1.Вариант
1. Классификация средств вычислительной техники.
2. Этапы развития центральных процессоров для персональных компьютеров.
3. Современная архитектура системных плат.
4. Конструкции модулей оперативной памяти.
5. Выбор блока питания в зависимости от аппаратной конфигурации персонального компьютера.
6. Связь компьютера с периферийными устройствами.
7. Жесткие диски: физические основы процессов чтения/записи, основные конструктивные блоки, система S.M.A.R.T.
8. Устройства записи и перезаписи на компакт-диски (CD-R и CD-RW), запись DVD.
9. Технологии электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) типа «Shadow Mask» (Теневая маска).
10. Основные блоки видеокарты.
11. Основные характеристики звуковых карт: адрес порта ввода/вывода, линия прерывания, канал DMA.
12. Матричные принтеры и их характеристики.
13. Типы сканеров, разрешение и типы оригиналов вводимых изображений.
14. Клавиатура, типы и принципы функционирования.
15. Технические средства вычислительных сетей (ЛВС).
2.Вариант
1. Этапы развития средств ВТ.
2. Основные характеристики ЭВМ.
3. Состав, устройство и принципы действия ВЗУ.
4. Иерархия запоминающих устройств основной памяти.
5. Основные параметры процессоров.
6. Конструктивные особенности и элементы системных плат.
7. Основные технические характеристики накопителей.
8. Технологии электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) типа «Aperture Grille» (Щелевая решетка).
9. Роль графического процессора и видеопамяти на видеокарте.
10. Принцип действия струйных принтеров, цветные струйные принтеры.
11. Ручные сканеры, производители и основные модели.
12. Типы манипуляторов.
13. Технические средства глобальных сетей.
14. Передача данных в вычислительных сетях.
15. Топология локальных сетей.
3.Вариант
1. Назначение и функции базовых аппаратных средств ЭВМ.
2. Основные типы и стандарты корпусов персональных компьютеров.
3. Расширение основной памяти, модернизация памяти.
4. Интерфейсы (каналы связи) служат для -?
5. Магистраль? Системная шина. Архитектура системной шины.
6. Понятие и основные типы чипсетов.
7. Стриммеры: принцип записи, стандарты лент, технические характеристики стриммеров, сфера применения.
8. LCD-мониторы.
9. Производители видеоадаптеров, модели и основные параметры видеоадаптеров.
10. Черно-белые и цветные лазерные принтеры, принцип их действия.
11. Критерии выбора модели принтера для различных задач.
12. Офисные и профессиональные планшетные сканеры высокого разрешения, принцип их работы.
13. Принципы функционирования и конструктивные особенности опто-механических и
оптических манипуляторов.
14. Локальные вычислительные сети.
15. Системы коммуникаций в глобальных сетях.
4.Вариант
Классификация компьютеров в зависимости от решаемых задач.
Постоянная память (BIOS).
Микропроцессор. Основными блоками процессора являются:-?
Назначение и виды интерфейсов.
5. Типы основной памяти компьютеров: постоянная, оперативная, кэш-память.
6. Типы блоков питания и их конструктивные особенности.
7. Внутренние и внешние интерфейсы.
8. CD-ROM и DVD-ROM.
9. Основные параметры и характеристики современных мониторов основных фирм производителей.
10. Звуковые карты, их стандарты.
11. Классификация принтеров.
12. Основные технические характеристики сканеров.
13. Виды профилактических работ при обслуживании технических средств ВТ.
14. Средства передачи данных в (ЛВС).
15. Кабельные системы коммуникаций в ЛВС.
Аппаратное обеспечение сети
Для нормального функционирования сети требуются аппаратные и программные компоненты. После выбора протокола передачи данных можно приобретать соответствующее аппаратное обеспечение — сетевые адаптеры, концентраторы и переключатели.
Сетевые адаптеры
В большинстве компьютеров сетевой адаптер устанавливается в разъем PCI настольных компьютеров или слот PC Card в портативных системах. Ранее использовавшиеся разъемы ISA и EISA являются устаревшими и практически не встречаются. На некоторых компьютерах (чаще всего рабочих станциях) сетевой адаптер интегрирован в системную плату.
В адаптеры Ethernet и Token Ring производители записывают уникальный аппаратный адрес, который используется для идентификации систем в сети. Протокол передачи данных использует эти адреса для опознания компьютеров в сети. Пакет будет доставлен по назначению, поскольку в его заголовок помещается аппаратный адрес передающей и принимающей системы.
Цена сетевых адаптеров Ethernet 10/100 варьируется от 20 за клиентскую версию до 300 долларов и выше за адаптеры, оптимизированные для серверов. Адаптеры Token-Ring более дорогие, от 170 за клиентский адаптер до более чем 500 долларов за оптимизированную версию. Для начинающих "компьютерщиков" выпускаются специальные наборы, в которые обычно входят два сетевых адаптера Ethernet или Fast Ethernet, небольшой концентратор и готовые кабели UTP. Вместе со встроенным сетевым программным обеспечением Windows эти наборы позволяют сформировать надежную и производительную сеть с минимумом затрат. Многие адаптеры 10/100/1000BASE-TX Gigabit Ethernet с разъемом для UTP-кабеля продаются по цене менее 60 долларов, а некоторые концентраторы 10/100 также включают в себя и порты Gigabit Ethernet.
Скорость
Старайтесь выбирать адаптеры, работающие на максимально необходимой скорости. Например, для Fast Ethernet можно приобрести адаптеры Ethernet, которые поддерживают скорость стандарта 100BASE-TX — 100 Мбит/с. Большинство адаптеров Fast Ethernet поддерживают также скорость 10 Мбит/с, что позволяет использовать один и тот же адаптер и для более старого, и для более нового сегментов сети.
