Информ технологии Лекции Сети 1 сем Л 04 Сети

Л 04 Сети

лекция

Лекция № 4

Тема: «Основные технологии сетей»

Цель: изучить основные типы сетей, применяющиеся при построении сетей.

План

Введение

  1. Сети Ethernet и Fast Ethernet
  2. Сети Token Ring
  3. Сети FDDI
  4. Сети 100VG-AnyLAN
  5. Сетевая аппаратура Ethernet и Fast Ethernet
  6. Сетевая аппаратура100VG-AnyLAN

Введение

Несмотря на внешнюю хаотичность и многообразие типов локальных сетей, каждую их них  можно отнести к строго определенной категории. Следует отметить, что этих категорий не так уж и много. Некоторые из них в настоящее время не применяется. В рамках этой лекции мы рассмотрим описание основных категорий локальных сетей.

Несмотря на достаточно «почтенную» историю развития, сети Ethernet встречаются довольно часто  и в настоящее время. Сети характеризуются топологией типа «шина» или «звезда», а их  формирование осуществляется с применением коаксиального кабеля или витой пары. Стандартная скорость передачи данных варьируется в пределах от 10 до 100 Мбит/с. В последнее время начинает внедряться стандарт Gigabit  Ethernet, предусматривающий увеличение пропускной способности до 1 Гбит/с. Однако, сети, построенные на основе этого стандарта, еще не получили широкого распространения.

Все существующие в мире сети Ethernet можно отнести к одной из следующих категорий:

  • 10 Base2 (тонкий Ethernet)
  • 10 Base5 (толстый Ethernet)
  • 10 BaseТ (неэкранированная витая пара)
  • 100 BaseТ (Fast Ethernet)
  • 100 BaseFТ (отповолокно)
  • 1000 BaseТ (Gigabit  Ethernet)

Первое число в названии стандарта обозначает скорость передачи (в Мбит/с).

Сети 10 Base2

Сети этого типа считаются классикой. Скорость передачи ограничиваются значением 10 Мбит/с, а длина отдельного отрезка кабеля не превышают 185 м. Стандартом также определяется минимальная длина сетевого сегмента, которая составляет 0,5 м. Сеть строится  на основе шинной топологии и может включать не более 30 компьютеров. Соединение компьютеров с кабелем сети осуществляется с помощью  BNS – коннекторов. Конец шины завершается терминатором, который следует заземлять.

Преимущества:

  • простота установки и конфигурирования (можно легко удалять и подсоединять сетевые компоненты);
  • низкая стоимость сетевого кабеля;
  • отсутствие потребности в другом сетевом оборудовании.

            Перечисленные преимущества показывают, что сети этого типа идеальны при установке в классах и аудиториях, а также дома, когда пользователи стеснены в средствах, а от сети требуется повышенная гибкость и простота настройки.

Не следует забывать и о недостатках, с которыми связано использование сетей 10 Base2:

  • ограниченный размер формируемой сети;
  • достаточно низкая пропускная способность.

      Сети 10 Base5

Именно этот тип сети Ethernet изначально позиционировалсяв качестве стандар­та. Для формирования сети используется толстый коаксиальный кабель (толщиной около 1 см), который традиционно окрашивается в желтый цвет, поэтому сеть l0Base5иногда называют Yellow Ethernet. Толстые кабели обеспечивают меньшие показатели затухания сигнала (максимальная длина сегмента такой сети составляет около 500 метров, а минимальная — 2,5 метра).

Применение толстого кабеля вле­чет за собой усложнение установки и монтажа самой сети. Для подключения компью­теров к кабелю приходится использовать внешние трансиверы, которые предназначены для передачии приема сигналов. Подключение этих устройств к соответствующимсетевым адаптерам, установленным в компьютерах, осуществляетсяс помощью трансиверного кабеля, к которому присоединен 15-контактныйразъем AUI.К сетевому ка­белю подключение трансиверного кабеля реализуется путем «насаживания» с приме­нением разъема зуб вампира.

Достаточно часто фрагмент сети толстый Ethernet применяется в качестве магист­рали, соединяющей фрагменты тонкого Ethernet (10Base2). В этом случае соединение фрагментов различных сетей осуществляется с помощью повторителей, необходимых для согласования входных сопротивлений.

Каковы же преимущества, обеспечиваются Ethernet?

  • большее расстояние, на которое может передаваться сигнал без промежуточного усиления;
  • большее количество компьютеров, подключаемых к одному сетевому сегменту.
  • Основные недостатки, связанные с применением сетей 10Base5:
  • малая степень гибкости толстого кабеля затрудняет монтаж и установку сети;
  • сложности, связанные с подключением дополнительных компьютеров (необ­ходимость использования трансивера);
  • дороговизна кабеля и сопутствующего сетевого оборудования.

