Аппаратура 10BASE5 (“толстый” кабель)

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

РАСЧЕТ КОНФИГУРАЦИИ СЕТИ ETHERNET

Цель работы: Целью работы является изучение вопросов конфигурации сетей Ethernet

Общие теоретические сведения

Наибольшее распространение среди локальных вычислительных сетей получила сеть Ethernet (стандарт IEEE 802.3). Стандарт определяет множественный доступ к моноканалу типа “шина” с обнаружением конфликтов и контролем передачи (по-русски МДКН/ОК - метод доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (столкновений), по-английски CSMA/CD – Carrier-Sense Multiple Access/Collision Detection). Основные характеристики стандарта IEEE 802.3 следующие: топология – “шина”, скорость передачи – 10 Мбит/с, метод доступа - CSMA/CD, передача узкополосная (моноканал). Передача идет пакетами переменной длины. Предусмотрена индивидуальная, групповая и широковещательная адресация.

Помимо стандартной топологии типа “шина” применяются также топологии типа “пассивная звезда” и “дерево”. При этом предполагается использование репитеров и пассивных (репитерных) концентраторов, соединяющих между собой различные части (сегменты) сети (рис. 1).

В качестве сегмента может выступать единичный абонент. Главное – чтобы в полученной в результате топологии не было замкнутых путей (петель). Фактически получается, что абоненты соединены все в ту же “шину”, так как сигнал от каждого из них распространяется сразу во все стороны и не возвращается назад.

Для сети Ethernet стандарт определяет четыре основных типа среды передачи:

- 10BASE5 (“толстый” коаксиальный кабель);

- 10BASE2 (“тонкий” коаксиальный кабель);

- 10BASE-T (витая пара);

- 10BASE-F (оптоволоконный кабель).

Обозначение среды передачи включает в себя три элемента: цифра “10” означает скорость передачи 10 Мбит/с, слово BASE означает передачу в основной полосе частот (т.е. без модуляции высокочастотного сигнала), а последний элемент означает допустимую длину сегмента: “5” – 500 метров, “2” – 200 метров (точнее, 185 метров) или тип линии связи: “T” – витая пара (от английского “twisted-pair”, “F” – оптоволокно (от английского “fiber optic”).

Аппаратура 10BASE5 (“толстый” кабель)

Аппаратные средства 10BASE5 представлены на рис. 2, а схема подсоединения адаптера к “толстому” кабелю – на рис. 3.

“Толстый” коаксиальный кабель имеет диаметр 0,5 дюйма (около 1 см) и отличается высокой жесткостью, что приводит к большим трудностям монтажа аппаратуры. Волновое сопротивление “толстого” коаксиального кабеля – 50 Ом. Максимальная длина сегмента – 500 метров (без репитеров). Широко распространены “толстые” кабели типа RG-8 и RG-11.

Для соединения кусков “толстого” коаксиального кабеля и присоединения к нему терминаторов используются разъемы N-типа. Два разъема N-типа соединяются с помощью Barrel-коннекторов.

На концах кабеля сегмента должны быть установлены 50-омные терминаторы N-типа, один из которых надо заземлить.

Для присоединения трансиверов к “толстому” кабелю чаще всего используют AMP соединитель.

Непосредственно на кабеле размещается специальный трансивер (или MAU – Medium Attachment Unit), присоединяемый к сетевому адаптеру с помощью гибкого многопроводного трансиверного кабеля AUI (диаметром около 1 см), состоящего из 4 витых пар, имеющего на концах 15-контактные разъемы (DIX-разъемы типа “вилка”). Длина обычного трансиверного кабеля может достигать 50 м, а более тонкого и гибкого офисного варианта трансиверного кабеля – до 12,5 м. Трансивер питается от источника питания компьютера.

