Jak zbudować prywatną sieć LAN?

Transkrypt

1 Jak zbudować prywatną sieć LAN? Opracował: Styczeń 2001 Wprowadzenie Na wstępie należy wyjaśnić samo pojęcie sieci LAN. Nazwa ta to pierwsze litery angielskich słów Local Area Network, czyli krótko mówiąc sieć lokalna. Jak sama nazwa wskazuje, jest to sieć nierozległa, skoncentrowana na ściśle określonym, niewielkim obszarze. Z reguły jest to sieć wewnątrz przedsiębiorstwa lub przyległych do siebie budynków. Prostym przykładem sieci LAN jest tzw. sieć osiedlowa, potocznie zwana też trzepakową. Koncepcja sieci trzepakowej powstała w odpowiedzi na potrzebę stworzenie małej, prywatnej sieci tworzonej przez znajomych z osiedla, która łączyłaby komputery w jednym lub kilku sąsiednich budynkach bez zbędnych opłat (abonament, dzierżawa itp.). Poniesione koszty ograniczają się w tym przypadku do jednorazowego wydatku na jest zakup komponentów sieci wbrew pozorom sieć osiedlową można stworzyć za naprawdę niewielkie pieniądze. Wybór rozwiązań i typy sieci Niezwykle istotne znaczenie ma dobór odpowiedniego rozwiązania zależnie od potrzeb użytkowników. Pierwszą kwestią jest liczba komputerów w sieci, zarówno początkowo, jak i docelowo wpływa to bezpośrednio na wybór typu sieci, a co za tym idzie na jej cenę. Drugim parametrem jest odległość, w jakiej znajdują się poszczególne komputery, trzecią zaś wymagana przepustowość sieci. Biorąc pod uwagę powyższe czynniki można określić trzy rodzaje sieci: koncentryczna (Base 2), skrętkowa (Base- T) oraz mieszana. Nazwy te pochodzą od zastosowanego typu okablowania. Sieć koncentryczna 10Base2 Jest to sieć oparta na kablu koncentrycznym, którego nazwa pochodzi od koncentrycznego ułożenia żył. Najlepiej wyjaśnić to na rysunku: Sieć tego typu jest przeznaczona do łączenia niewielkiej ilości stanowisk, zazwyczaj 4-5 komputerów. Możliwe jest jednak podzielenie sieci na mniejsze segmenty, a następnie routowanie pakietów pomiędzy nimi (np. dwie karty sieciowe w komputerze i router programowy). Trzeba także nadmienić, że maksymalna prędkość przesyłu danych to 10 mb/s. 1

2 Sieci zbudowane na kablu koncentrycznym można dalej podzielić w zależności od maksymalnej możliwej długości całej sieci (całkowita długość, nie zaś odległość pomiędzy stanowiskami): Ethernet do 180 metrów. Jest to sieć oparta na kablu koncentrycznym o średnicy 0,25 cala, który wykorzystywany jest w małych sieciach lokalnych, Arcnet do 300 metrów. W tym przypadku średnica kabla wynosi 0,33 cala, stąd większa odległość kabel taki jest czasami wykorzystywany do budowy rdzenia sieci mieszanych. Ethernet do 500 metrów. Średnica kabla wynosi 0,5 cala, technologia ta praktycznie nie jest już dzisiaj stosowana do budowy sieci, tylko sporadycznie do tworzenia rdzenia sieci mieszanych. Ze względu na różne impedancje falowe i właściwości elektryczne wymienionych wyżej kabli trzeba pamiętać, w ramach sieci danego rodzaju (Ethernet, Ethernet II i Arcnet) należy stosować jednakową grubość kabla. Należy pamiętać, że kabel koncentryczny Ethernet nie jest kompatybilny z kablem stosowanym w siciach Arcnet, co ma szczególne znaczenie przy doborze kart sieciowych. W sieciach mieszanych możemy stosować równocześnie kabel koncentryczny i skrętkę, ale nawet w takim przypadku kable koncentryczne muszą mieć te same parametry. Do podłączenia kabla koncentrycznego służą wtyczki BNC. Także złączniki dzielą się na kilka, jednakże bardzo łatwo jest je dobrać do swojej sieci - generalnie należy się kierować grubością kabla. Ponadto do sieci koncentrycznej potrzebne są wtyki typu T. Ich nazwa pochodzi od kształtu zbliżonego do litery T i są to wtyki wpinane do karty sieciowej. Po jednej stronie jest gniazdo do podłączenia kabla z poprzednim komputerem w sieci, a po drugiej z następnym, co wynika z topologii sieci. Istnieją dwa sposoby połączenia: Do zbudowania sieci 10Base2 potrzebne są przede wszystkim karty sieciowe. W przypadku średnio zaawansowanej sieci domowej lub firmowej wystarczą najprostsze karty, bardziej zaawansowane urządzenia to zbędny wydatek. Trzeba jednak zaznaczyć, że karty oraz inny sprzęt znanych marek są lepsze od pozostałych. Kolejnym kryterium jest rodzaj podłączenia karty w komputerze zaleca się karty 2

