Загальні відомості та характеристика локальних обчислювальних мереж

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Локальна мережа являє собою систему розподіленої обробки інформації, принаймні двох комп'ютерів, взаємодіючи з допомогою спеціальних засобів зв'язку. Комп'ютери, які є членами спілки, виконують широкий спектр функцій, найбільш Важливими з яких є: організація доступу до мережі; контроль інформації; підготування обчислювальні ресурси та услуг для абонентів. У свою чергу топологія комп'ютерної мережі відображає структуру зв'язків між її основними функціональними елементами. Залежно від розглянутих компонентів, прийнято розрізняти фізичну і логічну структури локальних мереж.

Фізична структура визначає топологію фізичних з'єднань між комп'ютерами.

Логічна структура визначає логічну організацію взаємодії комп'ютерів між собою.

Доповнюючи один одного, фізична і логічна структури дають більш повне уявлення про комп'ютерну мережу.

Під мережними технічними засобами маються на увазі різні фізичні пристрої, що забезпечують об'єднання комп'ютерів у єдину комп'ютерну мережу.

Протоколи являють собою правила взаємодії функціональних елементів мережі.

Інтерфейси - засобу сполучення функціональних елементів мережі. Слід звернути увагу, що в якості функціональних елементів можуть виступати як окремі пристрої, так і програмні інтерфейси.

Мережеві програмні засоби здійснюють управління роботою комп'ютерної мережі та забезпечують відповідний інтерфейс з користувачами. До мережевих програмних засобів відносяться мережні операційні системи та допоміжні (сервісні) програми.

Кожна зі складових локальних мереж характеризує її окремі властивості, і лише їх сукупність визначає всю мережу в цілому.

1. Загальні відомості та характеристика локальних обчислювальних мереж

Вимогами, що висуваються до сучасних комп'ютерних мереж, є такі:

1. Продуктивність мережі характеризують час реакції; пропускна здатність; затримка передавання:

- час реакції визначається як інтервал часу між виникненням запиту користувача до якої-небудь мережевої служби й одержанням відповіді на цей запит. Значення цього показника залежить від типу служби, до якої звертається користувач; від того, який користувач і до якого сервера звертається, а також від поточного стану елементів мережі - завантаженості сегментів, комутаторів і маршрутизаторів, через які проходить запит, завантаженості сервера і т. п.;

- пропускна здатність відображає обсяг даних, переданих мережею або її частиною за одиницю часу. Пропускна здатність вимірюється у бітах за секунду або в пакетах за секунду;

- затримка передавання визначається як затримка між моментом надходження пакета на вхід якого-небудь мережевого пристрою або частини мережі й моментом появи його на виході цього пристрою. Цей параметр продуктивності за змістом близький до реакції мережі, але відрізняється тим, що завжди характеризує лише мережеві етапи оброблення даних, без затримок оброблення комп'ютерами мережі. Пропускна здатність і затримки передавання є незалежними параметрами, тобто мережа може мати, наприклад, високу пропускну здатність, але вносити значні затримки при передаванні кожного пакета;

2. Надійність і безпека - для оцінення надійності використовується коефіцієнт готовності, який означає частку часу, протягом якого система може бути використана. Готовність може бути збільшена шляхом введення надмірності в структуру системи: ключові елементи системи повинні існувати в кількох екземплярах, щоб при відмові одного з них функціонування системи забезпечували інші;

- іншим аспектом загальної надійності є безпека (security), тобто здатність системи захистити дані від несанкціонованого доступу;

є відмовостійкість (fault wrance). У мережах під відмовостійкістю розуміється здатність системи приховати від користувача відмову окремих її елементів. У відмовостійкій системі відмова одного з її елементів призводить до деякого зниження якості її роботи, а не до повної зупинки;

3. Розширюваність і масштабованість:- розширюваність (extensibility) означає можливість порівняно легкого додання окремих елементів мережі (користувачів, комп'ютерів, додатків, служб), нарощування довжини сегментів мережі й заміни існуючої апаратури більш потужною. При цьому принципово важливо, що легкість розширення системи іноді може забезпечуватися в деяких досить обмежених межах;

4. Прозорість (transparency) мережі досягається в тому випадку, коли мережа подається користувачам не як безліч окремих комп'ютерів, зв'язаних між собою складною системою кабелів, а як єдина традиційна обчислювальна машина із системою поділу часу. Прозорість може бути досягнута на двох різних рівнях - на рівні користувача й на рівні програміста. На рівні користувача прозорість означає, що для роботи з віддаленими ресурсами він використовує ті ж команди й звичні йому процедури, що й для роботи з локальними ресурсами. На програмному рівні прозорість полягає в тім, що додатку для доступу до віддалених ресурсів потрібні ті ж виклики, що й для доступу до локальних ресурсів;

5. Керованість мережі зумовлює можливість централізовано контролювати стан основних елементів мережі, виявляти й розв'язувати проблеми, що виникають при роботі мережі, виконувати аналіз продуктивності й планувати розвиток мережі. В ідеалі засоби управління мережами являють собою систему, що здійснює спостереження, контроль і управління кожним елементом мережі - від найпростіших до найскладніших пристроїв, при цьому така система розглядає мережу як єдине ціле, а не як розрізнений набір окремих пристроїв;

6. Сумісність означає, що мережа здатна містити в собі найрізноманітніше програмне й апаратне забезпечення, тобто в ній можуть співіснувати різні операційні системи, що підтримують різні стеки комунікаційних протоколів, і працювати апаратні засоби й додатки від різних виробників.

Усі мережі мають деякі спільні компоненти, функції та характеристики.

