Миргородская 7сессия / Операционные системы / %D0%9E%D0%A1_%D0%A1%D0%93%D0%A2%D0%A3%20v5

ную витую пару (UTP). Звездообразная физическая топология современных сетевых технологий (включая FDDI и ATM) предполагает возможность мак-

симального удаления узла от центрального устройства (длину луча) до 100 м

при использовании медного кабеля. Применение оптической связи позволяет разносить узлы (и центральные устройства) на расстояния, измеряемые ки-

лометрами. Таким образом, топология современных локальных сетей стала практически независимой от применяемых технологий, что и обусловило по-

явление концепции структурированных кабельных систем СКС (SCS - Structured Cabling System). На этой концепции основан современный подход к созданию коммуникационной инфраструктуры зданий, насыщенных ком-

пьютерной техникой. Коммуникации должны выполняться по принципу от-

крытой кабельной системы, что предполагает возможность свободного выбо-

ра сетевого приложения (так в контексте СКС называются сетевые техноло-

гии). При необходимости смена приложения (технологии) должна обходить-

ся без дорогостоящей "кабельной революции". В структурированную кабель-

ную систему могут входить и кабели, используемые для пожарной и охран-

ной сигнализации, телевизионного вещания и прочие.

К структурированным кабельным системам относятся три стандарта,

действующих в настоящее время:

EIA/TIA-568A Commercial Building Telecommunications Wiring Standard (американский)

ISO/IEC IS 11801 Information Technology - Generic cabling for customer premises cabling (международный);

CENELEC EN50173 Performance Requirements of Generic Cabling Schemes (европейский)

Вышеперечисленные стандарты описывают практически одну и ту же область, но несколько различаются в терминологии и определениях норм для родственных параметров. Здесь они приведены в хронологическом порядке принятия, причем каждый последующий базировался на предыдущем.

Основная цель данных спецификаций:

201

Определить общую кабельную систему для передачи голоса и данных,

поддерживающую подключение аппаратуры различных производителей.

Определить направления в разработке телекоммуникационного обо-

рудования и кабельной продукции.

Обеспечить планирование и установку СКС, удовлетворяющей раз-

личным требованиям персонала, населяющего здания.

Установить критерии пропускной способности и технические харак-

теристики различных типов кабелей и соединительной аппаратуры.

Спецификации данных стандартов ориентированы на офисное приме-

нение (не промышленные здания). Выполнение требований к СКС должны обеспечивать срок жизни (с учетом морального старения) системы более 10

лет [24]. В стандартах приводятся спецификации по следующим областям:

Среда передачи данных

Топология

Допустимые расстояния (длина кабелей)

Интерфейс подключения пользователей

Кабели и соединительная аппаратура

Пропускная способность (Performance)

Практика установки

Отсутствие подобных стандартов или официального признание между-

народных в нашей стране осложняет официальную техническую сертифика-

цию кабельных систем, но хочется верить, что в скором времени эта ситуа-

ция изменится в лучшую сторону.

По критерию пропускной способности для проводки на медном кабеле в стандартах фигурируют понятия категорий (Category) и классов (Class) - ху-

же всего категория 1 и класс A. В стандарте 568-A и для проводки в целом, и

для компонент (кабелей и соединителей) имеется 5 категорий, из которых нам интересны категория 3, эффективно пропускающая сигнал в полосе час-

тот до 10 МГц, и категория 5 - до 100 МГц. В стандартах 11801 и 50173 для проводки в целом определены классы, полосе частот 10 МГц соответствует

202

класс C, а 100 МГц - класс D. Недавно появились компоненты для медного кабеля категории 6 (200 МГц) и 7 (600 МГц), для которых предполагается определение классов E и F соответственно. Здесь отметим, что значение ско-

рости передачи данных, измеряемого в Мбит/с, не совпадает с требуемой по-

лосой частот, измеряемой в МГц. Например, технология ATM со скоростью

155 Мбит/с успешно работает на кабеле категории 5 (100 МГц), а 100VG AnyLan при скорости 100 Мбит/с - на кабеле категории 3 (10 МГц).

Медные кабели и коннекторы. Определим некоторые понятия, имею-

щие отношение к кабелям и проводам на основе витой пары.

Провод витая пара представляет собой минимальный элемент - два скрученных изолированных проводника. Такой провод применяют для крос-

сировки (Cross-Wires) внутри коммутационных шкафов или стоек, но никак не для прокладки соединений между помещениями.

Кабель отличается от провода наличием внешнего изоляционного чул-

ка (Jacket). Этот чулок главным образом защищает провода (элементы кабе-

ля) от механических воздействий и влаги.

Шнур (коммутационный) представляет собой отрезок кабеля с разъе-

мами на концах. Типичный пример - патч-корд (patch cord) - отрезок много-

жильного 4-парного кабеля длиной 1-10 м с вилками RJ-45 на концах.

