|
Основы локальных компьютерных сетей
Введение.
На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов
компьютеров и более 80 % из них объединены в различные
информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в
офисах до глобальных сетей типа Internet. Всемирная тенденция к объ-
единению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких
как ускорение передачи информационных сообщений, возможность
быстрого обмена информацией между пользователями, получение и
передача сообщений ( факсов, E - Mail писем и прочего ) не отходя от
рабочего места, возможность мгновенного получения любой
информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией
между компьютерами разных фирм производителей работающих под
разным программным обеспечением.
Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в
себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который
при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное
ускорение производственного процесса не дают нам право не
принимать это к разработке и не применять их на практике.
Поэтому необходимо разработать принципиальное решение
вопроса по организации ИВС (информационно-вычислительной сети) на
базе уже существующего компьютерного парка и программного
комплекса отвечающего современным научно-техническим требованиям
с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего
постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и
программных решений.
Понятие ЛВС.
Что такое локальная вычислительная сеть (ЛВС)? Под ЛВС
понимают совместное подключение нескольких отдельных
компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к единому каналу
передачи данных. Благодаря вычислительным сетям мы получили
возможность одновременного использования программ и баз данных
несколькими пользователями.
Понятие локальная вычислительная сеть - ЛВС (англ. LAN - Lokal
Area Network ) относится к географически ограниченным (
территориально или производственно) аппаратно-программным
реализациям, в которых несколько компьютерных систем связанны друг
с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Благодаря
такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими
рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС.
В производственной практике ЛВС играют очень большую роль.
Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры,
расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые
используют совместно оборудование, программные средства и
информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть
изолированными и объединяются в единую систему. Рассмотрим
преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных
компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети.
Разделение ресурсов.
Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы,
например, управлять периферийными устройствами, такими как лазер-
ные печатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.
Разделение данных.
Разделение данных предоставляет возможность доступа и управ-
ления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в
информации.
Разделение программных средств.
Разделение программных средств, предоставляет возможность
одновременного использования централизованных, ранее установлен-
ных программных средств.
Разделение ресурсов процессора.
При разделении ресурсов процессора возможно использование
вычислительных мощностей для обработки данных другими системами,
входящими в сеть. Предоставляемая возможность заключается в том,
что на имеющиеся ресурсы не "набрасываются" моментально, а только
лишь через специальный процессор, доступный каждой рабочей стан-
ции.
Многопользовательский режим.
Многопользовательские свойства системы содействуют одновре-
менному использованию централизованных прикладных программных
средств, ранее установленных и управляемых, например, если пользо-
ватель системы работает с другим заданием, то текущая выполняемая
работа отодвигается на задний план.
Одно ранговая сеть.
В одно - ранговой сети, все компьютеры равноправны: нет иерар-
хии среди компьютеров и нет выделенного сервера, и, как правило, каж-
дый компьютер функционирует и как клиент и как сервер. Все пользова-
тели самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сде-
лать доступными для всех. Одно - ранговую сеть называют так же рабо-
чей группой. Рабочая группа –это небольшой коллектив, поэтому в одно -
ранговой сети не более 10 компьютеров.
Одно - ранговые сети относительно просты. Поскольку каждый компью-
тер является и клиентом, и сервером, нет необходимости в мощном цен-
тральном сервере или в других компонентах, обязательных для более
сложных сетей. Одно ранговые сети обычно дешевле сетей на основе
сервера, но требуют более мощных и дорогих компьютеров.
В одно - ранговой сети требования к производительности и к уровню за-
щиты для сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем в
сетях с выделенным сервером. Выделенные серверы функционируют
исключительно в качестве серверов, но не клиентов или рабочих стан-
ций.
В такие операционные системы, как Microsoft Windows NT Workstation
,Microsoft Windows for Workgroups и Microsoft Windows 95, встроена под-
держка одно ранговых сетей. По этому чтобы установить одно ранговую
сеть дополнительного программного обеспечения не требуется.
