Неэкранированная витая пара

Неэкранированная витая пара (спецификация 10BaseT) широко используется в ЛВС; максимальная длина сегмента составляет 100 м. Неэкранированная витая пара состоит из двух изолированных медных проводов. Существует несколько спецификаций, которые регулируют количество витков на единицу длины - в зависимости от назначения кабеля Пять категорий неэкранированной витой пары

• Категория 1. Традиционный телефонный кабель, по которому можно передавать только речь, но не данные.

• Категория 2. Кабель, способный передавать данные со скоростью 4 Мбит/с. Состоит из четырёх витых пар.

• Категория 3. Кабель, способный передавать данные со скоростью 10 Мбит/с. Состоит из четырёх витых пар с девятью витками на метр.

• Категория 4. Кабель, способный передавать данные со скоростью 16 Мбит/с. Состоит из четырёх витых пар.

• Категория 5. Кабель, способный передавать данные со скоростью 4 Мбит/с. Состоит из четырёх витых пар медного провода.

Одной из потенциальных проблем для любых типов электрических кабелей являются перекрёстные помехи. Перекрёстные помехи - это электрические наводки, вызванные сигналами в смежных проводах. Неэкранированная витая пара особенно страдает от перекрёстных помех. Для уменьшения их влияния используют экран.

Экранированная витая пара

Кабель экранированной витой пары имеет медную оплетку, которая обеспечивает более надёжную защиту от помех, чем неэкранированная витая пара. Кроме того провода экранированной витой пары обмотаны фольгой. В результате экранированная витая пара прекрасно защищает передаваемые данные от внешних помех. Всё это означает, что экранированная витая пара, по сравнению с неэкранированной витой парой, меньше подвержена воздействию электрических помех и может передавать данные с более высокой скоростью и на большие расстояния. Для подключения витой пары к компьютеру используются разъёмы RJ-45, имеющие 8 контактов (надевается на каждый проводок восьмижильного кабеля).

Оптоволоконный кабель

В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов. Это относительно защищённый способ передачи, поскольку при нём не используются электрические сигналы. Оптоволоконные линии предназначены для передачи больших объёмов данных на очень высоких скоростях, так как сигнал в них практически не затухает и не искажается. Оптическое волокно - чрезвычайно тонкий стеклянный цилиндр, называемый жилой, покрытый слоем стекла, называемый оболочкой, с иным, чем у жилы, коэффициентом преломления (если лучик отразился от своей оси, то он полностью отражается без потерь, без рассеивания, т.о. не может покинуть жилу). Иногда оптоволокно производят из пластика. Пластик проще в монтаже, но он передаёт световые импульсы на меньшие расстояния по сравнению со стеклянным оптоволокном. Жёсткость кабеля увеличена покрытием из пластика, а прочность - волокнами из кевлара. Передача по оптоволоконному кабелю не подвержена электрическим помехам и ведётся на чрезвычайно высокой скорости (100 Мбит/с). По нему можно передавать импульс на многие километры.

Характеристика	Тонкий коаксиальный кабель (10 Base2)	Витая пара(10 BaseT )	Оптоволоконный кабель
Эффективная длина кабеля	185 м	100 м	2 км
Скорость передачи	10 Мбит/с	4 - 100 Мбит/с	100 Мбит и выше
Гибкость	Довольно гибкий	Самый гибкий	Не гибкий
Подверженность помехам	Хорошая защита от помех	Подвержен помехам	Не подвержен помехам
Особые свойства	Электронные компоненты дешевле, чем у витой пары	Тот же телефонный провод	Передаёт речь, видео и данные.

Чем надёжнее защищён кабель от внешних и внутренних электрических помех, тем дальше и на большей скорости он сможет передавать данные. Но чем выше скорость передачи, качество и защищённость кабеля, тем выше и его стоимость.

Протокол TCP/IP

Идея открытой сетевой архитектуры была впервые высказана Робертом Каном в 1972 году, вскоре после того, как он начал работать в DARPA. Деятельность, которой занимался Кан, первоначально была частью программы разработки пакетных радиосетей, но впоследствии она переросла в полноправный проект под названием "Internetting". Ключевым для работоспособности пакетных радиосистем был надежный сквозной протокол, способный поддерживать эффективные коммуникации, несмотря на радиопомехи или временное затенение, вызванное особенностями местности или пребыванием в туннеле.

Для увеличения надежности связи информация делится на мелкие (стандарт -- 1400 байт) пакеты, каждый из которых содержит адрес, куда отправляется пакет. При наличии помехи на линии потребуется только заменить (переслать) только один пакет, а не весь файл.

Отличие такого подхода от реализованного ранее протокола UUCP заключается в том, что информация, которую надо передать, не ждет сеанса связи, а передается сразу же (можно сказать, что сеанс связи происходит ежесекундно). Р. Кан разработал новую версию протокола, удовлетворяющую требованиям окружения с открытой сетевой архитектурой. Этот протокол называется Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP - Протокол управления передачей/Межсетевой протокол).

Хотя в то время в Исследовательском центре компании Ксерокс в Пало Альто (Xerox PARC) уже велись работы над сетями Ethernet, массового распространения локальных сетей пока не предвиделось. О персональных компьютерах и рабочих станциях вообще не было речи. Первоначальную модель составляли сети национального уровня, такие как ARPANET; предполагалось, что подобных сетей будет относительно немного. В результате под IP-адрес было отведено 32 бита, из которых первые 8 битов обозначали сеть, а оставшиеся 24 бита - компьютер в сети.

