Сетевое оборудование: состав и характеристика

На сегодняшний день в мире насчитывается более 130 миллионов компьютеров и более 80% из них подключены к различным компьютерным и компьютерным сетям, начиная от небольших локальных сетей в офисах и заканчивая глобальными сетями типа Интернет.
Мировая тенденция подключения компьютеров к сети обусловлена рядом важных причин, таких как: без необходимости покидать рабочее место, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки мира, а также обмен информацией между компьютерами разных производителей, которые работают с разным ПО.
Столь огромные возможности, заложенные в компьютерной сети, и новые возможности, вызванные сложным компьютерным опытом и значительным ускорением производственного процесса, не дают нам права не брать их на этапе разработки и не использовать на практике.
Таким образом, необходимо разработать принципиальное решение вопроса организации ЛВС (информационно-вычислительной сети) на базе существующего компьютерного парка и программного комплекса, отвечающего современным научно-техническим требованиям, с учетом роста и возможность дальнейшего поэтапного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений.
Под локальной сетью понимается совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих станций (АРМ) к единому каналу передачи данных. Благодаря компьютерным сетям мы получили возможность одновременного использования программ и баз данных несколькими пользователями. Понятие локальной вычислительной сети — ЛВС (англ. LAN — Local Agea Network) относится к географически ограниченным (территориальным или производственным) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связаны между собой с помощью соответствующих средств связи.
Через это соединение пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой локальной сети.
В производственной практике локальные сети играют очень важную роль. Через локальную сеть система объединяет персональные компьютеры, расположенные на множестве удаленных рабочих мест, которые совместно используют оборудование, программное обеспечение и информацию. Рабочие места сотрудников больше не изолированы и объединены в единую систему. Рассмотрим преимущества объединения персональных компьютеров в сеть в виде внутрипроизводственной компьютерной сети.
Целью данной дипломной работы является сетевое оборудование: состав и характеристика. Технические характеристики сетей, используемых при построении локальной вычислительной сети.

1. Анализ состава и характеристик сетевого оборудования ЛВС
1.1. Характеристика предметной области
Локальная сеть (LAN) — это набор устройств, соединенных вместе в одном физическом месте, например в здании, офисе или доме. Локальная сеть может быть маленькой или большой, начиная от домашней сети с одним пользователем и заканчивая корпоративной сетью с тысячами пользователей и устройств в офисе или школе.
Независимо от размера, единственной определяющей характеристикой локальной сети является то, что она соединяет устройства, находящиеся в одной ограниченной области. Напротив, глобальная сеть (WAN) или городская сеть (MAN) покрывает более крупные географические области. Некоторые сети WAN и MAN соединяют вместе множество локальных сетей.
ЛВС включает в себя кабели, точки доступа, коммутаторы, маршрутизаторы и другие компоненты, которые позволяют устройствам подключаться к внутренним серверам, веб-серверам и другим локальным сетям через глобальные сети. Рост виртуализации также способствовал развитию виртуальных локальных сетей, которые позволяют сетевым администраторам логически группировать сетевые узлы и разделять свои сети без необходимости значительных изменений инфраструктуры.
Например, в офисе с несколькими отделами, такими как бухгалтерия, ИТ-поддержка и администрация, компьютеры каждого отдела могут быть логически подключены к одному и тому же коммутатору, но сегментированы, чтобы вести себя так, как если бы они были отдельными.
Преимущества локальной сети такие же, как у любой группы устройств, объединенных в сеть. Устройства могут использовать одно подключение к Интернету, обмениваться файлами друг с другом, печатать на общих принтерах, а также получать доступ и даже управляться друг другом. ЛВС были разработаны в 1960-х годах для использования колледжами, университетами и исследовательскими центрами (такими как НАСА), в первую очередь для подключения компьютеров к другим компьютерам. Только после разработки технологии Ethernet (1973 г., Xerox PARC), ее коммерциализации (1980 г.) и стандартизации (1983 г.) локальные сети начали широко использоваться.