Калибр определяет сечение проводников. Кабели и провода маркиру-

ются в соответствии со стандартом AWG (American Wire Gauge - американ-

скиие калибры проводов). В основном применяются проводники 26 AWG (сечение 0.13 мм2), 24 AWG (0.2-0.28 мм2) и 22 AWG (0.33-0.44 мм2). Одна-

ко калибр проводника не дает информации о толщине провода в изоляции,

что весьма существенно при заделке концов кабеля в модульные вилки.

Категория (Category) витой пары определяет частотный диапазон, в

котором ее применение эффективно (ACR имеет положительное значение). В

настоящее время действуют стандартные определения 5 категорий кабеля

(Cat 1... Cat 5), однако уже выпускаются кабели категорий 6 и 7. Упоминание

203

PowerSum означает более жесткий подход к определению перекрестных на-

водок.

Витая пара может быть как экранированной (Shielded), так и неэкрани-

рованной (Unshielded). Неэкранированная витая пара (НВП) больше извест-

ная по аббревиатуре UTP (Unshielded Twisted Pair). Экранированная витая пара (ЭВП), она же STP (Shielded Twisted Pair), имеет множество разновид-

ностей.

STP с обозначением вида "Type xx" - "классическая" витая пара, вве-

денная IBM для сетей TokenRing. Каждая пара этого кабеля заключена в от-

дельный экран из фольги, обе пары заключены в общий плетеный проволоч-

ный экран, снаружи все покрыто изоляционным чулком, импеданс - 150 Ом.

Распространенные кабели STP Type1 - одножильный калибра 22 AWG, STP Type 6 - многожильный 26 AWG и STP Type 9 - одножильный 26 AWG. Ка-

бель Type 6A, используемый для коммутационных шнуров, не имеет индиви-

дуального экранирования пар.

STP категории 5 - общее название для кабеля с импедансом 100 Ом, эк-

ран может иметь различное исполнение.

ScTP (Screened Twisted Pair) - кабель, в котором каждая пара заключена в отдельный экран.

FTP (Foilled Twisted Pair) - кабель, в котором витые пары заключены в общий экран из фольги.

PiMF (Pair in Metal Foil) - кабель, в котором каждая пара завернута в полоску металлической фольги, а все пары - в общем экранирующем чулке.

По сравнению с "классическим" STP этот кабель тоньше, мягче и дешевле

(хотя про кабель PiMF на 600 МГц такого уже не скажешь).

Экранированный кабель заметно дороже неэкранированного, но при корректном заземлении экрана обеспечивает лучшую электромагнитную со-

вместимость кабельной системы с остальными источниками и приемниками помех. Однако некорректное заземление экрана может приводить и к обрат-

ному результату. Кроме того, наличие экрана, который требуется заземлять с

204

обоих концов кабеля, может вызвать проблему обеспечения равенства "зем-

ляного" потенциала в пространственно разнесенных точках.

Наибольшее распространение получили кабели с числом пар 2 и 4 ка-

либра 24 AWG. Из многопарных популярны 25-парные, а также сборки 6

штук из 4-парных. Кабели с большим числом пар (50, 100) применяются только в телефонии, поскольку изготовление многопарных кабелей высоких категорий - задача очень сложная.

Кабели чаще всего бывают круглыми - в них элементы собираются в пучок. Существуют и плоские кабели, используемые в телефонии для под-

ключения оконечного оборудования, но в них пары проводов обычно не скручены, так что высокие рабочие частоты для них не реализуемы. Сущест-

вуют и специальные плоские кабели для прокладки коммуникаций под ков-

ровыми покрытиями (Undercarpet Cable), среди которых есть и кабели кате-

горий 3 и 5.

Проводники могут быть жесткими одножильными (Solid) или гибкими многожильными (Stranded или Flex). Кабель с одножильными проводами обычно обладает лучшими и более стабильными характеристиками. Его при-

меняют, в основном, для стационарной проводки, которая представляет наи-

большую часть в кабельных связях. Многожильный гибкий кабель применя-

ют для соединения портов оборудования (абонентского и телекоммуникаци-

онного) между собой и со стационарной проводкой при небольших расстоя-

ниях.

Кабели (и провода) соединяются между собой с помощью коннекторов.

Коннектор обеспечивает механическую фиксацию и электрический контакт.

Как и кабели, они классифицируются по категориям, определяющим диапа-

зон рабочих частот.

Для витой пары широко применяют модульные разъемы (Modular Jack), широко известные под названием RJ-45: розетки (Outlet, Jack) и вилки

(Plug). Розетки категории 5 (на них должно быть соответствующее обозначе-

ние) отличаются от розеток 3-й категории способом присоединения прово-

205

дов: в категории 5 допустим только зажим провода ножевым разъемом (типа

S110), в категории 3 применяют и зажим провода под винт. Кроме того, на плате розетки категории 5 имеются согласующие реактивные элементы с нормированными параметрами, выполненные печатным способом. Катего-

рию модульных вилок на взгляд определить затруднительно. Вилки для од-

ножильного и многожильного кабеля различаются формой игольчатых кон-

тактов. Для экранированной проводки розетки и вилки должны иметь экра-

ны, сплошные или же только обеспечивающие соединение экранов кабелей.

