Построение локальной сети Cisco простыми словами.

Мы начинаем публикацию цикла статей на тему развертывания небольшой (в пределах дома или небольшого офиса) локальной сети и подключения ее к Интернет.

Полагаю, актуальность этого материала на сегодня довольно высока, так как только за последние пару месяцев несколько моих знакомых, неплохо знающие компьютеры в целом, задавали мне вопросы на сетевые темы, которые я считал очевидными. Видимо таковыми они являются далеко не для всех;-)

По ходу статьи будут использованы термины из сетевой области, большинство их них объясняется в мини-ЧаВо о сетях , составленного Дмитрием Редько.
К сожалению, этот материал давно не обновляется. Хотя он и не потерял актуальности, но в нем довольно много пробелов, поэтому, если найдутся добровольцы эти пробелы заполнить, пишите на емейл, указанный в конце этой статьи.
При первом использовании сетевого термина, с него будет идти гиперссылка на объяснение оного в ЧаВо. Если некоторые термины не будут объяснены по ходу статьи или в ЧаВо, не стесняйтесь упомянуть этот факт в , где эта статья будет обсуждаться.

Итак. В первой части будет рассмотрен самый простой случай. Имеем 2 или более компьютеров со встроенной в материнскую плату или установленной отдельно сетевой картой , коммутатор (switch) или даже без него, а так же канал в Интернет, предоставленный ближайшим провайдером.

Зафиксируем, что на всех компьютерах установлена операционная система Microsoft Windows XP Professional с Service Pack версии 1. Не буду утверждать, что это наиболее массовая ОС, установленная сейчас на компьютерах, но рассматривать все существующие семейства той же Microsoft довольно долго (но, если найдется много страждущих, проанализируем и другие). Версия языка ОС – English. На русской версии все будет работать аналогичным образом, читателям надо будет лишь найти соответствия русских аналогов названий в представленных ниже скришнотах.

Если у нас всего лишь два компьютера и в наличии нет коммутатора, то для создания сети между двумя компьютерами требуется наличие сетевой карты в каждом из них и кросс-овер кабель для объединения компьютеров друг с другом.

Почему кросс-овер и чем плох обычный кабель? В стандартах Ethernet на 10 и 100Мбит (10Base-T и 100Base-TX) для витой пары используется 4 провода (две свитых меж собой пары проводов). Обычно в кабеле, типа витая пара, 8 проводов, но из них используются только 4 (все восемь применяются в Gigabit Ethernet).

После получения кабеля, соединяем с помощью него сетевые карты компьютеров и вуаля - все должно заработать (на физическом уровне). Для проверки работоспособности сети на физическом уровне (уровне сигналов) имеет смысл посмотреть на индикаторы (чаще всего зеленого цвета), которые расположены на сетевой карте вблизи RJ-45 разъема. Как минимум один из них должен отвечать за индикацию наличия линка (физического соединения). Если загорелись индикаторы на обеих сетевых картах, то физический линк есть, кабель обжат верно. Горящий индикатор лишь на одной из двух карт не говорит о том, что на физическом уровне все в порядке. Мерцание этих (или соседних) индикаторов сигнализирует о передаче данных между компьютерами. Если индикаторы на обеих картах не горят, то с большой вероятностью неверно обжат или он поврежден кабель. Так же возможно, что одна из сетевых карт вышла из строя.

Конечно, описанное в предыдущем абзаце не означает, что операционная система видит сетевую карту. Горение индикаторов говорит лишь о наличии физического линка между компьютерами, не более того. Чтобы Windows увидела сетевую карту, нужен драйвер этой карты (обычно, операционка сама находит нужный и ставит его автоматически). Цитата из форума: «Как раз вчера диагностировал случай с подключенной сетевухой, не до конца вставленной в PCI-разъем. В результате “физически” сеть работала, но ОС ее не видела. ».

Рассмотрим вторую ситуацию. Имеется коммутатор и два или более компьютера. Если два компьютера еще можно соединить без коммутатора, то если их три (или больше), то их объединение без свича является проблемой. Хотя проблема и разрешима - для объединения трех компьютеров нужно в один из них вставить две сетевые карты, перевести этот компьютер в режим маршрутизатора (роутера) и соединить его с двумя оставшимися машинами. Но описание этого процесса уже выходит за рамки этой статьи. Остановимся на том, что для объединения в одну локальную сеть трех и более компьютеров нужен коммутатор (тем не менее, есть и другие варианты: можно объединять компьютеры с посощью FireWire интерфейса или USB DataLink кабеля; а так же с помощью беспроводных (WiFi) карт, переведенных в Ad Hoc режим функционирования… но об этом в следующих сериях).

К коммутатору компьютеры подсоединяются прямым кабелем . Какой вариант заделки (568A или 568B) будет выбран - абсолютно не важно. Главное помнить, что с обеих сторон кабеля она (заделка) совпадала.

После обжима кабеля (или покупки оного в магазине), и подсоединения всех имеющихся компьютеров к коммутатору, следует проверить наличие физического линка. Проверка протекает аналогично вышеописанному способу для двух компьютеров. На коммутаторе рядом с портами так же должны присутствовать индикаторы, сигнализирующие о наличии физического соединения. Вполне может оказаться, что индикаторы находятся не рядом (сверху, сбоку, снизу) с портом, а вынесены на отдельную панель. В таком случае они будут пронумерованы в соответствии с номерами портов.

Добравшись до этого абзаца, мы уже имеем физически объединенные в локальную сеть 2 или более компьютеров. Переходим к настройке операционной системы.

Для начала, проверим правильность установок IP-адресации у сетевой карты. По-умолчанию, ОС Windows (2K/XP) сама назначает нужные IP адреса картам, но лучше в этом убедится самим.

Идем в настройки сетевой карты. Это можно сделать двумя путями, через панель управления (Start -> Control Panel -> Network Connection)

Или, если сетевое окружение (Network Places) вынесено на рабочий стол, то достаточно кликнуть по нему правой кнопкой и выбрать Properties (Свойства).

В появившемся окне выбираем нужный сетевой адаптер (обычно он там один). Новое окно сообщает нам довольно много информации. Во-первых, статус соединения (в данном случае - Connected, т.е. физическое подключение есть) и его скорость (100 Мбит). А так же количество посланных и принятых пакетов. Если кол-во принимаемых пакетов равно нулю, а в сети находится более одного компьютера (включенными), то это, возможно, указывает на неисправность нашей сетевой карты или порта коммутатора (если компьютер подключен к нему). Так же возможна неисправность самого кабеля.

Выбрав закладку Support, можно узнать текущий IP адрес и маску подсети, назначенные сетевой карте. По умолчанию, ОС Windows дают адаптерам IP адреса их диапазона 169.254.0.0 -- 169.254.255.254 с маской подсети 255.255.0.0. Обсуждение масок, классов подсетей и так далее выходит за рамки этой статьи. Главное запомнить, что маска подсети у всех компьютеров из одной сети должна совпадать, а IP адреса - различаться. Но опять таки, цифры IP адреса, которые совпадают по позициям с ненулевыми цифрами маски подсети, у всех компьютерах должны быть одинаковыми, т.е. в данном примере у всех хостов из локальной сети в IP адресе будут совпадать две первые позиции цифр - 169.254.

IP-настройки сетевой карты могут задаваться и вручную (Свойства сетевого адаптера -> Properties -> Internet Protocol (TCP/IP) -> Properties). Но в большинстве случаев имеет смысл выставить настройки в значение по умолчанию (автоматическое определение IP адреса и DNS) и операционная система настроит сетевые адаптеры сама.

Кроме сетевых адресов, всем компьютерам нужно задать одинаковое имя рабочей группы. Это настраивается в настройках системы (System Properties). Туда можно попасть через панель управления (System -> Computer Name). Разумеется, можно задавать и разные имена рабочим группам. Это удобно, если у вас много компьютеров в сети и нужно как то логически разделить работающие машины между собой. Следствием этого станет появление нескольких рабочих групп в сетевом окружении (вместо одной).

или, если значок My Computer был выведен на рабочий стол, то правым кликом мыши на этом значке и выборе (Properties -> Computer Name).

В появившемся окне (появляющимся после нажатия кнопки Change) можно изменить имя компьютера (каждой машине - свое уникальное имя). И тут же надо ввести название рабочей группы. У всех компьютеров в локальной сети название рабочей группы должно совпадать.

После этого ОС попросит перезагрузиться, что и нужно будет сделать.

