящей сетевой картой. После этого останется только корректно установить адаптер и соответствующий драйвер.

Убедитесь, что у вас есть компакт-диск или набор дискет с операнионнон снсте-i мой, установленной на вашем компьютере (например, Windows 98), и что к сетевой карте прилагаются дискеты или Есомпакт-диск с драйвером. Чтобы подготовить компьютер к работе в сети, выполните следующие действия:

20 ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ -

устройств в сети) и прочими аппарат!(ыми и ирофаммиыми неполадками, слишком многочислештыми, чтобы их перечислять. Управление сетями достаточно сложно, поэтому хороший администратор ценится весьма высоко.

Подробная информация об интерсетях содержится в главе 4. Дополнительные сведения о глобальных сетях можно найти в главе 3.

Рис. 1.2. Сетевые адаптеры обеспечивают физическое соединение компьютера с сетью

1. Откройте корпус системного блока и подключите сетевой адаптер к свободному разъему.

2. Закройте корпус и присоедините к адаптеру сетевой кабель (как правило, витую пару).

3. В1слючнте компьютер. Если вы приобрели сетевой адаптер типа Plug-and-Play и пользуетесь ОС Windows 95/98, система сама определит сетевую карту и запустит соответствующие драшсры. Возможно, во время установки потребуется предоставить нужные драйверы (они находятся на дискетах или компакт-диске, который прилагается к сетевой карте).

4. Если ваша операционная система ие распознает новые уст^юйства, то сетевой адаптер придется инсталлировать самостоятельно. Если к карте прилагается программное обеспечение, используйте ею для загрузки необходимых flpaiisepoB.

5. Некоторые ОС (например, Windows NT 4 - операционная система для сервера и рабочих станций) требуют выбрать запрос прерывания (Interrupt RcQuest - IRQ) и порт ввода/вывода (Input/Output - I/O) для нового сетевого адаптера. Укажите свободный IRQ и порт ввода/вывода и завершите установку карты согласно инструкциям операционной системы.

Если вы создаете сеть IBM Token Ring, следует приобрести сетевые карты Token Ring. Нелишне напомнить, что совершенно необходимо покупать оборудование (сетевые адаптеры и кабели), соответствующее типу сети, которую вы строите.

После подюгючения карты и запуска соответствующего драйвера компьютер ЮГОВ к работе в сети (верояттю. вам понадобится сначала перезагрузить его). Проблемы с сетевыми адаптерами могут быть вызваны неправильной инсталляцией (карга плохо вставлена в разъем) и конфликтами запросов прерьгеаний, которые рассматрнваются в следующем разделе.

Прерывания и порты ввода/вывода

После установки нового оборудования в расширительный разъем компьютера часто возникают конфликты Сферываний.

Любому аппаратному компоненту компьютера - мыпт, клавиатуре, сетевому адаптеру - назначается прерывание, по которому центральный процессор оповещается о том, что конкретному устройству требуется обработка 1птформации. У каждого такого устройства должно быть собственное прерывание, иначе возникает конфли1сг. Ни один из аппаратных компопе!1То6, вероятно, не будет правильно работать, если приходится бороться за одтга и тот же IRQ. .Зная, какие прерывания в системе уже заняты, легко назначить новому элемегггу - например, сетевому адаптеру - свободный IRQ.

В операционных системах последнего поколения установить сетевой адаптер значительно проще. ОС Windows NT2000 Server и Windows NT 2000 Professional поддерживают технологию Microsofts Plug-and-Play для оперативно подключаемых устройств. Это означает, что обе операционные системы в большинстве случаев определят тип аппаратуры и запустят необходимые драйверы для ряда сетевых карг, доступных на рынке. Системы Novell NetWare 4.2 и Novell NetWare 5 ие работают по технологии Plug-and-Play, однако помогают инсталлировать на сервере подходящий драйвер для сетевого адаптера.

Найти незанятый IRQ ие так уж сложно; в каждой операциоиной системе (как в персональной, так и в cepBepnoii) есть инструмент для просмотра назначенных и свободных запросов прерываний. Oo/ibaoBaTCJUi DOS и Windows З.И могут применить программу системной диагностики Microsoft System Diagnostics (файл msd.exe). В Windows 95/98 нужно открыть меню Пуск => Настройка => Панель упраалеш1я => Система, выбрать эшшадку Устройства и, выделив значок Компьютер, щелкнуть по кнопке Свойства. Появится список задействованных прерываний (см. рис. 1.3).

В системах Windows NT Workstation 4.0 и Windows NT Server 4.0 проверить свободные IRQ можно через меню Пуск Программы => Адмтпктрирование Диагностгжа Windows NT. В диалоговом OKiie диагностики щелкшгге по кнопке Ресурсы, чтобы просмотреть назначенные прерывания.

