Учебно-методическое пособие Тамбов (стр. 1 из 8)

ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет»

Педагогический Интернет-клуб

Севастьянов С.Ю.

Администратор школьной Интеpнет-площадки

Учебно-методическое пособие

Тамбов

2006

В учебно-методическом пособии приведена информация, необходимая для понимания принципов работы сетей, построенных по технологии Internet/Intranet - от базовых принципов работы таких сетей до самостоятельного монтажа сетевого оборудования и настройки сетевых средств MS Windows. Материал рассчитан на учителя-предметника, не имеющего специальной подготовки в области сетевых технологий.

Содержание

0. Сеть - своими руками 4

1. Физическая структура сети 4

1.1. Как работает Ethernet 6

1.2. Варианты реализации Ethernet 9

1.2.1. Немного о проводах 9

1.2.2. Ethernet на коаксиале 11

1.2.3. Витая пара: 10 и 100 14

1.2.4. Витая пара: более сложные схемы 18

1.2.5. 1000 Мбит/сек и далее 20

1.2.6. Новости хабостроения 21

1.3. Некоторые советы по самостоятельному построению сети 21

2. Протоколы TCH/IP 22

2.1. Адресация в Internet 22

2.2. Где взять IP-номера для локальной сети 24

2.3. Обмен пакетами в локальной сети 25

2.4. Роутинг 28

2.5. Как роутить дальше? 30

2.6. Имена машин 31

2.7. TCP, UDP и далее 32

2.8. NAT и Proxy 33

3. Настройка TCP/IP в MS Windows 34

3.1. IP для Windows 98 35

3.2. IP для Windows XP 42

3.3. Немного о DHCP 45

3.4. Роутинг 46

3.5. Выход в Internet 46

Литература 48

Об этом пособии и его авторе 49

0. Сеть - своими руками

В вашей школе есть пара компьютеров. Или пять, неважно. Компьютеры более-менее новые, класса Pentuim-3 и выше. Но стоят эти компьютеры каждый сам по себе, и приходится файлы между ними перебрасывать на дискетках... Ситуация жизненная? К сожалению, да.

Но попробуйте посмотреть повнимательнее на системные блоки со стороны задней стенки. Нет ли там значка, напоминающего 2-3 соединенных между собой компьютера, а рядом - вот такого разъема, причем пустого? Разъем похож на телефонный, но имеет не 4 контакта, а 8.

Шанс, что такой разъем есть, очень велик. А его наличие означает, что Вы имеете сетевую карту, распаянную прямо на системную плату. И это значит, что у Вас есть все для построения локальной сети. Точнее, почти все. А при наличии сети можно не только передавать файлы с компьютера на компьютер без всяких дискет, но и выходить в Internet не с единственного компьютера, а со всех, сделать внутришкольный сайт, и еще много интересного.

Не расстраивайтесь, если сетевых карт нет. Их можно добавить, причем часто - с минимальными затратами, от нескольких десятков рублей на компьютер.

Конечно, в общем случае создание локальной сети - достаточно сложная задача, для решения которой необходимы профессионалы. Задача дорогостоящая, причем приходится платить значительные суммы не только за оборудование, но и за их работу. Не следует думать, что можно стать таким специалистом, прослушав небольшой курс лекций и изучив пару книжек.

Однако бывают простейшие случаи. И тогда построение сети может быть по силам обычному учителю, не имеющему специальной подготовки. Именно для таких ситуаций и предназначено данное пособие.

Кстати, автор имеет успешный опыт руководства работой по созданию сети по телефону (межгород!) с предварительной часовой лекцией.

1. Физическая структура сети

Локальная сеть состоит из компьютеров и соединяющих их проводов. Впрочем, часто аппаратура не позволяет соединить компьютеры непосредственно, и тогда ним добавляются дополнительные блоки, обеспечивающие связь.

Разумеется, в каждый компьютер должно быть установлено некое устройство, обеспечивающее передачу и прием информации на расстоянии до нескольких десятков метром. Такое устройство обычно называется сетевой картой. Карта может быть отдельной платой, а бывает распаяна на системной.

Если компьютеров два, то соединить их между собой можно единственным образом.

А вот если компьютеров три и более, то существенно разных способов их соединения - много.

Например, можно соединить каждый компьютер с двумя соседними и получить кольцо.

Можно соединить каждый компьютер с центральным компьютером или специальным блоком (не компьютером). Такая структура называется "звезда".

Можно вообще соединить каждый компьютер с каждым и получить полносвязную сеть.

Конкретный способ соединения называется топологией сети.

Когда речь идет о глобальных сетях, с расстояниями в километры, а то и сотни километров, стоимость кабелей и их прокладки существенно превосходит стоимость всего остального, и выбор топологии определяется в первую очередь экономическими соображениями.

Для локальных же сетей, расположенных в пределах комнаты или здания, основную часть стоимости составляет оборудование - сетевые карты и, если требуются, дополнительные блоки. Любая добавка увеличивает стоимость, иногда - весьма сильно. Поэтому топология определяется почти всегда свойствами имеющегося сетевого оборудования.