Мережева технологія - це узгоджений набір стандартних протоколів та програмно-апаратних засобів, що їх реалізують, достатній для побудови локальної обчислювальної мережі. Мережеві технології називають базовими технологіями або мережевою архітектурою локальних мереж. Мережева технологія або архітектура визначає топологію і метод доступу до середовища передавання даних, кабельну систему або середовище передавання даних, формат мережевих кадрів, тип кодування сигналів, швидкість передавання в локальній мережі. У сучасних локальних обчислювальних мережах значного поширення набули такі технології або мережеві архітектури, як: Ethernet, Token Ring, Arcnet, FDDI, SNA, Internet, Wi-Fi.

оптоволоконний мережа ethernet

2. Огляд мережевих архітектур: Ethernet, Token Ring, ArcNet

2.1 Технологія Ethernet

Технологія Ethernet (рис. 2.1) була розроблена групою американських учених у 70-х роках XX ст

Рис. 2.1 Мережа Ethernet

Мережі Ethernet призначені для з'єднання робочих станцій до локальної мережі зі швидкістю передавання до 1 Гбіт/с. Для каналів зв'язку використовуються коаксіальний кабель, кручена пара та оптоволоконний кабель. Якщо застосовується кручена пара, мережа конфігурується як «зірка», якщо коаксіальний кабель - як «шина». Існує кілька систем: 10Base2 - тонкий Ethernet, ThinNet, 10Base5 - товстий Ethernet, ThickNet, 10BaseT - Ethernet на основі крученої пари, 10BaseF - оптоволоконний Ethernet, 100BaseT - Fast Ethernet, швидкий Ethernet, Gigabit Ethernet, Радіо-Ethernet, які відрізняються: довжиною сегмента; кількістю робочих станцій, які можна підключити до сегмента засобом підключення до кабелю.

Для підключення станцій до кабелів використовуються трансивер та адаптер. Трансивер забезпечує прийом та посилення електричних сигналів, які надходять з кабелю, та передає їх у зворотному напрямку до коаксіального кабелю та мережевого адаптера. Довжина кабелю між адаптером та трансівером може досягати 50 м. Довжина сегмента залежно від типу системи коливається у межах 185 - 500 м; кількість робочих станцій, які можна підключити до одного сегмента, - 30 - 100.

Використання спеціальних пристроїв-повторювачів (вони виконують повторення та посилення прийнятого сигналу, який «затухає» під час передавання на великі відстані) дозволяє з'єднати до п'яти сегментів мережі. Таким чином, максимальна довжина мережі Ethernet 10BASE2 складає 1 км, а мережі Ethernet 10BASE5 - 2,5 км.

Система 10BASE-Т для передавання інформації використовує кручені пари напівпровідників, які з'єднують робочі станції через концентратор. За допомогою коаксіального кабелю можна з'єднати кілька концентраторів.

Мережа Ethernet 10BASE-F - це мережа з оптоволоконними кабелями зі швидкістю передавання даних 10 Мбіт/с, зіркоподібною топологією та максимальною довжиною сегмента до 2100 м.

В даний час з відносно невеликих комп'ютерних мереж зі швидкістю передачі до 10 Мбіт / с. найбільш широке поширення набула мережа Ethernet. Ця мережа призначена для об'єднання різних відомчих (у тому числі банківським і офісних) робочих станцій у локальну мережу. Мережа характеризується низькою вартістю, простотою наладки та експлуатації. Для даного типу мереж існує досить великий набір програмних і апаратних засобів. Успішний досвід експлуатації мережі Ethernet дозволив взяти її за основу при розробці стандарту IEEE 802.3 для магістральних мереж з множинним доступом, контролем передачі і виявленням зіткнень.

В якості фізичного середовища стандартом IEEE 802.3 визначені два типи коаксіального кабелю, вита пара провідників і оптоволоконний кабель. Відповідно, розрізняють чотири типи специфікації середовища передачi: 10 BASE 5, 10 BASE 2, 10 BASE - T і 10 BASE - F. Однією з перших з'явилася специфікація 10 BASE 5, яка визначає використання товстого коаксіального кабелю з діаметром центрального мідного дроту 2,17 мм. Специфікація 10 BASE 2 визначає використання тонкого коаксіального кабелю з діаметром центрального проводу 0,89 мм.

Характеристики кабелю впливають на такі параметри мережі, як дальність передачі по кабелю без повторювачів, максимальне число станцій, що підключаються до одного сегмента та ін. Щоб розрізнити мережі на базі кабелів цих типів. У першому випадку говорять про мережу товста Ethernet, а в другому - тонка Ethernet.

В якості магістрального кабелю в системі 10 BASE 5 використовується кабель RG -11. Для системи 10 BASE 2 найбільш часто використовується RG -58 A / U. Кабель RG -11 характеризується більш високою надійністю і перешкодозахищенністю, проте його вартість істотно більше вартості кабелю RG -58 A / U.

Мережі систем 10 BASE 5 і 10 BASE 2 розрізняються також по дальності передачі по кабелю без повторювачів (довжині сегмента), максимальному числу станцій, що підключаються до сегмента, і способом підключення їх до коаксіальному кабелю. Так, максимальна довжина сегмента, тобто ділянки мережі без додаткових підсилювачів (повторювачів), для системи 10 BASE 5 становить 500 метрів. До сегмента допускається підключення до 100 станцій. На кінцях сегмента розміщуються термінатори, що запобігають виникненню ефекту відбитої хвилі на кінці коаксіального кабелю. Термінатор має таке ж хвильовий опір, як і коаксіальний кабель - 50 Ом. Для підключення станцій до передавальної середовищі використовується спеціальний приймач (трансивер) і адаптер. Трансивер виконує функції модуля зв'язку з середовищем, забезпечуючи прийом і посилення електричних сигналів, що надходять з кабелю, і передачу їх назад в коаксіальний кабель і мережевий адаптер. Для підвищення надійності мережі в трансивері здійснюється гальванічна розв'язка з чотирьох пар провідників, і роз'єму DB -15 трансивер пов'язаний з мережним адаптером, який розміщується всередині робочої станції. Перша пара провідників використовується для передачі сигналів в адаптер, друга - для прийому. Третя пара провідників використовується для індикації зіткнень кадрів, а остання - для подачі живлення на трансивер.

