Локальная компьютерная сеть — разбираемся, что это

Объединение сетей, типы сетей

Компьютерные сети можно охарактеризовать как по их размерам, так и по назначению. Размер сети может быть выражен географической областью, которую они занимают, и количеством компьютеров, которые являются частью сети. Объединение сетей возможно с использованием различных технологий/файрволлов. Сети могут охватывать все- от нескольких устройств в одной комнате до миллионов устройств, разбросанных по всему земному шару. Как видите, возможности сетей в наше время обширны. Если вы хотите подключить 2 компьютера между собой кабелем LAN (поэкспериментировать и произвести объединение компьютеров в локальную сеть, тем самым создать свою небольшую сеть) – прошу перейти к этой статье.

Приставка «Ин» означает «в» или «внутри». Таким образом, интрасеть — это цифровое рабочее пространство организации, которое централизует и оптимизирует каждого человека, документ, инструмент, разговор и проект в компании. Интрасеть позволяет сотрудникам и коллегам работать вместе в виртуальном пространстве — никакие внешние стороны не участвуют.

Интранет используется многими компаниями как способ передачи информации и обмена данными с другими членами их сети. Интранет — это безопасный способ обмена информацией между сотрудниками. Это полезно для обмена сообщениями между сотрудниками. Важная информация, ссылки, формы и приложения могут быть доступны через интранет. Базы данных также могут быть связаны с настройкой интрасети, чтобы обеспечить дополнительный доступ к записям компании и даже повысить безопасность, сохраняя имена пользователей, которым разрешен доступ. Чтобы получить доступ к внутренней сети компании, необходимо подключиться к ее локальной сети. Предприятия используют интрасети по разным причинам, потому что интрасеть компании оптимизирует повседневную деятельность, организует людей и данные, улучшает внутренние коммуникации и повышает вовлеченность сотрудников. Они также решают множество задач для удаленных групп и крупных организаций, объединяя сотрудников с коллегами, информацией и проектами, где бы они ни находились.

Кратко о компьютерных сетях

Компьютерная (или же вычислительная) сеть позволяет соединить несколько различных устройств в одну систему, внутри которой может происходить обмен данными. Главными элементами таких сетей являются компьютеры, но в них также могут участвовать и принтеры, сетевое оборудование, серверы, хранилища, телевизоры, телефоны и другие устройства. Все эти устройства называются оконечными узлами. Но в сети также присутствуют и промежуточные элементы — это различные маршрутизаторы, роутеры, модемы, точки беспроводного доступа, коммутаторы. Всё это соединяется между собой с помощью так называемой сетевой среды. Сетевая среда — это оптоволоконные кабели, радиоволны Wi-Fi, витые пары, с помощью которых все устройства подключаются к сети и взаимодействуют между собой.

Из этих трёх типов элементов состоит любая компьютерная сеть

Компьютерные сети бывают локальными (LAN) и глобальными (WAN). В чём между ними ключевая разница? Первые располагаются на ограниченной территории (обычно не выходя за пределы одного здания), а вторые могут распространяться на куда большую площадь — расстояние между узлами может составлять сотни и тысячи километров. Нас как пользователей сейчас больше интересуют локальные компьютерные сети — именно их мы разворачиваем дома, ими пользуемся на работе или на учёбе.

Стоит отметить, что различия между локальными и глобальными компьютерными сетями потихоньку стираются. Это связано с улучшением и тех, и других. Возможно, в ближайшем будущем между ними уже не будет значительной разницы.

Дополнительно можно выделить городские компьютерные сети — MAN (Metropolitan Area Network). Они отличаются от WAN, прежде всего, площадью покрытия и занимают, как нетрудно догадаться, один город. MAN предоставляет услуги кабельного телевещания, телефонии, а также является точкой опоры для провайдеров.

3. Работа в локальной сети

Локальная сеть — это сеть, состоящая из близко расположенных компьютеров, чаще всего находящихся в одной комнате, в одном или нескольких близко расположенных зданиях.

Локальные сети предназначены для ограниченного круга пользователей.

Одной из важнейшей характеристик локальных сетей является скорость передачи данных, поэтому компьютеры соединяются с помощью высокоскоростных адаптеров и высокоскоростных линий связи. Кроме того, локальные сети должны обладать открытостью и гибкостью: пользователи должны иметь возможность добавлять в сеть или перемещать компьютеры и другие устройства, при необходимости отключать их без прерываний в работе сети и т. д. Эти характеристики во многом определяются конфигурацией или топологией сети.

Топология — это конфигурация сети, способ соединения её элементов друг с другом.