Сети 10BaseT

В настоящее время именно эта архитектура является наиболее распространенной. Сети этого типа формируются с применением звездообразной топологии.

Для создания сетей этого типа используется концентратор (в случае соединения более двух компьютеров) и кабель неэкранированной витой пары (как минимум, от­носящийся к 3 категории). Чем выше категория кабеля, тем меньше влияние наводок и затухание сигнала, но все же следует придерживаться разумного компромисса между пеной и качеством. В случае соединения между собой двух компьютеров можно обой­тись без применения концентратора. Если же в сеть подключено небольшое количе­ство компьютеров (не более 9), стоимость концентратора не является определяющим фактором.

Соединение сетевых адаптеров с кабелем витой пары осуществляется с помощью стандартных разъемов типа RJ-45 (напоминающих разъемы, которые применяются в телефонии).

Преимущества сетей   10BaseT;

  • дешевизна  монтажа  (относительно  низкая  стоимость оборудования   и   приме­няемого сетевого кабеля);
  • простота локализации неисправностей;
  • легкость модернизации оборудования (переход на стандарт 100BaseT).

Недостатки сетей  10BaseT:

  • ограничение максимальной длины сетевого сегмента величиной   100 метров:
  • подверженность наводкам кабелей неэкранированных витых пар;
  • дополнительные расходы, связанные с установкой  концентраторов.

Теперь  вкратце  рассмотрим   сети   Ethernet,   обеспечивающие   передачу данных  со скоростями более 100 Мбит/с.

Сети Fast Ethernet

В этом разделе в общих чертах рассматриваются сети из категории 100Base, кото­рые получают в настоящее время все большее распространение.

В данном случае под названием 100Basel «скрываются» несколько сетей. Сети 100BaseT характеризуются использованием четырех неэкранированных витых пар (категория 3, 4 или 5). Сети 100BaseTX прокладываются с применением двух экранированных (или неэкранированных) витых пар, относящихся к кате­гории 5. В сетях 100BaseFX используется двужильный оптоволоконный кабель.

Основные преимущества, связанные с применением сетей 100BaseL:

  • высокая пропускная способность;
  • простота установки и модернизации;
  • относительно низкая стоимость кабеля и сетевого оборудования.

Недостатки сетей этого типа схожи с недостатками сетей 10BaseT, а именно:

  • быстрое затухание сигнала и повышенная чувствительность к электромагнитным помехам.
  • концентраторы, предназначенные для сетей этих типов, достаточно дорогие, но их стоимость постоянно снижается.

Сети стандарта l000BaseT характеризуются очень высокой скоростью передачи Данных (до 1 Гбит/с), но до сих пор еще относятся к разряду «экзотики». Главная ха­рактеристика подобных сетей — высокое быстродействие, поэтому этот сетевой стан­дарт получил еще одно название — Gigabit Ethernet. Основное назначение подобных сетей заключается в обеспечении среды передачи мультимедийной информации (организация видеоконференций, WebTV и другие приложения, которые используют присущую этим сетям высокую скорость передачи данных).

Сети Token Ring

Теперь рассмотрим менее распространенные сети. («Менее распространенный» еще не означает худший.) Одним из примеров таких сетей могут служить сети Token Ring. Архитектура, заложенная в основу сетей этого типа, была предложена фирмой IBM в 80-х годах XX века.

В сетях Token Ring применяется Кольцевая логическая топология. По сети переда­ется специальный сигнал, именуемый маркером (token), причем компьютер не может получить доступ к сети до тех пор, пока к нему не попадет маркер. Благодаря подоб­ной особенности исключены коллизии данных имеющие место в сетях Ethernet, когда несколько компьютеров пытаются одновременно получить доступ к сети.

Несмотря на применение кольцевой топологии, физические соединения в сетях To­ken Ring реализуются с применением звездообразной топологии. Сетевые компьютеры подключены к выделенному сетевому концентратору, который в данном случае имену­ется MSAU (Multistation Access Unit, модуль многостанционного доступа). Для соедине­ния компьютеров или другого сетевого оборудования применяется экранированная или неэкранированная витая пара, стандарт на которую определен фирмой IBM. Скорости передачи данных в сетях этого типа характеризуются величинами 4 или 16 Мбиг/с.

Преимущества, обеспечиваемые сетями Token Ring:

•          применение «активной» топологии,  когда каждый сетевой компьютер регене­рирует сигнал, позволяет «бороться» с затуханием данных;

•          высокая   надежность,  обеспечиваемая   маркерным   методом доступа (исключена возможность неожиданного сбоя, связанная с перегрузкой сети).

