Техническое обслуживание и ремонт компьютерных cетей

Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

Назначение компьютерных сетей:

При использовании компьютеров часто возникает проблема передачи данных с одного компьютера на другой.

Передать данные можно при помощи внешних носителей — дискет, компакт-дисков, переносных жестких дисков и других носителей. Однако этот способ хорош, если мы обмениваемся данными между двумя, да еще расположенными недалеко друг от друга, например, в одной комнате, и обмениваться информацией надо редко. А если компьютеров много и расположены они в разных комнатах 20-этажного здания или в разных концах города, а обмен данными между компьютерами должен быть частным? Тогда компьютеры надо соединить между собой, например, кабелем.

Если соединить два компьютера, то получится простейшая компьютерная сеть.

Теперь для передачи данных с одного компьютера на другой не требуется внешних носителей. Данные передаются быстро, в любом объеме и в любое время. В настоящее время интерес к сетям в мире очень велик, началось резкое разрастание сетей и в России. Это определяется следующими преимуществами подобных сетей: во многих организациях и фирмах подразделения рассредоточены на большие расстояния. Для оперативного управления и обмена информацией у этих организаций возникает необходимость объединить компьютеры в единую сеть.

Организация общего доступа к определенному виду данных или оборудованию (например, общая база данных в какой-либо организации — билетные кассы и т. п., коллективный доступ к дорогому лазерному принтеру). Использование сетей позволяет создать очень гибкую рабочую среду (возможность работать на домашнем компьютере, подключенном к сети учреждения).Оперативное получение нужной информации из библиотек и банков.

Сетевой протокол:

Работа любого сопряжения реализуется в соответствии с некоторыми протоколом. Протокол — это соглашения (правила) о том, как связываемые объекты (компьютеры и линии связи) взаимодействуют друг с другом. Одной из характеристик компьютерной сети является сетевой протокол. Сетевой протокол — это программа, содержащая набор правил, устанавливающих тип используемых данных, стандарты связи, правила обработки ошибок. Существует множество сетевых протоколов — CSMA/CD, SLIP, PPP, UUCP, ISO, OSI, TCP/IP.

Для передачи по сети файл разбивается на несколько частей — пакетов. Каждый пакет передается независимо от остальных. На конечном пункте в компьютере все пакеты собираются в один файл. Так как пакеты передаются независимо, то каждый пакет может дойти до конечного компьютера по своему пути.

Чтобы сеть, состоящая из равноправных компьютеров, работала, каждому компьютеру присваивается имя, и в каждый компьютер записывается таблица имен всех компьютеров сети и таблица соединений. Благодаря этим сведениям каждый компьютер «знает», по какому пути направить пакет. Вначале проверяется кратчайший путь, если он занят или разрушен, то проверяется следующий наиболее короткий путь и т. д. После того, как пакеты попадут на конечный компьютер, проверяется наличие всех пакетов, составляющих файл. Если какого-либо пакета не хватает, компьютер посылает запрос на компьютер-отправитель и сообщает какой пакет отсутствует. Нужный пакет заново посылается адресату. Все правила кодирования и пересылки файлов записываются в сетевом протоколе. Для этого был создан протокол Internet Protocol (IP), позволяющий делить файлы на пакеты и передавать пакеты от узла к узлу. Для объединения сетей, работающих по протоколу Internet Protocol (IP) и сетей, работающих по другим протоколам, необходимо было создать специальный межсетевой протокол. Этот протокол был создан в 1974 году и назван (TCP) transmission control protocol. Протокол TCP обеспечивал передачу пакетов между компьютеро-отправителем и компьютером-приемником; этот протокол позволял также досылать потерянные пакеты. Все эти свойства протокола TCP позволили использовать его для межсетевого обмена файлами. После объединения в 1882 году двух протоколов TCP и IP в один, протокол TCP/IP стал стандартным протоколом объединенной сети — Интернет. Сетевой протокол записывается и в компьютер в виде специальной программы.

Классификация сетей:

Существующие сети принято в настоящее время делить по территориальному признаку:

• 1. Локальные сети — охватывают небольшую территорию, действуют в пределах одного учреждения.
• 2. Региональные сети — действуют в пределах города, региона.
• 3. Глобальные сети — охватывают большие территории: страны, континенты.

Существует еще один класс сетей, которые трудно отнести и к глобальным и к локальным, — это общегородские, областные и региональные сети.

Конфигурация локальной сети:

Для связывания с внешними устройствами компьютер имеет порты, через которые можно принимать и передавать информацию. Через эти порты можно соединить два компьютера отрезком кабеля и они образуют сеть, для которой не требуется аппаратное и программное обеспечение.