Одно ранговая компьютерная сеть выглядит так:
1. Компьютеры расположены на рабочих столах пользователей.
2. Пользователи сами выступают в роли администраторов, и сами обес-
печивают защиту информации.
3. Для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабель-
ная система.
Если эти условия выполняются, то, скорее всего выбор одно ранговой
сети будет правильным.
Защита подразумевает установку пароля на разделяемый ресурс, на-
пример на каталог. Централизованно управлять защитой в одно ранго-
вой сети очень сложно, так как каждый пользователь устанавливает ее
самостоятельно, да и общие ресурсы могут находиться на всех компью-
терах, а не только на центральном сервере. Такая ситуация представля-
ет серьезную угрозу для всей сети, кроме того некоторые пользователи
могут вообще не устанавливать защиту.
Сети на основе сервера
Если к сети подключено более 10 пользователей, то одно ранго-
вая сеть, где компьютеры выступают в роли клиентов, и серверов, может
оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей
используют выделенные серверы. Выделенным называется такой сер-
вер, который функционирует только как сервер. Они специально оптими-
зированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для
управления защитой файлов и каталогов. Сети на основе сервера стали
промышленным стандартом.
С увеличением размеров сети и объемов сетевого трафика необ-
ходимо увеличивать количество серверов. Распределение задач среди
нескольких серверов гарантирует, что каждая задача будет выполняться
самым эффективным способом из всех возможных.
Круг задач, которые должны выполнять серверы, многообразен и
сложен. Чтобы приспособиться возрастающим потребностям пользова-
телей, серверы в больших сетях стали специализированными. Напри-
мер, в сети Windows NT существуют различные типы серверов:
Файл-серверы и принт - серверы управляют доступом соответственно к
файлам и принтерам, на серверах приложений выполняются прикладные
части клиент - серверных приложений, а так же находятся данные дос-
тупные клиентам. Например, чтобы упростить извлечение данных, сер-
веры хранят большие объемы информации в структурированном виде.
Эти серверы отличаются от файл - серверов и принт - серверов. В принт
- серверах, файл или данные целиком копируются на запрашиваемый
компьютер. А в сервере приложений на запрашиваемый компьютер по-
сылаются только результаты запроса. Приложение-клиент на удаленном
компьютере получает доступ к данным, хранимым на сервере приложе-
ний. Однако вместо всей базы данных на ваш компьютер с сервера за-
гружаются только результаты запроса.
В расширенной сети использование серверов различных типов
становится наиболее актуальным. Необходимо поэтому учитывать все-
возможные нюансы, которые могут проявиться при разрастании сети, с
тем чтобы изменение роли определенного сервера в дальнейшем не от-
разилось на работе всей сети.
Основным аргументом при работе в сети на основе выделенного
сервера является, как правило, защита данных. В таких сетях, например
как Windows NT Server, проблемами безопасности может заниматься
один администратор.
Поскольку жизненно важная информация расположена централи-
зованно, то есть, сосредоточена на одном или нескольких серверах, не-
трудно обеспечить ее регулярное резервное копирование. Благодаря из-
быточным системам данные на любом сервере могут дублироваться в
реальном времени ,поэтому в случае повреждения основной области
хранения данных информация не будет потеряна –легко воспользовать-
ся резервной копией. Сети на основе сервера могут поддерживать тыся-
чи пользователей. Сетью такого размера, будь она одно - ранговой, не-
возможно было бы управлять. Так как компьютер пользователя не вы-
полняет функции сервера, требования к его характеристикам зависят от
самого пользователя.
Все ЛВС работают в одном стандарте, принятом для компьютер-
ных сетей - в стандарте Open Systems Interconnection (OSI).
Базовая модель OSI (Open System Interconnection)
Для того чтобы взаимодействовать, люди используют общий язык.
Если они не могут разговаривать друг с другом непосредственно, они
применяют соответствующие вспомогательные средства для передачи
сообщений.
