Меню

Сетевое оборудование для соединения компьютеров в локальной сети

Сетевое оборудование для соединения компьютеров в локальной сети

Цель: знакомство с оборудованием локальных компьютерных сетей, их видами и характеристиками.

  • познакомить студентов со структурой локальных сетей;
  • познакомить с оборудованием локальных сетей.
  • формировать навыки выделения топологии сети;
  • расширение кругозора;
  • умение слушать объяснение преподавателя, вести конспект.
  • прививать интерес к предмету.
  • формировать навыки самостоятельности и дисциплинированности, основ коммуникативного общения.

Оборудование: ЛВС класса, компьютер, проектор, презентация по теме.

Занятие сопровождается демонстрацией презентации (Приложение 1).

Преподаватель: Здравствуйте! Тема сегодняшнего занятия «Оборудование локальных сетей» (Слайд1 ). Записать тему в тетрадь

2. Изучение нового материала

Преподаватель: Компьютерные сети представляют собой вариант сотрудничества людей и компьютеров, обеспечивающего ускорение доставки и обработки информации. Соединенные в сеть компьютеры обмениваются информацией и совместно используют периферийное оборудование и устройства хранения информации. В зависимости от расстояния между компьютерами сети бывают: локальные, региональные и глобальные ( слайд 2). Сегодня поговорим более подробно о локальных сетях.

Локальная компьютерная сеть — это сеть, объединяющая компьютеры, расположенные на небольших расстояниях – внутри одного здания или в нескольких зданиях, расположенных недалеко друг от друга. ( слайд 3)

Локальную сеть еще называют ЛВС — локальная вычислительная сеть, но это название скорее относится к временам, когда компьютеры называли вычислительными машинами, но иногда эта аббревиатура еще используется.

Обычно локальные сети устраиваются внутри какой-либо организации, предприятия или учебного заведения. Например, если в компьютерном классе компьютеры объединены в сеть, то эта сеть будет называться локальной.

  • компьютеры,
  • сетевые кабели (каналы связи),
  • сетевое оборудование (записать в тетрадь).

Преподаватель: для чего нужны каналы связи?

Студенты: каналы связи — это физическая среда (кабели или окружающее пространство), по которой передается информация между компьютерами.

Преподаватель: Рассмотрим подробнее, какие каналы связи существуют . (слайд 6 -нарисовать схему в тетради).

(В процессе объяснения следующего материала преподавателем студенты кратко записывают в тетрадь основную информацию)

В настоящее время распространение получили два основных типа сетей с использование проводных и беспроводных каналов связи.

1. Локальные сети, коммутация в которых выполняется посредством проводного или, (редко), оптоволоконного кабеля. Такой тип сетей сочетает в себе надежность и высокую скорость работы, позволяет связывать между собой даже довольно удаленные компьютеры.

Витая пара – вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводников производится с целью повышения связи проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников ( слайды 7, 8, 9).

Коаксиальный кабель – вид электрического кабеля. Состоит из двух цилиндрических проводников, соосно вставленных один в другой. Чаще всего используется центральный медный проводник, покрытый пластиковым изолирующим материалом, поверх которого идёт второй проводник — медная оплётка или алюминиевая фольга с оплёткой из медных лужёных проволок .

Коаксиальный кабель обеспечивает передачу данных на большие расстояния, использовался при построении компьютерных сетей (пока не был вытеснен витой парой).

Используется в сетях кабельного телевидения, для систем связи, авиационной, космической техники, компьютерных сетей, бытовой техники и т. д.

Благодаря совпадению центров обоих проводников потери на излучение практически отсутствуют; одновременно обеспечивается хорошая защита от внешних электромагнитных помех. ( слайды 10, 11, 12)

Оптоволоконный кабель – это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Оптоволокно может быть использовано как средство для дальней связи и построения компьютерной сети, вследствие своей гибкости, позволяющей даже завязывать кабель в узел. Основное преимущество этого типа кабеля – чрезвычайно высокий уровень помехозащищенности и отсутствие излучения. Несанкционированное подключение очень сложно.

