Оборудование для локальной сети. LAVR LAVR Лекция 12 Оборудование для локальных сетей (Для БУД-18. Лекция 1 Оборудование для локальных сетей a
 Скачать 322.25 Kb.
|
|
Компьютерные сети https://intuit.ru/studies/courses/3688/930/lecture/16466?page=1 Лекция 1: Оборудование для локальных сетей A | версия для печати Лекция 1: 12 || Практическая работа 1 > Аннотация: В лекции кратко рассмотрены виды сетевого оборудования: cетевые кабели, адаптеры, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, приводятся их характеристики (параметры). Ключевые слова: витая пара, кабель, длина, мегабит, волновое сопротивление, затухание сигнала, ПО, точка-точка, топология, звезда, скорость передачи, диаметр, BNC, Си, разъем, шина, расстояние, диод, очередь, коннектор, ST, трансивер, mac, адрес, идентификатор, Ethernet, узел сети, хаб, сетевая карта, концентраторы, коммутатор, switch, hub, процессор, память, производительность, функция, безопасность, сегменты, таблица, порт, кадр, маршрутизатор, путь, маршрут, плата, сетевой адаптер, Интернет, ПЗУ, VIA, интерфейс, PCI, RJ-45, список, анализ Сетевые кабели Для построения сети обычно используют один из трех проводников: витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель. Витая пара В настоящее время это наиболее распространённый сетевой проводник, состоящий из 8 медных проводников, перевитых друг с другом для уменьшения электромагнитных помех. Длина сегмента из такого провода – до 100 метров ( рис. 1.1).  Рис. 1.1. Витая пара Средняя скорость информации в витой паре - 100 мегабит/сек, волновое сопротивление - 100 ом. На более высоких скоростях передачи информации резко возрастает затухание сигнала (чем больше скорость, тем больше затухание). Так, на скорости 100 мбит/сек (100 мгц) амплитуда падает в 1000 раз, что эквивалентно затуханию сигнала в 67 дб. Задержка сигнала на метр кабеля обычно 4-5 наносек. Сравнивая витую пару с другими кабелями, можно отметить, что он отличается простым монтажом, но подвержен помехам. Кабель относительно дешевый, но с низкой секретностью информации. Передача в нем по методу точка-точка (один приемник и один передатчик), для монтажа витой пары обычно используется топология звезда. Витая пара выпускается в нескольких категориях. 1 категория – телефонный кабель (лапша). Применяют для передачи речи. 2 категория имеет скорость до 1 мгц (1 мегабит сек). В кабеле категории 3 – 9 витков на метр, затухание до 40 дб и скорость информации до 10 мегабит сек. Кабель 4-й категории пропускает сигнал до 20 мгц. 5 категория самая ходовая. В ней скорость информации до 100 Мгб сек и используется скрутка в 27 витков на метр. Категория 6 может передавать сигнал частотой до 500 мгц. Кабель 7 категории очень дорогой – в нем применяется экран как для отдельных проводников, так и общий. Что касается изоляции кабеля, то чаще всего используется ПВХ (non-plenum) изоляция серого цвета. Она дешева, но горит с выделением ядовитого газа. С сетевой картой кабель соединяется разъемом 8P8C ( рис. 1.2).  Рис. 1.2. Разъем 8P8C Коаксиальный кабель Провод содержит в себе центральный проводник из меди, слой изолятора в медной или алюминиевой оплетке (это экран от электромагнитных помех) и внешнюю ПВХ изоляцию. Максимальная скорость передачи данных - 10 Мбит/сек. Длина сегмента тонкого коаксиала до 185 метров ( рис. 1.3). Такой провод имеет диаметр около 5 мм.  Рис. 1.3. Коаксиальный кабель С сетевой картой кабель соединяется через BNC (БИ ЭН СИ) разъем байонетного типа с поворотом ( рис. 1.4).  Рис. 1.4. Разъем BNC В сравнении с витой парой коаксиал дороже, его ремонт сложнее, гибкость хуже (особенно, у толстого кабеля). Но у него есть преимущество - оплетка кабеля (медная или из алюминиевой фольги) уничтожает помехи, искажающие сигнал. Применяют коаксиальный кабель, обычно, в топологии шина, при этом используется многоточечная передача сигнала (много приемников и много передатчиков). Оптоволоконный кабель Кабель содержит несколько стеклянных световодов, защищенных изоляцией. Он обладает скоростью передачи данных в несколько Гбит в сек, не подвержен электропомехам. Передача сигналов без затухания идет на расстояние, измеряемое километрами – рис. 1.5. В многомодовом кабеле сегмент имеет длину до 2 км, а в одномодовом – до 40 км.  Рис. 1.5. Многомодовый оптоволоконный кабель Биты информации кодируются такими сущностями, как сильный свет, слабый свет, нет света. Источниками сигнала в кабеле служит инфракрасный светодиод или лазер. Оптический провод самый негибкий из всех кабельных сред передачи сигнала, зато он самый помехоустойчивый, с высокой секретностью информации. Монтаж такого кабеля сложный и дорогой, обычно, сваркой на специальном оборудовании. Кабель иногда бронируют, т.