Показанные выше стадии необходимы, когда сообщение переда-
ется от отправителя к получателю.
Для того чтобы привести в движение процесс передачи данных,
использовали машины с одинаковым кодированием данных и связанные
одна с другой. Для единого представления данных, в линиях связи по ко-
торым передается информация, сформирована Международная органи-
зация по стандартизации (англ. ISO - International Standards Organization).
ISO предназначена для разработки модели международного ком-
муникационного протокола, в рамках которой можно разрабатывать ме-
ждународные стандарты. Для наглядного пояснения расчленим ее на
семь уровней.
Международных организация по стандартизации (ISO) разработа-
ла базовую модель взаимодействия открытых систем (англ. Open
Systems Interconnection (OSI)). Эта модель является международным
стандартом для передачи данных.
Модель содержит семь отдельных уровней:
Уровень 1: физический - битовые протоколы передачи информа-
ции;
Уровень 2: канальный - формирование кадров, управление дос-
тупом к среде;
Уровень 3: сетевой - маршрутизация, управление потоками дан-
ных;
Уровень 4: транспортный - обеспечение взаимодействия уда-
ленных процессов;
Уровень 5: сеансовый - поддержка диалога между удаленными
процессами;
Уровень 6: представлении данных - интерпретация передавае-
мых данных;
Уровень 7: прикладной - пользовательское управление данными.
Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уров-
ню отводится конкретная ролью, в том числе и транспортной среде. Бла-
годаря этому общая задача передачи данных расчленяется на отдель-
ные легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одно-
го уровня, например вышерасположенного и нижерасположенного назы-
вают протоколом.
Так как пользователи нуждаются в эффективном управлении, сис-
тема вычислительной сети представляется как комплексное строение,
которое координирует взаимодействие задач пользователей.
С учетом вышеизложенного можно вывести следующую уровне-
вую модель с административными функциями, выполняющимися в поль-
зовательском прикладном уровне.
Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз
от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от
приемника данных (от уровня 1 к уровню 7). Пользовательские данные
передаются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим
для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний
уровень.
На приемной стороне поступающие данные анализируются и, по
мере надобности, передаются далее в вышерасположенный уровень,
пока информация не будет передана в пользовательский прикладной
уровень.
Уровень 1. Физический.
На физическом уровне определяются электрические, механические,
функциональные и процедурные параметры для физической связи в
системах. Физическая связь и неразрывная с ней эксплуатационная го-
товность являются основной функцией 1-го уровня. Стандарты физиче-
ского уровня включают рекомендации V.24 МККТТ (CCITT), EIA RS232 и
Х.21. Стандарт ISDN (Integrated Services Digital Network) в будущем сыг-
рает определяющую роль для функций передачи данных. В качестве
среды передачи данных используют трехжильный медный провод (экра-
нированная витая пара), коаксиальный кабель, оптоволоконный провод-
ник и радиорелейную линию.
Уровень 2. Канальный.
Канальный уровень формирует из данных, передаваемых 1-м
уровнем, так называемые "кадры" последовательности кадров. На этом
уровне осуществляются управление доступом к передающей среде, ис-
пользуемой несколькими ЭВМ, синхронизация, обнаружение и исправле-
ние ошибок.
Уровень 3. Сетевой.
Сетевой уровень устанавливает связь в вычислительной сети ме-
жду двумя абонентами. Соединение происходит благодаря функциям
маршрутизации, которые требуют наличия сетевого адреса в пакете. Се-
тевой уровень должен также обеспечивать обработку ошибок, мультип-
лексирование, управление потоками данных. Самый известный стан-
дарт, относящийся к этому уровню, - рекомендация Х.25 МККТТ (для се-
тей общего пользования с коммутацией пакетов).
Уровень 4. Транспортный.
Транспортный уровень поддерживает непрерывную передачу дан-
ных между двумя взаимодействующими друг с другом пользовательски-
ми процессами. Качество транспортировки, безошибочность передачи,
независимость вычислительных сетей, сервис транспортировки из конца
в конец, минимизация затрат и адресация связи гарантируют непрерыв-
ную и безошибочную передачу данных.
