Организация локальной компьютерной сети

 
 
 
 
 
 
 
 
ОРГАНИЗАЦИЯ ЛОКАЛЬНОЙ  
КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
2-е издание, переработанное и дополненное 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва                                      Шадринск 
        Издательство «ФЛИНТА»                          ШГПУ 
                           2024                                              2024 
 

УДК 004.732(075.8) 
ББК 32.973.202я73 
О-64 
 
 
Рецензенты: 
кандидат педагогических наук, доцент Д.А. Слинкин 
кандидат физико-математических наук, профессор В.Ю. Пирогов 
 
 
 
 
 
Организация локальной компьютерной сети : учеб. пособие 
О-64 
/ сост. В.М. Гордиевских. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : 
ФЛИНТА, 2024. — 129 с. — ISBN 978-5-9765-5652-2 (ФЛИНТА); 
ISBN 978-5-87818-736-7 (ШГПУ). — Текст : электронный. 
 
В данном учебном пособии отражены вопросы проектирования 
компьютерных сетей на основе технологии FastEthernet 100/1000 baseTX с учетом современных принципов и сетевого оборудования. 
Раскрываются сущность и принципы функционирования технологии 
FastEthernet, адресация в TCP/IP сетях. Также рассматриваются 
методические подходы к проектированию локальных вычислительных 
сетей, обсуждаются особенности выбора оборудования для создания 
сети.  
Для студентов и преподавателей. 
УДК 004.732(075.8) 
ББК 32.973.202я73 
 
 
 
 
 
 
 © Гордиевских В.М., составление, 
ISBN 978-5-9765-5652-2 (ФЛИНТА) 
ISBN 978-5-87818-736-7 (ШГПУ)         
    2024 
© ШГПУ, 2024 
                                                           
2 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................. 5 
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОСТРОЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ 
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ 
СЕТЕЙ 
ПО 
ТЕХНОЛОГИИ 
FAST 
ETHERNET 100BASE-TX...................................................................... 7 
1.1. Компьютерные сети: определения и виды ............................... 7 
1.2. Модель взаимодействия открытых систем 
............................. 11 
2. 
ФИЗИЧЕСКИЙ 
И 
КАНАЛЬНЫЙ 
УРОВНИ 
МОДЕЛИ 
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ ................................ 20 
2.1. Технология построения сетей - Fast Ethernet ......................... 20 
2.2. Работа сетевого коммутатора 
................................................... 38 
3. СЕТЕВОЙ 
УРОВЕНЬ 
МОДЕЛИ 
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 
ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ 
........................................................................ 53 
3.1. Протокол IP ................................................................................ 53 
3.2. Сетевой маршрутизатор 
............................................................ 60 
3.3. IPv4 - адресация в сетях FastEthernet ...................................... 62 
3.4. IPv6 - адресация в сетях FastEthernet ...................................... 76 
3.5. Протоколы ICMPv4 и ICMPv6 ................................................. 84 
4. ТРАНСПОРТНЫЙ УРОВЕНЬ 
........................................................ 88 
4.1. Функции транспортного уровня .............................................. 88 
4.2. Протоколы TCP и UDP ............................................................. 90 
5. УРОВЕНЬ ПРИЛОЖЕНИЙ .......................................................... 101 
5.1. Прикладной, представительный и сеансовый уровни модели 
OSI 
.................................................................................................... 101 
5.2. Модели построения сетей 
....................................................... 102 
5.3. Служба доменных имен (DNS) .............................................. 105 
5.4. Протокол DHCP 
....................................................................... 108 
6. МОДЕЛИ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ С ДОСТУПОМ В ИНТЕРНЕТ
 .............................................................................................................. 112 
6.1. Проектирование компьютерной сети .................................... 112 
6.2. Настройка беспроводного маршрутизатора ......................... 117 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 
....................................................................................... 125 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 
............................. 127 
 
 
3 

СХЕМЫ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 
 
Наименование устройства 
Схематичное изображение 
Стационарный компьютер 
 
Ноутбук 
 
Сервер 
 
Коммутатор  
 
Коммутатор II (второго уровня) 
 
Маршрутизатор 
 
Беспроводной маршрутизатор 
 
 
 