В табл. 1.2 приведены стандартные установки прерьгааний для персональных компьютеров. Обратите внимание: некоторые IRQ зарезервированы за конкретными устройствам н.

В случаях, когда у компьютера нет второго порта СОМ или LPT2, эти прерывания окажутся свободными. Б каждом ПК расгфеделепие IRQ будет различаться, поэтому с помощью вышеоппсапных инструментов следует определять фактическое назпачеиье прерывшил!

УСТАНОВКА СОЕДИНЕНИЯ 23

ll...i.i.l.MIJJ...II,i

jritmpijiTwifRaf r Qpid tvwiy Kdft lOlAftJ

07 PntePcdlLPTIi

Рис ?.3. Определение свободных IRQ

Таблица 1.2. Установки IRQ I irtpri. р^-рыйоЛ^ {IRQj 0

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Системный тай№р Клавиатура

Косиад к допопнитепьиому контроляеру прерываний Поспедоватвпьные порты (COM2 и СОМ'1) Послещовательные порты (СОМ1 и COM3) Порт прнктеро 11РТЭ)

Контроллер устройства чтения шбких дисков

Псрг принтеро (LPT1)

Свободен

Основной пдоптер SCSI [или свабоден) Допопн1ггвпьный сщоптер SCSI (или свободен) Мышь Р5/2

Математический сопроцессор Основной контроллер жестких дисков Дополнительный конт; олле; жестких дисков

Для СВЯЗИ с цеитрхчьным процессором устройствам требуется не тошко IRQ, ио и канал, по которому процессор будет наиравлять обра6оталп>то информацию к устройству. Базовый порт ввода/вывода служит, по существу, адресом устройства. Как и в случае с запросами прерывашш, у каждого устройства имеется собственный базовый порт ввода/вывода. Для сетевых адаптеров обычно выделяются порты 220h, 280li, 300U, 320h и 360li (буква Ь указывает, что запись приводится в щестнадцатер1гчной (hexadecimal) системе счисления). Определяются свобод-inje порты ввода/вывода с помощью тех же инструментов, посредством которых находят свободные IRQ.

Сетевые кабели

Чаще всего в качестве физической сетевой среды выступают медные кабели. Напомним, что существуют и волококно-оптичсские кабели, которые находят все большее применение благодаря высокой пропускной способности и длине физического сегмента. Волоко1И10-оптцческий кабель задействуется в высокоскоростных сетях, таких как FDD1, и ci fкронных оптических сетях (synchronous optical network - SONET), передающих одновременно голос, изображение и другую информацию.

Как уже упоминалось, в локальных сетях широко используются медные кабели. И хотя выпускается несколько их разновидностей, наиболее распространена нс-экранированная в(ггая пара пятой категории (всего сзацествует пять категорий витых пар; категории с третьей по пятую относятся к кабелям для передачи данных).

Витые пары пятой категории применяются в реализациях Ethernet со скоростями 10 Мбит/с, 100 Мбит/с (Fast Ethernet) и 1 Гбнт/с (Gigabit Ethernet). Не-экраш1рованные витые пары также подходят для сетей IBM Token Ring. Компания IBM имеет собствехшую классификацию вшых пар. В сетях Token Ring наиболее распрос-транен кабель типа 1. Витая пара обычно присоединяется к сетевым адаптерам, концетраторам и другим устройствам посредством разъема RJ-45.

Сети на тонком и толстом коаксиальном кабеле (RG-58 и RG-11) в последнее время становятся менее расиространешшшн, хотя и встречаются еще в промьпилсн-ных компаниях. Сеть натолстсм коаксиальном кабеле характеризуется мапктраль-ной lUHHoii, физический доступ к которой осуи[ествляется с помощью специальных коннекторов--*вампиров*, врезаемых в кабель. Коннектор связан с трансивером, ко-Topbiii, в свою очередь, соединяется с ддампьютером череа дополнительный кабель.

Тонкий коаксиальный кабель RG-58 был весьма популярен благодаря относительной простоте про1С1адки и низкой цене. Локальные сети на тонком кабеле построены о шинной топологии, где к сетевой карте каждого компьютера подключается тройниковый разъем. Затем компьютеры соединяются в цепь отрезками кабеля подходящей длины. В системах с тотсим кабелем необходимо к крайним тройникам со свободной стороны прикрепить ко1щевую заглупи(у-терминатор.

