Курс по основам компьютерных сетей на базе оборудования Cisco. Этот курс поможет вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA, так как за его основу взят курс Cisco ICND1.
- 19.06.2018
- Cisco CCNA (ICND1 и ICND2), Компьютерные сети
- 3 комментария
Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей, напомню, что эти записи основаны на программе Cisco ICND1 и помогут вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA. В этой теме мы сделаем попытку классифицировать компьютерные сети в зависимости от радиуса их действия, в нашем случае мы выделим шесть типов сетей передачи данных, вот они: BAN, PAN, LAN, CAN, MAN, WAN.
Сразу стоит отметить, что в дальнейшем нас не будут интересовать сети PAN и BAN, а также технологии, которые в этих сетях используются, мы сосредоточим свое внимание на компьютерных сетях масштаба LAN, то есть на небольших локальных компьютерных сетях, их технологиях и протоколах, которые также используются и в сетях масштаба CAN, MAN и даже WAN.
Перед началом я хотел бы вам напомнить, что ознакомиться с опубликованными материалами первой части нашего курса можно по ссылке: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».
1.21.1 Введение
Мы уже познакомились с принципами сетевого взаимодействия, который лежит в основе всех компьютерных сетей, работающих в современном мире. Теперь давайте попробуем классифицировать компьютерные сети, разделив их по радиусу действия и технологиям, которые лежат в основе этих сетей. Всего мы выделим шесть типов сетей, а именно: BAN, PAN, LAN, CAN, MAN, WAN, и будем двигаться от самых маленьких до самых больших.
Сразу же стоит заметить, что с изменением типа сети будут меняться технологии и оборудование, которое используется для реализации этих сетей, естественно, здесь мы не будем останавливаться на всех тонкостях, а лишь дадим краткое описание. Причина очень проста: дело в том, что сама Cisco выделила целых два курса для изучения технологий, которые используются в LAN сетях.
Также стоит отметить, что эти сети разные по своему масштабу, но их работу можно описать при помощи моделей передачи данных, которые мы рассмотрели ранее: модели OSI 7 и стека протоколов TCP/IP. Во всех ниже описанных задача передачи данных была решена путем декомпозиции, а данные в этих сетях инкапсулируются. Понятно, что характеристики компьютерных сетей и их требования зависят от размера, но сейчас в эти тонкости мы не будем вдаваться.
1.21.2 BAN или Body Area Network (нательная компьютерная сеть)
Термин BAN появился относительно недавно. Сети BAN или body area network представляют собой набор взаимодействующих устройств, которые могут быть встроены/имплантированы в тело человека или закреплены на поверхности тела. Эти устройства отличаются небольшими размерами и небольшой потребляемой мощностью. Устройства класса BAN должны будут получить широкое распространение в медицине: небольшие датчики имплантируются в человеческое тело и передают информацию на смартфон или любое другое устройство, имеющее достаточный объем памяти и возможность выхода в сеть Интернет, таким образом есть возможность отслеживать состояние конкретного пациента в динамике и получать всегда актуальную и достоверную информацию о его здоровье.
Как понятно из описания радиус сети BAN ограничивается 1-2 метрами. Сенсоры, снимающие показания в терминологии BAN называются BSU, эти сенсоры контролирует специальное устройство BCU, которое может взаимодействовать со смартфоном или ноутбуком пользователя.
Коротко выделим особенности Body Area Network: малый радиус действия, малое энергопотребление и продолжительная независимость от источника питания.
1.21.3 PAN или Personal Area Network (персональная компьютерная сеть)
Эти компьютерные сети обладают чуть большим масштабом, нежели BAN сети. Сети класса PAN предназначены для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу. Типичным примером такого взаимодействия является взаимодействие между ПК и беспроводной мышкой или клавиатурой. Раньше, когда Интернет не был так широко доступен, PAN-сети использовались для передачи данных между телефонами, при встрече люди легко могли обменяться аудио, видео или картинками благодаря таким технологиям как IrDa или Bluetooth (немного о видах сетевого взаимодействия написано здесь), которые лежат в основе Personal Area Network.