Использование контактов модульных соединителей, а также цветовая маркировка проводов стандартизованы. Каждая пара представляется двумя проводами, обозначаемыми Tip и Ring (условно - прямой и обратный пово-

да), для которых определен цвет изоляции и номер контакта разъема. Суще-

ствует несколько стандартов на модульные соединители, различающихся шириной, количеством используемых контактов и раскладкой пар проводов

(см. рис. 62 и табл. 13).

206

При монтаже структурированной кабельной системы для передачи данных следует использовать раскладку EIA/TIA-568A (сокращенно T568A)

или EIA/TIA-568B (сокращенно T568B). Раскладка T568B известна и под именем AT&T258A или WECO. Обе эти раскладки совместимы со всеми

приложениями (сетевыми технологиями), приведенными в табл. 14.

Основными правилами построения горизонтальной системы СКС яв-

ляются:

Каждая розетка рабочего места должна иметь 8-контактное модуль-

ное гнездо (RJ-45 Jack).

Горизонтальные кабели должны соединять контакты розетки рабоче-

го места с контактами розетки патч-панели "один-в один", соблюдая пар-

ность проводов и полярность пар. Длина кабеля не более 90 м, кабель - од-

ножильный (solid)..

Для независимости от сетевых приложений (технологий) к каждой розетке должны подходить свои 4 пары категории 5 (или выше).

Раскладка проводов, включая цветовую маркировку, должна соответ-

ствовать T568A или T568B и быть единой по всей кабельной сети. Принятый

тип должен быть отражен в документации на СКС.

207

При разделке концов кабеля не допускается расплетение витой пары больше чем на сантиметр (точнее, 0.5 дюйма), необходимый для раскладки проводов.

Шнуры подключения абонентов и активного оборудования (патч-

корды) должны иметь 8-контактные вилки (RJ-45 Plug), контакты которых соединяются "один-в один", соблюдая парность проводов и полярность пар.

Кабель - многожильный (stranded).

"Перекрестные" шнуры, требуемые для соединения обычных портов пару концентраторов Ethernet, должны иметь на одном конце раскладку

T568A, на другом - T568B. По виду (цвету шнуров или колпачков) они долж-

ны быть легко отличимы от обычных "прямых" шнуров.

При необходимости разделяемое использование 4-парного кабеля для

Ethernet 10BaseT и 100BaseTX организуется Y-образными патч-кордами, пе-

реходниками или сменными вставками. Для разделяемого использования

100BaseTX при большой длине кабеля может потребоваться кабель с улуч-

шенными свойствами (PowerSum).

6.2. Сети Windows

Операционная система Windows 3.1 имела очень ограниченный инст-

рументарий для организации даже самой простой сети и требовала использо-

вание программного обеспечения сторонних разработчиков (рис. 63). Воз-

можно для операционной системы, выпущенной 10-12 лет назад, это было нормально. Специально для рабочих групп Microsoft выпустила Windows 3.11 for Workgroups, которая, имела только протокол совместного использо-

вания файлов.

208

имеет очень продвинутые сетевые возможности, однако их реализация пока не проста, и напоминает Windows NT. Вопросы безопасности сетей Windows

рассмотреы [27-32]

Обе версии Windows XP (Professional и Home) являются эффективным сочетанием сетевых возможностей NT, 2000 и простого и понятного пользо-

вательского интерфейса [25].

Физическая установка сети. Для упрощения, предположим, что мы используем в сети три компьютера – два “клиентских компьютера” и один

«сервера». Для организации, даже такой маленькой сети нам понадобятся се-

тевые карты, которые устанавливаются в каждый компьютер, свич или хаб, а

так же специальный сетевой кабель, называемый витая пара.

Выбор сетевой карты. В прошлом сетевая карта представляла собой от-

дельную ISA (для тех, кто не знает это такой старый стандарт слота расшире-

ния) или PCI плату. Причем их цена превышала 100$, что несколько ограничи-

вало развития сетей в небольших организациях. Сегодня сетевая карта стала на-

столько доступной, что частенько ее интегрируют на системную плату.

Для управления всеми транзакциями (передача блоков информации) в

сети используется устройство называемой хаб или свич. Во время передачи пакета данных хаб отправляет их сразу на все компьютеры, что значительно уменьшает пропускную способность канала. Свич, имеет встроенную память,

в которой храниться информация о том, к какому порту подключен какой компьютер. Поэтому во время передачи пакета, он отправляется на опреде-

ленный порт. Кроме того, свич позволяет использовать в сети контроллеры с разной скоростью передачи, при этом общая пропускная способность не бу-

дет опускаться до уровня контроллера с минимальной скоростью. По соот-

ношению цена/производительность свич более эффективен. На сегодняшний день впускаются свичи с 5, 8, 16, 24 или 32 портами. Цена устройства напря-

мую зависит от количества портов.

802.11a и 802.11b. Это стандарты беспроводных сетей позволящий сде-

лать размещение компьютеров более гибким, а пользователям использую-

210