Уровень 5. Сеансовый.
Сеансовый уровень координирует прием, передачу и выдачу одно-
го сеанса связи. Для координации необходимы :контроль рабочих пара-
метров, управление потоками данных промежуточных накопителей и
диалоговый контроль, гарантирующий передачу, имеющихся в распоря-
жении данных. Кроме того, сеансовый уровень содержит дополнительно
функции управления паролями, подсчета платы за пользование ресур-
сами сети, управления диалогом, синхронизации и отмены связи в сеан-
се передачи после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уров-
нях.
Уровень 6. Представления данных.
Уровень представления данных предназначен для интерпретации
данных; а также подготовки данных для пользовательского прикладного
уровня. На этом уровне происходит преобразование данных из кадров,
используемых для передачи данных в экранный формат или формат для
печатающих устройств оконечной системы.
Уровень 7. Прикладной.
В прикладном уровне необходимо предоставить в распоряжение
пользователей уже переработанную информацию. С этим может спра-
виться системное и пользовательское прикладное программное обеспе-
чение.
Сетевые устройства и средства коммуникаций.
В качестве средств коммуникации наиболее часто используются
витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные линии. При выборе
типа кабеля учитывают следующие показатели:
• стоимость монтажа и обслуживания,
• скорость передачи информации,
• ограничения на величину расстояния передачи информации
без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров),
• безопасность передачи данных.
Главная проблема заключается в одновременном обеспечении
этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ог-
раничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при
котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая
наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на
ее стоимость.
Витая пара.
Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двух-
жильное проводное соединение часто называемое "витой парой" (twisted
pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10
Мбит/с., легко наращивается, однако не защищена от помех. Длина ка-
беля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Пре-
имуществами являются низкая цена и простота установки. Для повыше-
ния помехозащищенности информации часто используют экраниро-
ванную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую обо-
лочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость
витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.
Еthernet-кабель.
Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волно-
вым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick),
желтый кабель (yellow cable) или 10BaseT5 . Он использует 15-
контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности
он является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям.
Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500
м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель,
благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь
один нагрузочный резистор.
Сheapernеt-кабель.
Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение
Cheapernet-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet или
10BaseT2 . Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью пе-
редачи информации в десять миллионов бит в секунду.
При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются
повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют не-
большую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соеди-
нения сетевых плат производится с помощью широко используемых ма-
логабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экраниро-
вание не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройни-
ковых соединителей (T-connectors).
Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей
может составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на
Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet распо-
ложен на сетевой плате и как для гальванической развязки между адап-
терами, так и для усиления внешнего сигнала
Оптоволоконные линии.
Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также
стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по
ним достигает нескольких миллиардов бит в секунду. Допустимое удале-
ние более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует.
На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС.
Применяются они там, где возникают электромагнитные поля помех или
требуется передача информации на очень большие расстояния без ис-
пользования повторителей. Они обладают противоподспушивающими
свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях
очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с помощью звездо-
образного соединения.
Сетевая карта
Платы сетевого адаптера выступают в качестве физического интерфей-
са, или соединения между компьютером и сетевым кабелем. Платы
вставляются в специальные гнезда (слоты расширения) всех компьюте-
ров и серверов. Чтобы обеспечить физическое соединение между ком-
пьютером и сетью, к соответствующему разъему, или порту, платы (по-
сле ее установки) подключают сетевой кабель. Назначение платы сете-
вого адаптера:
- подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче по
сетевому кабелю
- передача данных другому компьютеру
- управление потоком данных между компьютером и кабельной
системой
- плата сетевого адаптера принимает данные из сетевого кабеля
и переводит в форму, понятную центральному процессору ком-
пьютера.
Плата сетевого адаптера состоит из аппаратной части и встроенных про-
грамм, записанных в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве). Эти
программы реализуют функции подуровней управления логической свя-
зью и управление доступом к среде канального уровня модели OSI.
