Укажите какое количество компьютеров находится в данный момент в локальной сети в кабинете
Обновлено: 18.05.2024
Тема: Локальная сеть. Топологии локальных сетей.
Цель работы: применить на практике знания о назначение, принципах построения и функционирования локальных компьютерных сетей.
Теоретические сведения
Локальная компьютерная сеть это комплекс программного обеспечения и устройств, объединяющих абонентов, находящихся на незначительной дистанции друг от друга. Как правило, такие системы используются в границах одного предприятия или здания.
Типы локальных сетей
Данные линии принято разделять на 2 вида:
Сети, для которых характерно централизованное управление, характеризующиеся общей политикой безопасности применимой ко всем пользователей
Одноранговые сети. В такой системе все пользователи самостоятельно определяют какую информацию и ресурсы они будут представлять в целях общего пользования. А компьютеры являются полностью равноправными и могут быть одновременно, как клиентом, так и сервером.
Основные задачи локальных вычислительных сетей
Главная задача локальной компьютерной сети – это реализация совместного доступа всех пользователей к данным, устройствам и программам. Таким образом, клиентам системы доступно выполнять операции одновременно, а не поочередно.
Помимо этого, локальные линии решают вопросы:
Обработки и хранения данных;
Передачи результатов информации пользователям;
Контроля выполнения проектов.
Главные составляющие локальной сети
Локальная компьютерная сеть не может полноценно функционировать без специального оборудования. Для нее основными составляющими являются:
Пассивное оборудование: коммутационные панели, монтажные шкафы, информационные розетки, кабели, кабельные каналы;
Периферийные устройства и компьютеры: принтеры, серверы, рабочие станции, сканеры;
Активное оборудование: маршрутизаторы, коммутаторы (свитчи), специальные медиаконвекторы.
В зависимости от того, как будет построена сеть, какой протяженностью и согласно каким требованиям, комплекс устройств при монтаже может существенно меняться.
Преимущества пользования локальной сетью
Такой тип системы решает множество вычислительных и информационных задач в пределах одного предприятия. Поэтому для организации компьютерная сеть локального типа является необходимой в силу нескольких ее преимуществ:
Система обеспечивает хранение всех данных персонального характера на диске файлового сервера. Это дает возможность осуществлять одновременную работу всеми клиентами, обновлять данные в сетевых программных продуктах и при этом пользоваться информацией, защищенной на уровне файлов и каталогов.
Локальная сеть способствует обмену информацией между всеми компьютерами, находящимися в системе.
Каждый клиент имеет доступ к глобальной сети при условии наличия специального коммутационного узла.
Такая вычислительная сеть обеспечивает полноценную печать информации всеми пользователями на общественных принтерах.
Локальная система позволяет хранить программные продукты (графические редакторы, таблицы, системы управления базами данных) на дисках файлового сервера в единственном экземпляре.
Требования предъявляемые локальным вычислительным сетям
В настоящее время IT-компаниями создано большое количество локально-вычислительных сетей, которые различаются алгоритмами работы, структурой организации, топологиями, размерами. Они эксплуатируются в разных странах мира, но требования, предъявляемые к ним, являются общепринятыми.
Надежность. Одно из главных свойств, нацеленное сохранить полное и частичное функционирование при поломке нескольких узлов.
Скорость. Важнейшее свойство, характеризующееся наличием высокоскоростных каналов передачи данных.
Адаптация. Свойство локально-вычислительной сети, направленное на расширение: рабочие станции устанавливаются в том месте, где это потребуется.
Локальная сеть – важный элемент любого современного предприятия, без которого невозможно добиться максимальной производительности труда. Однако чтобы использовать возможности сетей на полную мощность, необходимо их правильно настроить, учитывая также и то, что расположение подсоединенных компьютеров будет влиять на производительность ЛВС.
Понятие топологии Топология локальных компьютерных сетей – это месторасположение рабочих станций и узлов относительно друг друга и варианты их соединения. Фактически это архитектура ЛВС. Размещение компьютеров определяет технические характеристики сети, и выбор любого вида топологии повлияет на:
Разновидности и характеристики сетевого оборудования.
Надежность и возможность масштабирования ЛВС.
Способ управления локальной сетью.
Таких вариантов расположения рабочих узлов и способов их соединения много, и количество их увеличивается прямо пропорционально повышению числа подсоединенных компьютеров. Основные топологии локальных сетей – это "звезда", "шина" и "кольцо".
