в состав какого понятия входят автономные вычисления на локальном компьютере

Локальная сеть: основы функционирования компьютерных сетей

Локальная сеть (локальная вычислительная сеть или ЛВС) представляет собой среду взаимодействия нескольких компьютеров между собой. Цель взаимодействия — передача данных. Локальные сети, как правило, покрывают небольшие пространства (дом, офис, предприятие) — чем и оправдывают своё название. ЛВС может иметь как один, так и несколько уровней. Для построения многоуровневой локальной сети применяют специальное сетевое оборудование: маршрутизаторы, коммутаторы. Существует несколько способов объединения компьютеров и сетевого оборудования в единую компьютерную сеть: проводное (витая пара), оптическое (оптоволоконный кабель) и беспроводное (Wi-Fi, Bluetooth) соединения.

Топология локальной сети

Первое к чему нужно приступать при изучении основ функционирования компьютерных сетей, это топология (структура) локальной сети. Существует три основных вида топологии: шина, кольцо и звезда.

Линейная шина

Все компьютеры подключены к единому кабелю с заглушками по краям (терминаторами). Заглушки необходимы для предотвращения отражения сигнала. Принцип работы шины заключается в следующем: один из компьютеров посылает сигнал всем участникам локальной сети, а другие анализируют сигнал и если он предназначен им, то обрабатывают его. При таком взаимодействии, каждый из компьютеров проверяет наличие сигнала в шине перед отправкой данных, что исключает возникновения коллизий. Минус данной топологии — низкая производительность, к тому же, при повреждении шины нарушается нормальное функционирование локальной сети и часть компьютеров не в состоянии обрабатывать либо посылать сигналы.

Кольцо

В данной топологии каждый из компьютеров соединен только с двумя участниками сети. Принцип функционирования такой ЛВС заключается в том, что один из компьютеров принимает информацию от предыдущего и отправляет её следующему выступая в роли повторителя сигнала, либо обрабатывает данные если они предназначались ему. Локальная сеть, построенная по кольцевому принципу более производительна в сравнении с линейной шиной и может объединять до 1000 компьютеров, но, если где-то возникает обрыв сеть полностью перестает функционировать.

Звезда

Топология звезда, является оптимальной структурой для построения ЛВС. Принцип работы такой сети заключается во взаимодействии нескольких компьютеров между собой по средствам центрального коммутирующего устройства (коммутатор или свитч). Топология звезда позволяет создавать высоконагруженные масштабируемые сети, в которых центральное устройство может выступать, как отдельная единица в составе многоуровневой ЛВС. Единственный минус в том, что при выходе из строя центрального коммутирующего устройства рушится вся сеть или её часть. Плюсом является то, что, если один из компьютеров перестаёт функционировать это никак не сказывается на работоспособности всей локальной сети.

Что такое MAC-адрес, IP-адрес и Маска подсети?

Прежде чем познакомиться с основными принципами взаимодействия сетевых устройств, необходимо подробно разобрать, что такое IP-адрес, MAC-адрес и Маска подсети.

MAC-адрес — это уникальный идентификатор сетевого оборудования, который необходим для взаимодействия устройств в локальной сети на физическом уровне. MAC-адрес «вшивается» в сетевую карту заводом изготовителем и не подлежит изменению, хотя при необходимости это можно сделать на программном уровне. Пример записи MAC-адреса: 00:30:48:5a:58:65.

IP-адрес – это уникальный сетевой адрес узла (хоста, компьютера) в локальной сети, к примеру: 192.168.1.16. Первые три группы цифр IP-адреса используется для идентификации сети, а последняя группа для определения «порядкового номера» компьютера в этой сети. Если провести аналогию, то IP-адрес можно сравнить с почтовым адресом, тогда запись будет выглядеть так: регион.город.улица.дом. Изначально, использовались IP-адреса 4-ой версии (IPv4), но когда количество устройств глобальной сети возросло до максимума, то данного диапазона стало не хватать, в следствии чего был разработан протокол TCP/IP 6-ой версии — IPv6. Для локальных сетей достаточно 4-ой версии TCP/IP протокола.

Маска подсети – специальная запись, которая позволяет по IP-адресу вычислять адрес подсети и IP-адрес компьютера в данной сети. Пример записи маски подсети: 255.255.255.0. О том, как происходит вычисление IP-адресов мы рассмотрим чуть позже.

Что такое ARP протокол или как происходит взаимодействие устройств ЛВС?