Довжина кабелю між адаптером і трансивером може досягати 50 метрів. Це дозволить у досить великих межах міняти місце розташування станцій, не зачіпаючи основний кабель, який прокладається від одного приміщення до іншого, як правило, в спеціальних монтажних коробах. Всередині приміщення переважно використовуються трансиверний кабель. Підключення кабелю до адаптера здійснюється за допомогою інтерфейсу AUI (At tachment Unit Interfase) і стандартного 15-контактного роз'єму DB -15.

Для мереж системи 10 BASE 2 максимальна довжина сегмента складає 185 метрів, хоча для деяких типів мережевих адаптерів допускається збільшення цього параметра до 200, а деякі, для адаптерів ЗСОМ - навіть до 300 метрів.

Максимальне число станцій, що підключаються до сегмента, повинно бути не більше 30. Підключення станцій здійснюється за допомогою T - і BNC-коннектора з хвильовим опором 50 Ом.

T-коннектор являє собою невеликий трійник, який однією стороною підключається до мережного адаптера, а двома іншими через BNC-конектори - до коаксіального кабелю. Мережеві конектори аналогічні коннекторам для підключення вимірюваних пристроїв до осцилографа.

BNC-конектори приєднуються до коаксіальному кабелю шляхом розпаювання, обтиску або закрутки. У двох останніх випадках використовується спеціальний монтажний інструмент. На вільному кінці кінцевих робочих станцій повинен розташовуватися спеціальний термінатор, що представляє собою невелику заглушку з хвильовим опором, рівним хвильовому опору кабелю.

Термінатор використовується для поглинання сигналів на кінцях коаксіального кабелю і запобігання ефекту відбитої хвилі. Один з термінаторів (але не обидва) повинен бути заземлений. Інакше мережа буде працювати нестабільно.

Мережевий адаптер для системи 10 BASE 2 передбачає наявність вбудованого приймача. Слід зауважити, що більшість мережевих адаптерів з метою уніфікації мають відповідні роз'єми і можуть використовуватися і в мережі 10 BASE 2, так і в мережі 10 BASE 5. Адаптери можуть мати як автономне виконання і підключатися до комп'ютера за допомогою інтерфейсу RS-232С, і вбудовуватися в комп'ютер на його системну шину. Автономні адаптери Ethernet коштують трохи дорожче вбудованих адаптерів і, як правило, застосовуються в тих випадках, коли неможливо помістити адаптер всередину комп'ютера.

Загалом, за рахунок використання відносно дешевого кабелю і відсутності трансиверів, вартість мережі Ethernet 10 BASE 2 є більш низькою порівняно з мережею Ethernet 10 BASE 5, у зв'язку з чим за нею закріпилася назва CheapNet (дешева мережа).

Використовуючи спеціальні повторювачі (репітери), можна поєднувати між собою до п'яти сегментів мережі. У цьому випадку максимальна довжина мережі Ethernet 10 BASE 5 складає 2,5 км, а максимальна довжина мережі Ethernet 10 BASE 2 - 1 км. Репітери можуть розташовуватися в довільному ділянці сегмента, утворюючи мережі різної конфігурації - лінійної або розгалуженої.

Більш того, повторювачі дозволяють об'єднувати мережі з товстим і тонким кабелем. В даний час з'явилися багатопортовий повторювачі, що дозволяють об'єднувати кілька сегментів у вигляді зіркоподібній структури. Таким чином, за допомогою повторювачів може бути реалізована топологія локальної комп'ютерної мережі, близька до оптимальної. При цьому необхідно дотримуватися так зване правило "5-4-3". Відповідно до цього правила можна поєднувати між собою не більше п'яти сегментів мережі, використовуючи для цього чотири повторювача. Цифра три вказує на те, що до трьох сегментах можуть бути підключені вузли мережі.

Удосконалення мережевих засобів, і в першу чергу адаптерів, дозволило широко використовувати кручені пари провідників як передавальної середовища локальних комп'ютерних мереж.

Так, в рамках мережі Ethernet і, відповідно, стандарту IEEE 802.3 розроблена специфікація 10 BASE - T, яка визначає використання в якості середовища кручений пари провідників категорії 3 і довжиною кабелю до 100 метрів. Основним структурним елементом мережі є концентратор (Hub), до якого радикальним чином підключаються робочі станції.

Використовуючи декілька концентраторів, можна побудувати мережу достатньо складної конфігурації. Наприклад, об'єднавши два концентратора за допомогою коаксіального кабелю, можна отримати локальну мережу.

Структура мережі Ethernet з двома концентраторами

Для з'єднання кручених пар провідників з концентратором і мережевим адаптером використовуються стандартні телефонні роз'єми RJ -45. За своєю структурою і функціональним характеристикам адаптер станції сумісний з адаптерами для коаксіального кабелю. У зв'язку з цим в даний час з метою уніфікації випускаються переважно універсальні мережеві адаптери Ethernet 10 BASE 5/2 / T, оснащені роз'ємами DB -15, BNC і RJ -45.

Подальше підвищення ефективності мереж Ethernet зв'язується з використанням комутуючих концентраторів (switching hub), які на відміну від звичайних (ретранслюють) концентраторів дозволяють розглядати сегменти мережі як окремих мереж, зв'язаних разом через інтерфейс комутації пакетів. Комутуючих концентратор забезпечений двома буферами на кожен підключається порт: для прийнятих і переданих пакетів. Завдяки цьому комутований концентратор працює аналогічно вузлу комутації пакетів, приймаючи і передаючи пакети одночасно між різними парами абонентів. Це, поряд зі збільшенням продуктивності, дозволяє уникнути зіткнень пакетів. Комп'ютерні мережі, використовують подібну технологію, отримали Switch Ethernet.

