Проектирование локальной сети

     Скорости  передачи информации по инфракрасному  каналу обычно не превышают 5–10 Мбит/с, но при использовании инфракрасных лазеров может быть достигнута скорость более 100 Мбит/с. Секретность передаваемой информации, как и в случае радиоканала, не достигается, также, требуются сравнительно дорогие приемники и передатчики.

 

4. Аппаратура локальных  сетей

     Аппаратура локальных сетей обеспечивает реальную связь между абонентами. Выбор аппаратуры имеет важнейшее значение на этапе проектирования сети, так как стоимость аппаратуры составляет наиболее существенную часть от стоимости сети в целом, а замена аппаратуры связана не только с дополнительными расходами, но зачастую и с трудоемкими работами.

     К аппаратуре локальных сетей относятся:

1. кабели для передачи информации;
2. разъемы для присоединения кабелей;
3. согласующие терминаторы;
4. сетевые адаптеры;
5. репитеры;
6. трансиверы;
7. концентраторы.

     О первых трех компонентах сетевой аппаратуры уже говорилось в предыдущих разделах. А сейчас следует остановиться на функциях остальных компонентов.

1. Сетевые адаптеры

     Сетевые адаптеры (они же контроллеры, карты, платы, интерфейсы, NIC – Network Interface Card) – это основная часть аппаратуры локальной сети. Назначение сетевого адаптера – сопряжение компьютера (или другого абонента) с сетью, то есть обеспечение обмена информацией между компьютером и каналом связи в соответствии с принятыми правилами обмена. Именно они реализуют функции двух нижних уровней модели OSI. Плата сетевого адаптера обычно имеет также один или несколько внешних разъемов для подключения к ней кабеля сети.

Рис. 4.1 – Плата сетевого адаптера 

     К основным сетевым функциям адаптеров  относятся:

1. гальваническая развязка компьютера и кабеля локальной сети (для этого обычно используется передача сигналов через импульсные трансформаторы);
2. преобразование логических сигналов в сетевые (электрические или световые) и обратно;
3. кодирование и декодирование сетевых сигналов, то есть прямое и обратное преобразование сетевых кодов передачи информации (например, манчестерский код);
4. опознание принимаемых пакетов (выбор из всех приходящих пакетов тех, которые адресованы данному абоненту или всем абонентам сети одновременно);
5. преобразование параллельного кода в последовательный при передаче и обратное преобразование при приеме;
6. буферирование передаваемой и принимаемой информации в буферной памяти адаптера;
7. организация доступа к сети в соответствии с принятым методом управления обменом;
8. подсчет контрольной суммы пакетов при передаче и приеме.

 

     Все остальные аппаратные средства локальных  сетей (кроме адаптеров) имеют вспомогательный  характер, и без них часто можно  обойтись. Это сетевые промежуточные  устройства.

2. Трансиверы или приемопередатчики

     Трансиверы или приемопередатчики (от английского TRANsmitter + reCEIVER) служат для передачи информации между адаптером и кабелем сети или между двумя сегментами (частями) сети. Трансиверы усиливают сигналы, преобразуют их уровни или преобразуют сигналы в другую форму (например, из электрической в световую и обратно). Трансиверами также часто называют встроенные в адаптер приемопередатчики.

3. Репитеры

     Репитеры или повторители (repeater) выполняют более простую функцию, чем трансиверы. Они не преобразуют ни уровни сигналов, ни их физическую природу, а только восстанавливают ослабленные сигналы (их амплитуду и форму), приводя их к исходному виду. Цель такой ретрансляции сигналов состоит исключительно в увеличении длины сети (рис. 5.7).

Рис. 4.2 – Соединение репитером двух сегментов сети

4. Концентраторы

     Концентраторы (хабы, hub), как следует из их названия, служат для объединения в сеть нескольких сегментов. Концентраторы (или репитерные концентраторы) представляют собой несколько собранных в едином конструктиве репитеров, они выполняют те же функции, что и репитеры.

Рис. 4.3 – Схема концентратора 

     Преимущество  подобных концентраторов по сравнению  с отдельными репитерами в том, что  все точки подключения собраны  в одном месте, это упрощает реконфигурацию сети, контроль и поиск неисправностей. К тому же все репитеры в данном случае питаются от единого качественного источника питания.

5. Коммутаторы

     Коммутаторы (свичи, коммутирующие концентраторы, switch), как и концентраторы, служат для соединения сегментов в сеть. Они также выполняют более сложные функции, производя сортировку поступающих на них пакетов.

