Тема 2 Стандарти побудови мереж
2.1 Сімейство стандартів Ethernet
Для з’єднання декількох комп’ютерів в єдину систему необхідні спеціальні технічні засоби. Набори цих засобів та правила їх з’єднання під час організації мережі певної топології описані у спеціальних стандартах (“стандарти мереж”). Комітет 802 інституту інженерів з електротехніки та електроніки (ІЕЕЕ – Institute of Electronic and Electrical Engineers) розробив цілу мережу стандартів, які визначають термінологію, архітектуру та протоколи.
Ethernet – це найпоширеніша, на сьогодні, технологія локальних мереж. У широкому розумінні Ethernet – це ціле сімейство технологій, що включають різні фірмові та стандартні варіанти. У залежності від типу фізичного середовища стандарт Ethernet ІЕЕЕ 802.3 визначає різні специфікації: 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 100Base-T, 100Base-T4, 10Base-FL, 10Base-FB. Для кожної специфікації визначаються тип кабелю, максимальні довжини неперервних відрізків кабелю, а також правила використання повторювачів для збільшення діаметра мережі: правило “5-4-3” для коаксіальних варіантів мереж та правило “4 хабів” для витої пари та оптоволокна.
Назва специфікації складається з 3 секцій:
,
де
бітова швидкість передачі інформації, наприклад “10” означає 10 Мбіт/с;
технологія передачі: “Base” (від “Baseband” – немодульована передача) – це метод передачі на одній базовій частоті 10 МГц; “Broad” (від “Broadband” – модульована передача або широкосмугова) – метод, який використовує декілька несучих частот;
спочатку ця секція призначалась для відображення максимальной довжини кабельного сегмента без репітера в сотнях метрів. Із введенням нових технологій ця секція стала використовуватися для визначення типу кабелю: T – вита пара (twisted pair), F – оптоволокно (fiber).
Розглянемо ці специфікації більш детально.
10Base-5 – мережі на основі цього стандарту мають "шинну" топологію (рис. 2.1) зі швидкістю передачі 10 Мбіт/с. Середовищем є коаксіальний кабель (coaxial) RG-8 та RG-11 діаметром 0,4 дюйми, який називається “товстим” коаксіалом. Має волоконний опір 50 Ом. Для цього стандарту характерні такі обмеження: максимальна довжина сегмента – 500 м (без повторювачів), на кінцях сегмента встановлюються спеціальні заглушки-термінатори – 50-омні кінцеві резистори; максимальне число вузлів у сегменті – 100 (репітори теж вважаються вузлами); на кожну ЕОМ встановлюється спеціальна мережна плата, що служить для адресації в мережі; максимальна кількість сегментів у мережі з двопортовими репіторами – п’ять, причому станції можуть бути підключеі лише до трьох з п’яти сегментів (два інших – міжповторювальні лінії); максимальний діаметр мережі – 2,5 км (5 × 500 м).
Рис. 2.1 – З’єднання обладнання за стандартом 10Base-5
Станції підключаються до коаксіального кабелю за допомогою спеціальних пристроїв – голчатих трансіверів (рис. 2.2). Для підключення трансівера до товстого кабелю використовується відвід-вампір, який “вгризається” в товстий кабель, забезпечуючи контакт з його центральною жилою. На трансівері є порт AUI (15-голчастий), до якого під’єднується AUI-кабель – трансіверний кабель (довжина якого не повинна перевищувати 50 м) для зв’язку з мережною платою, на якій є розняття DB-15. Мінімально допустима відстань між трансіверами – 2,5 м (краще їх розміщувати на кратній 2,5 м відстані).
Рис. 2.2 – Підключення трансівера
У разі необхідності довшої мережі використовуються спеціальні пристрої – повторювачі, яких має бути не більше чотирьох для з’єднання п’яти сегментів, з них лише три можуть бути навантажені робочими станціями (рис. 2.3.). Сегменти, не навантажені станціями, називаються міжповторювальними лініями. Для з’єднання репітерів і сегментів теж можуть використовуватися трансівери (приймачі-передавачі), які мають BNC і AUI розняття. Для приєднання трансівера до репітера використовується AUI-кабель. Довжина кабелю між станцією та приймачем-передавачем – до 50 м. Максимальна кількість кінцевих вузлів у мережі 10Base-5 складає 99 х 3 = 297 вузлів.
