Локальные сети по технологии Ethernet

Установка и настройка одноранговой сети на основе ОС Windows XP/7.

Изучение основных сетевых утилит.»

Цель работы

1. Выяснить назначение виртуальных машин. Научиться использовать их для работы с операционными системами семейства Windows.

2. Знать базовые принципы IP-адресации.

3. Научиться настраивать стек протоколов TCP/IP и уметь организовывать одноранговую сеть.

4. Ознакомиться и уметь использовать основные консольные утилиты для получения информации о сетевой конфигурации системы и тестирования работоспособности сети.

Понятие локальных вычислительных сетей

Локальная вычислительная сеть, ЛВС (англ. Local Area Network, LAN) – компьютерная сеть, покрывающая относительно небольшую территорию, такую как дом, офис, или небольшую группу зданий, например, институт.

Компьютеры могут соединяться по различным протоколам, таким как wi-fi или Ethernet. ЛВС может иметь шлюзы с другими локальными сетями; быть частью или иметь подключение к глобальной вычислительной сети, например к Интернет.

Классические архитектуры организации локальных сетей

Одноранговые, или децентрализованные сети – это компьютерные сети, основанные на равноправии участников. В таких сетях отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел (peer) является как клиентом, так и сервером (см. рис. 1).

К основным достоинствам одноранговых сетей можно отнести:

· низкая стоимость;

· высокая надежность;

· простота реализации, настройки, сопровождения для относительно небольших проектов.

Но данной архитектуре присуще и недостатки:

· зависимость эффективности работы сети от количества станций;

· сложность управления сетью при большом количестве узлов;

· сложность обеспечения защиты информации;

· трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.

Сеть с выделенным сервером – это локальная вычислительная сеть (LAN), в которой сетевые устройства централизованы и управляются одним или несколькими серверами. Индивидуальные рабочие станции или клиенты (такие, как ПК) должны обращаться к ресурсам сети через сервер(ы) (см. рис. 2).

Достоинства сети с выделенным сервером:

· надежная система защиты информации;

· высокое быстродействие;

· отсутствие ограничений на число рабочих станций;

· простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.

Недостатки данной архитектуры:

· более высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер;

· зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;

· меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.

Локальные сети по технологии Ethernet

На данный момент самой распространенной аппаратной технологией организации локальных сетей является Ethernet. Сейчас локальные сети стоят преимущественно строят по звездообразной топологии с использование сетевых карт, коммутаторов и витой пары. Далее мы рассмотрим перечисленные компоненты более подробно.

Сетевая карта (сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, NIC (network interface card)) – печатная плата, позволяющая подключаться к компьютерной сети (см. рис. 3).

Обычно, сетевая плата идёт как отдельное устройство и вставляется в слоты расширения материнской платы (в основном, PCI). На современных материнских платах, сетевой адаптер все чаще является встроенным, таким образом, покупать отдельную плату не нужно до тех пор, пока не требуется организация ещё одного сетевого интерфейса.

На сетевой плате для подключения к локальной сети имеются разъёмы для подключения кабеля витой пары (например, RJ-45), а также несколько информационных светодиодов, сообщающих о наличии подключения и передаче информации.

Сетевой коммутатор, или свитч (switch - переключатель) – устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора (hub), который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Витая пара (англ. twisted pair) – вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), для уменьшения взаимных наводок при передаче сигнала, и покрытых пластиковой оболочкой (см. рис 5). Один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во многих технологиях, таких как Ethernet, ARCNet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в установке, является самым распространённым для построения локальных сетей.

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя RJ-45 (см. рис. 6), немного бОльшим, чем телефонный соединитель RJ11.

Рис. 6. Витая пара с коннектором RJ-45

Адресация в локальных сетях

Для взаимодействия узлов на аппаратном уровне каждый активный участник сети (например, сетевой адаптер) должен быть адресуем некотором образом для любого иного участника сети.

Аппаратные адреса в технологии Ethernet носят названия «MAC-адреса».

MAC-адрес (от англ. Media Access Control – управление доступом к носителю) – это уникальный идентификатор, сопоставляемый с различными типами оборудования для компьютерных сетей. Большинство сетевых протоколов канального уровня используют одно из трёх пространств MAC-адресов, управляемых IEEE: MAC-48, EUI-48 и EUI-64. Адреса в каждом из пространств теоретически должны быть глобально уникальными. Не все протоколы используют MAC-адреса, и не все протоколы, использующие MAC-адреса, нуждаются в подобной уникальности этих адресов.

В широковещательных сетях (таких, как сети на основе Ethernet) MAC-адрес позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу. Таким образом, MAC-адреса формируют основу сетей на канальном уровне, которую используют протоколы более высокого (сетевого) уровня. Для преобразования MAC-адресов в адреса сетевого уровня и обратно применяются специальные протоколы (например, ARP и RARP в сетях TCP/IP).

Адреса типа MAC-48 наиболее распространены; они используются в таких технологиях, как Ethernet, Token ring, FDDI и др. Они состоят из 48 бит.

Визуально MAC-адреса обычно записываются в виде 6 шестнадцатеричных чисел. Например, 00-06-29-C9-57-1C.

Примечание. Для корректной работы устройств в рамках одной локальной сети MAC-адреса устройств должны быть уникальны. В виду того, что в учебных аудиториях предлагается использовать виртуальные машины с одного образа, после запуска машин аппаратные адреса виртуальных машин будет совпадать. Для решения этой проблемы необходимо завершить работу запущенной машины, открыть в текстовом редакторе (хорошо подходит notepad, т.к. поддерживает кодировку unicode) конфигурационный файл виртуальной машины *.vmc и изменить строку, задающую аппаратный адрес, например поменяв последнее число на номер компьютера в аудитории (см. рис. 7).