11038

Сетевое оборудование. Семейство технологий Ethernet (стандарт 802.3)

Практическая работа

Информатика, кибернетика и программирование

Сетевое оборудование В данном разделе рассматриваются работа физического и канального уровней модели ОСИ сетевых интерфейсов и линий связи. На канальном уровне сетевое оборудование реализует тот или иной метод доступа. Таким образом например Ethernet является как метод

Русский

2013-04-03

84.5 KB

10 чел.

Сетевое оборудование

В данном разделе рассматриваются работа физического и канального уровней модели ОСИ - сетевых интерфейсов и линий связи. На канальном уровне сетевое оборудование реализует тот или иной метод доступа. Таким образом, например Ethernet является как методом доступа (в теории) так и стандартом на сетевое оборудование.

Семейство технологий Ethernet (стандарт 802.3)

Стандартизацией в данной области занимается международная ассоциация инженеров по электротехнике и электронной технике (IEEE). Стандарт Ethernet был опубликован в начале 1973г. Первые варианты были рассчитаны на скорость 10мбит\с. Сегодня используются 100мбит\с и 1Гбит\с. В теории существует стандарт на 10Гбит\с. Ethernet требует обратной совместимости – любое высокоскоростное устройство обязано поддерживать работу с любыми разноскоростными. Это даёт возможность модернизировать сеть постепенно.

Реализация физического уровня в сетях Ethernet.

1) 10Base – 2(5) (коаксиальный кабель)

Мбит\с       узкополосная передача –            Метры 200м (500м). Иногда здесь

                   По одной физической                 не метры, а тип провода (линии).

                   линии в даны момент

                   времени один

                   информационный поток.

Оба варианта работают с топологией шина и использует коаксиальный кабель.

10Base – 2 – тонкий коаксиальный кабель

10Base – 5 – толстый коаксиальный кабель

Более толстый кабель обладает меньшими потерями, тянется на большие расстояния и позволяет подключать больше узлов. Больше используется тонкий кабель, т.к. он существенно проще в монтаже.

                                                   

50 Ом                                                                                50 Ом

                                30(100) ПК

                               200(500)м

По краям сегмента устанавливаются терминаторы, которые обеспечивают электрическое согласование. Только один из терминаторов должен быть заземлён. Заземление защищает сетевые платы.

2) 10Base – T (витая пара)

    100(1000) Base – TX

         Twisted pair

Витая пара – это восемь попарно скрученных проводов. Витая пара и другие компоненты (вилки, разъемы и т.д.) делятся на категории. Чем выше категория тем выше частота и допустимая скорость работы.

5      100\1000 Мбит\с

5е     

6       100

7

На скоростях 10 и 100 используются 4 провода из восьми, а на скорости 1000 все восемь проводов.

Существуют 2 варианта разводки: “A” ,“B”.

Во всей сети должен использоваться один из этих двух вариантов.

Используется топология звезда, причём для соединения “Hub” - ”ПК” используются, так называемые, прямые провода. Для прямого соединения двух ПК необходим ,так называемый, перекрестный кабель (crossover).

                          

                     

                  100м                                                       вилка

                                                                                                            RJ – 45

                                                                                     Розетка

Вилки устанавливаются на кабель с помощью обжимного инструмента, а в розетке кабель заделывается вручную. Теоретически в одной сети может находиться 1024 узла. На практике всё определяется возможностями huba  или switch’ а.

3) 10Base – F (100(1000) Base – FX) (оптоволокно)

           Fiber optic

Чаще всего оптоволокно не используется во всей сети, а устанавливается отдельными отрезками в особо ответственных местах.

Каждый отрезок оптоволокна с двух концов заканчивается оптоэлекрическими преобразователями (трансивер, Mediaconverter).

           220B                         Опторазъём 

                                                                                                                   RJ – 45     

AUI(DIX)

                                                                                                      BNC

Внутренние разъёмы у трансиверов оптические, а внешние электрические, причём существуют трансиверы для преобразования оптоволокна и в витую пару и в коаксиальный кабель. В стандартах Ethernet максимальная длина отрезка оптоволокна равна двум километрам.  Разъёмы ставятся на оптоволокно при помощи специального сварочного инструмента S-RDIF.

Соединение сегментов на физическом уровне.

Для подобных соединений используются т.н. повторители (Repeater). Один репитер увеличивает протяженность сети в 2 раза (в 2 сегмента).

Repeater соединяет только однотипные кабели. Трафик соединённых сегментов складывается, поэтому репитеры разумно использовать для удлинения сети и неразумно для увеличения числа узлов. По правилам Ethernet можно соединить максимум пять сегментов четырьмя репитерами, но компьютеры можно подсоединить только к трём из пяти.

       5-4-3

В топологии звезда роль репитера играют Hub’ы и Switch’и , т.е. они являются многопортовыми репитерами. Соединения между Hub’ами подчиняются правилу “5-4-3”. Switch’и можно соединять без ограничений. Hub’ы и Switch’и можно соединять вперемешку.