На любом из компьютеров можно «расшаривать» (т.е. выкладывать в общий доступ) директории. Это делается следующим образом:

В проводнике жмем правой кнопкой на директорию, выбираем Свойства (Properties).

Выкладывание директорий в общий доступ осуществляется в закладке Sharing. В первый раз нам предложат согласиться, что мы понимаем то, что делаем.

Во все последующие - достаточно лишь поставить галку в поле Share this foldier (к директории будет открыт доступ по сети только в режиме чтения). Если нужно разрешить изменение данных по сети, то придется поставить галку в поле Allow Network User to Change my Files.

После подтверждения (нажатия OK), значок директории сменится на тот, что показан на скриншоте.

С других компьютеров получить доступ к расшаренным директориям можно, зайдя в сетевое окружение (My Network Places), находящееся в меню Пуск или на рабочем столе, выбрав View Workgroup Computers,

а затем щелкнуть на нужном имени компьютера.

Выложенные в общий доступ директории будут представлены в появившемся окне.

После выбора любой из них можно работать с ними так же, как будто они расположены на локальном компьютере (но, если разрешение на изменение файлов при шаринге директории не было активировано, то изменять файлы не получится, только смотреть и копировать).

Обращаю внимание, что вышеописанный метод без проблем будет работать, если на обоих компьютерах (на котором директория была расшарена и который пытается получить к ней доступ по сети) были заведены одинаковые имена пользователей с одинаковыми паролями. Другими словами, если вы, работая под пользователем USER1, выложили в общий доступ директорию, то что бы получить к ней доступ с другого компьютера, на нем так же должен быть создан пользователь USER1 с тем же самым паролем (что и на первом компьютере). Права пользователя USER1 на другом компьютере (том, с которого пытаются получить доступ к расшаренному ресурсу) могут быть минимальными (достаточно дать ему гостевые права).

Если вышеописанное условие не выполняется, могут возникнуть проблемы с доступом к расшаренным директориям (выпадающие окошки с надписями вида отказано в доступе и тд). Этих проблем можно избежать, активировав гостевой аккаунт. Правда в этом случае ЛЮБОЙ пользователь внутри локальной сети сможет увидеть ваши расшаренные директории (а в случае сетевого принтера - печатать на нем) и, если там было разрешено изменение файлов сетевыми пользователями, то любой сможет их изменять, в том числе и удалять.

Активация гостевого аккаунта производится следующим образом:
Пуск -> панель управления ->
такой вид, как на скриншоте, панель управления приобретает после щелканья на кнопке Switch to Classic View (переключиться к классическому виду)
-> администрирование -> computer management ->

В появившемся окне управления компьютером выбираем закладку управления локальными пользоватлями и группами, находим гостевой (Guest) аккаунт и активируем его. По умолчанию в Windows гостевой аккаунт уже заведен в системе, но заблокирован.

Пару слов о добавлении пользователей в систему (подробнее об этом в следующих статьях). В том же менеджере управления локальными пользователями и группами, щелкаем правой кнопкой мыши на свободном месте списка пользователей, выбираем New user (добавить нового пользователя).

В появившемся окне вводим логин (в данном случае введен user2), полное имя и описание, последние два значения не обязательны ко вводу. Далее назначаем пароль (password), в следующем поле - повторяем тот же самый пароль. Снятие галки User must change password at next logon (пользователь должен сменить пароль при следующем входе в систему), дает пользователю входить в систему под заданным паролем и не будет требовать его смены при первом логоне. А галка напротив Password never expiries (пароль никогда не устареет), дает возможность пользоваться заданным паролем бесконечное время.

По умолчанию, вновь созданный пользользователь входит в группу Users (пользователи). Т.е. у пользователя будут довольно ограниченные права. Тем не менее, их будет довольно много и на локальном компьютере можно будет зайти под этим логином и вполне конфортно работать. Можно еще более ограничить права (до минимума) этого пользователя, выведя его из группы Users и введя в группу Guests (гости). Для этого жмем правой кнопкой мыши на пользователя, выбираем Properties (свойства),

Member of -> Add , в появившемся окне жмем на Advanced (дополнительно)

Жмем Find Now (найти). И в появившемся списке выбираем нужную группу (Guest, гости).

Пользователь введен в группу Guest. Осталось вывести его из группы Users: выделяем ее и щелкаем на кнопке Remove (удалить).

Более гибкое управление доступом к расшареным ресурсам можно получить, отключив режим Simple File Sharing (простой доступ к файлам) в настройках Explorer-а. Но это опять выходит за рамки текущей статьи.

Предоставление в общий доступ (расшаривание) принтеров производится аналогичным способом. На компьютере, к которому подключен принтер, выбираем его значок (через пуск -> принтеры), жмем на нем правой кнопкой мыши, выбираем свойства (properties).

Управление общим доступом к принтеру осуществляется в закладке Sharing. Нужно выбрать пункт Shared As и ввести имя принтера, под которым он будет виден в сетевом окружении.

На других компьютерах, подключенных к той же локальной сети, сетевой принтер, скорее всего, сам появится в меню принтеров. Если этого не произошло, запускаем значок Add Printer (добавить принтер),

который вызовет визард по подключению принтеров.

Указываем ему, что мы хотим подключить сетевой принтер.

В следующем меню указываем, что хотим найти принтер в сетевом окружении. Так же можно ввести прямой UNC до принтера, например, \компьютер1принтер1, воспользовавшись пунктом Connect to this Printer.
UNC (Universal Naming Convention) - Универсальный сетевой путь, используется в операционных системах от Microsoft. Представляется в виде \имя_компьютераимя_расшаренного_ресурса, где имя_компьютера = NetBIOS имя машины, а имя_расшаренного_ресурса = имя расшаренной директории, принтера или другого устройства.

Если мы выбрали пункт поиска принтера в сетевом окружении, то после нажатия кнопки Next появится окно просмотра сетевого окружения, где и нужно выбрать расшареный принтер. После этой операции, с локальной машины можно посылать документы на печать на удаленный принтер.

Итак. Мы получили работоспособную локальную сеть. Пора бы дать ей доступ в Интернет. Далее в этой статье будет рассказано, как организовать такой доступ, используя один из компьютеров в качестве маршрутизатора (роутера). Для этого в нем должно стоять две сетевых карты. Например, одна - встроенная в материнскую плату, а вторая - внешняя, вставленная в PCI слот. Или две внешние, это неважно.

Ко второй сетевой карте роутера (первая смотрит в локальную сеть) подключаем провод, идущий от провайдера. Это может быть витая пара (кроссовер или прямой кабель) от ADSL модема, так же витая пара, протянутая монтажниками локальной сети вашего района или еще что-нибудь.

Вполне возможна ситуация, что ADSL модем (или другое подобное устройство) подключается к компьютеру через USB интерфейс, тогда вторая сетевая карта не нужна вовсе. Возможно так же, что компьютер-роутер является ноутбуком, у которого есть одна сетевая карта, подключенная проводом в локальную сеть и WI-FI (беспроводная) сетевая карта, подключенная к беспроводной сети провайдера.

Главное, что в окне Network Connections видны два сетевых интерфейса. В данном случае (см.скришнот) левый интерфейс (Local Area Connection 5) отвечает за доступ в локальную сеть, а правый (Internet) - за доступ в глобальную сеть Интернет. Разумеется, названия интерфейсов будут отличаться в каждом конкретном случае.

До реализации следующих шагов внешний интерфейс (смотрящий в Интернет) должен быть настроен. Т.е. с компьютера-будущего-роутера доступ в Интернет уже должен работать. Эту настройку я опускаю, так как физически невозможно предусмотреть все возможные варианты. В общем случае интерфейс должен автоматически получить нужные настройки от провайдера (посредством DHCP сервера). Можно проверить, получила ли сетевая карта какие-то адреса, аналогично способу, описанному выше в этой статье. Встречаются варианты, когда представитель провайдера выдает Вам список параметров для ручного конфигурирования адаптера (как правило, это IP адрес, список DNS-серверов и адрес шлюза).

Для активации доступа к Интернет для всей локальной сети кликаем правой кнопкой на внешнем (смотрящим в сторону Интернет) интерфейсе.

