Технологии разработки и создания компьютерных сетей на базе аппаратуры D-LINK

Москва
Горячая линия - Телеком
2013

УДК 004.72(075) 
ББК 32.973.202 
     Т38 

А в т о р ы  :  В. В. Баринов, А. В. Благодаров, Е. А. Богданова,   
А. Н. Пылькин, Д. М. Скуднев  

Т38   Технологии разработки и создания компьютерных сетей 
на базе аппаратуры D-LINK. Учебное пособие для вузов  
/ В. В. Баринов, А. В. Благодаров, Е. А. Богданова и др. – 
М.: Горячая линия – Телеком, 2013. – 216 с.: ил. 
ISBN 978-5-9912-0287-9. 
Доступно изложены вопросы теории и практики построения 
компьютерных сетей. Раскрыты основные понятия, принципы построения, особенности архитектуры компьютерных сетей, а так 
же рассмотрены различные сетевые технологии. Приведены все 
практические сведения, необходимые читателю для самостоятельного построения, конфигурирования и защиты от несанкционированного доступа беспроводных сетей Wi-Fi на базе популярного оборудования D-LINK. 
Для студентов вузов, обучающихся по направлению «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем». Будет полезна специалистам в области разработки и эксплуатации компьютерных сетей, а также широкому кругу 
читателей, использующих компьютерные сети в повседневной 
практике.  
ББК 32.973.202 

Адрес издательства в Интернет WWW.TECHBOOK.RU 
Учебное издание 
Баринов Валерий Викторович, Благодаров Андрей Витальевич, 
Богданова Елена Анатольевна, Пылькин Александр Николаевич, 
Скуднев Дмитрий Михайлович 

Технологии разработки и создания компьютерных сетей  
на базе аппаратуры D-LINK 

Учебное пособие для вузов 

 
Компьютерная верстка  И. А. Благодаровой 
Обложка художника  О. Г. Карповой 

Подписано в печать 22.05.2012. Печать офсетная. Формат 60×88/16. Уч. изд. л. 13,5. Тир. 500 экз. 
ISBN 978-5-9912-0287-9                                                         © Авторы, 2013 
© Издательство «Горячая линия–Телеком», 2013 

 

Введение 

Современный этап развития средств вычислительной техники 
характеризуется переходом к широкому использованию новой 
технологии обработки данных – распределенной обработке информационных потоков при объединении в единую сеть территориально удаленных пользователей. Создание компьютерных сетей 
позволило осуществить интеграцию индустрии обработки данных, 
коллективно использовать вычислительные и программные средства, расширить виды услуг пользователю, создать распределенные 
базы данных и т.д.. Однако следует иметь в виду, что переход к 
компьютерным сетям сопряжен с необходимостью освоения специалистами по вычислительной техники и программированию 
достаточно сложной системной идеологии построения и функционирования сетей ЭВМ.  
Сеть ЭВМ представляет собой высшую ступень многомашинной ассоциации информационных систем, 
обеспечивающую 
информационное взаимодействие между абонентскими и коммуникационными системами. 

 

Г л а в а  1 

ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ 

1.1. Этапы развития компьютерных сетей 

История возникновения сетей ЭВМ позволяет глубже понять 
сущность предмета и осознать тенденции и перспективы развития 
данного направления. Компьютерные сети унаследовали много 
полезных 
свойств 
от 
других 
более 
старших 
поколений 
информационных систем. Результатом влияния компьютерных 
сетей на остальные типы систем стал процесс их конвергенции. 
Основными этапами на пути создания сетей ЭВМ являются: 
– системы пакетной обработки (50-е – 60-е годы 20-го века); 
– многотерминальные системы (60-е – 70-е годы 20-го века); 
– первые глобальные сети (конец 60-х годов 20-го века); 
– первые локальные сети (70-е годы 20-го века); 
– сближение локальных и глобальных сетей. 
Компьютерные сети стали логическим этапом взаимодействия 
компьютерных и телекоммуникационных технологий. 

1.2. Понятие о компьютерной сети 

Компьютерная сеть представляет собой систему компьютеров, 
объединенных каналами передачи данных. 
Основное назначение компьютерной сети – обеспечение эффективного предоставления различных информационно-вычислительных услуг пользователям сети посредством организации 
удобного и надежного доступа к ресурсам, распределенным в этой 
сети.  
Основными показателями качества сети являются: 
– полнота выполняемых функций; 
– производительность (среднее количество запросов пользователей сети, исполняемых в единицу времени); 
– пропускная способность (количество данных, переданных 
через сеть за единицу времени); 
– надежность (среднее время наработки на отказ); 
– достоверность информации; 

Основы построения компьютерных сетей 
5

– безопасность информации в сети (способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа); 
– 
прозрачность 
(невидимость 
особенностей 
внутренней 
архитектуры сети для пользователя); 
– маштабируемость (возможность расширения сети без 
заметного снижения ее производительности); 
– 
универсальность 
(возможность 
подключения 
к 
сети 
разнообразного технического оборудования и программного обеспечения от разных производителей). 

