Сетевой адаптер (Network Interface Card, NIC) - это периферийное устройство компьютера, непосредственно взаимодействующее 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. Сетевые адаптеры и кабели являются аппаратной основой организации компьютерных сетей, их нормальная работа жизненно важна для сети. С кабелями и адаптерами связано обычно 80% неполадок в сети.
Сетевой адаптер вместе со своим драйвером реализует второй, канальный уровень модели открытых систем в конечном узле сети – компьютере.
Сетевой адаптер совместно с драйвером выполняет две операции: передачу и прием кадра.
В каждом компьютере должен быть установлен сетевой адаптер, обеспечивающий подключение к выбранному типу кабеля. Платы сетевого адаптера выступают в качестве физического интерфейса, или соединения между компьютером и сетевым кабелем. Платы вставляются в слоты расширения всех сетевых компьютеров и серверов.
В большинстве современных стандартов для локальных сетей предполагается, что между сетевыми адаптерами взаимодействующих компьютеров устанавливается специальное коммуникационное устройство (концентратор, мост, коммутатор или маршрутизатор), которое берет на себя некоторые функции по управлению потоком данных.
Сетевой адаптер обычно выполняет следующие функции:
· формление передаваемой информации 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.
· Получение доступа к среде передачи данных. В локальных сетях в основном применяются разделяемые между группой компьютеров каналы связи (общая шина, кольцо), доступ к которым предоставляется по специальному алгоритму (наиболее часто применяются метод случайного доступа или метод с передачей маркера доступа по кольцу).
· Кодирование последовательности бит кадра последовательностью электрических сигналов при передаче данных и декодирование при их приеме.
· Преобразование информации из параллельной формы в последовательную и обратно. Эта операция связана с тем, что для упрощения проблемы синхронизации сигналов и удешевления линий связи в вычислительных сетях информация передается в последовательной форме, бит за битом, а не побайтно, как внутри компьютера.
· Синхронизация битов, байтов и кадров. Для устойчивого приема передаваемой информации необходимо поддержание постоянного синхронизма приемника и передатчика информации. Сетевой адаптер использует для решения этой задачи специальные методы кодирования, не использующие дополнительной шины с тактовыми синхросигналами. Эти методы обеспечивают периодическое изменение состояния передаваемого сигнала, которое используется тактовым генератором приемника для подстройки синхронизма. Кроме синхронизации на уровне битов, сетевой адаптер решает задачу синхронизации и на уровне байтов, и на уровне кадров.
Функцией сетевого адаптера является передача и прием сетевых сигналов из кабеля. Адаптер воспринимает команды и данные от сетевой операционной системы (ОС), преобразует эту информацию в один из стандартных форматов и передает ее в сеть через подключенный к адаптеру кабель.
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). В связи с тем, что для каждой технологии сейчас имеется возможность использования различных сред передачи данных (тот же Ethernet поддерживает коаксиальный кабель, неэкранированную витую пару и оптоволоконный кабель), сетевой адаптер может поддерживать как одну, так и одновременно несколько сред. В случае, когда сетевой адаптер поддерживает только одну среду передачи данных, а необходимо использовать другую, применяются трансиверы и конверторы.
В настоящее время многие сети создаются с использованием идеологии структурированных кабельных систем (структурированная разводка, structured wiring), которым уделено особое внимание. Это понятие может по-разному трактоваться теми, кто прокладывает кабель, и проектировщиками сетей.
Мы будем так называть способ прокладки кабеля, при котором он расходится по горизонтали в виде звезды, в центре которой находится один или несколько стоечных концентраторов или коммутаторов, расположенных в телекоммуникационных комнатах или монтажных шкафах (телекоммуникационные комнаты, telecommunication rooms, описаны в стандарте EIA/TIA-569-A). Зачастую стоечные концентраторы или коммутаторы находятся на одном этаже и помещаются в монтажном шкафу.
