Zasady budowania sieci Ethernet w warunkach przemysłowych dobre praktyki

Transkrypt

1 Zasady budowania sieci Ethernet w warunkach przemysłowych dobre praktyki mgr inż. Marcin Giżycki Akademickie Centrum Informatyki Akademia Techniczno- Humanistyczna Normy organizacje standaryzacyjne ISO/IEC Generic cabling for customer premises Definiuje kategorie dla komponentów i klasy dla łączy (torów transmisyjnych). EN Information Technology - Generic cabling systems Definiuje kategorie dla komponentów i klasy dla łączy (torów transmisyjnych). ANSI/TIA/EIA-568 Telecommunications cabling standard for Commercial Buildings Definiuje kategorie dla komponentów i klasy dla łączy (torów transmisyjnych) Media sieciowe Zestawienie 1

2 Kategorie kabli i przyłączy Kategoria 3 Kategoria 4 Kategoria 5 Kategoria 5e Kategoria 6 Kategoria 7 do 16 MHz przesyłanie danych i głosu do 10 Mbit/s (np. 10BaseT, 4Mbit Token Ring) do 20 MHz przesyłanie danych do 16 Mbit/s (np. 16 Mbit Token Ring) do 100 MHz przesyłanie danych i głosu do 100 Mbit/s do 100 MHz do 250 MHz do 600 MHz (np. 10Base T, Fast Ethernet) przesyłanie danych i głosu (np. Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 155/622 ATM) ATM 1,2Gbps; 10Gigabit Ethernet (np. w medycynie, CableTV,???) Klasy systemów okablowania Klasa A Klasa B Klasa C Klasa D Klasa E Klasa F do 100 khz do 1 MHz do 20 MHz do 100 MHz do 250 MHz do 600 MHz pasmo akustyczne (np. telefonia analogowa) średnie przepływności (np. ISDN) duże przepływności (np. 10BaseT, Token Ring) bardzo duże przepływności (np. Fast Ethernet, GigabitEthernet) (np. 10Gigabit Ethernet, ATM 1,2Gbps) usługi w wąskiej specjalizacji Kategoria 6 poprawa wartości parametrów Channel pass/fail limit [db] Relatywna poprawa wartości parametrów w stosunku do kat.5 w skali linearnej [%] Parametr kat 5 kat 5e kat 6 kat 5 kat 5e kat 6 Insertion Loss NEXT ACR ELFEXT Return Loss Poprawa niezawodności działania jest przedstawiona w procentach dopuszczalnych wartości marginesu względem limitu aktualnych aplikacji do przyszłych apliakcji,np. 10 Gigabit Ethernet (10GBase-T). Zdarzenia w przeszłości oraz prognozy na przyszłość wykazują, że prędkość transmisji danych podwaja się co 18 miesięcy. Aktualnie aplikacje 1Gbps (1000Base-T) funkcjonują na kablach testowanych dla kat.5e. 2

3 Terminologia ISO/IEC & EN Campus Backbone Cable Okablowanie międzybudynkowe Building Backbone Cable Okablowanie pionowe CD BD FD Kampusowy Punkt Dystrybucyjny Budynkowy Punkt Dystrybucyjny Piętrowy Punkt Dystrybucyjny Horizontal Cable Okablowanie poziome CP Punkt Konsolidacyjny (Opcja) TO Gniazdo Przyłączeniowe TO Ograniczenia odległości EN & ISO/IEC m MMF 3000m SMF CD max. 1500m BD BD MMF = Światłowody wielomodowe SMF = Światłowody jednomodowe max. 500m FD FD FD TO TO TO TO TO CP TO TO TO TO max. 90m TO TO Odległości kabli logicznych i elektrycznych EN Typy kabli Minimalny dystans pomiędzy kablami w mm Brak przegrody Przegroda aluminiowa Przegroda stalowa Nieekranowany kabel zasilający oraz skrętka nieekranowana Nieekranowany kabel zasilający oraz skrętka ekranowana Ekranowany kabel zasilający oraz skrętka nieekranowana Ekranowany kabel zasilający oraz skrętka ekranowana Nie jest wymagane zachowanie dystansu w przypadku zastosowania kabla ekranowanego skrętkowego w okablowaniu poziomym, jeżeli długość toru jest mniejsza niż 35 metrów. W przypadku okablowania pionowego należy stosować minimalne dystanse określone w powyższej tabeli we wszystkich przypadkach. 3

4 Odległości kabli logicznych i elektrycznych wg EIA/TIA 569 Minimalna odległość (mm) kabli logicznych od linii zasilających <=480V ze względów EMI Warunek < 2 kva 2-5 kva > 5 kva Nieekranowana linia zasilająca lub sprzęt elektryczny w pobliżu otwartych lub niemetalowych torów Nieekranowana linia zasilająca lub sprzęt elektryczny w pobliżu uziemionej metalowej rurki kablowej Linia zasilająca zamknięta w uziemionej metalowej rurce kablowej (lub odpowiednim temu ekranie) w pobliżu uziemionej metalowej rurki kablowej Transformatory i silniki elektryczne 1016 Oświetlenie jarzeniowe 305 Media sieciowe Konstrukcja kabli skrętkowych UTP F/UTP Bez ekranu Folia + dren kat 5e / kat 6 Foil screen S/UTP SF/UTP Oplot + dren Oplot z folią + dren Indywidualny ekran w folii kat 6 / kat 7 S/FTP (PiMF) Oplot + folia wokół pary + dren 4