1.3. Классификация компьютерных сетей 

Компьютерные сети представляют собой сложную информационную систему. Для их классификации используется целый ряд 
признаков. 
Признаки классификации компьютерных сетей: 
– функциональное назначение; 
– территориальная рассредоточенность; 
– тип функционального взаимодействия; 
– скорость передачи информации; 
– тип среды передачи; 
– метод передачи данных; 
– размещение информационных массивов в сети; 
– тип используемых вычислительных средств; 
– топология. 
По функциональному назначению сети подразделяются на 
информационные, вычислительные и информационно-вычислительные сети. 
Информационные 
сети 
предоставляют 
пользователям 
в 
основном информационные услуги. 
Вычислительные сети отличаются наличием в своем составе 
более мощных вычислительных средств и запоминающих устройств повышенной емкости, возможностью оперативного перераспределения ресурсов между задачами. 
Самыми 
распространенными 
являются 
информационновычислительные сети. 
По территориальной рассредоточенности сети подразделяются на локальные (ЛВС или LAN – Local Area Network), 

Глава 1 
6

региональные (РВС или MAN – Metropolitan Area Network) и 
глобальные (ГВС или WAN – Wide Area Network). 
Локальной называется сеть, абоненты которой находятся на 
незначительном (10 – 20 км) расстоянии друг от друга. Если 
локальная сеть имеет абонентов, расположенных в разных 
помещениях и использующих для связи инфраструктуру Интернет, 
ее принято называть сетью Интранет. 
Региональной называется сеть, абоненты которой  расположены в черте города, региона (расстояние между абонентами 
составляют десятки – сотни километров). 
Глобальной 
сетью 
называется 
сеть, 
абоненты 
которой 
находятся на значительном расстоянии друг от друга, часто 
располагающихся в разных странах и на разных континентах. 
Объединение локальных, региональных и глобальных сетей 
позволяет создавать многосетевые иерархии. 
По типу функционального взаимодействия сети подразделяются на сети клиент-сервер и иерархические сети. 
В иерархических сетях все задачи, связанные с хранением, 
обработкой данных, управлением обменом данными по сети и 
распределением ресурсов, выполняет центральный компьютер или 
мэйнфрейм. 
Сети клиент-сервер представляют собой сети, в которых 
задания и сетевая нагрузка распределены между поставщиками 
услуг (сер-висов), называемых серверами, и заказчиками услуг, 
называемых клиентами. Сети клиент-сервер делятся на сети с 
выделенным сервером и одноранговые сети. В одноранговых сетях 
все компьютеры равноправны. 
По скорости передачи информации сети можно разделить  
на низкоскоростные 
(до 10 Мбит/с), среднескоростные 
(до 
100 Мбит/с) и высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с). 
По типу среды передачи информации сети делятся на 
проводные и беспроводные. 
По методу передачи данных различают сети с коммутацией 
каналов, с коммутацией пакетов, с коммутацией сообщений и со 
смешанной коммутацией. 
По размещению основных информационных массивов сети 
подразделяются на сети с централизованным размещением инфор

Основы построения компьютерных сетей 
7

мационных массивов и сети с локальным размещением информационных массивов. 
По типу используемых вычислительных средств сети могут 
быть однородными (аппаратная и программная совместимость) и 
неоднородными. 
По топологии (структура связей между компонентами сети) 
сети делятся на звездообразные, кольцевые, шинные, полносвязные, древовидные (иерархические) и гибридные. 
Правильный выбор основных функциональных, аппаратных и 
программных компонентов сети, их топологической структуры 
существенно влияет на общую эффективность функционирования 
компьютерной сети. 

1.4. Топология компьютерных сетей 

Проблема синтеза структуры (топологии) сети является одной 
из важнейших и предполагает решение двух взаимосвязанных 
задач: задачи определения числа и местоположения узлов 
коммутации и задачи построения структуры абонентской и 
межузловой сетей. В настоящее время общая теория синтеза сетей 
отсутствует и не существует универсальных рекомендаций, на 
основе которых с общих позиций могли бы быть получены 
оптимальные решения. Поэтому для решения этих двух задач 
используются только приближенные эвристические методы. 
Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) 
компьютерной сети обычно понимается физическое расположение 
компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их 
линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, 
прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей 
можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей 
обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как 
каждый сеанс связи может производиться по собственному пути. 
Топология определяет требования к оборудованию, тип 
используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы 
управления 
обменом, 
надежность 
работы, 
возможности 
расширения сети.  
Наиболее общей по своей структуре является полносвязная 
сеть, в которой каждый узел связан с каждым другим узлом 
каналом связи (рис. 1.1, а). С увеличением числа узлов такой сети 