Основные недостатки оптоволоконного кабеля – это сложность его монтажа, небольшая механическая прочность и чувствительность к ионизирующим излучениям. ( слайд 13, 14, 15)

2. Беспроводные локальные сети.

Этот тип сетей, чаще всего, организуется с использованием технологии WI-FI. Преимуществом таких сетей является сравнительная простота их развертывания, для радиосигнала не нужно вести провода, сверлить стены и перекрытия. Не всем может понравиться сплетение проводов на полу или короба с проводкой идущие по стенам, как это бывает в случае применения кабеля. Но у беспроводной технологии есть и свои минусы. Например, радиосигнал чувствителен к помехам, может плохо работать во время осадков. Скорость передачи данных в беспроводных сетях обычно ниже, чем в сетях с использованием кабеля.

Стандартом беспроводной связи для локальных сетей является технология Wi-Fi. Wi-Fi – (аббревиатура от «Wireless Fidelity» – беспроводная высокая точность) – это набирающий обороты формат передачи цифровых данных по радиоканалам.
Технология Wi-Fi постоянно совершенствуется, что позволяет передавать больший поток данных, обеспечивает более надежную связь и защиту.
Последнее время Wi-Fi технологиями снабжаются ноутбуки, сотовые телефоны, КПК, игровые приставки и даже компьютерные мыши.
Применения Wi-Fi достаточно универсальны, она может быть использована там, где нежелательно или нет возможности сделать проводную сеть. Wi-Fi обеспечивает подключение в двух режимах: точка-точка (для подключения двух ПК) и инфраструктурное соединение (для подключения несколько ПК к одной точке доступа). Скорость обмена данными до 11 Mбит/с при подключении точка-точка и до 54 Мбит/с при инфраструктурном соединении. Скорость зависит от количества подключенных компьютеров и от расстояния до точки доступа.

Радиоканалы Bluetooht — Bluetooth — название, данное новому стандарту современной технологии беспроводной передачи данных, использующему радиоволны на близком расстоянии, заменяющему кабель для соединения мобильных и/или установленных электронных устройств. Этот стандарт позволяет соединять друг с другом при минимальном пользовательском участии практически любые устройства: мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты и даже холодильники, микроволновые печи, кондиционеры. Соединить можно все, что соединяется, то есть имеет встроенный микрочип Bluetooth. Изначально технология Bluetooth создавалась лишь для радиосвязи, и никаких планов по созданию беспроводных локальных сетей на ее основе не было. Но такие проекты вскоре появились, и теперь существует понятие Bluetooth-сети. это технология передачи данных на короткие расстояния (не более 10 м) и может быть использована для создания домашних сетей. Скорость передачи данных не превышает 1 Мбит/с. ( слайд 17)

Каналы связи обладают следующими характеристиками ( слайды 18, 19 — записать в тетрадь).

  • Пропускная способность (скорость передачи данных): Мбит, Кбит в секунду
  • Надежность ( способность передавать информацию без искажения и потерь)
  • Стоимость

Сравнительная характеристика представлена в таблице (Приложение 2).

Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной. ( слайд 20).

Топология Шина ( слайд 21). При построении сети по шинной схеме каждый компьютер присоединяется к общему кабелю, на концах которого устанавливаются терминаторы.

Сигнал проходит по сети через все компьютеры, отражаясь от конечных терминаторов.

Преимущества сетей шинной топологии:

  • отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;
  • сеть легко настраивать и конфигурировать;
  • сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.

Недостатки сетей шинной топологии:

  • разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;
  • ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;
  • трудно определить дефекты соединений

Топология Кольцо ( слайд 22). Эта топология представляет собой последовательное соединение компьютеров, когда последний соединён с первым.

Каждый компьютер работает как повторитель, усиливая сигнал и передавая его дальше.

Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети. Как правило, в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.

Топология Звезда ( слайд 23). Каждый компьютер подсоединяется к сети при помощи отдельного соединительного кабеля.

Преимущества сетей топологии звезда:

  • легко подключить новый ПК;
  • имеется возможность централизованного управления;
  • сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.