Топологию сети удобно представлять с помощью графа, вершинам которого соответствуют компьютеры (иногда — другое оборудование), а рёбрам — физические связи между ними. Чаще всего используются шинная, кольцевая, радиальная и древовидная топологии. Их описание, основные достоинства и недостатки представлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Топологии локальных сетей

В одноранговой сети компьютеры, как правило, объединяют в рабочую группу. Рабочая группа — это группа компьютеров локальной сети, пользователи которых выполняют похожие задания и осуществляют регулярный обмен данными. Например, в локальной сети школы в одну рабочую группу могут быть объединены компьютеры кабинета информатики. Рабочим группам дают имена, например Class или Administration.

В сетях с выделенным сервером компьютеры, как правило, объединяют в домены. Домен (от англ. domain — владение) — это группа компьютеров, централизованно обслуживаемых общим сервером, который руководит распределением прав доступа пользователей к ресурсам сети.

Как и рабочей группе, домену дают имя. В большой локальной сети может быть несколько доменов.

Каждому компьютеру в составе рабочей группы или домена дают уникальное имя. Например, компьютер учителя в кабинете информатики может иметь имя Teacher, а имена компьютеров учеников могут быть PCI, РС2 и т. д.

Часто на одном компьютере работает несколько пользователей, например на уроках информатики ученики разных классов работают на одних и тех же компьютерах, имеющихся в кабинете информатики. Для того чтобы обеспечить пользователям возможность работы с индивидуальными настройками операционной системы, упростить доступ к их собственным документам и ограничить доступ к чужим файлам и папкам, используют учётные записи.

Предоставление общего доступа к папкам даёт возможность пользователям работать с файлами, хранящимися на дисках других компьютеров локальной сети. Кроме того, общий доступ можно установить, например, к принтеру или сканеру.

Ещё одним преимуществом локальной сети является возможность подключения к глобальной сети всех компьютеров через один из них, имеющий в неё выход. Этот компьютер выполняет функцию шлюза — устройства, обеспечивающего соединение двух сетей: локальной и глобальной.

Глобальные компьютерные сети

Сети, соединяющие компьютерные сети и отдельные компьютеры, размещенные в разных городах и странах, частях света, называют глобальными (WAN). В глобальных сетях часто используются существующие линии связи, например телефонные, телеграфные, сотовые линии.

Наиболее известной глобальной сетью является Интернет. Интернет также называют сетью сетей. Существуют еще и другие глобальные сети. Например, сети банковских систем, сети авиакомпаний, научных организаций.

Интернет — всемирная система взаимосвязанных компьютерных сетей. Интернет состоит из большого количества локальных и глобальных сетей, связанных между собой с использованием различных проводных и беспроводных технологий. Интернет составляет физическую основу для размещения огромного количества информационных ресурсов и услуг, например www и электронная почта.

DHCP — сервер и подсети

Чтобы подключить устройство, например, компьютер к интернету вы обычно просто подключаете провод (витую пару) в компьютер и далее в свободный порт на роутере, после чего компьютер автоматически получает ip-адрес и появляется выход в интернет.

Также и с Wi-Fi, например со смартфона или ноутбука, вы подключаетесь к нужной вам сети, вводите пароль, устройство получает ip-адрес и у вас появляется интернет.

А что позволяет устройству получить локальный ip-адрес автоматически?
Эту функцию выполняет DHCP-сервер.

Каждый роутер оснащен DHCP-сервером. IP-адреса, полученные автоматически являются динамическими ip-адресами.

Потому что, при каждом новом подключении или перезагрузки роутера, DHCP-сервер тоже перезагружается и может выдать устройствам разные ip-адреса.

То есть, например, сейчас у вашего компьютера ip-адрес 192.168.1.10, после перезагрузки роутера ip-адрес компьютера может стать 192.168.1.35

Чтобы ip-адрес не менялся, его можно задать статически. Это можно сделать, как на компьютере в настройках сети, так и на самом роутере.

А также, DHCP-сервер на роутере вообще можно отключить и задавать ip-адреса вручную.

Можно настроить несколько DHCP-серверов на одном роутере. Тогда локальная сеть разделится на подсети.

Например, компьютеры подключим к нулевой подсети в диапазон 192.168.0.2-192.168.0.255, принтеры к первой подсети в диапазон 192.168.1.2-192.168.1.255, а Wi-Fi будем раздавать на пятую подсеть с диапазоном 192.168.5.2-192.168.5.255 (см. схему ниже)

Обычно, разграничение по подсетям производить нет необходимости. Это делают, когда в компании большое количество устройств, подключаемых к сети и при настройке сетевой безопасности.

