1 курс Сети Часть 2. 1 М. М. Степанова, каф. вычислительной физики, 2012
Network Media Среда передачи – физическая система, по которой происходит передача информационных данных в виде электрических, оптических или радиочастотных сигналов. Copper: • Coaxial cable • Twisted-pair cable Glass: Fiber-optic cable Wireless (Air): • Infrared • Radio waves • Microwaves
Media Characteristics • Производительность/ширина полосы частот (Throughput/bandwidth) • Устойчивость к помехам • Масштабируемость – Емкость по количеству узлов – Затухание - max длина сегмента, max число сегментов • Типы разъемов (Connectors) • Цена - Инсталляции - Поддержки
Connectors
Coaxial Cable (Coax) • Медный одножильный провод в экранированной оболочке. • Хорошая устойчивость к электромагнитным помехам • Два основных типа - Thinnet (10 Base 2)—RG 58 A/U, RG 58 C/U LAN: до 10 Мбит/с на 185 м - Thicknet (10 Base 5)— RG 8, RG 11, RG 62 LAN: до 10 Мбит/с на 500 м Thinnet Thicknet
Coaxial Cable • • Топология “шина” (bus) На концах необходимы терминаторы (заглушки R=50 Ом). Они служит нагрузкой, в которой электромагнитные волны гасятся, не вызывая отраженного сигнала • Thinnet: BNC-connector • Thicknet: n-connectors
Витая пара (Twisted Pair) Одна или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой, покрытых пластиковой оболочкой. Самое распространённое решение для построения кабельных LAN. • простота монтажа • низкая цена • достаточно хорошая помехоустойчивость Категории Сat 1 -Cat 7 отличаются эффективным частотным диапазоном. Сейчас, как правило, используется Cat 5 e или Cat 6
Витая пара (Twisted Pair) Type Freq Data Rate Usage Category 1 0, 1 МГц <100 Kbps Telephone Category 2 1 МГц < 4 Mbps T 1, ISDN Category 3 16 МГц 10 Mbps LAN Category 4 20 МГц 20 Mbps LAN Category 5 100 МГц 100 Mbps LAN Category 5 e 125 МГц) 1000 Mbps LAN Category 6 250 МГц 1000 Mbps LAN Category 7 <= 1200 МГц 10 Gbps LAN
Витая пара. 1 • Внешнее напряжение помехи не оказывает влияния на полностью симметричную передачу. • На втором рисунке противоположный пример – на асимметричной передаче помехи сильно заметны.
Вита пара. 2 Полностью симметричная пара не создает помех для окружающей среды Напряжение в проводниках равно по величине, но противоположно по знаку Þ электрические поля проводников гасят друга В проводниках проходят равные по величине, но противоположно направленные токи Þ создаваемые проводниками магнитные поля гасят друга
В настоящее время распространены следующие типы обозначений кабеля на основе витой пары: UTP (unscreened или unshielded Twisted Pair) — неэкранированная или незащищённая витая пара. Sc. TP (Screened Twisted Pair) — экранированная витая пара — кабель, в котором каждая пара заключена в отдельный экран. FTP (Foiled Twisted Pair) — один общий внешний экран из фольги STP (Shielded Twisted Pair) — экран для каждой пары + общий внешний экран в виде оплётки S/FTP — Screened Foiled twisted pair) — внешний экран из медной оплетки и каждая пара в фольгированной оплетке
Кабель витая пара (SSTP), 4 пары, категория 7 (1200 МГц) 1 - Внешняя оболочка 2 - Экран-сетка 3 - Дренажный провод 4 - Экран-фольга 5 - Витая пара solid