Недостатки сетей топологии звезда:

  • отказ хаба влияет на работу всей сети;
  • большой расход кабеля.

Для соединения компьютеров в локальную сеть используется коммуникационное оборудование.

Сетевые платы (адаптер, сетевой адаптер)- это платы расширения, вставляемые в порты расширения на системной плате компьютера. Основная функция — передача и прием информации по сети. ( слайд 24 )

Коцентратор (Hub) — сетевое устройство, предназначенное для объединения компьютеров (устройств) в общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна. устройство, соединяющее параллельно компьютеры в локальной сети. Также оно играет роль повторителя, препятствующего затуханию сигнала, что позволяет увеличить максимальную общую длину кабеля между компьютерами Концентраторы – это аппаратные устройства множественного доступа, которые объединяет в одной точке отдельные физические отрезки кабеля, образуют общую среду передачи данных или физические сегменты сети. ( слайд 25)

Читайте также:  Подготовительные работы оборудования аппарата

Мост (dridge) — устройство сопряжения локальных сетей. Позволяет всем компьютерам одной локальной сети свободно работать с компьютерами другой локальной сети. ( слайд 26)

Маршрутизатор (router) — устройство, используемое для организации крупных локальных сетей. Обеспечивает трафик между локальными сетями, имеющими разные сетевые адреса. Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий и широковещательные домены, а также благодаря фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы xDSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана. ( слайд 27 )

Повторитель (repeater) — устройство, позволяющее избежать затухания сигнала при очень большой длине соединительных кабелей. Повторитель улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность, и за счет этого появляется возможность увеличивать общую длину кабеля между самыми удаленными в сети станциями. Обычно это устройство устанавливается в середине линии связи, что бы обеспечить устойчивую двустороннюю связь. Бывают как пассивные, так и активные повторители, а также преобразующие повторите ли, которые применяются для соединения, например, «витой пары» с оптоволокном. Роль повторителя может играть специально настроенный компьютер. ( слайд 28)

Переключатель (switch) — устройство, переключающее линию связи между всеми компьютерами, причем этот делается в реальном времени, что позволяет устранить снижение производительности из-за встречных потоков данных. Также оно играет роль повторителя, препятствующего затуханию сигнала.

При построении локальных сетей самыми распространенными являются две технологии — Ethernet и Token Ring.

Технология Ethernet была разработана Робертом Меткалфом (Bob Metcalfe) и Дэвидом Боггсом (David Boggs) в Исследовательском центре Palo Alto (PARC) американской корпорации XEROX в начале 70-х.

Первая локальная сеть, созданная по этой технологии объединила компьютеры Xerox Alto и лазерный принтер. Скорость передачи данных была 2.94 Мбит/с

В июле 1976 года Меткалф и Боггс опубликовали в журнале «Communications of the Association for Computing Machinery» (ACM) статью «Ethernet: Распределение пакетов в локальной компьютерной сети» .13 декабря 1977 года корпорация XEROX получила патент на технологию, а также название Ethernet.

В 1995 году на основе Ethernet была реализована технология, позволяющая обмениваться данными по локальной сети со скоростью 100 Мбит/с Эту технологию назвали Fast Ethernet (Быстрый Ethernet).

В 1998 году была реализована технология Gigabit Ethernet со скоростью передачи информации 1000 Мбит/с.

Технология Token Ring была разработана корпорацией IBM в 70-х годах. В настоящее время эта технология по популярности уступает только Ethernet.

Самостоятельная работа студентов по группам.

Преподаватель: Вам предлагается сравнить различные технологии локальных сетей (Ethernet, Token Ring, FDDI, ArcNet). Для этого вся группа разбивается на команды. Каждая команда занимается поиском информации об отдельной технологии. Результат представить в виде презентаций.

Студенты выполняют самостоятельную работу и затем показывают результат на проекторе.

В ходе показа презентаций все студенты заполняют таблицу.

Примерный вид таблицы (Приложение 3).

