Материал. Литература по теме Тема Циклические и узловые подсети Вопрос Циклическое кольцо
 Скачать 3.12 Mb.
|
|
Тема 15. Сетевые технические средства информационных сетей Цели и задачи изучения темы: Получить представление о критериях выбора проводной и беспроводной сети. Научиться объединять две локальные сети в одну. Понять преимущества коммуникационное оборудования. Научиться подключать сеть к другим сетям и компьютерным средам для объединения их в большую разнородную систему. Вопросы темы: 1. Кабельные системы вычислительных сетей. 2. Коммутационное оборудование. 3. Анализаторы ЛВС и сетевые тестеры. 4. Терминальное оборудование. Вопрос 1. Кабельные системы вычислительных сетей. Техническое обеспечение — комплекс электронных, электрических и механических устройств, входящих в состав системы или сети. Техническое или аппаратное обеспечение включает компьютеры и логические устройства. К ним добавляются внешние устройства и диагностическая аппаратура. Вспомогательную, но важную роль играют энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы. Нередко, для обеспечения безопасности данных, используются аппараты шифрования информации. В широком ассортименте кабелей нетрудно запутаться. Так, фирма Belden, ведущий производитель кабелей, публикует каталог, где предлагает более 2200 их типов. К счастью, в большинстве сетей применяются только три основные группы кабелей: коаксиальный кабель (coaxial cable); витая пара (twisted pair); неэкранированная (unshielded); экранированная (shielded); оптоволоконный кабель (fiber optic). Коаксиальный кабель. Не так давно коаксиальный кабель был самым распространенным типом кабеля. Во-первых, он был относительно недорогим, легким, гибким и удобным в применении. А во-вторых, широкая популярность коаксиального кабеля привела к тому, что он стал безопасным и простым в установке. Самый простой коаксиальный кабель состоит из медной жилы (core), изоляции, ее окружающей, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки (рис. 69). Если кабель, кроме металлической оплетки, имеет и слой фольги, он называется кабелем с двойной экранизацией. Рис. 69. Структура коаксиального кабеля Существует два типа коаксиальных кабелей: тонкий коаксиальный кабель; толстый коаксиальный кабель. Тонкий коаксиальный кабель — гибкий кабель диаметром около 0,5 см (около 0,25 дюймов). Тонкий (thin) коаксиальный кабель способен передавать сигнал на расстояние до 185 м (около 607 футов) без его заметного искажения, вызванного затуханием. Толстый (thick) коаксиальный кабель — относительно жесткий кабель с диаметром около 1 см (около 0,5 дюймов). Иногда его называют «стандартный Ethernet», поскольку он был первым типом кабеля, применяемым в Ethernet. Толстый коаксиальный кабель передает сигналы дальше, чем тонкий, — до 500 м (около 1 640 футов). Витая пара. Самая простая витая пара (twisted pair) — это два перевитых вокруг друг друга изолированных медных провода (рис. 70). Существует два типа тонкого кабеля: неэкранированная (unshielded) витая пара (UTP) и экранированная (shielded) витая пара (STP). Рис. 70. Неэкранированная и экранированная витые пары Волоконно-оптические линии. Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекло-волоконным кабелем (рис. 71). Скорость распространения информации по ним достигает от 100 Мбит/с до нескольких Гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей, а так же для достижения высоких пропускных способностей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Рис. 71. Оптоволоконный кабель Выбор кабеля. Прежде чем выбрать наиболее подходящий для Вас тип кабеля, ответьте на следующие вопросы. Они помогут Вам сориентироваться среди огромного разнообразия кабельной продукции. Насколько интенсивным планируется сетевой трафик? Каковы требования защиты данных? На какое максимальное расстояние будет проложен кабель? Каковы требуемые характеристики кабеля? Сколько средств выделено на реализацию проекта? Беспроводные сети. Кабели — общепринятая среда обмена данными между компьютерами. Однако сегодня появляются технологии беспроводной передачи, которые избавляют нас от трудностей физических соединений. Наиболее распространёнными на сегодняшний день являются: радиопередающие сети, сети с инфракрасным и лазерным излучением, мобильные (сотовые) сети, микроволновые системы и другие. Вопрос 2. Коммутационное оборудование. Коммутационное