Також новим технологічним напрямом розвитку мереж Ethernet є оптоволоконна мережа Ethernet 10 BASE - F зі швидкістю передачі 10 Мбіт / с. Яка передає середовище використовується 50 - або 100-мікронний оптоволоконний кабель. Мережа характеризується зіркоподібною топологією, яка підтримується за допомогою оптоволоконних концентраторів. Максимальна довжина одного променя (сегмента) складає 2100 метрів.

Підводячи підсумок, слід зазначити, що в даний час є широкий вибір мережевих адаптерів, повторювачів і концентраторів, що дозволяють створювати мережі різного складу та конфігурації. Зокрема, практично всі концентратори, наприклад IBM 8224, IBM 8271, мають по кілька входів для підключення сегментів мереж 10 BASE 5, 10 BASE 2, 10 BASE - T і 10 BASE -- F.

Найбільшу популярність у світі локальних мереж одержали Arcnet, Ethernet і Token-Ring. Головна відмінність між ними полягає в методах доступах до середовища обміну даними. Серед цих трьох мереж безумовний лідер -- Ethernet. Особливо це характерно для нашої країни.

10Base-2. При побудові мережі згідно згідно цього стандарту використовується шинна топологія. Тобто комп'ютери підключаються послідовно з використанням коаксіального кабеля.

Для під'єднання кабелю до мережевого адаптера (1) згідно цього стандарту використовуються спеціальні конектори: 2--T conector; 3-- BNC conector. На кінцях мереженого кабеля приєднуються термінатори -- 4 (звичайний резистор номіналом 50 Ом.) для забезпечення гасіння сигналу.

Таблиця 2.1 Обмеження для Ethernet на тонкому кабелі 10Base-2

Топологія	Шина
Максимальна довжина сегмента	185 м
Максимальна кількість сегментів у мережі	5
Максимальна довжина мережі	925 м
Максимальна кількість станцій, підключених до одного сегмента (якщо в мережі є репітери, те вони теж вважаються як робочі станції)	30
Мінімальна відстань між точками підключення робочих станцій	0.5 м

10Base-T. При побудові мережі згідно згідно цього стандарту використовується топологія типу зірка, в центрі зірки знаходиться спеціальний пристрій концентратор (hub). Для з'єднання використовується 2 парна неекранована вита пара UTP 3-5 категорії, одина пара на прийом друга на передачу,. Під'єднання кабелю до мережевого адаптера використовуються спеціальні конектори 4 контактні RJ45. (вилка називається plug, розетка jack).

Таблиця 2.2 Обмеження для Ethernet на витій парі 10Base-T

Топологія	зірка
Максимальна довжина сегмента	100 м

100Base-TX. При побудові мережі згідно згідно цього стандарту використовується топологія типу зірка, в центрі зірки знаходиться спеціальний пристрій концентратор (hub). Для з'єднання використовується 4 парна неекранована вита пара UTP 5 категорії. Під'єднання кабелю до мережевого адаптера використовуються спеціальні конектори 8 контактні RJ45

Таблиця 2.3 Обмеження для Ethernet на витій парі 100Base-TX

Топологія	зірка
Максимальна довжина сегмента	100 м

Таблиця 2.4 Обмеження для Ethernet 10Base-F (оптоволокно)

Топологія	зірка
Максимальна довжина сегмента	2 км

У зв'язку з обмеженням на максимальну довжину кабелю, кількістю допустимих з'єднань комп'ютерів у мережу, досить складною топологією мережі необхідно мати спосіб обійти дані обмеження. Для цього використовують різноманітне активне мережеве обладнання.

Повторювач (Repeater).

У найпростішому випадку для з'єднання двох сегментів ЛОМ з однаковими протоколами рівня даних використовується повторювач. Вважаємо, що сегмент ЛОМ -- це частина мережі, що може існувати автономно при вимкненні її зі спільної мережі. Приклад використання повторювачів: тонкий коаксіальний кабель сегмента a Ethernet не може бути довшим від 200 м,--інакше в мережі постійно виникатимуть помилки і конфлікти пакетів. При використанніповторювачів в одну локальну мережу можна об'єднати до 5 сегментів Ethernet на тонкому коаксіальному кабелі загальною довжиною до 1000 м.

Опис повторювачів: передає двійкові дані між фізичними рівнями двох систем; об'єднує два кабельних сегменти; кабельні сегменти повинні мати однаковіпротоколи рівня даних (Ethernet, Token-Ring, FDDI); наявний двонапрямленийцифровий підсилювач; пропускає всі пакети.

Концентратор (Hub).

Це ускладнений повторювач, що має не 2 порти, а 8, 16 чи 24. Цей пристрій маєвсередині одну спільну шину, яка з'єднує всі порти. Коли надходить який-небудь пакет з будь-якого порта, концентратор просто передає його в усі інші порти, не турбуючись про його подальший маршрут (шлях у мережі).

У найпростішому випадку для користувачів, котрі не висувають до мережі вимог високих швидкостей обміну інформацією, можна використати роздільний Ethernet на витій парі, об'єднавши всі ПК в одну групу за допомогою концентраторів. У такому разі топологія мережі являтиме собою зірку, у центрі якої знаходиться концентратор, а на променях -- комп'ютери.

Існують концентратори, за допомогою яких можна об'єднувати не лише частини мереж, що виконані однотипними кабелями, а й мережі з різними кабелями (тонкий коаксіальний кабель, товстий Ethernet, оптоволокнний кабель, вита пара). Така реалізація мереж спричинює до невисокої пропускної зданості, оскільки передбачає використання розділеного середовища. Але її буває достатньо для мереж із сервером, звернення до якого відбуваються рідко, а головна робота відбувається на робочих станціях.

