1 курс Сети Часть 2 .1

1 курс Сети

Часть 2.1

М.М. Степанова,каф. вычислительной физики,

2012

Network Media

Wireless (Air):• Infrared • Radio waves• Microwaves

Glass:Fiber-optic cable

Copper:• Coaxial cable• Twisted-pair cable

Среда передачи – физическая система, по которой происходит передача информационных данных в виде электрических, оптических или радиочастотных сигналов.

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 (10Base2)—RG 58 A/U, RG 58 C/U

LAN: до 10 Мбит/с на 185 м

- Thicknet (10Base5)— RG8, RG11,RG 62

LAN: до 10 Мбит/с на 500 м

Thicknet

Thinnet

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 Сat1-Cat7 отличаются эффективным частотным диапазоном.

Сейчас, как правило, используется Cat5e или Cat6.

Cat6

Витая пара (Twisted Pair)

Type Freq Data Rate UsageCategory 1 0,1 МГц <100 Kbps Telephone

Category 2 1 МГц < 4 Mbps T1, ISDN

Category 3 16 МГц 10 Mbps LAN



Category 5e 125 МГц) 1000 Mbps LAN


Category 7 <= 1200 МГц 10Gbps 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 электрические поля проводников гасят друг друга

В проводниках проходят равные по величине, но противоположно направленные токи создаваемые проводниками магнитные поля гасят друг друга

В настоящее время распространены следующие типы обозначений кабеля на основе витой пары:

UTP (unscreened или unshielded Twisted Pair) — неэкранированная или незащищённая витая пара.

ScTP (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 оболочка2 - Экран-сетка3 - Дренажный провод4 - Экран-фольга5 - Витая пара solid

EIA/TIA-568B, AT&T 258A

Одна сторона

ЦветДругая

сторона

1 бело/оранж 1

2 оранж 2

3 бело/

зеленый3

4 синий 4

5 бело/синий 5

6 зеленый 6

7 бело/коричн 7

8 коричневый 8

Варианты разводки проводов витая

пара Коннекторы гнездового и штекерного разъемов RJ45

Принцип работы оптоволоконной линииОснован 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, дБ/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

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.

Линии связи до 5 км, со скоростями передачи до 100 Мбайт/cна длинах волн 0,85 мкм и 1,35 мкм.

Fiber-optic cable

• Содержит одну или более стеклянных сердцевин в защитной оболочке• Категории: Single-mode(SM) и multi-mode (MM)

Fiber-optic connectors:ST and SC

Optical fiber (core) Glass cladding

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 / 1MHz T1, ISDN

Cat 3 UTP 100 m 10 Mbps / 16MHz LAN

Cat 5 UTP 100 m 100 Mbps / 100MHz LAN

Cat 5e, 6 UTP 100 m 1 Gbps / 125MHz LAN

Сat 7 S/FTP 100 m (?) <10Gbps / 500MHz LAN

Multi-Mode 1000-5000 km 100 Mbps Backbone

Single-Mode 50000 km 1-10 Gbps Backbone

• 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)

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

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

Прикладной /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)

Уровни модели OSI Сетевое оборудование

Network interface card (NIC)

Physical functions – прием/передача физического сигнала - кодирование последовательности бит кадра последовательностью сигналов при передаче и декодирование при приеме - синхронизация битов, байтов и кадров

Data 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

Трансивер <=> приемопередатчик, transmitter+receiver

Ethernet AUI to thinnet Ethernet AUI to 10Base-T

Converters (transceivers)

Ethernet 10/100BaseTX to 100BaseSX

AUI (attachment unit interface) - интерфейс для связи сетевого адаптера с трансивером

Repeaters

Repeater (повторитель) – двунаправленная передача, усиление сигнала

• 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

REPEATER

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 DataLink-заголовки, и строит таблицу привязки MAC-адресов к портам).

• Позволяет расширять сеть (снимает физические ограничения длины)

BRIDGE

• Cегментация трафика• Проверка destination(MAC) каждого входящего фрейма• Узнает о расположении станций, наблюдая за фреймами • Форвардинг всех broadcast и multicast пакетов

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

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

ZyXEL Keenetic Giga:

• 5-портовый коммутатор Gigabit Ethernet

• Wi-Fi: IEEE 802.11n (до 300 Мbps)

• Подключение к услугам на базе VLAN (IEEE 802.1Q)

• Маршрутизация, NAT, DHCP

• Межсетевой экран SPI с защитой от DDoS-атак

• Многофункциональный хост-контроллер USB

• Аппаратная поддержка IP-телевидения TVport

• Встроенный BitTorrent-клиент

Интернет-центр ZyXEL Keenetic Giga

1 курс Сети Часть 2 .1

Documents