Структурная схема подключения к сети интернет образец. Принципы построения локально-вычислительной сети. Прямой обжим кабеля

Локальная проводная сеть (LAN) является основой домашнего информационного пространства и мультимедиа.. Критерии построения LAN.. Беспроводное подключение - плюсы и минусы.. Технология Fast Ethernet.. Структурная схема LAN-сети.. Сетевая топология «звезда».. Выбор оборудования LAN-сети.. Маршрутизатор (роутер).. Настройка роутера.. Встроенный ADSL-модем.. WI-FI точка доступа.. Коммутатор или концентратор?.. Характеристики D-Link DSL-6740U.. Характеристики D-Link DIR-615/K1A.. Кабель UTP Cat 5e (сдвоенная витая пара).. Техническое задание.. Пример проекта локальной сети.. Схема расстановки оборудования.. Монтажная схема LAN-сети.

Сегодня невозможно представить себе дом, квартиру или офис без многочисленных сложных приборов и устройств, общение с которыми в наше время уже становится проблемой.
Человек добровольно попадает в зависимость от компьютеров, интернета, аудио и видео систем, пультов, систем безопасности и других электронных устройств, которые дают нам новые возможности и удобства, но отнимают все свободное время.
Чтобы справится с этой проблемой и сделать жизнь максимально удобной и комфортной, нужно ставить перед собой новые задачи, которые могут быть реализованы с помощью технологий «умного» дома.

Наиболее востребованными в современном доме являются следующие системы:

Проводная локальная сеть
Мультимедиа
Управление освещением
Управление отоплением и микроклиматом
Охранно-пожарная сигнализация
Видеонаблюдение
Домофон и контроль доступа.

Реализация систем «умного» дома может быть комплексной (в случае капитального ремонта или строительства нового дома) или частичной.
Все зависит от приоритетов выбора тех или иных систем и возможностей их реализации.
Сегодня рассмотрим проводную локальную сеть.

Проводная локальная сеть (LAN)


Проводная локальная сеть (Local Area Network) служит для централизованного подключения к интернету и связи компьютеров и различных периферийных устройств в доме между собой. По сути, локальная сеть является основой домашнего информационного пространства и мультимедиа.

Спроектировав и построив в своем доме компьютерную, телефонную и телевизионную сети , вы обеспечите необходимыми коммуникациями все мультимедийное и компьютерное оборудование в доме.
Всегда имеет смысл рассматривать и проектировать эти сети вместе.

Почему именно проводная .
Выбор всегда за вами. Я всего лишь подчеркиваю, что когда есть такая возможность , нужно выбирать проводные технологии.
При всяком удобном случае стараюсь обосновывать этот выбор.

Проводное и беспроводное подключение: плюсы и минусы

Из плюсов беспроводного оборудования можно отметить большое количество подключений, которое ограничивается лишь скоростью передачи на одного пользователя. Еще – возможность подключения мобильных устройств (смартфоны, коммуникаторы, планшеты), а также свобода передвижения внутри помещения. Пожалуй, и все.

Минусы: беспроводные технологии, как правило, более сложные в устройстве и, соответственно, менее надёжны, чем проводные. Для неквалифицированного пользователя это может обернуться сложностями в процессе эксплуатации, в частности, в диагностике и устранении неполадок. Это особенно актуально при увеличении количества устройств.

Беспроводное подключение будет и менее скоростным .
Никто не будет спорить, что технические показатели уровня сигнала по кабелю выше, чем радиосигнала. Скорость беспроводной связи уступает проводной почти в два раза как по объективным причинам (беспроводной протокол передачи данных более медленный), так и по причине внешних помех (металлическая арматура стен, помехи от домашней электроники и др.).
В доме всегда найдется техника, требовательная к скорости и качеству соединения – например, те же мультимедийные HD-медиаплееры, информация с которых может быть затребована от нескольких устройств (компьютеров, телевизоров и пр.) Если возникнет желание посмотреть фильм качества BluRay на проекторе высокого разрешения, тогда скорости Wi-Fi с использованием даже современного оборудования может быть недостаточно.

По стоимости беспроводное оборудование обойдется раза в полтора дороже своих проводных аналогов.

Электромагнитное «загрязнение» и взаимные помехи беспроводного оборудования также никто ещё не отменял.
Поэтому, прежде чем использовать подключение к сети по беспроводной технологии Wi-Fi, необходимо взвесить все «за» и «против» и убедиться, что обойтись без беспроводного оборудования никак нельзя.
По-возможности, лучше минимизировать вредные излучения в рабочем пространстве, где вы проводите значительную часть времени.

На практике домашняя локальная сеть чаще всего является комбинированной. Например, стационарные компьютеры могут быть подключены к сети с помощью проводов по технологии Ethernet, а различные мобильные устройства (ноутбуки, планшеты, смартфоны) – через беспроводный стандарт Wi-Fi.

Критерии построения LAN

При выборе сетевого стандарта и топологии сети решающим фактором является скорость передачи данных и возможность дальнейшего расширения системы. Этим условиям в полной мере отвечает проводная технология Ethernet.

Данный стандарт обеспечивает параллельную передачу данных. Это означает, что в Ethernet данные передаются не всем устройствам поочередно (как в RS-485), а непосредственно нужному устройству. Это существенно увеличивает скорость передачи информации. Кроме того, данный протокол обеспечивает совместимость с существующими сетевыми устройствами и будущими разработками. Используя протокол Ethernet , можно быть уверенным, что строящаяся локальная сеть сможет получить развитие в будущем.
В настоящее время существуют три спецификации, различающиеся скоростью передачи:

классический Ethernet (10 Мбит/c);
Fast Ethernet (100 Мбит/c);
Gigabit Ethernet (1 Гбит/c).

Для домашней информационной сети наиболее оптимальной по соотношению цена/ качество/сложность - является топология «звезда» и сетевой стандарт 802.3 100Base-TX. Это 100-мегабитный Ethernet на сдвоенной витой паре, который по соотношению цена/производительность пока вне конкуренции.

Основой сети является коммутатор , к которому сетевые устройства подключаются кабелями с максимальной длиной 100м.