Інтелектуальні концентратори дають можливість здійснення мережевого менеджменту (управління) за допомогою спеціального програмного забезпечення, що контролює стан кожного порта і видає інформацію про кількість переданої інформації, кількість помилок і колізій.

Сегментуючі концентратори.

Один із шляхів підвищення продуктивності мережі -- поділ робочої групи на кілька сегментів шляхом встановлення сегментуючого концентратора.

За допомогою сегментуючих концентраторів можна обмежити поширення внутрішніх пакетів у межах одного сегмента, не пропускаючи їх за зовнішню лінію, і в такий спосіб мінімізувати міжсегментний мережевий трафік (кількість звернень між діючими станціями, які належать різним сегментам). Аналізуючи пакети, що надійшли, і визначаючи адресу їх одержувачів, сегментуючийконцентратор передає до міжсегментної лінії тільки ті пакети, які призначені для діючих станцій в інших сегментах. Усі комутуючі концентратори дають змогу вручну розподіляти свої порти між сегментами локальної мережі.

Сегментування відбувається шляхом запуску допоміжного керуючого програмного забезпечення. Наявність адаптивної комутації дає змогу сегментуючому концентратору автоматично перемикати порти між різними сегментами з метою досягнення оптимальної продуктивності.

Наприклад, якщо користувач, на якого звичайно припадає малий трафік, починає копіювати весь зміст свого жорсткого диска на сервер, то він автоматично вимкнеться зі старого сегмента, і йому буде надано окремий сегмент із сервером.

Цікаві також функції безпеки. Оскільки кожний комутуючий концентратор має список адрес підімкнених до нього пристроїв, то за відсутності відімкненого вузла у списку концентратор може автоматично розірвати з'єднання з ним. Оскільки портів сегментуючого концентратора небагато, то в разі потреби підімкнення в один сегмент великої кількості ПК діють так: до одного або кількох його портів підминають звичайний концентратор, а до нього вже підмикають ПК.

Комутатор (Swich)

Комутатор--це концентратор, який може одночасно встановлювати з'єднання між кількома парами портів, тобто реалізує віртуальні з'єднання між мережевими сегментами.

Цей пристрій поєднує можливості сегментуючого концентратора з високошвидкісною внутрішньою шиною і функціями організації віртуальних каналів для одночасного з'єднання різних пар портів, підтримуючи для цих каналів постійну швидкість обміну. Таким чином, кожний ПК, що відімкнений до комутатора, одержує в розпорядження всю смугу пропускання. Комутатор, отримуючи циркулярні службові посилки з адресами від усіх підімкнених до нього ПК, запам'ятовує їх і будує таблицю у відповідності цих адрес адресам своїх портів, до яких підімкнено ці ПК. При отриманні пакету з уже відомою йому адресою він надсилає цей пакет тільки у відповідний порт. Якщо ж адреса йому не відома, то пакет надсилається в усі порти. Станція, що отримала цей пакет, надсилає відправнику підтвердження про його отримання. Комутатор запам'ятає за цим відповідним пакетом відповідність адрес портам і надалі подібні пакети надсилатимуться тільки отримувачу. Звичайно комутатор використовується для об'єднання кількох локальних комп'ютерних мереж в одну загальну мережу або при інтенсивних передаваннях великих обсягів графічних чи мультимедійних даних.

2.2 Fast ethernet

Мережа Fast Ethernet являє собою подальший відмінність мережі Ethernet за рахунок збільшення в 10 разів тактової частоти. При цьому основні аспекти побудови мережі Ethernet залишилися незмінними. У першу чергу це стосується методу доступу, формату кадру та ін Основні відмінності стосуються фізичного рівня і пов'язані використовуваної передавальної середовищем.

Відповідно до стандарту IEEE 802.3u для технології Fast Ethernet залежно від застосовуваного кабелю визначено такі три найменування: 100 Base - TX і 100 Base - T 4 - для кручений пари провідників і 100 Base - FX - для оптоволоконного кабелю.

Система 10 0 Base - FT вставка малюнків використовує дві п ари проводів: одну для передачі, іншу - для отримання даних. Специфікація стандарту на фізичне середовище передачі даних ANSI TP - PMD, на якому грунтується застосування витої пари в 100 Base - TX, допускає використання неекранованої (U TP) категорії 5 і екранованої (STP) кручених пар.

Найбільш поширеною середовищем є неекранована кручена пари. У цьому кабелі пари провідників повинні бути завите по всій довжині, за винятком його кінців, де кабель підключається до роз'ємів. Довжина невітого ділянки не повинна перевищувати 1-1,5 см. протяжність сегментів в мережі 100 Base - TX на кабелі UTP категорії 5 з хвильовим опором 100 Ом не повинна перевищувати 100 м. Це обмеження диктується допустимим часом затримки поширення сигналу в передавальної середовищі і є досить жорстким. З метою зниження впливу перешкод використовується біполярна передача: по одному з проводів передається позитивний, а іншому - негативний потенціал. На відміну від стандарту ANSI TP - PMD в 100 Base - TX використовується таке ж розпаювання, як і в 100 Base - T. Це дозволяє замінювати відповідні інтерфейсні плати без перепайки або заміни кабелю.

Стандартом 100 Base - TX передбачено використання екранової крученої пари з хвильовим опором 150 Ом і стандартних дев'яти конекторів D-типу.

Спеціалізацією 100 Base - T також визначена довжина кабелю до 100 м. При цьому допускається використання кабелів UTP категорій 3, 4 і 5, проте рекомендується використання кабелю категорії 5. З чотирьох використовуваних пар дві призначені для односпрямованої передачі, а дві інші - для двобічної передачі. Пари позначаються таким чином: TX - для односпрямованої передачі даних; RX - для односпрямованого прийому; BI - дві інші пари для обміну даними в обох напрямках. З метою постачання рівня перешкод при підключенні кабелю 100 Base-T 4 необхідно дотримуватися правила перехресного з'єднання пар провідників.