5 Gniazdo przemysłowe KRONE IP - gniazdo przemysłowe IP67 2xRJ-KM8 kat.6 w kolorze białym lub czarnym - odporność mechaniczna zgodna z IEC / 2/-4/ 4/-5/ 5/-6/ 6/-8 - Stopień szczelności IP67/65 wg EN Obudowa poliwęglan V0, LSOH Kable krosowe - Spełniają wymagania kategorii 6/ klasy E zgodnie z normą ISO/IEC 11801:2002, - Kabel w wersji w pełni ekranowanej S/FTP, - Powłoka zewnętrzna PVC - zielona, LSOH szara, - Stopień szczelności IP20, IP54, IP67/65, - Dostępne w dł. 3m, 5m, 10m i 15m. Budowa światłowodu Płaszczyzna rdzeń/bufor rdzeń bufor Tuba pierwotna Ścisła tuba 8/10 µm 50 µm 62.5 µm 125 µm µm 900 µm 5

6 Typy światłowodów Włókno jednomodowe Włókno wielomodowe Złącza światłowodowe KRONE Front Clip Złącze SC simplex Złącze SC duplex Laser protection cap Światłowody krosowe i pigtaile Pigtail ST MT-RJ/MT-RJ Pigtail SC Światłowód krosowy simplex SC/SC Światłowód krosowy Wtyki SC Wtyki ST simplex ST/ST 6

7 Wybór korytek kablowych Istnieje możliwość stosowania trzech różnych typów drabinek kablowych. Kiepskie dla kabli telekomunikacyjnych Dobre dla kabli kat.5e Najlepsze dla kabli kat.6 Instalacja korytek kablowych Mocowanie zakrętów koryt w narożnikach wsporniki koryt powinny zostać mocowane w odległości około 15 cm od łączników typu X lub T, zakrętów. S 1m S/4 150mm Mocowanie łączników koryt powinno się znajdować w odległości około ¼ długości odstępu pomiędzy wspornikami, przy czym dystans pomiędzy wspornikami powinien wynosić około 1 metra Zalecane praktyki separacji kabli Norma EN stanowi: kable transmisji danych i kable zasilające nie mogą dzielić tego samego kanału: Oddzielne kanały muszą być używane dla kabli zasilających i kabli IT. Pojemność kanału musi pozwalać na 25% rozbudowy. Nowy kanał nie może być wypełniony więcej niż 50%. Kanał nie może być zapełniony więcej niż 75% jego pojemności. 7

8 Warstwa łącza danych Technologie wg IEEE: Token Ring WiFi Ethernet Technologia Ethernet Nazewnictwo Liczba określająca szybkość transmisji Metoda sygnalizacji Medium 10BASE2, 10BASE5, 100/1000/10G BASE T/TX/FX Warstwa łącza danych Adresacja 48 Bitowe adresy ramek - MAC ipconfig /all (winipcfg) Warstwa łącza danych Ramka 8

9 Warstwa łącza danych CSMA/CD Warstwa łącza danych Urządzenia warstwy drugiej Mosty Przełączniki Połączenie half dupleks Połączenie full dupleks Domeny kolizyjne Reguła Domeny rozgłoszeniowe Urządzenia warstwy 3 Warstwa łącza danych ARP (ang. Address Resolution Protocol) Powiązanie znanego adresu IP z nieznanym MAC Ataki z wykorzystaniem ARP Tablica cache : arp -a 9

10 Komunikacja sieciowa w układach informatyki przemysłowej mgr inż. Marcin Giżycki Akademickie Centrum Informatyki Akademia Techniczno- Humanistyczna Podstawowe informacje Protokoły Model OSI Przepływ danych 10

