Реферат: Интересные статьи: кабельная система и Ethernet

Интересные статьи: кабельная система и Ethernet


Виды компьютерных сетей:


Существует три основных вида компьютерных сетей:

- локальная вычислительная сеть (ЛВС);

- региональная вычислительная сеть (РВС);

- глобальная вычислительная сеть (Internet).


Кроме того, каждая из перечисленных сетей может быть:

- Односерверной – сеть обслуживается одним файл-сервером (ФС);

- Многосерверной – сеть обслуживается несколькими ФС;

- Распределенной - Две или более локальных сетей, соединенных внутренним или внешним мостами (мост или межсетевое соеди-нение управляет процессом обмена пакетами данных из одной кабельной системы в другую). Пользователи распределенной сети могут использовать резервы (такие как: файлы, принтеры или дисковые драйвы) всех соединенных локальных сетей;

- Многосерверной локальной – когда локальная сеть обслуживается более чем одним файл-сервером;

- Многосерверной распределенной.


Также ЛВС могут быть одноранговыми (все компьютеры в сети равноправны, т.е. нет ФС, Любая рабочая станция может получить доступ к любой другой рабочей станции) и с централизованным управлением (выделенным сервером).

Локальная сеть - это группа компьютеров, которые могут связываться друг с другом, совместно использовать периферийное оборудование (например, жесткие диски, принтеры и т.д.) и обращаться к удаленным центральным ЭВМ или другим локальным сетям. Локальная сеть может состоять из одного или более файл-серверов, рабочих станций и периферийных устройств. Пользователи сети могут совместно использовать одни и те же файлы (как файлы данных, так и файлы программ), посылать сообщения непосредственно между рабочими станциями и защищать файлы с помощью мощной системы защиты.


Основными видами локальных вычислительных сетей являются Ethernet и ARCNET. Причем Ethernet может иметь несколько типов кабеля:

- тонкий кабель Ethernet – иначе называется “Thinnet”. Имеет ряд преимуществ, таких как использование более дешевого кабеля по сравнению с системой толстого кабеля Ethernet и использование аппаратуры, которую проще устанавливать;

- толстый кабель Ethernet (также известная как “Thicknet”) получи-ла свое название благодаря используемому в ней стандартному, или толстому кабелю Ethernet. Толстый кабель позволяет вклю-чать в систему большее количество компьютеров и увеличивать расстояние между компьютерами. Однако этот кабель дороже, а его установка сложнее по сравнению с тонким кабелем Ethernet;

- витая пара Ethernet. Преимущество системы Ethernet на витой паре в том, что кабель дешевле по сравнению с перечисленными выше кабелями, а его установка проще.


Вообще, сеть Ethernet характеризуется низкой стоимостью, простотой наладки и эксплуатации. Для данного типа сетей существует достаточно большой набор программных и аппаратных средств. Успешный опыт эксплуатации сети Ethernet позволил взять её за основу при разработке стандарта IEEE 802.3 для магистральных сетей с множественным доступом, контролем передачи и обнаружением столкновений.


В качестве физической среды стандартом IEEE 802.3 определены два типа коаксиального кабеля, витая пара проводников и оптоволоконный кабель. Соответственно, различают четыре типа спецификации передающей среды: 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T и 10BASE-F. Одной из первых появилась спецификация 10BASE5, определяющая использование толстого коаксиального кабеля с диаметром центрального медного провода 2,17 мм. Спецификация 10BASE2 определяет использование тонкого коаксиального кабеля с диаметром центрального провода 0,89 мм.

Характеристики кабеля оказывают влияние на такие параметры сети, как дальность передачи по кабелю без повторителей, максимальное число станций, подключаемых к одному сегменту и др.


В качестве магистрального кабеля в системе 10BASE5 используется кабель RG –11. Для системы 10BASE2 наиболее часто используется RG–58A/U. Кабель RG-11 характеризуется более высокой надежностью и помехозащищенностью, однако его стоимость существенно больше стоимости кабеля RG-58A/U.