Недостатки сетей Token Ring:

  • достаточно большие затраты, связанные с дорогостоящим оборудованием;
  • сложность монтажа и модернизации;
  • довольно низкая скорость передачи данных.

Сети FDDI

Локальные сети этого типа изначально ориентировались на использование оптово­локонного кабеля в качестве среды передачи данных (Fiber Distributed Data Interface, распределенный оптоволоконный интерфейс передачи данных). Стандарт ANSI, раз­работанный для этих сетей, изначально оговаривал скорость передачи данных 100 Мбит/с. Топология сети моделируется двойным кольцом (внешнее кольцо именует­ся первичным, а внутреннее — вторичным).

В обычном режиме функционирования сети осуществляется передача данных по первичному кольцу. Если же имеет место сбой, передачу данных «берет на себя» внутреннее кольцо,  при  этом  направление   передаваемых данных реверсируется.

Рисунок 3.1 – Сеть Token-Ring

В сетях этого типа применяется маркерный метод доступа, который определен стандартом IEEE 802.5 Token-Ring. Преимущества, предоставляемые отказоустойчи­вой топологией, суммируются с преимуществами, обеспечиваемыми оптоволоконным кабелем. В результате сети FDDI обеспечивают впечатляющие технические характе­ристики. В частности, общая длина сетевого кольца может достигать 20 км, а в состав сети могут входить до 500 узлов (компьютеры и другие сетевые компоненты). Однако при этом через каждые 2 км следует устанавливать повторитель, поскольку исполь­зуемый в этих сетях многомодовый оптоволоконный кабель характеризуется доста­точно высоким коэффициентом затухания (11 дБ). Если же применяется одномодовый оптоволоконный кабель, максимальная длина кольца может достигать 100 км. а расстояние между соседними сетевыми компьютерами ограничивается величиной 45 км. Таким образом, сеть подобного типа может служить в качестве магистрали, об­разующей основу сетевой архитектуры большого города.

Основные преимущества, обеспечиваемые сетями FDDI:

  • высокая пропускная способность;
  • устойчивость к сбоям и повреждениям;
  • нечувствительность к электромагнитным помехам;
  • высокая степень защищенности передаваемых данных;
  • низкое затухание сигнала.

Сетям FDD1 прису­щи некоторые недостатки:

  • высокая стоимость установки и модернизации сетей;
  • относительно большое затухание  сигнала,   не позволяющее   использовать эту технологию для формирования глобальных сетей.

Существует разновидность сети FDDI, ориентированная на работу со стандартным медным кабелем. Она называется CDDI (Copper Distributed Data Interface, распреде­ленный медный интерфейс передачи данных). Сетям этого типа изначально присуши худшие характеристики (по сравнению с сетями  FDDI),  поэтому они не получили широкого распространения.

Сети   100VG — AnyLAN

Сети этого типа появились сравнительно недавно. Архитектурные решения принадлежат фирмам Hewlett-Packard и IBM и описаны в стандарте IEEE 802.I2. При разработке этих сетей ставилась цель удешевить сетевую аппаратуру и сделать ее со­вместимой с остальными типами локальных сетей. Надо отдать должное разработчи­кам: результат получился достаточно неплохим. Стоимость сетевой аппаратуры, Приме­няемой для построения сетей этого типа, не менее чем в два раза превышает стоимость сетевого оборудования для сетей «популярного» стандарта lOBaseT. В качестве среды передачи данных применяется четыре кабеля неэкранироваиной витой пары (категория 3. 4 и 5). Два кабеля экранированной витой пары или оптоволоконный кабель.

Топология сети — звездообразная с одним центральным концентратором. Скорость передачи данных равна 100 Мбит/с, причем обеспечивается совместимость на уровне сетевых пакетов с двумя самыми распространенными сетями (Ethernet и Token Ring).

Контрольные вопросы:

  1. Что подразумевают под собой технологии построения сетей?
  2. Какие существуют технологии построения сетей?
  3. Какова стандартная скорость, поддерживаемая сетями типа Ethernet?
  4. Каковы технические характеристики сетей типа 10 Base2?
  5. Каковы преимущества и недостатки сетей типа 10 Base2?
  6. В каких сетях используется толстый коаксиальный кабель?
  7. Где применяются сети типа 10 Base2?
  8. Какие существуют недостатки, связанные с применением сетей 10Base5?
  9. Какой тип архитектуры является наиболее распространенным и оптимальным?
  10. Какой тип кабеля используется при построении сетей 10BaseТ?
  11. Какую скорость поддерживают сети типа 10BaseT?
  12. Каковы достоинства и недостатки сети типа 10BaseT?