ICND1_Vol1_RUS

Сетевые адаптеры Ethernet

Сетевой адаптер (NIC – Network Interface Card) представляет собой печатную плату, которая обеспечивает двунаправленное соединение персонального компьютера в сети. В этом разделе описывается сетевой адаптер и его функции.

Сетевой адаптер

Сетевой адаптер, также известный как адаптер ЛВС, устанавливается в материнскую плату и предоставляет порт для подключения к сети. Сетевой адаптер формирует компьютерный интерфейс для связи с локальной сетью.

Сетевой адаптер взаимодействует с сетью посредством последовательное соединения, а с компьютером — через параллельное соединение. При установке сетевого адаптера в компьютер требуется номер прерывания (IRQ) и адресный диапазон ввода-вывода, область памяти внутри операционной системы (например, DOS или Windows) и драйверы (программное обеспечение), позволяющие ему выполнять свою функцию. Прерывание — это сигнал, информирующий ЦП о событии, требующем внимания. Он посылается микропроцессору по аппаратной линии. Примером отправки сигнала IRQ может служить нажатие клавиши на клавиатуре, в результате которого ЦП должен передать символ с клавиатуры в ОЗУ. Адрес ввода-вывода представляет собой область памяти, используемый вспомогательным устройством для ввода данных в компьютер и извлечения данных из компьютера.

MAC-адрес присваивается каждому сетевому адаптеру производителем и представляет уникальный физический сетевой адрес.

Среда передачи Ethernet и требования к соединению

Необходимый тип соединения Ethernet определяется расстоянием и временем. В этом разделе описываются спецификации кабелей и разъемов, используемых для поддержки сред Ethernet.

Сравнение требований к носителям Ethernet

Спецификации кабелей и разъемов, используемых для поддержки среды Ethernet, основываются на стандартах EIA/TIA. Категории кабелей, определенные для Ethernet, основываются на стандартах прокладки телекоммуникационных каналов коммерческих зданий EIA/TIA-568 (SP-2840). Согласно EIA/TIA для неэкранированной витой пары (UTP) используется разъем RJ-45.

На рисунке сравниваются спецификации кабелей и разъемов для наиболее популярных сред Ethernet. Важно отметить существенное различие носителей, используемых

для Ethernet 10-Мбит/с, и носителей Ethernet 100-Мбит/с. В современных сетях со смешанными требованиями 10- и 100-Мбит/с, необходимо быть готовым

к переходу на витую пару 5-ой категории для поддержки стандарта Fast Ethernet.

Соединители

В локальных сетях Ethernet используется несколько типов соединительной среды. В этом разделе рассматриваются различные типы соединений.

Различия между соединениями

Наиболее распространенным типом соединительных устройств являются штекер

и гнездо RJ-45 (см. рисунок). Буквы "RJ" означают "стандартный разъем" (registred jack), а цифры "45" относится к конкретному физическому разъему с восемью проводами.

Преобразователь 1000BASE-T GBIC

Преобразователь интерфейса Gigabit (GBIC) является устройством ввода-вывода с поддержкой «горячей» замены, которое подключается в порт Gigabit Ethernet

маршрутизхатора или коммутатора. Ключевым преимуществом преобразователя GBIC является его взаимозаменяемость, обеспечивающая гибкость для развертывания других технологий 1000BASE-X без замены физического интерфейса или модели маршрутизатора или коммутатора. Преобразователи GBIC поддерживают медную витую пару и оптоволоконные носители для передачи данных по стандарту Gigabit Ethernet.

Обычно преобразователи GBIC используются в локальных сетях для восходящих каналов, а также в магистральных каналах. Кроме того, преобразователи GBIC применяются в удаленных сетях.

Оптоволоконные преобразователи GBIC от Cisco

коротковолновые (1000BASE-SX);

длинноволновые/для протяженных сетей (1000BASE-LX/LH)

для больших расстояний (1000BASE-ZX)

Оптоволоконный преобразователь GBIC — это трансивер, преобразующий последовательные электрические сигналы в оптические, а оптические сигналы в цифровые электрические сигналы. Существуют следующие типы оптических преобразователей GBIC:

коротковолновые (1000BASE-SX);

длинноволновые/для протяженных сетей (1000BASE-LX/LH);

для больших расстояний (1000BASE-ZX);

неэкранированная витая пара.

Витая пара представляет собой кабель с медными жилами, который может быть экранированным или неэкранированным. В локальных сетях часто используется кабель на основе неэкранированной витой пары (UTP). В этом разделе описываются характеристики и варианты использования неэкранированной витой пары.

