רשתות מקומיות (LAN)

בסביבת המשרד המודרנית, כל עובד מצויד במחשב אישי עם מעבד משלו וכונני דיסק מרובים. המחשב עשוי להיות חופשי (מאוד יוצא מן הכלל בימינו) או שהוא מחובר לרשת, באופן מינימלי לאינטרנט. בפעולות קטנות רבות, כמו משרד רופא, ניתן להשתמש במחשב יחיד - אך מקושר לאינטרנט. ברוב מצבי המשרד האופייניים, מחשבי הארגון קשורים זה לזה גם באמצעות רשת מקומית (LAN), בדרך כלל באמצעות מחשב ייעודי יחיד המכונה שרת הקבצים 'שרת'. ' ההצמדה עשויה להיות באמצעות חוט או על ידי תדר רדיו מיוחד. השרת המשמש עשוי גם לספק לכל 'צומת' ברשת שירות אינטרנט; ותקשורת בין-משרדית בין מחשבים היא באמצעות דואר אלקטרוני. כפי שהשם מרמז, רשתות כאלה הן מְקוֹמִי ומוגן מפני השפעות חיצוניות אלא אם כן אלה מתווכים על ידי שרת הרשת, שמוגן בעצמו על ידי מה שמכונה 'חומות אש' מפני הפרעות בלתי מורשות. בארגונים גדולים יותר רשתות מקומיות עשויות להיות מחוברות זו לזו. הסדר מורחב זה מכונה אז רשת רחבה או WAN. התקשורת בין רשתות LAN עשויה להיות על גבי קווי תקשורת קנייניים (קווית, אלחוטית או שילוב) או עשויה להשתמש באינטרנט.

אחד היתרונות של LAN הוא בכך שהוא עשוי להיות מותקן בפשטות ובדרגה, לשדרג אותו או להרחיב אותו בקושי מועט ולהעביר אותו או לסדר אותו מחדש עם מעט הפרעות. רשתות LAN הן גם שימושיות מכיוון שהן יכולות להעביר נתונים במהירות. השימוש ברשתות כאלה הופך להיות קל יותר ויותר מכיוון שעובדים חדשים כמעט תמיד מביאים מיומנויות מחשב וניסיון אינטרנט המותאם בקלות למנהגים המקומיים.

הִיסטוֹרִיָה

הופעתם של מחשבים אישיים (מחשבים אישיים) שינתה את סוג המידע שנשלח ברשתות מחשבים משרדיות. לפני התפשטותם המהירה בשנות השבעים, תקשרו העובדים עם מיינפריים ומיני מחשבים באמצעות מסופי 'מטומטמים' כביכול. כל העיבודים התרחשו במחשב הראשי שכל האנשים השתמשו בו זמנית. כשהשימוש היה כבד, ביצועי המערכת האטו. המחשבים האישיים לקחו על עצמם את משימות העיבוד ליד השולחן ובכך האיצו את הדברים באופן משמעותי. עם כוח מחשוב מאסיבי כבר לא נחוץ, ניתן להחליף 'שרתי קבצים' קטנים ופשוטים יותר. המחשוב נפתח לפיכך אפילו לפעולות זעירות למדי.

רשתות LAN התפתחו בו זמנית לחיבור מחשבים עצמאיים במשרדים שעד שהגיעו רשתות LAN החליפו נתונים על ידי העברת דיסקים מסביב, ובפעילות באמצעות מסופים מטומטמים, ומסופים כאלה הוחלפו תחילה על ידי מחשבים אישיים, ומאוחר יותר, החיבור למסגרות המרכזיות מנותק עם המחשבים המחוברים כעת. זה לזה או לשרת; השימוש בשרתים הפך ללא ספק לתצורת ה- LAN הנפוצה ביותר.

ההתפתחויות ברשת LAN התנהלו בשתי חזיתות בשנות התשעים: מערכות תוכנות רשת מתחרות שפותחו ושינויים בחיווט התרחשו כדי לספק מהירויות תקשורת מהירות יותר ויותר. שידור אלחוטי הופיע באמצע שנות התשעים והפך לקצה המוביל של טכנולוגיית ה- LAN באמצע שנות ה -2000 באמצעות תקן רדיו חדש המכונה 802.11, שהונפק על ידי המכון למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה, בע'מ עם הקמת Wi ברית ה- Fi בשנת 1998 כסוכנות הסמכה, 'Wi-Fi' פירושה תקשורת אלחוטית. הקיצור מייצג Wi להפסיק לִהיוֹת מעדן. רשתות LAN אלחוטיות מכונות רשתות WLAN ולעתים כ- LANWNs.