1. Е.И.Гребенюк, Н.А.Гребенюк «Технические средства информатизации» — М.: Изд. центр «Академия», 2007

2. Л.З. Шауцукова «Информатика 10-11» — М.: «Просвещение», 2004

Источник



Настраиваем локальную сеть дома: оборудование, доступ к общим папкам и принтерам

Локальная сеть (Local Area Network, сокращенно LAN) — несколько компьютеров и гаджетов (принтеры, смартфоны, умные телевизоры), объединенных в одну сеть посредством специальных инструментов. Локальные сети часто используются в офисах, компьютерных классах, небольших организациях или отделениях крупных компаний. Локальная сеть дает большой простор для деятельности, например, создание умного дома с подключением саундбаров, телефонов, кондиционеров, умных колонок. Можно перебрасывать с телефона фотографии на компьютер без подключения по кабелю, настроить распознавание команд умной колонкой. Преимуществом является то, что локальная сеть — это закрытая система, к которой посторонний не может просто так подключиться.

Для чего нужна локальная сеть

Локальная сеть дает множество удобных функций для использования нескольких компьютеров одновременно:

  • передача файлов напрямую между участниками сети;
  • удаленное управление подключенными к сети принтерами, сканерами и прочими устройствами;
  • доступ к интернету всех участников;
  • в других случаях, когда нужна связь между несколькими компьютерами, к примеру, для игр по сети.

Что нужно для создания локальной сети

Для создания собственной LAN-сети минимальной конфигурации достаточно иметь пару компьютеров, Wi-Fi роутер и несколько кабелей:

  • непосредственно сами устройства (компьютеры, принтеры и тд).
  • Wi-Fi-роутер или маршрутизатор. Самое удобное устройство для создания домашней сети, поскольку Wi-Fi-роутер есть практически в каждом доме.
  • Интернет-кабели с витой парой. Раньше было важно использование crossover-кабелей при соединении компьютеров напрямую, без роутеров и switch-коммутаторов. Сейчас же в них нет нужды, поскольку сетевые карты сами понимают как подключен кабель и производят автоматическую настройку.
  • Switch-коммутаторы или hub-концентраторы. Служат для объединения устройств в одну сеть. Главный «транспортный узел». Необязательное, но удобное устройство, давно вытесненное Wi-Fi маршрутизаторами из обычных квартир.
  • NAS (англ. Network Attached Storage). Сетевое хранилище. Представляет собой небольшой компьютер с дисковым массивом. Используется в качестве сервера и хранилища данных. Также необязательная, но удобная вещь.

Нужное оборудование у нас есть, что дальше?

Сначала необходимо определиться, каким образом будут соединяться между собой компьютеры. Если используется проводной способ подключения, то подключаем все кабели к роутеру или коммутатору и соединяем их в сеть. Существует несколько способов создания LAN-сетей.

Если используется Wi-Fi, то сначала необходимо убедиться, поддерживают ли устройства данный вид связи. Для компьютера может пригодиться отдельный Wi-Fi-адаптер, который придется отдельно докупать. В ноутбуках же он предустановлен с завода. Подключаем устройства к одному Wi-Fi-маршрутизатору.

Настройка обнаружения

Просто подключить оборудование друг к другу недостаточно, поэтому идем дальше:

    Все устройства должны находиться в одной «рабочей группе». Этот параметр легко настраивается в ОС Windows 10.
    Для этого проходим по пути: Панель управления — Система и безопасность — Система — Дополнительные параметры системы — Свойства системы. В открывшемся окошке надо указать, что компьютер является членом определенной рабочей группы и дать ей название. Это действие повторить на всех остальных ПК из сети.

Источник

Локальная сеть: основы функционирования компьютерных сетей

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 (дом, 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 (витая пара), оптическое (оптоволоконный кабель) и беспроводное (Wi-Fi, 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.

Читайте также:  Приборы тормозного оборудования подвижного состава

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 — коммутаторы работают с MAC-адресами, а маршрутизаторы (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:

Сеть Маска Интерфейс
192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.1.96

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).

IP-адрес назначения 192.168.1.96 11000000 10101000 00000001 01100000
Маска подсети 255.255.255.0 11111111 11111111 11111111 00000000
IP-адрес сети 192.168.1.0 11000000 10101000 00000001 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.