Использование Hub’ов Switch’ей.

Hub - концентратор

Switch – коммутатор

Это устройства различаются внутренней логикой работы. Hub работает на физическом уровне, а Switch на канальном. Hub’ы и Switch’и имеют следующие общие характеристики:

1)Число портов для витой пары (от 4 до 48). Помимо портов RJ -45 могут присутствовать дополнительные порты. На Hub’ах один из портов предназначен для соединения с другим Hub’ом (Uplink). В Switch’ах все порты равны. Большинство устройств поддерживают автоматическую настройку скорости портов (N-WAX).

2)Скоростные характеристики. В простейших моделях все порты могут работать только с одной скоростью (со скоростью самого медленного из подключенных). Продвинутые модели могут устанавливать скорость каждого порта независимо. В технологии 1000Base – TX используются только Switch’и.

Hub

Switch

Hub посылает пакет на один порт во все остальные порты. Пакет никак не обрабатывается (кроме усиления), поэтому нет задержки передачи данных.

Switch содержит коммутационную матрицу и пересылает пакет только в порт получателя, т.е. через Switch могут одновременно на полной скорости несколько пар узлов.

Беспроводные технологии (радио Ethernet).

При передаче данных по радио каналу нужно учитывать два основных параметра (частота и мощность).

1)Частота. Использование всего диапазона радиочастот регулируется государством. Примеры:

20Гц – 20кГц – звук

~100кГц – ультразвук

~20МГц – гражданская радиосвязь

>=40МГц до 1ГГц – TV

900МГц – DAKT, GSM

>1ТГц – оптическое излучение

Все частоты делятся на лицензированные и нелицензированные. Оборудование для беспроводных локальных сетей использует т.н. ISM-диапазон (частоты для промышленного, научного или медицинского оборудования). В нашей стране диапазон – 2.4ГГц.

Измеряемая мощность должна быть ограничена. Увеличить дальность при той же мощности можно при помощи направленных антенн. В технологиях радио Ethernet излучаемая мощность позволяет передавать данные на несколько сотен метров. На практике дальность ,в основном, ограничивается местными условиями.

Wi-Fi – семейство технологий радио Ethernet (научно называется 802.11х) (х-a,b,g).

a-частота 5ГГц со скоростью 54Мбит\с.

b-частота 2.4ГГц со скоростью 11Мбит\с.

g-частота 2.4ГГц со скоростью 54Мбит\с.

Варианты b,g могут совместно работать друг с другом. Реальная скорость существенно меньше при включении алгоритмов шифрирования скорость падает ещё больше. Беспроводная сеть может работать в одном из двух режимов ad-HOC – прямое соединение двух узлов.

Для каждой конкретной сети задаётся идентификатор (SSID) произвольно символьное название для подключения к этой сети надо знать этот (SSID).

Для соединения нескольких узлов необходима точка доступа (Access point).

Чаще всего точка доступа включена в состав более сложных узлов, например Switch’ей, но также выпускаются в виде отдельных узлов. Точка доступа играет ту же роль что Hub и Switch. Такой режим работы называется инфраструктурой.  

 

Сетевые платы.

По стандартам Ethernet в один ПК можно установить до четырёх сетевых плат. Сетевая платя подключается к одной из шин на системной плате (ISA, PCI)

133Мбайт\с                                                                                               16Мбайт\с

Несколько устройств подключенных к системе будут делить её пропускную способность. Интегрированные сетевые платы также структурно подключаются к этим шинам. Работой сетевой платы управляет специализированный процессор. От него зависят скоростные характеристики платы, нагрузка на CPU, совместимость с ОС, а также поддержка различных фирменных технологий. Все сетевые платы оснащаются как минимум одним разъёмом для витой пары. На некоторых может быть до трёх портов. Несколько разъёмов могут работать только по очереди, причём переключение между ними может быть автоматическим или ручным. Все сетевые платы имеют разъём для установки ПЗХ удалённой нагрузки (Boot Rom). Эта микросхема позволяет загружать ОС из образа расположенного на сервере удаленной загрузки. Интегрированные сетевые платы способны осуществлять удалённую загрузку не требуя дополнительных микросхем ПЗУ. Большинство сетевых плат поддерживают технологию под названием Wake-One-Laid, позволяющую технически включить ПК сигналом из сети. Эта технология должна поддерживаться как сетевой так и системной платой. Разрешается она в Bios setup. Каждая сетевая плата при производстве получает уникальный физический паспорт (MAC-адрес). Это шестнадцатеричное число от 0 до 248  . Весь диапазон MAC-адресов разделён между производителями. MAC-адрес можно подделать в исходящих пакетах на уровне ОС.

Модемы.

По области применения модемы бывают двух видов:

1)Для выделенной линии. Работают парами (одной модели). Со своей линией связи.