כמו כן, במהלך שנות התשעים של המאה העשרים, רשתות עולמיות שהובילו בעקבות ההתפתחות הנפיצה של האינטרנט מילאה תפקיד משפר - שיפור האינטימי מְקוֹמִי היבטים של רשתות LAN על ידי מתן גישה לרשתות כאלה גם לאומיות, אכן בינלאומיות. טכנולוגיית LAN, למעשה, עברה מעסקים לבתים. במגורים רבים מקושרים מספר מחשבים באמצעות חיבורי רשת, חלקם מחוברים באמצעות חוט וחלקם באמצעות קישורי רדיו.

רכיבים פיזיים של רשתות LAN

המאפיינים הפיזיים של LAN כוללים יחידות גישה לרשת (או ממשקים) המחברות את המחשב האישי לרשת. יחידות אלה הן למעשה כרטיסי ממשק המותקנים על לוחות אם למחשבים. תפקידם לספק חיבור, לפקח על זמינות הגישה לרשת LAN, להגדיר או לחיץ את מהירות העברת הנתונים, להבטיח מפני שגיאות שידור והתנגשויות, ולהרכיב נתונים מהרשת לרשת למחשב.

האם ג'ד סקוט הומו?

כרטיסי רשת עשויים לתקשר עם הרשת באמצעות חוט או באמצעות אות רדיו. חיווט נשאר הצורה הנפוצה ביותר באמצע שנות האלפיים אך עשוי להשתנות עם הזמן. היכן משתמשים בחיווט, הוא קובע את מהירויות השידור. רשתות ה- LAN הראשונות חוברו בכבלים קואקסיאליים, מאותו הסוג ששימש למסירת טלוויזיה בכבלים. מתקנים אלה הם זולים יחסית ופשוטים לחיבור. חשוב מכך, הם מספקים רוחב פס גדול (קצב העברת הנתונים), ומאפשרים מהירויות שידור בתחילה עד 20 מגה-ביט לשנייה.

סוג אחר של חיווט, שפותח בשנות השמונים, השתמש בצמד חוטים מעוותים רגילים (הנפוצים לטלפונים). היתרונות העיקריים של זוג חוטים מעוותים הם עלות נמוכה ופשטות. החיסרון הוא רוחב פס מוגבל יותר.

פיתוח עדכני יותר בחיווט LAN היה כבל סיבים אופטיים. סוג חיווט זה משתמש בחוטי זכוכית דקים להעברת פולסי אור בין המסופים. הוא מספק רוחב פס אדיר, המאפשר מהירויות שידור גבוהות מאוד (מכיוון שהוא אופטי ולא אלקטרוני) הוא אטום להפרעות אלקטרומגנטיות. ובכל זאת, שחבור זה יכול להיות קשה ודורש מיומנות גבוהה. היישום העיקרי של סיבים אינו בין מחשבים, אלא בין אוטובוסים LAN (מסופים) הממוקמים בקומות שונות. כתוצאה מכך, משתמשים בממשק נתונים המופץ על ידי סיבים בעיקר בבניית קומות. בקומות בודדות, מתקני LAN נותרים זוג חוטים קואקסיאליים או מעוותים.

תקשורת אלחוטית היא בין מכשירי רדיו שהם כרטיסים עצמם או מודמים מיוחדים. היתרונות הם הימנעות מעלויות חיווט וטרחה; חסרונות הם מגבלות והפרעות מרחק. אלא אם כן מערכת אלחוטית מוגדרת כראוי לשימוש בהצפנת אותות, מופיעה בעיית 'התאום המרושע' - ביטוי המשמש לתיוג של מכשיר שנראה כי הוא משתתף בתקשורת מכיוון שהוא מפריע בשוגג לרשת שהוגדרה בצורה גרועה.

טופולוגיות קוויות LAN

רשתות LAN מתוכננות בכמה סידורים פיזיים שונים של מחשבי צומת, המכונים טופולוגיות. דפוסים אלה יכולים לנוע בין קווים ישרים לטבעת. כל מסוף ברשת מתמודד עם מסופים אחרים לגישה למערכת. כאשר הוא מאובטח גישה, הוא משדר את המסר שלו לכל המסופים בבת אחת. המסר נאסף על ידי הטרמינל אליו הוא מיועד - או מכפילים ממנו. טופולוגיית העצים המסועפת היא הרחבה של האוטובוס, המספקת קישור בין שני אוטובוסים או יותר.

טופולוגיה שלישית, רשת הכוכבים, עובדת גם כמו אוטובוס מבחינת הוויכוח והשידור. אבל בכוכב, התחנות מחוברות לצומת מרכזי יחיד (מחשב בודד) שמנהל גישה. כמה מהצמתים הללו עשויים להיות מחוברים זה לזה. לדוגמא, אוטובוס המשרת שש תחנות עשוי להיות מחובר לאוטובוס אחר המשרת 10 תחנות ואוטובוס שלישי המחבר 12 תחנות. טופולוגיית הכוכבים משמשת לרוב כאשר מתקני החיבור הם זוג חוטי קואקסיאלי או מעוות.