Но не стоит считать, что сети PAN сплошь беспроводные, такие технологии как USB или FireWire лежат в основе проводных PAN сетей. Радиус действия PAN сетей может быть ограничен несколькими сантиметрами, а может достигать примерно 30 метров. Еще одной отличительной особенностью персональных сетей является малое число участников: до 8 устройств. Также стоит упомянуть, что в PAN сетях необязательно должен быть механизм арбитража и контроля среды передачи данных, это можно охарактеризовать принципом: кто первый встал, того и тапки. Топология компьютерной сети типа PAN обычно представляет собой разновидность mesh topology.
1.21.4 LAN, ЛВС, Local Area Network или просто локальная компьютерная сеть
Локальная сеть – это как раз и есть тема курсов Cisco ICND1 и ICND2. Дело все в том, что эта программа как раз-таки и ориентирована на подготовку инженеров, которые смогут обуздать локальную сеть, состоящую из 300-500 хостов (узлов, компьютеров, про стандартные физические компоненты компьютерной сети читайте здесь). Сам же экзамен CCNA требует от испытуемого знать и понимать базовые технологии, которые обеспечивают взаимодействия этих 300 хостов друг с другом.
А что касается термина LAN, то тут не все так однозначно, в качестве локальной сети можно рассматривать вашу домашнюю сеть в центре которой находится роутер, один порт которого смотрит на провайдера, а другие интерфейсы (в том числе и радио интерфейсы, к которым вы подключаетесь по Wi-Fi) смотрят на ваши домашние устройства. Но термином Local Area Network можно назвать офисную сеть, где есть 3-4 отдела и 30-40 человек, а также термином LAN с успехом оперируют сетевые инженеры какого-нибудь завода, на котором работают несколько тысяч человек. LAN-сети могут иметь радиус действия до 1 километра, а также эти самые LAN-сети включают в себя устройства различного класса: конечные узлы в виде ПК, смартфонов, принтеров и других генераторов трафика и промежуточные узлы, задача которых состоит в том, чтобы доставить в целости и сохранности данные из пункта А в пункт Б, сюда могут входить: коммутаторы, роутеры, межсетевые экраны, хабы, хотя последние здесь упомянуты для истории, на реальных сетях вы уже их скорее всего не встретите (здесь можете более подробно почитать о разнице между хабами, коммутаторами и роутерами).
Физической основной для локальных сетей служат медные линии связи, чаще всего это витая пара, а также направленные Wi-Fi антенны, радиус действия которых достигает как раз примерно одного километра, если эта антенна диапазона 2.4 ГГц, если интересно, то в качестве примера можно привести такого производителя как Ubiquiti c его моделями NanoBeam M2 или PowerBeam M2.
1.21.5 CAN или Campus Area Network (кампусная компьютерная сеть)
Сети типа CAN объединяют несколько локальных сетей в одну. Например, у нас есть институт, у которого есть общежития и есть корпуса. Каждое отдельное общежитие или корпус – это локальная сеть, в которой устройства физически, чаще всего, соединены витой парой, а каждый корпус соединяется уже оптической линией связи. Это как правило, хотя можно встретить и что-нибудь другое, например, антенны диапазона E-Band или Wi-Max антенны.
Важно понимать, что в каждом отдельно взятом кампусе довольно-таки много генераторов и получателей трафика, которые начинают передачу данных тогда, когда им вздумается, поэтому пропускная способность линий между кампуса должна быть значительно выше, чем пропускная способность линии внутри кампуса. Радиус действия Campus Area Network можно обозначить так: от 1 до 5 километров.