3 oparte na technologii PCI, gdyż działają szybciej niż urządzenia na złączu ISA, a ponadto w mniejszym stopniu obciążają procesor. Nawet średnio zaawansowanym użytkownikom komputera zaleca się zakup kart Plug&Play, których sterowniki są automatycznie instalowane przez większość systemów operacyjnych. Należy także zwrócić uwagę na rodzaj wtyczek w karcie. Po zakupie i instalacji kart należy połączyć stanowiska. W tym celu niezbędne są odpowiednie kable. Przy zakupie kabli należy zwrócić uwagę na długość sieci, ekranowanie zalecane są kable z ekranem, kabli bez ekranu nie ma sensu kupować. Warto także dokładnie wymierzyć długości kabla i dodać ok. 2 m zapasu, co ma szczególne znaczenie przy ewentualnych uszkodzeniach. Od przybytku głowa nie boli, a koszt metra kabla jest naprawdę niewielki. Po odmierzeniu i przycięciu odpowiednich odcinków kabla między stanowiskami należy go odpowiednio ułożyć. Jest to dosyć oczywiste zajęcie, jednak należy pamiętać o słabych właściwościach plastycznych tego typu kabla. Można zginać go mniej więcej tak, jak światłowód, tzn. kąt zgięcia powinien być zawsze większy od kąta prostego. Nie wolno dopuścić do złamania kabla, gdyż może on stracić wymagane właściwości fizyczne. Zgięcie może spowodować przerwanie powłoki ekranującej, co prowadzi do powstawania zakłóceń. Następnym krokiem jest zakończenie kabla. Zakończeniem kabla koncentrycznego jest złącze BNC, które jest specjalnie skonstruowane w sposób umożliwiający zachowanie koncentryczności kabla. Istnieją trzy typy złączników BNC: sworzniowe, śrubowe i zaciskane. Najczęściej poleca się złączniki śrubowe i sworzniowe, ze względu na uproszczony sposób montażu - nie wymagają one specjalistycznych, zazwyczaj drogich narzędzi. Niestety, mają one też pewne wady są podatne na uszkodzenia i łatwo jest z nich wyrwać kabel. Bardziej zaawansowanym użytkownikom bardziej odpowiadają wtyczki obciskane, czy też zaciskane. Dają one prawie 100 % pewność połączenia, lecz wymagają zakupienia specjalnych nożyc zaciskających. Należy tutaj zwrócić uwagę na błąd, jaki często popełniają wszyscy początkujący sieciowcy. Przed zainstalowaniem żyły środkowej we wtyczce należy założyć na kabel tulejkę obciskową całego kabla. Teraz pozostaje kwestia podłączenia do karty sieciowej odbywa się to za pomocą specjalnych wtyków typu T. Z dwóch stron górnej części litery T dołącza się kable z poprzedniego i następnego stanowiska, zaś sam wtyk włącza się do karty sieciowej złączem BNC. Jest to bardzo proste, należy tylko pamiętać o początku i końcu sieci w tych skrajnych punktach należy także dołączyć wtyki T. Trzeba tutaj pamiętać o zamontowaniu terminatorów na końcowych wtykach. Kolejnym etapem jest sprawdzenie działania sieci - o ile wszystkie opisane wyżej czynności zostały wykonane poprawnie, siec powinna działać bez zarzutu. Jedynym problemem mogą być ustawienia kart sieciowych - prawidłowa instalacja powinna odbywać się ściśle według instrukcji obsługi dołączonej do każdej karty. Pierwsza, najważniejsza rada: nie należy zrażać się gdy sieć nie działa za pierwszym razem. Należy spokojnie zainstalować kartę ponownie i sprawdzić kabel. Należy także pamiętać, że niektóre systemy operacyjne (!) wymagają, nie wiedzieć czemu, kilkakrotnej instalacji sterowników nim cokolwiek zacznie prawidłowo działać. Trzeba kierować się tutaj zasadą, że nie do trzech razy sztuka, ale odpowiednio: do 95 razy, do 98 razy itd. Jaka jest na to rada? Przede wszystkim cierpliwość Warto też sprawdzić wszystkie ustawienia parametrów kart i połączeń. Na koniec należy wymienić plusy i minusy sieci koncentrycznej. Kabel koncentryczny zapewnia większe prędkości, niż nieekranowana skrętka, jednakże umożliwia podłączenie niewielkiej liczby stanowisk. Kolejnym dużym utrudnieniem są małe możliwości plastyczne kabla, z drugiej strony jednak koncentryk jest mało wrażliwy na zakłócenia zewnętrzne i szumy wprowadzane na przykład przez różnego typu maszyny przemysłowe. Kolejną istotną zaletą jest cena - kabel ten jest zdecydowanie tańszy od skrętki, a ponadto sieć 10Base2 jest tańsza, gdyż nie wymaga drogich koncentratorów. Wszystko, czego potrzeba do budowy sieci tego typu to kabel, złącza BNC, karty sieciowe oraz wtyki typu T. 3

