2.2. Технології побудови мережі

Комп’ютери можуть з’єднуватися між собою, використовуючи різні середовища доступу: мідні провідники (вита пара), оптичні провідники (оптоволоконні кабелі) і через радіоканал (безпровідні технології). Провідні зв’язки встановлюються через Ethernet, безпровідні — через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS і інші засоби. Окрема локальна мережа може мати шлюзи з іншими локальними мережами, а також бути частиною глобальної мережі (наприклад, Інтернет) або мати підключення до неї.

Найчастіше локальні мережі побудовані на технологіях Ethernet або Wi-Fi. Слід зазначити, що раніше використовувалися протоколи Frame Relay, TokenRing, які на сьогоднішній день зустрічаються все рідше, їх можна побачити лише в спеціалізованих лабораторіях та учбових закладах.

Для побудови маршрутизації простої локальної мережі використовуються маршрутизатори, комутатори, точки безпровідного доступу, безпровідні маршрутизатори, модеми і мережеві адаптери. Рідше використовуються перетворювачі середи, підсилювачі сигналу (повторювачі різного роду) і спеціальні антени.

Маршрутизація в локальних мережах використовується примітивна, якщо вона взагалі необхідна. Найчастіше це статична або динамічна маршрутизація (заснована на протоколі RIP).

Іноді в локальній мережі організовуються робочі групи — формальне об’єднання декількох комп’ютерів в групу з єдиною назвою.

Мережевий адміністратор — людина, відповідальна за роботу локальної мережі або її частини. У його обов’язки входить забезпечення і контроль фізичного зв’язку, налаштування активного устаткування обладнання, налаштування загального спільного доступу і зумовленого набору програм, що забезпечують стабільну роботу мережі.

У локальних мережах, заснованих на протоколі IP, можуть використовуватися спеціальні адреси, призначені IANA:

10.0.0.0 — 10.255.255.255

172.16.0.0 — 172.31.255.255

192.168.0.0 — 192.168.255.255

Докладніше див. RFC1918 і RFC1597.

Такі адреси називають локальними або сірими, ці адреси не маршрутизуються в Інтернет. Необхідність використовувати такі адреси виникла через те, що коли розроблявся протокол IP, не передбачалося настільки широкого його розповсюдження, і поступово адрес стало не вистачати. Як варіант був придуманий протокол IPv6.

Проте він не став популярним одразу, перехід на нього відбувається поступово і переважна більшість служб Інтернету все ще знаходяться в адресному просторі IPv4 і використовують локальні адреси.

У різних LAN адреси можуть повторюватися, і це не є проблемою, оскільки доступ в інші мережі відбувається із застосуванням технологій, що підміняють або приховують адресу внутрішнього вузла мережі за її межами. Так, NAT або proxy дають можливість підключити локальну мережу до Глобальної мережі (WAN).

Для забезпечення зв’язку локальних мереж із глобальними застосовуються маршрутизатори (в ролі шлюзів і файрволів).

Конфлікт адрес — це поширена ситуація в локальній мережі, при якій в одній IP підмережі опиняються два або більше комп’ютери із однаковими адресами IP. Для запобігання таким ситуаціям, а також для полегшення роботи мережевих адміністраторів застосовується протокол DHCP, за допомогою якого можна автоматично призначати адреси комп’ютерам.

Зв’язок з віддаленою локальною мережею, підключеною до глобальної мережі (з дому/відрядження/віддаленого офісу), часто реалізується через VPN. При цьому встановлюється VPN-підключення до пограничного маршрутизатора.

Особливо популярним є наступний спосіб організації віддаленого доступу до локальної мережі :

Забезпечується зовнішнє підключення до маршрутизатора по протоколах PPPoE, PPTP або L2TP (PPTP+IPSec).

Оскільки в цих протоколах використовується PPP, то існує можливість призначити абонентові IP-адресу. Призначається вільна (незайнята) IP-адреса із локальної мережі.