Предположение о том, что в обозримом будущем окажется достаточно 256 сетей, очевидно, пришлось пересматривать с появлением локальных сетей в конце 1970-х годов. Сейчас IP-адрес содержит из 4 байта. Все множество номеров разбивают по блокам. Номера в одном блоке характеризуются одинаковым префиксом (часть цифр в адресе фиксируются, а остальные выбираются произвольно). Сколько цифр в адресе фиксировано определяется маской сети.

Протокол TCP используется в тех случаях, когда требуется надежная доставка сообщений. Он освобождает прикладные процессы от необходимости использовать таймауты и повторные передачи для обеспечения надежности. Наиболее типичными прикладными процессами, использующими TCP, являются FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов) и TELNET. Большие возможности TCP даются не бесплатно. Реализация TCP требует большой производительности процессора и большой пропускной способности сети. Прикладные процессы взаимодействуют с модулем TCP через порты.

Когда прикладной процесс начинает использовать TCP, то модуль TCP на машине клиента и модуль TCP на машине сервера начинают общаться. Эти два оконечных модуля TCP поддерживают информацию о состоянии соединения, называемого виртуальным каналом. Этот виртуальный канал потребляет ресурсы обоих оконечных модулей TCP. Канал является дуплексным; данные могут одновременно передаваться в обоих направлениях. Один прикладной процесс пишет данные в TCP-порт, они проходят по сети, и другой прикладной процесс читает их из своего TCP-порта. Протокол TCP разбивает поток байт на пакеты; он не сохраняет границ между записями. Например, если один прикладной процесс делает 5 записей в TCP-порт, то прикладной процесс на другом конце виртуального канала может выполнить 10 чтений для того, чтобы получить все данные. Но этот же процесс может получить все данные сразу, сделав только одну операцию чтения. Не существует зависимости между числом и размером записываемых сообщений с одной стороны и числом и размером считываемых сообщений с другой стороны. Протокол TCP требует, чтобы все отправленные данные были подтверждены принявшей их стороной. Он использует таймауты и повторные передачи для обеспечения надежной доставки. Отправителю разрешается передавать некоторое количество данных, не дожидаясь подтверждения приема ранее отправленных данных. Таким образом, между отправленными и подтвержденными данными существует окно уже отправленных, но еще неподтвержденных данных. Количество байт, которые можно передавать без подтверждения, называется размером окна. Как правило, размер окна устанавливается в стартовых файлах сетевого программного обеспечения. Так как TCP-канал является дуплексным, то подтверждения для данных, идущих в одном направлении, могут передаваться вместе с данными, идущими в противоположном направлении. Приемники на обеих сторонах виртуального канала выполняют управление потоком передаваемых данных для того, чтобы не допускать переполнения буферов.

Витая пара

Технические средства коммуникаций составляют кабели: экранированная и неэкранированная витая пара, коаксиальный, оптоволоконный, а также: коннекторы и терминаторы, сетевые адаптеры, повторители, разветвители, мосты, маршрутизаторы, шлюзы, а также модемы, позволяющие использовать различные протоколы и топологии в единой неоднородной системе. Всё вышеперечисленное составляет сетевое оборудование.

Что такое витая пара? Витая пара — это два изолированных провода, скрученных между собой. Раньше для Ethernet 10Base-T использовали кабель (AWG 24), имеющий две витые пары одна на прием и одна на передачу, в настоящее время большее применение (для Ethernet 10/100/1000Base-T) находит кабель, состоящий уже из 4-х пар. Для подключения витой пары к сетевому адаптеру используется разъем RJ-45. Обычно для соединения всех устройств ЛВС используется топология "звезда" каждый адаптер подключается к центральному коммутатору (хабу). Если коммутаторы могут объединяться друг с другом, то получается "древовидная" структура сети.

Различают несколько типов Ethernet, для каждого из которых имеется своя спецификация. В качестве физической среды для обмена информацией обычно используются: оптоволоконный кабель, экранированная витая пара (STP, FTP, SFTP, FFTP, SSTP) и неэкранированная витая пара (UTP). По спецификациям IEEE подобные сети Ethernet носят названия: 10Base-T (10 Мбит/с), 100Base-T/TX (100 Мбит/c) 1000Base-T (1Гбит/c). Витая пара классифицируется по частотным характеристикам: Cat.3 до 16МГц, используется в телефонии; Cat.5 до 100МГц применяется в ЛВС до 100Мбит/с; Cat.5e до 120МГц, Cat.6 до 250МГц, Cat.7до 600МГц - используются в ЛВС до 1000Мбит/с.

Длина одного сегмента кабеля, витая пара, может составлять до 90 м, на большие расстояния находит применение уже оптоволоконный кабель.

При прокладке сети в помещении на витой паре используются специальные розетки, к которым идет кабель от коммутатора. Компьютер подключается к ним с помощью дополнительного кабеля, патч-корда.

Наиболее известными во всем мире производителями витой пары являются торговые марки Signamax, Belden, Nexans. С продукцией этих компаний вы можете ознакомиться в каталоге нашего сайта.

При прокладке сети в помещении на витой паре используются специальные розетки, к которым идет кабель от хаба. Компьютер подключается к ним с помощью дополнительного кабеля.