Міністерство освіти і науки України
Одеська державна академія холоду
Сіренко О.І.
Симоненко О. О.
Грищенко І.В.
КОМП’ЮТЕРНІ МЕРЕЖІ
Посібник до лабораторних занять
для студентів, що навчаються за спеціальністю
7.091503 «Спеціалізовані комп’ютерні системи»
Одеса 2010
Сіренко О.І., Симоненко О. О., Грищенко І.В. Комп’ютерні мережі: Посібник до лабораторних занять. Одеська державна академія холоду, 2010. - 41 с.
Розроблено кафедрою інформаційних систем і мереж відповідно до освітньо-професійної програми та структурно-логічної схеми підготовки бакалаврів напряму підготовки 0915 “Комп’ютерна інженерія”.
Затверджено на засіданні кафедри інформаційних систем і мереж “ 25 ” вересня 2010 р., протокол № 2
Завідувач кафедри
д.т.н., професор Князєва Н.О.
Схвалено методичною комісією напряму підготовки 0915 “Комп’ютерна інженерія” науково-методичної ради академії
“21”жовтня 2010 р., протокол № 4
Голова методичної комісії Корнієнко Ю.К.
ОДАХ
Вступ
Методичні вказівки містять завдання до лабораторних робіт з курсу й рекомендації до їхнього виконання. Лабораторні роботи покликані закріпити теоретичні знання студентів до опанування базових основних теоретичних знань з архітектур, методів організації передачі інформації, стандартів функціонування, технологій побудови локальних та глобальних комп’ютерних мереж, вивчення апаратних та програмних засобів мережної взаємодії.
Лабораторна робота №1
Тема: Принципи організації комп'ютерної мережі
Мета: Вивчити структуру мережі учбового закладу. Апаратні засоби і устаткування ЛВС
Методичні вказівки:
Принципи організації комп'ютерної мережі
Мережне устаткування — пристрої, необхідні для роботи, наприклад: маршрутизатор, комутатор, концентратор, патч-панель і ін. Зазвичай виділяють активне і пасивне мережене устаткування.
Активне мережне устаткування. Під цією назвою мається на увазі устаткування, за яким слідує деяка «інтелектуальна» особливість. Тобто, комутатор є активним мереженим устаткуванням.
Пасивне мережне устаткування. Під пасивним мереженим устаткуванням мається на увазі устаткування, не наділене «інтелектуальними» особливостями. Наприклад, кабель (коаксиальный і вита пара (UTP/STP)), вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45) патч-панель
Приклади мережного устаткування, їх призначення, відображення на схемах:
мережна карта — посилає і приймає дані по мережі
комутатори — об'єднує декілька пристроїв в мережу
маршрутизатори — об'єднує декілька мереж
конектори — служать для окінечення кабелів
кабелі — фізичне середовище для передачі сигналу
короби — елементи для зручнішого прокладення кабелів в приміщенні
розетки — елемент для підключення кінцевих пристроїв до мережі
патч-панели — панелі, на які виводяться всі кабелі мережі
патчкорди — сполучні кабелі
Топології. Під топологією (компонуванням, конфігурацією, структурою) комп'ютерної мережі зазвичай розуміється фізичне розташування комп'ютерів мережі один відносно одного і спосіб з'єднання їх лініями зв'язку. Важливо відзначити, що поняття топології відноситься, перш за все, до локальних мереж, в яких структуру зв'язків можна легко прослідкувати. У глобальних мережах структура зв'язків зазвичай прихована від користувачів і не дуже важлива, оскільки кожен сеанс зв'язку може проводитися по власному шляху.
Топологія визначає вимоги до устаткування, тип використовуваного кабелю, допустимі і найбільш зручні методи управління обміном, надійність роботи, можливості розширення мережі. І хоча вибирати топологію користувачеві мережі доводиться нечасто, знати про особливості основних топологій, їх достоїнства і недоліки
Існує три базові топології сети:
Шина (bus) — всі комп'ютери паралельно підключаються до однієї лінії зв'язку. Інформація від кожного комп'ютера одночасно передається решті всіх комп'ютерів (мал. 1.1).
Мал. 1.1. Мережева топологія шина
Зірка (star) — до одного центрального комп'ютера приєднується решта периферійних комп'ютерів, причому кожен з них використовує окрему лінію зв'язку (мал. 1.2). Інформація від периферійного комп'ютера передається тільки центральному комп'ютеру, від центрального — одному або декільком периферійним.
Мал. 1.2. Мережева топологія зірка
Кільце (ring) — комп'ютери послідовно об'єднані в кільце. Передача інформації в кільці завжди проводиться тільки в одному напрямі. Кожен з комп'ютерів передає інформацію тільки одному комп'ютеру, наступному в ланцюжку за ним, а отримує інформацію тільки від попереднього в ланцюжку комп'ютера (мал. 1.3).
Мал. 1.3. Мережева топологія кільце
На практиці нерідко використовують також інші топології локальних мереж, проте більшість мереж орієнтована саме на три базові топології.
Топологія мережі вказує не лише на фізичне розташування комп'ютерів, як часто вважають, але, що набагато важливіше, на характер зв'язків між ними, особливості розповсюдження інформації, сигналів по мережі. Саме характер зв'язків визначає ступінь відмовостійкостї мережі, необхідну складність мережної апаратури, найбільш відповідний метод управління обміном, можливих типів середовища передачі (каналів зв'язку), допустимий розмір мережі (довжина ліній зв'язку і кількість абонентів) необхідність електричного узгодження і багато що інше.
