Скачать презентацию Тема 1 3 Физический уровень модели OSI 1 Скачать презентацию Тема 1 3 Физический уровень модели OSI 1

#05 ФизическиЙ уровень модели OSI.pptx

  • Количество слайдов: 28

Тема 1. 3. Физический уровень модели OSI 1. 2. 3. 4. Медные кабели. Волоконно-оптические Тема 1. 3. Физический уровень модели OSI 1. 2. 3. 4. Медные кабели. Волоконно-оптические кабели. Беспроводная среда. Топология сетей. Задание на дом: Н. Васин. Основы сетевых технологий на базе коммутаторов и маршрутизаторов. Подраздел 3. 1, 3. 2.

Аппаратные средства физического уровня Кабели Медный Концентраторы (Hub) Оптоволоконный Преобразователи среды (transceiver) Сетевые разъемы Аппаратные средства физического уровня Кабели Медный Концентраторы (Hub) Оптоволоконный Преобразователи среды (transceiver) Сетевые разъемы Сетевые карты

Среда передачи в компьютерных сетях Коаксиальный кабель (coaxial cable) Симметричные медные кабели Неэкранированная витая Среда передачи в компьютерных сетях Коаксиальный кабель (coaxial cable) Симметричные медные кабели Неэкранированная витая пара (UTP – Unshielded Twisted Pair) Экранированная витая пара (STP – Shielded Twisted Pair) Оптоволоконный кабель (fiber optic) Беспроводные радиоканалы

Медные кабели Локальные сети, как правило, строятся на основе неэкранированной витой пары UTP. Экранированная Медные кабели Локальные сети, как правило, строятся на основе неэкранированной витой пары UTP. Экранированная витая пара (STP) по сравнению с неэкранированной обеспечивает лучшую защиту передаваемого сигнала от помех. Однако UTP дешевле, поэтому применяется в наиболее популярных технологиях Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet. В кабеле UTP четыре пары скрученных медных проводов. Для подключения кабеля к компьютерам или другим сетевым устройствам используется разъем (коннектор) RJ-45, имеющий 8 контактов.

Категории медных кабелей и разъемов Категория кабеля и разъема Макс. частота сигнала, МГц Типовые Категории медных кабелей и разъемов Категория кабеля и разъема Макс. частота сигнала, МГц Типовые приложения Категория 5 100 Локальные сети 100 BASE-TX и телефонные линии (н. в. Категория 5 e 125 Категория 6 250 Локальные сети Ethernet, скорость передачи данных до 100 Мбит/с. Самый распространенный кабель. В сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Скорость передачи данных до 10 Гбит/с на расстояние до 55 м. Категория 6 a 500 Категория 7 600 Категория 7 a 1200 не используется) В сетях Gigabit Ethernet. Скорость передачи данных до 10 Гбит/с на расстояние до 100 м. Для передачи данных на скоростях до 40 Гбит/с на расстояние до 50 м. и до 100 Гбит/с на расст. до 15 м.

Прямой кабель используется для соединений: 1. коммутатора с маршрутизатором; 2. коммутатора с компьютерами или Прямой кабель используется для соединений: 1. коммутатора с маршрутизатором; 2. коммутатора с компьютерами или серверами; 3. концентратора с компьютерами или серверами.

Кроссовый кабель Используется для соединений: 1. коммутатора с коммутатором; 2. коммутатора с концентратором; 3. Кроссовый кабель Используется для соединений: 1. коммутатора с коммутатором; 2. коммутатора с концентратором; 3. концентратора с концентратором; 4. маршрутизатора с маршрутизатором; 5. маршрутизатора с компьютером; 6. компьютера с компьютером.

Консольный кабель (Rollover Cable) Применяют для соединения коммутатора или маршрутизатора с последовательным СОМ-портом (RS-232) Консольный кабель (Rollover Cable) Применяют для соединения коммутатора или маршрутизатора с последовательным СОМ-портом (RS-232) персонального компьютера при их конфигурировании. Интерфейс коммутатора или маршрутизатора для связи с терминалом называется консольным портом.