Сетевой адаптер должен поддерживать операции полудуплексного и полнодуплексного режимов.
■ Полудуплексный режим означает, что сетевой адаптер за одну операцию может либо передавать, либо принимать.
■ Полнодуплексный режим означает, что адаптер может одновременно принимать и передавать данные. Полнодуплексный режим значительно увеличивает скорость передачи, если вместо концентраторов используется переключатель.
Переключатели, которые соединяют каждые два компьютера в сети, более производительны, чем концентраторы, однако их высокая стоимость обычно не оправдывается в одноранговых сетях для рабочих групп.
Когда-то коммутаторы практически не встречались в рабочих группах одноранговых локальных сетей из-за высокой цены. В настоящее время стоимость коммутаторов и концентраторов практически сравнялась, поэтому первые рекомендуются для использования в сетях любого размера. Если планируется создавать домашнюю или офисную сеть с совместным использованием подключения к Internet, то наилучшим выбором будет приобретение маршрутизатора со встроенным коммутатором. Подобное устройство позволяет неплохо сэкономить и уменьшить время формирования сети. Зачастую комбинированные маршрутизаторы/коммутаторы ненамного дороже, чем отдельные устройства такого типа. Для подключения других локальных сетей к Internet можно использовать программный или аппаратный шлюз.
Тип шины
Если вы работаете со стационарным компьютером, выпущенным после 1995 года, то, скорее всего, в нем установлен сетевой адаптер для шины PCI (такие компьютеры обычно имеют три или более разъема PCI). Несмотря на то что некоторые компьютеры до сих пор имеют один или более разъем ISA, большая разрядность и скорость передачи шины PCI делает ее единственным логичным выбором для сетевых адаптеров всех типов.
В табл. приведены параметры обоих типов шин.
Таблица Типы шин, поддерживаемых сетевыми адаптерами на компьютере-клиенте
Тип разъема |
Частота, МГц |
Разрядность шины, бит |
PCI |
331 |
322 |
ISA |
8,333 |
164 |
Адаптер PCI на 33 МГц может работать с шинами PCI с рабочими частотами 66 или 100 МГц; это значение зависит от системной платы.
Некоторые сетевые адаптеры сервера для шины PCI разработаны для использования в 64-разрядном режиме, а некоторые могут работать как в 32-, так и в 64-разрядном режиме.
Разъемы сетевых адаптеров
Адаптеры Ethernet обычно имеют разъем, который похож на увеличенный телефонный разъем и называется RJ-45 (такой разъем подключается к витой паре для 10BASE-T или Fast Ethernet). Кроме того, сетевой адаптер может подключаться через разъем BNC (коаксиальные кабели для Thinnet — тонкий Ethernet) или D-образный 15-контактный разъем DB15 (коаксиальные кабели для Thicknet — толстый Ethernet). Некоторые адаптеры могут подключаться к двум или даже ко всем трем типам разъемов; такие адаптеры называются комбинированными. Адаптеры сетей Token Ring могут иметь 9-контактный разъем DB9 или RJ45. На рис. 20.3 показаны все три типа разъемов Ethernet.
На рис. 20.4 показан внешний вид адаптера 10BASE-T (замыкающий адаптер в сети); к разъему BNC подключен T-образный адаптер, к которому с одной стороны подключен кабель Thinnet, а с другой — 50-омный терминатор.
На рис. 20.5 показан адаптер 10BASE-T с подключенным к нему кабелем UTP.
Сегодня большинство доступных на рынке стандартных адаптеров Ethernet и Fast Ethernet для компьютеров-клиентов работают исключительно на витой паре. Если вы добавляете клиент к существующей сети, которая основана на каком-либо типе коаксиального кабеля, у вас есть три варианта решения.
Купить комбинированную сетевую карту, которая поддерживает как коаксиальный кабель, так и витую пару.
Приобрести преобразователь среды, который можно подключить к коаксиальному кабелю с тем, чтобы подключать к этому преобразователю более новые сетевые адаптеры.
Использовать
переключатель или концентратор, имеющий
разъем для коаксиального кабеля и порт
RJ-45.
Для добавления одного или нескольких
клиентов Fast
Ethernet
необходимо двухскоростное устройство
(10/100).
Сетевые кабели
Для максимальной экономии кабели для адаптера и кабели, используемые в существующей сети, должны совпадать. Большинство офисных и домашних сетей основаны на следующих комплектующих:
коаксиальный кабель;
витая пара.
Коаксиальный кабель для Thick и Thin Ethernet
В старых реализациях сетей Ethernet использовался коаксиальной кабель, например в 10BASE-5 применялся тонкий Ethernet (называется Thicknet). Этот кабель подключался к сетевому адаптеру не напрямую, а через устройство сопряжения AUI (Attachment Unit Interface). Это устройство помещалось между концом кабеля и разъемом DB15 на задней панели сетевого адаптера.
В сетевых адаптерах Ethernet 10BASE-2 используется разъем BNC (Bayonet-Neill-Con-cilman). Тонкий коаксиальный кабель (RJ-58), используемый в Ethernet 10BASE-2, имеет на концах штыревой разъем. Такой разъем физически можно подключить к разъему BNC адаптера, однако такое подключение не будет работать. Вместо кабеля к разъему BNC подключится Т-образный коннектор, к обеим сторонам которого подключается кабель. На последнем компьютере в сети кабель подключается только к одному концу разъема. Ко второму разъему коннектора подключается 50-омный концевой резистор (терминатор). Этот резистор сигнализирует о том, что данный компьютер является последним в сети, и подавляет ошибочную пересылку сигналов другим компьютерам сети.