Но такая схема в компаниях встречается довольно часто.
Поэтому обязательно нужно знать очень важный момент.

Внимание!
Если вам необходимо с ПК зайти на web-интерфейс, например, принтера или ip-телефона и при этом ваш ПК находится в другой подсети, то подключиться не получится.

Для понимания разберем пример:

Допустим вы работаете за ПК1 с локальным ip-адресом 10.10.5.2 и хотите зайти на web-интерфейс ip-телефона с локальным ip-адресом 192.168.1.3, то подключиться не получится. Так как устройства находятся в разных подсетях. К ip-телефона, находящиеся в подсети 192.168.1.X, можно подключиться только с ПК3 (192.168.1.5).

Также и к МФУ (172.17.17.10) вы сможете подключиться только с ПК4 (172.17.17.12).

Поэтому, когда подключаетесь удаленно к пользователю на ПК, чтобы зайти на web-интерфейс ip-телефона, то обязательно сначала сверяйте их локальные ip-адреса, чтобы убедиться, что оба устройства подключены к одной подсети.

Как подключить принтер в локальную сеть

В «Устройствах и принтерах» нужно выбрать принтер и нажав ПКМ перейти в свойства принтера. Во вкладке «Доступ» нажать на галочку «Общий доступ». Принтер должен отображаться иконкой, показывающей, что устройство успешно подключено к LAN.

Если нужно закрыть доступ к папке, то в свойствах надо найти пункт «Сделать недоступными». Если же нужно отключить весь компьютер от LAN, то легче всего изменить рабочую группу ПК.

1.2. Что такое локальная компьютерная сеть

Локальная компьютерная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс) или в одном здании (например, в локальную сеть могут быть объединены все компьютеры, находящиеся в здании школы). Локальная сеть позволяет пользователям получить совместный доступ к ресурсам компьютеров, а также к периферийным устройствам (принтерам, сканерам, дискам, модемам и др.), подключённым к сети.

Локальные сети бывают одноранговыми и с выделенным сервером.

В небольших локальных сетях все компьютеры равноправны, т. е. каждый из них может использовать ресурсы другого. Пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (файлы, папки, диски) сделать доступными для всей сети. Такие сети называются одноранговыми.

В сетях с большим количеством пользователей нежелательно, чтобы все они имели доступ ко всем компьютерам сети. При объединении более 10 компьютеров целесообразно выделять наиболее мощный компьютер — сервер (англ. server — обслуживающий). На жёстком диске сервера размещают файлы (данные и программы), к которым получают доступ другие компьютеры сети — клиенты. Кроме того, всем пользователям сети может быть доступно периферийное оборудование, подключённое к серверу (например, принтер или сканер).

Каждый компьютер, подключаемый к локальной сети, должен иметь специальную плату — сетевой адаптер. Её функция — передача и приём сигналов, распространяемых по каналам связи.

Соединение компьютеров (их сетевых плат) в локальную сеть осуществляется с помощью различных типов кабелей (витая пара, оптическое волокно — рис. 4.1) или по беспроводным каналам (типа Wi-Fi).

Рис. 4.1. Кабели:
витая пара и оптоволокно

Витая пара представляет собой два изолированных медных провода, скрученных один относительно другого. Такое скручивание проводов снижает влияние помех на сигналы, передаваемые по этому кабелю. Соединение «витая пара» представляет собой несколько витых пар (2 или 4), покрытых пластиковой оболочкой. Скорость передачи данных — от 10 Мбит/с до 1000 Мбит/с.

Оптоволоконный кабель передаёт свет по стеклянному волокну. Такой тип соединения обеспечивает очень высокую скорость передачи, протяжённость канала составляет сотни и тысячи километров, и он абсолютно не подвержен электромагнитным помехам. Скорость передачи данных — от 100 Мбит/с до 10 Гбит/с.

Беспроводное соединение Wi-Fi обеспечивает скорость передачи данных до 300 Мбит/с.

Сетевые устройства и термины

Доступны различные сетевые устройства и множество терминов. Давайте узнаем подробней узнаем о них.

Маршрутизатор

Маршрутизатор используется для соединения разных сетей.То есть для соединения двух или более локальных сетей необходим маршрутизатор. Он отвечает за определение пути отправляемых данных. Маршрутизатор рассматривается как устройство третьего уровня из-за того, что он работает на уровне 3 модели связи OSI (Open System Interconnection) и использует IP-адреса на своем интерфейсе.

Коммутатор

Коммутатор отвечает за соединение компьютеров. Коммутатор является основной магистралью локальных сетей. Поскольку он предоставляет возможность для различных компьютеров, которые будут связаны между собой. Известно, что это устройство работает на уровне 2 стандарта связи OSI. Следовательно, это устройство второго уровня. Коммутатор представляет собой улучшенную форму моста.