Большой плюс топологии «звезда» – ее масштабируемость, то есть дальнейшее расширение, а именно это очень важно в домашних сетях. Достигается это тем, что каждый компьютер (или иное устройство) подключается к выделенному для него Ethernet-порту концентратора или коммутатора. Т. е. один порт коммутатора – один компьютер. Обычно количество Ethernet-портов коммутатора выбирается с запасом, поэтому всегда есть возможность подключения нового устройства к запасному порту. Соответственно, каждый компьютер должен быть снабжен сетевым адаптером с разъемом RJ-45.
Задача облегчается тем, что все современные компьютеры и ноутбуки уже имеют встроенный разъем Ethernet-порта.

Критерии выбора оборудования

Все домашние локальные сети устроены по одному принципу: компьютеры пользователей, оборудованные сетевыми адаптерами, соединяются между собой через специальные коммутационные устройства. В этом качестве могут выступать маршрутизаторы (роутеры), концентраторы (хабы), коммутаторы (свитчи), точки доступа и модемы.

Роутеры

Основным компонентом домашней локальной сети является маршрутизатор или роутер , который представляет собой многофункциональное устройство со встроенной операционной системой, имеющий не менее двух сетевых интерфейсов:

1. LAN (Local Area Network) – служит для создания внутренней (локальной) сети, которая состоит из ваших компьютерных устройств.
2. WAN (Wide Area Network) – служит для подключения локальной сети (LAN) к всемирной глобальной сети – Интернету.

Маршрутизаторы делятся на два класса по типу внешнего подключения: Ethernet или ADSL . Соответственно, они имеют WAN-порт или ADSL-порт для подключения кабеля провайдера и до четырех портов LAN для подсоединения сетевых устройств по технологии Ethernet.
Маршрутизатор для подключения к линии ADSL имеет встроенный ADSL-модем.

Беспроводные роутеры , кроме всего прочего, имеют встроенную Wi-Fi точку доступа для подключения беспроводных устройств. Количество оборудования, получающего одновременный доступ к сети с помощью технологии Wi-Fi, может, в принципе, исчисляться десятками. С учетом того, что полоса частот канала делится между всеми подключенными клиентами, пропускная способность канала связи уменьшается с увеличением их количества.

Когда количество подключаемых компьютеров не превышает четырех, роутер оказывается единственным компонентом, который необходим для построения локальной сети, так как в остальных попросту нет нужды.

При выборе роутера для домашней сети предпочтительнее роутер с использованием технологии IEEE 802.11n , которая обеспечивает лучшую производительность и покрытие сигнала. Кроме того, эти роутеры поддерживают режим VPN пользователя и имеют встроенный USВ-порт, который можно использовать для подключения флешки, принтера или внешнего жесткого диска (NAS).

Перед покупкой роутера нужно заранее уточнить у провайдера, какой тип подключения вы будете использовать, и какое дополнительное оборудование вам для этого понадобится. В комплект поставки маршрутизаторов должны входить внешний адаптер питания и кабель RJ-45, а для моделей с ADSL портом дополнительно кабель RJ-11 и сплиттер.

Полезно проконсультироваться с технической поддержкой провайдера на предмет технических требований к оборудованию клиента, в плане совместимости его с серверами провайдера. Получив профессиональную информацию, можно более осмысленно делать свой выбор из доступных в продаже моделей роутеров.

О количестве оборудования . Если вы проектируете локальную сеть для 2-х или 3-х этажного коттеджа, то одним Wi-Fi роутером вам не обойтись. Для обеспечения достаточного уровня беспроводного сигнала придется строить распределенную Wi-Fi сеть, состоящую из нескольких роутеров или точек доступа. Для снижения нагрузки на беспроводную сеть и увеличения скорости передачи данных можно Wi-Fi доступ оставить только для мобильных устройств, а компьютеры (возможно, и ноутбуки) организовать на проводном доступе.

Еще один момент : сегодня покупать роутер без поддержки Wi-Fi просто бессмысленно. Разница в стоимости хорошего проводного роутера и его беспроводного аналога совсем небольшая. Даже если вы в ближайшее время не планируете использовать модуль Wi-Fi в роутере, то его можно отключить. Когда же у вас возникнет такая потребность (например, дома появится устройство с Wi-Fi связью), вы всегда сможете включить в роутере Wi-Fi модуль и начать пользоваться беспроводным интернетом.

О настройке роутера

В интернете достаточно много рекомендаций по настройке роутеров, включая и подробные инструкции по конкретным моделям. Здесь хочу отметить следующее:

Учитывая интересы пользователей , разработчики уже давно облегчили настройку параметров маршрутизаторов с помощью встроенного ПО для пошаговой настройки, сделав ее доступной даже для новичков.

В большинстве случаев, во время первого входа в меню роутера , происходит запуск мастера, который предлагает быструю пошаговую настройку его основных параметров. Это избавляет начинающих пользователей от поисков нужных опций среди многочисленных разделов меню.
При необходимости мастер установки можно запустить и вручную с помощью пункта меню в разных вариантах: Quick Setup (Быстрая настройка), Setup Wizard (Мастер установки) и т. д.

Следует только учесть , что в определённых ситуациях подключение к интернету может требовать особых настроек, возможность ввода которых попросту отсутствует в режиме мастера. В этих случаях придется обратиться к ручному режиму установки параметров.

Коммутаторы

Если требуется построить более разветвленную проводную сеть , то четырех LAN–портов роутера будет недостаточно. В этом случае к одному из портов роутера подключается дополнительное коммутационное устройство – концентратор (hub) или коммутатор (switch).

В отличие от роутера , свитчи и хабы имеют только один сетевой интерфейс – LAN и используются только для масштабирования (расширения) локальных сетей.

Для создания проводной сети Ethernet лучше использовать коммутатор (свитч), а не концентратор (хаб). Коммутатор анализирует исходящий от компьютеров трафик и направляет его только тому, кому он предназначен. Концентратор же просто повторяет любой трафик на все порты. В итоге производительность сети Ethernet на концентраторах сильно зависит от общей загруженности. Сеть на коммутаторе свободна от этого недостатка.
Раньше приходилось выбирать: или цена, или производительность, поскольку концентраторы стоили существенно дешевле, чем коммутаторы. Сейчас оба вида устройств практически сравнялись в цене, поэтому выбор в пользу коммутатора не вызывает сомнений.

Какой коммутатор выбрать?
В настоящее время существует множество моделей и типов сетевых коммутаторов, их цена и функции очень различаются. При выборе необходимо исходить из минимальной стоимости устройства, которое будет отвечать вашим требованиям к скорости передачи данных и количеству портов. Также определенное значение могут иметь габариты коммутатора.