הטופולוגיה הטבעתית מחברת כל תחנה לצומת משלה, וצמתים אלה מחוברים בצורה מעגלית. צומת 1 מחובר לצומת 2, המחובר לצומת 3 וכן הלאה, והצומת הסופי מחובר חזרה לצומת 1. הודעות שנשלחות דרך ה- LAN מתחדשות מחדש על ידי כל צומת, אך נשמרות רק על ידי הנמענים. בסופו של דבר ההודעה מסתובבת חזרה לצומת השולח, שמסיר אותה מהזרם.

שיטות העברה המשמשות רשתות LAN

רשתות LAN פועלות מכיוון שכושר השידור שלהן גדול מכל מסוף יחיד במערכת. כתוצאה מכך, ניתן להציע לכל מסוף תחנות זמן מסוים ב- LAN, כמו סידור חלוקת זמן. כדי לחסוך בחלון הזדמנויות קטן זה, תחנות מארגנות את המסרים שלהן בחבילות קומפקטיות הניתנות להפצה מהירה. כאשר שתי הודעות נשלחות בו זמנית, הן עלולות להתנגש ברשת המקומית ולגרום להפרעה זמנית של המערכת. רשתות LAN עסוקות יותר משתמשות בדרך כלל בתוכנות מיוחדות המבטלות למעשה את בעיית ההתנגשויות על ידי מתן גישה מסודרת ללא מחלוקת.

שיטות השידור המשמשות ברשת LAN הן פס-בסיס או פס רחב. מדיום רצועת הבסיס משתמש באות דיגיטלית מהירה המורכבת ממתח DC גל רבוע. למרות שהוא מהיר, הוא יכול להכיל רק הודעה אחת בכל פעם. כתוצאה מכך הוא מתאים לרשתות קטנות יותר בהן המחלוקת נמוכה. זה גם פשוט מאוד לשימוש, ולא דורש כוונון או מעגל שיקול דעת בתדרים. אמצעי שידור זה עשוי להיות מחובר ישירות ליחידת הגישה לרשת ומתאים לשימוש במתקני זוג חוטים מעוותים.

לעומת זאת, הפס הרחב בינוני מכוון לתדרים מיוחדים, בדומה לטלוויזיה בכבלים. התחנות מונחות על ידי איתות מידע בכוונון לערוץ ספציפי לקבלת מידע. המידע בכל ערוץ במדיום פס רחב עשוי להיות גם דיגיטלי, אך הם מופרדים מהודעות אחרות על פי תדירות. כתוצאה מכך, המדיום דורש בדרך כלל מתקנים בעלי קיבולת גבוהה יותר, כגון כבל קואקסיאלי. מערכות פס רחב, המתאימות לרשתות LAN רחבות יותר, דורשות שימוש בהתקני כוונון ביחידת הגישה לרשת שיכולים לסנן את כל הערוצים היחידים שאינם זקוקים לה.

שרת הקבצים

התוכנה הניהולית של ה- LAN שוכנת בשרת קבצים ייעודי; ברשת LAN קטנה ופחות עמוסה; או במחשב אישי הפועל כשרת קבצים. בנוסף לתפקוד כסוג של בקר תנועה, שרת הקבצים מחזיק קבצים לשימוש משותף בכוננים הקשיחים שלו, מנהל יישומים כמו מערכת ההפעלה, ומקצה פונקציות.

כאשר מחשב יחיד משמש גם כתחנת עבודה וגם כשרת קבצים, זמני התגובה עשויים להתעכב מכיוון שמעבדיו נאלצים לבצע מספר חובות בו זמנית. מערכת זו תאחסן קבצים מסוימים במחשבים שונים ברשת LAN. כתוצאה מכך, אם מכונה אחת מושבתת, המערכת כולה עשויה להיות נכה. אם המערכת הייתה קורסת בגלל יכולת נמוכה, נתונים מסוימים עלולים לאבד או להיפגם.

תוספת של שרת קבצים ייעודי עשויה להיות יקרה, אך היא מספקת כמה יתרונות על פני מערכת מבוזרת. בנוסף להבטחת הגישה גם כאשר מכונות מסוימות לא פועלות, חובותיה היחידות להחזיק קבצים ולספק גישה.