ARP — это протокол по которому определяется MAC-адрес узла по его IP-адресу. Например, в нашей локальной сети есть несколько компьютеров. Один должен отправить информацию другому, но при этом знает только его IP-адрес, а для взаимодействия на физическом уровне нужен MAC-адрес. Что происходит? Один из компьютеров отправляет широковещательный запрос всем участникам локальной сети. Сам запрос, содержит IP-адрес требуемого компьютера и собственный MAC-адрес. Другой компьютер с данным IP-адресом, понимает, что запрос пришел к нему и в ответ высылает свой MAC-адрес на тот, который пришел в запросе. После чего собственно и инициализируется процесс передачи информационных пакетов.

Сетевой коммутатор и маршрутизатор (роутер)

Для согласования работы сетевых устройств используется специальное сетевое оборудование — коммутаторы и маршрутизаторы. Исходя из рассмотренного выше, важно понять простую истину — коммутаторы работают с MAC-адресами, а маршрутизаторы (или роутеры) с IP-адресами.

Коммутатор содержит таблицу MAC-адресов устройств локальной сети непосредственно подключенных к его портам. Изначально таблица пуста и начинает заполняться при старте работы коммутатора, происходит сопоставление MAC-адресов устройств и портов, к которым они подключены. Это необходимо для того, чтобы коммутатор напрямую пересылал информационные пакеты тем участникам локальной сени, которым они предназначены, а не опрашивал все устройства ЛВС.

Маршрутизатор также имеет таблицу, в которую заносит IP-адреса устройств на основе анализа локальной сети. Роутер может самостоятельно раздавать IP-адреса устройствам ЛВС благодаря протоколу динамического конфигурирования узла сети (DHCP). Таблица маршрутизации позволяет роутеру вычислять наикратчайшие маршруты для отправки информационных пакетов между различными узлами ЛВС. Данные узлы (компьютеры) могут находиться в любом сегменте многоуровневой сети невзирая на архитектуру той или иной подсети. К примеру, маршрутизатор связывает локальную сеть с глобальной (интернет) через сеть провайдера.

Пример маршрутизации

Допустим, в таблице маршрутизации есть такая запись:

Роутер получает пакет, предназначенный для хоста с IP-адресом 192.168.1.96, после чего начинает обход таблицы маршрутизации и обнаруживает, что при наложении маски подсети 255.255.255.0 на IP-адрес 192.168.1.96 вычисляется сеть с IP-адресом 192.168.1.0. Пройдя строку до конца роутер находит IP-адрес интерфейса 192.168.1.96, на который и отправляет полученный пакет.

Как происходит вычисление IP-адреса сети и компьютера?

Что получается? Какой бы у нас не был IP-адрес назначения (к примеру 192.168.1.96 или 192.168.1.54) при наложении на него маски подсети (255.255.255.0) будет получаться один и тот же результат (192.168.1.0). Происходит это из-за поразрядного (побитного) сравнения записей (1х1 = 1, 1х0 = 0, 0х1 = 0). При этом IP-адрес компьютера берётся из последней группы цифр IP-адреса назначения. Также стоит учитывать, что из общего диапазона адресов, в рамках одной подсети, доступно будет на два адреса меньше, потому что 192.168.1.0 – является IP-адресом самой сети, а 192.168.1.255 – служебным широковещательным адресом для передачи общих пакетов запросов.

Что такое NAT?

В последнем пункте данной статьи, рассмотрим, что такое NAT. Как уже упоминалось ранее, маршрутизатор связывает между собой сети не только на локальном уровне, но и взаимодействует с сетью провайдера с целью получения доступа к сети интернет. Для пересылки пакетов во внешнюю сеть, роутер не может использовать IP-адреса компьютеров из локальной сети, так как данные IP-адреса являются «частными» и предназначены только для организации взаимодействия устройств внутри ЛВС. Маршрутизатор имеет два IP-адреса (внутренний и внешний), один в локальной сети (192.168.1.0), другой (к примеру 95.153.133.97) ему присваивает сеть провайдера при динамическом распределении IP-адресов. Именно второй IP-адрес роутер будет использовать для отправки и получения пакетов по сети интернет. Для реализации такой подмены и был разработан NAT.

NAT (Network Address Translation) — механизм преобразование сетевых адресов, является частью TCP/IP-протокола.