Маршрутизатор (VPN, Dial-in сервер) добавляє proxyarp запис на локальній мережевій карті для IP-адреси, яку він видав VPN-клієнту. Після цього, якщо локальні комп’ютери спробують звернутися безпосередньо до виданої адреси, то після ARP-запиту вони отримають MAC адресу локальної мережевої карти сервера і трафік піде на сервер, а потім і в VPN-тунель.

Бездротова локальна мережа (англ. Wireless Loсal Area Network, WLAN) — це мережа, передача даних в якій здійснюється через радіоефір. Вона зберігає в собі всі властивості звичайної локальної мережі.

Міська мережа (metropolitan area network, MAN) — об’єднує комп’ютери в межах міста. Найпростішим прикладом міської мережі є система кабельного телебачення. Вона стала наслідувачем звичайних антенних мереж в тих місцях, де з тих або інших причинах якість ефіру була дуже низькою.

Загальна антена в цих системах встановлювалася на будь-якій вершині і сигнал передавався в будинки абонентів.

Коли Інтернет став привертати до себе масову аудиторію, оператори кабельного телебачення зрозуміли, що внісши невеликі зміни до системи, можна зробити так, щоб по тих же каналах в невживаній частині частці спектру передавалися (причому в обидва боки) цифрові дані. З того часу кабельне телебачення почало поступово перетворюватися на MAN.

MAN – це не тільки кабельне телебачення. Нещодавні розробки, пов’язані з високошвидкісним бездротовим доступом в Інтернет, привели до створення інших MAN, які описані в стандарті IEEE 802.16 про широкосмугові бездротові мережі.

Frame relay (англ. «ретрансляція кадрів», FR) — протокол канального рівня мережевої моделі OSI. Служба комутації пакетів Frame Relay в даний час поширена у всьому світі, але завдяки своїй спеціалізації не привертає масової уваги на відміну від Інтернет. Максимальна швидкість, що допускається протоколом FR, — 34.368 мегабіт/сек (канали E3).

Frame Relay був створений на початку 1990-х як заміна протоколу X.25 для швидких надійних каналів зв’язку. Технологія FR архітектурно ґрунтувалася на X.25 і багато в чому схожа із цим протоколом, проте на відміну від X.25, розрахованого на лінії із досить високою частотою помилок, FR спочатку орієнтувався на фізичні лінії із низькою частотою помилок, і тому велика частина механізмів корекції помилок X.25 до складу стандарту FR не ввійшла.

У розробці специфікації брали участь багато організацій, численні постачальники підтримують кожну з існуючих реалізацій, продовжуючи виробляти відповідне апаратне і програмне забезпечення.

Frame relay забезпечує багато незалежних віртуальних каналів (Permanent Virtual Circuits, PVC) в одній лінії зв’язку, що ідентифікуються в FR-мережі по ідентифікаторах підключення до з’єднання (Data Link Connection Identifier, DLCI), але така мережа не має засобів корекції і відновлення.

Мережа замість засобів управління потоком включає функції оповіщення про перевантаження. Можливе також призначення мінімальної гарантованої швидкості для кожного віртуального каналу.

FR в основному застосовується при побудові маршрутизації територіально розподілених корпоративних мереж, а також у складі рішень, пов’язаних із забезпеченням гарантованої пропускної здатності каналу передачі даних (VOIP, відеоконференції і т. п.).

Топології комп’ютерних мереж.Мережева топологія — опис конфігурації мережі, схема розташування і з’єднання мережевих пристроїв.

Мережева топологія може бути

фізичною — описує реальне розташування і зв’язки між вузлами мережі.

логічною — описує проходження сигналу в рамках фізичної топології.

інформаційною — описує напрям направлення потоків інформації, що передаються по мережі.

управління обміном — це принцип передачі права на захоплення ефіру мережі.

Існує безліч способів з’єднання мережевих пристроїв, із них можна виділити п’ять базових топологій: шина, кільце, зірка, комірчаста пориста топологія і дерево. Решта способів є комбінаціями базових.

У загальному випадку такі топології називаються змішаними або гібридними, але деякі з них мають власні назви, наприклад «Дерево».