Варианты разводки проводов витая пара Коннекторы гнездового и штекерного разъемов RJ 45 EIA/TIA-568 B, AT&T 258 A Одна сторон а Цвет Другая сторон а 1 бело/оранж 1 2 оранж 2 3 бело/зелены й 3 4 синий 4 5 бело/синий 5 6 зеленый 6 7 бело/коричн 7
Принцип работы оптоволоконной линии Основан на явлении полного внутреннего отражения электромагнитных волн на границе раздела диэлектриков с разными показателями преломления. • Источник: светодиод или полупроводниковый лазер • Кодирование информации: двухуровневое изменение интенсивности света (0 -1). • Луч света впускают в более плотную среду, ограниченную менее плотной. При правильном подборе материалов, происходит полное отражение. • На другом конце кабеля принимающий детектор преобразует световые сигналы в электрические. Затухание (характеризует потерю мощности передаваемого сигнала на заданном расстоянии, д. Б/км ) - Потери на поглощение. Связаны с преобразованием одного вида энергии в другой. Электромагнитная волна определенной длины может вызывать возбуждение электронов, что ведет к нагреву волокна. Процесс поглощение волны тем меньше, чем меньше ее длина, и чем чище материал волокна. - Потери на рассеяние: выход части светового потока из волновода. Обусловлено неоднородностями показателя преломления материалов. Дисперсия (означает рассеяние во времени спектральных и модовых составляющих оптического сигнала )
Многомодовое оптическое волокнo (MM) 1) со ступенчатым профилем показателя преломления Область применения: короткие (до 1 км) линии связи со скоростями передачи до 100 Мбайт/с, рабочая длина волны 0, 85 мкм 2) с градиентным показателем преломления Линии связи до 5 км, со скоростями передачи до 100 Мбайт/c на длинах волн 0, 85 мкм и 1, 35 мкм. Одномодовое оптическое волокно (SM) Отсутствует межмодовая дисперсия, расстояние до 50 км, скорость до 5 Гбит/с и выше без регенерации. Рабочие длины волн: 1, 31 мкм и 1, 55 мкм.
Fiber-optic cable • • Содержит одну или более стеклянных сердцевин в защитной оболочке Категории: Single-mode(SM) и multi-mode (MM) Optical fiber (core) Glass cladding Fiber-optic connectors: ST and SC Protective outer sheath (jacket)
Conducted Media: Summary Type Range Date Rate/Frequence Usage Thick Coax 2 -3 miles 10 Mbps Cable TV Thin Coax 100 m 10 Mbps LAN Cat 2 UTP 3 -4 miles < 4 Mbps / 1 MHz T 1, ISDN Cat 3 UTP 100 m 10 Mbps / 16 MHz LAN Cat 5 UTP 100 m 100 Mbps / 100 MHz LAN Cat 5 e, 6 UTP 100 m 1 Gbps / 125 MHz LAN Сat 7 S/FTP 100 m (? ) <10 Gbps / 500 MHz LAN Multi-Mode 1000 -5000 km 100 Mbps Backbone Single-Mode 50000 km 1 -10 Gbps Backbone
Структурированная кабельная система (CKC) • Топология структурированных кабельных систем (СКС) определяется как "иерархическая звезда", центрами которой являются распределительные пункты комплекса, здания и этажей. • Распределительный пункт может размещаться в одном телекоммуникационном шкафу, нескольких шкафах и даже в выделенном помещении. • В шкафах устанавливают панели и кроссы, к которым подключаются кабели магистральной и горизонтальной подсистем СКС, а также внешние линии связи.
