Сетевые устройства и средства коммуникаций

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К лабораторным работам

по дисциплине «Компьютерные сети»

для специальностей 7.091501 «Компьютерные системы» и

7.091502 «Системное программирование»

Донецк – 2011 г.

Аннотация

Учебная дисциплина «Компьютерные сети» является нормативной и входит в цикл профессиональной и практической подготовки бакалавра.

Предмет дисциплины - теоретические и практические основы в области компьютерных сетей.

Цель дисциплины - обеспечить знание теоретических и практических основ в организации и функционировании компьютерных сетей, умение применять в профессиональной деятельности распределенные данные, программы и ресурсы сетей.

Целью лабораторного практикума является приобретения студентами базовых знаний по проектированию и обслуживанию локальных сетей передачи данных в профессиональной деятельности сетевых и системных администраторов.

Изучение курса помогает обеспечить необходимый первоначальный уровень знаний по сетевому аппаратному обеспечению, сетевым операционных системам и сетевым приложениям, а также приобрести базовый уровень профессиональной подготовки по специальности «Компьютерные системы и сети».

После изучения этого модуля сту­денты будут знакомы с правилами проектирования локальных сетей, теорией и стандартами передачи данных, а также алгоритмами работы и функциональными возможностями сетевых устройств.

Анотація

Учбова дисципліна «Комп'ютерні мережі» є нормативною і входить в цикл професійної і практичної підготовки бакалавра.

Предмет дисципліни - теоретичні і практичні основи в області комп'ютерних мереж.

Мета дисципліни - забезпечити знання теоретичних і практичних основ в організації і функціонуванні комп'ютерних мереж, уміння застосовувати в професійній діяльності розподілені дані, програми і ресурси мереж.

Метою лабораторного практикуму є придбання студентами знань по проектуванню і обслуговуванню локальних мереж передачі даних в професійній діяльності мережених адміністраторів.

Вивчення курсу допомагає забезпечити необхідний рівень знань по мережному апаратному забезпеченню, мережним операційних системам і мережним пристроям, а також придбати базовий рівень професійної підготовки за фахом «Комп'ютерні системи і мережі».

Після вивчення цього модуля сту­денти будуть знайомі з правилами проектування локальних мереж, теорією і стандартами передачі даних, а також алгоритмами роботи і функціональними можливостями мережних пристроїв.

СОДЕРЖАНИЕ

	Название	стр.
Вступ
Лабораторная работа №1. Сетевые устройства и средства коммуникаций.
Лабораторная работа №2. Изучение вопросов конфигурации сетей Еthernet
ДОДАТОК А. Варианты заданий
ДОДАТОК С. Пример выполнения расчета
Лабораторная работа №3. Изучение вопросов конфигурации сетей Fast Ethernet
ДОДАТОК А. Варианты заданий
ДОДАТОК Б. Пример выполнения расчета
Лабораторная работа №4. Механизм адресации в IP-сетях
Лабораторная работа №5. Моделирование простой сети.
Лабораторная работа №6. IP-маршрутизация
Лабораторная работа №7. Настройка маршрутизаторов. Моделирование сети со статической маршрутизацией
Лабораторная работа №8.Динамическая маршрутизация
Лабораторная работа №9. Лабораторная работа №9. Списки управления доступом ACL
Лабораторная работа №10.Преобразование сетевых адресов NAT
Рекомендованная литература

ВСТУП

Лабораторний практикум складений відповідно до програми курсу “Комп’ютерні мережі” і призначений для студентів спеціальності “Комп'ютерна інженерія” як денного, так і заочного прискореного відділень. Мета практикуму – закріплення знань, що отримані при вивченні теоретичної частини курсу й придбання практичних навиків розрахунку і проектування комп'ютерних мереж.

Практикум охоплює розділи базового курсу “Комп’ютерні мережі”, які вивчають фізичне середовище передачі даних локальних обчислювальних мереж, топології комп'ютерних мереж, питання їх проектування і тестування.