Волоконно-оптические кабели Достоинством волоконно-оптического кабеля является отсутствие необходимости скручивания волокон или их экранирования, т. Волоконно-оптические кабели Достоинством волоконно-оптического кабеля является отсутствие необходимости скручивания волокон или их экранирования, т. к. отсутствуют проблемы перекрестных помех (crosstalk) и электромагнитных помех от внешних источников. Это позволяет передавать сигналы на большее расстояние по сравнению с симметричным медным кабелем.

Принцип работы волоконно-оптического кабеля Оптическое волокно представляет собой двухслойную цилиндрическую структуру в виде сердцевины Принцип работы волоконно-оптического кабеля Оптическое волокно представляет собой двухслойную цилиндрическую структуру в виде сердцевины (оптического световода) и оболочки. Сердцевина и оболочка имеют разную оптическую плотность или показатель преломления n. Чем больше оптическая плотность материала, тем больше замедляется свет по сравнению со скоростью в вакууме. Значение показателя преломления сердцевины n 1 выше показателя преломления n 2 оболочки (n 1 > n 2). Передача оптического излучения по световоду реализуется за счет свойства внутреннего отражения, которое обеспечивается неравенством показателей преломления сердцевины и оболочки n 1 > n 2, при этом сердцевина с большим показателем преломления является оптически более плотной средой.

Тета Принцип работы волоконно-оптического кабеля При ─ угол падения; ─ угол преломления; ─ угол Тета Принцип работы волоконно-оптического кабеля При ─ угол падения; ─ угол преломления; ─ угол отражения. ─ критический угол преломления. и n 1 > n 2 ─ полное внутреннее отражение

Принцип работы волоконно-оптического кабеля Диапазон углов падения лучей света, входящих в волокно, при котором Принцип работы волоконно-оптического кабеля Диапазон углов падения лучей света, входящих в волокно, при котором реализуется первое условие полного внутреннего отражения, называется числовой апертурой волокна. Лучи света должны входить в сердцевину только под углом, находящимся внутри числовой апертуры волокна. Поскольку лучи входят под разными углами, они отражаются от границы раздела сердцевины и оболочки под разными углами и проходят разное расстояние до устройства назначения. Эти составляющие лучей света называются модами. Возникновение мод в оптическом волокне возможно, если диаметр сердцевины сравнительно большой. Многомодовое волокно Одномодовое волокно

Применение волоконно-оптических кабелей Вид кабеля Условное обозначение Сердцевина, микроны Оболочка, микроны Многомодовый 62, 5/125 Применение волоконно-оптических кабелей Вид кабеля Условное обозначение Сердцевина, микроны Оболочка, микроны Многомодовый 62, 5/125 62, 5 125 Многомодовый 50/125 50 125 Одномодовый 9/125 9 125 Типовые приложения Используется для передачи данных со скоростью до 200 Мбит/с. Используется для передачи данных со скоростью до 1 Гбит/с на расстояниях до 500 м и до 10 Гбит/с на расстояниях до 300 м. Используется в высокоскоростных соединениях выше 10 Гбит/с или на больших расстояниях до 30 км.

Источники света для оптических кабелей Светодиоды Генерируют инфракрасный свет с длиной волны 850 или Источники света для оптических кабелей Светодиоды Генерируют инфракрасный свет с длиной волны 850 или 1310 нм. Используются для передачи сигналов по многомодовому волокну на расстояние до 2000 м. Лазерные диоды Генерируют инфракрасный луч света с длиной волны 1310 или 1550 нм. Лазеры используются с одномодовым волокном для передачи сигналов на большие расстояния в различных технологиях локальных и глобальных сетей. Расстояние передачи сигналов в локальных сетях, определенное стандартом Gigabit Ethernet, составляет до 5 км, а определенное стандартом 10 Gigabit Ethernet – до 40 км.