Хотя преимущества наличия устройств, подключенных к сети, всегда хорошо понимались, только с широким распространением технологии Wi-Fi локальные сети стали обычным явлением практически во всех типах сред. Сегодня локальные сети используют не только предприятия и школы, но и рестораны, кафе, магазины и дома. Беспроводная связь также значительно расширила количество типов устройств, которые можно подключить к локальной сети. Теперь почти все, что можно вообразить, можно «подключить» — от ПК, принтеров и телефонов до смарт-телевизоров, стереосистем, динамиков, освещения, термостатов, оконных штор, дверных замков, камер наблюдения — и даже кофеварок, холодильников и игрушек.
В целом существует два типа локальных сетей: клиент-серверные локальные сети и одноранговые локальные сети. Клиент-серверная локальная сеть состоит из нескольких устройств (клиентов), подключенных к центральному серверу. Сервер управляет хранилищем файлов, доступом к приложениям, доступом к устройствам и сетевым трафиком. Клиентом может быть любое подключенное устройство, на котором запущены приложения или доступ к Интернету. Клиенты подключаются к серверу с помощью кабелей или беспроводных соединений.
Как правило, наборы приложений могут храниться на сервере локальной сети. Пользователи могут получить доступ к базам данных, электронной почте, совместному использованию документов, печати и другим службам через приложения, работающие на сервере локальной сети, с доступом для чтения и записи, поддерживаемым сетевым или ИТ-администратором. Большинство сетей среднего и крупного бизнеса, правительственных, исследовательских и образовательных сетей представляют собой локальные сети клиент-сервер.
В одноранговой локальной сети нет центрального сервера, и она не может обрабатывать большие рабочие нагрузки, как локальная сеть клиент/сервер, поэтому они обычно меньше. В одноранговой локальной сети каждое устройство в равной степени участвует в функционировании сети. Устройства совместно используют ресурсы и данные через проводные или беспроводные соединения с коммутатором или маршрутизатором. Большинство домашних сетей являются одноранговыми.
Схема локальной сети, также известная как топология локальной сети , описывает физический и логический способ соединения устройств и сегментов сети. ЛВС классифицируются по физической среде передачи сигнала или логическому способу передачи данных по сети между устройствами, независимо от физического соединения.
ЛВС обычно состоят из кабелей и коммутаторов, которые можно подключить к маршрутизатору, кабельному модему или модему ADSL для доступа в Интернет. ЛВС также могут включать в себя такие сетевые устройства, как брандмауэры, балансировщики нагрузки и средства обнаружения сетевых вторжений.
Примеры топологии логической сети включают витую пару Ethernet, которая классифицируется как топология логической шины, и Token Ring, которая классифицируется как топология логического кольца. Примеры топологии физической сети включают в себя сети типа «звезда», «ячеистая сеть», «дерево», «кольцо», «точка-точка», «круговая», «гибридная» и «шина», каждая из которых состоит из различных конфигураций узлов и каналов.
Функция локальных сетей состоит в том, чтобы связать компьютеры вместе и обеспечить общий доступ к принтерам, файлам и другим службам. Архитектура локальной сети классифицируется как одноранговая или клиент-серверная. В локальной сети клиент-сервер несколько клиентских устройств подключены к центральному серверу, на котором осуществляется управление доступом приложений, доступом к устройствам, хранилищем файлов и сетевым трафиком.
Приложения, работающие на сервере локальной сети, предоставляют такие услуги, как доступ к базе данных, совместное использование документов, электронная почта и печать. Устройства в одноранговой локальной сети обмениваются данными напрямую с коммутатором или маршрутизатором без использования центрального сервера.
Локальные сети могут соединяться с другими локальными сетями через выделенные линии и службы или через Интернет с использованием технологий виртуальных частных сетей. Эта система соединенных локальных сетей классифицируется как глобальная локальная сеть или городская сеть. Локальные и глобальные сети различаются по своему диапазону. Эмулированная локальная сеть обеспечивает маршрутизацию и передачу данных через сеть с асинхронным режимом передачи (ATM), что облегчает обмен данными Ethernet и сетью Token Ring.
Первым шагом в проектировании локальной сети является определение потребностей сети. Перед построением локальной сети определите количество устройств, которое определяет количество