На рис. 20.6 показаны коаксиальный Т-коннектор BNC для Ethernet, Ethernet DB-15, подключаемый к разъему AUI и разъем RJ-45 UTP. На рис. 20.7 представлено внутреннее устройство коаксиального кабеля.
Витая пара
Название этих кабелей говорит само за себя. Это два одинаковых изолированных провода, проложенных рядом и скрученных между собой, причем количество витков на единицу длины является строго определенным. Благодаря скручиванию проводов
уменьшается
проникновение внешних электрических
помех в линию при передаче. Экранированная
витая пара (Shielded
Twisted
Pair
— STP)
отличается от неэкранированной
(Unshielded
Twisted
Pair
— UTP)
тем, что скрученные провода помещаются
дополнительно в общую экранирующую
оплетку, поэтому помехоустойчивость
такой линии еще выше. Вам, возможно,
знакомы неэкранированные
витые пары (точнее, их упрощенный вариант
— двухпроводные линии без витков),
которые часто используются для прокладки
телефонных линий. Экранированные витые
пары выглядят несколько иначе: они
больше похожи на провода обычной
электрической проводки. Но, в отличие
от последних, по ним передаются сигналы
с гораздо более низким уровнем напряжения,
и основной проблемой является защита
линии от внешних помех, а не человека
от поражения током.
Разъем RJ-45
На рис. 20.8 и 20.9 представлены соответственно неэкранированная и экранированная витые пары.
В большинстве кабельных систем на основе Ethernet и Fast Ethernet используется UTP-кабель (витая пара). Это в первую очередь объясняется его свойствами — физической гибкостью и небольшим размером разъемов, что значительно упрощает прокладку кабелей.
При этом слабая электрическая защита такого кабеля может привести к возникновению наводок от ламп дневного света, подъемников, систем безопасности и прочих устройств. Если существует вероятность возникновения такой проблемы, стоит прокладывать кабель подальше от возможных источников помех или заменять неэкранированный кабель экранированным на участках, где могут возникнуть большие помехи.
Экранированная и неэкранированная пара
Когда кабели начали использовать для объединения компьютеров в сеть, считалось, что экранирование от внешних помех — наилучший способ уменьшить наводки и обеспечить как можно более высокие скорости передачи. Кроме того, было замечено, что переплетение пар проводов позволяет более эффективно бороться с помехами, искажающими передаваемые сигналы. Таким образом, ранние сетевые решения чаще базировались на экранированных, а не на неэкранированных кабелях.
Однако при заземлении такого кабеля нужно очень внимательно следить, чтобы был заземлен только один конец экранирующей оплетки. Если случайно заземлить оба конца, может возникнуть заземляющий контур, а если не заземлить ни одного конца, оплетка будет функционировать как антенна.
Заземляющий контур возникнет в том случае, если на разных концах экранирующей оплетки находятся разные заземления, которые соединяются с помощью той же оплетки. В этой ситуации заземления могут иметь несколько разный потенциал, в результате чего на экранирующей оплетке возникнет небольшое напряжение и бесконечный ток. Это может привести к повреждению электронных компонентов и стать причиной пожара.
Топологии сети
Каждая рабочая станция сети соединена кабелем с другой рабочей станцией и одним или несколькими серверами. Слово топология означает схему физического расположения кабелей, соединяющих компьютеры в единую сеть.
В целом существует три типа топологии компьютерной сети.
Шинная. Все компьютеры сети последовательно подключаются друг к другу. Сетевое соединение начинается с сервера и заканчивается последней системой в сети.
Звездообразная. Каждый компьютер в сети подключается к центральной точке доступа.
Кольцевая. Каждый компьютер в сети подключается к другим по кольцевой или контурной схеме.
В одной сети может быть скомбинировано несколько топологических схем. Такие сети называются гибридными. Например, концентраторы нескольких сетей с звездообразной топологией могут быть соединены посредством шинной схемы, тем самым формируя звездообразно-шинную сеть. Точно таким же образом можно объединять и сети с кольцевой топологией.
В табл. 20.4 приведены общие сведения о существующих топологиях сетей.
Шинная топология
Иногда между двумя наиболее удаленными друг от друга рабочими станциями прокладывается один-единственный кабель, обходящий все остальные станции и серверы. Этот способ соединения называется шинной топологией (рис. 20.10). Однако такой способ
Таблица 20.4. Типы сетевых кабелей и топологии |
|||
Тип сети |
Стандарт |
Тип кабеля |
Топология |
Ethernet |
10BASE-2 |
Толстый коаксиальный |
Шинная |
|
10BASE-5 |
Тонкий коаксиальный (RJ-58) |
Шинная |
|
10BASE-T |
UTP категории 5 или 3 |
Звездообразная |
Fast Ethernet |
100BASE-TX |
UTP категории 5 |
Звездообразная |
Gigabit Ethernet |
1000BASE-TX |
UTP категории 5 |
Звездообразная |
Token Ring |
Все |
STP или коаксиальный |
Кольцевая |
соединения имеет существенный недостаток: если рабочая станция или кабель и соединения по каким-либо причинам выйдут из строя, все остальные объекты, расположенные дальше по линии, потеряют связь с сетью. Такая топология используется при создании локальной сети с помощью кабелей толстого и тонкого Ethernet.