Строго кажучи, в літературі при згадуванні про топологію мережі, автори можуть мати на увазі чотири цілком різні поняття, що відносяться до різних рівнів мережної архітектури:
Фізична топологія (географічна схема розташування комп'ютерів і прокладення кабелів). У цьому сенсі, наприклад, пасивна зірка нічим не відрізняється від активної, тому її нерідко називають просто зіркою.
Логічна топологія (структура зв'язків, характер розповсюдження сигналів по мережі). Це найбільш правильне визначення топології.
Задавання до роботи: Зробити схему комп'ютерної мережі із вказівкою елементів комп'ютерній мережі
Контрольні питання:
З яких елементів складається локальна комп'ютерна мережа
Що таке активне устаткування
Що таке пасивне устаткування
Навести приклади пасивного устаткування і їх призначення
Навести приклади активного устаткування і їх призначення
Які є види топологій
У чому відмінність між фізичною і логічною топологією.
Лабораторна робота №2
Тема: Фізична середа передачі даних
Мета: Вивчити середу передачі на основі витої пари
Методичні вказівки:
"Вита пара" (twisted pair) - це кабель на мідній основі, об'єднуючий в оболонці одну або більше пар провідників. Кожна пара є два перевитих навколо одного ізольованих мідних проводів. Кабелі даного типу часто сильно відрізняються за якістю і можливостях передачі інформації. Відповідності характеристик кабелів певному класу або категорії визначають загальновизнані стандарти (ISO 11801 і TIA-568). Самі характеристики безпосередньо залежать від структури кабелю і вживаних в нім матеріалів, які і визначають фізичні процеси, що проходять в кабелі при передачі сигналу.
Фізичні характеристики
Збалансованість пари є фактично визначальною характеристикою якості кабелю, оскільки впливає на більшість інших його властивостей. Річ у тому, що електромагнітне (Electro Magnetic - EM) поле наводить електричний струм в провідниках і утворюється навколо провідника при протіканні по ньому електричного току. Взаємодія між EM-полями і струмопровідними провідниками може надавати негативну дію на якість передачі сигналу. У обох же провідниках збалансованої пари електромагнітні перешкоди (em1 і em2) наводять однакові по амплітуді сигнали, (S1 і S2) що перебувають в проти фазі. За рахунок цього сумарне випромінювання "ідеальної пари" прямує до нуля.
Якщо в кабелі присутній більш за одну пару, то для винятку взаємних наведень пар, які могли б порушити електромагнітний баланс, пари скручують з різним кроком.
Impedance (Характеристичний імпеданс). Як усякий провідник, "Вита пара" має опір змінному електричному току. Проте цей опір може бути різним для різних частот. "Вита пара" має імпеданс звично 100 або 120 Ом. Зокрема для кабелю Категорії 5 імпеданс вимірюється в діапазоні частот до 100 Мгц і повинен складати 100 Ом ±15%.
Для ідеальної пари імпеданс має бути однаковим по всій довжині кабелю, оскільки в місцях неоднорідності виникає ефект відбиття сигналу, що у свою чергу може погіршити якість передачі інформації. Найчастіше однорідність імпедансу порушується при зміні в рамках однієї пари кроку скручування, перегину кабелю при прокладенні або іншого механічного дефекту.
Attenuation (Погонне затухання). Окрім імпедансу і швидкості поширення сигналу виділяють і інші важливі характеристики кабелю типу "Вита пара". Одним з таких є погонне згасання (attenuation), що характеризує величину втрати потужності сигналу при передачі. Характеристика обчислюється як відношення потужності отриманого на кінці лінії сигналу до потужності сигналу, поданого в лінію. Оскільки величина згасання | змінюється із зростанням частоти, вона повинна вимірюватися для всього діапазону використовуваних частот. Сама величина виражається в децибелах на одиницю довжини.
NEXT (Near End Crosstalk). Іншим важливим параметром є NEXT (Near End Crosstalk), або перехідне затухання між парами в багатопарному кабелі, зміряне на ближньому кінці — тобто з боку передавача сигналу, яке характеризує перехресні наведення між парами. NEXT чисельно дорівнює відношенню сигналу, що подається, на одну пару до отриманого наведеного в іншій парі і виражається в децибелах. NEXT має тим більше значення, чим краще збалансована пара. Вимірювання необхідно проводити з обох сторін, оскільки ця характеристика залежить від взаємного розташування вимірювальних приладів і місць можливих дефектів в кабелі. Як і погонне затухання, NEXT необхідно вимірювати для повної низки частот.
FEXT (Far End Crosstalk). Far End Crosstalk або перехідне затухання на далекому кінці характеризує вплив сигналу в одній парі на іншу пару. На відміну від NEXT FEXT вимірюється за допомогою подачі тестового сигналу на пару в кабелі з однієї пари і виміру наведеного сигналу в іншій парі з боку приймача. Характеристика чисельно дорівнює відношенню тестового сигналу до наведеного за допомогою створеного електричного поля. FEXT як і все сімейство характеристик перехідного загасання, вимірюється на всьому діапазоні використовуваних частот і виражається в децибелах.
RL (Return Loss). При передачі сигналу, виникає так званий ефект віддзеркалення сигналу у зворотному напрямі. Величина віддзеркалення сигналу Return Loss або "зворотне загасання" пропорційна затуханню відбитого сигналу. Характеристика особливо важлива при побудові мереж із підтримкою протоколу Gigabit Ethernet, що використовує передачу сигналів по витій парі в обидві сторони (повнодуплексна передача). Достатньо великий по амплітуді відбитий сигнал може спотворювати передачу інформації у зворотному напрямі. Return Loss виражається у вигляді відношення потужності прямого сигналу до потужності відбитого.