Выбираем закладку Advanced. И тут ставим галку напротив пункта Allow other Network Users to Connect through this Computer"s Internet Connection. Если нужно, что бы этим Интернет доступом можно было управлять с других компьютеров локальной сети, включаем Allow other Network Users to Control…

Если на машине не используется какой либо дополнительный файрвол (брандмауэр), помимо встроенного в Windows (т.е. программа, которая была дополнительно установлена на машину), то обязательно включаем файрвол (защита нашего роутера от внешнего мира) - Protect my Computer and Network. Если дополнительный файрвол установлен, то встроенную защиту можно не активировать, а лишь настроить внешний брандмауэр. Главное - что бы файрвол на интерфейсе, смотрящим в сторону Интернет обязательно был включен, встроенный или внешний.

После подтверждения (нажатия кнопки OK) в компьютере активируется режим роутера, реализуемого посредством механизма NAT. А над сетевым интерфейсом, где этот механизм активирован, появляется символ ладони (замочек сверху означает включение защиты файрволом этого интерфейса).

Прямым следствием этого режима является изменение адреса на локальном (смотрящем в локальную сеть) интерфейсе маршрутизатора на 192.168.0.1 с маской подсети 255.255.255.0. Кроме этого на компьютере, выступающем в роли маршрутизатора, активируется сервис DHCP (маршрутизатор начинает раздавать нужные параметры IP-адресации на все компьютеры локальной сети), и DNS (преобразования IP адресов в доменные имена и обратно). Маршрутизатор становится шлюзом по умолчанию для всех остальных компьютеров сети.

А вот как это выглядит с точки зрения остальных компьютеров локальной сети. Все они получают нужные настройки IP-адресации от маршрутизатора по DHCP. Для этого, разумеется, в настройках их сетевых карт должны стоять автоматическое получение IP адреса и DNS. Если это не было сделано, то ничего работать не будет. Настройка автоматического получения IP адреса и DNS была описана выше. Возможно, что компьютер получит нужные адреса от маршрутизатора не сразу, чтобы не ждать, можно нажать кнопку Repair, которая принудительно запросит DHCP сервис выдать нужную информацию.

При правильной настройке сетевой карты, компьютеры получат адреса из диапазона 192.168.0.2---254 с маской 255.255.255.0. В качестве шлюза по умолчанию (default gw) и DNS сервера будет установлен адрес 192.168.0.1 (адрес маршрутизатора).

Начиная с этого момента, компьютеры локальной сети должны получить доступ в Интернет. Проверить это можно, открыв какой-либо сайт в Internet Explorer или пропинговав какой-либо хост в интернете, например, www.ru. Для этого надо нажать Пуск –> Выполнить и в появившемся окошке набрать
ping www.ru -t
Разумеется, вместо www.ru можно выбрать любой другой работающий и отвечающий на пинги хост в Интернет. Ключ «-t» дает возможность бесконечного пинга (без него будет послано всего четыре пакета, после чего команда завершит работу, и окно с ней закроется).

В случае нормальной работы канала в Интернет, вывод на экран от команды ping должен быть примерно такой, как на скриншоте, т.е. ответы (reply) должны идти. Если хост не отвечает (т.е. канал в Интернет не работает или что-то неверно настроено на маршрутизаторе) то вместо ответов (reply-ев) будут появляться timeout-ы. Кстати говоря, не у всех провайдеров разрешен ICMP протокол, по которому работает команда ping. Другими словами, вполне возможна ситуация, что «пинг не проходит», но доступ в Интернет есть (сайты открываются нормально).

Напоследок немного подробнее остановлюсь на механизме NAT. NAT - Network Address Translation, т.е. технология трансляции (преобразования) сетевых адресов. При помощи этого механизма несколько машин из одной сети могут выходить в другую сеть (в нашем случае - несколько машин из локальной сети могут выходить в глобальную сеть Интернет) используя только один IP адрес (вся сеть маскируется под одним IP адресом). В нашем случае это будет IP адрес внешнего интерфейса (второй сетевой карты) маршрутизатора. IP адреса пакетов из локальной сети, проходя через NAT (в сторону Интернет), перезаписываются адресом внешнего сетевого интерфейса, а возвращаясь обратно, на пакетах восстанавливается правильный (локальный) IP адрес машины, которая и посылала исходный пакет данных. Другими словами, машины из локальной сети работают под своими адресами, ничего не замечая. Но с точки зрения внешнего наблюдателя, находящегося в Интернет, в сети работает лишь одна машина (наш маршрутизатор с активированным механизмом NAT), а еще две, три, сто машин из локальной сети, находящейся за маршрутизатором для наблюдателя не видны совсем.

С одной стороны, механизм NAT очень удобен. Ведь, получив лишь один IP адрес (одно подключение) от провайдера, можно вывести в глобальную сеть хоть сотню машин, буквально сделав несколько кликов мышкой. Плюс локальная сеть автоматически защищается от злоумышленников - она просто не видна для внешнего мира, за исключением самого компьютера-маршрутизатора (многочисленные уязвимости семейства ОС от Microsoft опять выпадают за рамки этой статьи, отмечу лишь, что активировать защиту, т.е. включать файрвол на внешнем интерфейсе маршрутизатора, о чем было сказано выше, нужно обязательно). Но есть и обратная сторона медали. Не все протоколы (и, соответственно, не все приложения) смогут работать через NAT. Например, ICQ откажется пересылать файлы. Netmeeting, скорее всего, не заработает, могут возникнуть проблемы с доступом на некоторые ftp-сервера (работающие в активном режиме) и т.д. Но для подавляющего большинства программ механизм NAT останется полностью прозрачным. Они его просто не заметят, продолжив работать, как ни в чем не бывало.

Но. Что делать, если внутри локальной сети стоит WEB или какой-либо другой сервер, который должен быть виден снаружи? Любой пользователь, обратившись по адресу http://my.cool.network.ru (где my.cool.network.ru - адрес маршрутизатора), попадет на 80й порт (по умолчанию WEB сервера отвечают именно на этому порту) маршрутизатора, который ничего не знает о WEB-сервере (ибо он стоит не на нем, а где-то внутри локальной сети ЗА ним). Поэтому маршрутизатор просто ответит отлупом (на сетевом уровне), показав тем самым, что он действительно ничего не слышал о WEB (или каком-либо ином) сервере.

Что делать? В этом случае надо настроить редирект (перенаправление) некоторых портов с внешнего интерфейса маршрутизатора внутрь локальной сети. Например, настроим перенаправление порта 80 внутрь, на веб сервер (который у нас стоит на компьютере 169.254.10.10):

В том же меню, где активировали NAT, жмем кнопку Settings и выбираем в появившемся окне Web Server (HTTP).

Так как мы выбрали стандартный протокол HTTP, который уже был занесен в список до нас, то выбирать внешний порт (External Port), на который будет принимать соединения маршрутизатор и внутренний порт (Internel Port) на который будет перенаправляться соединение в локальную сеть, не нужно, - там уже выставлены стандартное значение 80. Тип протокола (TCP или UDP) уже так же определен. Осталось лишь задать IP адрес машины в локальной сети, куда будет перенаправлено входящее из Интернет соединение на веб-сервер. Хотя, как меня правильно поправили в форуме, лучше задавать не IP адрес, а имя этой машины. Так как IP-адрес (который выдается автоматически, DHCP сервером), вполне может сменится, а имя машины - нет (его можно поменять лишь вручную).

Теперь с точки зрения внешнего наблюдателя (находящегося в Интернет), на маршрутизаторе (локальная сеть за ним по прежнему не видна) на 80м порту появился веб-сервер. Он (наблюдатель) будет с ним работать как обычно, не предполагая, что на самом то деле веб-сервер находится совсем на другой машине. Удобно? Полагаю, да.

Если потребуется дать доступ извне к какому-нибудь нестандартному сервису (или стандартному, но не занесенному заранее в список), то вместо выбора сервисов из списка в вышеприведенном скриншоте, надо будет нажать кнопку Add и ввести все требуемые значения вручную.

Вместо заключения

В первой части цикла статей была рассмотрена возможность организации доступа локальной сети в Интернет с помощью встроенных возможностей Windows XP от компании Microsoft. Не следует забывать, что полученный в результате настройки компьютер-маршрутизатор должен работать постоянно, ведь если он будет выключен, остальные хосты из локальной сети доступ в Интернет потеряют. Но постоянно работающий компьютер - не всегда удобно (шумит, греется, да и электричество кушает).

