Проведение компьютерной сети

       CAT6 (полоса частот 250 МГц) - применяется  в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит  из 4-х пар проводников и способен  передавать данные на скорости до 10000 Мбит/с. Добавлен в стандарт в июне 2002 года. Существует категория CAT6е, в которой увеличена частота пропускаемого сигнала до 500 МГц. По данным IEEE 70 % установленных сетей в 2004 году, использовали кабель категории CAT6.

       CAT7 — Спецификация на данный тип кабеля пока не утверждена, скорость передачи данных до 100 Гбит/с, частота пропускаемого сигнала до 600—700 МГц. Кабель этой категории экранирован. Седьмая категория в принципе не UTP а S/FTP (Screened Fully shielded Twisted Pair). Благодаря двойному экрану длина кабеля может превышать 100 м. 

       1.3 Коаксиальный кабель.

       Коаксиальный (coaxial) или соосный, кабель называется так потому, что два проводника в нем, в отличие от других двужильных кабелей, находятся один внутри другого. В центре кабеля находится медная жила или пучок свитых медных проводов, по которым фактически проходит электрический сигнал. Центральную жилу окружает слой изолирующего материала, который в свою очередь окружен вторым проводником, обычно оплеткой из медных проводов. Второй проводник играет роль заземления. Оба проводника заключены в оболочку из ПВХ или тефлона.

       Коаксиальные  кабели для локальных сетей бывают двух типов: RG8 («толстый» Ethernet) и RG58 («тонкий» Ethernet). По устройству они похожи, отличаясь, главным образом, толщиной (RG8 -0,405 дюйма, RG58 - 0,195 дюйма) и разъемами (N-разъем для RG8 и BNC-разъем для RG58). Кабели обоих типов используются в сетях с топологией «шина». Из-за различий в толщине и гибкости кабели для «толстого» и «тонкого» Ethernet устанавливают по-разному. Кабель RG8 обычно прокладывается по полу, а с сетевыми интерфейсами компьютеров его соединяют отдельные AUI-кабели. Кабель RG58 более гибок, поэтому его можно подводить к каждому компьютеру, подключая к сетевому интерфейсу с помощью ВNС-разъема.

       У коаксиального кабеля множество применений, главным образом, в

Рисунок 4 – Коаксиальный кабель

сетях кабельного телевидения, но в локальных  сетях его популярность падает. Связано это как с низкой отказоустойчивостью топологии «шина», так и с размером и относительной жесткостью кабелей, из-за которой их сложно прокладывать и обслуживать. 

       1.4 Беспроводные технологии.

       Топологией  обычно называют способ соединения компьютеров  с помощью кабелей, но на самом деле смысл этого слова несколько шире. Обычно в беспроводных сетях используются несвязанные среды (unbounded media), но это не означает, что в соединении компьютеров отсутствует какая либо структура. В беспроводных ЛВС используются в основном две топологии - одноранговая, или «каждый с каждым» (ad hoc), и инфраструктура (infrastructure). В сети с одноранговой топологией все компьютеры оборудованы беспроводными адаптерами сетевого интерфейса и способны беспрепятственно общаться друг с другом. Их можно как угодно перемещать, при условии, что они остаются в пределах действия беспроводной технологии. Такой вариант приемлем для домашних или небольших офисных сетей, состоящих из небольшого числа компьютеров, в обстоятельствах, когда установка кабеля неудобна, непрактична или невозможна.

       Сеть  с топологией «инфраструктура» состоит из компьютеров, оборудованных беспроводными интерфейсами, которые обмениваются данными с сетью при помощи беспроводных трансиверов, подключенных к сети обычными кабелями. Эти трансиверы называются точками доступа к сети (network access points). В сети с такой топологией компьютеры непосредственно друг с другом данными не обмениваются. Обмен осуществляется через кабельную сеть и точки доступа к ней. Эта топология больше подходит для крупной сети, в которой беспроводными интерфейсами оборудовано лишь несколько компьютеров, например, портативных. Обмениваться данными непосредственно друг с другом пользователям этих компьютеров не приходится. Все, что им нужно, -  это доступ к серверам и другим ресурсам корпоративной сети.