2)Модемы для коммутируемых линий (телефонные) – такие модемы способны связываться через телефонную линию с любыми себе подобными. Скорость таких соединений до 56кбит\с. Реальная скорость ,в основном, зависит от телефонной станции и телефонных линий. Конструктивно модемы бывают внутренние и внешние. Внешние модемы подключают к последовательным портам (COM, USB). С точки зрения скорости разницы между внутренними и внешними нет. Структурно модем состоит из двух частей:

1)аналоговая (телефонная).

2)цифровая - отвечает за обработку цифровых сигналов (DSP) – он отвечает за сжатие данных, обработку ошибок, установку и разрыв связи. В некоторых модемах цифровая часть отсутствует – они называются VIN (SOFT) модемы.

Модемы, содержащие обе части, называются HARD модемы. SOFT модемы могут не работать в системах ,отличных от Windows.

Маршрутизаторы (Router).

Маршрутизатор должен иметь минимум два сетевых интерфейса и управляться с помощью программного обеспечения. Бывают маршрутизаторы в виде отдельных устройств, а также могут быть построены на базе ПК нескольких сетевых плат плюс ПО (Keno win route firewall, user gate, isa server). Типичное применение маршрутизатора – подключение локальных сетей к Интернету.

        Internet

Внешний порт маршрутизатора – WAN, а внешние – LAN.

Internet

Например: 4 RJ – 45.


Hub/Switch

Т

Т

А

В

С

D

C

C

C

C

C

D

C

D

A

B

C

D

AD

LAN

WAN

LAN

WAN


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50271. Роль среднего и заднего мозга в регуляции опорно-двигательного аппарата 242 KB
  Второй и последующий уровни регуляции работы опорно-двигательного аппарата являются надсегментарными (сравнить с сегментарным уровнем – спинным мозгом – посегментно замыкающиеся дуги спинальных двигательных рефлексов).
50272. РОЛЬ МОЗЖЕЧКА И СТРУКТУР ПЕРЕДНЕГО МОЗГА В РЕГУЛЯЦИИ ДВИГАТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ 2 MB
  Зернистый слой состоит из клеток-зерен и клеток Гольджи. Клетки-зерна – единственные возбуждающие нейроны коры мозжечка. Аксоны клеток-зерен уходят к молекулярному слою, образуя там Т-образные разветвления и контактируя с параллельными волокнами.
50273. ФИЗИОЛОГИЯ ПЕРЕДНЕГО МОЗГА И ЕГО УЧАСТИЕ В РЕГУЛЯЦИИ МЫШЕЧНОГО ТОНУСА И ДВИЖЕНИЯ 278 KB
  Стриопаллидарная система – это система, обеспечивающая сложные поведенческие акты, а у человека – и психофизиологические реакции. Стриопаллидарная система является последней подкорковой инстанцией, ближайшей подкоркой, частью конечного мозга, обеспечивающей связи ассоциативной и моторной коры.
50274. ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ВИСЦЕРАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ. РОЛЬ ГОРМОНОВ В РЕГУЛЯЦИИ 356.5 KB
  Взаимодействие функций организма как целостной системы достигается за счет деятельности его механизмов регуляции. Нарушение этих механизмов ведет к рассогласованию функций, к дезадаптации организма, т.е. к развитию различных патологических состояний.
50275. РЕГУЛЯЦИЯ ВИСЦЕРАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА. ФИЗИОЛОГИЯ АВТОНОМНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ 104 KB
  Разгружают ЦНС от переработки дополнительной информации; Объективизируют регуляцию внутренних органов, обеспечивают местные механизмы регуляции висцеральных функций (интрамуральный ганглий сердца – цетр кардиокардиальных рефлексов); Надежность регуляции внутренних органов.
50276. ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ. ФИЗИОЛОГИЯ АНАЛИЗАТОРОВ 182.5 KB
  ЦНС получает информацию о внешнем мире и внутреннем состоянии организма от специализированных к восприятию раздражений органов рецепции. Многие органы рецепции называют органами чувств потому, что в результате их раздражения и поступления от них импульсов в кору больших полушарий головного мозга
50277. ФИЗИОЛОГИЯ БОЛИ 161.5 KB
  Соматическая: поверхностная (кожа) и глубокая (мышцы, суставы, связки, кости). Висцеральная – во внутренних органах (воспаление, деструкция, дискинезия, нарушение кровоснабжения); Проекционная (фантомная). Отраженная (зоны Захарьина-Геда)
50278. Промежуточный мозг 64.5 KB
  Анатомически промежуточный мозг (diencephalon) является отделом мозгового ствола. Однако, в отличие от среднего и продолговатого мозга, промежуточный мозг в эмбриогенезе формируется вместе с большими полушариями из переднего мозгового пузыря.
50279. ФИЗИОЛОГИЯ ЗРИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗАТОРА 6.53 MB
  Определение ЗА: это сенсорная система, воспринимающая электромагнитные излучения с длинами волн видимого диапазона (400 – 760 нм) и формирующая световые ощущения.