1.21.5 MAN или Metropolitan Area Network (компьютерные сети масштаба города)
Как понятно из названия, MAN-сети – это сети в масштабах города. Понятно, что в физической основе таких сетей должно лежать что-то быстрое и позволяющее передавать данные на большие расстояния без потерь, из того, что на слуху в данный момент можно опять же выделить оптические линии связи, а также такую технологию как Wi-Max. Понятно, что построить сеть масштаба города да так, чтобы она удовлетворяла потребности всех участников и была достаточно отказоустойчивой, не каждому по карману, поэтому такие сети обычно строят и управляются специальными компаниями, которые предоставляют нам доступ в Интернет, обычно мы их называем провайдеры.
Провайдеры бывают разного уровня, если говорить про запад, то там можно выделить три уровня провайдеров, в зависимости от масштаба: континентального, национального и регионального масштаба. Кстати сказать, взаимодействие между уровнями и внутри уровней очень прозрачные и понятные. К сожалению, про ситуацию у нас так сказать нельзя.
К MAN сетям также можно отнести городские телевизионные и телефонные сети. Радиус таких сетей достигает 10-15 километров.
1.21.7 WAN или Wide Area Network (глобальные вычислительные сети)
И наконец самые большие сети, которые представлены в нашем списке – это WAN или глобальные сети, за редким исключением, такие сети не принадлежат отдельному лицу или компании. Типичным примером такой сети является Интернет, в который входят сети всех без исключения провайдеров (ну, кроме, Северной Кореи), сервера и сети крупных компаний, услуги которых тесно связаны с Интернет, например, Google, Яндекс, Microsoft или какой-нибудь хостинг провайдер.
Думаю, сетью, отличной от сети Интернет, но принадлежащей одной компании, можно назвать компьютерную сеть РЖД.
1.21.8 Завершая разговор о типах компьютерных сетей
Итак, мы коротко поговорили о типах компьютерных сетей и выделили шесть типов (BAN, PAN, LAN, CAN, MAN, WAN), их можно выделить больше или наоборот – меньше. Но, нам, как сетевым инженерам, пытающимся построить компьютерную сеть на основе оборудования Cisco, будут не интересны сети PAN (Personal Area Network) и сети BAN (Body Area Network), это не тот масштаб, такжу там используются протоколы и службы, которые нас интересует не так сильно. Но, как уже упоминалось выше, сети класса LAN – это тема всего дальнейшего и предыдущего разговора. А самое приятное здесь то, что технологии, используемые в локальных сетях, в той или иной степени будут применимы и в глобальных сетях.
Например, изучая локальную сеть, мы будем говорить про Ethernet, который работает на канальном и физическом уровне, и этот самый Ethernet будет работать у вас дома, если вы соедините два компьютера витой парой, и этот же Ethernet будет работать между двумя коммутаторами провайдера, соединенными оптическим кабелям, порты которых будут иметь пропускную способность, скажем, 10 Гигабит/с. Ладно, на физическом уровне в оптической линии связи Ethernet отличается от витой пары, но суть канального уровня у Ethernet никак не изменится.
Другой пример. У вас дома стоит роутер. Один порт этого роутера смотрит на провайдера, провайдер выдал на этот порт свой IP-адрес, используя протокол DHCP, а ваш роутер в свою очередь выдал IP-адреса вашим компьютерам и телефонам, используя этот же DHCP, это пример использования протоколов IP и DHCP в домашних условиях, но ведь точно такой же протокол IP используется и для взаимодействия на провайдерском уровне, а провайдер использует вместо роутера специальный DHCP-сервер, который работает по тому же принципу, что и ваш домашний роутер, правда вот реализация DHCP протокола на сервере может отличаться от реализации того же DHCP в роутере D-Link DIR-300, из которого будет нещадно выпилен функционал, не используемый в домашних условиях.
В общем и целом, можно сделать следующий вывод: изучив технологии, используемые в LAN-сетях, вы получите хороший фундамент для изучения технологий, которые применяются на более высоких уровнях, в сетях CAN, MAN и WAN.