Трансивер (transmitter+receiver=transceiver – приемопередатчик) – это часть сетевого адаптера, которая выполняет следующие функции:

- прием и передачу данных с кабеля на кабель;

- определение коллизий на кабеле;

- электрическая развязка между кабелем и остальной частью адаптера;

- защита кабеля от некорректной работы адаптера.

Допускается подключение к одному сегменту не более 100 трансиверов, причем расстояние между подключениями трансиверов не должно быть меньше 2,5 м.

Схема соединения компьютеров сегмента сети на “толстом” кабеле показана на рис. 4.

Сетевой адаптер, работающий с “толстым” кабелем, должен иметь внешний 15-контактный AUI-разъем (разъем DIX типа “розетка”).

Стандарт разрешает использование в сети не более 4 репитеров (репитерных концентраторов) и, соответственно, не более 5 сегментов кабеля. Это дает максимальную длину сети 10BASE5 равную 2500 метров. Только 3 сегмента из 5 могут быть нагруженными, то есть такими, к которым подключаются компьютеры. Между нагруженными сегментами должны быть ненагруженные сегменты, так что максимальная конфигурация сети представляет собой два нагруженных крайних сегмента, которые соединяются ненагруженными сегментами еще с одним центральным нагруженным сегментом.

Правило применения репитеров (репитерных концентраторов) в сети Ethernet 10BASE5 носит название “правило 5-4-3”: 5 сегментов, 4 репитера (репитерных концентратора), 3 нагруженных сегмента.

Каждый репитер (репитерный концентратор) подключается к сегменту одним своим трансивером, поэтому к нагруженным сегментам можно подключить не более 99 компьютеров. Максимальное количество компьютеров в сети 10BASE5 составляет 99·3=297 компьютеров.

Минимальный набор оборудования для односегментной сети на “толстом” кабеле включает в себя следующие элементы:

- сетевые адаптеры (по числу объединяемых компьютеров);

- “толстый” кабель с разъемами N-типа на концах, общая длина которого достаточна для объединения всех компьютеров сети;

- трансиверные кабели с 15-контактными разъемами на концах длиной от компьютера до “толстого” кабеля (по количеству сетевых адаптеров);

- трансиверы (по количеству сетевых адаптеров);

- два Barrel-коннектора N-типа для присоединения терминаторов на концах кабеля;

- один N-терминатор без заземления;

- один N-терминатор с заземлением.

2.3. Аппаратура 10BASE2 (“тонкий” кабель)

“Тонкий” коаксиальный кабель отличается от “толстого” меньшей толщиной - диаметр около 0,5 дюйма (5 мм), большей гибкостью, большим удобством монтажа, меньшей стоимостью. “Тонкий” кабель имеет волновое сопротивление 50 Ом и требует 50-омного оконечного согласования. Максимальная длина сегмента – 185 метров (без репитеров).

Самым большим недостатком “тонкого” кабеля является меньшая допустимая длина сегмента (до 185 м). Наиболее распространенные типы “тонкого” коаксиального кабеля – это RG-58 /U, RG-58 A/U, RG-58 C/U.

Аппаратные средства 10BASE2 представлены на рис. 5, а схема подсоединения адаптера к “тонкому” кабелю – на рис. 6.

Если вся сеть выполняется на “тонком” кабеле, то, согласно стандарту, количество сегментов не должно превышать пяти (общая длина сети составит 925 м, потребуется четыре репитера). При этом на одном сегменте не должно быть больше 30 абонентов, включая репитеры, то есть общее число компьютеров в сети на базе “тонкого” кабеля не может быть больше (30-1)·3=87. Минимальное расстояние между компьютерами – 1 м.

Стандарт 10BASE2 предусматривает использование репитеров (репитерных концентраторов), применение которых также должно соответствовать “правилу 5-4-3”.

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 двух концах, общая длина которых достаточна для объединения всех компьютеров;

- BNC T-коннекторы (по числу сетевых адаптеров);

- один BNC терминатор без заземления;

- один BNC терминатор с заземлением.