Скорость работы
Для домашней локальной сети по соотношению цена/производительность оптимальным пока остается Fast Ethernet (100 Мбит/c).

Количество портов
Этот показатель характеризует количество сетевых устройств, которые можно к данному коммутатору подключить. Во многом данный параметр определяет и цену устройства.
Выбор зависит от количества пользователей вашей будущей сети. К количеству пользователей необходимо прибавить 1-2 порта про запас.
В моделях, ориентированных на домашнее использование, количество Ethernet-портов обычно равняется 5 или 8. Если в какой-то момент для подключения всех устройств количества портов коммутатора перестанет хватать, к нему можно подсоединить еще один свитч. Таким образом, можно расширять домашнюю сеть сколько угодно.

Кабели

В качестве среды передачи 100Base-TX (Fast Ethernet) применяется неэкранированный кабель UTP Cat 5e (сдвоенная витая пара), причем одна пара используется для передачи данных, а вторая — для их приема. Возможно применение кабеля Cat 5e типа 100BASE-T4 (счетверенная витая пара): две резервные пары можно в дальнейшем использовать для модернизации сети до уровня 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet).

Экранированные кабели (FTP, STP, SFTP) применяются при прокладке магистральных линий и в производственных помещениях с большими электромагнитными полями. В домашних локальных сетях, как правило, используется неэкранированный кабель UTP.

Для телефонной сети применяется кабель UTP Cat 3 (сдвоенная витая пара).

Можно ли использовать для разводки телефона в целях экономии одну из пар четырехпарного кабеля, применяемого для компьютерных сетей?
Можно, но вряд ли нужно. Зачем создавать себе дополнительные проблемы с монтажом. Лучше всего применять отдельную не экранированную проводку витой парой, так как это существенно повышает помехозащищенность телефонной связи. Кроме того, резервная витая пара кабеля Cat 3 в будущем может пригодиться для ремонта поврежденной пары или для подключения дополнительного аппарата.

Жилы витых пар в кабелях бывают двух видов , из одиночного проводника и многожильные. Диаметр жил в одножильных витых парах составляет 0,51 мм. Кабели с одножильными проводниками применяют для монтажа сетей в коробах, кабель-каналах и по стенам. С многожильными проводниками кабель применяют только там, где он может подвергаться частым изгибам, например, для соединения компьютера с розеткой RJ45 (патч-корд).

В соответствии с топологией «звезда» все кабели от сетевых устройств сходятся к коммутатору, а на противоположных концах кабелей устанавливаются розетки с гнездами RJ45. Как кабели, так и розетки должны быть категорий 5е или 6.
Все отрезки кабеля должны быть не более 100 метров — только в этом случае гарантируется устойчивая работа сети. Необходимо учитывать тот факт, что требование к максимальной длине сегмента кабеля в 100 м включает в себя всю длину кабеля, соединяющего компьютер с коммутатором. Если кабельная разводка заканчивается на стороне компьютера настенной розеткой, а на стороне коммутатора — кросс-панелью, то в длину сегмента необходимо включить коммутационные кабели, соединяющие компьютер с розеткой и кросс-панель с коммутатором.
Рекомендуется брать максимальную длину для сегмента кабеля внутренней разводки, равной 90 м, оставляя 10 м для коммутационных кабелей.
Разумеется, все кабели должны быть цельными, не допускается никаких «скруток».

Пример проекта локальной сети

Основой создания любого проекта является техническое задание (ТЗ).
В идеале, развернутое техническое задание на проектирование должен предоставлять заказчик. На практике, особенно для частных домовладений, проектировщику по факту приходится участвовать в сборе исходных данных и разработке ТЗ, поскольку без полного понимания особенностей объекта и консультаций с заказчиком невозможно выполнить проект.

Примерная последовательность действий проектировщика при составлении технического задания на проектирование «умного» дома была подробно рассмотрена в статье «От классической электрики к умному дому» .

Рассмотрим действия проектировщика на основании согласованного с заказчиком ТЗ на проектирование локальной сети для двухэтажного загородного дома площадью 200м2.
Как отмечалось, компьютерная, телефонная и телевизионная сети объединены в одном проекте.

Исходные данные

1. Имеется поэтажный план дома.
2. Скоростной доступ в интернет – по выделенной линии ADSL
3. Режим доступа к городской АТС – импульсный
4. Количество Ethernet розеток – 6
5. Количество телефонных розеток – 1
6. Должны быть также предусмотрены:
WI-FI точки доступа для подключения беспроводных устройств.
Запасной порт для дополнительного проводного подключения 1 компьютера.
7. Телевидение: эфирное + спутниковое ТВ
8. Количество телевизионных розеток ТВ+SAT – 6

Расстановка оборудования

Хотя речь идет об относительно небольшой локальной сети , но с учетом оборудования телефонной и телевизионной сетей и двух уровней (этажей), имеет смысл использовать монтажные слаботочные шкафы, а для подключения сетевых устройств – соответствующие розетки. Сетевую розетку удобно использовать потому, что при изменении места расположения компьютера (или телевизора) не нужно удлинять весь кабельный сегмент – достаточно просто создать новый патч-корд, соединяющий устройство с розеткой.
На плане дома определяются места предполагаемого размещения монтажных шкафов, компьютеров, телефонов и телевизионных приемников.
Размещение оборудования на плане 1-го этажа показано на рис.1 .

Рис.1


Выбор оборудования

Подключение к интернету будет осуществляться по выделенному ADSL-каналу в телефонной линии, ведущей от АТС к дому. Это означает, что при выборе оборудования нам необходимо предусмотреть наличие в его составе ADSL- модема.
Для беспроводных устройств нужны, как минимум, две WI-FI точки доступа (2 этажа). Задача облегчается тем, что количество Net-розеток на каждом этаже не превышает трех. Это позволяет минимизировать количество оборудования, необходимого для построения локальной сети.
Домашняя LAN-сеть для двухэтажного дома площадью 200м2 может быть выполнена на ADSL-маршрутизаторе и Ethernet-коммутаторе.
Структурная схема сети показана на рис.2 .

Рис.2 .