Глава 1 
8

число каналов быстро возрастает. Для увеличения числа узлов с n  
до 
1

n
 необходимо n  новых каналов связи, так что расширение 
сети можно осуществить лишь ценой больших затрат. Однако 
время 
передачи 
сообщения 
в 
такой 
сети 
оказывается 
минимальным. В случае выхода из строя какого-либо канала 
проходивший по нему поток информации может быть направлен по 
другим каналам в обход, а выход из строя какого-либо узла сети 
затрагивает только соединения с подключенными к нему 
оконечными установками (терминалами), т.е. надежность и 
живучесть такой сети максимальны. 
Другой основной топологией сетей является звездообразная 
сеть, в которой все узлы сети соединены с одним центральным 
узлом (рис. 1.1, б), причем каждый из них использует отдельную 
линию связи. Подобная структура достаточно экономична и удобна 
с 
точки 
зрения 
организации 
управления 
взаимодействием 
абонентов.  
В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, 
а специальное устройство – концентратор или, как его еще называют, хаб (hub), которое выполняет ту же функцию, что и репитер, 
то есть восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их во 
все другие линии связи. 
Звездообразную сеть гораздо проще расширить, чем полносвязную, поскольку с добавлением каждого нового узла появляется 
только один новый канал связи. Существенным недостатком 
звездообразной топологии является низкая надежность. При 
выходе из строя одного канала связи прерывается взаимодействие с 
соответствующим сетевым узлом. При отказе центрального узла 
все узлы сети оказываются разъединенными между собой. 
Древовидные сети строятся на базе техники кабельного 
телевидения, т.е. с использованием таких устройств связи, как 
оконечные частотные ретрансляторы, расщепители-объединители, 
двунаправленные 
усилители, 
ответвители, 
радиочастотные 
модемы, фильтры и др. Возможности по наращиванию древовидной сети весьма ограничены из-за высокой стоимости ее 
установки и сложности ее аналоговых компонентов, которые 
требуют, кроме того, регулярной настройки. Надежность древовидной сети обеспечивается структурным резервированием ее 

Основы построения компьютерных сетей 
9

связных устройств (рис. 1.1, в). Древовидная топология – топология сети, в которой может существовать только один маршрут, 
соединяющий два узла в сети. Схема соединений напоминает по 
форме дерево. 
В локальных сетях, древовидную топологию строят в больших 
сетях из нескольких «звезд». 
Сеть с линейной структурой (рис. 1.1, г), как и звездообразная 
сеть, содержит лишь минимальное число каналов связи. Узлы такой сети связаны в цепочку двухточечными соединениями. Выход 
из строя какого-либо канала связи приводит к разъединению сети 
на две отдельные части. Отказ сетевого узла приводит лишь к 
такому же разделению сети, а не к полному разъединению всех 
узлов, как при отказе центрального узла в звездообразной сети. 
Надежность и живучесть можно повысить в еще большей 
степени, если соединить между собой оконечные узлы линейной 
сети. В результате получается кольцевая сеть (рис. 1.1, д), 
топология которой характерна для построения локальных сетей. В 
сети с кольцевой топологией узлы подключаются к повторителям 
сигналов, связанным в однонаправленное кольцо, или к двум 
повторителям, связанным в два разнонаправленных кольца. 
Можно выделить два основных типа кольцевых сетей, 
определяемых методом доступа к среде передачи: маркерное и 
тактированное кольца. 
Маркерное кольцо. В таких сетях по кольцу передается 
специальный 
управляющий 
маркер, 
разрешающий 
передачу 
сообщений из узла, который им владеет. Если узел получил маркер 
и у него есть сообщение для передачи, то он захватывает маркер и 
передает сообщение. Маркер будет передан дальше по кольцу 
после того, как данный узел примет и поглотит свое собственное 
сообщение. При отсутствии в узле сообщений, подлежащих 
передаче, он просто пропускает маркер. 
Тактированное кольцо. По кольцевой сети непрерывно 
вращается замкнутая последовательность тактов – специально 
закодированных интервалов фиксированной длины. В каждом 
такте имеется бит-указатель занятости. Свободные такты могут 
заполняться передаваемыми сообщениями по мере необходимости, 
либо за каждым узлом закрепляются определенные такты. 

Глава 1 
10

 
 
а) 
б) 

 
 
в) 
г) 

 
 
д) 
е) 
Рис. 1.1. Топологии сетей: а – полносвязная; б – звездообразная;  
в – древовидная; г – линейная; д – кольцевая; е – шинная