Варианты организации доступа локальных сетей в глобальную, не ограничиваются вышеописанным. В следующих статьях будут рассмотрены другие способы, например посредством аппаратных маршрутизаторов. Последние уже фигурировали в обзорах на нашем сайте, но в тех статьях упор делался на тестирование возможностей, без особых объяснений, что эти возможности дают пользователю. Постараемся исправить это досадное упущение.

Навигация

• Часть первая - построение простейшей проводной сети
• Часть третья - использование WEP/WPA шифрования в беспроводных сетях

Итак, в предыдущей статье мы разобрались, и для чего она, собственно, нужна рядовому пользователю. Напомним основные понятия данного урока:

• - локальная сеть – это система соединенных линиями связи вычислительных устройств, предназначенная для передачи информации конечному числу абонентов;
• - существует три основных вида топологии локальных сетей, на основе которых строятся более сложные структуры локальной связи;
• - по способу взаимодействия компьютеров локальные сети бывают одноранговыми (когда все подключенные к сети ПК равноправны) и с выделенным сервером.

В данной статье мы рассмотрим, как создать локальную сеть с одинаковым правом доступа всех ее пользователей.

К достоинствам такой сети относятся простота конструкции (настройка домашней сети вполне «по зубам» новичку) и экономическая доступность оборудования, но спектр функциональных возможностей такой сети весьма ограничен.

Итак, чтобы создать локальную сеть между компьютерами нам потребуется:

Несколько компьютеров (в данном случае рассмотрим вариант сети, объединяющей более двух ПК, а расскажем отдельно), которые станут узлами нашей локальной сети. У каждого ПК необходимо проверить наличие сетевой карты (хоть большинство современных девайсов и снабжены встроенной «сетевухой», но «чем черт не шутит»…).

• - Сетевое оборудование. Для организации локальных сетей может использоваться как управляемое (настраиваемое), так и неуправляемое сетевое оборудование. Чтобы сделать небольшую домашнюю сеть вполне подойдет простой неуправляемый 4-6 портовый свитч.
• - Сетевой кабель для соединения каждого компьютера с сетевым оборудованием. Общая длина кабеля напрямую зависит от конечного числа ПК, их удаленности друг от друга и архитектуры помещения (здания) в котором создается локальная сеть.
• - Коннекторы (разъемы RJ-45), число которых также зависит от количества подключаемых к сети компьютеров. Так, чтобы обжать кабель для каждого ПК потребуется минимум 2 коннектора;
• - Обжимка (Кримпер) – инструмент для оконцовки кабеля. (В его отсутствии многие мастера обходятся подручными средствами (например, отверткой), но новичку выполнить данный фокус будет достаточно сложно).

Создание и настройка домашней сети

1. Выбираем компьютер, с которого начнется создание локальной сети, и подключаем его к сетевому оборудованию. Для этого с двух сторон обжимаем кабель и с помощью разъемов RJ-45 подключаем его к портам свитча и сетевой карты нашего компьютера.

Каких-либо дополнительных настроек неуправляемый свитч не требует: нам потребуется лишь прописать правильные настройки самой локальной сети в операционной системе каждого ПК

2. Для этого заходим в настройки сетевой карты компьютера (читаем, windows 8 и windows XP) и прописываем там IP -адрес данного ПК. Как правило, здесь используются следующие IP-адреса 192.168.1., 192.168.0;

3. Повторяем 1-2 пункт для каждого подключаемого к сети компьютера.

Важно: последняя цифра IP-адреса каждого следующего ПК должна отличаться от предыдущего (в указанном выше диапазоне): так, если первому компьютеру присвоили IP 192.168.1.1, у второго ПК он будет – 192.168.1.2, у третьего – 192.168.1.3 и так далее.

Когда все компьютеры подключены, проверяем нашу локальную сеть на работоспособность.

Сделать это можно двумя способами:

Проверить наличие других подключенных к сети устройств во вкладке «сетевое окружение» панели управления данного компьютера;

Пропинговать любой компьютер данной сети с известным нам ip – адресом. Пингование осуществляется следующим образом:

Заходим «Пуск→Выполнить», в открывшемся окне приписываем команду «cmd» и нажимаем «Enter»;

В появившемся окне командной строки прописываем ping ххх.ххх.ххх.ххх, где ххх.ххх.ххх.ххх – IP-адрес искомого нами компьютера.

Если после выполнения команды мы видим в окне командной строки подобную картинку, то созданная нами домашняя локальная сеть вполне работоспособна, если же компьютер выдает сообщение о «превышении интервала ожидания для запроса» или что «заданный узел недоступен»

- необходимо искать и устранять технические неисправности данной сети.

События должны быть правильно пронумерованы, т. е. для каждой работы (i , j ) i < j . При невыполнении этого требования необходимо использовать алгоритм перенумерации событий, который заключается в следующем:

а) нумерация событий начинается с исходного события, которому приписывается №1;

б) из исходного события вычеркиваются все исходящие из него работы (стрелки), и на оставшейся сети находят событие, в которое не входит ни одна работа, ему присваивается №2;

в) затем вычеркиваются работы, выходящие из события №2, и вновь находят событие, в которое не входит ни одна работа, и ему присваивают №3, и так продолжается до завершающего события, номер которого должен быть равен количеству событий в сетевом графике;

г) если при очередном вычеркивании работ одновременно нескольким событий не имеют входящих в них работ, то их нумеруют очередными номерами в произвольном порядке;

Завершающее событие лишь одно.

Отсутствуют тупиковые события (кроме завершающего), т. е. такие, за которыми не следует хотя бы одна работа.

Исходное событие лишь одно.

Отсутствуют события (за исключением исходного), которым не предшествует хотя бы одна работа.

Любые два события должны быть непосредственно связаны не более чем одной работой-стрелкой. Если два события связаны более чем одной работой, рекомендуется ввести дополнительное событие и фиктивную работу:

В сети не должно быть замкнутых циклов.

Если для выполнения одной из работ необходимо получить результаты всех работ, входящих в предшествующее для нее событие, а для другой работы достаточно получить результат нескольких из этих работ, то нужно ввести дополнительное событие, отражающее результаты только этих последних работ, и фиктивную работу, связывающую новое событие с прежним. Продолжительность фиктивной работы равна нулю.

Например, для начала работы D достаточно окончания работы А. Для начала работы С нужно окончание работ А и В.

Временные параметры сетей. Резервы времени.

Основными временными параметрами сетей являются ранние и поздние сроки наступления (совершения) событий. Зная их, можно вычислить остальные параметры сети – сроки начала и окончания работ и резервы времени событий и работ.

Обозначим
– продолжительность работы с начальным событием i и конечным событием j .

Ранний срок
совершения события j определяется величиной наиболее длительного отрезка пути от исходного до рассматриваемого события, причем
, а
гдеN - номер завершающего события. Правило вычисления:

где максимум берется по всем событиям i , непосредственно предшествующим событию j (соединены стрелками).

Поздний срок
свершения события i характеризует самый поздний допустимый срок, к которому должно совершится событие, не вызывая при этом срыва срока совершения конечного события. Правило вычисления:

где минимум берется по всем событиям j , непосредственно следующим за событием i .

Поздние сроки событий определяются «обратным ходом», начиная с завершающего события, с учетом соотношения
, т. е. поздний и ранний сроки совершения завершающего события равны между собой.

Резерв
события i показывает, на какой предельно допустимый срок может задержаться свершение события i без нарушения срока наступления завершающего события:

.

События лежащие на критическом пути (критические события) резервов не имеют.

Существуют различные методы расчета параметров сети: табличный и графический.

Рассмотрим графический метод.

При расчетах сетевого графика каждый круг, изображающий событие, делим диаметрами на четыре сектора:

Пример 55. Рассмотрим сеть проекта, представленную следующим графиком.

На графике события представлены кругами, а работы стрелками. Робота может обозначаться как буквой, надписанной на графике рядом с соответствующей работе стрелкой, либо через номера событий из которых начинается и заканчивается работа.

Найти критический путь. Сколько времени потребуется для завершения проекта? Можно ли отложить выполнение роботы D без отсрочки завершения проекта в целом? Насколько недель можно отложить выполнение работы C без отсрочки завершения проекта в целом?

1 этап. При вычислении раннего срока свершения события
перемещаемся от исходного события 1 завершающему событию 6.

.

В событие 2 входит только одна работа: .

Аналогично .

В событие 4 входят две работы →

Отсюда следует, что критическое время выполнения проекта = 22.

Внесем соответствующие данные в сетевой график.