Разветвитель(HAB)
Разветвитель служит центральным узлом в сетях с топологией
«звезда».
Репитер
При передаче по сетевому кабелю электрический сигнал постепенно ос-
лабевает (затухает). И, искажается до такой степени, что компьютер пе-
рестает его воспринимать. Для предотвращения искажения сигнала при-
меняется репитер, который усиливает (восстанавливает) ослабленный
сигнал и передает его дальше по кабелю. Применяются репитеры в се-
тях с топологией «шина».
Существует ряд принципов построения ЛВС на основе выше рас-
смотренных компонентов. Такие принципы еще называют - топологиями.
Топологии вычислительной сети.
Топология типа звезда.
Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области
больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все
данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных.
Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в
электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферий-
ными рабочими местами проходит через центральный узел вычисли-
тельной сети.
Топология в виде звезды
Пропускная способность сети определяется вычислительной
мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий
(столкновений) данных не возникает.
Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая
станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, осо-
бенно когда центральный узел географически расположен не в центре
топологии.
При расширении вычислительных сетей не могут быть использо-
ваны ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту
необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.
Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей
из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных
между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его
хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым
только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи инфор-
мации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой
в других топологиях.
Производительность вычислительной сети в первую очередь за-
висит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть уз-
ким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрально-
го узла нарушается работа всей сети.
Центральный узел управления - файловый сервер мотает реали-
зовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного
доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из
ее центра.
Кольцевая топология.
При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с
другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая
станция 3
Кольцевая топология
с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с пер-
вой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.
Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может
быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически
рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).
Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция по-
сылает по определенному конечному адресу информацию, предвари-
тельно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень
эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять "в до-
рогу" по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать
кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи инфор-
мации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций,
входящих в вычислительную сеть.
Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том,
что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке
информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть
парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются
легко.
Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключе-
ния сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто.
Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так
как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием
между двумя рабочими станциями.
Шинная топология.
При шинной топологии среда передачи информации представля-
ется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих
станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие
станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей
станцией, имеющейся в сети.
Шинная топология
Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вы-
числительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функ-
ционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной
рабочей станции.
В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто исполь-
зуют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем.
Выключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва ши-
ны, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и за-
висание системы.
Древовидная структура ЛВС.
Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо,
звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример
древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций
вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева
вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собира-
ются коммуникационные линии информации (ветви дерева).
Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где
невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в
чистом виде.
Типы построения сетей по методам передачи
информации.
Локальная сеть Token Ring
Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей
среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара
(UPT или SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с
или 16Мбит/с. В качестве метода управления доступом станций к пере-
дающей среде используется метод - маркерное кольцо (Тоken Ring). Ос-
новные положения этого метода:
? устройства подключаются к сети по топологии кольцо;
? все устройства, подключенные к сети, могут передавать дан-
ные, только получив разрешение на передачу (маркер);
? в любой момент времени только одна станция в сети обладает
таким правом.
Типы пакетов.
В IВМ Тоkеn Ring используются три основных типа пакетов:
? пакет управление/данные (Data/Соmmand Frame);
? маркер (Token);
? пакет сброса (Аbort).
Пакет Управление/Данные. С помощью такого пакета выполняет-
ся передача данных или команд управления работой сети.
Маркер. Станция может начать передачу данных только после по-
лучения такого пакета, В одном кольце может быть только один маркер
и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных.
Пакет Сброса. Посылка такого пакета называет прекращение лю-
бых передач.
В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или
кольцо.
Локальная сеть Ethernet
Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила
компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились
компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982
году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе
Ethernet и нститутом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3. Раз-
личия между ними незначительные.
Основные принципы работы.
На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина:
? все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая
станция может начать передачу в любой момент времени (если
передающая среда свободна);
? данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станци-
ям сети.