10Base-2– коаксіальний кабель RG-58 діаметром 0,2 дюйма, який називається “тонким” коаксіалом. Має волоконний опір 50 Ом. Для цієї технології характерні такі обмеження: максимальна довжина сегмента – 185 м (без повторювачів), на кінцях сегмента встановлюються спеціальні заглушки – термінатори – 50-омні кінцеві резістори; ефективна кількість – 12-15 станцій (максимальна – 29 кінцевих станцій) на сегмент (рис.2.1). Репітери теж вважаються станціями; довжина кабелю між комп’ютерами не менше 3 м; на кожну ЕОМ встановлюється спеціальна мережна плата (адаптер), що служить для адресації в мережі. Може бути (8-, 16-, 32- бітна); максимальне число сегментів у мережі з двопортовими репітерами – п’ять, причому станції можуть бути підключені лише до трьох із п’яти сегментів (два інших – міжповторювальні лінії); максимальний діаметр мережі – 925 м. З’єднання п’яти сегментів показано на рисунку 2.3.
Рис. 2.3 – З’єднання п’яти сегментів за стандартом 10Base-2
Станції під’єднуються до шини за допомогою трироз’ємного Т-конектора (рис. 2.4). Два його розняття – для з’єднання відрізків шини, третє – для під’єднання комп’ютера. Мінімальна відстань між Т-конекторами – 0,5 м. Для компонування мереж за цим стандартом використовуються також такі елементи: BNC-конектори, які монтуються на кінцях кабелю; циліндричні BNC-конектори (І-конектори), які призначені для приєднання двох відрізків кабелю; заглушки-термінатори, а також Т-конектори. Заглушка BNC-термінатор для завершення сегментів може бути з заземленням або без. Один із кінців сегмента має бути обов’язково заземленим. Термінатор може з’єднуватися з BNC-Т-конктором на останніх ЕОМ з обох кінців сегмента. Основним недоліком мереж на коаксіальному кабелі є нездатність упоратися з експоненціальним зростанням трафіка, складність керування і розширення. Рішення на основі коаксіального кабелю є економічно вигіднішим для статичних мереж (3-10 машин), оскільки немає необхідності в хабі.
Рис. 2.4 – Підключення комп’ютера за стандартом 10Base-2
10Base-T– кабель на основі неекранованої витої пари (Unshielded Twisted Pair, UTP). Використовується кабель типу “телефонна неекранована вита пара” семи категорій. Найпоширеніші з них – 3, 4, 5. На мережних платах для цього стандарту встановлено телефонні розняття RJ-45. Кожний вузел підключається окремим кабелем до центрального пристрою – концентратора (рис. 2.5), через порт безпосереднього з’єднання UTP. Створює зіркоподібну топологію на основі концентратора. Для цього стандарту встановлюють такі обмеження: максимальна довжина сегмента – 100 м (між концентратором та кінцевим вузлом або між двома концентраторами); максимальна кількість сегментів – 1024 (кількість послідовно з’єднаних сегментів не повинна перевищувати п’яти); максимальний діаметр мережі – 500 м; максимальна кількість концентраторів між будь-якими двома станціями – чотири. Перевагами мереж на основі витої пари є: низька вартість обладнання, можливість використання наявної телефонної мережі. При використанні кабелю високої якості (5-ї категорії) зникає необхідність перемонтування кабельної структури з переходом на швидкісні мережні технології – 100 Мбіт/с та 1 Гбіт/с. Однак обмеження на довжину мережі та кількість станцій звужують рамки використання даної технології.
Рис. 2.5 – З’єднання за станартом 10Base-T
10Base-F– волоконно-оптичний кабель. Топологія аналогічна топології стандарту 10Base-Т. Основні обмеження стандарту: швидкість передачі даних – 10 Мбіт/с; максимальна довжина сегмента-відводу – до 2100 м; використовується 50- або 100-мікронний волоконно-оптичний кабель. Для підключення окремих кабелів-відводів використовуються центральні волоконно-оптичні кабельні концентратори (багатопортові повторювачі).