4 Sieć 10BaseT Popularnie nazywa się ją siecią skrętkową, ponieważ kabel, na którym jest oparta zawiera żyły poskręcane parami. Sieć BaseT jest obecnie najszerzej wykorzystywana - stosują ją przedsiębiorstwa, które cenią sobie wysoką jakość usług i posiadają dużą ilość rozsianych w obrębie zakładu stanowisk komputerowych. Jest ona droższa od sieci 10Base2, ale znalazła znacznie większa liczbę zwolenników. Właściwa, fachowa nazwa tej sieci to Ethernet 10BaseT, zaś skrętka jest fachowo nazywana kablem UTP kategorii 5. Są także kable kategorii 3, ale nie należy ich wykorzystywać przy sieciach komputerowych. Producenci tego rodzaju kabla ustalili odpowiednie kolory kabla, co zdecydowanie ułatwia łączenie. Skrętka UTP powinna mieć żyły o następujących kolorach: Kabel UTP pozwala na łączenie stacji roboczych na odległość. Jako, że ten rodzaj łączenia stanowisk znalazł zastosowanie przy sieciach, w których stanowiska rozsiane są na większym obszarze, poprzez znaczniki koloru każdej żyły zdecydowanie trudniej jest pomylić się przy podłączaniu kabli. Niestety, pojawia się tutaj dodatkowy problem, ponieważ istnieje wiele metod połączeń. Pierwsze z nich to metody zakańczania kabla - kabel UTP zakańczany jest z reguły dwoma typami łączników: RJ-11 i najbardziej popularny RJ-45. Różnią się one ilością żył możliwych do zakończenia - RJ-11 może zakończyć sześć żył, a RJ-45 osiem. Skrętka UTP posiada 4 pary przewodów, dlatego też zdecydowanie bardziej popularnym łącznikiem jest RJ-45 - w tego rodzaju łączniku żyły mogą być osadzane (za pomocą dość drogiego urządzenia) na dwa zasadnicze sposoby: 4

5 Kabel należy ułożyć we wtyczce kolejno kolorami (biały jest zawsze skręcony z kolorowym i tworzy z nim parę): W koncentratorach gniazda są zwykle zaprojektowane w sposób umożliwiający połączenie zgodne, czyli o jednakowym ułożeniu żył we wtyczce na obu końcach kabla - po stronie koncentratora i stacji roboczej. Zaczynając budowanie sieci opartej o kabel UTP należy zacząć od zaplanowania struktury całej sieci. Zależne jest to od budynku, w jakim sieć ma istnieć, od ilości podłączonych stanowisk oraz ilości koncentratorów. Koncentrator, inaczej zwany hubem, multiportem lub multiplekserem, to urządzenie posiadające wiele portów służących do przyłączania stacji roboczych zestawionych przede wszystkim w topologii gwiazdy. Jest to urządzenie, do którego schodzą się wszystkie kable od stacji roboczych. Można wyróżnić koncentratory pasywne i aktywne. Koncentrator pasywny jest tanim urządzeniem pełniącym funkcję skrzynki łączeniowej i nie wymaga zasilania, natomiast koncentrator aktywny wymaga zasilania i dodatkowo wzmacnia sygnały ze stacji roboczej i pozwala na wydłużenie połączenia z nią. Topologia gwiazdy polega na tym, że każdy komputer ma swoje własne połączenie kablowe z koncentratorem. W sieci Base2 wszystkie komputery są połączone za pomocą tego samego przewodu, zaś w sieci BaseT nie ma bezpośrednich połączeń pomiędzy stacjami. Komputery podłączone są przy pomocy jednego kabla do centralnego koncentratora, który po nadejściu sygnału rozprowadza go do wszystkich linii wyjściowych. Dużą zaletą takiego rozwiązania jest fakt, iż przerwanie komunikacji między jednym komputerem a koncentratorem nie powoduje awarii całej sieci, ponieważ każda stacja posiada oddzielne z nim połączenie. Ponadto każdy pakiet musi przejść przez koncentrator, więc możliwa jest kontrola poszczególnych odcinków sieci. Z drugiej strony, uszkodzenie koncentratora powoduje przerwę w pracy całej sieci. W zależności od liczby stanowisk przyłączonych do sieci może się okazać konieczne użycie wielu koncentratorów. Strukturę takiej sieci możemy zobrazować na rysunku: 5