Медный провод, представляющий гобой недорогую и простую в установке сетевую среду, имеет некоторые серьезные недостатки. Во-первых, он сильно подвержен влиянию электромашитного и.глу{ения. Затухание (ослабление сипЕЯла по мере распространения в кабеле) ограничивает длину провода. К тому же от медного кабеля нетрудно сделать отводку, что может ока.заться существенным дефектом в защите информации, передаваемой по сети.

Волоконно-оптический кабе.ггь, изготавливаемый на основе стемянного пли пластикового волокон, - это высокоскоростная альтернатива медному проводу. Ои часто служит основной магистралью в больших корпоративных сетях. Такие кабели обладают высокой пропускной способностью, большей допустимой длиной, и от них нельзя сделать ответвление. Необходимость увеличения скорости

УСТАНОВКА СОЕДИНЕНИЯ 25

передачи шформации способствует широкому распростраиеиию волокошю-оп-тических сетей.

В волоконно-оптических кабелях данные переносятся световыми импульсами, в качестве источника свега применяются лазеры и светодиоды (light emitting diode - LED). Такие кабели дороже медных и не так просты в установке, по способны быстрее передавать информацию, что делает их хорошей альтернативой меди.

В табл. L3 представлены различные типы кабелей, изображенные на рис. L4.

При выборе сетевого кабеля важен ряд факторов: цена, паласа пропусканий (количество информации, которое можно передать по кабелю), подверженность кабеля влиянию электромагнитного излучения, величина затуханий и простота установки. Выбирайте такой тип кабеля, который будет наилучшим образом соответствовать вашим требованиям и бюджету.

Таблица 1.3. Сравнение сетевых кабелей

НеэкронироБОнная

внтоя пора пятой категории

iCATSLfTP)

Тонкий кооксиольный кабель Толстый коаксиольный кабель [ Оптоволокно

От 10 до 100 Мбит/с

10 Мбит/с 10 Мбит/с От 100 Мбит/с до 2 Гбит/с и выше

100 м

185 м - 500 м 2км

Недорогой

Недорогой

Дорогой

Дорогой

s- Подообнве о шинной топологии рассказывается ниже, раздел Шинная сеты .

Рис 1.4. Тонкий и толстый кабели, витая пара, волокоино-оптический кабель

Концентраторы, повторители

и устройства множественного доступа

в 32BiicJLMocTH пт Tirna кабеля и топологии сети вам могут понадобиться устройства для соединения имеющихся узлов или добавления новых. Тиа соединяющего устройства зависит от сетевой архитектуры.

Концентраторы (hubs) применяются в сочетании с витой парой и служат связующими центрами сети. Базовый котщентратор не содержит активной алектрон-ной схемы и не может использоваться для распптрення сети. Он. но существу, упорядочивает кабели и передает сигналы всем присоештенным к нему устройствам (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Концентратор - связующий центр сети

Технология коицентрагоров развивается очень быстро. Активные концентраторы содержат электронную схему и не только физически связывают узлы сети, но и действуют как повторители, благодаря чему можно расширять сеть. Существуют новые концентраторы с функциями коммутации, позволяющие увеличить пропускную способность сети А с помощью интеллектуальных концентраторов удается даже решать проблемы со связью.

В тех случаях, когда расширение сети требует больще!*! длины кабеля, чем максимально доиусгммая для данного типа, удобно использовать повторители, принимающие сигнал и воспроизводящхге его. В сетях IBM Token Ring в качестве связующего центра применяется устройство лшожественного доступа (multistation

в русскоязычной разговорной комиьюгсрной термнно.югпи довольны давно применяется слоио <ха6 (от англ. hub - концентратор). - Прим. научн. ред.

Физическая среда соответствует физическому уровню модели OSI.

Топология сетей

Локальные сети удобно рассматривать с точки зрения их физической схемы, или топологии. В какой-то мере топология отдельно взятой сети отражает Т1 и( кабеля и фактическую архитектуру сети (например, Ethernet или IBM Token Ring). И хотя различным видам топологии приписаны конкретные характеристики (скажем, итнпая топология считается пассивной, основанной на конкурентном доступе к среде передачи), реальное поведение той или иной сети точнее определяется ее архитектурой. Ниже представлены краткие описания и схемы основных то-

ПОЛОП1Й.

Более подробно сетевые архитектуры рассматриваются ниже в данной главе (раздел Виды сетевых архитектур ).

Шинная сеть

Шинная ceib характеризуется основной магистральной линией, к которой подсоединены компьютеры (рис. 1.6). Шинная топология считается пассивной, компьютеры только ждут сигналов. ПК, готовый к передаче данных, вначале прослушивает среду передачи данных, и, если полезный сигнал не обнаруживается (ншсго ничего не посылает), сетевая карта этого компьютера отпрввляет информационные пакеты. В пассивных конкурентных сетях (где узлы соперничают за доступ к среде передачи), как правило, применяется архитектура Ethernet.