ציוד LAN אחר

רשתות LAN לרוב מוגבלות בגודלן בגלל המאפיינים הפיזיים של הרשת כולל מרחק, עכבה ועומס. ציוד כלשהו, כגון רפייטרים, יכול להרחיב את טווח ה- LAN. לחוזרים חוזרים אין יכולת עיבוד, אלא פשוט ליצור מחדש אותות המוחלשים על ידי עכבה. סוגים אחרים של ציוד LAN עם יכולת עיבוד כוללים שערים, המאפשרים ל- LAN המפעילים פרוטוקולים שונים להעביר מידע על ידי תרגומו לקוד פשוט יותר, כגון ASCII. גשר עובד כמו שער, אך במקום להשתמש בקוד ביניים, הוא מתרגם פרוטוקול אחד ישירות למשנהו. נתב מבצע למעשה את אותה פונקציה כמו גשר, אלא שהוא מנהל תקשורת בנתיבים חלופיים. שערים, גשרים ונתבים יכולים לשמש כחוזרים, ולהגביר את האותות למרחקים גדולים יותר. הם גם מאפשרים רשתות LAN נפרדות הממוקמות בבניינים שונים לתקשר זה עם זה.

חיבור של שני LAN או יותר בכל מרחק נקרא רשת רחבה רחבה (WAN). רשתות WAN דורשות שימוש בתוכנות מיוחדות במערכת ההפעלה כדי לאפשר חיבורי חיוג אשר עשויים להתבצע באמצעות קווי טלפון או גלי רדיו. במקרים מסוימים, רשתות LAN נפרדות הממוקמות בערים שונות - ואף מדינות נפרדות - עשויות להיות מקושרות דרך הרשת הציבורית.

קשיי LAN

רשתות LAN הן רגישות לסוגים רבים של שגיאות העברה. הפרעות אלקטרומגנטיות ממנועים, קווי חשמל וממקורות סטטיים, כמו גם קצרים מפני קורוזיה, עלולות להשחית נתונים. באגים בתוכנה וכשלים בחומרה יכולים גם להכניס שגיאות, כמו גם חריגות בחיווט ובחיבורים. רשתות LAN לרוב מפצות על שגיאות אלה על ידי פעולת מקור חשמל ללא הפרעה, כגון סוללות, ושימוש בתוכנת גיבוי בכדי להיזכר בפעילות האחרונה ולהחזיק חומר שלא נשמר. מערכות מסוימות עשויות להיות מתוכננות ליתירות, כגון שמירה על שני שרתי קבצים וחיווט חלופי כדי להתמצא בכשלים.

בעיות אבטחה יכולות להיות גם בעיה עם רשתות LAN. הם יכולים להיות קשים לניהול וגישה מכיוון שהנתונים שבהם הם משתמשים מופצים לרוב בין מקורות רשת רבים ושונים. בנוסף, פעמים רבות נתונים אלה נשמרים בכמה תחנות עבודה ושרתים שונים. לרוב החברות יש מנהלי LAN ספציפיים העוסקים בנושאים אלה ואחראים על השימוש בתוכנת LAN. הם עובדים גם כדי לגבות קבצים ולשחזר קבצים שאבדו.

רכישת רשת LAN

כאשר בוחנים אם רשת LAN מתאימה לעסק, יש לקחת בחשבון כמה דברים. העלויות הכרוכות בתמיכה הדרושית נדרשות לעיתים קרובות בתחזיות סבירות. חשבונאות מלאה של עלויות פוטנציאליות צריכות לכלול גורמים כמו מחיר קנייה של ציוד, חלקי חילוף ומיסים, עלויות התקנה, שינויים בעבודה ובבנייה והיתרים. עלויות התפעול כוללות תעבורת רשת ציבורית צפויה, אבחון ותחזוקה שוטפת. בנוסף, על הקונה לחפש לוח זמנים של עלויות פוטנציאליות הקשורות לשדרוגים ולימודי הרחבה והנדסה.

על הספק להסכים לחוזה המפרט במפורש את מידת התמיכה שתינתן בהתקנה וכוונון המערכת. בנוסף, על הספק לספק חוזה תחזוקה המחייב את החברה לבצע תיקונים מיידיים וחינמיים כאשר ביצועי המערכת חורגים מהסטנדרטים שנקבעו. יש להתייחס לכל הגורמים הללו בבקשת ההצעה של הקונה המופצת לספקים פוטנציאליים.

ניתן לרכוש רשתות LAN לשימוש ביתי. בתחילה, ערכות אלו היו יקרות ואטיות והועברו נתונים דרך קווי הטלפון בבית. צצו מוצרים חדשים שהם מהירים יותר, משתלמים יותר ומשתמשים בטכנולוגיה אלחוטית כדי לאפשר למספר מחשבים לשתף מדפסות ולבצע פונקציות LAN אחרות. טכנולוגיה זו מאפשרת להשתמש בקווי טלפון, חיבורי כבלים ורשתות LAN בו זמנית והיא מושלמת עבור בעל עסק קטן שעובד מחוץ לביתו.