Локальная вычислительная сеть¶

Локальная вычислительная сеть (ЛВС, англ. local area network, LAN) — совокупность вычислительных устройств, объединённых каналами связи в пределах ограниченной территории, которая позволяет им обмениваться данными и совместно использовать ресурсы. К ЛВС относят сети, размещённые в пределах одного здания, комплекса зданий, предприятия, офиса или квартиры. От глобальных сетей ЛВС отличают небольшие расстояния, высокая скорость передачи данных и, как правило, единая политика управления, устанавливаемая одной организацией или владельцем.

¶Основные характеристики

Ключевые параметры ЛВС:

Протяжённость — обычно от нескольких метров до нескольких километров; выход за эти пределы требует применения технологий глобальных или городских сетей.
Скорость передачи — от 10 Мбит/с в ранних стандартах до 10 Гбит/с и выше в современных проводных решениях.
Топология — физическая и логическая схема соединения узлов.
Среда передачи — витая пара, оптоволокно, коаксиальный кабель или радиоканал.
Управляемость — наличие администратора, политик доступа и учёта ресурсов.

¶История

Предшественниками ЛВС считаются экспериментальные системы 1960-х годов, в частности работавшие над проектами ARPANET и коммерческими разработками. Термин «локальная сеть» вошёл в оборот в 1970-е годы, когда появились первые серийные решения для соединения мини-компьютеров и терминалов.

В 1973 году в исследовательском центре Xerox PARC под руководством Роберта Меткалфа была разработана технология Ethernet, ставшая основой большинства проводных ЛВС. В 1980 году спецификация Ethernet была стандартизирована консорциумом DEC, Intel и Xerox, а позднее — институтом IEEE как серия стандартов IEEE 802.3. В 1985 году появился стандарт IEEE 802.5 (Token Ring), конкурировавший с Ethernet, но к концу 1990-х уступивший ему.

В СССР и России развитие ЛВС шло параллельно с распространением персональных компьютеров. В 1990-е годы сети на витой паре и коаксиальном кабеле стали обычным явлением в организациях, а с конца 1990-х — и в домашнем сегменте, особенно с появлением массового доступа в интернет.

¶Классификация

¶По назначению

Одноранговые сети — все узлы равноправны, функции сервера выполняют сами рабочие станции.
Сети с выделенным сервером — централизованное управление, хранение данных и аутентификация выполняются на сервере.

¶По топологии

Шина — все узлы подключены к общему кабелю; выход из строя одного узла не нарушает работу остальных, но повреждение магистрали останавливает всю сеть.
Звезда — узлы соединены с центральным устройством (концентратором или коммутатором); наиболее распространена в современных ЛВС.
Кольцо — данные передаются по замкнутому контуру; применялась в Token Ring и FDDI.
Дерево — иерархическое соединение нескольких «звёзд».
Смешанные — комбинации перечисленных схем.

¶По среде передачи

Проводные сети используют витую пару (категории 5e, 6, 6a), оптоволокно и коаксиальный кабель; беспроводные — радиоканалы стандартов IEEE 802.11 (Wi-Fi) и, реже, инфракрасное излучение.

¶Устройство и оборудование

Типовая проводная ЛВС включает:

Рабочие станции — компьютеры, терминалы, сетевые принтеры и другие оконечные устройства.
Сетевые адаптеры — интерфейсные платы или встроенные контроллеры, обеспечивающие физическое подключение.
Коммутаторы — устройства, передающие кадры между портами на канальном уровне.
Маршрутизаторы — соединяют ЛВС с другими сетями и распределяют трафик между подсетями.
Точки доступа — обеспечивают беспроводное подключение.
Кабельная инфраструктура — структурированные кабельные системы, патч-панели, розетки.

Для адресации в IP-сетях применяются частные диапазоны адресов, а внутри локального сегмента — аппаратные MAC-адреса.

¶Программное обеспечение и протоколы

Базовыми протоколами ЛВС являются Ethernet на канальном уровне и стек TCP/IP на сетевом и транспортном. Широко используются:

DHCP — автоматическое назначение IP-адресов;
DNS — разрешение имён внутри сети и во внешних сетях;
SMB/CIFS и NFS — доступ к файловым ресурсам;
LDAP и Active Directory — централизованное управление учётными записями.

Виртуальные локальные сети (VLAN) позволяют логически разделять один физический сегмент на изолированные группы.

¶Применение

ЛВС применяются для совместного доступа к файлам и базам данных, использования общих периферийных устройств, организации внутренней почты и IP-телефонии, видеонаблюдения, систем управления производством и «умного дома». На предприятиях ЛВС служит основой корпоративных информационных систем, на базе которых работают ERP, CRM и другие прикладные комплексы.

¶Значение и тенденции

ЛВС стала базовой инфраструктурой цифровой экономики: без неё невозможно функционирование офисов, образовательных учреждений, медицинских организаций и промышленных предприятий. Основные направления развития — переход на многогигабитные скорости, внедрение Wi-Fi 6 и Wi-Fi 7, сегментация трафика, программно-конфигурируемые сети (SDN) и повышение требований к информационной безопасности. Отдельное внимание уделяется защите от несанкционированного доступа, сегментации гостевых сетей и мониторингу трафика.

Источники: стандарты IEEE 802, документация по технологиям Ethernet и TCP/IP, учебные пособия по компьютерным сетям, материалы по истории Xerox PARC и ARPANET.