Еще записи о создании сайтов и их продвижении, базах данных, IT-технология и сетевых протоколах
Возможно, эти записи вам покажутся интересными
Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей, напомню, что эти записи основаны…
Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! В этой записи мы еще не начинаем изучать компьютерные сети всё,…
Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей. Продолжаем рассматривать и разбирать протокол…
Выберете удобный для себя способ, чтобы оставить комментарий
Краткая история развития компьютерных сетей
Компьютерные сети появились в результате развития телекоммуникационных технологий и компьютерной техники. То есть появились компьютеры. Они развивались. Были телекоммуникационные системы, телеграф, телефон, то есть связь. И вот люди думали, хорошо было бы если бы компьютеры могли обмениваться информацией между собой. Эта идея стала основополагающей идеей благодаря которой появились компьютерные сети.
50-е годы: мейнфреймы
В 50-х года 20-го века появились первые «компьютеры» — мейнфреймы. Это были большие вычислительные машины которые могли занимать по площади современный спортивный зал. Вычислительные мощности были не большие, но факт в том что вычисления уже производила машина.
Начало 60-х годов: многотерминальные системы
В дальнейшем к одному мейнфрейму стали подключать несколько устройств ввода-вывода, появился прообраз нынешних терминальных систем да и сетей в целом.
70-е годы: первые компьютерные сети
?0-е годы, время холодной войны. СССР и США сидели возле своих ракет и думали кто же атакует (или не атакует) первым. Центры управления ракетами США располагались в разных местах удаленных друг от друга. Если в одном центре производится запуск ракет, после которого в центр попадает ракета врага, то вся информация в этом центре — утеряна. Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA)) ставит перед учеными задачу — разработать технологию которая позволяла бы передавать информацию из одного стратегического центра в другой на случай его уничтожения.
В 1969 году появляется ARPANET (от англ. Advanced Research Projects Agency Network) — первая компьютерная сеть созданная на основе протокола IP который используется и по сей день. За 11 лет ARPANET развивается до сети способной обеспечить связь между стратегическими объектами вооруженных сил США.
Середина 70-х годов: большие интегральные схемы
На основе интегральных схем появляются «мини компьютеры». Они начинают выходить за пределы министерства обороны и постепенно внедряются в повседневную жизнь. За компьютерами начинают работать бухгалтера, менеджеры, компьютеры начинают управлять производством. Появляются первые локальные сети.
Локальная сеть (Local Area Network, LAN) – объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую
одной организации.Сетевая технология – согласованный набор программных и аппаратных средств (драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов), а также механизмов передачи данных по линиям связи, достаточный для построения вычислительной сети.
В период с 80-х до начала 90-х годов появились и прочно вошли в нашу жизнь:
- Ethernet.
- Token Ring.
- Arcnet.
- FDDI (Fiber Distributed Data Interface) — волоконнооптический интерфейс передачи данных.
- TCP/IP используется в ARPANET.
- Ethernet становится лидером среди сетевых технологий.
- В 1991 году появился интернет World Wide Web.
1.3. Что такое глобальная компьютерная сеть
Локальные сети, объединяя десятки компьютеров на небольшой территории, не обеспечивают совместный доступ к информации пользователям, находящимся на значительном расстоянии друг от друга (например, в различных населённых пунктах).
Глобальная компьютерная сеть — это система связанных между собой компьютеров, расположенных на сколь угодно большом удалении друг от друга (например, в разных странах и на разных континентах).
Примерами глобальных компьютерных сетей могут служить региональные и корпоративные сети. Региональные компьютерные сети обеспечивают объединение компьютеров в пределах одного региона (города, области, края, страны). Корпоративные компьютерные сети создаются для обеспечения деятельности различного рода корпоративных структур, имеющих территориально удалённые подразделения (например, банков со своими филиалами).
Наиболее известной и самой обширной глобальной компьютерной сетью является Интернет. Эта сеть объединяет многочисленные локальные, региональные и корпоративные сети, а также компьютеры отдельных пользователей, распределённые по всему миру.
Основой любой глобальной компьютерной сети являются компьютерные узлы и каналы связи.
Узел — это мощный компьютер, постоянно подключённый к сети. К узлам компьютерной сети подключаются абоненты — персональные компьютеры пользователей или локальные сети.