Тем не менее появление дешевых и более компактных неэкранированных кабелей типа витой пары, которые также подходят для быстрой передачи данных, делает предыдущий недостаток шинной топологии менее очевидным. При возникновении неполадок с определенным компьютером или кабельным соединением все станции, расположенные за этой системой, могут быть отключены от сети. Проблемы с тонкими Ethernet-сетями (10BASE-5) часто возникают из-за ослабления крепления устройства AUI к коаксиальному кабелю. Кроме того, Т-адаптеры и нагрузочные резисторы тонкой Ethernet-сети 10BASE-2 могут также разболтаться или же их отключит пользователь, тем самым нанеся серьезный вред функционированию всей сети или ее
отдельных компонентов. Еще один недостаток
10BASE-T
проявляется при подключении новой 
системы в сеть между уже установленными системами. В результате может потребоваться разделение сетевого кабеля между компьютерами на более короткие сегменты, что необходимо для подключения сетевой платы и Т-адаптера нового компьютера.
Кольцевая топология
В дискуссиях о сетях часто упоминается кольцевая топология, в которой каждая рабочая станция подключается к следующей, а последняя подключается к первой (похоже на шинную топологию с соединенными концами). Существует два основных типа сетей, использующих кольцевую топологию:
FDDI, в которой используется физическая кольцевая топология;
Token-Ring, использующая логическую кольцевую топологию.
На самом деле физически не обязательно, чтобы кабели соединялись кольцом. Фактически кольцо существует лишь внутри концентратора для Token Ring (так называемый модуль многопользовательского доступа (MultiStation Access Unit — MSAU)). Схема кольцевой топологии Token-Ring показана на рис. 20.11.
Сигнал, посланный одним компьютером, попадает в концентратор, а из концентратора посылается следующему компьютеру, после чего снова попадает в концентратор. Таким образом, данные попадают в каждый компьютер, пока снова не доходят до посылавшего их компьютера, который извлекает их из кольца. Таким образом, хотя физическая топология проводов имеет вид звезды, данные в такой сети передаются по так называемому логическому кольцу.
Логическое кольцо удобнее физической кольцевой топологии, поскольку такая система имеет более высокую отказоустойчивость. В шинной сети повреждение кабеля приводит к остановке всей сети. В Token Ring модуль многопользовательского доступа может просто отключить компьютер, в котором происходят сбои, от логического кольца, что позволит остальной сети продолжить работу.
Звездообразная топология
В некоторых случаях все устройства подключаются к одному распределительному блоку (концентратору). В результате получается топология, которая называется звездообразной (рис. 20.12). В настоящее время она наиболее распространена. Стандарт 10BASE-T Ethernet также предусматривает поддержку звездообразной топологии. В сети 10BASE-T обычно применяется неэкранированный кабель UTP категории 3 или 5, но для организации Fast Ethernet и более быстрых сетей требуется исключительно кабель UTP категории 5.
Рис. 20.12. В звездообразной топологии сетевые
компьютеры и устройства подсоединяются к одному
или нескольким концентраторам/узловым передатчикам
Поскольку с каждым компьютером используется отдельный кабель, проблемы сетевого подключения одной системы никак не отразятся на остальных компьютерах. Шинная топология требует меньше кабеля, чем звездообразная, однако ее сложнее диагностировать и исправлять возможные неполадки. В настоящее время звездообразная топология Fast Ethernet является самым популярным типом локальной сети; для конфигурирования сети можно воспользоваться специальными сетевыми наборами, в которых большинство сетевых параметров настроено заранее. Звездообразная топология также используется
в стандартах 10BASE-T Ethernet и 1000BASE-TX Gigabit Ethernet. В 10BASE-T можно
использовать UTP-кабель категории 3 или 5, в то время как для Fast Ethernet и Gigabit Ethernet необходим UTP-кабель категории 5.
Концентраторы/коммутаторы для Ethernet
Итак, можно констатировать, что современная Ethernet для рабочих групп базируется на кабеле UTP с рабочими станциями, расположенными в виде звезды, центром которой является концентратор или коммутатор. Все концентраторы Ethernet имеют такие элементы:
■ несколько разъемов RJ-45 для кабеля UTP; индикаторы диагностики и активности;
источник питания.
с телефонной станцией, которая напрямую соединяет инициатора звонка с абонентом. (рис. 20.14).
Поскольку коммутаторы устанавливают прямое соединение между передающим и принимающим компьютерами, они обеспечивают полную ширину полосы пропускания для каждого порта. В то же время концентраторам приходится делить полосу пропускания сети на все ее активные системы. Это означает, что ширина полосы пропускания, в зависимости от загруженности сети, может увеличиваться или уменьшаться.
Представьте, например, рабочую группу из четырех компьютеров, использующую сетевые адаптеры 10/100 и концентратор Ethernet. Общая ширина полосы пропускания сети равна 100 Мбит/с. В том случае, если две системы в рабочем состоянии, эффективная ширина полосы пропускания будет равна 50 Мбит/с (100 Мбит/с, разделенные на 2). Если работают все четыре системы, эффективная ширина полосы пропускания уменьшается до 25 Мбит/с (100 Мбит/с, разделенные на 4). Таким образом, увеличение числа активных пользователей приводит к уменьшению пропускной способности сети.
Коммутатор, используемый вместо концентратора, не транслирует данные всем компьютерам сети, поэтому эффективная ширина полосы пропускания для каждой системы остается равной 100 Мбит/с.
Большинство устройств 10/100 и Fast Ethernet или коммутаторов 10/100 также поддерживают дуплексный режим работы (одновременные передача и прием данных), позволяющий удвоить фактическую ширину полосы пропускания до 200 Мбит/с.
Сравнительные характеристики устройств приведены в табл. 20.5.
Очевидно, что использование коммутатора позволяет значительно повысить производительность сети, не меняя при этом ее компонентов.