Основные характеристики применяемых устройств:

D-Link DSL-6740U

Тип устройства: DSL модем, маршрутизатор, Wi-Fi точка доступа
Поддержка: VDSL2, ADSL2
Стандарт беспроводной связи: 802.11b/g/n, частота 2.4 ГГц
Макс. скорость беспроводного соединения: до 300 Мбит/с (802.11n)
Технология шифрования WPA/WPA2
Коммутатор: 4хLAN
Скорость портов: 100 Мбит/сек
Размеры (ШxГхВ): 228x175x40 мм
Вес: 460 г
Комплектность: Маршрутизатор, адаптер питания, кабель RJ-45, кабель RJ-11, сплиттер, диск с ПО.

D-Link DIR-615/K1A

Тип устройства: Wi-Fi точка доступа, Коммутатор
Макс. скорость беспроводного соединения, Мбит/с - 300
Стандарт беспроводной связи: 802.11n, частота 2.4 ГГц
Шифрование данных: WPA, WPA2
Количество Ethernet портов - 4
Скорость портов: 100 Мбит/сек
Размеры (ГхШxВ): 117x193х31 мм
Вес: 940 г
Комплектность: Маршрутизатор, сетевой адаптер, кабель RJ-45, 2 внешние антенны, диск с ПО.

Схема сетей

Монтажный (слаботочный) шкаф лучше всего размещать в таком месте, куда удобнее всего подвести кабели из всех комнат и обеспечивается надежное покрытие WI-FI точки доступа. В данном проекте – в холле первого этажа. Туда же нужно будет провести кабель от провайдера.
Второй монтажный шкаф установлен в холле второго этажа. В монтажных шкафах также предусматриваются электрические розетки для питания роутеров.

От слаботочного шкафа «звездообразно» расходятся кабели отдельно для Ethernet-сети, телефона и телевидения. На концах этих кабелей устанавливаются отдельные розетки для каждой системы: телефонная и компьютерная (симметричные) и телевизионная (коаксиальная). В гостиной установлена сдвоенная розетка (телефонная + компьютерная).

Таким образом, в здании формируется три кабельные системы и три вида розеток. Такая схема более надежна и удобна для монтажа – каждую кабельную систему можно монтировать практически независимо.
Схема разводки телефонной, телевизионной и Ethernet-сетей показана на рис.3.

Рис.3

Монтаж оборудования

Установка и подключение маршрутизаторов не вызывает никаких трудностей. Главное – определить место в монтажном шкафу, где он будет расположен, и хорошо его закрепить. Для крепления в вертикальном положении в днище роутера имеются специальные фигурные пазы, за которые он подвешивается и фиксируется в шкафу или на стене. Некоторые модели комплектуются специальными подставками или панельками для вертикального расположения.

Если статья Вам понравилась и Вы цените вложенные в этот проект усилия – у Вас есть возможность внести посильный вклад в развитие сайта на странице «Поддержка проекта». «Электрика для дома» . Он посвящен основам электротехники и электричества с акцентом на домашние электрические установки и происходящие в них процессы.

В связи с большой площадью территории, большим количеством зданий, цехов, подразделений и пользователей (около 1500 пользователей) для повышения производительности, отказоустойчивости сети необходимо разделить ее на логически независимые объекты, которые будут объединены между собой узловыми сетевыми устройствами. В тоже время разделение большой сети на более мелкие обеспечит возможность более простого ее администрирования. Таким образом, топология ЛВС предприятия будет выполнена в виде иерархической звезды. В качестве технологии канального уровня будет использоваться семейство высокоскоростных версий Ethernet.

Для обеспечения разделения ответственности между коммутаторами будет использована типовая архитектура, состоящая из: коммутаторов уровня ядра сети, коммутаторов уровня распределения и уровня доступа. От коммутаторов, установленных на уровне ядра сети, требуется высокая производительность и отказоустойчивость. Так как именно от них будет зависеть работоспособность всей сети. Коммутаторы распределения будут расположены по территории предприятия, ближе к группам коммутаторов доступа, к которым уже и подключаются конечные пользователи ресурсов ЛВС. Непосредственно к коммутатору ядра сети подключаются коммутаторы серверных шкафов, которые обслуживают, так называемые SAN (Storage area network), локальные сети внутри серверных шкафов.

Предприятие разделено на 5 зон, каждая из которых будут обслуживаться от своего коммутатора уровня распределения. Зоны выбраны в зависимости от месторасположения и количества пользователей. Схема ЛВС предприятия отображена на рисунке 2.

Логически такая крупная сеть должна быть разделена на несколько сетей более мелкого размера. При такой реализации подходе повысится производительность сети, так как широковещательный и другой «сорный трафик» не будет распространяться по все сети, занимая пропускную способность сети. В случае возникновения сбоев в работе сети, таких как широковещательных шторм, из строя выйдет только небольшой логический фрагмент сети, проблему в котором можно будет выявить и исправить значительно быстрее. То есть в таком случае обеспечивается удобство администрирования сети. При проведении каких-либо работ по перестройки сети, можно будет это делать по частям, что упрощает работу сетевых администраторов и позволяет вывести из эксплуатации небольшое количество пользователей на время проведения работ.

Рисунок 2 - Топология ЛВС предприятия

Для разделения сети на будет использована технология virtual local area network (VLAN). На каждое подразделение, а иногда на группу более мелких подразделений, будет организована своя виртуальная сеть. Так же будут созданы несколько vlan-ов для соединения коммутаторов ядра сети и уровня распределения. В каждой такой сети будет использованы уникальные сетевые адреса. Виртуальные сети для размещения подразделений в свои уникальные vlanы будут использоваться порты коммутаторов уровней ядра и распределения. Это будет сделано в ходе конфигурирования активных сетевых устройств.

Как видно из схемы для связи коммутаторов ядра и распределения будут использоваться несколько логических каналов. Будет реализована топология ядра сети «звезда + кольцо». От коммутатора ядра звездой расходятся каналы до коммутаторов распределения, они выделены на схеме голубым цветом. Таким образом получается «звезда». Эти каналы будут выделены в отдельный vlan, который будет использоваться только для связи магистральных коммутаторов.