Обидві специфікації обмежують діаметр мережі (максимальна відстань між будь-якими двома абонентами) величиною в 200 м.

Специфікацією на оптоволоконний інтерфейс 100 Base-FX визначає довжину сегмента до 100 м, проте, допустимий діаметр мережі дорівнює 412 м. За специфікацією 100 Base-FX для кожного з'єднання потрібен двожильний багатомодовий волоконно-оптичний кабель, в якому по одному волокну передається, а по - іншому приймається сигнал. Ці волокна мають перехресне з'єднання і тому позначаються як RX і TX. Існує багато видів волоконно-оптичних кабелів, від простих двох волоконних до спеціальних багатоволоконних кабелів. Найбільш часто в сегментах 100 Base-FX використовується багатомодовий кабель MMF з оптоволокном товщиною 62,5 мікрона і зовнішньою ізоляцією завтовшки 125 мікрон (позначається як 62,5 / 125).

2.3 Технологія ArcNet

Рис. 2.2 - Мережа Arcnet

Технологія Arcnet може будуватися як «зірка» та як «шина» .За способом організації передавання даних ця технологія належить до мереж із маркерним методом доступу. Це означає, що доступ виконується за допомогою кадру маркера певного формату, який передається безперервно. Передавання маркера відбувається від однієї станції до іншої в порядку зменшення їхніх логічних адрес. Станція з мінімальною адресою передає кадр маркера станції з найбільшою адресою.

Рис. 2.3 - Мережа Arcnet

Управління мережею виконує станція, яка має маркер у даний момент часу. Вона виконує: генерацію (реконфігурацію) логічного кільця; контроль за передачею маркера; змінення параметрів системи управління; прийом та оброблення запитів на підключення пасивних станцій (станцій, що не підключені до логічного кільця).

Однією з перших локальних мереж з маркерним методом доступу є мережа ArcNet фірми Datapoint. Швидкість передачі інформації за сучасними поняттями відносно невисока - 2,5 Мбіт / с, проте остання розробка мережі - ArcNet Plus працює на швидкості 20 Мбіт / с. Вважається, що на основі ArcNet був розроблений стандарт IEEE 802.3, проте між ними існує досить багато відмінностей. У зв'язку з цим зупинимося на розгляді мереж стандарту IEEE 802.4. Ці мережі, як і ArcNet, використовують маркерний метод доступу в рамках шинної топології. Доступ здійснюється за допомогою безперервно переданого кадру маркера певного формату. Передача маркера відбувається від однієї станції до іншої в порядку убування їх логічних адрес. Станція з найбільшим адресою циклічно передає кадр маркера станції з найбільшим адресою, тим самим, замикаючи логічне кільце передачі маркера. Станція, яка отримує маркер від іншої станції, щодо неї називається наступником. Відповідно, станція, про яку надходить маркер, називається попередників. Так для станції Ст2 попередником є станція Ст3, а наступників - станція Ст1.

Слід зауважити, що послідовності розташування станцій в логічному кільці не обов'язково повинна відповідати послідовність їх фізичного розміщення на шині. Більш того, деякі станції можуть бути взагалі не включені в логічне кільце. Так, представлені на рис.4 станції з номерами з першого по п'ятий належать логічного кільця, а шоста - ні. Основна відмінність між ними полягає в тому, що станція, яка не входить в логічне кільце, не отримує кадр маркера і, відповідно, вона не може передавати кадри даних. Така станція вважається пасивною і може тільки приймати адресовані їй кадри даних. Протоколом функціонування мережі передбачена можливість включення пасивних станцій в логічне кільце, після чого вони отримають право передавати кадри даних.

Управління мережею, в тому числі і реконфигурация логічного кільця, здійснюється децентралізованим способом. У кожним момент часу функція управління бере на себе станція, яка володіє маркером. У тому числі вона здійснює:

(? генерацію (реконфігурацію) логічного кільця;

(? контроль за передачею маркера;

(? зміна параметрів керуючих алгоритмів;

(? прийом і обробку запитів на підключення пасивних станцій до логічного кільця.

Для передачі даних і управління мережею визначені кадри: даних, управління та переривання. Кадри даних управління мають однакову структуру і розрізняють між собою тільки вмістом поля управління кадром, а також полем даних.

Кожному кадру передує преамбула, що включає від одного до декількох символів заповнювачів - залежно від швидкості передачі і застосовуваного методу модуляції сигналів. За преамбулою слід початковий обмежувач кадру довжиною в один байт. Наступний за ним байт містить керуючу інформацію, за допомогою якої визначається тип кадру. За полем управління кадром слід двох - або шестибайтові поля адрес одержувача і відправника інформації. Подальше за ним поле даних містить інформацію, що надходить з підрівня керування логічним каналом або формовану диспетчером. Під значення контрольної послідовності кадру відведені наступні шість байтів. Кадр завершується однобайтовим полем кінцевого обмежувача. Два молодших розряду поля управління кадром вказують на тип кадру. Крім того, існують сім типів керуючих кадрів, які кодуються за допомогою чотирьох старших розрядів поля управління кадром.

У процесі роботи комп'ютерної мережі може динамічно змінюватися її логічне кільце, тобто станції можуть, як відключатися, так і підключатися до неї.

В якості додаткових (факультативних) можливостей забезпечується механізм пріоритетного доступу до передавальної середовищі. Визначено чотири класи обслуговування номерами 6, 4, 2, 0 і пріоритетом в порядку убування номера класу.