Також використовуються спеціальні конектори fiber optic. Така технологія забезпечує максимальний захист від перешкод з боку джерел електроенергії, проте швидкість передачі інформації залишається незначною, а вартість такої мережі досить високою.
Існує декілька варіантів цієї специфікації: 10Base-FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB.
10Base-FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link) являє собою перший стандарт комітету 802.3 для використання оптоволокна в мережах Ethernet. Він гарантує довжину оптоволоконного зв’язку між повторювачами до 1 км при загальній довжині мережі не більше 2500 м. Максимальне число повторювачів між будь-якими вузлами мережі – 4. Максимального діаметра мережі в 2500 м тут можна досягти, але максимальні відрізки кабелю між 4 повторювачами, а також між повторювачами та кінцевими вузлами неприпустимі – інакше виходить мережа довжиною 5000 м.
10Base-FL являє собою незначне покращення стандарту 10Base-FOIRL. Збільшена потужність передавачів, тому максимальна відстань між вузлом та концентратором збільшилася до 2000 м. Максимальне число повторювачів між вузлами залишилося рівним 4, а максимальна довжина мережі – 2500 м.
10Base-FB призначений лише для з’єднання повторювачів. Кінцеві вузли не можуть використовувати цей стандарт для підєднання до портів концентратора. Між вузлами мережі можна встановлювати до 5 повторювачів 10Base-FB при максимальній довжині одного сегмента 2000 м та максимальній довжині мережі 2740 м.
У стандарті Fast Ethernet визначені три специфікації фізичного рівня 100Base-TX для двох витих пар UTP категорії 5 або двох пар STP Type 1, 100Base-FX для багатомодового волоконно-оптичного кабелю з двома оптичними волокнами та 100Base-T4, що працює на чотирьох парах UTP категорії 3, але використовує одночасно тільки три пари передачі, а пару, що залишилася, - для виявлення колізій. Стандарти 100Base-TX/FX можуть працювати в повно дуплексному режимі. Максимальний діаметр мережі Fast Ethernet дорівнює приблизно 210 м, а більш точні значення залежать від специфікації фізичного середовища. Швидкість передачі – 100 Мбіт/с. проте реальна швидкість мереж Ethernet і Fast Ethernet ніколи не досягає їхньої максимальної продуктивності – 10 і 100 Мбіт/с через колізії. Реальна продуктивність Ethernet рідко перевищує 70 % її потенційної пропускної здатності.
Своєрідним вирішенням цієї проблеми став стандарт 802.12 – 100Base-VG ANYLAN, який підтримує типи кадрів Ethernet, Token Ring, однак використовує детермінований метод доступу до середовища передачі з пріоритетом запитів. Завдяки цьому досягається реальна швидкість передачі інформації – 100 Мбіт/с. Мережі цього стандарту мають зірчасту топологію і підтримують три типи проводки: чотири неекрановані виті пари 3-ї, 4-ї, 5-ї категорії; дві неекрановані виті пари 5-ї категорії; волоконно-оптичний кабель. Основні обмеження стандарту: максимальна відстань між вузлами мережі: для кабелю 3-ї категорії – 100 м, 5-ї категорії – 150 м, для оптоволокна – 2000 м; максимальний діаметр мережі: для 3-ї категорії – 600 м, 5-ї категорії – 900 м, для оптоволокна – 12000 м.
Технологія Gigabit Ethernet додає новий ступінь в ієрархії швидкостей сімейства Ethernet розміром в 1000 Мбіт/с. Цей ступінь дозволяє ефективно будувати великі локальні мережі, в яких потужні сервери та магістралі нижніх рівнів мережі працюють на швидкості 100 Мбіт/с, а магістраль Gigabit Ethernet з’єднує їх, що забезпечує достатньо великий запас пропускної здатності. Використовуються в якості фізичного середовища чотири типи кабелів:
багатомодовий оптоволоконний Multi Mode Fiber (MMF) - відстань до 500 м;
одномодовий оптоволоконний Single Mode Fiber (SMF) – відстань до 5000 м;
подвійний коаксіальний, по якому дані пересилаються одночасно по двом екранізованим провідникам на відстань до 25 м.