Принцип NAT заключается в следующем: при отправке пакета из ЛВС маршрутизатор подменяет IP-адрес локальной машины на свой собственный, а при получении производит обратную замену и отправляет данные на тот компьютер, которому они и предназначались.

Источник

Если несколько компьютеров соединены между собой таким образом, что между ними могут передаваться данные, то это локальная вычислительная сеть.

Её использование является значительно более эффективным по сравнению с одиночными компьютерами. Локальные сети уже стали частью повседневной жизни.

Что такое локальная сеть

Передача информации между компьютерами присутствует практически с самого начала их использования.

Совместное использование нескольких вычислительных устройств позволяет объединить их ресурсы или распределить между ними конкретные функции, сделав использование вычислительной техники более продуктивным.

Локальные сети могут иметь различный масштаб: от двух или нескольких компьютеров объединённых между собой, до сотен.

Совместная работа увеличивает эффективность и позволяет сделать использование вычислительной техники более рациональным.

Классификация локальных вычислительных сетей

В соответствии со способами использования сегментов связи между отдельными компьютерами, вычислительные устройства можно разделить следующим образом:

использование двухточечных соединений;

многоточечная связь между компьютерами.

В первом случае каждое из устройств соединено только с одним соседом. При многоточечном типе соединений каждый имеет сегмент кабеля для подсоединения с каждым другим.

В разных случаях для связи между компьютерами могут использоваться различные способы:

специально проложенные кабели;

существующие провода телефонной сети;

соединения, сделанные на основе беспроводной связи;

смешанные решения, определение их особенностей зависит от конкретной ситуации.

Степень использования приоритетности может быть установлена следующим образом:

Отсутствие его использования. В этом случае каждый из компьютеров имеет право работать с каждым другим.

Соединение может быть выполнено для компьютера с таким же или более низким приоритетом.

Последний способ обеспечивает более высокий уровень безопасности при подсоединении к интернету.

Структура локальной вычислительной сети

В информатике их можно классифицировать по способу соединения компьютеров между собой. Таким образом можно говорить о двух классах локальных сетей:

Отличительные признаки одноранговой локальной сети:

Входящие в неё компьютеры имеют одинаковые права.

У каждого из них имеется уникальный идентификатор.

При таком устройстве сети не применяются выделенные серверы, поэтому каждая из входящих в структуру единиц в конкретных ситуациях может работать как клиент или сервер.

Сети такого типа более дешёвые в эксплуатации. Их сопровождение является более простым по сравнению с иерархическим типом. Их часто применяют для небольших домашних или офисных сетей.

В компьютерах доступ к информации практически не ограничен. С каждого из них можно посмотреть данные с другой машины.

Ещё одним недостатком такого является то, что производительность здесь не оптимизирована и является очень низкой.

Характерные особенности иерархической сети:

Наличие одного или нескольких выделенных серверов. На них хранятся приложения и данные для доступа с других компьютеров.

В этом случае уровень безопасности существенно выше, чем в одноранговой сети.

Сервер может входить в качестве составной части в сеть более высокого ранга.

Конкретный способ соединения компьютеров называется топологией сети. Наиболее известными вариантами являются:

Шинная топология

Понятие шинной топологии предусматривает наличие общего кабеля, ответвления от которого подсоединены к каждому из имеющихся компьютеров.

При этом все вычислительные устройства могут взаимодействовать друг с другом. Сеть легко может быть расширена.

Если по какой-то причине один из узлов станет неработоспособным, то это не окажет никакого влияния ни на один из остальных.

Такая топология не является безопасной. Устройство, подключённое к общей шине, может получить доступ ко всей информации, хранящейся в этой сети.

Эта топология уязвима к повреждению центрального кабеля — своей основы. Поэтому при организации такой локальной сети нужно уделять особое внимание качеству соединения отдельных сегментов с обще шиной.

Топология «звезда»

Построение топологии «звезда» предусматривает наличие одного компьютера, соединённого со всеми остальными. При этом остальные не имеют непосредственной связи с другими устройствами.

Вся связь выполняется только через центральный компьютер и определяется его возможностями.

Затраты на организацию такого типа сети зависят от того, насколько центральное вычислительное устройство близко расположено к каждому из остальных.

Если необходимо провести расширение, то к новой машине будет необходимо протянуть ещё один кабель из центра.

Топология «кольцо»

При использовании топологии, которая называется «кольцо», каждая машина соединена с двумя другими таким образом, что все вместе они объединены в кольцо.