11 Podstawowe informacje bit - Jest to również najmniejsza jednostka informacji używana w odniesieniu do sprzętu komputerowego a oznaczana jest za pomocą b Bajt (ang. byte) - najmniejsza adresowalna jednostka informacji pamięci komputerowej, składająca się z bitów (ang. również bit od binary digit), jest oznaczana literką "B" (duże B) Wielokrotności bitów (źródło: wikipedia) Przedrostki dziesiętne (SI) Przedrostki binarne (IEC ) Nazwa Symbol Mnożnik Nazwa Symbol Mnożnik kilobit kb 103 kibibit Kib 210 megabit Mb 106 mebibit Mib 220 gigabit Gb 109 gibibit Gib 230 terabit Tb 1012 tebibit Tib 240 petabit Pb 1015 pebibit Pib 250 eksabit Eb 1018 eksbibit Eib 260 zettabit Zb 1021 zebibit Zib 270 jottabit Yb 1024 jobibit Yib 280 Podstawowe informacje Kilo - tysiąc, określenie to jest niejednoznaczne i oznacza tak 1000 jak i Aby uniknąć niejednoznaczności, w wielu krajach (w tym w Polsce) przyjęło się używanie dużej litery K (lub ki) dla oznaczania krotności 1024, zaś małej k - dla krotności KB = 1024 B (bajty) Megabajt (skrót MB) jednostka używana w informatyce oznaczająca milion (dokładniej: ~ ) bajtów. 1 MB = 1024*1 KB = 1024*1024*1 B Informatyka. Opracował : Marcin Giżycki ATH 2009 Podstawowe informacje Bit na sekundę (ang. bps - bit per second) - jednostka natężenia strumienia danych w medium transmisyjnym (np. pomiędzy dwoma komputerami) oraz jednostka przepustowości, czyli maksymalnej ilość informacji jaka może być przesyłana przez dany kanał telekomunikacyjny w jednostce czasu, oznaczana b/s bądź bps. Powszechnie stosuje się wielokrotności tej jednostki, w odróżnieniu od jednostek stosowanych w informatyce(jak megabajt) wielokrotności tej jednostki opierają się na dziesiętnym systemie liczbowym mamy zatem: kb/s, kilobit na sekundę (ang. kilobit per second) 1 kb/s to 1000 bitów na sekundę (125 bajtów na sekundę, ponieważ 1 bajt = 8 bitów). Informatyka. Opracował : Marcin Giżycki ATH

12 Media sieciowe Najczęściej stosowane media sieciowe: Okablowanie miedziane Kable UTP, ScTP Okablowanie światłowodowe Światłowody jedno i wielomodowe Sieci bezprzewodowe a/b/g WiMAX Bluetooth IrDA GPRS/EDGE Informatyka. Opracował : Marcin Giżycki ATH 2009 Warstwa sieci Adresacja logiczna IPv4 -> 32 bity -> IPv6 -> 128 bitów -> 1030:0:0:0:2:43:3A:200C:417A ipconfig all, winipcfg Klasy adresowe IPv4 A 0-127* -> można zaadresować ok. 16 mln hostów B > ok. 65 tys. C > 256 D multicast E badania Warstwa sieci Adresacja IPv4 Podział adresu logicznego: sieć + host C - > sieć.sieć.sieć.host Funkcje maski sieciowej A - > B - > C -> Adres sieci i adres rozgłoszeniowy 2^n-2 gdzie n ilość bitów w polu hosta 12

13 Warstwa sieci Zapobieganie wyczerpywaniu się adresów Podział sieci na podsieci CIDR, VLSM Modyfikacja maski Przykłady.. Adresy prywatne (wewnętrzne) i NAT A - > B - > C -> Dynamiczny przydział adresów - DHCP Informatyka: Opracował : Marcin Giżycki ATH 2009 Warstwa sieci Urządzenia warstwy sieci - Routery Informatyka: Opracował : Marcin Giżycki ATH 2009 Warstwa sieci Protokół routowalny IP IPX Kierowanie ruchem między sieciami Sieci i podsieci Adres sieci Adres rozgłoszeniowy Operacja AND na adresie i masce Przykłady.. Bezpołączeniowy przepływ danych Informatyka: Opracował : Marcin Giżycki ATH

14 Warstwa sieci Routing Warstwa sieci Przepływ danych Warstwa sieci Wybór najlepszej ścieżki Protokoły routingu RIP IGRP OSPF BGP Metryka 14

15 Warstwa sieci Tablica routingu Warstwa transportowa Zadania warstwy transportowej Segmentacja danych Multipleksacja danych Zestawienie połączenia Sterowanie przepływem i unikanie przeciążeń Gwarancja dostarczenia danych Warstwa transportowa Segmentacja i multipleksowanie 15

16 Warstwa transportowa Zestawienie połączenia uzgodnienie trójetapowe Warstwa transportowa Sterowanie przepływem i unikanie przeciążeń Warstwa transportowa Gwarancja dostarczenia danych 16

17 Warstwa transportowa Protokoły warstwy transportowej TCP Transsmition Control Protocol - Przed rozpoczęciem transmisji ustanawia połączenie - Gwarantuje poprawne przesłanie danych - Wymaga potwierdzeń - Numeruje segmenty - Zorientowany połączeniowo - Zapewnia obwód wirtualny między aplikacjami Warstwa transportowa Protokoły warstwy transportowej UDP User Datagram Protocol - Nie ustanawia połączenie - Nie wymaga potwierdzeń - Nie gwarantuje poprawnego dostarczenia danych - Protokół bezpołączeniowy - Jest prosty i nie wymaga dużego narzutu danych kontrolnych - Niezawodność muszą zapewnić same aplikacje Warstwa transportowa Numery portów 20,21 FTP 23 - Telnet 25 SMTP 53 DNS 69 - TFTP 80 HTTP 110 POP3 137,139 NetBIOS Proxy Netstat >

18 Warstwa transportowa i aplikacji Przepływ danych sniffer -ćwiczenia 18