4 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Локальные 
сети 
в 
настоящее 
время 
превращаются 
в 
обязательную 
составляющую 
информационной 
инфраструктуры 
любой организации. Современное электронное устройство без 
доступа к Интернет становится отрезанным от большинства важных 
сервисов, таких как электронная почта, поисковые системы и пр. Все 
сильнее IoT (Internet of Things) или Интернет вещей проникает в наш 
быт. С каждым днем вокруг нас появляется все больше устройств 
управляемых 
по 
компьютерным 
сетям 
и 
автоматизирующих 
различные стороны нашей деятельности. Появление и развитие IoT, 
во много зависит от развития и совершенствования технологий 
передачи данных по компьютерным сетям. Компьютерные сети 
сегодня - это универсальная транспортная платформа, позволяющая 
передавать 
различные 
виды 
трафика: 
видео 
(телевидение, 
видеоролики и т.п.), звук (музыка, голос и т.п.), файлы, гипертекст и 
т.д.  
В 
современном 
мире 
совершенствование 
аппаратного 
обеспечения и программных средств, унификация и стандартизация 
достигли такого уровня, что разворачивать и эксплуатировать 
простейшую сеть может практически любой пользователь по 
описанным и опубликованным в Интернет статьям. Более того, на 
рынке имеется множество книг, подробно описывающих процесс 
настройки и обслуживания компьютерных сетей, однако большинство 
технических вопросов в них, касающихся соединения сетевого 
оборудования и принципов его функционирования, остаются за 
рамками рассмотрения.  
Данное 
пособие 
представляет 
собой 
изложение 
основ 
физического построения локальных компьютерных сетей, в котором 
рассматриваются 
ключевые 
принципы, 
лежащие 
в 
основе 
5 

архитектуры локальных сетей, а также алгоритмы их реализации. 
Приводятся рекомендации по моделированию и проектированию 
компьютерных сетей на основе технологии Fast Ethernet 100base-TX.  
Основная 
цель 
нашей 
работы 
– 
обеспечить 
читателя 
необходимым объемом концептуальных знаний, необходимых для 
формирования умений в области проектирования, конфигурирования 
и построения локальных вычислительных сетей на основе группы 
технологии Fast/Gigabit Ethernet.  
 
6 

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОСТРОЕНИЯ 
ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ПО 
ТЕХНОЛОГИИ FAST ETHERNET 100BASE-TX 
 
1.1. Компьютерные сети: определения и виды  
 
Компьютерная сеть (Computer NetWork, net - сеть, и work - 
работа) в общем случае - это система обмена данными (информацией 
в формализованном виде) между вычислительными устройствами 
(компьютерами, серверами и т.п.). 
Основная цель (назначение компьютерной сети): передача 
данных с использованием проводных и беспроводных сред для 
обеспечения 
пользователям 
или 
устройствам 
доступа 
к 
информационным ресурсам других пользователей или устройств. 
Рассматривая упрощенно компьютерную сеть, можно сказать, 
что на уровне построения компьютерной сети, главную роль играют 
конечные устройства, линии связи и коммутационное оборудование. 
Соответственно можно выделить несколько видов топологий, или 
взаимного 
физического 
расположения 
этих 
компонентов 
компьютерной сети друг относительно друга и способов соединения 
их линиями связи. 
Базовыми 
топологиями 
построения 
компьютерных 
сетей 
являются: шина, кольцо, звезда. Важно отметить, что на топологию 
построения 
сети 
влияет 
технология 
построения 
сети 
и 
недостатки/преимущества 
определенной 
топологии 
– 
это 
недостатки/преимущества технологии построения сети. Например, 
согласно спецификации IEEE 802.3 10Base5 для технологии Ethernet 
тип передающей среды коаксиальный кабель и топология «шина» и 
применение других топологий не предполагается. Для технологии 
FastEthernet IEEE 802.3u 100Base-ТХ тип передающей среды кабель 
7 

