Курс по основам компьютерных сетей на базе оборудования Cisco. Этот курс поможет вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA, так как за его основу взят курс Cisco ICND1.

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей, напомню, что эти записи основаны на программе Cisco ICND1 и помогут вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA. В этой теме мы сделаем попытку классифицировать компьютерные сети в зависимости от радиуса их действия, в нашем случае мы выделим шесть типов сетей передачи данных, вот они: BAN, PAN, LAN, CAN, MAN, WAN.

Сразу стоит отметить, что в дальнейшем нас не будут интересовать сети PAN и BAN, а также технологии, которые в этих сетях используются, мы сосредоточим свое внимание на компьютерных сетях масштаба LAN, то есть на небольших локальных компьютерных сетях, их технологиях и протоколах, которые также используются и в сетях масштаба CAN, MAN и даже WAN.

Перед началом я хотел бы вам напомнить, что ознакомиться с опубликованными материалами первой части нашего курса можно по ссылке: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».

1.21.1 Введение

Мы уже познакомились с принципами сетевого взаимодействия, который лежит в основе всех компьютерных сетей, работающих в современном мире. Теперь давайте попробуем классифицировать компьютерные сети, разделив их по радиусу действия и технологиям, которые лежат в основе этих сетей. Всего мы выделим шесть типов сетей, а именно: BAN, PAN, LAN, CAN, MAN, WAN, и будем двигаться от самых маленьких до самых больших.

Сразу же стоит заметить, что с изменением типа сети будут меняться технологии и оборудование, которое используется для реализации этих сетей, естественно, здесь мы не будем останавливаться на всех тонкостях, а лишь дадим краткое описание. Причина очень проста: дело в том, что сама Cisco выделила целых два курса для изучения технологий, которые используются в LAN сетях.

Также стоит отметить, что эти сети разные по своему масштабу, но их работу можно описать при помощи моделей передачи данных, которые мы рассмотрели ранее: модели OSI 7 и стека протоколов TCP/IP. Во всех ниже описанных задача передачи данных была решена путем декомпозиции, а данные в этих сетях инкапсулируются. Понятно, что характеристики компьютерных сетей и их требования зависят от размера, но сейчас в эти тонкости мы не будем вдаваться.

1.21.2 BAN или Body Area Network (нательная компьютерная сеть)

Термин BAN появился относительно недавно. Сети BAN или body area network представляют собой набор взаимодействующих устройств, которые могут быть встроены/имплантированы в тело человека или закреплены на поверхности тела. Эти устройства отличаются небольшими размерами и небольшой потребляемой мощностью. Устройства класса BAN должны будут получить широкое распространение в медицине: небольшие датчики имплантируются в человеческое тело и передают информацию на смартфон или любое другое устройство, имеющее достаточный объем памяти и возможность выхода в сеть Интернет, таким образом есть возможность отслеживать состояние конкретного пациента в динамике и получать всегда актуальную и достоверную информацию о его здоровье.

Как понятно из описания радиус сети BAN ограничивается 1-2 метрами. Сенсоры, снимающие показания в терминологии BAN называются BSU, эти сенсоры контролирует специальное устройство BCU, которое может взаимодействовать со смартфоном или ноутбуком пользователя.

Коротко выделим особенности Body Area Network: малый радиус действия, малое энергопотребление и продолжительная независимость от источника питания.

1.21.3 PAN или Personal Area Network (персональная компьютерная сеть)

Эти компьютерные сети обладают чуть большим масштабом, нежели BAN сети. Сети класса PAN предназначены для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу. Типичным примером такого взаимодействия является взаимодействие между ПК и беспроводной мышкой или клавиатурой. Раньше, когда Интернет не был так широко доступен, PAN-сети использовались для передачи данных между телефонами, при встрече люди легко могли обменяться аудио, видео или картинками благодаря таким технологиям как IrDa или Bluetooth (немного о видах сетевого взаимодействия написано здесь), которые лежат в основе Personal Area Network.

Но не стоит считать, что сети PAN сплошь беспроводные, такие технологии как USB или FireWire лежат в основе проводных PAN сетей. Радиус действия PAN сетей может быть ограничен несколькими сантиметрами, а может достигать примерно 30 метров. Еще одной отличительной особенностью персональных сетей является малое число участников: до 8 устройств. Также стоит упомянуть, что в PAN сетях необязательно должен быть механизм арбитража и контроля среды передачи данных, это можно охарактеризовать принципом: кто первый встал, того и тапки. Топология компьютерной сети типа PAN обычно представляет собой разновидность mesh topology.

1.21.4 LAN, ЛВС, Local Area Network или просто локальная компьютерная сеть

Локальная сеть – это как раз и есть тема курсов Cisco ICND1 и ICND2. Дело все в том, что эта программа как раз-таки и ориентирована на подготовку инженеров, которые смогут обуздать локальную сеть, состоящую из 300-500 хостов (узлов, компьютеров, про стандартные физические компоненты компьютерной сети читайте здесь). Сам же экзамен CCNA требует от испытуемого знать и понимать базовые технологии, которые обеспечивают взаимодействия этих 300 хостов друг с другом.

А что касается термина LAN, то тут не все так однозначно, в качестве локальной сети можно рассматривать вашу домашнюю сеть в центре которой находится роутер, один порт которого смотрит на провайдера, а другие интерфейсы (в том числе и радио интерфейсы, к которым вы подключаетесь по Wi-Fi) смотрят на ваши домашние устройства. Но термином Local Area Network можно назвать офисную сеть, где есть 3-4 отдела и 30-40 человек, а также термином LAN с успехом оперируют сетевые инженеры какого-нибудь завода, на котором работают несколько тысяч человек. LAN-сети могут иметь радиус действия до 1 километра, а также эти самые LAN-сети включают в себя устройства различного класса: конечные узлы в виде ПК, смартфонов, принтеров и других генераторов трафика и промежуточные узлы, задача которых состоит в том, чтобы доставить в целости и сохранности данные из пункта А в пункт Б, сюда могут входить: коммутаторы, роутеры, межсетевые экраны, хабы, хотя последние здесь упомянуты для истории, на реальных сетях вы уже их скорее всего не встретите (здесь можете более подробно почитать о разнице между хабами, коммутаторами и роутерами).