Для передачи данных в глобальных сетях применяют самые разнообразные физические каналы: электрический кабель; радиосвязь через ретрансляторы и спутники связи; инфракрасные лучи (как в телевизионных пультах дистанционного управления); современный оптоволоконный кабель; обычную телефонную сеть.
Организация, предоставляющая пользователям связь с глобальной сетью через свои компьютеры, называется провайдером (англ. provider — поставщик) сетевых услуг.
Задача. Скорость передачи данных через некоторое соединение равна 128 ООО бит/с. Какое количество времени (в секундах) потребуется для передачи через это соединение файла размером 625 Кбайт?
Можно ли объединить несколько сетей в одну?
Да, можно объединить несколько сетей в одну, но между ними необходим концентратор или маршрутизатор. Если вы подключите достаточно сетей такого типа, вы получите нечто магическое под названием Интернет.
Интернет — это не что иное, как такие сети, соединенные вместе, и по этой причине Интернет не существует с физической точки зрения.
Интернет-протоколы
Для перемещения данных в сети интернет требуются специальные инструкции: как прокладывать кабели, организовывать слаженную работу маршрутизаторов и компьютеров, преобразовывать сигналы, писать сетевое программное обеспечение и так далее. Такие инструкции известны как сетевые протоколы. Они определяют, как информация должна передаваться между разными компьютерами, чтобы они могли «понимать» друг друга.
Internet Protocol Suite — это сетевой протокол, который управляет интернетом: он гарантирует, что сообщение может перемещаться по сети и достигать места назначения. По сути, это набор интернет-протоколов, в который входят два важнейших подпротокола: управления передачей (TCP) и интернет-протокол (IP).
Еще одним способом описать, как должны работать компьютерные сети, является модель взаимодействия открытых систем (модель OSI). Она более детализирована, чем набор протоколов интернета, и включает в себя спецификации оборудования. Эта модель достаточно сложная и является, скорее, теоретической.
Набор протоколов интернета стал стандартом для современных сетей, но он основан на многих идеях, изначально сформулированных в модели OSI.
Сетевые подразделения
Зависимо от типа использования, компьютерные сети бывают однородные и неоднородные. Неоднородные компьютерные сети — это такие сети, в которых содержатся компьютеры с несовместимыми программами. Несмотря на это, такие сети очень часто встречаются в реальности, нежели однородные.
Зависимо от территориального расположения, различают глобальные, региональные и локальные сети.
Локальная сеть подразумевают охват на расстоянии не больше нескольких тысяч метров. Часто они охватывают одно или несколько зданий и окружающую местность, к примеру, комплекс учебного заведения или больницы.
Региональные сети подразумевают охват определенного региона, к примеру, они могут охватывать целый город, район, область или вообще отдельное небольшое государство.
Глобальная сеть подразумевают охват крупных масштабов, как минимум целого государства, а то и континента в целом. К примеру, сеть Интернета. Такие сети часто являются защищенными. Подобные сети есть у отдельных министерств страны, к примеру, у министерства обороны.
Не нашли что искали?
Просто напиши и мы поможем
Локальные сети подразделяются на одноранговые и сети с выделяемым сервером. Это зависит от принципа соединения компьютеров, то есть выделяется серверный компьютер или все компьютеры равноправны. Сеть с выделяемым сервером обладает большей производительностью.
Сервером является сетевой модуль, который предоставляет свои ресурсы для других сетевых компьютеров, а сам ими не пользуется.
Рабочей станцией или сетевым клиентом является модуль системы, лишь использующий сетевые ресурсы, но ничего не отдающий в сеть. Зачастую применяется в банковских системах для предоставления услуг консультирования.
Среди особенностей локальных сетей выделяют: скорость передачи данных, значительную пропускную способность, незначительный уровень искажения передачи данных, ограниченное число персональных компьютеров, которые возможно подключить, быстродействие и эффективность функций управления обменным операциями.