Кабель на основе неэкранированной витой пары

Скорость и полоса пропускания: от 10 до 1000 Мбит/с

Средняя стоимость узла: минимальная

Разъем носителя и разъема: компактный

Максимальная длина кабеля: переменная

В кабеле UTP используется четыре пары проводников. Каждый из восьми медных проводников в кабеле изолирован. Кроме того, проводники в каждой паре скручены между собой. Преимущество кабеля на основе неэкранированной витой пары состоит в ограничении затухания сигнала из-за электромагнитных и радиочастотных помех. Для дополнительного сокращения перекрестных помех между парами кабеля UTP

используется различное количество витков в парах. Существуют строгие спецификации, определяющие количество витков и оплетки на метр кабеля на основе неэкранированной (UTP) и экранированной (STP) витой пары.

Кабель UTP используется в сетях различных типов. В качестве сетевой среды обычно используются неэкранированные кабели из четырех пар медных проводников диаметром 22 или 24 AWG, что соответствует 0,64 или 0,51 мм. Сетевой кабель

на основе неэкранированной витой пары имеет сопротивление 100 Ом. Это его отличие от других типов витых пар, например, используемых в телефонии. Поскольку внешний диаметр кабеля UTP составляет около 0,43 см (0,17 дюймов), его небольшой размер может оказаться преимуществом при установке. Кроме того, поскольку кабель UTP может применяться в большинстве сетевых архитектур, его популярность продолжает расти.

Выделяют несколько категорий кабеля на основе неэкранированной витой пары:

Категория 1. Кабель этой категории предназначен для телефонных коммуникаций и не пригоден для передачи данных.

Категория 2. Подходит для передачи данных со скоростями до 4 Мбит/с.

Категория 3. Применяется в сетях 10BASE-T и предназначен для передачи данных со скоростями до 10 Мбит/с.

Категория 4. Используется в сетях Token Ring (скорость передачи до 16 Мбит/с).

Категория 5. Предназначен для передачи данных со скоростями до 100 Мбит/с.

Категория 5e. Применяется в сетях, работающих со скоростями до 1000 Мбит/с (1 Гбит/с)

Категория 6. Состоит из четырех пар медных жил диаметром 24 AWG (0,51 мм), способных обеспечивать передачу данных со скоростями до 1000 Мбит/с.

В современных локальных сетях наибольшее распространение получили категории 1 (используется, в основном, для телефонии), 5, 5e и 6.

Внедрение кабеля UTP

Для внедрения кабеля UTP в локальной сети необходимо определить тип кабеля по стандартам EIA/TIA и выбрать между прямым и перекрестным кабелем.

В этом разделе описываются характеристики и варианты использования прямого и перекрестного кабелей, а также типы разъемов, применяемых при внедрении кабеля UTP в локальной сети.

Разъем RJ-45

Если внимательно посмотреть на прозрачный разъем RJ-45, можно увидеть восемь цветных проводов, скрученных в четыре пары. Четыре провода (две пары) переносят положительное напряжение (true) и называются "tip" (T1 - T4); остальные четыре переносят обратное базовое напряжение (false) и называются "ring" (R1 - R4). Термины "tip" и "ring" пришли из телефонии. В настоящее время они относятся

к положительному и отрицательному проводникам в паре. Провода первой пары кабеля или разъема обозначаются T1 и R1, второй пары — T2 и R2 и т. д.

Штекер RJ-45 ("папа") крепится к концу кабеля методом обжима. Если смотреть на этот разъем спереди, как показано на рисунке, его контакты нумеруются слева направо с 8 до 1.

Гнездо RJ-45

Гнездо ("мама") располагается на сетевом устройстве, стене, выводе перегородки или коммутационной панели. Если смотреть на гнездо спереди, как показано на рисунке, его контакты нумеруются слева направо с 1 до 8.

Внедрение кабеля UTP (прямого)

Помимо определения нужной категории кабеля, используемого для соединительного устройства, согласно стандарту EIA/TIA (в зависимости от стандарта штекера сетевого устройства) необходимо определить тип кабеля:

прямой кабель;

перекрестный кабель.

В прямом кабеле все провода разъемов RJ-45 на обоих концах расположены

в одинаковом порядке. Если поместить два разъема RJ-45 кабеля рядом и с одинаковой ориентацией, на каждом разъеме будут видны цветные провода (полоски или контакты). Если порядок цветных проводов на каждом конце совпадает, это прямой тип кабеля (см. рисунок).

Прямой кабель