е. защищают металлической оболочкой (для прочности). Оптический кабель бывает одномодовый и многомодовый. В одномодовом кабеле сигнал передает инфракрасный лазер с одной волной 1,3 мкм, что годится для очень дальней передачи сигнала. Помимо того, что мощный лазер дорог, он также и недолговечен. Многомодовый оптический кабель чаще применим на практике. В нем используется много волн длиной 0,85 мкм и инфракрасный диод. Поскольку у каждой волны свое затухание и преломление, то происходит частичное искажение формы сигнала и такой кабель используют на меньших расстояниях, чем одномодовый. Среди других особенностей оптического кабеля можно отметить, что стекло может треснуть от механических воздействий и мутнеет от радиации, что, в свою очередь, ведет к росту затухания сигнала в кабеле. Для изоляции оптоволокна обычно применяют тефлон (пленум). Это дорогая (в сравнении с ПВХ) изоляция оранжевого цвета, но она практически не горит в огне. Разъем кабеля обычно байонетного типа ( рис. 1.6). На рисунке показан оптический коннектор типа ST, который соединяется с кабелем клеевым способом, т. е. путем вклейки оптического волокна в наконечник с последующей сушкой и шлифовкой. Коннекторы для монтажных и соединительных шнуров различаются диаметром хвостовика (соответственно 0,9 и 3,0 мм) и отсутствием у первых элементов крепления кабеля. Одномодовые и многомодовые коннекторы различаются требованиями к допускам на параметры капилляра керамического наконечника.  Рис. 1.6. Разъём оптический MM ST/PC для многомодового оптоволокна Для преобразования светового сигнала в электрический используют оптоволоконный трансивер (приемо-передатчик), он довольно дорогой. На рис. 1.7 показан трансивер Trycom TRP-C39 для многомодового кабеля.  Рис. 1.7. Трансивер Trycom TRP-C39 для многомодового кабеля Трансивер TRP-C39 осуществляет двунаправленное преобразование сигналов RS-232/422/485 в световые импульсы для передачи по оптическому волокну. Особенности: Автоматическое определение скорости передачи данных (от 300 до 115200 бит/с) Гальваническая развязка с напряжением пробоя изоляции 3000V пост.тока Светодиодные индикаторы Питание/Передача/Прием (Power/TX/RX) Допустимая протяженность оптоволоконной линии до 2км Крепление на стену / на DIN-рейку Интерфейсы : RS-232/422/485 в многомодовое (Multi-mode) оптоволокно Длина волны: 850 нм Скорости передачи данных : от 300bps до 115.2kbps Поддержка ОС : Windows/Linux/Unix/MAC Дальше >> Лекция 1: Оборудование для локальных сетей A | версия для печати Лекция 1: 12 || Практическая работа 1 > Сетевое оборудование Ниже мы вкратце познакомимся с основным сетевым оборудованием для локальной сети. Сетевая карта Сетевые карты отвечают за передачу информации между ПК в сети. Каждая карта имеет свой индивидуальный Mac-адрес. MAC-адрес сетевой карты - это уникальный идентификатор, предоставленный ей изготовителем. В сетях Ethernet он позволяет идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу. Основные характеристики: установленная микросхема контроллера (микрочип); разрядность – имеются 32- и 64-битные сетевые карты (определяется микрочипом); скорость передачи – от 10 до 1000 Мбит/с; разъем под тип подключаемого кабеля (коаксиальный, витая пара, волоконно-оптический кабель) – рис. 1.8.   Рис. 1.8. Сетевые карты на коаксиал и витую пару Концентратор (хаб) и коммутатор (свитч) Концентратор (хаб) используется, если в сети участвует больше 2 компьютеров. К нему сходятся все сетевые кабели витой пары в топологии звезда. Сигнал хаба получают все ПК сети, а не только та сетевая карта, которой адресован пакет данных. В настоящее время концентраторы сняты с производства и встречаются редко. Внешне свитч или коммутатор (Switch) практически не отличается от Hub, но коммутатор (Switch) - более интеллектуальное устройство, где есть свой процессор, внутренняя шина и буферная память. Если концентратор просто передает пакеты от одного порта ко всем остальным, то Switch анализирует Mac адреса, откуда и куда отправлен пакет информации и соединяет только эти компьютеры, в то время как остальные каналы остаются свободными. Это позволяет намного увеличить производительность сети, так как уменьшает количество паразитного трафика и обеспечивает большую фактическую скорость передачи данных, особенно в сетях с большим количеством пользователей – рис. 1.9.  Рис. 1.9. Свитч D-Link DES-1008D 8-port 10/100Mbps Итак, концентратор обозначается значком  и его основная функция - это повторение сигналов, поступающих на один из его портов, на всех остальных портах (Ethernet).Сетевой коммутатор, или свитч, обозначается значком  и в отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.