Тема 6.4 Использование сетевых возможностей

В лекции кратко рассмотрены виды сетевого оборудования: cетевые кабели, адаптеры, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, приводятся их характеристики (параметры), различные сетевые протоколы (TCP/IP, ARP, DHCP, http, FTP, POP, SMTP), а также классы сетей и другой терминологией, связанной с компьютерными сетями.

Вопросы:

1. Оборудование для локальных сетей

2. Сетевые протоколы

Оборудование для локальных сетей

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 пооптическому 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

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