История искусства Энергетика Локальные компьютерные сети Начертательная геометрия и инженерная графика Курс физики Задачи примеры решения Математика лекции и примеры решения задач Электротехника расчет цепей Информатика
Приложения локальных сетей и их лицензирование Выбор аппаратных средств архивирования

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Помехи и затухание

Хотя помехи и затухание одинаково влияют на передачу данных, это совершенно разные явления. Помехи — случайный электрический сигнал, искажающий передаваемый полезный сигнал При этом возможно иска жене передаваемых данных и образование фактически нового сигнала либо за счет добавления "горбов" (humps) к синусоидальной волне (колебанию) (полезный сигнал алгебраически складывается с сигналом помехи, такую помеху называют аддитивной/), либо за счет взаимодействия с сигналом (полезный сигнал алгебраически перемножается с сигналом помехи, что, в свою очередь, может происходить только в актив ных элементах, такую помеху называют мультипликативной) Затухание же — это ослабление сигнала по мере его прохождения по линии связи Затуханию подвержены любые сигналы. Так, по мере удаления от источника затухают звуковые сигналы, и на некотором расстоянии их уже невозможно разобрать. Точно так же, электрический сигнал, пройдя слишком большое расстояние, затухает настолько, что передаваемые данные искажаются.

Распространение сигналов и помех по сети напоминает распространение звуковых сигналов. С помехами вы сталкиваетесь, когда разговаривают множество людей, и вам трудно разобрать, кто именно и что сказал, и даже идентифицировать какойлибо голос, если его перекрывает другой. С зату ханием вы сталкиваетесь, когда ктонибудь находится слишком далеко от (рас, и вы не можете понять, что именно вам сказали. Проблема помех решается экранированием посторонних "разговоров", а затухания — усиле нием сигнала.,

Кабели типа "витая пара".

Если вы обернете один хороший проводник вокруг другого, то получите систему проводников, в определенной степени защищенную от внешних помех (RFшумов). Именно так изготовлен кабель с витой парой. На практике используют два типа таких кабелей: неэкранированная витая пара (UTP) и экранированная витая пара (STP).

Кабели UTP и STP имеют два отличия. Первое: в UTP используются четыре пары проводников, а в STP — две. Второе, и основное, отличие заложено в самом названии кабелей. В STP предусмотрен дополнительный проводящий слой, окружающий витые провода, который обеспечивает дополнительную защиту от помех. Это отнюдь не означает, что кабель STP всегда лучше защищен от RFшумов по сравнению с UTP. Просто в кабелях использован разный подход к проблеме защиты. Теоретически, в кабелях UTP два провода, скрученные друг с другом, каждый в отдельности является приемником шума, но эти шумы противофазные.

В кабелях же STP проводники защищены, в основном, дополнительным проводящим слоем, а не скручиванием друг с другом. В то же время, дополнительный защитный слой затрудняет работу с кабелем, поскольку придает ему жесткость. Кроме того, такая защита эффективна только при правильном заземлении и целостности экранирующего слоя. Различия между кабелями UTP и STP показаны на рис. 7.3.

Ассоциация электронной промышленности (EIA), Ассоциация теле коммуникационной промышленности (TIA) и Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) установили стандарт кабе лей UTP, подразделяющий их на пять категорий. Затем они уполномочили организацию Underwriter's Laboratories сертифицировать и сортировать в соответствии с этим стандартом кабели, продаваемые на территории Соеди ненных Штатов. Чем выше номер категории кабеля, тем больше в нем должно быть скруток на погонный фут и чаще меняться форма этих витков для исключения радиочастотных помех (RFI). Таким образом, хотя и не существует кабелей, которые совершенно нечувствительны к помехам, чем выше категория кабеля UTP, тем менее он подвержен помехам RFI и EMI и, соответственно, обеспечивает более быструю и точную передачу данных.

Рис. 7.3. Структура кабелей UTP и STP.

Примечание

Кабель STP обычно используют в сетях Token Ring, DTP в сетях Ethernet (10BaseT и 100BaseT), и изредка в сетях Token Ring.

Другими словами, кабели категории 3 обеспечивают передачу данных со скоростью до 10 Мбит/с и содержат не менее трех скруток на погонный фут. Они иногда встречаются в существующих локальных сетях. Однако практически во всех новых локальных сетях используют кабели UTP категории 5, которые допускают скорость передачи до 100 Мбит/с и позволяют расположить компьютеры на расстоянии до 90 м.