К получившейся сети можно теперь добавить еще компьютеры. Соединить их можно двумя способами — последовательно и звездой. Конфигурация локальной сети называется топологией (рис. 3). Последовательное соединение можно в свою очередь, разделить на три типа — чисто последовательное, последовательное кольцом и последовательное по общей шине (рис. 4.) При этом информация передается последовательно с одного компьютера на другой и обратно. Схема работает быстро, но при разрыве одного из соединений или при неисправности одного компьютера, вся сеть выходит из строя. Практически эта схема почти не используется.

Рис. 3. Конфигурация локальной сети

Рис. 4. Последовательное соединение кольцом.

При этом соединении (рис.3) данные также передаются последовательно от компьютера к компьютеру, но по сравнению с простым последовательным соединением, данные могут передаваться в двух направлениях, что повышает устойчивость к неполадкам сети. Один разрыв не выводит сеть из строя, но два разрыва делают сеть нерабочей. Кольцевая сеть достаточно широко применяется. В основном, из-за высокой скорости передачи данных. Кольцевые сети — самые скоростные.

Рис. 5.Последовательно по общей шине.

При таком соединении (рис. 5.) обмен может производится между любыми компьютерами сети, независимо от остальных. При повреждении связи одного компьютера с общей шиной этот компьютер отключается от сети, но вся сеть работает. В этом смысле сеть достаточно устойчива, но если повреждается шина, то вся сеть выходит из строя.

Рис. 6. Соединение звездой.

При соединении звездой (рис.6) сеть очень устойчива к повреждениям. При повреждении одного из соединений от сети отключается только один компьютер. Кроме того, эта схема соединения позволяет создавать сложные разветвления сети. Устройства, которые позволяют организовывать сложные структуры сетей называются концентраторами и коммутаторами.

Работу с компьютерными сетями на предприятии выполняет системный администратор. Будущий администратор решает вопросы планирования сети, выбора и, возможно, приобретения сетевого оборудования. Администратор наблюдает за ходом монтажа сети и следит за тем, чтобы были выполнены все требования, сформулированные на этапе планирования.

После того как все сетевое оборудование смонтировано, администратор проверяет его и устанавливает на серверы и рабочие станции сетевое программное обеспечение. Далее администратор должен зарегистрировать в сети всех пользователей, назначив, для них идентификатор и пароль. В качестве идентификатора лучшего всего использовать фамилию или имя пользователя.

В процессе нормальной работы сети в обязанности администратора входит контроль за использованием сетевых ресурсов, регистрация новых пользователей, изменение прав доступа пользователей к сетевым ресурсам, а также своевременное копирование и резервирование данных. Если происходит сбой в работе сетевой аппаратуры или любая другая неприятность, нарушающая нормальную работу пользователей сети, администратор участвует в восстановлении работоспособности системы. Прежде всего, он находит неисправность или ошибку. Если сбой не связан с аппаратурой, а вызван неправильной работой сетевого программного обеспечения или ошибкой пользователя, администратор восстанавливает работоспособность системы самостоятельно. Если же возникла неисправность в аппаратуре, администратор обращается к техническому персоналу. В небольших фирмах администратор сети часто по совместительству выполняет и обязанности технического персонала, поэтому он должен быть знаком с аппаратным обеспечением компьютера и должен уметь выполнять хотя бы простейший ремонт компьютеров.

На администратора также обычно возлагается обучение пользователей, поэтому он должен быть в состоянии ответить на любой, даже самый каверзный, вопрос пользователя, связанный с работой в сети.

Еще одна, весьма непростая, задача, возлагаемая на администратора сети, — интеграция разнородного программного обеспечения, которое используется на файл-серверах, серверах систем управления базами данных (СУБД), на рабочих станциях. Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необходимо также иметь динамичные способы обращения к информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы; реализовывать сложную математическую и логическую обработку данных. Управление крупными предприятиями, управление экономикой на уровне страны требуют участия в этом процессе достаточно крупных коллективов. Такие коллективы могут располагаться в разных районах города, в различных регионах страны и даже в различных странах. Для решения задач управления, обеспечивающих реализацию экономической стратегии, становятся важными и актуальными скорость и удобство обмена информацией, а также возможность тесного взаимодействия всех участвующих в процессе выработки управленческих решений.

Принцип централизованной обработки данных не отвечал высоким требованиям. Кратковременный выход из строя централизованной ЭВМ приводил к роковым последствиям для системы в целом, так как приходилось дублировать функции центральной ЭВМ, значительно увеличивая затраты на создание и эксплуатацию систем обработки данных.

Таким образом, во время прохождения производственной практики произошло ознакомление с обязанностями и характером деятельности системного администратора. Сетевые адаптеры или NIC (Network Interface Card) — это сетевое оборудование, обеспечивающее функционирование сети на физическом и канальном уровнях.