При выходе из строя одного компьютера, локальная сеть станет неработоспособной. Чтобы этого избежать, могут быть применены резервные кольца или обходные переключатели.

Иерархическая топология

Древовидная структура создается путём соединения нескольких участков типа «звезда». При этом соединения имеют несколько иерархических уровней.

Такой вариант выгодно применять для организации глобальных сетей большого масштаба.

Комбинированный вариант

Иногда локальные сети состоят из участков, в которых используются различные схемы соединения. Такая топология является комбинированной.

Аппаратное обеспечение

Для объединения нескольких вычислительных устройств в одну сеть необходимо специальное оборудование:

Приём и передача данных осуществляется с помощью специальных кабелей. Наиболее распространено использование витой пары. Кабели делят в соответствии с их назначением. Могут применяться те, с помощью которых связываются отдельные вычислительные устройства, или такие, которые рассчитаны на высокую скорость связи. Последние называют магистральными. Они применяются, в частности, для подключения к провайдеру.

В каждом из компьютеров должна присутствовать сетевая плата с разъёмом для соединительного кабеля для расшифровки сигналов, приходящих из сети. В случае, если речь идёт о беспроводной связи, необходимо применять соответствующий адаптер.

Иногда сеть организована таким образом, что соединения имеют значительную длину. В этом случае мощности сигналов может не хватить, и тогда используются специальные устройства — повторители. Их устанавливают на определённом расстоянии, чтобы они выполняли усиление сигнала.

Трансиверы осуществляют передачу сигнала между различными средами распространения сигнала.

Маршрутизаторы представляют собой компьютеры, оснащённые двумя или большим количеством сетевых плат. Они осуществляют соединения двух сегментов сети, передавая между ними сигналы.

Если использовать перечисленное оборудования, присовокупить сетевые драйвера, правильно произвести настройку, то будет создана локальная сеть.

Основные характеристики ЛВС

Существует огромное разнообразие локальных сетей. Однако основных характеристик немного:

скорость приёма и передачи данных;

адаптируемость, т. е. насколько легко проводить расширение существующей сети;

надёжность характеризует работоспособность сети в случае повреждения одного или нескольких сегментов;

безопасность подразумевает, насколько трудно внешним устройствам получить информацию из локальной сети при несанкционированном доступе.

Существуют также другие виды оценок, но эти являются основными.

Области применения ЛВС

Сети можно классифицировать по различным признакам. Одним из них является её назначение.

В соответствии с этим критерием локальные сети могут быть предназначены для решения следующих задач:

Те, которые необходимы для выполнения терминального обслуживания.

Задачей распределённых вычислительных систем является проведение вычислений, требующих значительных ресурсов. В этом случае локальная сеть организована таким образом, чтобы совместно использовать вычислительные ресурсы нескольких компьютеров.

Офисные сети предназначены для того, чтобы рационально организовать работу коллектива. Например, могут быть выделены отдельные устройства для печати, хранения данных, связи с интернетом.

Задачей сетей организационного управления является оптимизация деятельности компании.

В промышленности активно используются локальные компьютерные сети, объединяющие не только компьютеры, но и оборудование. Они помогают организовать работу на уровне современных требований.

Эти виды использования не единственные, но они являются наиболее распространёнными.

Источник

Настраиваем локальную сеть дома: оборудование, доступ к общим папкам и принтерам

Содержание

Содержание

Локальная сеть (Local Area Network, сокращенно LAN) — несколько компьютеров и гаджетов (принтеры, смартфоны, умные телевизоры), объединенных в одну сеть посредством специальных инструментов. Локальные сети часто используются в офисах, компьютерных классах, небольших организациях или отделениях крупных компаний. Локальная сеть дает большой простор для деятельности, например, создание умного дома с подключением саундбаров, телефонов, кондиционеров, умных колонок. Можно перебрасывать с телефона фотографии на компьютер без подключения по кабелю, настроить распознавание команд умной колонкой. Преимуществом является то, что локальная сеть — это закрытая система, к которой посторонний не может просто так подключиться.

Для чего нужна локальная сеть

Локальная сеть дает множество удобных функций для использования нескольких компьютеров одновременно:

Что нужно для создания локальной сети

Для создания собственной LAN-сети минимальной конфигурации достаточно иметь пару компьютеров, Wi-Fi роутер и несколько кабелей:

Нужное оборудование у нас есть, что дальше?