Залежно від використовуваних мережевих засобів може бути реалізована різна топологія мережі: лінійна, зіркоподібна або деревоподібна. Основною областю застосування мереж стандарту IEEE 802.4 є сфера виробничих мереж, де представляються жорсткі вимоги до мережевого трафіку. В першу чергу сюди відносяться комп'ютерні мережі великих машинобудівних заводів.2.2.3

2.4 Технологія Token Ring

Фірмою IBM і являє собою суміш топологій . Тoken Ring працює за топологією «зірка» зі спеціальним пристроєм IBM, який має назву «станції багато користувацького доступу» як центральний хаб. Але для зв'язку з ним кожний комп'ютер має два кабелі (типу «кручена пара»), одним з яких він посилає дані, а іншим - отримує. За способом організації передавання даних Тoken Ring належить до кільцевих мереж із маркерним методом доступу. Кадри даних, як і кадр маркера, передаються кільцем незалежно від розташування станцій. Відправник «звільняє» маркер та передає його далі кільцем лише після отримання кадру з доповненою інформацією про результати прийняття від отримувача. Швидкість передавання даних - 16 - 1000 Мбіт/с.

Рис.2.4 Технологія Token Ring

З кільцевих мереж з маркерним методом доступу найбільш поширеною є мережа Token Ring. Ця мережа розроблена фірмою IBM. По своїй популярності Token Ring, мабуть, не поступається мережі Ethernet. Фірма IBM провела велику роботу по стандартизації мережі Token Ring, в результаті чого вона була прийнята спочатку в якості стандарту IEEE 802.5, а потім і міжнародного стандарту ISO / DIS 8802/5. Стандартом визначено швидкість передачі 4 Мбіт / с. В даний час використовуються мережі зі швидкістю 16 Мбіт / с.

Будучи однією з перших кільцевих мереж з маркерним методом доступу, мережа Token Ring зробила істотний вплив на ідеологію побудови локальних мереж. Слід зауважити, що мережа Token Ring є кільцевої за способом організації передавальної середовища, не по топології, яка може бути досить складною і більше нагадує зірко звичну структуру, ніж кільцеву. Зовні її буває важко відрізнити від таких мереж, як Ethernet, ArcNet та їм подібних.

Порівнюючи маркерний метод доступу в мережах з шинної і кільцевої топологією, необхідно відзначити дві основні відмінності. По-перше, в напрямку по кільцю, незалежно від місця розташування станцій. По-друге, протокол IEEE 802.5 передбачає повний цикл обертання кадру даних, тобто кадр повинен повертатися його відправнику. При цьому одержувач доповнює кадр інформацією при його прийомі. Тільки після цього маркер «звільняється» і передається далі по кільцю.

Функціонування мережі забезпечується за допомогою керуючих кадрів і розглядається як виконання ряду взаємопов'язаних процесів. Управління роботою мережі здійснюється централізованим способом за допомогою так званого активного монітора, що є головним менеджером зв'язку в кільці. Слід зауважити, що активним монітором може бути будь-яка, але в кожний конкретний момент тільки одна станція. Активний монітор відповідає за передачу керуючої інформації і даних усіма станціями кільця. У тому числі він відповідає за підтримку головного тактового генератора, здійснює необхідну затримку передачі, стежить за втраченими кадрами і маркером. Однак активний монітор перебирає абсолютно всі функції управління кільцем, частина їх виконується іншими станціями мережі, які в цьому випадку називаються пасивними моніторами.

Підключення станції до передавальної середовищі здійснюється за допомогою кабелю сполучення з середовищем і спеціального блоку підключення до середовища. Кабель сполучення з середовищем являє собою дві кручених пари провідників, одна з яких служить для передачі, а другий - для отримання даних. З боку блоку підключення використовується нормально замкнутий роз'єм даних IBM. При роз'єднання цього роз'єму контакти його відповідної частини замикають відповідні лінії магістрального каналу, а в разі підключення кабелю сполучення магістральний канал комутується на приймаючу і передавальну пари провідників. З боку мережевого адаптера може використовуватися піновий роз'єм типу DB -9 або телефонний роз'єм RJ -45. Сучасні мережеві адаптери є досить «інтелектуальними» пристроями, автоматично розпізнають середу і швидкість передачі (4 або 16 Мбіт / с). Ці адаптери дозволяють здійснювати віддалене завантаження програм і підтримують більшість сучасних мережевих операційних систем, у тому числі Novell NetWare 4.0 і Windows NT.

В даний час існує досить велика кількість типів блоків підключення до середовища. У простому випадку блок підключення являє собою пасивний пристрій, що дозволяє підключати одну станцію до магістрального кабелю. Однак найбільш часто використовуються багатостанційний модуль доступу (MAU - Multistation Access Unit), що забезпечує підключення декількох станцій до магістрального кабелю. Підключення здійснюється радикальним способом, тобто до однієї точки підключення під'єднується кілька станцій. Прикладом пасивних пристроїв служить пристрій IBM 8228, що володіє досить високим ступенем надійності. Поряд з пасивними пристроями для підключення станцій широко використовуються активні керуючі пристрої, в тому числі контролери та концентратори. Найбільш відомим з них є «високоінтелектуальний» контролер управління доступом IBM 8230, різні модифікації якого дозволяють підключати від 2 до 20 станцій. Допускається послідовне з'єднання до чотирьох подібних пристроїв, що забезпечує підключення 80 станцій.За допомогою даного контролера здійснюється управління доступом станцій до кільця і мережею в цілому. Як приклад концентратора можна привести пристрій IBM 8238, що дозволяє підключати до 16 станцій. Допускається послідовне з'єднання 8 подібних пристроїв, що дозволяє з їх допомогою підключити до мережі до 128 станцій. Як правило, активні і пасивні пристрої розміщуються в одній або декількох стійках кабельних з'єднань, до яких і підключаються мережеві станції. У цьому випадку топологія мережі набуває явно виражений зіркоподібний характер.