В восьмидесятые-девяностые годы прошлого века использовалось довольно большое разнообразие сетевого оборудования: Arcnet, Token Ring, Apple Talk, многочисленные полукустарные разработки, вроде Иолы. Соответственно в ходу были "кольца" и "звезды".

Сейчас подавляющее большинство локальных сетей (и, в том числе, все недорогие сети) построены на оборудовании Ethernet различных модификаций. Другие технологии либо не выдержали конкуренции, либо занимают узкую нишу сетей специального назначения, часто весьма дорогих.

Вот об Ethernet мы и будем говорить в дальнейшем.

1.1.Как работает Ethernet

С точки зрения топологии Ethernet - это шина.

Термин шина (bus) означает, что имеется некий провод или группа проводов, объединенная в единый кабель, к которому подключаются все компьютеры сети. Именно этот провод и является шиной.

Чем же хороша такая топология? Во-первых, каждый компьютер может обмениваться данными с любым другим непосредственно (вспомним топологию "кольцо" - тут данные должны пройти промежуточные компьютеры). Во-вторых, количество проводов не слишком-то велико (сравните с полносвязной сетью).

Конечно же, у шины есть и недостатки, основным из которых является невозможность обмениваться данными одновременно между несколькими парами машин. Представим себе, что идет обмен между машинами 1 и 2. Если в это же время машины 3 и 4 тоже попытаются обменяться данными, то ничего не получится, ведь все они подключены к единому проводу. Хуже того, уже ведущийся обмен также нарушится. Вторым недостатком является полный выход сети из строя при неисправной шине.

Существуют методы устранения обоих недостатков, об этом речь пойдет дальше.

За годы своего существования Ethernet постепенно менялся. Имеется довольно много вариантов, отличающихся скоростью передачи данных и конструктивными особенностями. Все они совместимы между собой, чаще всего для объединения требуется дешевый переходной блок; иногда можно обойтись и без него.

В случае объединения в одну сеть оборудования, работающего с разными скоростями, более скоростное оборудование подстраивается под меньшую скорость. Точнее, в обмене данными между двумя конкретными машинами сети используется та скорость, которую понимает оборудование обеих машин. Для другой пары машин скорость может быть другой.

Как же работает Ethernet?

Каждая карта Ethernet, вставляемая в компьютер, имеет уникальный номер, задаваемый изготовителем. Слово "уникальный" означает, что номера никогда не совпадают. Номер имеет длину 6 байт. Общепринято записывать номер в виде шести пар шестнадцатеричных цифр, разделенных тире или точками. Например, карта в машине автора имеет номер 00-0a-e6-64-d7-67. Номер карты часто называют мак-адресом.

(Тем, кто не знает, что такое "шестнадцатеричная цифра": давайте пока не будем отвлекаться, а просто примиримся с тем, что при записи чисел в такой форме используются не только цифры 0,1,...9, но и буквы латинского алфавита от "a" до "f".)

При обмене данными информация режется на части. Длина каждого куска может быть довольно большой, но на практике редко превышает полторы тысячи байт.

В каждом куске полезная информация, ради которой он, собственно говоря, и посылается по сети, дополняется служебной. Мы не будем лезть в детали, отметим только существенный для нас момент: в служебной информации присутствуют номера карт отправителя и получателя. (Для наглядности можно представить себе, что наши данные вложены в конверт, на котором написаны адрес получателя и отправителя. К этой аналогии мы будем возвращаться в дальнейшем.) Блок данных вместе со служебной информацией называется Ethernet-пакет.

В обычных условиях все компьютеры, точнее, их сетевые карты, "слушают" шину. В какой-то момент времени один из компьютеров решает, что нужно послать пакет другому компьютеру, и делает это. Все остальные карты, слушая шину, имеют возможность получить этот пакет. Но в начале пакета идет номер карты-получателя. Каждая карта сравнивает его со своим собственным. Если номера не совпали, карта игнорирует пакет, а вот если совпали, то осуществляется прием пакета. Номера же карт, как мы помним, уникальные, следовательно, пакет будет принят только одной картой. Она-то и есть получатель пакета!

Если при слушании шины карта-отправитель обнаруживает, что передача уже ведется какой-то другой картой, она должна просто подождать конца передачи, и только потом начать передавать свой пакет. Это свойство заложено в конструкцию карты. А может ли возникнуть ситуация, когда 2 карты послушали-послушали шину, и одновременно начали передачу? К сожалению, может, и бывает не так уж и редко. Называется эта ситуация "коллизией". Пакеты двух карт накладываются друг на друга, принять не удается ни один. Что ж, это предусмотрено разработчиками. Обнаружив коллизию, карта должна немного подождать, и затем повторить передачу. Если сеть невелика, повторная передача спасает положение. При очень большой сети (сотни машин) или при интенсивном обмене данными коллизии возникают столь часто, что скорость сети сильно падает. Приходится делить сеть на части.