     Коммутаторы передают из одного сегмента сети в  другой не все поступающие на них  пакеты, а только те, которые адресованы компьютерам из другого сегмента. Пакеты, передаваемые между абонентами одного сегмента, через коммутатор не проходят. При этом сам пакет коммутатором не принимается, а только пересылается.

 

5. Стандарты линий  связи

1. 10–BASE–5

     В качестве среды передачи используется толстый (желтый) коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Максимальная длина сегмента сети составляет 500 м, общая длина всех сегментов не более 2500 м. Общее число участников на один сегмент не более 100. Расстояние между участниками кратно 2.5 м.

     Соединение  участников с линией связи производится через трансиверы (устройства приема/передачи информации). Длина кабеля, соединяющего участника с трансивером не более 50 м.

     Сегменты  заканчиваются терминаторами, один из которых должен быть заземлен.

     Скорость 10Мбит/с

     Характеристики:

     – низкая скорость

     + высокое качество

2. 10–BASE–2

     В качестве среды передачи используется тонкий коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Максимальная длина сегмента сети составляет 185 м, общая длина всех сегментов, соединенных через повторители не более 925 м. Общее число участников на один сегмент не более 30. Расстояние между соседними станциями не менее 0.5 м.

     Сегменты  заканчиваются терминаторами, один из которых должен быть заземлен. Ответвления  от сегмента недопустимы.

     Скорость 10Мбит/с

     Характеристики:

     – низкая скорость

     + низкая стоимость

3. 10–BASE–T

     В качестве среды передачи используется неэкранированная витая пара третьей категории (кабель состоит из 4-х пар проводов и сертифицирован на частоту до 10МГц).

     Для приема/передачи используются две пары проводов. Максимальная длина кабеля между соседними участниками 100м, а общий размер сети не более 500м. Количество станций в сети не более 1024.

     В качестве разъемов применяются 8–ми  канальные разъемы типа RJ-45. Производится соединение типа «точка–точка», физическая топология сети – «звезда».

     Скорость 10 Мбит/с.

     Характеристики:

     – низкая скорость

     + большой размер сети

4. 100–BASE–T

     Среда передачи – неэкранированная витая пара пятой категории (4 пары проводов, сертифицированных на частоту 100МГц).

     Скорость  передачи 100Мбит/с.

     Характеристики:

     + хорошая скорость

     + наибольшая распространенность для витой пары

5. 100–BASE–FL

     Среда передачи – оптоволоконный кабель. Этот стандарт предназначен для соединения станций с концентратором. Для этого используются два оптоволоконных кабеля для приема и передачи.

     Для многомодового кабеля длина сегмента до 2 км, для одномодового – при  дуплексном режиме работы концентратора  и станции больше 100 км, при стандартном  оборудовании – до 10 км.

     Скорость 100Мбит/с.

     Характеристики:

     + хорошая скорость

     – высокая стоимость

6. Группа  стандартов GIGABIT

     Используется  несколько стандартов передачи данных со скоростями тысячи Мбит/с. Наиболее распространенные:

     1000–BASE–F – Данные передаются по оптоволоконному кабелю

     1000–BASE–T – Используется витая пара категории 5+. Данные передаются по двум парам (прием/передача) сигналами 4–х уровней на расстояние до 25м.

     1000–BASE–T4 – Использует витую пару категории 5+. Для приема и передачи используется по две пары проводов длиной до 100м.

     Характеристики:

     + высокая скорость

     – высокая стоимость

6. Задания для выполнения

     Построить схему сети университета и ее модель с указанием топологии сетей  и стандартов линий связи. Основными  критерием выбора должны быть: экономичность  и достаточная пропускная способность. Сделать приблизительный расчет количества материалов и стоимости такой сети с учетом «сетевой» аппаратуры.

     Исходные  данные приведены в таблице.

 
 

     Объяснить, чем Вы руководствовались при выборе тех или иных элементов сети и указать их преимущества.

7. Контрольные вопросы

1. Какие топологии  сетей вы знаете?
2. Чем отличается локальная сеть от глобальной?
3. Может ли быть компьютер одновременно клиентом и сервером?
4. Сколько проводов в витой паре?
5. Можно ли назвать соединение шина с соединенными концами – кольцом?
6. Чем отличается свитч (switch) от хаба (hub)?
7. Для чего нужен Терминатор?
8. Каково назначение сетевого адаптера?
9. Чем отличается витая пара в стандартах 100-BASE-T и 1000-BASE-T?
10. Чем обусловлена задержка в оптоволоконных и электрических кабелях?