2 этап. При вычислении позднего срока t п (i ) свершения события I перемещаемся от завершающего события 6 к исходному событию 1 по сетевому графику против направления стрелок.

.

Из события 4 выходят две работы: (4, 5) и (4, 6). Поэтому определяем поздний срок наступления события t п ( 4) по каждой из этих работ:

Внесем полученные данные в сетевой график.

3 этап. Вычисляем резерв
события i , то есть из чисел, полученных на этапе 2, вычитаем числа, полученные на этапе 1.

4 этап. У критических событий резерв времени равен нулю, так как ранние и поздние сроки их свершения совпадают. Критические события 1, 2, 4, 5, 6 и определяют критический путь 1-2-4-5-6, который по определению должен быть самым продолжительным по времени. На сетевом графике мы его покажем двумя чертами.

Теперь можно ответить на вопросы задачи.

Для завершения проекта потребуется 22 недели. Работа D расположена на критическом пути. Поэтому ее нельзя отложить без отсрочки завершения проекта в целом. Работа C не расположена на критическом пути, ее можно задержать на (недели).

Представим себе ситуацию развития проекта капитального строительства на производственном предприятии. Проект успешно инициирован и полным ходом идут работы по его планированию. Сформирована и утверждена , план по вехам принят. Разработан первичный вариант календарного плана. Поскольку задача оказалась достаточно масштабной, куратор принял решение о разработке еще и сетевой модели. Расчет сетевого графика в прикладном аспекте его исполнения является предметом настоящей статьи.

Перед стартом моделирования

Методологический базис сетевого проектного планирования представлен на нашем сайте несколькими статьями. Я лишь сошлюсь на две из них. Это материалы, посвященные в целом и непосредственно . Если в ходе повествования у вас будут возникать вопросы, просмотрите ранее представленные осмысления, основная суть методологии в них изложена. В настоящей статье мы рассмотрим небольшой пример локальной части комплекса строительно-монтажных работ в рамках значительной проектной реализации. Расчеты и моделирование будем выполнять методом «вершина-работа» и классическим табличным способом («вершина-событие») с применением МКР (метода критического пути).

Построение сетевого графика мы начнем на основе первой итерации календарного плана, выполненного в форме диаграммы Ганта. Для целей наглядности предлагаю не учитывать отношения предшествования и максимально упростить последовательность действий. Хотя на практике такое бывает редко, представим в нашем примере, что операции выстроены в последовательность вида «окончание-начало». Ниже вашему вниманию представляются две таблицы: выписка из списка работ проекта (фрагмент из 15-ти операций) и список параметров сетевой модели, необходимый для представления формул.

Пример фрагмента списка операций инвестиционного проекта

Список параметров сетевой модели, подлежащих расчету

Пусть вас не пугает обилие элементов. Построение сетевой модели и расчет параметров достаточно просто выполнить. Важно тщательно подготовиться, иметь под рукой иерархическую структуру работ, линейный график Ганта – в общем, все, что дает возможность определиться с последовательностью и взаимосвязями действий. Еще в первые разы выполнения графика я рекомендую иметь перед собой формулы расчета требуемых значений. Они представлены ниже.

Формулы расчета параметров сетевого графика

Что нам потребуется определить в ходе построения графика?

1. Раннее начало текущей работы, в которую входят несколько связей от предыдущих операций. Выбираем максимальное значение из всех ранних окончаний предыдущих операций.
2. Позднее окончание текущего действия, из которого выходят несколько связей. Выбираем минимальное значение из всех поздних начал последующих действий.
3. Последовательность работ, формирующих критический путь. У этих действий раннее и позднее начала равны, как и раннее и позднее окончание соответственно. Резерв такой операции равен 0.
4. Полные и частные резервы.
5. Коэффициенты напряженности работ. Логику формул резервов и коэффициента напряженности работы мы рассмотрим в специальном разделе.

Последовательность действий по моделированию

Шаг первый

Построение сетевого графика начинаем путем размещения прямоугольников задач последовательно слева-направо, применяя правила, описанные в предыдущих статьях. При выполнении моделирования методом «вершина-работа» основным элементом диаграммы выступает семисегментный прямоугольник, в составе которого отражены параметры начала, окончания, длительности, резерва времени и наименования или номера операций. Схема представления ее параметров показана далее.

Схема изображения работы на сетевом графике

Результат первого этапа построения сетевого графика

В соответствии с логикой последовательности операций с помощью специализированной программы, MS Visio или любого редактора размещаем образы работ в заданном выше формате. В первую очередь заполняем наименования выполняемых действий, их номера и длительность. Рассчитываем раннее начало и раннее окончание с учетом формулы раннего начала текущего действия в условиях нескольких входящих связей. И так проходим до завершающей фрагмент операции. При этом, в нашем примере проекта тем же графиком Ганта не предусмотрены исходящие связи от операций 11, 12, 13 и 14. «Подвешивать» их на сетевой модели недопустимо, поэтому мы добавляем фиктивные связи к конечной работе фрагмента, выделенные на рисунке синим цветом.

Шаг второй

Находим критический путь. Как известно, это путь, имеющий самую большую продолжительность действий, которые в него входят. Просматривая модель, мы выбираем связи между работами, имеющими максимальные значения раннего окончания действий. Намеченный критический путь выделяем стрелочками красного цвета. Полученный результат представлен на промежуточной схеме далее.

Схема сетевого графика с выделенным критическим путем

Шаг третий

Заполняем значения позднего окончания, позднего начала и полного резерва работ. Для выполнения расчета переходим к конечной работе и берем ее за последнюю операцию критического пути. Это означает, что поздние значения окончания и начала идентичны ранним, и от последней операции фрагмента мы начинаем двигаться в обратную сторону, заполняя нижнюю строку схематического представления действия. Модель выполнения расчета показана ниже на схеме.

Схема расчета поздних начал и окончаний вне критического пути

Итоговый вид сетевого графика

Шаг четвертый

Четвертым шагом алгоритма сетевого моделирования и расчетов выполняется вычисление резервов и коэффициента напряженности. Первым делом имеет смысл обратить внимание на полные резервы путей некритических направлений (R). Они определяются путем вычитания из продолжительности критического пути временной длительности каждого из этих путей, пронумерованных на схеме итогового сетевого графика.

• R пути под номером 1 = 120 – 101 = 19;
• R пути под номером 2 = 120 – 84 = 36;
• R пути под номером 3 = 120 – 104 = 16;
• R пути под номером 4 = 120 – 115 = 5;
• R пути под номером 5 = 120 – 118 = 2;
• R пути под номером 6 = 120 – 115 = 5.

Дополнительные расчеты модели

Выполнение расчета общего резерва текущей операции производится путем вычитания из значения позднего начала раннего начала или из позднего окончания раннего окончания (см. схему расчета выше). Общий (полный) резерв показывает нам возможность начала текущей работы позже или увеличения продолжительности на длительность резерва. Но нужно понимать, что пользоваться полным резервом следует с большой осторожностью, потому что работы, стоящие от текущего события дальше остальных, могут оказаться без запаса времени.

Помимо полных резервов в сетевом моделировании оперируют также и частными или свободными резервами, которые представляют собой разницу между ранним началом последующей работы и ранним окончанием текущей. Частный резерв показывает, есть ли возможность сдвинуть ранее начало операции вперед без ущерба для начала следующей процедуры и всему графику в целом. Следует помнить, что сумма всех частных резервных значений тождественна полному значению резерва для рассматриваемого пути.

Главной задачей выполнения вычислений различных параметров является оптимизация сетевого графика и оценка вероятности выполнения проекта в срок. Одним из таких параметров является коэффициент напряженности, который показывает нам уровень сложности реализовать работу в намеченный срок. Формула коэффициента представлена выше в составе всех расчетных выражений, применяемых для анализа сетевого графика.

Коэффициент напряженности определяется как разница между единицей и частного от деления полного резерва времени работы на разницу длительности критического пути и особого расчетного значения. Это значение включает ряд отрезков критического пути, совпадающих с максимально возможным путем, к которому может быть отнесена текущая операция (i-j). Далее помещен расчет частных резервов и коэффициентов напряженности работ для нашего примера.

Таблица расчета частных резервов и коэффициента напряженности

Коэффициент напряженности варьируется от 0 до 1,0. Значение 1,0 устанавливается для работ, находящихся на критическом пути. Чем ближе значение некритической операции к 1,0, тем труднее удержаться в плановых сроках ее реализации. После того, как значения коэффициента по всем действиям графика посчитаны, операции, в зависимости от уровня этого параметра, могут быть отнесены к категории:

• критической зоны (Кн более 0,8);
• подкретической зоны (Кн более или равно 0,6, но менее или равно 0,8);
• резервной зоны (Кн менее 0,6).

