Lokālais tīkls

(Pāradresēts no LAN)

Lokālais tīkls (local area network, LAN) ir datortīkls, kas nosedz lokālu platību, piemēram, māju, biroju vai nelielu ēku grupu, teiksim, koledžu. Tīkla fizisko struktūru nosaka tā topoloģija.

Ir pieņemts, ka maksimālais lokālā tīkla apjoms ir 1000 m2. Lokālie tīkli parasti ir ātrāki par teritoriālajiem tīkliem.

VēstureLabot

Pirmo plaši lietoto lokālā tīkla arhitektūru, ARCnet izstrādāja firma Datapoint 1977. gadā, lai vairāki Datapoint 2200 datori varētu izmantot kopējus diskus datu glabāšanai. Kā jau lielākā daļa sākotnējo lokālā tīkla arhitektūru, ARCnet bija ražotāja specifisks risinājums. IEEE institūta standartizēšanas mēģinājumi noveda pie IEEE 802 standartu sērijas. Mūsdienās izmanto divas vadu lokālo tīklu tehnoloģijas - Ethernet un Token Ring. Šobrīd strauji attīstās arī bezvadu tīklu tehnoloģijas.

UzbūveLabot

Mūsdienās populārākās LAN tehnoloģijas ir Ethernet (ar vītā pāra kabeļiem) un Wi-Fi (bezvadu tīkli). Šīs tehnoloģijas definē fizikālo un kanāla slāni OSI 7 slāņu modelī.

Ethernet tīklā datori parasti ir savienoti ar centrmezglu vai komutatoru.

Lai uzturētu no cilpām brīvu lokālā tīkla topoloģiju izmanto savienotā koka protokolu.

Pamata transporta mehānisms var balstīties uz dažādiem protokoliem, piemēram, TCP/IP. Šajā gadījumā ērts veids kā piešķirt datoriem IP adreses ir DHCP. Lokālais tīkls var būt savstarpēji saistīts ar teritoriālo tīklu. Savienojumi starp atsevišķiem lokālajiem tīkliem tiek veidoti ar maršrutētāja palīdzību.

Mūsdienās populārākais tīkla slāņa protokols lokālajos tīklos ir IP. Vēsturiski ļoti populārs ir bijis arī IPX. Lai arī IPX ir lielāks lietderības koeficients (mazāks overhead) kā IP, tas ir grūti maršrutizējams un palielinoties interneta nozīmei, arvien vairāk sāka lietot IP.

VeidiLabot

Vītā pāra tīklsLabot

Vītais pāris – viens no strukturēto kabeļu tīklu sistēmu komponentiem. Kā datu pārraides nesējs plaši tiek pielietots telekomunikāciju un datortīklu tehnoloģijās, tādās kā Ethernet, Arcnet un Token Ring. Pateicoties vienkāršai instalācijai un ekonomiskam cenu līmenim, tas pašreiz ir visplašāk pielietotais datu pārraides risinājums lokālajiem tīkliem. Izmantojot vīto pāri, iespējams organizēt datu tīklus ar pārraides ātrumu līdz 40 Gbit/s.

kabeļa tips ātrums Gbit/s attālums m frekvence MHz
Cat 5 0,1 100 100
Cat 5e 0,1 100 125
Cat 6 1 100 250
Cat 6a 10 100 500
Cat 7 10 100 600
Cat 8 40 30 2000

Optiskais tīklsLabot

Tehnoloģijām attīstoties un pieaugot uzņēmuma datorlietotāju prasībām pēc ātrākas piekļuves interneta resursiem un labāk optimizētai failu apmaiņas sistēmai, lokālā datu tīkla izveidei iesaka pielietot optiskās tehnoloģijas, jo optiskās šķiedras kabelim salīdzinājumā ar vītā pāra kabeli ir virkne priekšrocību:

  • Augsta datu caurlaidība (pa vienu optiskā šķiedru kabeļa pāri var vienlaikus pārraidīt desmitiem informācijas plūsmu — no 100 Mbit/s līdz 10 Gbit/s katra),
  • Datu pārraide lielos attālumos (bez papildus retranslatoriem līdz vairākiem desmitiem kilometru),
  • Augsta datu pārraides drošība,
  • Elastīgums.

Prysmian Group kopā ar Nokia Bell Labs un Nacionālo informācijas un komunikāciju tehnoloģiju institūtu (NICT) izdevies sasniegt pasaules rekordu datu pārraides ātrumā, izmantojot vienu optisko šķiedru ar standarta izmēriem. Tas ir 1 Pbit/s = 1 000 000 Gbit/s.