Давайте рассмотрим принцип работы коммутатора более детально. Коммутатор хранит в памяти таблицу, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя еще не известен, то кадр будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется. Маршрутизатор (роутер) Маршрутизатор - сетевое устройство, которое на основании информации о топологии сети и определённых правил принимает решения о пересылке пакетов между различными сегментами сети. Обозначается значком  - рис. 1.10. Рис. 1.10. Беспроводной маршрутизатор D-Link 300Мбит/с (DIR-615/E4B) Принцип работы маршрутизатора таков: он использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Маршрутизатор может выбрать один из нескольких маршрутов доставки пакета адресату. Маршрут - последовательность прохождения пакетом информации узлов сети. В отличии от коммутатора, маршрутизатор видит все связи подсетей друг с другом, поэтому он может выбрать наилучший маршрут и при наличии нескольких альтернативных маршрутов. Решение о выборе маршрута принимается каждым маршрутизатором, через который проходит сообщение. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается. Сетевые адаптеры (практикум) В небольшой практической работе ниже исследуется сетевая карта, вынутая из ПК и вставленная в ПК. В скринкасте показано практическое применение команды ipconfig/all. Задание 1. Изучение сетевой карты, вынутой из ПК Сетевая карта – плата, устройство, устанавливается в материнскую плату ( рис. 1.11). Другое название сетевой карты – сетевой адаптер. Сетевая карта служит для соединения компьютера с другими компьютерами по локальной сети или для подключения к сети Интернет. Современные материнские платы имеют встроенную сетевую карту.  Рис. 1.11. Сетевая карта на чипе Realtek Выбор производителя сетевой карты важен по следующим параметрам: надежность работы поддержка драйверами скорость Когда речь идет о построении надежной и быстрой сети с богатыми возможностями мониторинга и управления, лидерами являются компании Intel и 3Com. Параметры сетевых карт определяются используемыми в них чипами. В современных картах обычно есть один большой чип, выполняющий функции контроллера шины и собственно сети. Среди других микросхем карты - приемопередатчик, энергонезависимая память, возможно ПЗУ для удаленной загрузки. Производителей чипов сетевых контроллеров гораздо меньше, чем производителей сетевых карт. При этом одни практически монополизируют выпуск карт на своих чипах (3Com, Intel), а другие (Realtek, Via) занимаются исключительно выпуском микросхем и их продажей. Практическая часть 1.Осмотрите сетевую карту, вынутую из ПК. Определите тип шины (интерфейс), к которой она подключается. Для этого посмотрите на ту часть сетевой карты, которая имеет контакты. Если длина этой стороны менее 10 см, то карта подключается к шине PCI. Кроме типа интерфейса у сетевых карт есть несколько других, менее важных параметров: поддержка Boot ROM (загрузка ПК без жесткого диска по сети) поддержка Wake On Lan (включение ПК по сети) поддержка режима Full Duplex (одновременные прием и передача информации, требуют поддержки этого режима от всего остального оборудования сегмента сети) количество индикаторов на задней панели 2. Определите тип физической среды (кабеля), с которой работает сетевая карта. Посмотрите на металлическую пластину, к которой крепится карта. Круглый коннектор свидетельствует о том, что эта карта для коаксиального кабеля; разъем RJ-45 – для работы с витой парой. Найдите в Интернет ответ на вопрос о коннекторе для оптического кабеля самостоятельно. Задание 2. Изучение сетевой карты, вставленной в ПК (скринкаст) В Windows XP выполните команду Пуск-Панель управления-Система-Оборудование-Диспетчер устройств и раскройте список Сетевые платы ( рис. 1.12).  увеличить изображение Рис. 1.12. В ПК установлена только одна сетевая плата В Windows 7 выполните команду Пуск-Панель управления-Оборудование и звук-Диспетчер устройств и раскройте список Сетевые адаптеры ( рис. 1.13).  Рис. 1.13. В ПК установлено два сетевых адаптера Примечание Если у вас на сетевой плате нет желтых восклицательных знаков и красных крестиков, то ее драйвер установлен и работает корректно. Если напротив сетевого адаптера отображен восклицательный знак на фоне желтого круга, то драйвер конфликтует с другим устройством. Если напротив сетевой карты появился красный крестик, то драйвера вообще нет и его следует искать и устанавливать. Определите физический (MAC) адрес адаптера. Для этого в Windows XP (или Windows 7) выполните команду Пуск-Все программы-Стандартные-Командная строка и введите команду ipconfig/all. Выведенный командой результат выглядит примерно так ( рис. 1.14).  увеличить изображение Рис. 1.14. Физический адрес и есть МАС-адрес сетевого адаптера Краткие итоги По материалам лекции мы изучили виды сетевого оборудования: cетевые кабели, адаптеры, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, а также познакомились с их характеристеками (параметрами). В практических заданиях к лекции исследуется сетевая карта, вынутая из ПК и вставленная в ПК. Анализ команды ipconfig показал, что сетевой адаптер работает нормально, а также мы узнали МАС адрес сетевой платы. Расшифровку остальной информации на экране ПК сделаем позднее. К лекции прилагается скринкаст. Лекция 1: 12 || Практическая работа 1 > Начало формы |