6 Kolejnym elementem są karty sieciowe. W tym przypadku należy kierować się dokładnie tą samą zasadą co przy doborze kart do sieci opartej na kablu koncentrycznym, z tą tylko różnicą, że oczywiście należy wybrać sprzęt z gniazdem RJ-45. Instalacja w komputerze przebiega identycznie jak w poprzednim przypadku. Następnym krokiem jest zakup kabla. Tutaj zdecydowanie zaleca się kable znanych producentów, gdyż mają one zazwyczaj lepsze parametry - ma to ogromne znaczenie przy eksploatacji sieci. Dużą wadą skrętki UTP jest, obok niskiej prędkości transmisji, ograniczona długość odcinków kabla z uwagi na małą odporność na zakłócenia. Przy odmierzaniu długości kabla trzeba pamiętać, że NIE ŁĄCZY SIĘ ZE SOBĄ STACJI ROBOCZYCH, TYLKO STACJE ROBOCZE Z KONCENTRATOREM. Jak łatwo sobie wyobrazić, taka metoda jest bardzo kosztowna, ponieważ potrzeba znacznie więcej kabla, chociaż jest on tańszy od "koncentryka". Ponadto trzeba zwrócić uwagę na to, że w sieci Base2 nie musimy stosować kosztownych koncentratorów. Aby uniknąć stosowania dużej ilości kabla, z reguły stosuje się zamiast niego koncentrator. Ma to szczególnie zastosowanie przy sieciach rozciągniętych np. w wielokondygnacyjnym budynku lub pomiędzy budynkami. Łatwiej jest poprowadzić jeden kabel łączący koncentratory istniejące na każdym piętrze budynku, niż ciągnąc kilometry kabla od każdego stanowiska. Poza tym, jeżeli budynki są rozmieszczone w większej odległości można połączyć je światłowodem poprzez zastosowanie aktywnych koncentratorów z gniazdem na tego rodzaju kabel. Są także karty sieciowe, do których można bezpośrednio podłączyć tego rodzaju nośnik transmisyjny. Kabel UTP zakańcza się wtykami z dwóch stron i po prostu wpina do gniazd kart sieciowych i koncentratorów. Problemy, jakie mogą występować w fazie uruchamiania sieci są takie same, jak w przypadku kable koncentrycznego - najważniejsza rada to cierpliwość. Jedną z najważniejszych zalet sieci typu BaseT jest możliwość podłączenia serwera, do którego maja dostęp wszystkie stanowiska w sieci i przez który można stworzyć połączenie np. do internetu. Sieć mieszana Jak łatwo się domyślić, jest to sieć wykorzystująca oba rodzaje kabla. Jest ona optymalnym rozwiązaniem, chociaż nie zyskała takiej popularności jak BaseT. Pozwala ona przede wszystkim na duże oszczędności kabla. Kolejność wykonywanych czynności przy jej budowie jest identyczna, jak w przypadku tworzenia obu części składowych, co zostało już wyżej omówione. Podsumowanie Jak widać, budowanie sieci wcale nie musi być skomplikowaną i kosztowną czynnością. Samo stworzenie trwałych połączeń jest naprawdę proste - gorzej bywa z samym uruchomieniem. Przy postępowaniu zgodnym z instrukcją obsługi każdego sprzętu sieciowego nie powinno to jednak sprawiać większych problemów, wymaga to jednak cierpliwości. W skrajnym przypadku można zawsze wezwać specjalistę nawet cena sieci powiększona o koszt konsultacji przy jej uruchomieniu jest znacznie niższa, niż zlecenie całej instalacji specjaliście. 6