для забезпечення швидкості в 1000 Мбіт/с використовується одностороння передача даних по чотирьох неекранованих витих парах.
Контрольні питання для самоперевірки
Дайте визначення технології Ethernet.
Назвіть основні обмеження специфікації 10Base-5.
Назвіть основні обмеження специфікації 10Base-2.
Назвіть основні обмеження специфікації 10Base-Т.
Назвіть основні обмеження специфікації 10Base-F.
Як розшифровується назва NBase-M?
Що таке Fast Ethernet?
Що таке 100Base-VG ANYLAN?
З яких секцій складається назва специфікації?
Практичні завдання за технологією Ethernet
1 Визначити склад і схему розміщення технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за умови мінімізації витрат.
Машини передбачається встановити в бухгалтерії, на складі готової продукції, у відділі збуту, відділі маркетингу та в директора організації. Відділи розміщено таким чином:
У всіх відділах машини розміщуються на відстані 2 м від входу.
2 Визначити склад і схему з’єднання технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за умови мінімізації витрат, якщо організація вже має 5 комп’ютерів, схему розміщення яких у межах одного приміщення подано на рисунку, і планує докупити ще 5 комп’ютерів. Як операційна система використовується Windows XP Home Editional.
3 Визначити склад і схему розміщення технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за стандартами 10Base-T + 10Base-5.
Машини передбачається встановити в бухгалтерії, на складі готової продукції, у відділі збуту, відділі маркетингу та в директора організації. Відділи розміщено таким чином:
У всіх відділах машини розміщуються на відстані 2 м від входу.
4 Визначити склад і схему з’єднання технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за стандартом 10Base-T. Організація передбачає оснастити комп’ютерами 9 робочих місць. Схема приміщення подано на рисунку. Запропонуйте мережне програмне забезпечення.
5 Визначити склад і схему розміщення технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за стандартами 10Base-2 + 10Base-5.
Машини передбачається встановити в бухгалтерії, на складі готової продукції, у відділі збуту, відділі маркетингу та в директора організації. Відділи розміщено таким чином:
У всіх відділах машини розміщуються на відстані 2 м від входу.
6 Визначити склад і схему розміщення технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за стандартами 10Base-T + 10Base-5.
М
ашини
передбачається встановити в бухгалтерії,
на складі готової продукції, у відділі
збуту, відділі маркетингу та в директора
організації. Відділи розміщено таким
чином:
У
всіх відділах машини розміщуються на
відстані 2 м від входу.
7 Визначити склад і схему з’єднання технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за стандартом 10Base-2. Організація передбачає оснастити комп’ютерами 9 робочих місць. Схема приміщення подана на рисунку. Запропонуйте мережне програмне забезпечення.
8
Визначити склад і схему розміщення
технічного забезпечення для створення
мережі типу Ethernet за умови мінімізації
витрат.
Машини передбачається встановити в бухгалтерії, на складі готової продукції, у відділі збуту, відділі маркетингу та в директора організації. Відділи розміщено таким чином:
У всіх відділах машини розміщуються на відстані 2 м від входу.
9 Визначити склад і схему з’єднання технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за умови мінімізації витрат, якщо організація вже має 5 комп’ютерів, схему розміщення яких у межах одного приміщення подано на рисунку, і планує докупити ще 7 комп’ютерів. Як операційна система використовується Windows XP Professional Editional.
10 Визначити склад і схему розміщення технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за стандартами 10Base-Т+10Base-5.
Машини передбачається встановити в бухгалтерії, на складі готової продукції, у відділі збуту, відділі маркетингу та в директора організації. Відділи розміщено таким чином:
У всіх відділах машини розміщуються на відстані 2 м від входу.
11 Визначити склад і схему розміщення технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за стандартами 10Base-2.
