Содержание:

Представьте себе, что ваш компьютер — это кафе, а сеть — это улица, по которой гуляют посетители и доставщики. Чтобы все работало без пробок и сбоев, нужна организация и правила. В этой статье мы разберём, что такое локальная сеть, как она устроена, какие стандарты и технологии лежат в её основе, и почему сети Token-Ring до сих пор вызывают интерес у сетевых гиков. А ещё поймём, как управлять обменом данными, чтобы избежать «пробок» и коллизий.

Что такое локальная сеть и зачем она нужна?

Локальная сеть (LAN) — это группа компьютеров и устройств, объединённых в небольшую «команду» для обмена данными, ресурсами и совместной работы.

  • Зачем она нужна?

Локальная сеть позволяет:

  • Обмениваться файлами и информацией между компьютерами.
  • Использовать сетевые принтеры.
  • Делать общий доступ к папкам.
  • Централизованно хранить данные на файл-серверах.

Кто же не мечтает поделиться фотографией кота с соседом по офису без флешки? Вот вам и локальная сеть!

Топологии локальных сетей: какая фигура лучше?

Если сеть — это город, то топология — это его планировка дорог. Основные топологии:

Топология Описание Пример Плюсы Минусы
Шина (Bus) Все компьютеры подключены к одному кабелю (шине). Ранние сети Ethernet 10BASE2 Простота, низкая стоимость Один обрыв — падение всей сети
Звезда (Star) Все компьютеры подключены к центральному устройству (концентратору). Ethernet с концентратором Легко управлять, обрыв не ломает сеть Зависит от концентратора
Кольцо (Ring) Компьютеры соединены по кругу, данные передаются по одному направлению. Token-Ring Гарантированное время доступа Проблемы при обрыве кабеля
Комбинированная (Star-Ring) Звезда с кольцевой связью внутри Token-Ring с активной звездой Увеличенная живучесть Сложность реализации

Топология — это не просто слово с красивым звуком. Она определяет, как быстро и надёжно ваши байты доберутся до адресата.

Стандарты локальных сетей: кто прописывает правила игры?

Каждая сеть живёт по своим правилам — стандартам, которые описывают, как данные передаются, как формируются пакеты и кто кому и когда может говорить.

Сеть Стандарт IEEE Особенности
Ethernet IEEE 802.3 Самый популярный, CSMA/CD, скорость до 10 Gbps
Token-Ring IEEE 802.5 Маркерный доступ, гарантированное время доступа
Arcnet IEEE 802.4 Использует коаксиальный кабель, гарантированное время доступа
Wi-Fi (WLAN) IEEE 802.11 Беспроводная, использует CSMA/CA

Стандарты — это как законы дорожного движения в цифровом городе. Нарушаешь — коллизии и сбои гарантированы.

Пакет Ethernet: что внутри цифрового конверта?

Данные в сети передаются маленькими пакетами — словно письмами, которые несут нужную информацию.

Параметры пакета Ethernet/Fast Ethernet:

Параметр Значение
Длина пакета (без преамбулы) От 64 до 1518 байт
Поле управления Информация о количестве байт данных или типе пакета
Поле данных Если данных мало, пакет дополняется байтами заполнения (байтами заполнения)

Пример: если вы хотите отправить маленький текст, а минимальный размер пакета — 64 байта, то до нужного размера пакет дотягивают «заполнительными» байтами. Это как добавить воздушные шарики в посылку, чтобы она не была пустой.

Методы управления обменом: кто рулит на сетевой улице?

Чтобы избежать пробок и драк на сетевой «улице», придуманы методы управления обменом.

Основные методы:

Метод Суть Где применяется Особенности
CSMA/CD Контролирует передачу — если слышит занятость, ждет Ethernet и Fast Ethernet Возможны коллизии, которые нужно решать
Маркерный (Token Passing) Маркер — особый токен даёт право говорить Token-Ring, FDDI Гарантированное время доступа, но нужен контроль маркера
CSMA/CA Контролирует доступ с предотвращением коллизий Беспроводные сети (Wi-Fi) Использует подтверждения и тайм-ауты
Централизованный Управление с помощью центрального устройства Некоторые корпоративные сети Гарантированное время доступа

Каждый метод похож на правила дорожного движения: кто первый — тот и прав, но есть свои нюансы и штрафы.

Преимущества и недостатки популярных сетей

Сеть Преимущества Недостатки
Token-Ring - Гарантированное время доступа
- Механизм живучести при обрыве кабеля
- Активный монитор контролирует сеть		 - Необходим контроль маркера
- Более дорогая реализация
Ethernet - Простота и дешевизна
- Высокая скорость
- Широкое распространение		 - Возможны коллизии
- Нет гарантии времени доступа
Arcnet - Гарантированное время доступа
- Поддержка разных топологий		 - Низкая скорость по сравнению с Ethernet
- Использует устаревший кабель

Вот такая у каждой сети своя «харизма»: Token-Ring — ответственный лидер с пропускной способностью, Ethernet — быстрый и простой парень, а Arcnet — старожил с четкими правилами.

Концентратор и активный монитор в Token-Ring

В сети Token-Ring главные герои — концентратор и активный монитор.

  • Концентратор объединяет точки подключения абонентов, как организатор вечеринки, который следит, чтобы все могли разговаривать.
  • Активный монитор — своего рода шериф сети, формирует маркер, следит за временем передачи пакетов и удаляет лишние пакеты.

