Локальная сеть

Преподаватель: Дудник Александр @Email: d_aleks@ukr.net

Системы счислений Системы счислений- это способ записи чисел с помощью заданного набора специальных знаков (цифр).

Отдельную позицию в изображении числа принято называть разрядом, а номер позиции - номером разряда. Число разрядов в записи числа называется разрядностью и совпадает с его длиной.

•Существуют системы позиционные и непозиционные.

В непозиционных системах счисления вес цифры не зависит от позиции, которую она занимает в числе. Так, например, в римской системе счисления в числе XXXII (тридцать два) вес цифры X в любой позиции равен просто десяти.

Пример непозиционной системы счисления - римская. В качестве цифр в римской системе используются: I(1), V(5), X(10), L(50), C(100), D(500), M(1000). Величина числа в римской системе счисления определяется как сумма или разность цифр в числе. Если меньшая цифра стоит слева от большей, то она вычитается, если справа - прибавляется. Пример:

CCXXXII=232 IX =9

В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее позиции в последовательности цифр, изображающих число.  Любая позиционная системах характеризуется своим основанием.  Основание позиционной системы счисления - это количество различных знаков или символов, используемых для изображения цифр в данной системе.  За основание можно принять любое натуральное число - два, три, четыре, шестнадцать и т.д. Следовательно, возможно бесконечное множество позиционных систем.

Примеры позиционной системы счисления - двоичная, десятичная, восьмеричная, шестнадцатеричная системы счислении.

•Десятичная система счисления.

В этой системе 10 цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, но информацию несет не только цифра, но и место, на котором цифра стоит (то есть ее позиция). Самая правая цифра числа показывает число единиц, вторая справа - число десятков, следующая - число сотен и т.д.

Пример: 33310 = 3*100 + 3*10+3*1 = 300 + 30 + 3

•Двоичная система счисления.

В этой системе всего две цифры - 0 и 1. Основание системы - число 2. Самая правая цифра числа показывает число единиц, следующая цифра - число двоек, следующая - число четверок и т.д. Двоичная система счисления позволяет закодировать любое натуральное число - представить его в виде последовательности нулей и единиц.

Пример: 10112 = 1*2^3 + 0*2*2+1*2^1+1*2^0 =1*8 + 1*2+1=1110

•Восьмеричная система счисления. 

В этой системе счисления 8 цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Чтобы перевести в двоичную систему, например, число 611 (восьмеричное), надо заменить каждую цифру эквивалентной ей двоичной триадой (тройкой цифр). Легко догадаться, что для перевода многозначного двоичного числа в восьмеричную систему нужно разбить его на триады справа налево и заменить каждую триаду соответствующей восьмеричной цифрой.

Пример:

6118 =011 001 0012

1 110 011 1012=14358 (4 триады)

•Шестнадцатеричная система счисления.  Запись числа в восьмеричной системе счисления достаточно компактна, но еще компактнее она получается в шестнадцатеричной системе. В качестве первых 10 из 16 шестнадцатеричных цифр взяты привычные цифры 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, а вот в качестве остальных 6 цифр используют первые буквы латинского алфавита: A, B, C, D, E, Перевод из шестнадцатеричной системы в двоичную и обратно производится аналогично тому, как это делается для восьмеричной системы.

•Перевод целых чисел в другие системы счисления.

Целое число с основанием 10 переводится в систему счисления с основанием 2 путем последовательного деления числа, на основание 2 до получения остатка. Полученные остатки от деления и последнее частное записываются в порядке, обратном полученному при делении. Сформированное число и будет являться числом с основанием N2.

•Перевод чисел в десятичную систему 

Oосуществляется путем составления степенного ряда с основанием той системы, из которой число переводится. Затем подсчитывается значение суммы.

Пример.

А.) Перевести 10101101 с. с.

101011012 = 1*2^7+ 0*2^6+ 1*2^5+ 0*2^4+ 1*2^3+ 1*2^2+ 0*2^1+ 1*2^0 = 173

Б.) Перевести 7038.

7038 = 7*8^2+ 0*8^1+ 3*8^0= 451

В.) Перевести B2E16.

B2E16 = 11*16^2+ 2*16^1+ 14*16^0= 2862.

И чего состоит СЕТЬ:

1) Среда передачи 2) Метод кодирования 3) Топология сети 4) Метод доступа 5) Адресация

•1.Среда передачи

Среда передачи – это физическая среда, по которой возможно распространение информационных сигналов в виде электрических, световых и т.п. импульсов. В настоящее время выделяют два основных типа физических соединений: соединения с помощью кабеля и беспроводные соединения. Технические характеристики среды передачи влияют на такие потребительские параметры сетей как максимальное расстояние передачи данных и максимальная скорость передачи данных.

Проводник — вещество, среда, материал, хорошо проводящие электрический ток[1][2].

В проводнике имеется большое число свободных носителей заряда, то есть заряженных частиц, которые могут свободно перемещаться внутри объёма проводника и под действием приложенного к проводнику электрического напряжения создают ток проводимости[3]. Благодаря большому числу свободных носителей заряда и их высокой подвижности значение удельной электропроводности проводников велико.

