Компьютерная сеть

Соединители (connectors)

Для подключения витой  пары к компьютеру используются телефонные коннекторы RJ-45. На первый взгляд, они похожи на RJ-11, но в действительности между ними есть существенные отличия.

Во-первых, вилка RJ-45 чуть больше по размерам и не подходит для  гнезда RJ-11. Во-вторых, коннектор RJ-45 имеет восемь контактов, а RJ-11 - только четыре.

Построить развитую кабельную  систему и в то же время упростить  работу с ней  поможет ряд очень  полезных компонентов.

Распределительные стойки и полки (distribution racks, shelves)

Распределительные стойки и полки предназначены для  монтажа кабеля. Они позволяют  централизованно организовать множество  соединений и при этом занимают достаточно мало места.

Коммутационные панели (patch panels)

Существуют разные типы панелей расширения. Они поддерживают до 96 портов и скорость передачи до 100 Мбит/с.

Соединители

Одинарные или двойные  вилки RJ-45 подключаются к панелям  расширения или настенным розеткам. Они обеспечивают скорость передачи до 100 Мбит/с.

Настенные розетки

Некоторые соображения

Рекомендуется использовать витую пару, если:

• существуют ограничения в денежных средствах при организации ЛВС;
• необходима достаточно простая установка, при которой подключение компьютеров - несложная операция.

Не рекомендуется использовать витую пару, если: надо быть абсолютно  уверенным в целостности данных, передаваемых на большие расстояния с высокой скоростью.

2. Таблица 1- Сравнительные характеристики кабелей

Характеристика	Коаксиальный  кабель	Витая пара
Стоимость	Дороже тонкого коаксиального  кабеля	Самый дешевый
Эффективная длина кабеля*	500м	100м
Скорость передачи**	10 Мбит/с	4-100 Мбит/с
Гибкость	Менее гибкий	Самый гибкий
Простота установки	Прост в установке	Очень прост в установке; может быть установлен при строительстве
Подверженность помехам	Хорошая защита от помех	Подвержен помехам
Особые свойства	Электронные компоненты дешевле, чем у витой пары	Тот же телефонный провод; часто проложен во время строительства
Рекомендуемое применение	Средние или большие  сети с высокими требованиями к защите данных	UTP - самый дешевый вариант; STP -Token Ring любого размера к защите данных

 

* Эффективная длина  кабеля может варьироваться в  зависимости от каждой конкретной  сети. С улучшением технологии  она увеличивается. 

** Диапазон скоростей  передачи для некоторых типов  кабелей расширяется. Технические  достижения в производстве медных проводов привели к такой скорости передачи сигналов, которую ранее нельзя было и предположить.

В отличие от оптоволоконного, кабель типа витая пара достаточно дешевый, гораздо более гибкий и простой в установке. А скорость передачи данных более 100 Мбит/с, большая защищенность и помехоустойчивость присущая оптоволокну в масштабах организации абсолютно не требуется. Поэтому кабель типа витая пара категории 5 в данном случае будет оптимален по всем показателям.

СКС"ExaLan+" Кабель UTP 4 пары, кат.5е, PVC, 305м EX01-151 \7562004129

(см. Сертификат №1)

 

 

Неэкранированный кабель на основе витой пары. Может быть использован для этажной разводки, а так же в магистралях здания. Характеристики кабеля определены в  диапазоне 100 МГц, как соответствующие требованиям категории 5е.

 
Сертифицирован Delta на соответствие стандартам:ISO/IEC 11801:2002 (FDIS) и IEC 61156-5:2002.  
 
Обеспечивает поддержку приложений:

• 100Base-TX;
• 1000Base-T;
• Token Ring 100 Мбит/сек;
• TP-PMD;
• ATM LAN 155,52 Мбит/сек.

 

  Метод  доступа CSMA/CD

В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного  доступа с опознаванием несущей  и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD).

Этот метод используется исключительно в сетях с общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Простота схемы подключения - это один из факторов, определивших успех стандарта Ethernet. Говорят, что кабель, к которому подключены все станции, работает в режиме коллективного доступа (multiply-access,MA).

Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Затем кадр передается по кабелю. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции-источника также включен в исходный кадр, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ.

При описанном подходе возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общему кабелю. Для уменьшения вероятности этой ситуации непосредственно перед отправкой кадра передающая станция слушает кабель (то есть принимает и анализирует возникающие на нем электрические сигналы), чтобы обнаружить, не передается ли уже по кабелю кадр данных от другой станции. Если опознается несущая (carrier-sense, CS), то станция откладывает передачу своего кадра до окончания чужой передачи, и только потом пытается вновь его передать. Но даже при таком алгоритме две станции одновременно могут решить, что по шине в данный момент времени нет передачи, и начать одновременно передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия, так как содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле, что приводит к искажению информации.

Чтобы корректно обработать коллизию, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые  сигналы отличаются, то фиксируется  обнаружение коллизии (collision detection, CD). Для увеличения вероятности немедленного обнаружения коллизии всеми станциями сети, ситуация коллизии усиливается посылкой в сеть станциями, начавшими передачу своих кадров, специальной последовательности битов, называемой jam-последовательностью.

После обнаружения коллизии передающая станция обязана прекратить передачу и ожидать в течение  короткого случайного интервала  времени, а затем может снова  сделать попытку передачи кадра.

Из описания метода доступа  видно, что он носит вероятностный характер, и вероятность успешного получения в свое распоряжение общей среды зависит от загруженности сети, то есть от интенсивности возникновения в станциях потребности передачи кадров. При разработке этого метода предполагалось, что скорость передачи данных в 100 Мб/с очень высока по сравнению с потребностями компьютеров во взаимном обмене данными, поэтому загрузка сети будет всегда небольшой. Это предположение остается часто справедливым и по сей день, однако уже появились приложения, работающие в реальном масштабе времени с мультимедийной информацией, для которых требуются гораздо более высокие скорости передачи данных. Поэтому наряду с классическим Ethernet'ом растет потребность и в новых высокоскоростных технологиях.