Другие категории кабелей

Следует отметить, что кабель категории 5 относится к высшему сертифи цированному стандарту кабелей с витыми парами. Помимо него, существуют еще не прошедшие сертификацию стандарты: улучшенная категория 5 и категория 6.

Кабель улучшенной категории 5 подобен кабелю категории 5 (высоко скоростной UTP), однако несколько усовершенствован. По сравнению с обычным кабелем категории 5 форма витков кабеля намного разнообразнее, Кроме того, в нем использованы провода повышенного качества. Как правило, эти кабели позволяют пропускать сигналы с частотой до 200 МГц. Пока не известно, каким образом кабель улучшенной категории 5 будет описан в стандарте. Возможно, в нем будет указана предельная частота либо стандарт потребует поддержки частоты не менее 300 МГц.

Кабель категории 6 относится, скорее, к типу STP, поскольку в нем предусмотрена обязательная изоляция витой пары проводящей фольгой. Пока не ясно, какие частоты он будет пропускать, а также требования стандарта. Во всяком случае, его предельное значение частоты должно составлять 350—600 МГц. В стандарте категории б остается немало нерешен ных вопросов, например, тип используемого разъема, точное определение его типа, а также поддерживаемая скорость передачи. Все это пока мешает более широкому применению кабеля категории б.

Кабель категории 5 соответствует требованиям сети Fast Ethernet, которая поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с. Зачем же нужны более "быстрые" кабели? В основном, они необходимы в сетях ATM и Gigabit Ethernet, работающих на частотах до нескольких сотен МГц (350 МГц в ATM). По сравнению с этими скоростными сетями Fast Ethernet напоминает устаревший автомобиль (например, Pontiac Oldsmobil) вашего отца. При частоте, не превышающей 100 МГц кабель категории 5 не в состоянии обеспечить такие скорости передачи, поэтому следует либо улучшать характеристики кабеля UTP, либо перейти на оптоволоконные кабели.

Кроме того, в изделиях фирмы IBM предусмотрено использование кабелей различных типов с витой парой и двух типов оптоволоконных кабелей. Кабели подразделяются по функциональным признакам, а не по степени устойчивости к RFI. Ниже перечислены типы кабелей с витой парой.

Тип 1. Одножильный кабель STP, используемый для передачи данных. Каждый кабель состоит из двух пар проводов.

Тип 2. Сочетание четырех неэкранированных и двух экранированных одножильных проводов в единой оболочке. Неэкранированные провода (UTP) предназначены для передачи речевых сообщений (voice transmission), а экранированные (STP) — данных.

Тип 3. Состоит из четырех пар одножильных проводов, используемых для передачи речевых сообщений и данных.

Тип 6. Состоит из двух пар многожильных кабелей. Во многом подобен типу 1, однако вместо одножильного используется многожильный провод.

Тип 8. Специальный плоский кабель STP, что позволяет прокладывать его под коврами.

Тип 9. Состоит из двух экранированных пар STP, покрытых специальной оболочкой (plenum), а не поливинилхлоридом (PVC), поэтому его можно прокладывать в перекрытиях между этажами здания. При горении PVC выделяет токсичные газы, поэтому, чтобы кабель соответствовал правилам пожарной безопасности, используют иную оболочку.

Как правило, в сетях, проложенных кабелями с витыми парами, каждая сетевая плата соединяется с центральным коммутатором (centrally located switching area). Это может быть либо концентратор, либо подключенный к нему врезной соединитель, который служит точкой подключения множества кабелей. Концентраторы подробно рассматриваются в лекции: "Дополнительное сетевое оборудование".

Существует четыре основные разновидности кадров Ethernet (рис. 1). NetWare все их поддерживает.

Ethernet_II Ethernet_802.3 Ethernet_802.2 Ethernet_SNAP

P

7

P

7

P 7 P 7

SFD

1

SFD

1

SFD 1 SFD 1

DA

6

DA

6

DA 6 DA 6

SA

6

SA

6

SA 6 SA 6

Type

2

Length

2

Length 2 Length 2

Пакет

DSAP 1 DSAP 1

SSAP 1 SSAP 1

46-

46-

Control 1 Control 1

1500

1500

Пакет

OUI 3

43 - ID 2

1497 Пакет 38-

 1495

FCS

4

FCS

4

FCS 4 FCS 4

Рис. 1. Типы кадров для сетей Ethernet

Цифры на рисунке обозначают длины полей кадров (в байтах). Здесь введены следующие обозначения:

P - преамбула. Представляет собой семибайтовую последовательность единиц и нулей (101010....). Это поле предназначено для синхронизации приёмной и передающей станций.