Сети систем 10BASE5 и 10BASE2 различаются также по дальности передачи по кабелю без повторителей (длине сегмента), максимальному числу станций, подключаемых к сегменту, и способу подключения их к коаксиальному кабелю. Так, максимальная длина сегмента, то есть участка сети без дополнительных усилителей (повторителей), для системы 10BASE5 составляет 500 метров. К сегменту допускается подключение до 100 станций. На концах сегмента размещаются терминаторы, предотвращающие возникновение эффекта отраженной волны на конце коаксиального кабеля. Терминатор имеет такое же волновое сопротивление, как и коаксиальный кабель – 50 Ом. Для подключения станций к передающей среде используется специальный приемопередатчик (трансивер) и адаптер. Трансивер выполняет функции модуля связи со средой, обеспечивая прием и усиление электрических сигналов, поступающих из кабеля, и передачу их обратно в коаксиальный кабель и сетевой адаптер. Для повышения надежности сети в трансивере осуществляется гальваническая развязка из четырех пар проводников, и разъема DB-15 трансивер связан с сетевым адаптером, который размещается внутри рабочей станции. Первая пара проводников используется для передачи сигналов в адаптер, вторая – для приема. Третья пара проводников используется для индикации столкновений кадров, а последняя – для подачи питания на трансивер.


Длина интерфейсного кабеля между адаптером и трансивером может достигать 50 метров. Это позволят в достаточно больших пределах менять месторасположение станций, не затрагивая основной кабель, который прокладывается от одного помещения к другому, как правило, в специальных монтажных коробах. Внутри помещения преимущественно используются трансиверный кабель. Подключение интерфейсного кабеля к адаптеру осуществляется с помощью интерфейса AUI (Attachment Unit Interfase) и стандартного 15-контактного разъема DB-15.


Для сетей системы 10BASE2 максимальная длина сегмента составляет 185 метров, хотя для некоторых типов сетевых адаптеров допускается увеличение этого параметра до 200, а некоторые, для адаптеров ЗСОМ – даже до 300 метров.

Максимальное число станций, подключаемых к сегменту, должно быть не больше 30. Подключение станций осуществляется с помощью T- и BNC-коннектора с волновым сопротивлением 50 Ом.

T-коннектор представляет собой небольшой тройник, который одной стороной подключается к сетевому адаптеру, а двумя другими через BNC-коннекторы – к коаксиальному кабелю. Сетевые коннекторы аналогичны коннекторам для подключения измеряемых устройств к осциллографам.

BNC-коннекторы подсоединяются к коаксиальному кабелю путем распайки, обжима или закрутки. В двух последних случаях используется специальный монтажный инструмент. На свободном конце оконечных рабочих станций должен располагаться специальный терминатор, представляющий собой небольшую заглушку с волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля.


Терминатор используется для поглощения сигналов на концах коаксиального кабеля и предотвращения эффекта отраженной волны. Один из терминаторов (но не оба) должен быть заземлен. Иначе сеть будет работать неустойчиво.


В общем, за счет использования относительно дешевого кабеля и отсутствия трансиверов, стоимость сети Ethernet 10BASE2 является более низкой по сравнению с сетью Ethernet 10BASE5, в связи с чем за ней закрепилось название CheapNet (дешевая сеть).

Используя специальные повторители (репитеры), можно объединять между собой до пяти сегментов сети. В этом случае максимальная длина сети Ethernet 10BASE5 составляет 2,5 км, а максимальная длина сети Ethernet 10BASE2 – 1 км. Репитеры могут располагаться в произвольном участке сегмента, образуя сети различной конфигурации – линейной или разветвленной.