Земля-

Терминатор

Терминатор

Рис. 1.6. Шинная топология

access unit - MAU). Такие устройства содержат активные электронные схемы и обеспечивают не только физическую связь между сетевыми устройствами, но и логическое кольцо для циркуляции трафика.

Устройства множественного доступа будут рассмотрены позже в разделе Сети IBM Token Ring* данной главы. Подробнее о физическом уровне говорится в главе 2 (раздел Физический уровень-).

Шинные сети обычно построены на коаксиальном кабеле, к которому посредством тройников присоединены компьютеры. На концах кабеля устанавливаются терминаторы, соответствующие данному типу кабеля (с 50-омным кабелем сочетаются терминаторы в 50 Ом), Поскольку щииная сеть представляет собой набор кабелей, разъемов и термиЕШТоров, сигнал в ней тте усиливается.

Если сеть с шинной топологией не терминирована должным образом, го электрические сигналы будут отражаться от конца провода, что приведет к искажениям закодированной в сигналах информации и сбою в работе всей сети. В случае шинной топологии при обнаружении неисправностей следует сначала проверить физические компоненты сети- сети этого типа славятся проблемами с разъемами, кабелем и терминаторами.

Шины с сетевой топологией легко собирать и расширять. Для них требуется весьма небольшая но сравнению с шинами Д1)угих топологай длина кабеля. В шинных сетях случаются разрывы кабеля, пропадают контакты в разъемах и происходят короткие замыюания, которые трудно находить и устранять. Одна физическая неисправность в сети (например, отсоединенный разъем) способна вывести из строя всю сегь.

Топология звезда

В топологии звезда компьютеры соединяются друг с другом через центральное связующее устройство, называемое концентратором. Каждый компьютер подключается к его порту отрезком кабеля - как правило, bhtoii парой (рис. 1.7). Из-sa наличия концентратора (особые концетгграторы - многопортовые иовтортггели -могут усиливать стпал, передаваемый по сети) здесь по-прежнему используется пассивный, конкурентный метод передачи информации. Компьютеры ждут сигналов и борются за доступ к среде передачи.

Для звездообразной топологии характерно отдельное кабельное соединение для каждого ПК, поэтому такую сеть легко расширять - правда, в ГЕределах количества свободных портов концентратора. Кроме того, новые Еотмньюгеры внедряются Б сеть весьма просто: чтобы добэвЕЕть ycrpoiicTBo, достаточно протянуть от него провод к концентратору. Пользователи сети даже не заметят расширения.

Недостатки подобной топологии связаны с потребностью в кабеле и концентраторе. Поскольку каждый компьютер подключается посредством отдельного кабеля, затраты на кабель будут выше, чем в случае ше1Нной топологиее (хотя вшгая пара, которая примеЕ1яется в звезде , является наиболее дешевой). Приобретение концентратора также связзеео с дополеееетсльнымее расходами, ею благодаря таким выгодным сторонам звездообразной топологии, кахс простота обраи(еЕЕИЯ с фЕ1знческимн компонентами, затраты могут оказаться вполне оправданЕЕЫМЕЕ,

Рис 1.7. Топология звезда легко расширяемо

Кольцевая топология

При такой топологии компьюгеры соединяюгся в ксшьцо (рис. 1.8), где информация передается в одном направлении. Каждый компьютер отсылает полученные пакеты следующему. Кольцевая топология считается активной. Примером подобной архитектуры может служить интерфейс оптоволоконной передачи (fiber distributed data interface - FDUl).

Доступ к среде передачи дашплх в таких сетях предоставляется каждому активному устройству с помощью специального пакета - маркера. Маркер передается по кольцу, и, если компьютеру требуется отправить шнюрмацшо, он ожидает маркер. Приняв маркер, компьютер пересылает свои данные. После того как нослав-нгнй информацию компьютер получает подтверждение, чго его сообщение дошло до адресата, он создает нов[яй маркер и направляет его следующему узлу в сети.

Тот фа1а-, что компьютер для пересылки дагптых должен обладать маркером, означает равноправность доступа узлов к сетевой среде. Ксчьпа с передачей маркера

(Цены на концентраторы настолько сннаились. что даже нолызователн небольинк домашних сетей в состоянии использовать эти уст11онства для о6ъец1тения своих компьютеров.)

Самый большой недостаток топозюгии звезда*, связан с пеитралыгам концентратором: когда в нем происходит сбой, псресгает работать вся сеть Многие сетевые администраторы на случай критических ситуаций приобрегают запасной концентратор.