Желтым цветом выделены каналы, которые будут связывать магистральные коммутаторы в «кольцо». Ранее было недопустимо создание петель в сетях Ethernet. Но требования к надежности сети привели к тому что стали разрабатываться технологии, способные поддерживать избыточные связи в сети, для резервирования каналов. Ethernet Ring Protection Switching (ERPS) одна из технологий которые позволяют организовывать отказоустойчивые топологии сети. Выбрана была она, а не Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), за быстрое время восстановления работоспособности сети в случае выхода одного из каналов из строя. Для протокола RSTP время сходимости составляет менее 10 секунд, в то время как для ERPS - менее 50 миллисекунд. Это так же будет отдельный vlan, используемый только магистральными коммутаторами.

Для объединения всех виртуальных сетей и нахождения маршрутов между ними будет использована динамическая маршрутизация. А именно протокол Open Shortest Path First version 2 (OSPFv2). Каждый из магистральных коммутаторов будет иметь возможность работы на 3 уровне модели OSI, то есть будет являться коммутатором уровня L3. В домене протокола OSPF будет выделена одна магистральная зона - backbone. В ней будут находиться только маршрутизаторы (встроенные в коммутаторы L3), которые будут обмениваться между собой сведениями о подключенных к ним виртуальным сетям. В этом протоколе необходимо выделение корня домена OSPF - Designated root (DR), и необходимо наличие резервного корня - Backup designated root (BDR). В качестве DR будет использоваться коммутатор уровня ядра, в качестве BDR - один из коммутаторов уровня распределения.

Каждый коммутатор уровня доступа пользователей будет использоваться в своем конкретном vlanе, выделенном для него на коммутаторе уровня распределения. В некоторых случаях такие коммутаторы могут быть использованы для подключения к ним коммутаторов на меньшие количества портов, но для логики работы сети это не имеет значения.

Таким образом организуется производительная, отказоустойчивая и легко масштабируемая архитектура локальной вычислительной сети.

Современные компьютерные технологии невозможно представить себе без объединения всевозможных устройств в виде стационарных терминалов, ноутбуков или даже мобильных девайсов в единую сеть. Такая организация позволяет не только быстро обмениваться данными между разными устройствами, но и использовать вычислительные возможности всех единиц техники, подключенной к одной сети, не говоря уже о возможности доступа к периферийным составляющим вроде принтеров, сканеров и т. д. Но по каким принципам производится такое объединение? Для их понимания необходимо рассмотреть локальной сети, часто называемую топологией, о чем дальше и пойдет речь. На сегодняшний день существует несколько основных классификаций и типов объединения любых устройств, поддерживающих сетевые технологии, в одну сеть. Конечно же, речь идет о тех девайсах, на которых установлены специальные проводные или беспроводные сетевые адаптеры и модули.

Схемы локальных компьютерных сетей: основная классификация

Прежде всего в рассмотрении любого типа организации компьютерных сетей необходимо отталкиваться исключительно от способа объединения компьютеров в единое целое. Тут можно выделить два основных направления, используемых при создании схемы локальной сети. Подключение по сети может быть либо проводным, либо беспроводным.

В первом случае используются специальные коаксиальные кабели или витые пары. Такая технология получила название Ethernet-соединения. Однако в случае использования в схеме локальной вычислительной сети коаксиальных кабелей их максимальная длина составляет порядка 185-500 м при скорости передачи данных не более 10 Мбит/с. Если применяются витые пары классов 7, 6 и 5е, их протяженность может составлять 30-100 м, а пропускная способность колеблется в пределах 10-1024 Мбит/с.

Беспроводная схема соединения компьютеров в локальной сети основана на передачи информации посредством радиосигнала, который распределяется между всеми подключаемыми устройствами, раздающими девайсами, в качестве которых могут выступать маршрутизаторы (роутеры и модемы), точки доступа (обычные компьютеры, ноутбуки, смартфоны, планшеты), коммутационные устройства (свитчи, хабы), повторители сигнала (репитеры) и т. д. При такой организации применяются оптоволоконные кабели, которые подключаются непосредственно к основному раздающему сигнал оборудованию. В свою очередь, расстояние, на которое можно передавать информацию, возрастает примерно до 2 км, а в радиочастотном диапазоне в основном применяются частоты 2,4 и 5,1 МГц (технология IEEE 802.11, больше известная как Wi-Fi).

Проводные сети принято считать более защищенными от внешнего воздействия, поскольку напрямую получить доступ ко всем терминалам получается не всегда. Беспроводные структуры в этом отношении проигрывают достаточно сильно, ведь при желании грамотный злоумышленник может запросто вычислить сетевой пароль, получить доступ к тому же маршрутизатору, а уже через него добраться до любого устройства, в данный момент использующего сигнал Wi-Fi. И очень часто в тех же государственных структурах или в оборонных предприятиях многих стран использовать беспроводное оборудование категорически запрещается.

Классификация сетей по типу соединения устройств между собой

Отдельно можно выделить полносвязную топологию схем соединения компьютеров в локальной сети. Такая организация подключения подразумевает только то, что абсолютно все терминалы, входящие в сеть, имеют связь друг с другом. И как уже понятно, такая структура является практически не защищенной в плане внешнего вторжения или при проникновении злоумышленников в сеть посредством специальных вирусных программ-червей или шпионских апплетов, которые изначально могли бы быть записаны на съемных носителях, которые те же неопытные сотрудники предприятий по незнанию могли подключить к своим компьютерам.

Именно поэтому чаще всего используются другие схемы соединения в локальной сети. Одной из таких можно назвать ячеистую структуру, из которой определенные начальные связи были удалены.

Общая схема соединения компьютеров в локальной сети: понятие основных типов топологии

Теперь кратко остановимся на проводных сетях. В них можно применять несколько наиболее распространенных типов построения схем локальных сетей. Самыми основными видами являются структуры типа «звезда», «шина» и «кольцо». Правда, наибольшее применение получил именно первый тип и его производные, но нередко можно встретить и смешанные типы сетей, где используются комбинации всех трех главных структур.

Топология «звезда»: плюсы и минусы

Схема локальной сети «звезда» считается наиболее распространенной и широко применяемой на практике, если речь идет об использовании основных типов подключения, так сказать, в чистом виде.