Свойство |
Концентратор |
Коммутатор |
Полоса |
Разделенная на общее |
Назначенная для каждого используемого порта |
пропускания |
количество |
|
|
используемых портов |
|
Тип передачи |
Трансляция сообщений |
Прямое соединение передающего |
данных |
всем системам сети |
и принимающего компьютеров |
Дуплексная |
Только полудуплексная |
Полудуплексная или дуплексная (передача |
поддержка |
(передача или прием) |
и прием) при использовании дуплексных |
|
|
сетевых адаптеров; удваивает эффективную |
|
|
ширину полосы пропускания сети |
|
|
|
Дополнительные полезные возможности концентраторов/коммутаторов
Дешевые концентраторы работают только на одной скорости и имеют всего несколько разъемов RJ-45. В зависимости от требований, могут пригодиться дополнительные возможности.
■ Двухскоростные концентраторы/коммутаторы. При добавлении клиентов Fast Ethernet (100BASE-TX) к существующей сети 10BASE-T понадобится двухскорост-ной концентратор/коммутатор, для того чтобы соединить разные типы сетей Ethernet.
Даже если вы создаете полностью новую сеть Fast Ethernet, двухскоростной концентратор или коммутатор пригодится для временного подключения портативного компьютера с адаптером 10BASE-T. Хотя в настоящее время большинство моделей концентраторов/коммутаторов Ethernet являются двухскоростными, бывают и устройства исключительно Fast Ethernet, поэтому их следует использовать в сетях, не поддерживающих 10BASE-T.
Объединяемый концентратор/коммутатор и порт uplink. Объединяемый концентратор/коммутатор можно подключать к другим концентраторам, что позволяет не заменять его при недостатке подключений. Большинство современных концентраторов/коммутаторов имеют возможность объединения. Это прекрасная возможность добавления функций сети 10/100 к старой сети 10BASE-T, для чего требуется подключить двухскоростной концентратор или коммутатор к uplink-порту коммутатора 10BASE-T.
Дополнительные порты. При подключении четырех компьютеров в небольшую сеть понадобится 4-портовый концентратор/коммутатор (самый маленький из существующих). Однако, если вы приобретете концентратор/коммутатор только с четырьмя портами, а впоследствии захотите добавить к сети еще несколько компьютеров, придется менять концентратор/коммутатор.
Приобретайте концентратор/коммутатор, который сможет "выдержать" увеличение сети в течение следующего года. Если вы планируете добавить две рабочие станции, покупайте, как минимум, 6-портовый концентратор/коммутатор (цена за один порт уменьшается с увеличением количества портов). Вы также можете приобрести концентратор, который можно подключать к другим концентраторам.
Для того чтобы определить, является ли концентратор/коммутатор объединяемым, поищите порт под названием uplink. Он выглядит так же, как и обычный порт RJ-45, однако имеет другую разводку, что позволяет подключать его к другому концентратору. Без порта uplink придется использовать кабель со специальной разводкой.
Многие небольшие концентраторы позволяют использовать все, кроме одного, порты концентратора (рис. 20.15). Например, в концентраторе Linksys есть пять портов, в том числе порт uplink. Этот порт применяется для подключения к большой локальной сети и для организации доступа к Internet.
Размещение концентратора/коммутатора
В больших сетях рядом с сервером устанавливается специальный шкаф, однако в сетях для рабочих групп такой шкаф не нужен. Несмотря на отсутствие шкафа, вопрос расположения концентратора/коммутатора остается весьма важным.
Для концентраторов/коммутаторов Ethernet необходимо подключить электропитание. При этом небольшому устройству достаточно "розеточного" трансформатора, а большие устройства будут использовать внутренний блок питания, подключенный к сети через стандартный кабель питания.
Кроме того, стоит расположить концентратор так, чтобы разъемы RJ-45 были доступны, а индикаторы на нем были видны, что упростит диагностику.
Если в коммутатор/концентратор для использования с широкополосным устройством доступа (DSL или кабельный модем) к Internet встроен маршрутизатор, их можно разместить рядом с кабельным или DSL-модемом либо на некотором расстоянии, в зависимости от планировки дома или офиса. Поскольку кабельный или DSL-модем обычно подключается к компьютеру с помощью того же кабеля UTP категории 5, используемого в Ethernet, модемный кабель можно подключить к WAN-порту, а все компьютеры, в свою очередь, к портам локальной сети маршрутизатора/коммутатора.
Длина кабелей от устройства до устройства ограничена 100 м для всех сетей UTP Ethernet (10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-TX). Больше никаких ограничений нет, так что в пределах офиса концентратор можно устанавливать в любое место, к которому можно подвести электроэнергию и куда легко добраться.
Монтаж сети
Если при монтаже сети кабели приходится прокладывать через стены и перекрытия, это обходится едва ли не дороже, чем вся остальная установка сети. Для создания ответвления от кабеля придется использовать специальные устройства, соединяющие пересекающиеся кабели. Кроме того, вам могут понадобиться другие дополнительные устройства, в частности концентраторы и повторители.
Выбор соответствующего кабеля
Сеть всегда имеет скорость, равную скорости самого медленного компонента. Чтобы добиться максимальной скорости сети, все ее компоненты, включая кабели, должны соответствовать стандартам. В настоящее время существует два стандарта кабеля на витой паре.
Кабель категории 3. Первоначально кабель, используемый в Ethernet, был таким же, как и телефонный кабель. Он называется кабелем категории 3 или голосовым кабелем UTP, что определяет его возможности по передаче информации. Сам кабель имеет диаметр 24 AWG (American Wire Gauge — стандарт измерения диаметра кабеля), внутри него находятся медные жилы с волновым сопротивлением 100105 Ом и минимум двумя витками на фут (порядка 30 см). Кабель категории 3 можно использовать в сетях со скоростью передачи до 16 Мбит/с. Он выглядит как телефонный кабель с большими разъемами RJ-45 на концах. В настоящее время кабельная сеть категории 3 практически не используется, так как она не поддерживает Fast Ethernet и более высокие скорости.