Без них сеть Token-Ring — это как город без полиции и диспетчеров — быстро начнётся хаос.

Однopaнгoвaя сеть: кто здесь главный?

Однopaнгoвaя сеть — это дружная компания компьютеров, где нет главного иерарха, а все равны:

  • Нет выделенного сервера.
  • Каждый компьютер и клиент, и сервер.
  • Решения принимаются коллективно.
  • Используется в небольших коллективах (до 10 компьютеров).
  • Простая кабельная система.

Минус? Отсутствие иерархии ограничивает масштабируемость, и больше 10 компьютеров — уже «тесно».

Общий доступ к папкам и принтерам: как поделиться?

Настройка общего доступа — это как открытие дверей своей комнаты для друзей:

  • Чтобы папка была доступна для изменения файлов, нужно активировать флажок «разрешить изменение файлов по сети».
  • Настройки открываются через контекстное меню папки: «Общий доступ и безопасность — Доступ».
  • Для сетевого принтера: через Панель управления — «Принтеры и факсы» — открыть доступ.

Таким образом, все «соседи» в сети могут воспользоваться ресурсами друг друга.

Коллизии и их предотвращение в Ethernet

В Ethernet, как и в любом многолюдном городе, могут происходить столкновения — коллизии.

  • Метод CSMA/CD слушает канал и проверяет, свободен ли он.
  • Если коллизия происходит, передача прерывается, а отправитель ждет случайное время (задержка удваивается после каждой коллизии).
  • Пакет с недостаточным количеством данных дополняется байтами заполнения, чтобы избежать «слишком коротких» посылок.

Эти меры напоминают правила дорожного движения с регулировщиками и пробками.

Режимы обмена в Gigabit и 10Gigabit Ethernet

Сеть Режимы обмена
Gigabit Ethernet Симплексный, полудуплексный, полнодуплексный
10Gigabit Ethernet Все режимы обмена разрешены

Так что в «высокоскоростных шоссе» данных можно говорить одновременно.

CSMA/CD vs CSMA/CA: в чём разница?

  • CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) — используется в проводных сетях, контролирует коллизии, если услышал занятую линию, ждет.
  • CSMA/CA (Collision Avoidance) — используется в беспроводных сетях (Wi-Fi), где нельзя одновременно слушать и говорить, поэтому пытается избежать коллизий заранее.

Представьте CSMA/CD как дорожного полицейского, который останавливает машины после аварии, а CSMA/CA — как аккуратного водителя, который заранее избегает аварий.

Сетевые серверы: хранители данных и безопасности

Сетевые серверы:

  • Централизованно хранят файлы и данные.
  • Управляют доступом пользователей.
  • Оптимизированы для быстрой обработки запросов.

Это как городской архив, где всё упорядочено и под контролем, в отличие от разбросанных по домам бумажек.

Инкапсуляция пакетов: как упаковываются данные?

Инкапсуляция — это последовательное вложение данных одного уровня в другой, как матрёшка:

  • Данные пользователя упаковываются в транспортные пакеты.
  • Транспортные пакеты — в сетевые пакеты.
  • Сетевые — в канальные пакеты.

Так данные готовятся к путешествию по сети.

Как повысить живучесть сети?

В сетях Token-Ring предусмотрен механизм поддержания живучести сети при обрыве кабеля — альтернативный путь передачи данных.

Ethernet же больше полагается на простоту и быстроту, а Arcnet — на гарантии времени доступа.

FAQ: коротко и ясно

Как узнать имя компьютера в сети?
Через контекстное меню «Мой компьютер» — Свойства — Имя компьютера.

Как подключить сетевой принтер?
Панель управления — «Принтеры и факсы» — Установка принтера — Открыть доступ.

Что делать при коллизиях в Ethernet?
Ждать случайное время, задержка удваивается с каждой коллизией.

Почему Token-Ring гарантирует время доступа?
Потому что право передачи даётся с помощью маркера — «ключа» к сети.

Чек-лист для начинающего сетевика

  • [ ] Определить топологию сети (звезда, шина, кольцо)
  • [ ] Выбрать стандарт сети (Ethernet, Token-Ring, Arcnet)
  • [ ] Настроить оборудование: концентратор, активный монитор
  • [ ] Настроить общий доступ к папкам и принтерам
  • [ ] Убедиться в отсутствии коллизий (правильная настройка CSMA/CD)
  • [ ] Контролировать имя компьютеров и рабочие группы
  • [ ] Проверить живучесть сети (механизмы на случай обрыва)
  • [ ] Настроить сетевые драйверы и протоколы

Советы для оптимальной работы локальной сети

  • Используйте современные кабели и оборудование для уменьшения коллизий и помех.
  • При выборе метода доступа учитывайте специфику сети (беспроводные — CSMA/CA, проводные — CSMA/CD или маркерный).
  • Регулярно обновляйте драйверы сетевых карт и программное обеспечение.
  • Планируйте масштабирование сети, учитывая ограничения однopaнгoвых сетей.
  • Используйте сетевые серверы для управления доступом и хранения данных.

Локальная сеть — это как живой организм: чтобы он не кашлял и не чихал, нужна правильная организация и забота. Теперь вы знаете, как устроен этот организм из байтов, пакетов и протоколов, и как им управлять, чтобы ваш цифровой город работал без пробок и сбоев!