Суть такого объединения компьютеров в единое целое состоит в том, что все они подключаются непосредственно к центральному терминалу (серверу) и между собой не имеют никаких связей. Абсолютно вся передаваемая и принимаемая информация проходит непосредственно через центральный узел. И именно эта конфигурация считается наиболее безопасной. Почему? Да только потому, что внедрение тех же вирусов в сетевое окружение можно произвести либо с центрального терминала, либо добраться через него с другого компьютерного устройства. Однако весьма сомнительным выглядит тот момент, что в такой схеме локальной сети предприятия или государственного учреждения не будет обеспечен высокий уровень защиты центрального сервера. А внедрить шпионское ПО с отдельного терминала получится только при наличии физического доступа к нему. К тому же и со стороны центрального узла на каждый сетевой компьютер могут быть наложены достаточно серьезные ограничения, что особенно часто можно наблюдать при использовании сетевых операционных систем, когда на компьютерах отсутствуют даже жесткие диски, а все основные компоненты применяемой ОС загружаются непосредственно с главного терминала.

Но и тут есть свои недостатки. Прежде всего связано это с повышенными финансовыми затратами на прокладку кабелей, если основной сервер находится не в центре топологической структуры. Кроме того, скорость обработки информации напрямую зависит от вычислительных возможностей центрального узла, и если он выходит из строя, соответственно, на всех компьютерах, входящих в сетевую структуру, связи нарушаются.

Схема «шина»

Схема соединения в локальной сети по типу «шины» тоже является одной из распространенных, а ее организация основана на применении единого кабеля, через ответвления которого к сети подключаются все терминалы, в том числе и центральный сервер.

Главным недостатком такой структуры можно назвать высокую стоимость прокладки кабелей, особенно для тех случаев, когда терминалы находятся на достаточно большом удалении друг от друга. Зато при выходе из строя одного или нескольких компьютеров связи между всеми остальными компонентами в сетевом окружении не нарушаются. Кроме того, при использовании такой схемы локальной сети проходящая через основной канал очень часто дублируется на разных участках, что позволяет избежать ее повреждения или невозможности ее доставки в пункт назначения. А вот безопасность в такой структуре, увы, страдает довольно сильно, поскольку через центральный кабель вредоносные вирусные коды могут проникнуть на все остальные машины.

Структура «кольцо»

Кольцевую схему (топологию) в некотором смысле можно назвать морально устаревшей. На сегодняшний день она не используется практически ни в одной сетевой структуре (разве что только в смешанных типах). Связано это как раз с самими принципами объединения отдельных терминалов в одну организационную структуру.

Компьютеры друг с другом соединяются последовательно и только одним кабелем (грубо говоря, на входе и на выходе). Конечно, такая методика снижает материальные затраты, однако в случае выхода из строя хотя бы одной сетевой единицы нарушается целостность всей структуры. Если можно так сказать, на определенном участке, где присутствует поврежденный терминал, передача (прохождение) данных попросту стопорится. Соответственно, и при проникновении в сеть опасных компьютерных угроз они точно так же последовательно проходят от одного терминала к другому. Зато в случае присутствия на одном из участков надежной защиты вирус будет ликвидирован и дальше не пройдет.

Смешанные типы сетей

Как уже было сказано выше, основные типы схем локальных сетей в чистом виде практически не встречаются. Гораздо более надежными и в плане безопасности, и по затратам, и по удобству доступа выглядят смешанные типы, в которых могут присутствовать элементы основных видов сетевых схем.

Так, очень часто можно встретить сети с древовидной структурой, которую изначально можно назвать неким подобием «звезды», поскольку все ответвления идут из одной точки, называемой корнем. А вот организация ветвей в такой схеме подключения по локальной сети может содержать в себе и кольцевые, и шинные структуры, делясь на дополнительные ответвления, часто определяемые как подсети. Понятно, что такая организация является достаточно сложной, и при ее создании необходимо использовать дополнительные технические приспособления вроде сетевых коммутаторов или разветвителей. Но, как говорится, цель оправдывает средства, ведь благодаря такой сложной структуре важную и конфиденциальную информацию можно защитить очень надежно, изолировав ее в ветках подсетей и практически ограничив к ней доступ. То же самое касается и вывода из строя составляющих. При таком построении схем локальных сетей совершенно необязательно использовать только один центральный узел. Их может быть несколько, причем с совершенно разными уровнями защиты и доступа, что еще больше повышает степень общей безопасности.

Логистическая топология

Особо важно при организации сетевых структур обратить внимание на применяемые способы передачи данных. В компьютерной терминологии такие процессы принято называть логистической или логической топологией. При этом физические методы передачи информации в различных структурах могут весьма существенно отличаться от логических. Именно логистика, по сути своей, определяет маршруты приема/передачи. Очень часто можно наблюдать, что при построении сети в виде «звезды» обмен информацией осуществляется с использованием шинной топологии, когда сигнал может приниматься одновременно всеми устройствами. В кольцевых логических структурах можно встретить ситуации, когда сигналы или данные принимаются только теми терминалами, для которых они предназначены, несмотря даже на последовательное прохождение через все сопутствующие звенья.

Наиболее известные сети

Выше пока что рассматривалось исключительно построение схем локальных сетей на основе технологии Ethernet, которая в самом простом выражении использует адреса, протоколы и стеки TCP/IP. Но ведь в мире можно найти огромное количество сетевых структур, которые имеют отличные от приведенных принципы сетевой организации. Наиболее известными из всех (кроме Ethernet с использованием логической шинной топологии) являются Token Ring и Arcnet.

Сетевая структура Token Ring в свое время был разработана небезызвестной компанией IBM и базируется на логической схеме локальной сети «маркерное кольцо», что определяет доступ каждого терминала к передаваемой информации. В физическом отношении также применяется кольцевая структура, однако она имеет свои особенности. Для объединения компьютеров в единое целое имеется возможность использования либо витой пары, либо оптоволоконного кабеля, но скорость передачи данных составляет всего лишь 4-16 Мбит/с. Зато маркерная система по типу "звезды" позволяет передавать и получать данные только тем терминалам, которые имеют на это право (помечены маркером). Но основным недостатком такой организации является то, что в определенный момент такими правами может обладать только одна станция.

Не менее интересной выглядит и схема локальной сети Arcnet, созданная в 1977 году компанией Datapoint, которую многие специалисты называют самой недорогой, простой и очень гибкой структурой.