Кабель категории 5. Более новые и скоростные типы сетей требуют большей производительности. В сети Fast Ethernet (100BASE-TX) используются те же две пары, что и в 10BASE-T, однако для Fast Ethernet важен коэффициент ослабления сигнала. Таким образом, для Fast Ethernet 100BASE-TX необходим кабель UTP категории 5. Хотя и существует версия 100BASE-T4 Fast Ethernet для кабелей UTP категории 3, в которой используются все четыре пары этого кабеля, такой тип Fast Ethernet распространен недостаточно широко. Таким образом, при "смешивании" кабелей категорий 3 и 5 лучше использовать концентраторы для 10BASE-T Ethernet (10 Мбит/с); сеть 100BASE-TX Ethernet на кабеле категории 3 медленна и недостаточно надежна.
Многие поставщики сетевых кабелей также продают улучшенную разновидность кабеля категории 5, получившую название 5e. Этот кабель можно использовать вместо кабеля категории 5, поскольку он прекрасно подходит для Fast Ethernet, которая в дальнейшем будет модернизирована до стандарта Gigabit Ethernet. Для кабеля 5е необходимо провести ряд тестов, необязательных для категории 5. Хотя в Gigabit Ethernet можно использовать обе категории, кабель стандарта 5е обеспечивает большую эффективность и скорость передачи данных.
Можно использовать существующий кабель категории 3 для локальной сети, если вас устроит скорость 10 Мбит/с сети 10BASE-T и если кабель в хорошем состоянии. Серебряная изоляция кабелей категории 3 со временем становится хрупкой и ломкой, что может привести к частым сбоям в работе сети. Если вы устанавливаете полностью новые кабели для новой сети или заменяете устаревшую сеть, основанную на кабеле категории 3, лучше всего использовать кабель категории 5.
Самостоятельное создание кабелей типа витой пары
В некоторых ситуациях может понадобиться самостоятельно создать собственный кабель, например:
вы собираетесь строить большую сеть;
нужен нестандартный кабель;
нужен кабель определенного цвета;
нужен кабель точно определенной длины;
вы хотите сэкономить деньги;
у вас есть время, необходимое для создания собственного кабеля.
Стандарт EIA/TIA 568B TP
Имея необходимые инструменты, вы можете построить сеть самостоятельно. Для этого требуется знать правильное цветовое кодирование витой пары, которая состоит из восьми проводов. Правильный монтаж витой пары определяется стандартом 568B. В табл. 20.6 приведены данные о монтаже витой пары и разъема RJ-45 в соответствии с этим стандартом.
Таблица 20.6. Монтаж витой пары и разъема RJ-45 |
||
Цвет провода |
Контакт разъема |
Назначение |
Белый/голубой и голубой |
Белый/голубой — #5 |
Не используется* |
|
голубой — #4 |
|
Белый/оранжевый и оранжевый |
Белый/оранжевый — #1 |
Данные |
|
оранжевый — #2 |
|
Белый/зеленый и зеленый |
Белый/зеленый — #3 |
Данные |
|
зеленый — #6 |
|
Белый/коричневый и коричневый |
Белый/коричневый — #7 |
Не используется* |
|
коричневый — #8 |
|
Эти пары не используются в сетях 10BASE-T Fast Ethernet или 100BASE-TX, в отличие от Fast Ethernet 100BASE-T4 и Gigabit Ethernet 1000BASE-TX, где применяются все четыре пары проводов
Кабели UTP с перекрестным монтажом
Кабели с перекрестным монтажом (crossover) используются в двух случаях: соединяются два и только два компьютера без концентратора;
концентратор, который не имеет порта uplink, подключается к другому концентратору.
Разводка пересекающегося кабеля приведена в табл. 20.7. В ней представлено расположение выводов разъема одного конца кабеля; монтаж другого конца должен быть выполнен согласно стандарту TIA 568B (см. рис. 20.16).
Самостоятельный монтаж кабелей UTP
Для самостоятельного монтажа кабелей Ethernet понадобятся следующие инструменты и материалы (рис. 20.17):
кабель UTP, категории 5 или выше;
разъемы RJ-45;
кусачки для зачистки проводов;
Таблица 20.7. Расположение выводов разъема RJ-45 по стандарту EIA 568B для кабеля с перекрестным монтажом
Провод Номер контакта |
|
Белый/голубой |
5 |
Голубой |
4 |
Белый/зеленый |
1 |
Зеленый |
2 |
Белый/оранжевый |
3 |
Оранжевый |
6 |
Белый/коричневый |
7 |
Коричневый |
8 |
Рис. 20.17. Для самостоятельного монтажа сетевых кабелей 10BASE-T (100BASE-TX) понадобятся кусачки, инструмент для насадки, кабель UTP и разъемы RJ-45
■ инструмент для насадки разъема RJ-45 на провод.
Все это можно приобрести в обычном магазине электроники или компьютерной техники. Перед тем как смонтировать "настоящий" кабель необходимой длины, попрактикуйтесь на обрезке кабеля. Разъем RJ-45 и кабель стоят недорого, в отличие от аварий в сети.
Чтобы правильно самостоятельно смонтировать кабель типа витой пары, выполните ряд действий.
Определите, какой длины должен быть кабель. Вам понадобится некоторый запас, чтобы можно было передвигать компьютер и обходить места с потенциально высоким уровнем шума. Помните о максимальной длине кабелей UTP (об этом речь идет далее в главе).
Отмотайте с барабана необходимый кусок кабеля.
Отрежьте этот кабель.