Факторы, которые следует учесть при выборе топологии
До того как окончательно определиться с выбором топологии, необходимо учесть несколько особенностей, влияющих на работоспособность сети. Опираясь на них, можно подобрать наиболее подходящую топологию, анализируя достоинства и недостатки каждой из них и соотнеся эти данные с имеющимися для монтажа условиями.
Работоспособность и исправность каждой из рабочих станций, подсоединенных к ЛВС. Некоторые виды топологии локальной сети целиком зависят от этого.
Исправность оборудования (маршрутизаторов, адаптеров и т. д.). Поломка сетевого оборудования может как полностью нарушить работу ЛВС, так и остановить обмен информацией с одним компьютером.
Надежность используемого кабеля. Повреждение его нарушает передачу и прием данных по всей ЛВС или же по одному ее сегменту.
Ограничение длины кабеля. Этот фактор также важен при выборе топологии. Если кабеля в наличии немного, можно выбрать такой способ расположения, при котором его потребуется меньше.
О топологии «звезда»
Этот вид расположения рабочих станций имеет выделенный центр – сервер, к которому подсоединены все остальные компьютеры. Именно через сервер происходят процессы обмена данными. Поэтому оборудование его должно быть более сложным.
Достоинства:
Топология локальных сетей "звезда" выгодно отличается от других полным отсутствием конфликтов в ЛВС – это достигается за счет централизованного управления.
Поломка одного из узлов или повреждение кабеля не окажет никакого влияния на сеть в целом.
Наличие только двух абонентов, основного и периферийного, позволяет упростить сетевое оборудование.
Скопление точек подключения в небольшом радиусе упрощает процесс контроля сети, а также позволяет повысить ее безопасность путем ограничения доступа посторонних.
Такая локальная сеть в случае отказа центрального сервера полностью становится неработоспособной.
Стоимость "звезды" выше, чем остальных топологий, поскольку кабеля требуется гораздо больше.
Топология «шина»: просто и дешево
В этом способе соединения все рабочие станции подключены к единственной линии – коаксиальному кабелю, а данные от одного абонента отсылаются остальным в режиме полудуплексного обмена. Топологии локальных сетей подобного вида предполагают наличие на каждом конце шины специального терминатора, без которого сигнал искажается.
Все компьютеры равноправны.
Возможность легкого масштабирования сети даже во время ее работы.
Выход из строя одного узла не оказывает влияния на остальные.
Расход кабеля существенно уменьшен.
Недостаточная надежность сети из-за проблем с разъемами кабеля.
Маленькая производительность, обусловленная разделением канала между всеми абонентами.
Сложность управления и обнаружения неисправностей за счет параллельно включенных адаптеров.
Длина линии связи ограничена, потому эти виды топологии локальной сети применяют только для небольшого количества компьютеров.
Характеристики топологии «кольцо»
Такой вид связи предполагает соединение рабочего узла с двумя другими, от одного из них принимаются данные, а второму передаются. Главной же особенностью этой топологии является то, что каждый терминал выступает в роли ретранслятора, исключая возможность затухания сигнала в ЛВС. Достоинства:
Быстрое создание и настройка этой топологии локальных сетей.
Легкое масштабирование, требующее, однако, прекращения работы сети на время установки нового узла.
Большое количество возможных абонентов.
Устойчивость к перегрузкам и отсутствие сетевых конфликтов.
Возможность увеличения сети до огромных размеров за счет ретрансляции сигнала между компьютерами.
Ненадежность сети в целом.
Отсутствие устойчивости к повреждениям кабеля, поэтому обычно предусматривается наличие параллельной резервной линии.
Большой расход кабеля.
Типы локальных сетей
Выбор топологии локальных сетей также следует производить, основываясь на имеющемся типе ЛВС. Сеть может быть представлена двумя моделями: одноранговой и иерархической.
Они не очень отличаются функционально, что позволяет при необходимости переходить от одной из них к другой. Однако несколько различий между ними все же есть. Что касается одноранговой модели, ее применение рекомендуется в ситуациях, когда возможность организации большой сети отсутствует, но создание какой-либо системы связи все же необходимо. Рекомендуется создавать ее только для небольшого числа компьютеров. Связь с централизованным управлением обычно применяется на различных предприятиях для контроля рабочих станций.
Одноранговая сеть
Этот тип ЛВС подразумевает равноправие каждой рабочей станции, распределяя данные между ними. Доступ к информации, хранящейся на узле, может быть разрешен либо запрещен его пользователем. Как правило, в таких случаях топология локальных компьютерных сетей «шина» будет наиболее подходящей.
