XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

В настоящее время, несмотря на активное использование облачных технологий, большинство организаций и предприятий по-прежнему полагаются на локальные сети для внутренних коммуникаций, хранения данных и обеспечения безопасности. Облако дополняет, но не заменяет полностью ЛВС.

Локальные сети позволяют осуществлять более строгий контроль над доступом к данным и ресурсам, чем общедоступные облачные сервисы. Знание архитектуры ЛВС критически важно для настройки и поддержания безопасности внутри организации.

Для многих приложений, особенно тех, которые требуют низкой задержки, локальная сеть остается наиболее эффективным решением. Понимание архитектуры позволяет оптимизировать производительность сети и минимизировать узкие места.

Локальными сетями называют сети, размещающиеся в одном здании или на территории какой-либо организации размерами до нескольких километров. Их часто используют для объединения компьютеров и рабочих станций в офисах компании или предприятия для обмена информацией и предоставления совместного доступа к ресурсам сети (принтерам, сканерам и др.) [2].

Локальные вычислительные сети (ЛВС) – LAN (Local-Area Network) – применяются и при разработке коллективных проектов, например сложных программных комплексов. На базе ЛВС можно создавать системы автоматизированного проектирования. Это позволяет реализовывать новые технологии проектирования изделий машиностроения, радиоэлектроники и вычислительной техники. В условиях развития рыночной экономики появляется возможность создавать конкурентоспособную продукцию, быстро модернизировать ее, обеспечивая реализацию экономической стратегии предприятия. Кроме того, ЛВС позволяют реализовывать новые информационные технологии в системах организационно-экономического управления, а в учебных лабораториях вузов они позволяют повысить качество обучения и внедрять современные интеллектуальные технологии обучения.

Сетевая архитектура – это комбинация стандартов, топологий и протоколов, необходимых для создания работоспособной сети [3].

Рассмотрим ряд технологических решений локальных сетей, называемых иногда базовыми, или классическими.

Локальная сеть Arcnet

Arcnet (Attached Resource Computer NETWork) – простая, недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети. При подключении устройств в Arcnet применяют топологии «звезда», «шина», «звезда – шина». Метод управления доступом станций к передающей среде – маркерная шина (Token bus).

Рисунок 1 - Упрощенная архитектура ArcNet

Особенность маркерного доступа ArcNet состоит в том, что:

• все компьютеры имеют свои сетевые адреса;

• маркер передается между компьютерами согласно их номерам;

• маркер двигается от компьютера с меньшим номером к компьютеру с более высоким номером, хотя тот может находиться на другом конце сети;

• приемник, получив маркер, добавляет к нему свой пакет, который, дойдя до адресата, освобождает маркер.

Средой передачи может быть: коаксиальный кабель (длиной 600 м при «звезде» и 300 м при «шине»); витая пара (максимальная длина 244 м – при «звезде» и «шине»). Компьютеры могут быть коаксиальным кабелем связаны в шину или в иных случаях подключены к концентраторам.

Локальная сеть Token Ring

Этот стандарт предложен фирмой IBM. Скорость передачи данных – 4 или 16 Мбит/с. В качестве метода управления доступом станций к передающей среде используется метод маркерного кольца. Основные положения этого метода:

• компьютеры подключаются в сеть по топологии «звезда» или «кольцо»;

• маркер передается по кольцу, минуя каждую рабочую станцию. Рабочая станция, располагающая информацией, которую необходимо передать, может добавить к маркеру кадр данных;

• в любой момент времени таким правом обладает только одна станция сети.

Этот метод напоминает Arcnet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. В отличие от Arcnet, при методе доступа Token Ring имеется возможность назначать различные приоритеты разным рабочим станциям.

Логическое кольцо в этой сетевой архитектуре организуется концентратором, который называется модулем множественного доступа (MSAU – MultyStation Access Unit) или интеллектуальным модулем множественного доступа (SMAU – Smart Multystation Access Unit) [3]. Кабели (витые пары) соединяют клиентов и серверов с MSAU, который работает по принципу других концентраторов. При соединении компьютеров он включается в кольцо (рис. 2).

Рисунок 2 - Логическое кольцо на IBM MSAU

Локальная сеть Ethernet

Обычный Ethernet является одним из самых простых и дешевых в построении из когда-либо разработанных стандартов локальных сетей, созданный на базе экспериментальной сети Ethernet Network, предложенный фирмой Xerox в 1975 г. На логическом уровне применяется шинная топология:

• все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция может начать передачу в любой момент времени (если передающая среда свободна);

• данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Поскольку в системе используется топология «общая шина», сообщение, отправляемое одной рабочей станцией, принимается одновременно всеми остальными, подключенными к общей шине. Сообщение, предназначенное только для одной станции, принимается этой станцией и игнорируется остальными. Перед началом передачи рабочая станция определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, станция начинает передачу.

Среда передачи является пассивной, т. е. получает питание от рабочих станций. Сеть прекратит работу из-за физического повреждения или неправильного подключения терминатора [1].

Различают несколько стандартов сетевых архитектур Ethernet:

• 10BaseT – на основе витой пары;

• 10Base2 – на тонком коаксиале;

• 10Base5 – на толстом коаксиале;

• 10BaseFL – на оптоволокне;

• 100BaseX – со скоростью передачи 100 Мбит/с, который включает в себя ряд спецификаций в зависимости от среды передачи.

Таблица 1 – Характеристика архитектур локальных сетей

В результате проведенного анализа можно сделать вывод, что каждая из рассмотренных технологий имеет свои сильные и слабые стороны. Ethernet, благодаря своей высокой скорости и низкой стоимости, стал доминирующей технологией на рынке локальных сетей. Token Ring и ARCNET, хотя и предлагали некоторые преимущества, не смогли конкурировать с Ethernet в условиях быстро меняющегося технологического ландшафта.

Список литературы:

1. Архитектура сети передачи данных. Архитектура сети [Электронный ресурс] / URL: https://pypad.ru/arhitektura-seti-peredachi-dannyh-arhitektura-seti-struktura-seti.html (дата обращения: 15.12.2024).

2. Егоров, А. А. Анализ проектных решений по созданию локальной вычислительной сети для факультета вуза [Электронный ресурс] / URL: https://moluch.ru/archive/207/50768/ (дата обращения: 15.12.2024).

3. Обоснование монтажа локальной сети [Электронный ресурс] / URL: https://element-nov.ru/obosnovanie-montazha-lokalnoy-seti/ (дата обращения: 15.12.2024).

4. Сетевые архитектуры [Электронный ресурс] / URL: http://www.habarov.spb.ru/net/net7/lek7.htm (дата обращения: 15.12.2024).