Сетевой адаптер относится к периферийному устройству компьютера, непосредственно взаимодействующему со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами.

Это устройство решает задачи надежного обмена двоичными данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по внешним линиям связи.

Как и любой контроллер компьютера, сетевой адаптер работает под управлением драйвера операционной системы, и распределение функций между сетевым адаптером и драйвером может изменяться от реализации к реализации.

Компьютер, будь то сервер или рабочая станция, подключается к сети с помощью внутренней платы — сетевого адаптера (хотя бывают и внешние сетевые адаптеры, подключаемые к компьютеру через параллельный порт). Сетевой адаптер вставляется в гнездо материнской платы. Карты сетевых адаптеров устанавливаются на каждой рабочей станции и на файловом сервере. Рабочая станция отправляет запрос к файловому серверу и получает ответ через сетевой адаптер, когда файловый сервер готов. Сетевые адаптеры преобразуют параллельные коды, используемые внутри компьютера и представленные маломощными сигналами, в последовательный поток мощных сигналов для передачи данных по внешней сети. Сетевые адаптеры должны быть совместимы с кабельной системой сети, внутренней информационной шиной ПК и сетевой операционной системой.

Настройка сетевого адаптера и трансивера Для работы персонального компьютера в сети надо правильно установить и настроить сетевой адаптер. Для адаптеров, отвечающих стандарту PnP, настройка производится автоматически. В ином случае необходимо настроить линию запроса на прерывание IRQ (Interrupt Request Line) и адрес ввода/вывода (Input/Output address).

Обычно сетевая карта работает с конфликтами, если двум устройствам назначен один и тот же ресурс (запроса на прерывание или адрес ввода/вывода). Сетевые карты поддерживают различные типы сетевых соединений. Физический интерфейс между самой сетевой картой и сетью называют трансивером (transceiver) — это устройство, которое как получает, так и посылает данные. Трансиверы на сетевых картах могут получать и посылать цифровые и аналоговые сигналы. Тип интерфейса, который использует сетевая карта, часто может быть физически определен на сетевой карте. Перемычки, или джамперы (маленькие перемычки, соединяющие два контакта), могут быть настроены для указания типа трансивера, который должна использовать сетевая карта в соответствии со схемой сети. Например, перемычка в одном положении может включить разъем RJ-45 для поддержки сети типа витая пара, в другом — поддержку внешнего трансивера.

Функции сетевых адаптеров:

Сетевые адаптеры производят семь основных операций при приеме или передачи сообщения:

• 1. Гальваническая развязка с коаксиальным кабелем или витой парой. Для этой цели используются импульсные трансформаторы. Иногда для развязки используются оптроны.
• 2. Прием (передача) данных. Данные передаются из в адаптер или из адаптера в память ПК через программируемый канал ввода/вывода, канал прямого доступа или разделяемую память.
• 3. Буферизация. Для согласования скоростей пересылки данных в адаптер или из него со скоростью обмена по сети используются буфера. Во время обработки в сетевом адаптере, данные хранятся в буфере. Буфер позволяет адаптеру осуществлять доступ ко всему пакету информации. Использование буферов необходимо для согласования между собой скоростей обработки информации различными компонентами локальной вычислительной сети.
• 4. Формирование пакета. Сетевой адаптер должен разделить данные на блоки в режиме передачи (или соединить их в режиме приема) данных и оформить в виде кадра определенного формата. Кадр включает несколько служебных полей, среди которых имеется адрес компьютера назначения и контрольная сумма кадра, по которой сетевой адаптер станции назначения делает вывод о корректности доставленной по сети информации.
• 5. Доступ к каналу связи. Набор правил, обеспечивающих доступ к среде передачи. Выявление конфликтных ситуаций и контроль состояния сети.
• 6. Идентификация своего адреса в принимаемом пакете. Физический адрес адаптера может определяться установкой переключателей, храниться в специальном регистре или прошиваться в постоянное запоминающее устройство.
• 7. Преобразование параллельного кода в последовательный код при передаче данных, и из последовательного кода в параллельный при приеме. В режиме передачи данные передаются по каналу связи в последовательном коде.
• 8. Кодирование и декодирование данных. На этом этапе должны быть сформированы электрические сигналы, используемые для представления данных. Большинство сетевых адаптеров для этой цели используют манчестерское кодирование. Этот метод не требует передачи синхронизирующих сигналов для распознавания единиц и нулей по уровням сигналов, а вместо этого для представления 1 и 0 используется перемена полярности сигнала.
• 9. Передача или прием импульсов. В режиме передачи закодированные электрические импульсы данных передаются в кабель (при приеме импульсы направляются на декодирование).

Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.

Типы сетевых адаптеров:

Сетевые адаптеры различаются по типу и разрядности используемой в компьютере внутренней шины данных — ISA, EISA, PCI, MCA.