Лабораторний практикум включає виконання шести лабораторних робіт. У посібнику для кожної лабораторної роботи вказані мета і основний вміст роботи. Приведені теоретичні відомості, необхідні для проведення роботи, порядок виконання роботи, методичні вказівки і контрольні питання для самоперевірки.

Лабораторная работа №1

Сетевые устройства и средства коммуникаций

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель и 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 ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость и безопасность передачи данных.

Сетевые устройства

Сетевые карты отвечают за передачу информации между единицами сети. Любая сетевая карта состоит из разъема для сетевого проводника и микропроцессора, что кодирует/декодирует сетевые пакеты, а так же вспомогательных программно-аппаратных комплексов и служб. Каждая карта имеет свой MAC-адрес – уникальный идентификатор устройства.

Рисунок 1.1 – Сетевая карта

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащищен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров).

Рисунок 1.2 – Коаксиальный кабель

Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.

Рисунок 1.3 –Присоединение адаптера к тонкому коаксиальному кабелю

Рисунок 1.4 – Соединение компьютеров сети тонким кабелем

Минимальный набор оборудования для односегментной сети на тонком кабеле должен включать в себя следующие элементы:

· сетевые адаптеры (по числу объединяемых в сеть компьютеров);

· отрезки кабеля с BNC-разъемами на обоих концах, общая длина которых достаточна для объединения всех компьютеров;

· BNC Т-коннекторы (по числу сетевых адаптеров);

· один BNC терминатор без заземления;

· один BNC терминатор с заземлением.

Если сеть создается из нескольких сегментов с использованием репитеров и концентраторов, то надо учитывать, что некоторые концентраторы имеют встроенные 50-омные терминаторы (иногда – отключаемые), что упрощает проблемы согласования.

Еthernet-кабель (RG-8, 10Base5)

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (англ. thick) или желтый кабель (англ. yellow cable). Он использует 15–контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Средняя скорость передачи данных 10 Мбит/с. 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 (RG-58, 10Base2)

Более дешевым, чем Ethernet–кабель является соединение Cheapernet-кабель (RG–58) или, как его часто называют, тонкий (англ. thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в 10 Мбит/с. При соединении сегментов Cheapernet–кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet–кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР–50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T–connectors). Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а минимум – 0,5 м, общее расстояние для сети на Cheapernet–кабеля – около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

Широкополосный коаксиальный кабель

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (англ. repeater – повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией типа «шина» или «дерево» коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

Витая пара (10BaseT)

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое «витой парой» (англ. twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и беспроблемная установка.

Неэкранированная витая пара состоит из восьми проводов. Каж­дый провод изолирован отдельно; все восемь проводов собраны в че­тыре свитые пары. Завивка проводов предотвращает перекрестные помехи, наводимые соседними парами и внешними источниками. Все четыре пары помещены в общую оболочку.

Рисунок 1.5 – Витая пара

С кабелями типа «витая пара» используются разъемы RJ45, те же, что и у стандартных телефонных кабелей, только с восемью контактами вместо четырех или шести.

Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

В телефонных сетях витая пара используется уже не одно десяти­летие, а вот к компьютерным сетям ее приспособили относительно недавно. Витая пара вытеснила коаксиальный кабель из мира ЛВС благодаря нескольким явным преимуществам. Во-первых, кабель «ви­тая пара» состоит из восьми отдельных проводов, что делает его гиб­че коаксиального и, соответственно, облегчает его укладку. Во-вто­рых, к прокладке кабелей для ЛВС можно смело привлекать тысячи готовых квалифицированных монтажников телефонных кабелей. В новых зданиях зачастую телефонный и сетевой кабели одновременно укладывает один и тот же подрядчик.

Минимальный набор оборудования для сети на витой паре включает в себя следующие элементы:

· сетевые адаптеры (по числу объединяемых в сеть компьютеров), имеющие UTP-разъемы RJ-45;

· отрезки кабеля с разъемами RJ-45 на обоих концах (по числу объединяемых компьютеров);

· один концентратор, имеющий столько UTP-портов с разъемами RJ-45, сколько необходимо объединить компьютеров.