Правила монтажа кабельной части ЛВС.
10 BaseT
В 1990 году институт IEEE выпустил спецификацию 802.3 для построе-
ния сети Ethernet на основе витой пары. 10 BaseT (10 – скорость
передачи 10 Мбит \ с., Base – узкополосная, Т – витая пара) – сеть
Ethernet, которая для соединения компьютеров обычно использует неэк-
ранированную витую пару (UTP). Большинство сетей этого типа
строятся в виде звезды, но по системе передачи сигналов представляют
собой шину, как и другие конфигурации Ethernet. Обычно разветвитель
сети 10BaseT выступают как многопортовый репитер. Каждый компьютер
подключается к другому концу кабеля, соединенного с разветвителем, и
использует две пары проводов: одну для приема, другую для передачи.
Максимальная длина сегмента 10BaseT – 100 м. Минимальная длина
кабеля – 2,5 м. ЛВС 10BaseT может обслуживать до 1024 компьютеров.
Для построения сети 10BaseT применяют:
? кабель категории 3, 4 лил 5 UTP
? соединители RJ – 45 на концах кабеля,
Расстояние от рабочей станции до разветвителя не больше 100 м.
10Base2
В соответствии со спецификацией IEEE 802.3 эта топология называется
10Base2 (10 – скорость передачи 10 Мбит / с, Base – узкополосная пере-
дача, 2 – передача на расстояние, примерно в два раза превышающее
100 м (фактическое расстояние 185 м).
Сеть такого типа ориентирована на тонкий коаксиальный кабель,
или тонкий Ethernet, с максимальной длиной сегмента 185 м. Минималь-
ная длина кабеля 0,5 м. Кроме того существует ограничение на макси-
мальное количество компьютеров, которое может быть подключено на
185 – метровом сегменте кабеля, - 30 штук.
Компоненты кабеля «тонкий Ethernet":
- BNC баррел – коннекторы (соединители);
- BNC Т – коннекторы;
- BNC – терминаторы;
Сети на тонком Ethrnet обычно имеют топологию «шина».Стандарты
IEEE для тонкого Ethernet не предусматривают использование кабеля
трансивера между Т – коннектором и момпьютером. Вместо этого Т –
коннектор располагают непосредственно на плате сетевого адаптера.
BNC барелл – коннектор, соединяя сегменты кабеля, позволяет
увеличить его общую длину. Однако их использование необходимо све-
сти к минимуму, поскольку они ухудшают качество сигнала.
Сеть на тонком Ethernet – экономичный способ реализации сетей
для небольших отделений для рабочих групп. Используемый в такого ти-
па сетях кабель относительно не дорогой, прост в установке, легко кон-
фигурируется. Сеть на тонком Ethernet может поддерживать до 30 узлов
(компьютеров и принтеров) на один сегмент.
Сеть на тонком Ethernet может состоять максимум из пяти сегмен-
тов кабеля, соединенных четырьмя репитерами, но только к трем сег-
ментам при этом могут быть подключены рабочие станции. Таким обра-
зом два сегмента остаются зарезервированными для репитеров, их на-
зывают межрепитерными связями. Такая конфигурация называется пра-
вило 5 – 4 – 3.
10Base5.
В соответствии со спецификацией IEEE эта топология называется
10Base5 (10 – скорость передачи 10 Мбит / с, Base – узкополосная
передача, 5 – сегменты по 500 метров (5 раз по 100 метров)). Есть и
другое ее название – стандартный Ethrnet.
Сети на толстом коаксиальном кабеле (толстый Ethrnet) обычно
используют топологию "шина". Толстый Ethrnet может поддерживать до
100 узлов (рабочих станций, репитеров и т. д.) на магистральный
сегмент. Магистраль, или магистральный сегмент, - главный кабель, к
которому присоединяются трансиверы с подключенными к ним рабочими
станциями и репитерами. Сегмент толстого Ethernet может иметь длину
500 метров при общей длине сети 2500 метров. Расстояния и допуски
для толстого Ethernet больше, чем для тонкого Ethernet.