Источник

Оборудование локальных сетей

Цель: знакомство с оборудованием локальных компьютерных сетей, их видами и характеристиками.

  • познакомить студентов со структурой локальных сетей;
  • познакомить с оборудованием локальных сетей.
  • формировать навыки выделения топологии сети;
  • расширение кругозора;
  • умение слушать объяснение преподавателя, вести конспект.
  • прививать интерес к предмету.
  • формировать навыки самостоятельности и дисциплинированности, основ коммуникативного общения.

Оборудование: ЛВС класса, компьютер, проектор, презентация по теме.

Занятие сопровождается демонстрацией презентации (Приложение 1).

Преподаватель: Здравствуйте! Тема сегодняшнего занятия «Оборудование локальных сетей» (Слайд1 ). Записать тему в тетрадь

2. Изучение нового материала

Преподаватель: Компьютерные сети представляют собой вариант сотрудничества людей и компьютеров, обеспечивающего ускорение доставки и обработки информации. Соединенные в сеть компьютеры обмениваются информацией и совместно используют периферийное оборудование и устройства хранения информации. В зависимости от расстояния между компьютерами сети бывают: локальные, региональные и глобальные ( слайд 2). Сегодня поговорим более подробно о локальных сетях.

Локальная компьютерная сеть — это сеть, объединяющая компьютеры, расположенные на небольших расстояниях – внутри одного здания или в нескольких зданиях, расположенных недалеко друг от друга. ( слайд 3)

Локальную сеть еще называют ЛВС — локальная вычислительная сеть, но это название скорее относится к временам, когда компьютеры называли вычислительными машинами, но иногда эта аббревиатура еще используется.

Обычно локальные сети устраиваются внутри какой-либо организации, предприятия или учебного заведения. Например, если в компьютерном классе компьютеры объединены в сеть, то эта сеть будет называться локальной.

  • компьютеры,
  • сетевые кабели (каналы связи),
  • сетевое оборудование (записать в тетрадь).

Преподаватель: для чего нужны каналы связи?

Студенты: каналы связи — это физическая среда (кабели или окружающее пространство), по которой передается информация между компьютерами.

Преподаватель: Рассмотрим подробнее, какие каналы связи существуют . (слайд 6 -нарисовать схему в тетради).

(В процессе объяснения следующего материала преподавателем студенты кратко записывают в тетрадь основную информацию)

В настоящее время распространение получили два основных типа сетей с использование проводных и беспроводных каналов связи.

1. Локальные сети, коммутация в которых выполняется посредством проводного или, (редко), оптоволоконного кабеля. Такой тип сетей сочетает в себе надежность и высокую скорость работы, позволяет связывать между собой даже довольно удаленные компьютеры.

Витая пара – вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводников производится с целью повышения связи проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников ( слайды 7, 8, 9).

Коаксиальный кабель – вид электрического кабеля. Состоит из двух цилиндрических проводников, соосно вставленных один в другой. Чаще всего используется центральный медный проводник, покрытый пластиковым изолирующим материалом, поверх которого идёт второй проводник — медная оплётка или алюминиевая фольга с оплёткой из медных лужёных проволок .

Коаксиальный кабель обеспечивает передачу данных на большие расстояния, использовался при построении компьютерных сетей (пока не был вытеснен витой парой).

Используется в сетях кабельного телевидения, для систем связи, авиационной, космической техники, компьютерных сетей, бытовой техники и т. д.

Благодаря совпадению центров обоих проводников потери на излучение практически отсутствуют; одновременно обеспечивается хорошая защита от внешних электромагнитных помех. ( слайды 10, 11, 12)

Оптоволоконный кабель – это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Читайте также:  Диагностическое оборудование для автомобилей для компьютера

Оптоволокно может быть использовано как средство для дальней связи и построения компьютерной сети, вследствие своей гибкости, позволяющей даже завязывать кабель в узел. Основное преимущество этого типа кабеля – чрезвычайно высокий уровень помехозащищенности и отсутствие излучения. Несанкционированное подключение очень сложно.