оборудование любой информационной сети служит связующим звеном между источниками (компьютерами, серверами, внешними периферийными устройствами, средствами отображения и воспроизведения мультимедиа). Функции современного коммутационного оборудования включают: физическое соединение источников и средств; усиление и передачу сигналов на расстояние; разветвление сигналов, необходимое для подключения одного источника сразу к нескольким средствам отображения; коммутацию сигналов, позволяющую подключать несколько источников к одному входу средства отображения; регулировку параметров сигналов; преобразование сигналов из одного вида в другой, выполняемое, как правило, с целью обеспечения наилучшего соответствия параметров сигналов и возможностей средств отображения. Коммутационные устройства могут выполнять ряд специальных функций, таких как контроль наличия сигналов, гальваническая развязка между устройствами, подключенными к разным контурам заземления, генерация настроечных тестовых изображений. Большинство коммутационных устройств может управляться дистанционно с помощью интерфейса RS-232. Весь спектр современного коммутационного оборудования может быть разбит на следующие группы в соответствии с выполняемыми ими функциями: Усилители-разветвители выполняют две основные функции: усиление сигнала с целью компенсации его затухания при передаче на расстояние и разветвление, позволяющее подключать один источник к нескольким средствам демонстрации. Переключатели, используются для подключения сразу несколько источников к одному средству отображения. Имея несколько входов и несколько выходов, они позволяют переключать любой из входов на любой один или несколько выходов сразу, что обеспечивает максимальную гибкость при организации вывода информации. Преобразователи сигнала меняют формат и параметры сигналов, обеспечивают точное соответствие типа, разрешения и частоты сигнала параметрам устройств. Среди устройств этой группы можно выделить универсальные преобразователи, способные произвольно менять многие сигналы, существенно расширяя спектр возможных источников и используемых средств отображения. Комбинированные устройства объединяют в себе сразу несколько функций. Системные переключатели могут одновременно являться переключателями, разветвителями и иметь встроенный преобразователь для приведения сигналов к удобному формату. Дополнительной особенностью этих устройств является функция дистанционного управления оборудованием с помощью реле и последовательного порта, а также встроенное устройство для дешифровки команд инфракрасных пультов дистанционного управления. Некоторые комбинированные устройства имеют функцию бесшовного (seamless) переключения. Важнейшей частью любой системы являются кабели. Качественные кабели отличаются высокой стабильностью таких параметров, как диаметр проводниковых жил и расстояние между ними, качество изоляции и экранировки. Использование качественных кабелей обеспечивает преимущество системы в целом, позволяя минимизировать потери качества сигналов. Важной характеристикой кабелей является коэффициент затухания, определяющий суммарные потери сигнала на единицу его длины. При выборе кабелей особую роль играет тип и параметры соответствующего сигнала, а также расстояние, на которое следует передавать данный сигнал. Также к коммутационному оборудованию относят: коммутационные шкафы, панели, стойки, кронштейны, щиты. Сетевые адаптеры. По выполняемым функциям сетевые адаптеры (СА) делятся на две группы: 1. Реализующие функции физического и канального уровней. Применяются в сетях с простой топологией, где почти отсутствует необходимость выполнения таких функций, как маршрутизация пакетов, формирование из поступающих пакетов сообщений, согласование протоколов различных сетей и др. 2. Реализующие функции первых четырех уровней модели ВОС - физического, канального, сетевого и транспортного. Эти адаптеры, кроме функций СА первой группы, могут выполнять функции маршрутизации, ретрансляции данных, формирования пакетов из передаваемого сообщения (при передаче), сборки пакетов в сообщение (при приеме), согласования ППД различных сетей, сокращая таким образом затраты вычислительных ресурсов ЭВМ на организацию сетевого обмен. Адаптеры ориентированы на определенную архитектуру локальной сети и ее технические характеристики, поэтому по топологии ЛВС адаптеры