Приемники света для оптических кабелей Фотодиоды Для приема оптических сигналов применяют фотодиоды, которые преобразуют Приемники света для оптических кабелей Фотодиоды Для приема оптических сигналов применяют фотодиоды, которые преобразуют принятые оптические импульсы в электрические. Фотодиоды производятся для работы на длинах волн 850, 1310 или 1550 нм.

Беспроводная среда образуется совокупностью радиоканалов, сгруппированных в несколько частотных диапазонов. Три частотных диапазона: 900 Беспроводная среда образуется совокупностью радиоканалов, сгруппированных в несколько частотных диапазонов. Три частотных диапазона: 900 МГц, 2, 4 ГГц и 5 ГГц рекомендованы ITU для использования в промышленности, науке и медицине (Industrial, Scientific, Medical – ISM) и не требуют лицензирования. В указанных частотных диапазонах строится большинство беспроводных локальных и глобальных сетей связи. Стандарт IEEE 802. 11 (Wi-Fi) является основным стандартом беспроводных локальных сетей (Wireless LAN – WLAN). Стандарт IEEE 802. 15 (Wireless Personal Area Network – WPAN) или Bluetooth, является стандартом беспроводных персональных сетей (Personal Area Network – PAN). Стандарт IEEE 802. 16 (Worldwide Interoperability for Microwave Access – Wi. MAX), обеспечивают широкополосную связь на значительно большее расстояние по сравнению с вышеприведенными технологиями.

Параметры стандартов Wi-Fi беспроводной среды передачи Стандарт IEEE 802. 11 (Wi-Fi) является основным стандартом Параметры стандартов Wi-Fi беспроводной среды передачи Стандарт IEEE 802. 11 (Wi-Fi) является основным стандартом беспроводных локальных сетей (Wireless LAN – WLAN). Стандарт (частотный диапазон) Cкорость передачи, Мбит/с Типовое значение, Мбит/с Макс. значение, Мбит/с 802. 11 a (5 ГГц) 802. 11 b (2. 4 ГГц) 802. 11 g (2. 4 ГГц) 802. 11 n (2. 4, 5 ГГц) 54 11 54 100 20 -26 2 -4 20 -26 108 11 108 210 Wi-Fi (Wireless Fidelity - «беспроводная точность» ) – семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам.

Топология сетей Физическая топология представляет собой наиболее общую структуру сети и отображает схему соединения Топология сетей Физическая топология представляет собой наиболее общую структуру сети и отображает схему соединения сетевых элементов кабелями связи. Логическая топология сети определяет, как узлы общаются через среду, т. е. как обеспечивается управление доступом к среде.

Физическая топология на основе шины (bus) Характеризуется тем, что передачу данных в данный момент Физическая топология на основе шины (bus) Характеризуется тем, что передачу данных в данный момент времени может вести только один узел. Ожидание своей очереди на передачу данных является недостатком этой топологии. При выходе какого-то узла из строя вся остальная сеть будет функционировать без изменений. Другими достоинствами топологии являются экономное расходование кабеля, простота, надежность и легкость расширения сети.

Физическая топология «звезда» (star) Требует применения центрального устройства. Выход из стоя одного узла не Физическая топология «звезда» (star) Требует применения центрального устройства. Выход из стоя одного узла не повлияет на работоспособность остальной сети. Сеть легко модифицируется путем подключения новых узлов. Из недостатков можно отметить уязвимость центра и увеличенный расход кабеля по сравнению с шинной топологией.

Физическая топология «кольцо» (ring) Сигналы передаются в одном направлении от узла к узлу. При Физическая топология «кольцо» (ring) Сигналы передаются в одном направлении от узла к узлу. При выходе из строя любого узла прекращается функционирование всей сети, если не предусмотрен обход вышедшего из строя узла.