Сетевые адаптеры различаются также по типу принятой в сети сетевой технологии — Ethernet, Token Ring, FDDI и т. п. Как правило, конкретная модель сетевого адаптера работает по определенной сетевой технологии (например, Ethernet).

Различные типы сетевых адаптеров отличаются не только методами доступа к среде и протоколами, но еще и следующими параметрами:

• — скорость передачи;
• — объем буфера для пакета;
• — тип шины;
• — быстродействие шины;
• — совместимость с различными микропроцессорами;
• — использование прямого доступа к памяти (DMA);
• — адресация портов ввода/вывода и запросов прерывания;
• — конструкция разъема.

Наиболее известны следующие типы адаптеров:

Адаптеры Ethernet представляют собой плату, которая вставляется в свободный слот материнской (системной) платы компьютера. Чаще всего адаптеры Ethernet имеют для связи с сетью два внешних разъема: для коаксиального кабеля (разъем BNC) и для кабеля на витой паре. Для выбора типа кабеля применяются перемычки или переключатели, которые устанавливаются перед подключением адаптера к сети.

Адаптеры Fast Ethernet производятся изготовителями с учетом определенного типа среды передачи. Сетевой кабель при этом подключается непосредственно к адаптеру (без трансивера).

Оптические адаптеры стандарта 10BASE-FL могут устанавливаться в компьютеры с шинами ISA, PCI, МСА. Эти адаптеры позволяют отказаться от внешних преобразователей среды и от микротрансиверов. При установке этих адаптеров возможна реализация полнодуплексного режима обмена информацией. Для повышения универсальности в оптических адаптерах сохраняется возможность соединения по витой паре с разъемом RJ-45.

Для спецификации 100BASE-FX соединение концентратора и адаптера по оптоволокну осуществляется с использованием оптических соединителей типа SC или ST. Выбор типа оптического соединителя (SC или ST) зависит от того, новая или старая это инсталляция. Для этой спецификации выпускаются сетевые адаптеры, совместимые с шиной PCI. Адаптеры способны поддерживать как полудуплексный, так и полнодуплексный режим работы. Для облегчения настройки и эксплуатации на переднюю панель адаптера вынесено несколько индикаторов состояния. Кроме того, существуют модели адаптеров, способные работать как по одномодовому, так и по многомодовому оптоволоконному кабелю.

Сетевые адаптеры для технологии Gigabit Ethernet предназначены для установки в сервера и мощные рабочие станции. Для повышения эффективности работы они способны поддерживать полнодуплексный режим обмена информацией.

Для обжатия витой пары потребуется витая пара, джеки, обжимка.

Витая пара — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой, покрытых пластиковой оболочкой.

Джеки — Это специальные разъемы RJ-45, которые необходимо соединить, с помощью обжимки с кабелем.

Обжимные клещи — специальный инструмент для обжатия витой пары.

Порядок разводки проводов витой пары для разъемов RJ-45 зависит от назначения соединительной линии, технологии и стандарта передачи данных. Ниже приведены рисунки для локальных вычислительных сетей Ethernet для стандартов использующих медный кабель — витые пары (Twisted Pair).

Абривиатура таких стандартов как правило имеет вид — TX (например, 10Base-TX, 100Base-TX) Цифра в названии стандарта говорит о несущей частоте передачи данных. Для каждого стандарта используются специальные схемы обжима кабеля, используются различные кабели, применяются специфические ограничения по длине кабеля и количеству соединителей и коммутирующих устройств. Ниже представлен относительно универсальный способ обжима.

Для 10Base-TX и 100Base-TX задействованы лишь оранжевые и зеленые проводки (контакты 1+2 и 3+6).Синюю пару часто используют для телефонных линий (контакты 4+5). Для технологий 1000Base-TX и ряда других менее популярных задействованы 8 контактов, также для Gigabit технологий рекомендую использовать экранированную витую пару (рис. 11.).

Рис. 11 Вид сверху со стороны контактов.

Когда в первый раз выполняется обжим витой пары, возникнут определенные трудности. Следующие действия, как правильно обжать сетевой кабель, помогут быстрее и качественнее сделать данную работу.

Последовательные действия:

• -аккуратно надрезать изоляцию кабеля, снять ее с витой пары.
• -распутать провода и выпрямить их, чтобы было проще выставить в нужном порядке
• -выровнять их и аккуратно вставить в разъем RJ-45.

Важно вставить провода полностью, до конца, и не перепутать начало последовательности.

Необходимо сделать так, чтобы оплетка витой пары вошла разъем RJ-45. Это защитит провода от повреждений и сделает кабель надежным. Вставить витую пару с надетым разъемом в обжимку и обжать кабель.