Структурированная кабельная система (CKC) • Магистраль комплекса (между зданиями) • Магистраль внутри здания • Горизонтальная подсистема
Подключение рабочего места
Двухуровневая система лотков предусмотрена для обеспечения электромагнитной совместимости при монтаже СКС и системы электропроводки
Монтаж телекоммуникационных шкафов и оборудования
Монтаж телекоммуникационных шкафов и оборудования
Телекоммуникационная шина заземления СКС
Проводка под фальшполом Колонна с розетками
Подключение кабелей СКС к коннекторам на патчпанели: - качество передачи сигналов зависит от длины расплетения пар проводников и изменения их геометрии; - все кабели маркируются
Тестирование СКС
Cсылки 1) Характеристики кабельного оборудования ЛВС, перечень и обзор стандартов СКС, принципы монтажа СКС, примеры c иллюстрациями: http: //www. ecolan. ru/imp_info/ 2) Оптоволоконные кабели http: //www. intuit. ru/department/network/terminals/7
Соответствие сетевого оборудования модели OSI Уровни модели OSI Прикладной Сетевое оборудование /Application Шлюз Преставления /Presentation Сессии /Session Транспортный /Transport Сетевой /Network Маршрутизатор, Коммутатор 3 -го уровня Канальный /Data Link Сетевой адаптер, модем, Коммутатор 2 -го уровня Физический /Physical Кабель, разъем, трансивер, повторитель, концентратор(хаб)
Network interface card (NIC) üPhysical functions – прием/передача физического сигнала - кодирование последовательности бит кадра последовательностью сигналов при передаче и декодирование приеме - синхронизация битов, байтов и кадров üData Link functions • Medium Access Control (MAC) - MAC address запрограммирован в NIC - Получение доступа к среде передачи - Обнаружение и обработка коллизий - Обработка (прием/передача) корректных типов кадров • Logical Link Control (LLC) - Установка корректного типа соединения - Обработка ошибок
Converters (transceivers) Трансивер <=> приемопередатчик, transmitter+receiver AUI (attachment unit interface) - интерфейс для связи сетевого адаптера с трансивером Ethernet 10/100 Base. TX to 100 Base. SX Ethernet AUI to thinnet Ethernet AUI to 10 Base-T
Repeaters Repeater (повторитель) – двунаправленная передача, усиление сигнала REPEATER • Обеспечивает соединение двух сегментов LAN • Копирует биты из одного сегмента в другой с улучшением формы сигнала, позволяет увеличить размер физической сети • Не просматривает содержимое данных
HUB Синонимы: Многопортовый повторитель, концентратор • регенерирует сигнал поступающий с одного из портов на все другие порты; • не изолирует от коллизий; • требует электропитания
Bridge (мост) • Передает фреймы из одного сегмента в другой • Может обслуживать выборочно – копирует не все фреймы, а только а) предназначенные узлам из другого сегмента или б) ширококовещательные (просматривает Data. Link-заголовки, и строит таблицу привязки MAC-адресов к портам). • Позволяет расширять сеть (снимает физические ограничения длины) BRIDGE
Switch (коммутатор) <=> Многопортовый мост Методы коммутации: • с буферизацией (Store-and-forward) • без буферизации пакетов или коммутация "на лету" (Cut-through) • безфрагментная (Fragment-Free) • гибридные варианты • Cегментация трафика • Проверка destination(MAC) каждого входящего фрейма • Узнает о расположении станций, наблюдая за фреймами • Форвардинг всех broadcast и multicast пакетов
Использование коммутаторов для построения VLANs Virtual local area networks (VLANs) • Позволяет объединять отдельные порты в логические группы • Каждая группа - отдельный broadcast domain, возможна полная изоляция друг от друга.
Router (маршрутизатор) Предназначен для объединения сетей Состоит из аппаратных средств и ПО: Hardware: - Выделенный сервер или специализированный роутер (например, Cisco). - Физические интерфейсы для разных линков. Software: – – – операционная система, протоколы маршрутизации, часто включает и firewall Маршрутизатор работает на сетевом уровне
Домашняя сеть - пример Zy. XEL Keenetic Giga: • 5 -портовый коммутатор Gigabit Ethernet • Wi-Fi: IEEE 802. 11 n (до 300 Мbps) • Подключение к услугам на базе VLAN (IEEE 802. 1 Q) • Маршрутизация, NAT, DHCP • Межсетевой экран SPI с защитой от DDo. S-атак • Многофункциональный хостконтроллер USB • Аппаратная поддержка IPтелевидения TVport • Встроенный Bit. Torrent-клиент
Интернет-центр Zy. XEL Keenetic Giga