Метод CSMA/CD определяет основные временные и логические соотношения, гарантирующие корректную работу всех станций в сети:

• Между двумя последовательно передаваемыми по общей шине кадрами информации должна выдерживаться пауза в 9.6 мкс; эта пауза нужна для приведения в исходное состояние сетевых адаптеров узлов, а также для предотвращения монопольного захвата среды передачи данных одной станцией.
• При обнаружении коллизии (условия ее обнаружения зависят от применяемой физической среды) станция выдает в среду специальную 32-х битную последовательность (jam-последовательность), усиливающую явление коллизии для более надежного распознавания ее всеми узлами сети.
• После обнаружения коллизии каждый узел, который передавал кадр и столкнулся с коллизией, после некоторой задержки пытается повторно передать свой кадр. Узел делает максимально 16 попыток передачи этого кадра информации, после чего отказывается от его передачи. Величина задержки выбирается как равномерно распределенное случайное число из интервала, длина которого экспоненциально увеличивается с каждой попыткой. Такой алгоритм выбора величины задержки снижает вероятность коллизий и уменьшает интенсивность выдачи кадров в сеть при ее высокой загрузке.

 

1.6 Плата адаптера

 

Сетевой адаптер - устройство, служащее для подключения компьютера к локальной сети. Сетевой адаптер контролирует доступ к среде передачи данных и обмен данными между единицами сети.

Адаптер PCI 10/100/1000T EP320GTX1

Сертификат системы "ГОСТ-Р" № РОСС TW.АЕ63.А00115 (см. Сертификат №2)

 

• Совместим с IEEE 802.3, 33 MГц, 32–бит PCI V 2.1/2.2 шина, поддерживает скорость обмена данными от 10 МБит/c до 1000 МБит/с;
• Соответствует PC97 и PC98 стандартам, ACPI v1.0; Работает в сетях 1000/100/10 МБит/с;
• Поддержка виртуальных частных сетей и длинных кадров;
• 802.3x полудуплексный контроль потока, включая автоматическую передачу промежуточных кадров при пороговом заполнении FIFO буфера;
• Аппаратное вычисление контрольных сумм IP v.4 для заголовков IP,TCP и UDP;
• Внутренние буферы — 8 KБайт передачи и 32 KБайт приема;
• Поддерживает Jumbo–пакеты;
• EEPROM порт с автозагрузкой конфигурационных данных при включении питания.

Технические характеристики

Тип шины              PCI 32

Индикаторы     Соединение, Скорость работы, Активность

Тип кабеля подключения   xTP кабель

Тип порта подключения   RJ-45

Поддерживаемые скорости работы (МБит/с) 10/100/1000

 

 

1.7 Концентраторы и коммутаторы

 

При выборе активного  оборудования сети перед нами встает выбор: концентратор или коммутатор? Концентратор и коммутатор относятся  к разным типам активного сетевого оборудования, которое используется для соединения устройств сети. Они различаются способом передачи в сеть поступающих данных (трафика).

Концентратор (HUB) - сетевое устройство, для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна.

Концентратор работает на физическом уровне сетевой модели OSI, повторяет приходящий на один порт сигнал на все активные порты. В случае поступления сигнала на два и  более порта одновременно возникает коллизия, и передаваемые кадры данных теряются. Таким образом, все подключенные к концентратору устройства находятся в одном домене коллизий. Концентраторы всегда работают в режиме полудуплекса, все подключенные устройства Ethernet разделяют между собой предоставляемую полосу доступа.

Многие модели концентраторов имеют простейшую защиту от излишнего  количества коллизий, возникающих по причине одного из подключенных устройств. В этом случае они могут изолировать  порт от общей среды передачи. По этой причине, сетевые сегменты, основанные на витой паре гораздо стабильнее в работе сегментов на коаксиальном кабеле, поскольку в первом случае каждое устройство может быть изолировано концентратором от общей среды, а во втором случае несколько устройств подключаются при помощи одного сегмента кабеля, и, в случае большого количества коллизий, концентратор может изолировать лишь весь сегмент.

В последнее время  концентраторы используются достаточно редко, вместо них получили распространение  коммутаторы — устройства, работающие на канальном уровне модели OSI и повышающие производительность сети путём логического выделения каждого подключенного устройства в отдельный сегмент, домен коллизии.

Коммутаторы (SWITCH) – устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI, и  потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы.

Коммутатор хранит в  памяти таблицу, в которой указывается  соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта  таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры и, определив MAC-адреc хоста-отправителя, заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя еще не известен, то кадр будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.

Режимы коммутации

Существует три способа  коммутации. Каждый из них — это  комбинация таких параметров, как  время ожидания и надежность передачи.

1. С промежуточным хранением (Store and Forward). Коммутатор читает всю информацию во фрейме, проверяет его на отсутствие ошибок, выбирает порт коммутации и после этого посылает в него фрейм.
2. Сквозной (cut-through). Коммутатор считывает во фрейме только адрес назначения и после выполняет коммутацию. Этот режим уменьшает задержки при передаче, но в нем нет метода обнаружения ошибок.
3. Бесфрагментный (fragment-free) или гибридный. Этот режим является модификацией сквозного режима. Передача осуществляется после фильтрации фрагментов коллизий (фреймы размером 64 байта обрабатываются по технологии store-and-forward, остальные по технологии cut-through).