Машини передбачається встановити в бухгалтерії, на складі готової продукції, у відділі збуту, відділі маркетингу та в директора організації. Відділи розміщено таким чином:
У всіх відділах машини розміщуються на відстані 2 м від входу.
12 Визначити склад і схему розміщення технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за стандартами 10Base-Т.
Машини передбачається встановити в бухгалтерії, на складі готової продукції, у відділі збуту, відділі маркетингу та в директора організації. Відділи розміщено таким чином:
У всіх відділах машини розміщуються на відстані 2 м від входу.
13 Визначити склад і схему з’єднання технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за умови мінімізації витрат, якщо організація вже має 5 комп’ютерів, схему розміщення яких у межах одного приміщення подано на рисунку, і планує докупити ще 5 комп’ютерів. Як операційна система використовується Windows XP Professional Editional.
14 Визначити склад і схему розміщення технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за умови мінімізації витрат.
Машини передбачається встановити в бухгалтерії, на складі готової продукції, у відділі збуту, відділі маркетингу та в директора організації. Відділи розміщено таким чином:
15 Визначити склад і схему розміщення технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за стандартами 10Base-2 + 10Base-Т.
Машини передбачається встановити в бухгалтерії, на складі готової продукції, у відділі збуту, відділі маркетингу та в директора організації. Відділи розміщено таким чином:
У всіх відділах машини розміщуються на відстані 2 м від входу.
16 Визначити склад і схему розміщення технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за умови мінімізації витрат.
Машини передбачається встановити в бухгалтерії, на складі готової продукції, у відділі збуту, відділі маркетингу та в директора організації. Відділи розміщено таким чином:
17 Визначити склад і схему з’єднання технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за стандартом 10Base-2. Організація передбачає оснастити комп’ютерами 9 робочих місць. Схема приміщення подано на рисунку. Як операційна система використовується Windows XP Professional Editional.
18 Визначити склад і схему розміщення технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за умови мінімізації витрат.
Машини передбачається встановити в бухгалтерії, на складі готової продукції, у відділі збуту, відділі маркетингу та в директора організації. Відділи розміщено таким чином:
19 Визначити склад і схему з’єднання технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за стандартом 10BaseТ. Організація передбачає оснастити комп’ютерами 9 робочих місць. Схема приміщення подано на рисунку. Запропонуйте мережне програмне забезпечення.
20 Визначити склад і схему з’єднання технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за умови мінімізації витрат, якщо організація вже має 5 комп’ютерів, схему розміщення яких у межах одного приміщення подано на рисунку, і планує докупити ще 9 комп’ютерів. Як операційна система використовується Novell Netware.
21 Визначити склад і схему розміщення технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за умови мінімізації витрат.
Машини передбачається встановити в бухгалтерії, на складі готової продукції, у відділі збуту, відділі маркетингу та в директора організації. Відділи розміщено таким чином:
22 Визначити склад і схему з’єднання технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за умови мінімізації витрат, якщо організація вже має 5 комп’ютерів, схему розміщення яких у межах одного приміщення подано на рисунку, і планує докупити ще 5 комп’ютерів. Як операційна система використовується Windows XP Home Editional.
23 Визначити склад і схему розміщення технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за стандартами 10Base-2 + 10Base-Т.
Машини передбачається встановити в бухгалтерії, на складі готової продукції, у відділі збуту, відділі маркетингу та в директора організації. Відділи розміщено таким чином:
У всіх відділах машини розміщуються на відстані 2 м від входу.
24 Визначити склад і схему з’єднання технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за умови мінімізації витрат, якщо організація вже має 5 комп’ютерів, схему розміщення яких у межах одного приміщення подано на рисунку, і планує докупити ще комп’ютерів. Як операційна система використовується Novell Netware.
25 Визначити склад і схему розміщення технічного забезпечення для створення мережі типу Ethernet за умови мінімізації витрат.
Машини передбачається встановити в бухгалтерії, на складі готової продукції, у відділі збуту, відділі маркетингу та в директора організації. Відділи розміщено таким чином:
