Локальная сеть дома

Все чаще локальную сеть можно встретить в жилых домах. Есть ли в этом смысл и что это может принести пользователям? Я собственными руками организовал локальную сеть в своем доме еще в 1992 году - она была необходима по работе. В дальнейшем сеть модернизировалась и разрасталась. А совсем недавно я прочитал в новостях, что локальная сеть в одном из жилых домов по ул. Удальцова подключена к Интернету по беспроводному каналу. Так как подобные планы вынашивались мною около полугода, то я провел анализ возможностей, чем и хочу поделиться.

Первое очевидное преимущество локальной сети - возможность играть в сетевые игры. Раньше был только преферанс, теперь почти все новые игры могут работать в локальных, а некоторые и в глобальных сетях. Второе преимущество - возможность печатать на одном, общем принтере. Третье - быстро обмениваться файлами. Этих трех плюсов вполне достаточно, чтобы оправдать затраченные ресурсы. Вдобавок существует возможность выходить в Интернет по единственному на всех модему, а также организовать внутреннюю почту. Кроме того, можно объединить усилия по содержанию выделенного канала для подключения к Интернету, но об этом позже. При построении сети вам потребуется решить несколько задач, которые определят будущее и перспективы вашей сети:

первое - это количество машин, которые вы планируете объединить в сеть. В принципе даже две машины, стоящие в одной комнате, уже имеет смысл объединять. В нашей сети работают восемь компьютеров, находящихся в трех разных подъездах. Чем больше число пользователей, тем больше преимуществ дает сеть;

вторая задача - составить план сети, найти места наиболее выгодные для размещения узлов сети. Именно от размещения узлов и используемой топологии зависит возможность дальнейшего развития сети. На этом этапе мы остановимся подробнее чуть позже, потому что от него зависит принципиальная возможность или невозможность использования различных средств построения сети;

третье - найти ответственного за все происходящее в сети. Это тот человек, на которого в дальнейшем лягут все заботы по поддержанию работоспособности небольшого, но хлопотного хозяйства, и ответственность за серверы (если они будут). Если вы выступаете организатором подобной затеи, то вполне логично, что взоры обратятся на вас, но если решение принимается сообща при общем желании всех собравшихся, то этот вопрос можно и обсудить. В любом случае решающую роль должна играть квалификация и… физическое местоположение. Нужно принять во внимание тот факт, что протяженность кабельного хозяйства в жилых домах, как правило, много большая, нежели в офисах, и физическое расположение главного узла может иметь решающее значение. Конечно, необходимо минимизировать длину кабельного хозяйства. В нашей сети самый длинный сегмент насчитывал 365 метров, что больше всех допустимых пределов. Однако применение качественных сетевых карт позволило сохранить работоспособность сети даже и с таким длинным сегментом.

Итак, все собрались, и обсуждение сети развернулось. Во-первых, сразу решите вопрос о необходимости серверов. Если вы хотите иметь достаточно большое пространство общих дисков, то сервер необходим. Можно, конечно, обойтись одноранговой сетью. Windows95, например, позволяет содержать общие дисковые ресурсы. Но в таком случае работоспособность сети будет зависеть от конкретных рабочих станций, которые часто выключаются, перегружаются и т.п. Хотя и у одноранговой сети есть свои плюсы. Ее организация потребует куда меньших затрат. В случае необходимости можно будет выделить отдельную машину с той же Windows 95, на которой и будут размещены все общие ресурсы. Хотя при этом следует помнить, что эта машина с этой операционной системой совсем не предназначена для работы в роли сервера. При большой сети одноранговая сеть не даст возможности нормально разграничить уровни доступа к общим ресурсам. Можно, конечно, и СУБД на Бейсике писать, и делить права доступа по отдельно взятым общим ресурсам (shares), но решения этих проблем в серверных операционных системах более проработанны и постоянно эволюционируют. В моем случае выбор сетевой операционной системы пал на Netware 3.12 - больше по воле случая. Причина была проста: мне ее подарили в большой красивой красной коробке. В принципе эта операционная система вполне может работать на 386-м компьютере с 8 Мбайт памяти, хоть и не самым стабильным образом, но...

Этот сервер сохранился у нас и до сих пор, хоть нагрузка на него снизилась. Конечно, при появлении машины с Windows NT Server и большим винчестером, в сети стало намного просторнее и скорость обмена файлами возросла, но для домашней сети этот фактор не является критичным.

После решения вопроса с сервером стоит перейти к топологии. Вопрос ответственный и достаточно сложный. Первым делом, рисуем план дома и расположение компьютеров. Учитывая, что перебрасывать кабель с одной стороны дома на другую очень неудобно, пытаемся свести все соединения в звезду с единым центром. Это удобно сделать в доме типа "башня", для длинных же домов осуществить это довольно сложно. Поэтому наиболее разумным будет образовать две магистрали по шинной или звездной топологии с каждой стороны дома, объединив их в одной или двух узловых точках. Соединение между узлами будет образовывать хребет информационной магистрали (см. рис.). В дальнейшем именно на эту шину стоит ставить дополнительные узлы.

Использовать коаксиальный кабель в такой ситуации не рекомендуется из-за возможных соединений двух разных фаз электропитания. Этот неприятный эффект связан с особенностями импульсных блоков питания компьютеров. Наличие гальванической связи делает возможным попадание фазы на оплетку коаксиального кабеля. Если ваши компьютеры включены в разные фазы трехфазной электрической сети (что нередко встречается), то между их корпусами может возникнуть высокое напряжение. И даже если компьютеры включены в одну фазу и общее заземление, то из-за большого расстояния между ними может появиться другой неприятный эффект. Между штырями, воткнутыми в землю на большом расстоянии, возникает разность потенциалов (так называемое шаговое напряжение). Чем это расстояние больше, тем потенциал выше. Но реально его уровень зависит от расстояния между "нулевыми" проводами ваших подъездов. В случае если оно больше 5 В, живучесть сетевых карт уменьшается. Естественно, необходимо использовать терминатор с цепочкой, замыкающей его на корпус, но только на одном конце кабеля. Соединение с корпусом на двух концах кабеля может привести к довольно неприятным последствиям, из-за так называемой петли заземления. Коаксиальный кабель, кроме того, сильно ограничивает возможности роста сети и ее устойчивость к повреждениям, поэтому необходимо максимально использовать витую пару. А если учесть разницу в стоимости коаксиального кабеля и витой пары, то экономичность этого решения становится очевидной. Все это актуально, если суммарная длина соединений между самыми дальними точками лежит в пределах 300 метров. Если расстояние больше, то прокладка оптической магистрали и установка трансиверов на витую пару может оказаться не сильно дороже установки магистральных усилителей сигнала на обычный кабель.

Что делать, если вам нужно объединить в сеть несколько соседних домов, расположенных в пределах прямой видимости, но на большом расстоянии? Имеет смысл подумать о радиоканале. Ethernet-мост для радиоканала с возможностью использования нескольких радиосетевых карт на другой стороне будет стоить около 2-3 тыс. долларов на узле и 785 долларов для клиентской части. Однако подобные капитальные вложения могут позволить себе далеко не все.

Но вернемся на грешную землю. После разработки топологи сети необходимо определить потребность в оборудовании. Во-первых, для каждого компьютера понадобится сетевая карта. Причем лучше всего, чтобы все они были унифицированы. Конечно, сетевые карты от 3Com или Intel хороши, но если вы решили сэкономить, то безымянные карты по 20 долларов тоже вполне работоспособны. Такая же ситуация с хабами, если вы используете витую пару. Кроме того, вам понадобится специальный инструмент для обжима разъемов на кабель. Он не дорог и, как правило, продается там же, где кабели и разъемы. Если вы все же будете использовать коаксиальный кабель, рекомендую приобрести терминаторы с большим запасом. Они вам пригодятся для быстрой диагностики и локализации повреждений кабеля.

Интернет и интранет

Для организации интрасети вам практически ничего не потребуется. Для этого нужно на всех машинах включить поддержку протокола TCP/IP и поставить необходимые серверы. Раздача адресов может происходить в автоматическом режиме посредством DHCP-сервера (DHCP - сервис, динамически выделяющий адреса клиентов и дающий прочую важную для функционирования сети информацию) или вручную. В NT Server и Unix этот сервис предусмотрен системой, а для других операционных систем могут понадобиться дополнительные модули. Их можно найти по адресу http://www.download.com или http://www.shareware.com. Правда, следует учесть, что для сетей, которые не имеют официально выделенных адресов, нужно использовать адреса в сети 10 (адреса вида 10.*.*.*). Это историческая сеть Arpanet, и в текущий момент роутинг в эту сеть отсутствует. Поэтому, раздав машинам в локальной сети адреса типа 10.0.0.*, вы никому не создадите проблем. При постоянном подключении к Интернету вам будет официально выделено адресное пространство, и вы сможете поменять адреса на новые. Хотя можно будет воспользоваться и одним адресом. Существуют средства для трансляции внутренних адресов в сети в ограниченное (вплоть до одного) количество внешних. Это удобно по соображениям безопасности, экономит дефицитное адресное пространство сети, но усложняет настройку системы с вашей стороны. Далее вы можете поставить внутренний WWW-сервер, например, для сообщения о новостях в сети (shareware-версии таких серверов под все операционные системы несложно найти по уже упомянутым адресам). В дальнейшем вам придется или сменить его на другой продукт, или оплатить использование. Но для того чтобы определить необходимость и функциональность такого сервера, вполне подойдет shareware-продукт.

Конечно, можно организовать внутренний сервер на базе компьютера с бесплатной версией Unix, но для осуществления этого необходимы более глубокие познания в технологиях, а также затраты времени на установку и настройку подобной системы. В них отсутствует интуитивно понятный интерфейс, так облегчающий общение с незнакомой системой. Однако немаловажное преимущество такого решения состоит в том, что этот же сервер будет хорошо работать и при появлении постоянного подключения к Интернету. В настоящий момент 65% WWW-серверов в мире работают на этом программном обеспечении. Еще одним плюсом такого решения является то, что для Unix-сервера требуется куда менее мощная машина, чем для Windows NT Server. Тот же 386-й компьютер с 8-16 Мбайт оперативной памяти сможет выполнять все функции по обслуживанию подключения к Интернету. Можно организовать в локальной сети ftp-сервер, но это имеет смысл только при постоянном подключении к Интернету.

Вот мы и подошли к самому "сладкому". К решению о включении вашей локальной сети в глобальную сеть Интернет. Способов подключения существует множество. Например, можно использовать один модем и подключаться к провайдеру по телефонной линии, а все остальные компьютеры в сети будут работать через прокси-сервер.

Но скорость модемного соединения по обычной линии невелика. 28,8 Кбит/с позволят работать двум-трем пользователям одновременно. При этом эффективная скорость передачи данных составит 600-1000 байт/с. Конечно, аренда выделенного канала позволит работать большему числу пользователей и с большей эффективностью, а также создать свой собственный сервер в Интернете. Но стоимость аренды канала, а также необходимого оборудования довольно велика. Выделенный канал от МГТС, например, стоит около 3 тыс. долларов единовременно плюс 160 тыс. рублей в месяц. При этом вам понадобится оплатить подключение (примерно 500 долларов) и аренду IP-соединения у провайдера приблизительно из расчета 600 долларов за 64 Кбит/с. Можно воспользоваться подключением по ISDN, которое потребует меньших единовременных платежей, но ежемесячно будет обходиться впятеро дороже выделенного канала от МГТС. Посчитайте, что вам выгоднее, и примите решение. Способов подключения к Интернету существует много, и если вы соберетесь сделать такой шаг, то более подробную информацию вам предоставят провайдеры.

На что хватит канала на 64 Кбит/с? Например, на получение новостей, содержание собственного сервера и полноценного выхода в Интернет для пользователей локальной сети. При этом могут одновременно работать 12 пользователей с эффективной скоростью около 500 байт/с (одновременное получение большого объема информации). Реально можно подключить к такому каналу и большее количество пользователей, но задержки в работе сети из-за неравномерности нагрузки могут создать вам проблемы. Кроме того, необходимо учесть, что ваш WWW-сервер тоже будет создавать нагрузку на канал. Нагрузка канала делится на восходящую и нисходящую. Нисходящая - это то, что вы получаете из сети, восходящая - то, что вы отправляете. При этом сервер, установленный у вас, в основном создает восходящую нагрузку. Но запросы к серверу и прочая служебная информация образуют нисходящую нагрузку, составляющую около 10% от восходящей. Таким образом, объем информации на вашем сервере и частота посещения будут оказывать влияние на скорость передачи по каналу другой информации.

Получение новостей тоже создает большую нагрузку на канал. Подписка на значительное количество ньюс-групп делает почтовый трафик весьма напряженным, а если число пользователей вашей сети имеет тенденцию к увеличению, то имеет смысл задуматься о повышении пропускной способности канала до 128 Кбит/с. Например, все ньюс-группы иерархии alt (их около трех тысяч) могут быть получены по каналу пропускной способностью 128 Кбит/с и выше. Содержание канала обойдется каждому пользователю в 40-60 долларов в месяц. Такую сумму многие платят за модемный доступ к Интернету, но качество работы по выделенному каналу несравненно выше.

Еще один фактор в пользу выделенного канала - намерение телефонистов ввести повременную оплату за телефон. В Москве, например, стоимость одной минуты может достигать ста рублей. Таким образом, каждый час работы обойдется вам в 1 доллар, а стоимость 25 часов в месяц (согласно статистике, в 1996 году среднее время нахождения в Интернете при использовании модема составило именно 25 часов) превысит вашу долю в содержании выделенного канала. Есть, правда, еще один малоприятный фактор. Для подключения к Интернету по выделенному каналу вам как минимум понадобится один роутер, который тоже стоит немало. В любом случае стоимость организации выделенного канала и подключения к Интернету для вышеописанной структуры лежит в пределах 4-12 тыс. долларов. Доля каждого в этой сумме составит никак не меньше 500 долларов, а возможно, и больше.

В общем, локальная сеть дома - не самое дешевое удовольствие, но затраты на ее организацию и поддержание окупаются теми удобствами, которые она предоставляет. А подключение к Интернету вашей локальной сети - предприятие выгодное с любой точки зрения.

С автором можно связаться по адресу mark@skydive.ru, http://www.skydive.ru