Для передачи информации и подключения компьютеров могут применяться коаксиальные или оптоволоконные кабели, но также не исключается возможность использования витой пары. Правда, в плане скорости приема/передачи эту структуру особо производительной назвать нельзя, поскольку в максимуме обмен пакетами может производиться на скорости подключения не более 2,5 Мбит/с. В качестве физического подключения используется схема «звезда», а в логическом - «маркерная шина». С правами на прием/передачу дело обстоит точно так же, как и в случае с Token Ring, за исключением того, что передаваемая от одной машины информация доступна абсолютно всем терминалам, входящим в сетевое окружение, а не какой-то одной машине.

Краткие сведения по настройке проводного и беспроводного подключения

Теперь кратко остановимся на некоторых важных моментах создания и применения любой из описанных схем локальной сети. Программы сторонних разработчиков при использовании любой из известных операционных систем для выполнения таких действий не нужны, поскольку основные инструменты предусмотрены в их стандартных наборах изначально. Однако в любом случае необходимо учитывать некоторые важные нюансы, касающиеся настройки IP-адресов, которые применяются для идентификации компьютеров в сетевых структурах. Разновидностей всего две - статические и динамические адреса. Первые, как уже понятно из названия, являются постоянными, а вторые могут изменяться при каждом новом соединении, но их значения находятся исключительно в одном диапазоне, устанавливаемом поставщиком услуг связи (провайдером).

В проводных корпоративных сетях для обеспечения высокой скорости обмена данными между сетевыми терминалами чаще всего используются статические адреса, назначаемые каждой машине, находящейся в сети, а при организации сети с беспроводным подключением обычно задействуются динамические адреса.

Для установки заданных параметров статического адреса в Windows-системах используются параметры протокола IPv4 (на постсоветском пространстве шестая версия еще особо широкого распространения не получила).

В свойствах протокола достаточно прописать IP-адрес для каждой машины, а параметры маски подсети и основного шлюза являются общими (если только не используется древовидная структура с множеством подсетей), что выглядит очень удобным с точки зрения быстрой настройки подключения. Несмотря на это, динамические адреса использовать тоже можно.

Они назначаются автоматически, для чего в настройках протокола TCP/IP имеется специальный пункт, в каждый определенный момент времени присваиваются сетевым машинам прямо с центрального сервера. Диапазон выделяемых адресов предоставляется провайдером. Но это абсолютно не значит, что адреса повторяются. Как известно, в мире не может быть двух одинаковых внешних IP, и данном случае речь идет либо о том, что они изменяются только внутри сети либо перебрасываются с одной машины на другую, когда какой-то внешний адрес оказывается свободным.

В случае с беспроводными сетями, когда для первичного подключения используются маршрутизаторы или точки доступа, раздающие (транслирующие или усиливающие) сигнал, настройка выглядит еще проще. Главное условие для такого типа подключения - установка автоматического получения внутреннего IP-адреса. Без этого соединение работать не будет. Единственный изменяемый параметр - адреса серверов DNS. Несмотря на начальную установку их автоматического получения, зачастую (особенно при снижении скорости подключения) рекомендуется выставлять такие параметры вручную, используя для этого, например, бесплатные комбинации, распространяемые компаниями Google, Yandex и т. д.

Наконец, даже при наличии только какого-то определенного набора внешних адресов, по которым в интернете идентифицируется любое компьютерное или мобильное устройство, изменять их тоже можно. Для этого предусмотрено множество специальных программ. Схема локальной сети может иметь любую из выше перечисленных вариаций. А суть применения таких инструментов, которые чаще всего представляют собой либо VPN-клиенты, либо удаленные прокси-серверы, состоит в том, чтобы изменить внешний IP, который, если кто не знает, имеет четкую географическую привязку, на незанятый адрес, по расположению находящийся в совершенно в другой локации (хоть на краю света). Применять такие утилиты можно непосредственно в браузерах (VPN-клиенты и расширения) либо производить изменение на уровне всей операционной системы (например, при помощи приложения SafeIP), когда некоторым приложениям, работающим в фоновом режиме, требуется получить доступ к заблокированным или недоступным для определенного региона интернет-ресурсам.

Эпилог

Если подводить итоги всему вышесказанному, можно сделать несколько основных выводов. Первое и самое главное касается того, что основные схемы подключения постоянно видоизменяются, и их в начальном варианте практически никогда не используют. Наиболее продвинутыми и самыми защищенными являются сложные древовидные структуры, в которых дополнительно может использоваться несколько подчиненных (зависимых) или независимых подсетей. Наконец, кто бы что ни говорил, на современном этапе развития компьютерных технологий проводные сети, даже несмотря на высокие финансовые затраты на их создание, все равно по уровню безопасности на голову выше, чем простейшие беспроводные. Но беспроводные сети имеют одно неоспоримое преимущество - позволяют объединять компьютеры и мобильные устройства, которые географически могут быть удалены друг от друга на очень большие расстояния.

Компьютеры давно и прочно вошли в нашу жизнь. В большинстве семей есть хотя бы один компьютер или ноутбук. Компьютеры помогают нам работать и развлекаться. Фильмы, музыка, игры, общение с друзьями - все это дарят нам компьютер и интернет.

Интернетом умеют пользоваться почти все, но иногда возникает необходимость соединить компьютеры между собой в локальную сеть, чтобы передавать данные между ними напрямую, минуя интернет. Как это сделать своими руками, с журналом Reconomica поделился Алексей, системный администратор из Минска.

Здравствуйте, меня зовут Алексей Булатецкий, мне 36 лет. Родился я в Москве, сейчас живу в Белоруссии, в Минске.

Довелось мне несколько месяцев назад устроиться работать системным администратором на новое место. Через пару рабочих недель передо мной была поставлена задача спроектировать и построить локальную сеть предприятия.

Локальная сеть - это несколько компьютеров, связанных между собой на небольшом расстоянии для обмена информацией.

Начав работать над проектом, я и решил набросать небольшой мануал по созданию локальной сети. В итоге получилась эта статья, в которой я постарался подробно рассказать, что нам потребуется и каков порядок наших действий.

Топология сети

Для начала определимся с топологией нашей сети. Топология сети – это геометрическая схема соединения компьютеров между собой. Существует три вида топологии, которые используются чаще всего:

• звезда;
• кольцо;
• шина.

Мы будем применять схему топологии “звезда”, при которой каждый отдельный компьютер подключается к коммутатору по отдельному соединительному кабелю.

Топология сети “звезда”.

Необходимое сетевое оборудование и подготовка кабеля

Что нам потребуется для сети:

• соединительный кабель (витая пара);
• коннекторы;
• сетевые платы компьютеров нужно проверить, при необходимости приобрести новые.