Оптимизация сетевой модели, нацеленная на сокращение общей продолжительности проекта, как правило, обеспечивается следующими мероприятиями.

1. Перераспределение ресурсов в пользу наиболее напряженных процедур.
2. Снижение трудоемкости операций, расположенных на критическом пути.
3. Распараллеливание работ критического пути.
4. Переработка структуры сети и состава операций.

Использование табличного метода

Общепризнанные ПП календарного планирования (MS Project, Primavera Suretrack, OpenPlan и т.п.) способны вычислять ключевые параметры сетевой модели проекта. Мы же в настоящем разделе табличным методом выполним настройку подобного расчета обычными средствами MS Excel. Для этого возьмем наш пример фрагмента проектных операций проекта в области СМР. Расположим основные параметры сетевого графика в столбах электронной таблицы.

Модель расчета параметров сетевого графика табличным способом

Преимуществом выполнения расчетов табличным способом является возможность простой автоматизации вычислений и избежание массы ошибок, связанных с человеческим фактором. Красным цветом будем выделять номера операций, располагающихся на критическом пути, а синим цветом отметим расчетные позиции частных резервов, превышающих нулевое значение. Разберем пошагово расчет параметров сетевого графика по основным позициям.

1. Ранние начала операций, следующих за текущей работой . Алгоритм расчета настраиваем на выбор максимального значения из раннего времени окончания нескольких альтернативных предыдущих действий. Взять, например, операцию под номером 13. Ей предшествуют работы 6, 7, 8. Из трех ранних окончаний (71, 76, 74 соответственно) нам нужно выбрать максимальное значение – 76 и проставить его в качестве раннего начала операции 13.
2. Критический путь . Выполняя процедуру расчета по пункту 1 алгоритма, мы доходим до конца фрагмента, найдя значение продолжительности критического пути, которая в нашем примере составила 120 дней. Значения наибольших ранних окончаний среди альтернативных действий обозначают операции, лежащие на критическом пути. Отмечаем эти операции красным цветом.
3. Поздние окончания операций, предшествующих текущей работе . Начиная с концевой работы начинаем движение в обратную сторону от действий с большими номерами к операциям с меньшими. При этом из нескольких альтернатив исходящих работ выбираем наименьшее знание позднего начала. Поздние начала вычисляем как разницу между выбранными значениями поздних окончаний и продолжительности операций.
4. Резервы операций . Вычисляем полные (общие) резервы как разницу между поздними началами и ранними началами либо между поздними окончаниями и ранними окончаниями. Значения частных (свободных) резервов получаем в результате вычитания из числа раннего начала следующей операции раннего окончания текущей.

Мы рассмотрели практические механизмы составления сетевого графика и расчета основных параметров временной продолжительности проекта. Таким образом, вплотную приблизились к исследованию возможностей анализа, проводимого с целью оптимизации сетевой модели и формирования непосредственно плана действий по улучшению ее качества. Настоящая тема занимает немного места в комплексе знаний проект-менеджера и не так уж и сложна для восприятия. Во всяком случае, каждый РМ обязан уметь воспроизводить визуализацию графика и выполнять сопутствующие расчеты на хорошем профессиональном уровне.

Зачем нужны локальные сети, и какими они бывают? Как подключить к одному интернет-каналу сразу несколько компьютерных устройств? Какое оборудование требуется для построения домашней сети? На все эти и другие не менее важные вопросы вы получите ответы в этом материале.

Вступление

Перед тем как вы научитесь самостоятельно конструировать и настраивать домашние локальные сети, давайте сразу ответим на самый главный вопрос: «А зачем они нужны?».

Само по себе понятие локальной сети означает объединение нескольких компьютеров или компьютерных устройств в единую систему для обмена информацией между ними, а так же совместного использования их вычислительных ресурсов и периферийного оборудования. Таким образом, локальные сети позволяют:

Обмениваться данными (фильмами, музыкой, программами, играми и прочим) между членами сети. При этом для просмотра фильмов или прослушивания музыки совершенно не обязательно записывать их к себе на жесткий диск. Скорости современных сетей позволяют это делать прямо с удаленного компьютера или мультимедийного устройства.

Подключать одновременно сразу несколько устройств к глобальной сети Интернет через один канал доступа. Наверное, это одна из самых востребованных функций локальных сетей, ведь в наши дни список оборудования, в котором может использоваться соединение с всемирной паутиной, очень велик. Помимо всевозможной компьютерной техники и мобильных устройств, теперь полноправными участниками сети стали телевизоры, DVD/Blu-Ray проигрыватели, мультимедиа плееры и даже всевозможная бытовая техника, начиная от холодильников и заканчивая кофеварками.

Совместно использовать компьютерное периферийное оборудование , такое как принтеры, МФУ, сканеры и сетевые хранилища данных (NAS).

Совместно использовать вычислительные мощности компьютеров участников сети. При работе с программами, требующих сложных вычислений, например как 3D-визуализация, для увеличения производительности и ускорения обработки данных, можно задействовать свободные ресурсы других компьютеров состоящих в сети. Таким образом, имея несколько слабых машин объединённых в локальную сеть, можно использовать их суммарную производительность для выполнения ресурсоемких задач.

Как видите, создание локальной сети даже в рамках одной квартиры, может принести немало пользы. Тем боле, что наличие дома сразу нескольких устройств, требующих подключения к интернету, уже давно не редкость и объединение их в общую сеть, является актуальной задачей для большинства пользователей.

Основные принципы построения локальной сети

Чаще всего в локальных сетях используются два основных типа передачи данных между компьютерами - по проводам, такие сети называются кабельными и используют технологию Ethernet, а так же с помощью радиосигнала по беспроводным сетям, построенных на базе стандарта IEEE 802.11, который более известен пользователям под названием Wi-Fi.

На сегодняшний день проводные сети до сих пор обеспечивают самую высокую пропускную способность, позволяя пользователям обмениваться информацией со скоростью до 100 Мбит/c (12 Мб/c) или до 1 Гбит/с (128 Мб/с) в зависимости от используемого оборудования (Fast Ethernet или Gigabit Ethernet). И хотя современные беспроводные технологии чисто теоретически тоже могут обеспечить передачу данных до 1.3 Гбит/c (стандарт Wi-Fi 802.11ac), на практике эта цифра выглядит гораздо скромнее и в большинстве случаев не превышает величину 150 - 300 Мбит/с. Виной тому служит дороговизна высокоскоростного Wi-Fi оборудования и низкий уровень его использования в нынешних мобильных устройствах.

Как правило, все современные домашние сети устроены по одному принципу: компьютеры пользователей (рабочие станции), оборудованные сетевыми адаптерами, соединяются между собой через специальные коммутационные устройства, в качестве которых могут выступать: маршрутизаторы (роутеры), коммутаторы (хабы или свитчи), точки доступа или модемы. Более подробно об их отличиях и назначениях мы поговорим ниже, а сейчас просто знайте, что без этих электронных коробочек, объединить сразу несколько компьютеров в одну систему не получится. Максимум чего можно добиться, это создать мини-сеть из двух ПК, соединив их, друг с другом.

В самом начале необходимо определить основные требования к вашей будущей сети и ее масштаб. Ведь от количества устройств, их физического размещения и возможных способов подключения, напрямую будет зависеть выбор необходимого оборудования. Чаще всего домашняя локальная сеть является комбинированной и в ее состав может входить сразу несколько типов коммутационных устройств. Например, стационарные компьютеры могут быть подключены к сети с помощью проводов, а различные мобильные устройства (ноутбуки, планшеты, смартфоны) - через Wi-Fi.

Для примера рассмотрим схему одного из возможных вариантов домашней локальной сети. В нем будут участвовать электронные устройства, предназначенные для различных целей и задач, а так же использующих разный тип подключения.

Как видно из рисунка, в единую сеть могут объединяться сразу несколько настольных компьютеров, ноутбуков, смартфонов, телевизионных приставок (IPTV), планшетов и медиаплееров и прочих устройств. Теперь давайте разбираться, какое же оборудование вам понадобится, для построения собственной сети.