разделяются на следующие группы: поддерживающие шинную топологию, кольцевую, звездообразную, древовидную, комбинированную (звездно- кольцевую, звездно-шинную). Дифференциация адаптеров по выполняемым функциям и ориентация их на определенную архитектуру ЛВС привели к большому многообразию типов адаптеров и разбросу их характеристик. Коммуникационное оборудование предназначено для подключения персональных компьютеров, а также других устройств к технологическим сетям, построенным на базе выделенных каналов тональной частоты, радиоканалов и цифровых каналов передачи данных, а также позволяет построить многоуровневые технологические сети с применением различных физических каналов передачи данных в различных сегментах сети. Это оборудование лучше всего изучать на примерах оборудования компании CISCO, которая разрабатывает и продаёт сетевое оборудование, а также ПО к этому оборудованию. Также на современном рынке существует множество фирм, работающих в области производства сетевого коммуникационного оборудования: D-Link, 3Com, ZyXEL, Linksys, Trendnet, Planet и многие другие зарубежные и отечественные фирмы. Концентратор (Hub) и модем. Концентратор (Hub) — многопортовый повторитель сети с автосегментацией. Все порты концентратора равноправны. Получив сигнал от одной из подключенных к нему станций, концентратор транслирует его на все свои активные порты. При этом, если на каком-либо из портов обнаружена неисправность, то этот порт автоматически отключается (сегментируется), а после ее устранения снова делается активным. Обработка коллизий и текущий контроль за состоянием каналов связи обычно осуществляется самим концентратором. Концентраторы можно использовать как автономные устройства или соединять друг с другом, увеличивая тем самым размер сети и создавая более сложные топологии. Модем, обеспечивая согласование цифровых сигналов компьютера с аналоговыми сигналами телефонной линии, при передаче данных осуществляет модулирование аналоговых сигналов цифровой информацией, а при приеме - демодулирование. Главное отличие между ними - способ модуляции. Различают модемы с частотной, амплитудной и фазовой модуляцией. Приемопередатчики (Transceiver) и повторители (Repeater). С помощью этих устройств можно объединить несколько сегментов сети с шинной топологией, увеличивая таким образом общую протяженность сети. Приемопередатчик трансивер (Transceive)r (сокращение от TRANSmitter/reCEIVER) — это устройство, предназначенное для приема пакетов от контроллера рабочих станций сети и передачи их в шину. Он также разрешает коллизии в шине. Конструктивно приемопередатчик и контроллер могут объединяться на одной плате или находиться в различных узлах. Повторитель, репитер (Repeater) — устройство, передающее сигналы из одного кабеля в другой без маршрутизации или фильтрации пакетов. В терминах OSI представляет собой промежуточное устройство физического уровня. Сигнал при распространении по кабелю искажается, поскольку уменьшается его амплитуда. Причина этого явления — затухание. В результате, если кабель имеет достаточную длину, затухание может исказить сигнал до неузнаваемости. Однако благодаря репитерам сигналы способны распространяться на большие расстояния. Коммутаторы (switch), мосты (bridge) и шлюзы (gateways). Когда появились первые устройства, позволяющие разъединять сеть на несколько доменов коллизий (по сути фрагменты ЛВС, построенные на hub- ax), они были двух портовыми и получили название мостов (bridge-ей). По мере развития данного типа оборудования, они стали многопортовыми и получили название коммутаторов (switch-ей). Некоторое время оба понятия существовали одновременно, а позднее вместо термина «мост» стали применять «коммутатор». Коммутаторы. Наиболее простую структуру имеет коммутатор. Это связано с тем, что он соединяет друг с другом только каналы передачи данных, образуя необходимую физическую базу тракта передачи информации между абонентскими системами. В том случае, когда к коммутатору подходит более двух каналов, он выполняет функции, связанные с коммутацией информации. Коммутация осуществляется прозрачным образом, т.