Иерархическая и полносвязные топологии Используется в многоэтажных офисах Используется для повышения надежности сети Иерархическая и полносвязные топологии Используется в многоэтажных офисах Используется для повышения надежности сети

Логическая топология «точка-точка» Обеспечивает передачу данных от одного узла до другого независимо от промежуточных Логическая топология «точка-точка» Обеспечивает передачу данных от одного узла до другого независимо от промежуточных устройств между ними. Протокол управления передачей данных при такой топологии может быть очень простым, поскольку другие адресаты отсутствуют. При использовании этой топологии не требуются физические адреса. Логическая топология множественного доступа Характерна для Ethernet-сетей, реализованных на многопортовых повторителях (hub). Доступ к разделяемой общей шине имеют все узлы, но в каждый момент времени передавать данные может только один узел. При этом остальные узлы могут только «слушать» .

Логическая широковещательная топология Каждый узел посылает свои данные всем другим узлам сетевой среды. При Логическая широковещательная топология Каждый узел посылает свои данные всем другим узлам сетевой среды. При этом неизвестно, какие станции функционируют. Маркерная логическая топология Так же как топология множественного доступа реализует разделение общей среды. Однако если в топологии multi access Ethernet-сетей доступ к среде случайный (не детерминированный), то в маркерной топологии доступ к среде детерминированный. Электронный маркер (token) последовательно передается каждому узлу, обычно по кольцу. Узел, получивший маркер, может передавать данные в сеть. Если в узле нет данных для передачи, то он передает маркер следующему узлу и процесс повторяется. Топологию token passing используют сети Token Ring и Fiber Distributed Data Interface (FDDI).

Топология: физическая – «звезда» , логическая – «шина» Физическая и логическая топологии сети могут Топология: физическая – «звезда» , логическая – «шина» Физическая и логическая топологии сети могут быть одинаковыми или разными. Например, широко известная сетевая технология Ethernet может использовать концентраторы (hub) и кабель «витая пара» . Физическая топология представляет собой «звезду» , поскольку все компьютеры подключены к центральному устройству – концентратору (hub). Логическая же топология – «шину» , поскольку внутри концентратора все компьютеры подсоединены к общей магистрали.

Сеть связи с комбинированной топологией УК 1 – УК 5 узлы коммутации ядра сети; Сеть связи с комбинированной топологией УК 1 – УК 5 узлы коммутации ядра сети; У – узлы; ОП – оконечные пункты.

Краткие итоги 1. В качестве среды передачи в сетях передачи данных используют коаксиальный кабель, Краткие итоги 1. В качестве среды передачи в сетях передачи данных используют коаксиальный кабель, неэкранированную (UTP) и экранированную (STP) витую пару (симметричный кабель), оптоволоконный кабель, беспроводные радиоканалы. 2. Кабель UTP содержит четыре пары скрученных медных проводов, поэтому используется разъем (коннектор) RJ-45, имеющий 8 контактов. 3. Кабель UTP широко используется в локальных сетях Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, обеспечивая передачу сигналов на расстояние до 100 м. 4. Для соединения устройств между собой используются прямой, кроссовый и консольный кабели. 5. Волоконно-оптические кабели характеризуются отсутствием перекрестных помех и электромагнитных помех от внешних источников. Это позволяет передавать сигналы на большее расстояние по сравнению с симметричным медным кабелем.

Краткие итоги 6. Одномодовое волокно оптических кабелей по сравнению с многомодовым имеет более высокую Краткие итоги 6. Одномодовое волокно оптических кабелей по сравнению с многомодовым имеет более высокую скорость передачи данных и большее расстояние. 7. Передача данных по оптическому волокну производится на длинах волн 850, 1310 или 1550 нм. 8. Беспроводная среда образуется совокупностью радиоканалов, сгруппированных в частотных диапазонах 900 МГц, 2, 4 ГГц и 5 ГГц. 9. Стандарт IEEE 802. 11 (Wi-Fi) является основным стандартом беспроводных локальных сетей. 10. Объединение сетевых узлов и станций в сеть связи реализуется на основе различных топологий. Следует различать физическую и логическую топологии сети.