С
помощью кусачек снимите внешнюю
изоляцию, чтобы добраться до пар проводов
(рис. 20.18); покрутите провод и снимите
всю изоляцию. Делайте это аккуратно,
поскольку, повернув кабель слишком сильно, вы можете повредить провода внутри кабеля.
Проверьте, нет ли повреждений на изоляции проводов; если повреждения есть, повторите пп. 3 и 4.
Расположите провода в соответствии со стандартом EIA 568B (рис. 20.19).
Оголите не больше 1,5 см концов проводов. Если зачищенные участки будут слишком большими, могут возникнуть наводки (в результате интерференции сигналов от нескольких проводов); если провода будут слишком короткими, они могут плохо соединиться в разъеме RJ-45.
Вставьте кабель со стороны зажима разъема RJ-45 (рис. 20.20). Убедитесь, что провода расположились в соответствии со стандартом EIA/TIA 568B перед тем, как поместить провода в разъем (см. рис. 20.16).
Используйте насадочный инструмент, чтобы присоединить разъем RJ-45 к кабелю (рис. 20.21). Конец кабеля должен быть зажат в разъеме так, чтобы его нельзя было оторвать вручную.
Повторите пп. 4-9 для второго конца кабеля. Если нужно, обрежьте конец кабеля перед снятием изоляции.
Пометьте каждый кабель следующим образом:
стандарт; длина;
перекрестный монтаж (если есть);
номер компьютера
Помечайте
кабель с двух концов, чтобы упростить
процедуру поиска кабеля от соответствующего
компьютера и упростить решение проблем
с концентратором. Приобретите ярлыки
для кабелей и прикрепите их ко всем
кабелям.
Ограничения на длину кабеля
Разработчики компьютерных систем всегда находят способы обходить существующие ограничения, например в Ethernet "придумали" звездообразные, разветвленные и древовидные топологии. Кроме того, они обошли описанные выше основные ограничения и теперь к составной сети Ethernet можно подключать тысячи компьютеров.
Локальные сети потому и называются локальными, что сетевые адаптеры и другая сетевая аппаратура не могут передавать сообщения на расстояние, превышающее несколько десятков метров. В табл. 20.8 приведены ограничения для разных типов сетевого кабеля. Кроме этих ограничений, можно отметить следующие:
нельзя подключать более 30 компьютеров к одному сегменту Thinnet Ethernet;
нельзя подключать более 100 компьютеров к одному сегменту Thicknet Ethernet;
нельзя подключать более 72 компьютеров на один кабель UTP для Token Ring;
нельзя подключать более 260 компьютеров на один кабель STP для Token Ring.
Обратите внимание, что в сети 10BASE-T (Ethernet с кабелем UTP) можно использовать кабель в три раза длиннее, чем в 100BASE-TX. Если вы планируете обновить сеть 10BASE-T до 100BASE-TX, придется проверить расстояния в существующей сети. Если у вас есть станция, которая подключена к концентратору с помощью кабеля категории 5 длиной больше 100 м, понадобится повторитель. При использовании двух или более станций, расстояние между которыми превышает установленное для Fast Ethernet 100-метровое ограничение, подключите их к коммутатору или концентратору, который находится на расстоянии не более 100 метров от первичного коммутатора или концентратора. Новый коммутатор (концентратор) следует подключить к порту расширения (uplink)
Сетевой адаптер |
Тип кабеля |
Максимальная |
Минимальная |
|
|
длина, м |
длина, м |
Ethernet |
Тонкий |
185 |
0,5 |
|
Толстый (отвод) |
50 |
2,5 |
|
Толстый |
500 |
2,5 |
|
(основной) |
|
|
100BASE-TX |
UTP |
100 |
2,5 |
10BASE-T |
UTP |
300 |
2,5 |
Token Ring |
STP |
100 |
2,5 |
|
UTP |
45 |
2,5 |
ARCnet (пассивный концентратор) |
|
120 |
Зависит от кабеля |
ARCnet (активный концентратор) |
|
600 |
Зависит от кабеля |
первичного коммутатора (концентратора). Таким образом, коммутатор (концентратор) будет работать в качестве повторителя, что позволяет существенно увеличить протяженность сети (рис. 20.22).
Работая с сетью 10BASE-T, используйте кабели категории 5 и ограничивайте их длину 100 м, если планируете модернизировать сеть до 100BASE-TX.
Беспроводная Ethernet
Существует несколько технологий беспроводных сетей, использующих как радио-, так и инфракрасные волны. Эти технологии известны уже несколько лет, но до сих пор из-за отсутствия стандартов и относительно низкой скорости невозможно в полной мере воспользоваться преимуществами беспроводной сети (никаких проводов и дырок в стенах). В традиционных Ethernet можно без проблем использовать разные типы сетевых адаптеров, концентраторов и переключателей, если все устройства сети базируются на одном стандарте Ethernet.
Хотя ранние версии беспроводной сети серьезно уступали проводным сетям и изобиловали несовместимыми стандартами, в настоящее время скорость передачи данных в беспроводных сетях равна или даже выше стандартной сети 10BASE-T; кроме того, оборудование многих поставщиков допускает взаимное комбинирование. Постоянное падение цен привело к тому, что беспроводные сети стали достойной альтернативой своим проводным собратьям.
К распространенным стандартам беспроводных сетей относятся IEEE 802.11b (Wi-Fi) и HomeRF; также существуют разновидности IEEE 802.11 и долгожданный стандарт Bluetooth, имеющие свои преимущества и недостатки.
Стандарт беспроводной Ethernet Wi-Fi/IEEE 802.11b
Новый стандарт IEEE под названием 802.11b поддерживается торговой группой WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance).
