LAN (Local Area Network)

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 02:41, 29 декабря 2016.

LAN (Local Area Network) (локальная вычислительная сеть, ЛВС) — компьютерная сеть, соединяющая компьютеры на небольшой территории, такой как частные дома, офисные здания и комплексы, учебные заведения.

Наиболее часто для построения локальных сетей используются такие технологии, как Ethernet и Wi-Fi. Исторически также использовались ARCNET, Token ring, и AppleTalk.

История

Возрастающее использование компьютеров в университетах и исследовательский лабораториях в конце 1960-х годов создало потребность в высокоскоростных соединениях между компьютерными сетями. В 1970 году Национальная лаборатория имени Лоуренса в Беркли выпустила отчёт о росте их внутренней сети "Octopus".

Несколько экспериментальных и коммерческих технологий построения локальных сетей были разработаны в 1970-х годах. Сеть Cambridge Ring была разработана в Компьютерной лаборатории Кембриджского университета в 1974 году. Ethernet был создан компанией Xerox PARC в 1973–1975 и запатентован (U.S. Patent 4,063,220). В 1976 Роберт Меткалф и Дэвид Боггс опубликовали статью "Distributed Packet-Switching for Local Computer Networks". Технология ARCNET была разработана компанией Datapoint Corporation в 1976 и анонсирована в 1977; в декабре 1977 года она была впервые коммерчески использована в Chase Manhattan Bank в Нью-Йорке.

Построение и классификация сети

Существует множество способов классификации сетей. Основным критерием классификации принято считать способ администрирования. То есть в зависимости от того, как организована сеть и как она управляется, её можно отнести к локальной, распределённой, городской или глобальной сети. Управляет сетью или её сегментом сетевой администратор. В случае сложных сетей их права и обязанности строго распределены, ведётся документация и журналирование действий команды администраторов.

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные, оптические связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные — черезWi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь связь с другими локальными сетями через шлюзы, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Следует отметить, что ранее использовались протоколы Frame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, ctntdst rjvvenfnjhsы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны.

Маршрутизация в локальных сетях используется примитивная, если она вообще необходима. Чаще всего это статическая либо динамическая маршрутизация (основанная на протоколе RIP).

Иногда в локальной сети организуются рабочие группы — формальное объединение нескольких компьютеров в группу с единым названием.

Сетевой администратор — человек, ответственный за работу локальной сети или её части. В его обязанности входит обеспечение и контроль физической связи, настройка активного оборудования, настройка общего доступа и предопределённого круга программ, обеспечивающих стабильную работу сети.

Технологии локальных сетей реализуют, как правило, функции только двух нижних уровней модели OSI - физического и канального. Функциональности этих уровней достаточно для доставки кадров в пределах стандартных топологий, которые поддерживают LAN: звезда, общая шина, кольцо и дерево. Однако из этого не следует, что компьютеры, связанные в локальную сеть, не поддерживают протоколы уровней, расположенных выше канального. Эти протоколы также устанавливаются и работают на узлах локальной сети, но выполняемые ими функции не относятся к технологии LAN.

Адресация

В локальных сетях, основанных на протоколе IPv4, могут использоваться специальные адреса, назначенные IANA (стандарты RFC 1918 и RFC 1597):

  • 10.0.0.0 — 10.255.255.255;
  • 172.16.0.0 — 172.31.255.255;
  • 192.168.0.0 — 192.168.255.255.

Такие адреса называют частными, внутренними, локальными или «серыми»; эти адреса не доступны из сети Интернет. Необходимость использовать такие адреса возникла из-за того, что при разработке протокола IP не предусматривалось столь широкое его распространение, и постепенно адресов стало не хватать. Для решения этой проблемы был разработан протокол IPv6, однако он пока малопопулярен. В различных непересекающихся локальных сетях адреса могут повторяться, и это не является проблемой, так как доступ в другие сети происходит с применением технологий, подменяющих или скрывающих адрес внутреннего узла сети за её пределами — NAT или прокси дают возможность подключить ЛВС к глобальной сети (WAN). Для обеспечения связи локальных сетей с глобальными применяются маршрутизаторы (в роли шлюзов и файрволов).