Физической основной для локальных сетей служат медные линии связи, чаще всего это витая пара, а также направленные Wi-Fi антенны, радиус действия которых достигает как раз примерно одного километра, если эта антенна диапазона 2.4 ГГц, если интересно, то в качестве примера можно привести такого производителя как Ubiquiti c его моделями NanoBeam M2 или PowerBeam M2.

1.21.5 CAN или Campus Area Network (кампусная компьютерная сеть)

Сети типа CAN объединяют несколько локальных сетей в одну. Например, у нас есть институт, у которого есть общежития и есть корпуса. Каждое отдельное общежитие или корпус – это локальная сеть, в которой устройства физически, чаще всего, соединены витой парой, а каждый корпус соединяется уже оптической линией связи. Это как правило, хотя можно встретить и что-нибудь другое, например, антенны диапазона E-Band или Wi-Max антенны.

Важно понимать, что в каждом отдельно взятом кампусе довольно-таки много генераторов и получателей трафика, которые начинают передачу данных тогда, когда им вздумается, поэтому пропускная способность линий между кампуса должна быть значительно выше, чем пропускная способность линии внутри кампуса. Радиус действия Campus Area Network можно обозначить так: от 1 до 5 километров.

1.21.5 MAN или Metropolitan Area Network (компьютерные сети масштаба города)

Как понятно из названия, MAN-сети – это сети в масштабах города. Понятно, что в физической основе таких сетей должно лежать что-то быстрое и позволяющее передавать данные на большие расстояния без потерь, из того, что на слуху в данный момент можно опять же выделить оптические линии связи, а также такую технологию как Wi-Max. Понятно, что построить сеть масштаба города да так, чтобы она удовлетворяла потребности всех участников и была достаточно отказоустойчивой, не каждому по карману, поэтому такие сети обычно строят и управляются специальными компаниями, которые предоставляют нам доступ в Интернет, обычно мы их называем провайдеры.

Провайдеры бывают разного уровня, если говорить про запад, то там можно выделить три уровня провайдеров, в зависимости от масштаба: континентального, национального и регионального масштаба. Кстати сказать, взаимодействие между уровнями и внутри уровней очень прозрачные и понятные. К сожалению, про ситуацию у нас так сказать нельзя.

К MAN сетям также можно отнести городские телевизионные и телефонные сети. Радиус таких сетей достигает 10-15 километров.

1.21.7 WAN или Wide Area Network (глобальные вычислительные сети)

И наконец самые большие сети, которые представлены в нашем списке – это WAN или глобальные сети, за редким исключением, такие сети не принадлежат отдельному лицу или компании. Типичным примером такой сети является Интернет, в который входят сети всех без исключения провайдеров (ну, кроме, Северной Кореи), сервера и сети крупных компаний, услуги которых тесно связаны с Интернет, например, Google, Яндекс, Microsoft или какой-нибудь хостинг провайдер.

Думаю, сетью, отличной от сети Интернет, но принадлежащей одной компании, можно назвать компьютерную сеть РЖД.

1.21.8 Завершая разговор о типах компьютерных сетей

Итак, мы коротко поговорили о типах компьютерных сетей и выделили шесть типов (BAN, PAN, LAN, CAN, MAN, WAN), их можно выделить больше или наоборот – меньше. Но, нам, как сетевым инженерам, пытающимся построить компьютерную сеть на основе оборудования Cisco, будут не интересны сети PAN (Personal Area Network) и сети BAN (Body Area Network), это не тот масштаб, такжу там используются протоколы и службы, которые нас интересует не так сильно. Но, как уже упоминалось выше, сети класса LAN – это тема всего дальнейшего и предыдущего разговора. А самое приятное здесь то, что технологии, используемые в локальных сетях, в той или иной степени будут применимы и в глобальных сетях.

Например, изучая локальную сеть, мы будем говорить про Ethernet, который работает на канальном и физическом уровне, и этот самый Ethernet будет работать у вас дома, если вы соедините два компьютера витой парой, и этот же Ethernet будет работать между двумя коммутаторами провайдера, соединенными оптическим кабелям, порты которых будут иметь пропускную способность, скажем, 10 Гигабит/с. Ладно, на физическом уровне в оптической линии связи Ethernet отличается от витой пары, но суть канального уровня у Ethernet никак не изменится.

Другой пример. У вас дома стоит роутер. Один порт этого роутера смотрит на провайдера, провайдер выдал на этот порт свой IP-адрес, используя протокол DHCP, а ваш роутер в свою очередь выдал IP-адреса вашим компьютерам и телефонам, используя этот же DHCP, это пример использования протоколов IP и DHCP в домашних условиях, но ведь точно такой же протокол IP используется и для взаимодействия на провайдерском уровне, а провайдер использует вместо роутера специальный DHCP-сервер, который работает по тому же принципу, что и ваш домашний роутер, правда вот реализация DHCP протокола на сервере может отличаться от реализации того же DHCP в роутере D-Link DIR-300, из которого будет нещадно выпилен функционал, не используемый в домашних условиях.

В общем и целом, можно сделать следующий вывод: изучив технологии, используемые в LAN-сетях, вы получите хороший фундамент для изучения технологий, которые применяются на более высоких уровнях, в сетях CAN, MAN и WAN.