       Преимущество кабеля витая пара заключается в простоте монтажа и ремонта, а также в низкой стоимости кабеля по сравнению с другими видами. Выбор именно этого кабеля будет оправданным.  
 

        2 Выбор сетевого оборудования

       Сетевое оборудование - устройства, необходимые  для работы компьютерной сети, например: маршрутизатор, коммутатор, концентратор, патч-панель и др. Обычно выделяют активное и пассивное сетевое оборудование. 

       2.1 Активное сетевое оборудование

       Адаптер сетевого интерфейса, или плата сетевого интерфейса (network interface card, NIC), устанавливаемая в слот расширения, обеспечивает связь между компьютером и сетью. Адаптер, подключенный к шине расширения системы и обеспечивающий интерфейс с сетевой средой, должен быть установлен на каждом компьютере сети. На некоторых компьютерах сетевой адаптер встроен в материнскую плату, но чаще он изготавливается в виде платы расширения, подключаемой к шине ISA, PCI или PC Card. Плата сетевого адаптера для шины ISA показана на рис.7. В большинстве случаев подключение к сети осуществляется через гнездо для кабеля, например, с разъемом RJ45 для кабелей UTP, или с помощью беспроводного трансмиттера. 

Рисунок 5 - Сетевой адаптер

       Сетевые адаптеры выполняют различные функции  необходимые для связи между  компьютером и сетью: инкапсуляция данных, кодирование и декодирование сигналов, передача и прием сигналов, буферизация данных, последовательное/параллельное преобразование, управление доступом к сетевой среде.

       Концентратор, или хаб, - устройство, используемое для соединения компьютеров в  сетях с топологиями «звезда» или «кольцо». Внешне концентратор - это коробка с несколькими разъемами. Концентраторы бывают разных размеров - от 4-х или 5-портовых устройств для домашних сетей и небольших предприятий до больших блоков на специальных стойках, в которых число портов достигает нескольких десятков. Установка концентратора заключается в подключении его к источнику питания и вставке кабелей, соединенных с сетевыми адаптерами компьютеров сети.

       Как и сетевые адаптеры, концентраторы  связаны с конкретным протоколом канального уровня. Наиболее распространены концентраторы Ethernet, т. к. Ethernet — самый популярный протокол канального уровня.

       Коммутатор  (Switching Hub). Коммутирующий концентратор похож на мост, но объединяет более двух сегментов сети. В тоже время он делит сеть на сегменты работающие более эффективно. Удобство такого концентратора в том, что он может обрабатывать несколько потоков данных одновременно. А также он может объединять сегменты разных типов сетей, преобразовывая фреймы Ethernet в представление данных Token Ring, хотя условие прозрачности коммутатора для сетевой станции сохраняется.

       К основным характеристикам сетевого коммутатора относятся:

       -количество  портов;

       -емкость  таблицы адресов сетевых карт (MAC-адресов);

       -пропускная  способность коммутатора;

       -время  задержки пакетов;

       Существует  два основных типа коммутаторов: сквозные (cut-through) и с промежуточной буферизацией (store-and-forward). Сквозной коммутатор передает пакеты через соответствующий порт без дополнительной обработки, немедленно, как только они получены, считывая адрес целевой системы в заголовке протокола канального уровня. Коммутатор начинает передачу пакета, даже не дожидаясь завершения его приема. Как правило, в сквозных коммутаторах используется аппаратный компонент, состоящий из набора схем ввода-вывода, который позволяет данным поступать в коммутатор и покидать его через любой порт. Такие коммутаторы называются еще матричными (matrix) или координатными (crossbar).

       Мост (bridge), а также его быстродействующий  функциональный аналог – коммутатор (switching hub), делит общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов (отрезков кабеля) с помощью одного или нескольких концентраторов. При поступлении кадра на какой-либо из портов мост или коммутатор повторяет этот кадр, но не на всех портах, как это делает концентратор, а только на том порту, к которому подключен сегмент, содержащий компьютер - адресат.