Более того, повторители позволяют объединять сети с толстым и тонким кабелем. В настоящее время появились многопортовые повторители, позволяющие объединять несколько сегментов в виде звездообразной структуры. Таким образом, с помощью повторителей может быть реализована топология локальной компьютерной сети, близкая к оптимальной. При этом необходимо соблюдать так называемое правило “5-4-3”. В соответствии с этим правилом можно объединять между собой не более пяти сегментов сети, используя для этого четыре повторителя. Цифра три указывает на то, что к трем сегментам могут быть подключены узлы сети.

Совершенствование сетевых средств, и в первую очередь адаптеров, позволило широко использовать витые пары проводников в качестве передающей среды локальных компьютерных сетей.


Имеется три основных топологии: звезда, кольцо и шина. В сетях с топологией "звезда" (рисунок 1) рабочие станции подключаются непосредственно к файл-серверу, но не соединены друг с другом.




Рисунок 1 - Топология "Звезда"


В сетях с топологией "кольцо" (рисунок 2) файл-сервер и рабочие станции соединены кабелем в кольцо; сообщения рабочей станции могут проходить через несколько других рабочих станций до того, как они достигнут файл-сервера.




Рисунок 2 - Топология "Кольцо"


В сети с топологией "шина" (рисунок 3) все рабочие станции и файл-сервер подключаются к центральному кабелю, называемому шиной.




Рисунок 3 - Топология "Шина"


Также в рамках сети Ethernet и, соответственно, стандарта IEEE 802.3 разработана спецификация 10BASE-T, определяющая использование в качестве передающей среды витой пары проводников категории 3 и длиной кабеля до 100 метров. Основным структурным элементом сети является концентратор (Hub), к которому радикальным образом (рисунок 4) подключаются рабочие станции.




Рисунок 4 - Структура сети Ethernet стандарта 10 BASE - T


Используя несколько концентраторов, можно построить сеть достаточно сложной конфигурации. Например, объединив два концентратора с помощью коаксиального кабеля, можно получить локальную сеть, представленную на рисунке 5.




Рисунок 5 - Структура сети Ethernet с двумя концентраторами


Для соединения витых пар проводников с концентратором и сетевым адаптером используются стандартные телефонные разъемы RJ-45. По своей структуре и функциональным характеристикам адаптер станции совместим с адаптерами для коаксиального кабеля. В связи с этим в настоящее время с целью унификации выпускаются преимущественно универсальные сетевые адаптеры Ethernet 10BASE5/2/T, оснащенные разъемами DB-15, BNC и RJ-45.


Дальнейшее повышение эффективности сетей Ethernet связывается с использованием коммутирующих концентраторов (switching hub), которые в отличие от обычных (ретранслирующих) концентраторов позволяют рассматривать сегменты сети в качестве отдельных сетей, связанных вместе через интерфейс коммутации пакетов. Коммутирующий концентратор снабжен двумя буферами на каждый подключаемый порт: для принимаемых и передаваемых пакетов. Благодаря этому коммутируемый концентратор работает аналогично узлу коммутации пакетов, принимая и передавая пакеты одновременно между различными парами абонентов. Это, наряду с увеличением производительности, позволяет избежать столкновений пакетов. Компьютерные сети, использующие подобную технологию, получили Switch Ethernet.


Также новым технологическим направлением развития сетей Ethernet является оптоволоконная сеть Ethernet 10BASE-F со скоростью передачи 10 Мбит/с. В качестве передающей среды используется 50- или 100-микронный оптоволоконный кабель. Сеть характеризуется звездообразной топологией, которая поддерживается с помощью оптоволоконных концентраторов. Максимальная длина одного луча (сегмента) составляет 2100 метров.


Подводя итог, следует отметить, что в настоящее время имеется широкий выбор сетевых адаптеров, повторителей и концентраторов, позволяющих создавать сети различного состава и конфигурации. В частности, практически все концентраторы, например IBM 8224, IBM 8271, имеют по несколько входов для подключения сегментов сетей 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T и 10BASE-F.