•Кабельные системы

Кабель (cable), используемый для построения компьютерных сетей, представляет собой сложную конструкцию, состоящую, в общем случае, из проводников, изолирующих и экранирующих слоев. В современных сетях используются три типа кабеля: 

00.Медные

А) Коаксиальный кабель Б) Витая пара

А) Коаксиальный кабель (от лат. co — совместно и axis — ось, то есть «соосный»), также известный как коаксиал (от англ. coaxial), — электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана. Обычно служит для передачи высокочастотных сигналов. Изобретён и запатентован в 1880 году британским физиком Оливером Хевисайдом.

Устройство коаксиального кабеля 1 — внутренний проводник, 2 — изоляция (сплошной полиэтилен), 3 — внешний проводник 4 — оболочка (свет стабилизированный полиэтилен)

4 (A) — оболочки (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного (то есть устойчивого к ультрафиолетовому излучению солнца) полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала;

3 (B) — внешнего проводника (экрана) в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава;

2 (C) — изоляции, выполненной в виде сплошного (полиэтилен, вспененный полиэтилен, сплошной фторопласт, фторопластовая лента и т. п.) или полувоздушного (кордельно-трубчатый повив, шайбы и др.) диэлектрического заполнения, обеспечивающей постоянство взаимного расположения (соосность) внутреннего и внешнего проводников;

1 (D) — внутреннего проводника в виде одиночного прямолинейного (как на рисунке) или свитого в спираль провода, многожильного провода, трубки, выполняемых из меди, медного сплава, алюминиевого сплава, омеднённой стали, омеднённого алюминия, посеребрённой меди и т. п.

Благодаря совпадению осей обоих проводников у идеального коаксиального кабеля оба компонента электромагнитного поля полностью сосредоточены в пространстве между проводниками (в диэлектрической изоляции) и не выходят за пределы кабеля, что исключает потери электромагнитной энергии на излучение и защищает кабель от внешних электромагнитных наводок. В реальных кабелях ограниченные выход излучения наружу и чувствительность к наводкам обусловлены отклонениями геометрии от идеальности.

• Основное назначение коаксиального кабеля — передача высокочастотного сигнала в различных областях техники:

• системы связи;

• вещательные сети;

• компьютерные сети;

• антенно-фидерные системы;

• АСУ и другие производственные и научно-исследовательские технические системы;

• системы дистанционного управления, измерения и контроля;

• системы сигнализации и автоматики;

• системы объективного контроля и видеонаблюдения;

• каналы связи различных радиоэлектронных устройств мобильных объектов (судов, летательных аппаратов и др.);

• внутриблочные и межблочные связи в составе радиоэлектронной аппаратуры;

• каналы связи в бытовой и любительской технике;

• военная техника и другие области специального применения.

Б) Витая пара

Вита́я па́ра (англ. twisted pair) — вид кабеля связи. Представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.

Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитные помехи одинаково влияют на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар).

•История

Перекрещивание проводов на телеграфном столбе.

Первые телефоны использовали телеграфные линии, или однопроводные линии с цепью заземления, проложенные открытым способом. В 1880 году во многих городах были пущены электрические трамваи, которые наводили много шумов на эти линии. Судиться было бесполезно, и телефонные компании переделывают свои линии в сбалансированную схему, имевшую дополнительную выгоду, заключавшуюся в снижении затухания сигнала.

Когда линии электропередачи стали более распространённым явлением, этой меры оказалось недостаточно. Телеграфные провода шли параллельно с линиями электропередачи, и в течение нескольких лет растущее использование электроэнергии снова принесло увеличение помех, поэтому инженеры разработали метод транспозиции проводов, чтобы свести на нет помехи.

В транспозиции проводов их положение менялось через определённое количество опор. Таким образом, два провода сбалансированной пары получали аналогичные помехи от линий электропередачи. Это представляло собой раннюю реализацию скручивания с шагом транспозиции проводов около четырёх перекрестий на километр, или шесть на милю. Такие открытые симметричные линии с периодическими транспозициями дожили до наших дней в некоторых сельских районах.

Витая пара была изобретена Александром Грэмом Беллом в 1881 году. К 1900 году вся американская сеть телефонных линий была или на витой паре, или на открытых проводах с транспозицией для защиты от помех.

•Виды кабеля, применяемого в сетях

В защите нуждаются как сигналы, передаваемые по кабелю, так и элементы конструкции кабеля. Защитные элементы разделяют в зависимости от назначения:

электрическая защита — защита сигнала от помех (от внешних и внутренних электромагнитных наводок);

химическая защита — защита кабеля от внешних воздействий (почва, вода, газы, солнечный свет);

механическая защита — защита кабеля от механических повреждений.

Витопарный кабель состоит из нескольких витых пар. Проводники в парах изготовлены из монолитной медной проволоки толщиной 0.4—0.6 мм либо из множества более тонких проводников (кабель получается более гибкий и обычно используется в патчкордах).