Конфликт IP адресов — распространённая ситуация в локальной сети, при которой в одной IP-подсети оказываются два или более компьютеров с одинаковыми IP-адресами. Для предотвращения таких ситуаций и облегчения работы сетевых администраторов применяется протокол DHCP, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP.

LAN и WAN

LAN (Local Area Network) – локальная сеть. WAN (Wide Area Network) – глобальная сеть. Главная разница между ними в назначении сетей. WAN – сеть внешняя, соединяющая группы локальных сетей и отдельные компьютеры независимо от места их нахождения. Участники сети могут взаимодействовать друг с другом с учетом ограничений технологий подключения (в основном на скорость передачи данных). Глобальная сеть Интернет – самая известная, но не единственная сеть WAN на настоящее время. LAN – локальная сеть, внутренняя, объединяющая отдельные компьютеры, сегменты сети и группы сетей, расположенных в непосредственной близости друг от друга.

Основные различия локальных и глобальных сетей:

  • Размер сети. Локальная сеть, как правило включает в себя либо одно здание, либо территорию кампуса – комплекса расположенных рядом зданий. Глобальная сеть может распределяться на гораздо большие расстояния, например, VPN-линк между удалёнными офисами в разных городах – это глобальная сеть.
  • Количество подключенных пользователей. К локальной сети, как правило, подключено большое количество пользователей. Каждый компьютер в офисе – это узел локальной сети. В то же время, WAN обычно имеет меньшее количество узлов: например, в предыдущем примере с удалённым офисом, у нас будет всего два узла: маршрутизатор основного офиса и маршрутизатор удалённого офиса.
  • Типом сервисов, доступных на узлах сети. Например, на узлах локальной сети обычно используются службы доступа к файлам и принтерам (SMB) в то же время, на узлах глобальной сети – маршрутизаторах и службы соответствующие: VPN, маршрутизация и т.п.

Глобальные сети отличаются от локальных сетей в первую очередь на физическом и канальном уровнях модели OSI. На сетевом уровне, как правило, отличий нет – там может использоваться тот же протокол IPv4, что и в локальной сети. Отличия на первых двух уровнях модели OSI : на физическом уровне - стандартом для LAN в настоящий момент является Ethernet по витой паре; отличия на канальном уровне - использование разных протоколов: для LAN это Ethernet и 802.11 (как правило), для WAN – PPP, HDLC, Frame Relay.

Проводные сети

Большинство ранних локальных сетей было основано на различных видах коаксиального кабеля. Экранированная витая пара использовалась в сетях Token Ring компании IBM. В 1984 году компания StarLAN показала возможность использования простой неэкранированной витой пары, создав LAN с использованием Cat3-кабеля, используемого для обычных телефонных сетей. Это привело к разработке таких стандартов как 10BASE-T и его последователей.

Оптоволоконные кабели обычно используются для связи между коммутаторами, в то время как оптоволокно до компьтера конечного пользователя редко используется.

WLAN (Wireless LAN)

В настоящее время многие локальные сети частично или полностью основаны на беспроводных технологиях. Смартфоны, планшеты и ноутбуки обычно имеют встроенную поддержку беспроводных сетей. Во WLAN пользователи могут свобожно перемещаться в зоне покрытия. Беспроводные сети стали популярными в домах и малом бизнесе из-за лёгкости установки. Гостям часто предлагается доступ в интернет через хот-спот.

LAN и VPN

Связь с удалённой локальной сетью, подключенной к глобальной сети, из дома/командировки/удалённого офиса часто реализуется через VPN. При этом устанавливается VPN-подключение к пограничному маршрутизатору.

Особенно популярен следующий способ организации удалённого доступа к локальной сети:

  1. Обеспечивается подключение снаружи к маршрутизатору, например по протоколу PPPoE, PPTP или L2TP (PPTP+IPSec).
  2. Так как в этих протоколах используется PPP, то существует возможность назначить абоненту IP-адрес. Назначается свободный (не занятый) IP-адрес из локальной сети.
  3. Маршрутизатор (VPN, Dial-in сервер) добавляет proxyarp — запись на локальной сетевой карте для IP-адреса, который он выдал VPN-клиенту. После этого, если локальные компьютеры попытаются обратиться напрямую к выданному адресу, то они после ARP-запроса получат MAC-адрес локальной сетевой карты сервера и трафик пойдёт на сервер, а потом и в VPN-туннель.

См. также