UTP (Витая пара) и топология «звезда» и применение других 
топологий не предполагается. Базовые топологии неразрывно связаны 
с технологиями построения компьютерных сетей и технологии в этой 
связке первичны, а также базовые топологии можно встретить только 
в локальных сетях. Компьютерные сети организаций, имеющие 
протяженность больше границ одного здания преимущественно 
строятся по более сложным, смешанным топологиям, например в 
технологии Fast Ethernet это может быть иерархическая звезда. 
Топологии можно разделить на категории: физическая и 
логическая, где физическая топология – это взаимное расположение 
сетевых устройств и компонентов, а логическая топология – это 
пути следования пакетов в физической топологии.  
Для классификации компьютерных сетей применяют различные 
подходы: 
по 
типу 
передающей 
среды, 
по 
масштабу 
администрирования, по топологии, по территориальному охвату и т.д. 
Каждая из классификаций в определенной степени остается 
актуальной и сегодня, однако, в рамках данного пособия остановимся 
на классификации по территориальному признаку классификация. 
Классификация 
по 
территориальному 
признаку 
– 
это 
классификация по величине территории, которую покрывает сеть. 
Согласно этой классификации сети делят на три типа: 
Локальная сеть (Local-Area Network, LAN) - сеть передачи 
данных, 
находящаяся 
на 
ограниченной 
территории 
(здание, 
предприятие, учреждение). 
Региональная сеть (Metropolitan Area Network, MAN) - сеть 
передачи 
данных, 
находящаяся 
на 
территории 
некоторого 
ограниченного, 
административно 
выделенного 
региона 
(город, 
область и т.д.). 
8 

Глобальная сеть (Wide Area Network, WAN) - сеть передачи 
данных, пределы которой могут быть ограничены пределами земного 
шара. 
Наиболее 
актуальной 
остается 
классификация 
по 
территориальному признаку, однако, с развитием технологий 
передачи данных ряд признаков этой классификации утратили свою 
актуальность или изменились. Например, характерная высокая 
скорость передачи данных в локальных сетях (100 Мбит/с, 1 Гбит/с), 
из-за большей пропускной способности сейчас не столь актуальна, 
т.к. современные глобальные сети обладают на порядки большей 
пропускной способностью (по данным TeleGeography в 2022 году 
глобальная пропускная способность Интернет достигла 997,3 Тбит/с) 
и скоростями передачи данных (от 1 Гбит/с). 
Начиная с 90-х годов происходит сближение локальных и 
глобальных сетей. Высокое качество цифровых каналов изменило 
требования к протоколам глобальных компьютерных сетей. На 
первый план вышли процедуры обеспечения гарантированной 
средней скорости доставки информации пользователям, а также 
механизмы 
приоритетной 
обработки 
пакетов 
особенно 
чувствительного к задержкам трафика. 
Большой вклад внесло доминирование протокола IP. Этот 
протокол сегодня работает поверх любых технологий локальных и 
глобальных сетей (Ethernet, Token Ring, ATM, Frame Relay), 
объединяя различные подсети в единую составную сеть. 
В 
последнее 
время 
локальные 
сети 
перестали 
быть 
изолированными и методам обеспечения защиты информации от 
несанкционированного доступа в них, уделяется такое же большое 
внимание, как и в глобальных сетях. 
Сближение локальных и глобальных сетей способствует 
образованию универсальной, мультисервисной сети, способной 
9 

предоставлять 
услуги 
как 
компьютерных, 
так 
и 
телекоммуникационных сетей. 
К телекоммуникационным сетям относятся телефонные сети, 
радиосети и телевизионные сети. Их с компьютерными сетями 
объединяет то, что в качестве ресурса, предоставляемого клиентам, 
выступает информация. Однако эти сети, как правило, представляют 
информацию в разном виде. Так, изначально компьютерные сети 
разрабатывались для передачи алфавитно-цифровой информации, 
которую часто называют просто данными, в то время как телефонные 
сети и радиосети были созданы для передачи только голосовой 
информации, а телевизионные сети передают и голос, и изображение. 
Технологическое сближение сетей происходит сегодня на 
основе цифровой передачи информации различного типа, метода 
коммутации пакетов и программирования услуг (телевидение, радио 
и телефония также могут сегодня передавать изображение в 
цифровой форме). 
Сегодня на роль глобальной мультисервисной сети нового 
поколения, часто называемой в англоязычной литературе Next 
Generation Network (NGN), или New Public Network (NPN), 
претендует Интернет. 
 
Контрольные вопросы 
1. 
По 
какому 
основному 
признаку 
классифицируют 
компьютерные сети? 
2. 
Выделите критерии, позволяющие отнести компьютерную 
сеть к определенной классификационной группе? 
3. 
Перечислите 
физические 
топологии 
построения 
компьютерных сетей? 
4. 
На основе какой физической топологии строится сеть 
FastEthernet? 
10