Компоненты кабельной системы:
- Трансиверы. Трансиверы, обеспечивая связь между компьюте-
ром и главным кабелем ЛВС, совмещены с «зубом вампира»,
соединенным с кабелем.
- Кабели трансиверов. Кабель трансивера (ответвляющий ка-
бель) соединяет кабель с платой сетевого адаптера.
- DIX – коннектор, или AUI – коннектор. Этот коннектор располо-
жен на кабеле трансивера.
- Баррел – коннекторы и терминаторы.
Сеть на толстом Ethernet может состоять максимум из пяти магистраль-
ных сегментов, соединенных репитерами (по спецификации IEEE 802.3),
но только к трем сегментам при этом могут быть подключены компьюте-
ры. При вычислении общей длины кабеля «толстый Ethernet" длина
кабеля трансивера не учитывается, т. е. в расчет принимают только
длину сегмента кабеля " толстый Ethernet". Минимальное расстояние
между соседними подключениями – 2,5 метра. В это расстояние не вхо-
дит длина кабеля трансивера. Толстый Ethernet был разработан для по-
строения ЛВС в рамках большого отдела лил всего здания.
Обычно в крупных сетях совместно используют толстый и тонкий
Ethernet. Толстый Ethernet хорошо подходит в качестве магистрали, а
для ответвляющихся сегментов применяют тонкий Ethernet. Вы наверно
помните, что толстый Ethernet имеет медную жилу большего сечения и
может передавать сигналы на большие расстояния, чем тонкий Ethernet.
Трансивер соединяют с кабелем «толстый Ethernet", AUI – коннектор ка-
беля трансивера включают в репитер. Ответвляющиеся сегменты «тон-
кого Ethernet» соединяют с репитером, а к ним уже подключаются ком-
пьютеры.
10BaseFL.
10BaseFL (10 – скорость передачи 10 Мбит / с, Base – узкополосная
передача, FL – оптоволоконный кабель) представляет собой сеть
Ethernet, в которой компьютеры и репитеры соеденины между собой оп-
товолоконным кабелем.
Основная причина популярности 10BaseFL – возможность прокладывать
кабель между репитерами на большие расстояния (например, между
зданиями). Максимальная длина сегмента 10BaseFL – 2000 метров.
----------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
10Base-T. Неэкранированный кабель из скрученных пар (UTP)
8 скрученных попарно одножильных медных проводников диаметром 0.5 мм
(24 AWG). Допускается также использование кабелей с проводниками диамет-
ром 0.63 мм (22 AWG). Все 4 пары проводников помещены с общую пластико-
вую оболочку.
Каждая пара проводников в кабеле помечена своим цветом - один из проводни-
ков имеет сплошную окраску, для другого чередуется белая и цветная окраска.
Пары маркируются голубым, оранжевым, зеленым и коричневым цветами.
На внешней оболочке кабеля должна быть указана категория.
Розетки и разъемы UTP
Для подключения кабелей используются 8-контактные модульные розетки
(modular jack). На кабелях устанавливают с помощью специальных обжимных
клещей 8-контактные разъемы RJ-45.
модульная розетка 8-контактные разъемы RJ-45
Разводка контактов
T568A T568B
Каскадирование
Нормальный режим
1
RD+ (прием)
TD+ (передача)
2
RD- (прием)
TD- (передача)
3
TD+ (передача)
RD+ (прием)
4
Не используется
Не используется
5
Не используется
Не используется
6
TD- (передача)
RD- (прием)
7
Не используется
Не используется
8
Не используется
Не используется
При обмене данными между двумя устройствами приемник одного из устройств
должен быть соединен с передатчиком другого и наоборот. Перекрутка пар
(cross-over) обычно реализуется внутри одного из устройств при разводке кабе-
ля в разъеме. Некоторые порты концентраторов и коммутаторов поддерживают
возможность смены типа разводки проводников в разъеме (MDI-X или Normal).