Беспроводной маршрутизатор

Сегодня почти в каждом доме есть беспроводной маршрутизатор (wi-fi модем). Беспроводной маршрутизатор помогает подключать несколько устройств без проводов.

Обычно известный как сеть Wi-Fi и используется для распределения Интернета на несколько устройств дома, в магазине или в офисе.

Точка доступа

Точка доступа используется вместо коммутатора в беспроводной сети.

Модель OSI

Концепция модели OSI предназначена для стандартизации системы связи между устройствами в сети. Он состоит из семи слоев.

1. Физический
2. Канал передачи данных
3. Сеть
4. Транспорт
5. Сессия
6. Презентация
7. Заявка

Сетевой концентратор

Концентратор также известен как многопортовый ретранслятор из-за его сходства с ретранслятором, хотя существуют определенные устройства, называемые ретрансляторами. Концентратор также использовался для подключения компьютеров и обмена данными между ними, но в настоящее время он в основном используется в качестве повторителя для повторения сигналов с больших расстояний. Концентратор известен как устройство первого уровня (в модели OSI), также как и повторитель.

Ethernet

Ethernet — кабельная система участвующих в работе сети. Сетевые кабели называются кабелями Ethernet и используются для подключения компьютера ко всем другим сетевым устройствам или для подключения компьютера к компьютеру. Наиболее распространенным из которых является разъем RJ45.

В устройствах Cisco порты Ethernet на маршрутизаторе или коммутаторе известны как быстрые порты Ethernet, большинство из которых обозначаются буквами и цифрами в соответствии с их расположением. Например, первый порт Ethernet на маршрутизаторе помечен Fa0 / 0, а порт коммутатора — Fa0 / 1.

IP-адрес

IP означает интернет-протокол.

IP-адрес — это 32-разрядный адрес, назначаемый компьютерам, коммутаторам и маршрутизаторам, чтобы их можно было легко найти с помощью других устройств в сети. Он существует в двух версиях в настоящее время, которые являются IPv4 (IP версия 4) и IPv6 (IP версия 6).

IPv4 является наиболее часто используемым. Он записывается в виде набора из 12 чисел, разделенных точками в трех (трех), например, 192.168.231.254, или его можно записать короче, если первое число равно нулю, т. Е. 010.002.001.001 можно записать как 10.2.1.1.

IPv6 в настоящее время не очень распространен в использовании. Он был разработан, когда необходимо было решить проблему растущего истощения IP-адресов. Он написан в форме 2031: 0000: 130F: 0000: 0000: 09C0: 876A: 130B. Он содержит как цифры, так и алфавиты.

MAC-адрес

MAC-адрес (Media Access Control) — это 64-разрядный адрес производителя, записанный на материнских платах компьютеров, маршрутизаторов и коммутаторов. Каждый компьютер, коммутатор или маршрутизатор имеет уникальный MAC-адрес. Это источник уникальной идентичности для электронных устройств для легкого распознавания. Он так же уникален, как отпечатки пальцев людей.

Маска подсети

Маска подсети помогает определить класс IP-адреса, так как он назначается компьютерам, маршрутизаторам или коммутаторам вместе с IP-адресом для уточнения его класса или сети.

1. Для IP-адреса класса А — маска подсети, записывается как 255.0.0.0
2. Для IP-адреса класса B — маска подсети записывается как 255.255.0.0
3. Для IP-адреса класса C — маска подсети записывается как 255.255.255.0

Служба доменных имен (DNS)

DNS — это служба перевода или преобразования понятных человеку имен в IP-адреса и наоборот. Вы можете использовать поиск записей DNS, чтобы узнать доступный IP-адрес.

Протокол динамического конфигурирования хоста (DHCP)

DHCP — это служба автоматического назначения IP-адресов хост-устройствам, таким как компьютеры. Эта функция выполняется маршрутизатором (только если он настроен для этого).

Виртуальная локальная сеть (VLAN)

VLAN — это метод логического разделения локальной сети и создания в ней разных сетей. Физически это одна сеть, но логически это разные сети. Он делается с помощью переключателя (только если он настроен).

Wi-Fi — это метод подключения компьютеров к сети без использования кабелей,то есть беспроводных сетей, который включает использование компьютеров с поддержкой Wi-Fi, точек доступа, беспроводных маршрутизаторов и т.д.

Масштабируемость

Это способность сети расширяться так, чтобы она давала место для подключения большего количества устройств и их интеграции в сеть без каких-либо серьезных изменений во всей сети.