3. Технологічний процес підключення мережі за технологією Ethernet

Будь-яка провідна мережа починається з кабелів і мереж, Ethernet не є винятком. Таким чином, розгляд підключення кабеля Ethernet може розпочатися. Використовуваний вашим Ethernet кабель був спочатку коаксіальний в двох варіаціях: "тонкі" і "товсті". В своїй структурі схожий трохи на кабель від телевізійної антени. Максимальна відстань була 185 м ("тонкі") і 500 м ("товстий"). Максимальна швидкість є 10 Мбіт/с на напівдуплексний режим. Тепер замінити коаксіальний кабель на вита пара. Вона забезпечує швидкість від 10 Мбіт/с до 1000 Мбіт/с. Важливою перевагою є підтримка повнодуплексний режим, де дані можуть передаватися з двох боків одночасно. При цьому існує не питання конфлікту.

Розглянемо тільки виту пару з'єднань. Вона складається з оболонки і чотири пари проводів, що кручена в деякому роді. Довжина крок для кожної пари. Це зроблено, щоб звести до мінімуму послаблення сигналу в кабель. Максимальна відстань-100 м (хоча на практиці це більше)

Є кілька категорій таких кабелів: КІШКА-3 (нині практично не застосовується), CAT-5, CAT-5E (допоміжні швидкістю 1000 Мбіт/с), CAT-6 і т. д. Відмінності є головним чином максимальна пропускна здатність. Найбільш популярним і доступним є CAT-5E.

Рис. 3.1 Роз'єм для підключення до мережі Ethernet називається RJ-45, щось на зразок роз'єм для підключення телефонів. Він назвав RJ-11

Існує 3 типи кабелів:

- STP (екранованих кабелів, кожна з 4 пари має свою власну екран фольгу + всі 4 пари замотані у фольгу)

- ScTP (екранований кабель, всі 4 пари замотані у фольгу). Мають такий вигляд::

Рис 3.2 екранований кабель, всі 4 пари замотані у фольгу

- UTP (неекранований). цей кабель має такий вигляд:

Рис 3.3 неекранований кабель

Використання екранованих тросів відповідає лише за умов де заземлені екран кабелі. Якщо він не заземлений, потім ефект екран має тенденцію до нуля!

Технологія Ethernet має два основних типа кабелів:

- прямі (підключається до ноутбука/ПК вимикачів (перемикач) вузлів (хабів), маршрутизатори, комутатори та концентратори)

- кросовер (з'єднує ноутбук/ПК ваш ноутбук/ПК/ноутбука ПК до маршрутизатора, маршрутизатор маршрутизатори, комутатори, перемикачі і концентратори)

Існують два основні механізми проводів в роз'єм: TIA/EIA 568A і 568B. На хвості 4 пари мають різні кольори: помаранчевий, зелений, синій та коричневий.

Ось схема роз положення провідників у роз'ємі для стандарту 568A:

А ось схема для 568B:

Рис. 3.4 схема роз положення провідників у роз'ємі

Ось так виглядають кабеля уже с роз'ємами. Зліва 568A, а справа 568B:

Так що тут. Якщо на одному кінці кабелю провідників тією ж схемою, і з на інший кінець от іншого боку, це буде типу кросоверного кабелю, що використовується в першу чергу для того, щоб підключити ваш ноутбук або ПК. Іншими словами, якщо на одному кінці кабелю провідників стандарт 568A а інший, відповідно до 568V, буде кросове.

Рис 3.5 кабеля уже с роз'ємами

Якщо ж на обох кінцях провідників буде настільки ж- або діаграма 568A або 568V, то буде прямо через кабель, який використовується в першу чергу для підключення ноутбука/ПК до вимикачів (перемикач)

Обжимка кабеля

Примітка: "Зажимкою кабеля" є процесом, де кінці кабелю фіксуються роз'єми для підключення до мережного адаптера

Обжимний кабель можна у деяких комп'ютерних магазинах за невелику плату. Як правило, можна стиснути кабелі. Необхідний лише уточнити, який кабель необхідно: "прямий" або "кросовер". У чому полягає різниця між ними описано вище

Описувати процес обробки кабеля. Для цього знадобиться: кабель (0,1-0,3 $/ метрики, ми купуємо з резервом) - RJ - 45 з'єднувачі (продається приблизно 0,05-0,15 $/ штучка. купувати з запасом) вони, як це:



колпачки (якщо потрібні). Виглядають вони так:

Рис3.6 Колпачки

Рис 3.7 обжині клещі

По-перше, видалити частини зовнішньої ізоляцією. Потрібно скоротити приблизно 12 мм. Деякі кліщі є спеціальним ножем. Кабель затиснути і прокрутити:

Рис 3.8 Стискування кабеля

Після закінчення процедури, отримуємо примирно такий результат:

Рис 3.9 Результат стискування

Тепер ми стикаємося "найцікавіша" частина позиції дроти в потрібному порядку відповідно до схем, 568A або 568B. Не рекомендується сильно відмотування провідників. Це може призвести до збільшення кабелю. На малих відстанях це можуть бути проігноровані. Щоб розмістити напрямні, можна використовувати роз'ємом. Є канавки, які допомагають розправте і вирівняти дроти.

Коли провідників розташовуються як вони повинні бути обрізки країв, щоб вони були приблизно однакової довжину. Для схеми розміщення 568V:

Рис 3.10 Організовані і вирівняні провідники

Коли провідники організував і вирізав, ви можете покласти їх на з'єднувачі.

Рис 3.11 Готовий кабель

Коли кабель вставляється в роз'єм, можна стиснути. Для цього знадобиться спеціальна плоскогубці:

Рис 3.12 Зажим

От і все. Тепер ви можете підключити кабель. Якщо все зроблено правильно, кабель не зламаний, роз'єми правильно фіксовані і в мережі робоча картка.

Рис 3.13 підключення

Коли підключення до з'ясовував, ви можете переходити до настройок. Настроювання підключення у Windows XP,

Перейти до мережного підключення сторінки, клацніть правою кнопкою миші підключення до локальної мережі (ім'я можуть бути самими різними, важливо, що підключення використовує мережевої карти) і натисніть на властивості

...