Сначала необходимо определиться, каким образом будут соединяться между собой компьютеры. Если используется проводной способ подключения, то подключаем все кабели к роутеру или коммутатору и соединяем их в сеть. Существует несколько способов создания LAN-сетей.

Если используется Wi-Fi, то сначала необходимо убедиться, поддерживают ли устройства данный вид связи. Для компьютера может пригодиться отдельный Wi-Fi-адаптер, который придется отдельно докупать. В ноутбуках же он предустановлен с завода. Подключаем устройства к одному Wi-Fi-маршрутизатору.

Настройка обнаружения

Просто подключить оборудование друг к другу недостаточно, поэтому идем дальше:

Теперь наступает важный этап работы: настроить сетевое обнаружение и общий доступ к файлам

Важно убедиться, чтобы у всех компьютеров были правильные IP-адреса. Обычно система автоматически настраивает данный параметр, но если при работе LAN появятся сбои, то нужно будет указать адреса вручную. Проверить IP можно с помощью «настроек параметров адаптера». Заходим в «Центр управления сетями и общим доступом» и оттуда нажимаем «Изменение параметров адаптера».

Нажимаем ПКМ по подключению и открываем свойства. Дальше открываем свойства IP версии 4 TCP / IPv4 (может иметь название «протокол Интернета версии 4»). IP-адрес — то, что нам нужно. Смотрим, чтобы у первого компьютера был адрес, отличный от второго. Например, для первого будет 192.168.0.100, 192.168.0.101 у второго, 192.168.0.102 у третьего и т.д. Для каждого последующего подключенного компьютера меняем последнюю цифру адреса. Стоит учесть, что у разных роутеров могут быть разные, отличные от указанных IP-адреса. На этом этапе локальная сеть уже готова и функционирует.

Заходим в раздел «Сеть» проводника. Если все подключено правильно, то мы увидим подключенные к сети устройства. Если же нет, то Windows предложит нам настроить сетевое обнаружение. Нажмите на уведомление и выберите пункт «Включить сетевое обнаружение и доступ к файлам». Стоит учесть, что брадмауэр может помешать работе LAN, и при проблемах с работой сети надо проверить параметры брадмауэра. Теперь надо только включить нужные папки и файлы для общего доступа.

Как открыть доступ к папкам?

Нажимаем ПКМ по нужной папке и заходим во вкладку «Доступ». Нажимаем «Общий доступ» и настраиваем разрешения. Для домашней локальной сети легче всего выбрать вариант «Все». Выбираем уровень доступа для остальных участников «чтение или чтение + запись».

Теперь из свойств папки заходим во вкладку безопасности. Нажимаем «Изменить» и «Добавить». Выбираем «Все» и активируем изменения. В списке разрешений для папки должна находиться группа «Все». Если нужно открыть доступ не к отдельной папке, а всему локальному диску, то нужно зайти в свойства диска, нажать «Расширенная настройка» и поставить галочку в поле «Открыть общий доступ». Командой «\localhost» можно посмотреть, какие папки данного компьютера имеют общий доступ для локальной сети. Чтобы просмотреть файлы из общих папок нужно в проводнике найти раздел «Сеть» и открыть папку нужного компьютера.

Как подключить принтер в локальную сеть

В «Устройствах и принтерах» нужно выбрать принтер и нажав ПКМ перейти в свойства принтера. Во вкладке «Доступ» нажать на галочку «Общий доступ». Принтер должен отображаться иконкой, показывающей, что устройство успешно подключено к LAN.

Если нужно закрыть доступ к папке, то в свойствах надо найти пункт «Сделать недоступными». Если же нужно отключить весь компьютер от LAN, то легче всего изменить рабочую группу ПК.

Администрирование и создание локальных сетей с помощью программ

Бывают ситуации, когда необходимо сделать локальную сеть, но это физически невозможно. На помощь приходит программное обеспечение, позволяющее создавать виртуальные локальные сети. Существуют разные программы для создания администрирования локальных сетей. Расскажем о паре из них:

RAdmin

Очень удобное приложение, позволяющее работать с локальной сетью или VPN в пару кликов. Основные функции программы это: удаленное управление компьютером с просмотром удаленного рабочего стола, передача файлов. Также программа может помочь геймерам, играющим по локальной сети.

Hamachi

Пожалуй, самая популярная программа в данной категории. Может создавать виртуальные локальные сети с собственным сервером. Позволяет переписываться, передавать файлы и играть в игры по сети. Также имеет клиент для Android.

Источник