Основные недостатки оптоволоконного кабеля – это сложность его монтажа, небольшая механическая прочность и чувствительность к ионизирующим излучениям. ( слайд 13, 14, 15)

2. Беспроводные локальные сети.

Этот тип сетей, чаще всего, организуется с использованием технологии WI-FI. Преимуществом таких сетей является сравнительная простота их развертывания, для радиосигнала не нужно вести провода, сверлить стены и перекрытия. Не всем может понравиться сплетение проводов на полу или короба с проводкой идущие по стенам, как это бывает в случае применения кабеля. Но у беспроводной технологии есть и свои минусы. Например, радиосигнал чувствителен к помехам, может плохо работать во время осадков. Скорость передачи данных в беспроводных сетях обычно ниже, чем в сетях с использованием кабеля.

Стандартом беспроводной связи для локальных сетей является технология Wi-Fi. Wi-Fi – (аббревиатура от «Wireless Fidelity» – беспроводная высокая точность) – это набирающий обороты формат передачи цифровых данных по радиоканалам.
Технология Wi-Fi постоянно совершенствуется, что позволяет передавать больший поток данных, обеспечивает более надежную связь и защиту.
Последнее время Wi-Fi технологиями снабжаются ноутбуки, сотовые телефоны, КПК, игровые приставки и даже компьютерные мыши.
Применения Wi-Fi достаточно универсальны, она может быть использована там, где нежелательно или нет возможности сделать проводную сеть. Wi-Fi обеспечивает подключение в двух режимах: точка-точка (для подключения двух ПК) и инфраструктурное соединение (для подключения несколько ПК к одной точке доступа). Скорость обмена данными до 11 Mбит/с при подключении точка-точка и до 54 Мбит/с при инфраструктурном соединении. Скорость зависит от количества подключенных компьютеров и от расстояния до точки доступа.

Радиоканалы Bluetooht — Bluetooth — название, данное новому стандарту современной технологии беспроводной передачи данных, использующему радиоволны на близком расстоянии, заменяющему кабель для соединения мобильных и/или установленных электронных устройств. Этот стандарт позволяет соединять друг с другом при минимальном пользовательском участии практически любые устройства: мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты и даже холодильники, микроволновые печи, кондиционеры. Соединить можно все, что соединяется, то есть имеет встроенный микрочип Bluetooth. Изначально технология Bluetooth создавалась лишь для радиосвязи, и никаких планов по созданию беспроводных локальных сетей на ее основе не было. Но такие проекты вскоре появились, и теперь существует понятие Bluetooth-сети. это технология передачи данных на короткие расстояния (не более 10 м) и может быть использована для создания домашних сетей. Скорость передачи данных не превышает 1 Мбит/с. ( слайд 17)

Каналы связи обладают следующими характеристиками ( слайды 18, 19 — записать в тетрадь).

  • Пропускная способность (скорость передачи данных): Мбит, Кбит в секунду
  • Надежность ( способность передавать информацию без искажения и потерь)
  • Стоимость

Сравнительная характеристика представлена в таблице (Приложение 2).

Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной. ( слайд 20).

Топология Шина ( слайд 21). При построении сети по шинной схеме каждый компьютер присоединяется к общему кабелю, на концах которого устанавливаются терминаторы.

Сигнал проходит по сети через все компьютеры, отражаясь от конечных терминаторов.

Преимущества сетей шинной топологии:

  • отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;
  • сеть легко настраивать и конфигурировать;
  • сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.

Недостатки сетей шинной топологии:

  • разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;
  • ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;
  • трудно определить дефекты соединений

Топология Кольцо ( слайд 22). Эта топология представляет собой последовательное соединение компьютеров, когда последний соединён с первым.

Каждый компьютер работает как повторитель, усиливая сигнал и передавая его дальше.

Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети. Как правило, в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.

Топология Звезда ( слайд 23). Каждый компьютер подсоединяется к сети при помощи отдельного соединительного кабеля.

Преимущества сетей топологии звезда:

  • легко подключить новый ПК;
  • имеется возможность централизованного управления;
  • сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.