Сетевая карта

Сетевая плата является устройством, позволяющим компьютерам связываться друг с другом и обмениваться данными в сети. Все сетевые адаптеры по типу можно разделить на две большие группы - проводные и беспроводные. Проводные сетевые платы позволяют подключать электронные устройства к сети с использованием технологии Ethernet при помощи кабеля, а в беспроводных сетевых адаптерах используется радио технология Wi-Fi.

Как правило, все современные настольные компьютеры уже оснащены встроенными в материнскую плату сетевыми картами Ethernet, а все мобильные устройства (смартфоны, планшеты) - сетевыми адаптерами Wi-Fi. При этом ноутбуки и ультрабуки в большинстве своем оснащаются обоими сетевыми интерфейсами сразу.

Несмотря на то, что в подавляющем большинстве случаев, компьютерные устройства имеют встроенные сетевые интерфейсы, иногда возникает необходимость в приобретении дополнительных плат, например, для оснащения системного блока беспроводным модулем связи Wi-Fi.

По своей конструктивной реализации отдельные сетевые карты делятся на две группы - внутренние и внешние. Внутренние карты предназначены для установки в настольные компьютеры с помощью интерфейсов и соответствующих им разъемов PCI и PCIe. Внешние платы подключаются через разъемы USB или устаревающие PCMCIA (только ноутбуки).

Маршрутизатор (Роутер)

Основным и самым главным компонентом домашней локальной сети является роутер или маршрутизатор - специальная коробочка, которая позволяет объединять несколько электронных устройств в единую сеть и подключать их к Интернету через один единственный канал, предоставляемый вам провайдером.

Роутер - это многофункциональное устройство или даже миникомпьютер со своей встроенной операционной системой, имеющий не менее двух сетевых интерфейсов. Первый из них - LAN (Local Area Network) или ЛВС (Локальная Вычислительная Сеть) служит для создания внутренней (домашней) сети, которая состоит из ваших компьютерных устройств. Второй - WAN (Wide Area Network) или ГВС (Глобальная Вычислительная Сеть) служит для подключения локальной сети (LAN) к другим сетям и всемирной глобальной паутине - Интернету.

Основным назначением устройств подобного типа является определение путей следования (составление маршрутов) пакетов с данными, которые пользователь посылает в другие, более крупные сети или запрашивает из них. Именно с помощью маршрутизаторов, огромные сети разбиваются на множество логических сегментов (подсети), одним из которых является домашняя локальная сеть. Таким образом, в домашних условиях основной функцией роутера можно назвать организацию перехода информации из локальной сети в глобальную, и обратно.

Еще одна важная задача маршрутизатора - ограничить доступ к вашей домашней сети из всемирной паутины. Наверняка вы вряд будете довольны, если любой желающий сможет подключаться к вашим компьютерам и брать или удалять из них все что ему заблагорассудится. Что бы этого не происходило, поток данных, предназначенный для устройств, относящихся к определенной подсети, не должен выходить за ее пределы. Поэтому, маршрутизатор из общего внутреннего трафика, создаваемого участниками локальной сети, выделяет и направляет в глобальную сеть только ту информацию, которая предназначена для других внешних подсетей. Таким образом, обеспечивается безопасность внутренних данных и сберегается общая пропускная способность сети.

Главный механизм, который позволяет роутеру ограничить или предотвратить обращение из общей сети (снаружи) к устройствам в вашей локальной сети получил название NAT (Network Address Translation). Он же обеспечивает всем пользователям домашней сети доступ к Интернету, благодаря преобразованию несколько внутренних адресов устройств в один публичный внешний адрес, который предоставляет вам поставщик услуг интернета. Все это дает возможность компьютерам домашней сети спокойно обмениваться информацией между собой и получать ее из других сетей. В то же время, данные хранящиеся в них остаются недоступными для внешних пользователей, хотя в любой момент доступ к ним может быть предоставлен по вашему желанию.

В общем, маршрутизаторы можно разделить на две большие группы - проводные и беспроводные. Уже по названиям видно, что к первым все устройства подключаются только с помощью кабелей, а ко вторым, как с помощью проводов, так и без них с использованием технологии Wi-Fi. Поэтому, в домашних условиях, чаще всего используются именно беспроводные маршрутизаторы, позволяющие обеспечивать интернетом и объединять в сеть компьютерное оборудование, использующее различные технологии связи.

Для подключения компьютерных устройств с помощью кабелей, роутер имеет специальные гнезда, называемые портами. В большинстве случаев на маршрутизаторе имеется четыре порта LAN для подсоединения ваших устройств и один WAN-порт для подключения кабеля провайдера.

Чтобы не перегружать статью избыточной информацией, детально рассматривать основные технические характеристики роутеров в этой главе мы не будем, о них я расскажу в отдельном материале, посещённому выбору маршрутизатора.

Во многих случаях, роутер может оказаться единственным компонентом, необходимым для построения собственной локальной сети, так как в остальных попросту не будет нужды. Как мы уже говорили, даже самый простой маршрутизатор позволяет при помощи проводов подключить до четырех компьютерных устройств. Ну а количество оборудования, получающего одновременный доступ к сети с помощью технологии Wi-Fi, может и вовсе исчисляться десятками, а то и сотнями.

Если все же в какой-то момент количества LAN-портов роутера перестанет хватать, то для расширения кабельной сети к маршрутизатору можно подсоединить один или несколько коммутаторов (речь о них пойдет ниже), выполняющих функции разветвителей.

Модем

В современных компьютерных сетях модемом называют устройство обеспечивающее выход в интернет или доступ к другим сетям через обычные проводные телефонные линии (класс xDSL) или с помощью беспроводных мобильных технологий (класс 3G).

Условно модемы можно разделить на две группы. К первой относятся те, которые соединяются с компьютером через интерфейс USB и обеспечивают выходом в сеть только один конкретный ПК, к которому непосредственно происходит подключение модема. Во второй группе для соединения с компьютером используется уже знакомые нам LAN и/или Wi-Fi интерфейсы. Их наличие говорит о том, что модем имеет встроенный маршрутизатор. Такие устройства часто называют комбинированными, и именно их следует использовать для построения локальной сети.

При выборе DSL-оборудования пользователи могут столкнуться с определенными трудностями, вызванными путаницей в его названиях. Дело в том, что зачастую в ассортименте компьютерных магазинов, соседствуют сразу два очень похожих класса устройств: модемы со встроенными роутерами и роутеры со встроенными модемами. В чем же у них разница?

Каких-либо ключевых отличий эти две группы устройств практически не имеют. Сами производители позиционируют маршрутизатор со встроенным модемом как более продвинутый вариант, наделенный большим количеством дополнительных функций и обладающий улучшенной производительностью. Но если вас интересуют только базовые возможности, например, такие как, подключение к интернету всех компьютеров домашней сети, то особой разницы между модемами-маршрутизаторами и маршрутизаторами где, в качестве внешнего сетевого интерфейса используется DSL-модем, нет.

Итак, подытожим, современный модем, с помощью которого можно построить локальную сеть - это, по сути, маршрутизатор, у которого в качестве внешнего сетевого интерфейса выступает xDSL или 3G-модем.

Коммутатор или свитч (switch) служит для соединения между собой различных узлов компьютерной сети и обмена данными между ними по кабелям. В роли этих узлов могут выступать как отдельные устройства, например настольный ПК, так уже и объединенные в самостоятельный сегмент сети целые группы устройств. В отличие от роутера, коммутатор имеет только один сетевой интерфейс - LAN и используется в домашних условиях в качестве вспомогательного устройства преимущественно для масштабирования локальных сетей.

Для подключения компьютеров с помощью проводов, как и маршрутизаторы, коммутаторы так же имеют специальные гнезда-порты. В моделях, ориентированных на домашнее использование, обычно их количество равняется пяти или восьми. Если в какой-то момент для подключения всех устройств количества портов коммутатора перестанет хватать, к нему можно подсоединить еще один свитч. Таким образом, можно расширять домашнюю сеть сколько угодно.

Коммутаторы разделяют на две группы: управляемые и неуправляемые. Первые, что следует из названия, могут управляться из сети с помощью специального программного обеспечения. Имея продвинутые функциональные возможности, они дороги и не используются в домашних условиях. Неуправляемые свитчи распределяют трафик и регулируют скорость обмена данными между всеми клиентами сети в автоматическом режиме. Именно эти устройства являются идеальными решениями для построения малых и средних локальных сетей, где количество участников обмена информацией невелико.