Atvērts gaisa lāzeru tīklsLabot

Tīkla veidošanai nepieciešama tiešā redzamība starp savienojamiem punktiem. Kā gaismas avotu parasti izmanto pusvadītāju lāzerus un gaismas uztvērējus. Tā atklātās vietās tiek veidoti aizsargāti sakaru kanāli, kuri nodrošina plūsmas ātrumu līdz 10 Gbit/s attālumā līdz 8 km. Sasniegt lielāku datu pārraides attālumu traucē atmosfēras apstākļi, bet to veiksmīgi kosmosā dara interneta piegādātāja Starlink satelīti.

Bezvadu tīkls (Wi-Fi)Labot

Bezvadu tehnoloģijas savu straujo attīstības dinamiku un popularitāti ieguvušas pateicoties lietošanas ērtībām un plašā pielietojuma iespējām. Īpašu uzmanību jāpievērš tīkla drošībai, jo neaizsargāts tīkls atver nesankcionētu, praktiski neierobežotu piekļuvi lokālajam tīklam. Bezvadu tehnoloģija nodrošina datu pārraides ātrumu līdz 2 Gbit/s, taču jāņem vērā, ka datu pārraides ātrums vistiešākajā mērā ir atkarīgs no pārraidāmā signāla apkārtējās vides. Lai palielinātu signāla kvalitāti, jāveic ārējo antenu uzstādīšana.

Wi-Fi ātrums Gbit/s
standarts protokols teorētiski reāli
Wi-Fi 4 802.11an 0,6 0,1
Wi-Fi 5 802.11ac 1,3 0,2
Wi-Fi 6 802.11ax 10 2

ElektrotīklsLabot

Standarta maiņstrāvas elektrotīklu vienas fāzes ietvaros arī var izmantot datu apmaiņas tīkla veidošanai. Tomēr elektrotīkls nav paredzēts datu pārsūtīšanai un tur ir traucējošs 50Hz signāls, kas samazina šādi veidota tīkla efektivitāti.

ātrums Gbit/s
standarts teorētiski reāli
av200 0,2 0,08
av500 0,5 0,25
av1200 1,2 0,4

Mobilo telefonu tīklsLabot

Visi mobilo sakaru nodrošinātāji piedāvā arī pieslēgšanos internetam. Jaunākais 5G standarts paredz teorētiski sasniedzamu datu lejuplādes ātrumu 10 Gbit/s. Lai to sasniegtu, sakaru nodrošinātājiem datu pārraidei nākas lietot augstākas frekvences un izmantot plašāku frekvenču diapazonu. Tā kā brīvo frekvenču nav tik daudz, tās tiek noņemtas televīzijas virszemes apraides augstāko frekvenču kanāliem. Tomēr arī mobilo sakaru nodrošinātājiem ir tehnoloģijas, ar kuru palīdzību caur internetu tiek izplatīti TV kanāli.

Lai viedtelefons darbotos, tajā ir iebūvētas iespējas savienoties ar pakalpojumu nodrošinātāju infrastruktūru. Ja mobilo sakaru torņi tiek atslēgti, telefons šo iespēju nezaudē. Tomēr, lai telefoni spētu sazināties bez centrāles palīdzības, tajos jāuzstāda speciālas rācijsaziņas aplikācijas (Zello uc.).

AdresācijaLabot

Lokālais tīkls, bāzēts uz IPv4 protokola, var izmantot speciālās adreses, noteiktās IANA (standarti RFC 1918 un RFC 1597):

  • 10.0.0.0—10.255.255.255;
  • 172.16.0.0—172.31.255.255;
  • 192.168.0.0—192.168.255.255.

Tādas adreses sauc par privātām, iekšējām vai lokālām; šīs adreses nav pieejamas no interneta tīkla. Nepieciešamība izmantot tādas adrese radās tādēļ, ka, izstrādājot IP protokolu, netika paredzēta tik plaša tā popularitāte, un palēnām adrešu kļuva par maz. Šīs problēmas risināšanai tika izstrādāts Ipv6 protokols, bet pašlaik tas ir maz izplatīts. Dažādos nepārklājamajos lokālajos tīklos adreses var atkārtoties, taču tā nav problēma, tā kā pieeja citos tīklos notiek ar tehnoloģijas palīdzību, kura maina vai slēpj iekšējā mezgla adresi aiz viņas robežām – NAT vai starpniekserverim dod iespēju pieslēgt LVS pie globālā tīkla (WAN). Saites nodrošināšanai starp lokālo un globālo tīklu izmanto maršrutētājus.

IP adrešu konflikts – izplatīta situācija lokālajos tīklos, kurā vienā IP-apakštīklā ir divi vai vairāki datori ar vienādām IP-adresēm. Lai novērstu tādas situācijas un vienkāršot darbu, tīklu administratori izmanto protokolu DHCP, ļaujot datoram automātiski iegūt IP-adresi un citus parametrus, nepieciešamus darbam tīklā TCP/IP.