Для реализации структурированной кабельной системы необходимы следующие компоненты и условия:
o гибкий кабель (например, на основе витой пары);
o разводка в виде физической звезды;
o соответствие стандартам EIA/TIA-568-A и EIA/TIA-568-B на горизонтальную разводку;
o централизованное подключение кабельного участка к стоечным концентраторам или коммутаторам;
o наличие "интеллектуальных способностей" у концентраторов и коммутаторов для обнаружения неисправностей в узлах;
o возможность изолирования хостов и серверов в своем кабельном сегменте;
o наличие высокоскоростных каналов к хостам и серверам, а также к другим сетевым устройствам.
Такой тип разводки охватывает отдельные этажи здания, вeepoобразно расходясь по различным комнатам и зонам офиса. Одним из достоинств принципа горизонтальной разводки является то, что она упрощает проектирование, разделяя кабельную структуру на отдельные модули (подобно тому, как программист создает в программе подпрограммы и связывает их в целый функциональный модуль). В здании каждый этаж представляет собой самостоятельную единицу кабельного участка.
Элементы такой сети сосредоточены в стратегических точках. Например, коммутаторы помещаются в монтажных шкафах, которые подключаются с помощью высокоскоростных каналов к главному стоечному коммутатору, расположенному в машинном зале или в некоторой узловой точке кабельной структуры здания. Не редко серверы непосредственно соединяются с главным или центральным коммутатором по скоростному каналу. Для реализации структурированной сети в главных точках устанавливаются стоечные коммутаторы или концентраторы, которые могут централизовать кабельную структуру, а также модули мостов, маршрутизаторов и коммутаторов.
Проведённый анализ технологий и топологий компьютерных сетей позволил принять для реализации проекта компьютерную сеть с кабельной технологией Fast Ethernet для передачи данных внутри школы и для соединения с интернетом в спецификации 100Base-TX с типом кабеля UTP Cat 5.
Топология компьютерной сети смешанная – звезда, как наиболее подходящая для проектируемой сети. Данная топология обеспечит хорошую расширяемость, масштабируемость и прозрачность, а значит удобство администрирования и замену вышедшего из строя оборудования.
Использование концентраторов считается устаревшим вариантом организации локальной компьютерной сети, так как все узлы подключенные к концентратору образуют единый домен коллизий и делят всю пропускную способность между собой. Наиболее выгодным с точки зрения быстродействия сети является использование коммутаторов, таким образом достигнув микросегментации сети мы избавимся от коллизий и повысим общую пропускную способность. В качестве главного коммуникационного центра будет выступать управляемый коммутатор с целью повышения безопасности и разграничения трафика в сети.
Безопасность информационной сети включает защиту оборудования, программного обеспечения, данных и персонала. Различают внешнюю и внутреннюю безопасность. Под внешней безопасностью подразумевается защита от стихийных бедствий, от проникновения злоумышленника извне с целями хищения, получения доступа к носителям информации или вывода системы из строя, под внутренней - обеспечение надежной и корректной работы системы, целостности ее программ и данных. Благодаря тому, что применяется маршрутизатор, сеть сегментирована на логические подсети. Эти логические подсети легче обслуживать. Каждый сегмент локальной сети имеет свой собственный номер, а каждая рабочая станция в этом сегменте - свой адрес. Эта информация хранится на сетевом уровне и доступна маршрутизаторам. Сегментация предотвращает перегрузку сети. Такая перегрузка возникает при неправильном соединении узлов, из-за чего сеть насыщается сообщениями, ищущими своего адресата. При сегментации этот эффект можно уменьшить за счет фильтрации и методов определения наилучшего маршрута. На маршрутизаторе также будет разграничение доступа между подсетью пользователей и администраторов для того, чтобы пользователи не смогли заходить на компьютеры администраторов и получать важную информацию в виде паролей к учётным записям, серверу доступа и другим документам. Администраторам же будет разрешено зайти на любой компьютер, вплоть до сервера доступа, чтобы дистанционно управлять компьютером, а также устранять какие-либо ошибки по мере их возникновения.