Одноранговая сеть подразумевает доступность ресурсов рабочей станции остальным пользователям. Это означает возможность редактирования документа одного компьютера при работе за другим, удаленной распечатки и запуска приложений.
Достоинства однорангового типа ЛВС:
Легкость реализации, монтажа и обслуживания.
Небольшие финансовые затраты.
Такая модель исключает надобность в покупке дорогого сервера.
Быстродействие сети уменьшается пропорционально увеличению количества подсоединенных рабочих узлов.
Отсутствует единая система безопасности.
Доступность информации: при выключении компьютера данные, находящиеся в нем, станут недоступными для остальных.
Нет единой информационной базы.
Иерархическая модель
Наиболее часто используемые топологии локальных сетей основаны именно на этом типе ЛВС. Его еще называют «клиент-сервер». Суть данной модели состоит в том, что при наличии некоторого количества абонентов имеется один главный элемент – сервер. Этот управляющий компьютер хранит все данные и занимается их обработкой.
Отличное быстродействие сети.
Единая надежная система безопасности.
Одна, общая для всех, информационная база.
Облегченное управление всей сетью и ее элементами.
Необходимость наличия специальной кадровой единицы – администратора, который занимается мониторингом и обслуживанием сервера.
Большие финансовые затраты на покупку главного компьютера.
Наиболее часто используемая конфигурация (топология) локальной компьютерной сети в иерархической модели – это «звезда».
Выбор топологии (компоновка сетевого оборудования и рабочих станций) является исключительно важным моментом при организации локальной сети. Выбранный вид связи должен обеспечивать максимально эффективную и безопасную работу ЛВС. Немаловажно также уделить внимание финансовым затратам и возможности дальнейшего расширения сети. Найти рациональное решение – непростая задача, которая выполняется благодаря тщательному анализу и ответственному подходу. Именно в таком случае правильно подобранные топологии локальных сетей обеспечат максимальную работоспособность всей ЛВС в целом.
Недавно передо мной встала задача определения количества включенных компьютеров в нескольких подсетях нашей организации. Сеть ужасно запущена: нет ни домена, ни средств удаленной установки, поэтому поставить на все компьютеры агент мониторинга не было возможности. С другой стороны, на многих компьютерах был включен файрвол, из-за чего компьютеры не отвечали на ping-запрос.
Для решения этой задачи я использовал замечательную утилиту arping.
Arping работает на втором уровне модели OSI и не блокируется файрволом, т.к. компьютер должен отвечать на ARP-запросы, чтобы до него доходили IP-пакеты. Минусом arping по сравнению с ping является то, что arping работает в пределах одной локальной сети и не маршрутизируется. Однако это ограничение можно обойти с помощью проксирования ARP.
Для начала я написал простенький скрипт на PHP (это единственный язык, который я знаю ☺), использующий arping. Задаются сети и маски, и скрипт в цикле пингует каждый IP-адрес в них:
<?php
//задаем сети и маски
$subnets = array ( "192.168.0.0/255.255.255.0" , "10.10.8.0/255.255.252.0" ) ;
$up = 0 ; //количество живых хостов
foreach ( $subnets as $subnet )
<
list ( $addr , $mask ) = explode ( '/' , $subnet ) ;
//вычисляем начальный и конечный адрес
$start = ( ip2long ( $addr ) & ip2long ( $mask ) ) + 1 ;
$end = $start + (
ip2long ( $mask ) ) - 1 ;
//пробегаем все адреса и арпингуем их
for ( $ip = $start ; $ip <= $end ; $ip ++ )
<
$response = shell_exec ( "arping -c 2 " . long2ip ( $ip ) ) ;
if ( ! strstr ( $response , '0 packets received' ) ) $up ++;
>
>
echo $up . " \r \n " ;
?>
Но конечно, такой скрипт не годится для постоянного мониторинга. Во-первых, хотелось бы, чтобы он работал постоянно в фоновом режиме. Во-вторых, проверку нужно проводить в несколько потоков — так быстрее.
- Настройки и адреса сетей считываются из ini-файла.
- «Папа»-скрипт запускает экземпляр дочернего скрипта для каждой сети и контролирует его работу.
- Дочерний скрипт проверяет все адреса своей сети по кругу и обновляет информацию в Memcached. Помимо количества активных узлов запоминается их mac, dns и netbios имя.
- Из memcached эти данные можно посмотреть на веб-странице или в zabbix.
Также я добавил график в Zabbix (см. начало поста).
Для этого необходимо дописать в файл zabbix_agentd.conf строчку для каждой сети:
UserParameter=network_count.net_name,/usr/local/bin/php /путь до скрипта/get_network_stats.php net_name
На сервере добавить соответствующие item'ы.