       Разница между мостом и коммутатором состоит  в том, что мост в каждый момент времени может осуществлять передачу кадров только между одной парой портов, а коммутатор одновременно поддерживает потоки данных между всеми своими портами. Другими словами, мост передает кадры последовательно, а коммутатор параллельно. Следует отметить, что в последнее время локальные мосты полностью вытеснены коммутаторами. Мосты используются только для связи локальных сетей с глобальными, то есть как средства удаленного доступа, поскольку в этом случае необходимость в параллельной передаче между несколькими парами портов просто не возникает.

       При работе коммутатора среда передачи данных каждого логического сегмента остается общей только для тех компьютеров, которые подключены к этому сегменту непосредственно. Коммутатор осуществляет связь сред передачи данных различных логических сегментов. Он передает кадры между логическими сегментами только при необходимости, то есть только тогда, когда взаимодействующие компьютеры находятся в разных сегментах.

       Деление сети на логические сегменты улучшает производительность сети, если в сети имеются группы компьютеров, преимущественно обменивающиеся информацией между собой. Если же таких групп нет, то введение в сеть коммутаторов может только ухудшить общую производительность сети, так как принятие решения о том, нужно ли передавать пакет из одного сегмента в другой, требует дополнительного времени.

       Маршрутизатор (router) - сетевое устройство, пересылающее пакеты данных между различными сегментами сети и принимающее решения на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.

       Маршрутизаторы  позволяют объединять сети с различными принципами организации в единую сеть, которая в этом случае часто называется интерсеть (internet). Название интерсеть подчеркивает ту особенность, что образованное с помощью маршрутизаторов объединение компьютеров представляет собой совокупность нескольких сетей, сохраняющих большую степень автономности, чем несколько логических сегментов одной сети. В каждой из сетей, образующих интерсеть, сохраняются присущие им принципы адресации узлов и протоколы обмена информацией. Поэтому маршрутизаторы могут объединять не только локальные сети с различной технологией, но и локальные сети с глобальными.

       Маршрутизаторы  работают на сетевом уровне модели OSI. Для маршрутизаторов сеть – это набор сетевых адресов устройств и множество сетевых путей. Маршрутизаторы анализируют все возможные пути между любыми двумя узлами сети и выбирают самый короткий из них. При выборе могут приниматься во внимание и другие факторы, например, состояние промежуточных узлов и линий связи, пропускная способность линий или стоимость передачи данных.

       Для того чтобы маршрутизатор мог выполнять возложенные на него функции ему должна быть доступна более развернутая информация о сети, нежели та, которая доступна мосту. В заголовке пакета сетевого уровня кроме сетевого адреса имеются данные, например, о критерии, который должен быть использован при выборе маршрута, о времени жизни пакета в сети, о том, какому протоколу верхнего уровня принадлежит пакет.

       В результате, маршрутизатор оказывается сложным интеллектуальным устройством, построенным на базе одного, а иногда и нескольких мощных процессоров. Такой специализированный мультипроцессор работает, как правило, под управлением специализированной операционной системы. 

       2.2 Пассивное сетевое оборудование 

       Под пассивным сетевым оборудованием  подразумевается оборудование, не наделенное «интеллектуальными» особенностями. Например - кабельная система: кабель (коаксиальный и витая пара (UTP/STP)), вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45), повторитель (репитер), патч-панель, концентратор (хаб), балун (balun) для коаксиальных кабелей (RG-58) и т.д. Также, к пассивному оборудованию можно отнести монтажные шкафы и стойки, телекоммуникационные шкафы. Монтажные шкафы разделяют на: типовые, специализированные и антивандальные. По типу монтажа: настенные и напольные и другие.

       Коммутационная  панель (кросс-панель, патч-панель) —  одна из составных частей структурированной кабельной системы (СКС). Представляет собой панель со множеством соединительных разъёмов, расположенных на лицевой стороне панели. На тыльной стороне панели находятся контакты, предназначенные для фиксированного соединения с кабелями, и соединённые с разъёмами электрически. Коммутационная панель относится к пассивному сетевому оборудованию.

       Вилки и розетки, использующие физический разъем RJ45. Registered jack (RJ, читается «ар-джей») — это стандартизированный физический интерфейс, используемый для соединения телекоммуникационного оборудования. Стандартные варианты этого разъёма называются RJ11, RJ14, RJ25, RJ45 и так далее.