SFD (Start Frame Delimiter) - признак начала кадра (10101011),

DA (Destination Address), SA (Source Address) - адреса получателя и отправителя. Они представляют собой физические адреса сетевых адаптеров Ethernet и являются уникальными. Первые три байта адреса назначаются каждому производителю Ethernet-адаптеров (для адаптеров фирмы Intel это будет значение 00AA00h, а для адаптеров 3Com - 0020afh), последние три байта определяются самим производителем. Для широковещательных кадров поле DA устанавливается в FFFFFFFFh.

FCS (Frame Check Sequence) - контрольная сумма всех полей кадра (за исключением полей преамбулы, признака начала кадра и самой контрольной суммы). Если длина пакета передаваемых данных меньше минимальной величины, то адаптер Ethernet автоматически дополняет его до 46 байтов. Этот процесс называется выравниванием (padding). Жёсткие ограничения на минимальную длину пакета были введены для обеспечения нормальной работы механизма обнаружения коллизий.

Коаксиальные кабели часто называют кабелями BNC, сеть на их основе называют "тонкой" сетью (Thinnet). Они состоят из центрального медного проводника, заключенного в изоляционную оболочку, покрытого слоем алюминиевой или медной оплетки, которая защищает проводник от RF помех. Коаксиальный кабель состоит из четырех частей

Беспроводные сети не столь таинственны, как может показаться. По существу, в них обеспечивается соединение двух устройств без прокладки кабеля между ними. Такие сети в наибольшей степени полезны в следующих случаях.

• Проводная связь невозможна либо непомерно дорога по соображениям материальнотехнического (logistical) обеспечения.

• Клиенты (например, пользователи портативных компьютеров) часто соединяются и отключаются от сети, либо не имеют доступа к персональному компьютеру, подключенному к сети.

• Клиенты сети часто перемещаются с места на место.

Разъемы для оптоволоконных кабелей В отличие от медных кабелей, в которых основной причиной ослабления сигнала является сама передающая среда (медный проводник и диэлектрик вокруг него), в оптоволоконных кабелях сигнал рассеивается главным об разом, в разъемах. В оптоволоконных кабелях используют разъемы двух типов: SMA (соединитель с резьбовой оправкой) и ST (подпружиненная втулка). Для крепления на кабеле разъемов ST используют подпружиненную втулку, а разъем SMA накручивают на конец кабеля.

Модель OSI До сих пор мы говорили о физических элементах сети. Другой важный аспект заключается в методах передачи данных по этим элементам. Методы подробно рассматриваются в последующих главах, где обсуждаются типы сетей и протоколы передачи данных. Все станет намного проще при условии существования некоторой модели, включающей в себя эти методы, и позволяющей понять, как взаимодействуют элементы сети на различных уровнях ее организации.

Канальный уровень Протоколы, работающие на канальном уровне, должны обеспечивать (по возможности) безошибочную передачу по месту назначения наборов данных (протоколов), передаваемых по физическому носителю. Поскольку носителей, совершенно исключающих ошибки, не существует, в протоколах канального уровня предусмотрен механизм контроля ошибок и повторной передачи искаженных пакетов. Например, в сетях Ethernet, предусмотрен выход из ситуации одновременной отправки двух пакетов (предполагается, что ни один из них не попадет к адресату) и механизм разрешения этого конфликта.

  Большое разнообразие типов компьютеров, используемых в вычислительных сетях, влечет за собой разнообразие программных платформ, суть  сетевых операционных систем (ОС), а именно: для персональных компьютеров и рабочих станций, для серверов сетей различного уровня: локальных, территориальных (региональных, глобальных). К этим операционным системам могут предъявляться различные требования по функциональным возможностям и производительности. Желательно также, чтобы они обладали свойством совместимости, которое позволило бы обеспечить их совместную работу.

При тестировании пропускной способности сети на прикладном уровне легче всего измерять как раз пропускную способность по пользовательским данным. Для этого достаточно измерить время передачи файла определенного размера между сервером и клиентом и разделить размер файла на полученное время. Для измерения общей пропускной способности необходимы специальные инструменты измерения - анализаторы протоколов или SNMP или RMON агенты, встроенные в операционные системы, сетевые адаптеры или коммуникационное оборудование.
Обзор сетевых операционных систем