Сетевой коммутатор и его установка

Сетевой коммутатор (свитч) – это специальное оборудование предназначенное для соединения узлов компьютеров между собой.

Я считаю, нет я даже уверен, что нужно размещать коммутатор где-нибудь в центре наших компьютеров, тогда легче протягивать кабель и потребуется его меньше.

По поводу выбора сетевого коммутатора хочу сказать, что я использую в своей работе только коммутаторы D-Link, они зарекомендовали себя как надежное оборудование.

Сетевой коммутатор D-Link.

Вы только не подумайте, что я занимаюсь рекламой фирмы D-Link, ни в коем случае. На данный момент существует огромный выбор коммутаторов и фирм производителей, которые по качеству не уступают лидирующим гигантам в этой отрасли, но лично я отдаю предпочтение фирме D-Link, так как последние пять лет работы они меня ни разу не подводили.

Прямой обжим кабеля

На следующем этапе нам нужно обжать кабель (для лучшего качества сигнала используйте только новый кабель, не берите уже когда-то использовавшийся).

Для этого нам потребуются коннекторы и специальный инструмент для обжима (в крайнем случае можно обжать с помощью плоскогубцев и отвертки).

Коннектор и инструмент для обжима.

В сетевом кабеле имеется восемь жил, каждые две жилы сплетены между собой, получается четыре пары, отсюда и название – витая пара. Обжимать будем по схеме компьютер – хаб, то есть прямой обжим.

Действовать нужно строго по схеме, в коннекторе имеется восемь ячеек для проводов, закладываем провода согласно цветам жил. Схема на рисунке ниже.

Цветовая схема прямого обжима.

Все восемь жил используются для связи на скорости 1 Гбит/сек, но можно использовать и четыре жилы (светло-оранжевый, оранжевый, бело-зеленый и зеленый). Скорость обмена данными будет составлять 100 Мбит/сек, и, хочу заметить, что этой скорости вполне достаточно для комфортной работы в локальной сети и сети интернет.

Есть вариант использовать только две жилы: светло-оранжевый и оранжевый, в этом случае прием-передача данных будет осуществляться поочередно, это существенно замедлит работу. В наше время такое соединение уже почти никто не использует.

Как вставлять провода в коннектор.

Итак, что мы имеем: мы определись с сетевым коммутатором, с местом его расположения, мы обжали наш сетевой кабель коннекторами с двух сторон и подключили компьютеры к коммутатору.

Осталось только правильно настроить компьютеры для связи друг с другом через наш сетевой коммутатор.

Настройка компьютеров

Каждому компьютеру необходимо:

• присвоить IP адрес;
• задать маску сети;
• настроить рабочую группу (все компьютеры сети в одной рабочей группе);
• настроить доступ к дискам и присвоить соответствующие разрешения на запись и чтение данных.

Настройка IP адреса и маски сети

IP адрес – своими словами это идентификационный номер компьютера в сети, он настраивается на сетевой карте. У каждого компьютера он разный. Чтобы настроить или изменить IP адрес нужно:

• открыть Пуск ->
• Панель управления ->
• Центр управления сетями и общим доступом ->
• Изменение параметров адаптеров ->
• Свойства. Выбираем протокол и в свойствах можно изменить IP.

Маска сети – часть IP адреса, указывающая границы сети. Настраивается так же в свойствах сетевой карты.

Итак, чтобы наша локальная сеть полностью работала пропишем IP адрес и маску сети (например, так):

• IP адрес 192.168.1.2;
• маска сети 255.255.255.0

На следующем компьютере настраиваем так:

• к IP адресу добавляем 1, то есть адрес стал 192.168.1.3;
• маску оставляем без изменений.

И так же на всех компьютерах, которые будут в нашей локальной сети.

Настройка рабочей группы

Рабочая группа – это группа, в которую входят все компьютеры одной локальной сети.

Изменить или назначить группу можно здесь:

• Пуск ->
• Cлужебные программы ->
• Панель управления->
• Система и безопасность ->
• Система ->
• Дополнительные параметры системы.

Последние настройки и проверка работы сети

Доступ к дискам можно настроить в свойствах, там же можно настроить разрешения на чтение и запись данных.

Важно!!! Необходимо проверить, запущены ли службы “Сервер” и “Обозреватель” на компьютерах, так как если эти службы не будут запущены, то вы в “Сетевом окружении” просто не увидите список компьютеров. Ну и в конце нужно проверить действующее время на всех компьютерах, и, если нужно, исправить.

Теперь можно переходить к проверке работы нашей сети.

Заходим в “Мой компьютер”, далее “Сетевое окружение” и видим список доступных нам компьютеров по сети. Вот и всё, можно приступать к обмену информацией в зависимости от того, какие диски мы открыли и какие разрешения мы дали на чтение и запись данных.

Как подключить интернет в локальной сети

Чтобы подключить вашу локальную сеть к интернету, у вас уже должен быть заключен договор с провайдером. Разумеется, еще либо должен быть модем у вас дома, либо просто протянут сетевой кабель в квартиру. Обычно провайдер тянет кабель в квартиру из подъезда либо просто кабель скидывают с крыши.

Для подключения интернета в локальной сети, необходимо подключить интернет-кабель к коммутатору в свободный порт. Затем в сетевых картах компьютеров прописать Основной шлюз, и указать Основной и Альтернативный DNS -серверы. Эти данные можно взять у вашего интернет-провайдера.

Как изменить настройки сетевой карты:

• Пуск > Панель управления ->
• Центр управления сетями и общим доступом ->
• Изменение параметров адаптеров ->
• Свойства. В Свойствах выбираем Протокол и прописываем Основной шлюз и адреса DNS-серверов.

Беспроводные локальные сети

В наше время набирает популярность беспроводная локальная сеть. Это намного удобней, нет проводов, нет коннекторов, ценовая характеристика не сильно отличается от оборудования для проводной локальной сети.

Для организации такого рода сети требуется, чтобы каждый компьютер был оборудован Wi-Fi, а так же требуется наличие Wi-Fi роутера, который будет выполнять функцию маршрутизатора.

Вам только остается выбрать и определить для каких целей будет использоваться локальная сеть и какая будет нагрузка на нее.

Удачи Вам в построениях локальных сетей.