•Категории кабеля

Телефонная катушка с кабелем образца 1933 года

Витая пара 7‑й категории

Существует несколько категорий кабеля «витая пара», которые нумеруются от CAT1 до CAT7 (правильно «category» или «категория», сокращение «CAT», «Cat» следует писать с точкой — «Cat.», потому как категория и кошка — разные вещи) и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов, и каждая пара имеет больше витков на единицу длины. Категории неэкранированной витой пары описываются в стандарте EIA/TIA 568 (Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях) и в международном стандарте ISO 11801, а также приняты ГОСТ Р 53246-2008 и ГОСТ Р 53245-2008 (переводы одного из руководств производителя).

Обозначение	Полоса частот, МГц	Применение	Примечания
CAT1	0,1 (0,4?)	Телефонные и старые модемные линии	1 пара, не описано в рекомендациях EIA/TIA для передачи данных (в России применяется кабель и вообще без скруток — «лапша» — у неё характеристики не хуже, но больше влияние помех). В США использовался ранее, только в «скрученном» виде. Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема (не подходит для современных систем)
CAT2	1 (4?)	Старые терминалы (такие как IBM 3270)	2 пары проводников, старый тип кабеля, не описано в рекомендациях EIA/TIA для передачи данных, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях Token ring и Arcnet (не подходит для современных систем). Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.
CAT3	16	10BASE-T,100BASE-T4Ethernet	4-парный кабель, используется при построении телефонных и локальных сетей 10BASE-T и token ring, поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит/с или 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 на расстоянии не дальше 100 метров [2]. В отличие от предыдущих двух, отвечает требованиям стандарта IEEE 802.3. Сейчас используется в основном для телефонных линий
CAT4	20	token ring, сейчас не используется	кабель состоит из 4‑х скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре.
CAT5	100	100BASE-TX Ethernet (LAN, ATM, CDDI)	4-парный кабель, используется при построении локальных сетей 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T и для прокладки телефонных линий, поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар.
CAT5e	100	1000Base-T	4-парный кабель, усовершенствованная категория 5 (уточненные/улучшенные спецификации) [. Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Иногда встречается двупарный кабель категории 5e. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине.
CAT6	250	Ethernet, Gigabit (10GBASE-T Ethernet)	применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 55 м. Добавлен в стандарт в июне 2002 года.
CAT6a	500	Ethernet (10GBASE-T Ethernet)	применяется в сетях Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 100 метров. Добавлен в стандарт в феврале 2008 года, ISO/IEC 11801:2002 поправка 2.
CAT7	600	Ethernet (10GBASE-T Ethernet)	спецификация на данный тип кабеля утверждена только международным стандартом ISO 11801, скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары. Седьмая категория, строго говоря, не UTP, а S/FTP (Screened Fully Shielded Twisted Pair).
CAT7a	до 1200	Gigabit Ethernet(40GbE, 100GbE)	разработана для передачи данных на скоростях до 40 Гбит/с на расстояние до 50 м и до 100 Гбит/с на расстояние до 15 м.

Схемы обжима

Нумерация в штекере 8P8C

Существует два варианта обжима разъёма на кабеле:

для создания прямого кабеля — для соединения порта сетевой карты с коммутатором или концентратором,

для создания перекрёстного (использующего кроссированный MDI, англ. MDI-X) кабеля, имеющего инвертированную разводку контактов разъёма для соединения напрямую двух сетевых плат, установленных в компьютеры, а также для соединения некоторых старых моделей концентраторов или коммутаторов (uplink-порт).

Обжимается разъём 8P8C (зачастую ошибочно именуемый RJ45).

Прямой кабель (straight through cable)

Вариант по стандарту TIA/EIA-568A

Вариант по стандарту TIA/EIA-568B (используется чаще)

В случае, если нужен кабель MDI с внешним кроссированием, так называемый «прямой» кабель для подключения компьютер на хаб/свитч используются следующие схемы:

При соединении EIA/TIA-568B, AT&T 258A

1: Бело-оранжевый

2: Оранжевый

3: Бело-зелёный

4: Синий

5: Бело-синий

6: Зелёный

7: Бело-коричневый

8: Коричневый

Старые цвета витой пары:

1: синий

2: оранжевый

3: чёрный

4: красный

5: зелёный

6: жёлтый

7: коричневый 8: серый

При соединении EIA/TIA-568A 1: Бело-зеленый 2: Зелёный 3: Бело-оранжевый 4: Синий 5: Бело-синий 6: Оранжевый 7: Бело-коричневый 8: Коричневый

По одной из этих схем обжимаются разъёмы с обеих сторон.

— Ethernet Cable - Color Coding Diagram (англ.)

Перекрёстный кабель (crossover cable)[править | править вики-текст]

Предназначен для соединения однотипного оборудования (например, компьютер-компьютер). Однако большинство современных сетевых устройств способно автоматически определить метод обжима кабеля и подстроиться под него (Auto MDI/MDI-X), и перекрёстный кабель сегодня потерял свою актуальность. Вариант для скорости 100 Мбит/с

Если нужен кабель MDI-X с внутренним кроссированием («crossover» кабель) для соединения, например, «компьютер-компьютер» (со скоростью до 100 Мбит/с), то с одной стороны кабеля применяется схема EIA/TIA-568B, с другой EIA/TIA-568А