е. без какой-либо обработки этой информации. Во всех случаях (при любом числе соединяемых каналов) коммутатор обеспечивает усиление передаваемых сигналов и корректирует крутизну их фронтов. Коммутатор не имеет буферов. Поэтому он прозрачен для информации. Более того, коммутатор требует, чтобы скорости передачи данных по соединяемым каналам были одинаковы. Физические процессы выполняемые коммутатором реализуются аппаратно. Коммутаторы используются для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые различия на физическом и канальном уровнях. Например, с помощью коммутатора могут соединяться на 3-м (сетевом) уровне две сети с различными более низкими уровнями, но одинаковыми более высокими уровнями. Коммутатор является обучающимся устройством и действует по аналогичной технологии. В отличие от мостов, ряд коммутаторов не помещает все приходящие пакеты в буфер. Это происходит лишь тогда, когда надо согласовать скорости передачи, или адрес назначения не содержится в адресной таблице, или когда порт, куда должен быть направлен пакет, занят, а коммутирует пакеты «на лету». Коммутатор лишь анализирует адрес назначения в заголовке пакета и, сверившись с адресной таблицей, тут же (время задержки около 30-40 микросекунд) направляет этот пакет в соответствующий порт. Таким образом, когда пакет еще целиком не прошел через входной порт, его заголовок уже передается через выходной. Шлюзы (gateways) обеспечивают связь между различными архитектурами и средами. Они переупаковывают и преобразуют данные, передаваемые из одной среды в другую, чтобы каждая среда могла понимать данные других сред. В частности, шлюз переупаковывает информацию в соответствии с требованиями системы назначения; изменяет формат сообщения, чтобы прикладная программа на принимающей стороне могла распознать данные. Например, шлюзы электронной почты (такие, как Х.400) принимают сообщение в одном формате, транслируют его и пересылают в формате Х.400, используемом получателем, и наоборот. Шлюз связывает две системы, которые используют разные: коммуникационные протоколы; структуры и форматы данных; языки; архитектуры. Шлюзы связывают гетерогенные сети, например Microsoft Windows NT Server с SNA (Systems Network Architecture фирмы IBM). Они изменяют формат данных, чтобы сделать их понятными прикладной программе на принимающей стороне. Наиболее сложной из систем преобразующих протоколы является шлюз. Он обеспечивает взаимодействие двух или более информационных сетей с различными «штабелями» протоколов семи уровней. Следует отметить, что шлюзы чаще всего используются в тех случаях, когда нужно объединить информационные сети, созданные по различным фирменным стандартам. Когда же проектируется группа сетей в соответствии со стандартами ISO, целесообразен другой подход. В этом случае в соединяемых сетях протоколы уровней 4-7 делаются одинаковыми. Это позволяет для соединения сетей использовать не шлюзы, а более простые ретрансляционные системы — маршрутизаторы, мосты. Мост (bridge), как и репитер, может соединять сегменты или локальные сети рабочих групп. Однако в отличие от репитера, мост также служит для разбиения сети, что помогает изолировать трафик или отдельные проблемы. Например, если трафик одного-двух компьютеров или одного отдела «затопляет» сеть пакетами, уменьшая ее производительность в целом, мост изолирует эти компьютеры или этот отдел. Мостыпредназначены для соединения частей сетей, различных типов каналов передачи данных, например циклического кольца с моноканалом. Любой канал определяется протоколами уровней 1-2, поэтому логическая структура моста имеет двухуровневую структуру. Канальные процессы здесь преобразуют протоколы обоих уровней. При использовании мостов в соединяемых подсетях должны быть согласованы структура адресов и размер кадров. Более сложные интеллектуальные мосты наряду с указанными задачами выполняют также роль фильтров, не пропускающих сквозь себя пакеты, не адресованные другой части сети. Мосты не имеют механизмов управления потоками. Поэтому, если входной поток кадров больше выходного, то буферы переполняются и кадры выбрасываются. Нередко кадры, которые в течение заданного времени не могли быть переданы, также ликвидируются. Мосты (рис. 72) обычно решают следующие задачи: Увеличивают размер сети. Увеличивают максимальное количество компьютеров в сети. Устраняют узкие места, появляющиеся в результате подключения избыточного числа компьютеров и, как следствие, возрастания трафика. Мосты разбивают перегруженную сеть на отдельные сегменты с уменьшенным трафиком. В итоге каждая подсеть будет работать более эффективно. |