Совместимые
со стандартом IEEE 802.11b
беспроводные сети работают на максимальной
скорости 11 Мбит/с, приблизительно равной
скорости 10BASE-T
Ethernet (первая версия этого
стандарта IEEE 802.11 была
рассчитана на скорость до 2 Мбит/с). Сети
стандарта IEEE 802.11b
можно соединять с обычными Ethernet
или же использовать в автономном
режиме. Основное преимущество сетей
IEEE 802.11b —
возможность объединения разного
оборудования, конечно, при условии, что
все оно будет отвечать этому стандарту.
Беспроводные сети, работающие в соответствии со стандартом 802.11b, используют тот же диапазон (2,4 ГГц), что и многие портативные телефоны, беспроводные громкоговорители и устройства систем безопасности. В последнее время применение этих некомпьютерных устройств стало потенциальным источником интерференции с беспроводными сетями. Однако небольшой радиус действия беспроводных сетей (чуть меньше 100 м) уменьшает фактический риск, по крайней мере на текущий момент.
В сетях стандарта 802.11b используется два разных типа устройств для соединения на частоте 2,4 ГГц.
■ Узловые передатчики.
Сетевые адаптеры, оборудованные приемопередатчиками.
Узловые
передатчики (access point)
— это устройства размером с книгу,
которые используют порты RJ-45
для подключения к сети 10BASE-T
Ethernet (если это необходимо)
и содержат трансивер, а также программное
обеспечение кодирования и связи. Это
устройство транслирует сигналы обычной
Ethernet в сигналы беспроводной
Ethernet и передает их по сети
беспроводным сетевым адаптерам. Узловые
передатчики также раскодируют сигналы
в обратную сторону.
Некоторые узловые передатчики могут напрямую взаимодействовать друг с другом посредством радиоволн, что позволяет создавать беспроводные магистрали, охватывающие большие пространства, например оптовые магазины или торговые склады, а также избавляет от необходимости прокладывать кабельную сеть.
Сетевые адаптеры, предназначенные для беспроводной передачи данных Ethernet, оснащены фиксированной или съемной радиоантенной, т. е. у них отсутствует коаксиальный порт или порт RJ-45. Поскольку основными пользователями беспроводных сетей традиционно считаются владельцы портативных компьютеров, некоторые компании выпускают только устройства беспроводного доступа PC Card, однако большинство поставщиков предлагают PCI-адаптеры для настольных компьютеров. Кроме того, создаются устройства и с портом USB. Благодаря взаимной совместимости устройств различных производителей к беспроводной сети можно подключать как настольные, так и портативные системы. На рис. 20.23 представлено типичное аппаратное обеспечение Wi-Fi.
Клиентские системы автоматически переключаются на узловой передатчик с более сильным сигналом или на передатчик с меньшим уровнем ошибок.
Безопасность и прочие возможности
Поскольку теоретически к беспроводной сети можно подключиться из любой точки, имея соответствующий сетевой адаптер, большинство моделей беспроводных сетевых адаптеров и узловых передатчиков используют кодирование. Некоторые устройства с возможностью кодирования позволяют установить код безопасности ESSID. Это восьмиразрядный код, который позволяет защитить сеть от проникновения посторонних пользователей. При этом не стоит также забывать о таких стандартных средствах идентификации в сети, как пароли пользователей. В некоторых беспроводных сетях осуществляется проверка на наличие незарегистрированных MAC-адресов (каждый сетевой адаптер имеет уникальный MAC-адрес) и разрешается доступ в сеть только зарегистрированным сетевым адаптерам. Большинство устройств беспроводной связи используют 40-разрядное шифрование, однако вскоре должна появиться поддержка устройств с 128-разрядным шифрованием. Чтобы обеспечить более высокую безопасность, уровни защиты на сетевых адаптерах и узловых передатчиках должны совпадать.
Узловыми передатчиками некоторых производителей можно управлять с помощью Web-броузера; также выпускаются утилиты диагностики и мониторинга, что позволяет оптимально располагать узловые передатчики.
Устройства беспроводной связи многих производителей поддерживают протокол DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), что позволяет без проблем переносить компьютер из одной подсети в другую.
Число пользователей на один узловой передатчик
Число пользователей на один узловой передатчик варьируется в зависимости от параметров устройства. На данный момент существуют модели, поддерживающие от 15 до 254 пользователей. Для получения дополнительной информации обратитесь к производителю выбранного узлового передатчика.
Проводные решения "сеть в коробке" для рабочих групп могут соединять два компьютера по цене около 80 долларов (40 долларов за пользователя), а дополнительные сетевые адаптеры доступны по цене менее 20 долларов. Стоимость беспроводных Ethernet гораздо выше, что вызвано необходимостью использования довольно дорогих узловых передатчиков и беспроводных сетевых адаптеров. Например, узловой передатчик AP-1000 компании Agere Systems/Lucent Orinoco стоит около 650 долларов; каждому настольному компьютеру необходима PCI-адаптер беспроводного доступа (около 70 долларов) и плата PC Card (около 100 долларов); для портативного компьютера следует приобрести плату беспроводного доступа PC Card (около 100 долларов). Узловой передатчик Linksys Model WAP11, предназначенный для небольших офисов, продается за 155 долларов: PCI-адаптеры по 45 долларов каждый (плюс стоимость PC Card), платы PC Card по 107 долларов и устройства USB по 109 долларов каждое.
Чтобы определить стоимость соединения на одного пользователя в базовой беспроводной сети воспользуйтесь следующим шаблоном.
Как
правило, стоимость беспроводной локальной
сети Wi-Fi на
четыре станции из расчета
Стоимость устройства Количество устройств Итоговая