И настроить график.
Скрипт get_network_stats.php <имя_сети> выдает количество активных хостов по имени сети. Я думаю, пользователи других систем мониторинга смогут без труда прикрутить к ним этот скрипт.
Исходник приводить не буду, т.к. он большой. Скачайте его — readme прилагается.
Я думаю, кому нужна такая штука, может переписать его под свои нужды: например, можно использовать вместо memcached обычный файл.
Теперь рассчитать маску сети, количество компьютеров в сети и определить какой сети принадлежит IP адрес, легко!
Позволяет определять соответствие между классическим написанием и написанием в формате CDR, определять диапазон сети, по IP адресу и его маске.
Важное замечание: Очень часто на эту страницу пользователи попадают по запросу "укажите максимальное количество компьютеров в сети, к которой принадлежит компьютер с IP адресом Х.Х.Х.Х" Ответ: "На сегодняшний момент, при повсеместном использовании формата CDR, данный вопрос не имеет конкретного ответа" Но к сожалению, некоторых такой ответ не устраивает и вот почему Такие вопросы, задают или преподаватели-"динозавры" или из напечатанных методичек, таких же древних времен. Связанно это с тем что когда-то, давным давно, весь диапазон сетей делился на классы: были классы A,B,C,D,E,F. К этим классам привязывались и количество компьютеров и диапазон сетей. И да тогда, зная что компьютер имеет адрес 200.200.0.1 можно было сказать какому классу эта сеть принадлежит, и определить количество компьютеров в этой сети. Но это было еще в прошлом веке!! Зачем ученикам задавать такие вопросы, ответ на который просто не нужен!! К IT технологиям это уже никак не относится, и на практике не применяется НИКОГДА. Для меня, преподаватель или человек, который на собеседовании задает подобные вопросы, желающий получить в виде ответа название класса и количество компьютеров, похож на ретрограда, который живет прошлым веком, и плавающая маска CDR для него что то непостижимое и фантастическое.Wildcard mask( шаблонная маска) - это перевернутая маска, или как ее еще называют – инверсная. Эта маска показывает какая часть (сколько бит) IP адреса могут меняться.
Принцип перевода из обыной маски в инверсную - это заменить в двоичном представлении у обычной маски все единицы на нули, а нули на единицы. Тогда получается шаблонная маска.
Применения шаблонной маски - условные операции с IP адресами в оборудовании Cisco и других подобных устройств. К этим областям относятся в частности списки доступа (ACL) – позволяет создавать гораздо более гибкие правила и определение сетей, а также в конфигурировании протоколов маршрутизации, IGRP, EIGRP, OSPF например – позволяет создавать компактные правила для анонса не подряд идущих сетей.
Broadcast address (широковещательный адрес) — условный (не присвоенный никакому устройству в сети) адрес, он же с пециальный код в заголовке пакета, означающий, что данный пакет должны получить все станции компьютерной сети.
Заметьте что, речь идет о логической сети, а не физической. То есть, если в сети есть компьютер, который имеет IP адрес 10.63.10.110 с маской 255.255.255.248 то широковещательный адрес для этой сети, где находится этот компьютер будет 10.63.10.111
На частый вопрос который фигурирует в сети "каково максимальное количество компьютеров в сети, к которой принадлежит компьютер, ip адрес которого например 200.200.0.1", хотелось бы ответит что данных для однозначного ответа нет.
Не указав маску мы не можем однозначно определить сеть, а значит и количество компьютеров в сети.
Если же применить хитрость, зная, что IP адресов v4 не может быть больше 255.255.255.255, то в принципе можно ответить на поставленный вопрос
Топология локальной сети
Первое к чему нужно приступать при изучении основ функционирования компьютерных сетей, это топология (структура) локальной сети. Существует три основных вида топологии: шина, кольцо и звезда.
Линейная шина
Кольцо
В данной топологии каждый из компьютеров соединен только с двумя участниками сети. Принцип функционирования такой ЛВС заключается в том, что один из компьютеров принимает информацию от предыдущего и отправляет её следующему выступая в роли повторителя сигнала, либо обрабатывает данные если они предназначались ему. Локальная сеть, построенная по кольцевому принципу более производительна в сравнении с линейной шиной и может объединять до 1000 компьютеров, но, если где-то возникает обрыв сеть полностью перестает функционировать.