В зависимости от модели, коммутаторы могут обеспечить максимальную скорость передачи данных равную либо 100 Мбит/с (Fast Ethernet), либо 1000 Мбит/c (Gigabit Ethernet). Гигабитные свитчи лучше использовать для построения домашних сетей, в которых планируется часто передавать файлы большого размера между локальными устройствами.

Беспроводная точка доступа

Для обеспечения беспроводного доступа к интернету или ресурсам локальной сети, помимо беспроводного маршрутизатора можно использовать и другое устройство, называемое беспроводной точкой доступа. В отличие от роутера, данная станция не имеет внешнего сетевого интерфейса WAN и оснащается в большинстве случаев только одним портом LAN для подключения к роутеру или коммутатору. Таким образом, точка доступа вам понадобится в том случае, если в вашей локальной сети используется обычный маршрутизатор или модем без поддержки Wi-Fi.

Использование же дополнительных точек доступа в сети с беспроводным маршрутизатором может быть оправдано в тех случаях, когда требуется большая зона покрытия Wi-Fi. Например, мощности сигнала одного лишь беспроводного роутера может не хватить, что бы покрыть полностью всю площадь в крупном офисе или многоэтажном загородном доме.

Так же точки доступа можно использовать для организации беспроводных мостов, позволяющих соединять между собой с помощью радиосигнала отдельные устройства, сегменты сети или целые сети в тех местах, где прокладка кабелей нежелательна или затруднительна.

Сетевой кабель, коннекторы, розетки

Несмотря на бурное развитие беспроводных технологий, до сих пор многие локальные сети строятся с помощью проводов. Такие системы имеют высокую надежность, отличную пропускную способность и сводят к минимуму возможность несанкционированного подключения к вашей сети извне.

Для создания проводной локальной сети в домашних и офисных условиях используется технология Ethernet, где сигнал передается по так называемой «витой паре» (TP- Twisted Pair) - кабелю, состоящему из четырех медных свитых друг с другом (для уменьшения помех) пар проводов.

При построении компьютерных сетей используется преимущественно неэкранированный кабель категории CAT5, а чаще его усовершенствованная версия CAT5e. Кабели подобной категории позволяют передавать сигнал со скоростью 100 Мбит/c при использовании только двух пар (половины) проводов, и 1000 Мбит/с при использовании всех четырех пар.

Для подключения к устройствам (маршрутизаторам, коммутаторам, сетевым картам и так далее) на концах витой пары используются 8-контактные модульные коннекторы, повсеместно называемые RJ-45 (хотя их правильное название - 8P8C).

В зависимости от вашего желания, вы можете, либо купить в любом компьютерном магазине уже готовые (с обжатыми разъемами) сетевые кабели определённой длинны, называемые «патч-кордами», либо по отдельности приобрести витую пару и разъемы, а затем самостоятельно изготовить кабели необходимого размера в нужном количестве. О том, как это делается, вы узнаете из отдельного материала.

Используя кабели для объединения компьютеров в сеть, конечно можно подключать их напрямую от коммутаторов или маршрутизаторов к разъемам на сетевых картах ПК, но существует и другой вариант - использование сетевых розеток. В этом случае, один конец кабеля соединяется с портом коммутатора, а другой с внутренними контактами розетки, во внешний разъем которой впоследствии можно уже подключать компьютерные или сетевые устройства.

Сетевые розетки могут быть как встраиваемыми в стену, так и монтируемыми снаружи. Применение розеток вместо торчащих концов кабелей придаст более эстетичный вид вашему рабочему месту. Так же розетки удобно использовать в качестве опорных точек различных сегментов сети. Например, можно установить коммутатор или маршрутизатор в коридоре квартиры, а затем от него капитально развести кабели к розеткам, размещенным во всех необходимых помещениях. Таким образом, вы получите несколько точек, расположенных в разных частях квартиры, к которым можно будет в любой момент подключать не только компьютеры, но и любые сетевые устройства, например, дополнительные коммутаторы для расширения вашей домашней или офисной сети.

Еще одной мелочью, которая вам может понадобиться при построении кабельной сети является удлинитель, который можно использовать для соединения двух витых пар с уже обжатыми разъемами RJ-45.

Помимо прямого назначения, удлинители удобно применять в тех случаях, когда конец кабеля заканчивается не одним разъемом, а двумя. Такой вариант возможен при построении сетей с пропускной способностью 100 Мбит/c, где для передачи сигнала достаточно использования только двух пар проводов.

Так же для подключения к одному кабелю сразу двух компьютеров без использования коммутатора можно использовать сетевой разветвитель. Но опять же стоит помнить, что в этом случае максимальная скорость обмена данными будет ограничена 100 Мбит/c.

Более подробно об обжимке витой пары, подключения розеток и характеристиках сетевых кабелей читайте в специальном материале.

Теперь, когда мы познакомились с основными компонентами локальной сети, пришло время поговорить о топологии. Если говорить простым языком, то сетевая топология - это схема, описывающая месторасположения и способы подключения сетевых устройств.

Существует три основных вида топологии сети: Шина, Кольцо и Звезда. При шинной топологии все компьютеры сети подключаются к одному общему кабелю. Для объединения ПК в единую сеть с помощью топологии «Кольцо», осуществляется их последовательное соединение между собой, при этом последний компьютер подключается к первому. При топологии «Звезда» каждое устройство подсоединяется к сети через специальный концентратор с помощью отдельного кабеля.

Наверное, внимательный читатель уже догадался, что для построения домашней или небольшой офисной сети преимущественно используется топология «Звезда», где в качестве устройств-концентраторов используются маршрутизаторы и коммутаторы.

Создание сети с применением топологии «Звезда» не требует глубоких технических знаний и больших финансовых вливаний. Например, с помощью коммутатора, стоимостью 250 рублей можно за несколько минут объединить в сеть 5 компьютеров, а при помощи маршрутизатора за пару тысяч рублей и вовсе построить домашнюю сеть, обеспечив несколько десятков устройств доступом к интернету и локальным ресурсам.

Еще одними несомненными преимуществами данной топологии являются хорошая расширяемость и простота модернизации. Так, ветвление и масштабирование сети достигается путем простого добавления дополнительных концентраторов с необходимыми функциональными возможностями. Так же в любой момент можно изменять физическое месторасположение сетевых устройств или менять их местами, чтобы добиться более практичного использования оборудования и уменьшить количество, а так же длину соединительных проводов.

Несмотря на то, что топология «Звезда» позволяет достаточно быстро изменять сетевую структуру, расположения маршрутизатора, коммутаторов и других необходимых элементов необходимо продумать заранее, сообразуясь с планировкой помещения, количеством объединяемых устройств и способами их подключения к сети. Это позволит минимизировать риски, связанные с покупкой неподходящего или избыточного оборудования и оптимизировать сумму ваших финансовых затрат.

Заключение

В этом материале мы рассмотрели общие принципы построения локальных сетей, основное оборудование, которое при этом используется и его назначение. Теперь вы знаете, что главный элементом практически любой домашней сети является маршрутизатор, который позволяет объединять в сеть множество устройств, использующих как проводные (Ethernet), так и беспроводные (Wi-Fi) технологии, при этом обеспечивая всем им подключение к интернету через один единственный канал.

В качестве вспомогательного оборудования для расширения точек подключения к локальной сети с помощью кабелей, используются коммутаторы, по сути, являющиеся разветвителями. Для организации же беспроводных соединений служат точки доступа, позволяющие с помощью технологии Wi-Fi не только подключать без проводов к сети всевозможные устройства, но и режиме «моста» соединять между собой целые сегменты локальной сети.

Что бы точно понимать, сколько и какого оборудования вам необходимо будет приобрести для создания будущей домашней сети, обязательно сначала составьте ее топологию. Нарисуйте схему расположения всех устройств-участников сети, которым потребуется кабельное подключение. В зависимости от этого выберите оптимальную точку размещения маршрутизатора и при необходимости, дополнительных коммутаторов. Каких-либо единых правил здесь нет, так как физическое расположение роутера и свитчей зависит от многих факторов: количества и типа устройств, а так же задач, которые на них будут возложены; планировки и размера помещения; требований к эстетичности вида коммутационных узлов; возможностей прокладки кабелей и прочих.

Итак, как только у вас появится подробный план вашей будущей сети, можно начинать переходить к подбору и покупке необходимого оборудования, его монтажу и настройке. Но на эти темы мы поговорим уже в наших следующих материалах.