Недостатки сетей топологии звезда:

  • отказ хаба влияет на работу всей сети;
  • большой расход кабеля.

Для соединения компьютеров в локальную сеть используется коммуникационное оборудование.

Сетевые платы (адаптер, сетевой адаптер)- это платы расширения, вставляемые в порты расширения на системной плате компьютера. Основная функция — передача и прием информации по сети. ( слайд 24 )

Коцентратор (Hub) — сетевое устройство, предназначенное для объединения компьютеров (устройств) в общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна. устройство, соединяющее параллельно компьютеры в локальной сети. Также оно играет роль повторителя, препятствующего затуханию сигнала, что позволяет увеличить максимальную общую длину кабеля между компьютерами Концентраторы – это аппаратные устройства множественного доступа, которые объединяет в одной точке отдельные физические отрезки кабеля, образуют общую среду передачи данных или физические сегменты сети. ( слайд 25)

Мост (dridge) — устройство сопряжения локальных сетей. Позволяет всем компьютерам одной локальной сети свободно работать с компьютерами другой локальной сети. ( слайд 26)

Маршрутизатор (router) — устройство, используемое для организации крупных локальных сетей. Обеспечивает трафик между локальными сетями, имеющими разные сетевые адреса. Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий и широковещательные домены, а также благодаря фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы xDSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана. ( слайд 27 )

Повторитель (repeater) — устройство, позволяющее избежать затухания сигнала при очень большой длине соединительных кабелей. Повторитель улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность, и за счет этого появляется возможность увеличивать общую длину кабеля между самыми удаленными в сети станциями. Обычно это устройство устанавливается в середине линии связи, что бы обеспечить устойчивую двустороннюю связь. Бывают как пассивные, так и активные повторители, а также преобразующие повторите ли, которые применяются для соединения, например, «витой пары» с оптоволокном. Роль повторителя может играть специально настроенный компьютер. ( слайд 28)

Переключатель (switch) — устройство, переключающее линию связи между всеми компьютерами, причем этот делается в реальном времени, что позволяет устранить снижение производительности из-за встречных потоков данных. Также оно играет роль повторителя, препятствующего затуханию сигнала.

При построении локальных сетей самыми распространенными являются две технологии — Ethernet и Token Ring.

Технология Ethernet была разработана Робертом Меткалфом (Bob Metcalfe) и Дэвидом Боггсом (David Boggs) в Исследовательском центре Palo Alto (PARC) американской корпорации XEROX в начале 70-х.

Первая локальная сеть, созданная по этой технологии объединила компьютеры Xerox Alto и лазерный принтер. Скорость передачи данных была 2.94 Мбит/с

В июле 1976 года Меткалф и Боггс опубликовали в журнале «Communications of the Association for Computing Machinery» (ACM) статью «Ethernet: Распределение пакетов в локальной компьютерной сети» .13 декабря 1977 года корпорация XEROX получила патент на технологию, а также название Ethernet.

В 1995 году на основе Ethernet была реализована технология, позволяющая обмениваться данными по локальной сети со скоростью 100 Мбит/с Эту технологию назвали Fast Ethernet (Быстрый Ethernet).

В 1998 году была реализована технология Gigabit Ethernet со скоростью передачи информации 1000 Мбит/с.

Технология Token Ring была разработана корпорацией IBM в 70-х годах. В настоящее время эта технология по популярности уступает только Ethernet.

Самостоятельная работа студентов по группам.

Преподаватель: Вам предлагается сравнить различные технологии локальных сетей (Ethernet, Token Ring, FDDI, ArcNet). Для этого вся группа разбивается на команды. Каждая команда занимается поиском информации об отдельной технологии. Результат представить в виде презентаций.

Студенты выполняют самостоятельную работу и затем показывают результат на проекторе.

В ходе показа презентаций все студенты заполняют таблицу.

Примерный вид таблицы (Приложение 3).

1. Е.И.Гребенюк, Н.А.Гребенюк «Технические средства информатизации» — М.: Изд. центр «Академия», 2007

2. Л.З. Шауцукова «Информатика 10-11» — М.: «Просвещение», 2004

Источник