Сетевые адаптеры компьютеров обычно не позволяют менять тип разводки пор-
та и обозначаются как устройства с портом MDI или Uplink.
На рисунках 1 и 2 показаны варианты соединения портов прямым и перекру-
ченным (cross-over) кабелем.
Рисунок 1. Соединение прямым кабелем
Рисунок 2. Соединение перекрученным кабелем
Кабельные стыки должны обеспечивать не менее 750 циклов соединение-
разъединение.
Установка соединительных элементов
Длина раскрученной части пар при установке со-
единительных элементов должна быть минимальной - не более 25 мм для кате-
гории 4 и не более 13 мм - для категории 5. При установке соединительных эле-
ментов следуйте рекомендациям производителя. Снимайте защитную оболочку
с кабеля только на длину, требуемую для установки соединительных элементов.
Соединительные шнуры (патч-кабели) UTP
? Категория патч-кабеля должна соответствовать категории кабеля в гори-
зонтальной системе.
? Патч-кабели должны иметь многожильные проводники для обеспечения
достаточной гибкости.
Прокладка кабелей
1. Во избежание обрыва проводников натяжение не должно превышать 110N.
2. Радиус изгиба не должен быть меньше:
? 4 диаметров кабеля для горизонтальной проводки.
3. Избегайте передавливания кабелей, причинами которого могут быть:
перекручивание кабелей при установке
неаккуратное подвешивание кабелей
слишком плотная укладка кабелей в канал или коробслишком
малый радиус изгиба
10BASE2 Тонкий коаксиальный кабель
? Характеристики кабеля: диаметр 0.2", RG-58A/U 50 Ом
? Приемлемые разъемы: BNC
? Максимальная длина сегмента: 185 м
? Минимальное расстояние между узлами: 0.5 м
? Максимальное число узлов в сегменте: 30
Спецификации кабеля приведены в таблице 2.
Таблица 2. Спецификации кабелей 10BASE2 (ThinNet) RG 58 A/U и RG 58
C/U
Характеристический импеданс
Затухание на длине 185 м
50 Ом +/- 2
<8.5 db @ 10 MHz
<6.0 db @ 5 MHz
Спецификации кабелей из скрученных пар
Таблица 1. Электрические спецификации кабелей категории 3, 4 и 5
Параметр
Категория 3
Категория 4
Категория 5
Число пар
4
4
4
Импеданс
100 Ом +- 15%
100 Ом +- 15%
100 Ом +- 15%
Максимальное затуха-
ние
(dB на 100 m, при 20
C)
4 MHz: 5.6
10 MHz: 9.8
16 MHz: 13.1
4 MHz: 4.3
10 MHz: 7.2
16 MHz: 8.9
16 MHz: 8.2
31 MHz: 11.7
100 MHz: 22
Переходное затухание
(NEXT),
не менее dB
4 MHz: 32
10 MHz: 26
16 MHz: 23
4 MHz: 47
10 MHz: 41
16 MHz: 38
16 MHz: 44
31 MHz: 39
100 MHz: 32
10BASE5 Толстый коаксиальный кабель
? Волновое сопротивление: 50 Ом
? Максимальная длина сегмента: 500 метров
? Минимальное расстояние между узлами: 2.5 м
? Максимальное число узлов в сегменте: 100
Кабели AUI
Кабели AUI используются для соединения портов AUI с магистралями из тол-
стого коаксиального кабеля. Максимальная длина кабеля составляет 50 метров.
Таблица 3. Спецификации кабелей AUI
Параметр
Значение
Сопротивление постоянному току
< 1.75 Ом для каждого проводника
Переходное затухание между парами
не менее 40 dB в диапазоне 5 - 10 МГц
Дифференциальный характеристический им-
педанс
78 +/- 5 Ом при 10 МГц
разница между парами <3 Ом
Затухание
<3 dB в диапазоне 5 - 10 МГц
Дрожь
<1.0 ns
Общая задержка сигнала
<257 ns
| |