Звезда
Топология звезда, является оптимальной структурой для построения ЛВС. Принцип работы такой сети заключается во взаимодействии нескольких компьютеров между собой по средствам центрального коммутирующего устройства (коммутатор или свитч). Топология звезда позволяет создавать высоконагруженные масштабируемые сети, в которых центральное устройство может выступать, как отдельная единица в составе многоуровневой ЛВС. Единственный минус в том, что при выходе из строя центрального коммутирующего устройства рушится вся сеть или её часть. Плюсом является то, что, если один из компьютеров перестаёт функционировать это никак не сказывается на работоспособности всей локальной сети.
Что такое MAC-адрес, IP-адрес и Маска подсети?
Прежде чем познакомиться с основными принципами взаимодействия сетевых устройств, необходимо подробно разобрать, что такое IP-адрес, MAC-адрес и Маска подсети.
Маска подсети – специальная запись, которая позволяет по IP-адресу вычислять адрес подсети и IP-адрес компьютера в данной сети. Пример записи маски подсети: 255.255.255.0. О том, как происходит вычисление IP-адресов мы рассмотрим чуть позже.
Что такое ARP протокол или как происходит взаимодействие устройств ЛВС?
Сетевой коммутатор и маршрутизатор (роутер)
Коммутатор содержит таблицу MAC-адресов устройств локальной сети непосредственно подключенных к его портам. Изначально таблица пуста и начинает заполняться при старте работы коммутатора, происходит сопоставление MAC-адресов устройств и портов, к которым они подключены. Это необходимо для того, чтобы коммутатор напрямую пересылал информационные пакеты тем участникам локальной сени, которым они предназначены, а не опрашивал все устройства ЛВС.
Маршрутизатор также имеет таблицу, в которую заносит IP-адреса устройств на основе анализа локальной сети. Роутер может самостоятельно раздавать IP-адреса устройствам ЛВС благодаря протоколу динамического конфигурирования узла сети (DHCP). Таблица маршрутизации позволяет роутеру вычислять наикратчайшие маршруты для отправки информационных пакетов между различными узлами ЛВС. Данные узлы (компьютеры) могут находиться в любом сегменте многоуровневой сети невзирая на архитектуру той или иной подсети. К примеру, маршрутизатор связывает локальную сеть с глобальной (интернет) через сеть провайдера.
Пример маршрутизации
Допустим, в таблице маршрутизации есть такая запись:
| Сеть | Маска | Интерфейс |
| 192.168.1.0 | 255.255.255.0 | 192.168.1.96 |
Роутер получает пакет, предназначенный для хоста с IP-адресом 192.168.1.96, после чего начинает обход таблицы маршрутизации и обнаруживает, что при наложении маски подсети 255.255.255.0 на IP-адрес 192.168.1.96 вычисляется сеть с IP-адресом 192.168.1.0. Пройдя строку до конца роутер находит IP-адрес интерфейса 192.168.1.96, на который и отправляет полученный пакет.
Как происходит вычисление IP-адреса сети и компьютера?
Для вычисления IP-адреса сети используется маска подсети. Начнем с того, что привычная для наших глаз запись IP-адреса представлена в десятеричном формате (192.168.1.96). На самом деле, сетевое устройство данный IP-адрес видит, как набор нолей и единиц, то есть в двоичной системе исчисления (11000000.10101000.00000001.01100000). Так же выглядит и маска подсети (255.255.255.0 -> 11111111.11111111.11111111.00000000).
| IP-адрес назначения | 192.168.1.96 | 11000000 10101000 00000001 01100000 |
| Маска подсети | 255.255.255.0 | 11111111 11111111 11111111 00000000 |
| IP-адрес сети | 192.168.1.0 | 11000000 10101000 00000001 00000000 |
Что получается? Какой бы у нас не был IP-адрес назначения (к примеру 192.168.1.96 или 192.168.1.54) при наложении на него маски подсети (255.255.255.0) будет получаться один и тот же результат (192.168.1.0). Происходит это из-за поразрядного (побитного) сравнения записей (1х1 = 1, 1х0 = 0, 0х1 = 0). При этом IP-адрес компьютера берётся из последней группы цифр IP-адреса назначения. Также стоит учитывать, что из общего диапазона адресов, в рамках одной подсети, доступно будет на два адреса меньше, потому что 192.168.1.0 – является IP-адресом самой сети, а 192.168.1.255 – служебным широковещательным адресом для передачи общих пакетов запросов.
Что такое NAT?
Принцип NAT заключается в следующем: при отправке пакета из ЛВС маршрутизатор подменяет IP-адрес локальной машины на свой собственный, а при получении производит обратную замену и отправляет данные на тот компьютер, которому они и предназначались.
Читайте также: