ELEMENTY SIECI KARTA SIECIOWA 1 Karta sieciowa to urządzenie odpowiedzialne za wysyłanie i odbieranie danych w sieciach LAN. Każdy komputer, który ma korzystać z sieci, powinien być wyposażony w taką kartę. Zadaniem jej jest przesyłanie informacji za pomocą odpowiedniego protokołu do fizycznego łącza jakim jest okablowanie. Istnieje wiele różnych typów kart sieciowych, a każdy z nich nadaje się najlepiej do innej aplikacji. Przy doborze w właściwej karty należy brać pod uwagę: Rodzaj standardu warstwy II (np. Ethernet, ATM) Standard złącza sieciowego (np. RJ45, BNC) Standard złącza komputerowego (np.. PCI, USB) Szybkość transmisji (np. 10,1 00, 1000 Mb) Rodzaj rozwiązania układowego (np. 3Com, Realtek)
ELEMENTY SIECI KONCENTRATOR Koncentrator jest najważniejszym urządzeniem w sieciach opartych o topologię gwiazdy. W elementarnym przypadku zajmuje centralne miejsce w sieci, skupiając w sobie wszystkie przewody biegnące od stacji roboczych, oraz zapewnia wymianę sygnałów pomiędzy urządzeniami w sieci. Sygnał wysłany przez komputer dociera do koncentratora, który przesyła go dalej przez wszystkie swoje porty (gniazda). Jest to wada, ponieważ informacja wejściowa, aby dotrzeć do celu, zostaje rozprowadzona po całej sieci, powodując dużo niepotrzebnego ruchu. Koncentratory nazywane są też hubami i można wśród nich wyróżnić: Hub pasywny (I). Przekaże on odebrany sygnał na pozostałe porty. Huby przełączające (II). Jest on wyposażony w kilka repeaterów i układ zarządzający przełączaniem portów do każdego z nich. Każdy repeater logicznie reprezentuje inną domenę kolizji Huby wieżowe/modularne (III). Posiadają te same własności co huby wolno stojące i dodatkowo za pomocą krótkich przewodów można budować z nich rozbudowane węzły sieci, składające się z wielu hubów. Takim zestawem można zarządzać jak pojedynczym urządzeniem.
ELEMENTY SIECI - MOST Cechą odróżniającą most od koncentratora jest praca w warstwie łącza danych, umożliwiająca odczyt adresów kart sieciowych MAC (zawartych w docierających do niego pakietach) a w konsekwencji na ich filtrację Most wykorzystuje bazę danych dotyczącą topologii sieci. Poprzez analizę adresów MAC, decyduje czy dany pakiet przesłać do drugiego segmentu sieci, czy też zostawić bez odpowiedzi. Typy mostów: Transparentne. Urządzenie takie buduje bazę danych o topologii sieci dopiero po pewnym czasie od włączenia zasilania. W pierwszym momencie przepuszcza wszystkie pakiety bez względu na adres do drugiej podsieci. Most taki "uczy" się tabeli mostowania. Oparte na technologii Source Routing to mosty wykonane w tej technologii wykorzystywane są w sieciach Token Ring. Pakiet danych zawiera informacje, którą drogą ma dotrzeć do celu. Wykorzystywane są specjalne algorytmy ( wysyłany jest próbny pakiet, który przechodzi przez wszystkie mosty, po czym wraca do nadawcy ), dzięki którym droga, którą podąża pakiet jest najkrótsza. Oparte na technologii Spanning Tree to mosty mające zastosowanie w sieciach Ethernet. Zapobiegają one powstawaniu kolizji, które są w stanie zablokować sieć. Eliminują powstawanie pętli krążących pakietów.
ELEMENTY SIECI - PRZEŁACZNIK Switch (przełącznik) stosowany jest głównie w sieciach UTP, opartych o topologię gwiazdy. Przełącznik oferuje dokładnie te same funkcje co koncentrator z tą różnicą, iż pozwala podzielić sieć na segmenty. Sprzęt pracuje, podobnie jak most, w drugiej warstwie modelu ISO/OSI, co umożliwia filtrację informacji Klasyczne przełączniki potrafią obsługiwać dowolny protokół, gdyż operują na adresach MAC karty sieciowej. Nowsze przełączniki, pracujące w trybie Layer 3 Switching mają dostęp do adresów IP. Urządzenia te mają zastosowanie w sieciach LAN, powodują zmniejszenie domeny kolizji, dzięki przełączeniu pakietu nie na wszystkie a na odpowiedni port wyjściowy.
ELEMENTY SIECI - ROUTER Zadaniem routerów jest rozsyłanie informacji. Decyzja, gdzie przesłać ramkę, oparta jest na analizie protokołu i adresu sieci. Dokładniej mówiąc, routery łączą co najmniej dwa logiczne segmenty sieci. Router może wykonywać wszystkie funkcje mostu i więcej, co pozwala na używanie go w wielu różnych aplikacjach. Router różni się od mostu możliwością analizy nagłówka protokołu. To umożliwia routerowi podział sieci w oparciu o adresy sieci i hosta. Ta właściwości pozwalają używać routera do trzech podstawowych funkcji: Zwiększania segmentacji sieci - Routery były od początku wykorzystywane do segmentowania sieci na podsieci. To umożliwia im filtrowanie ramek rozgłoszeniowych i utrzymuje w odizolowaniu mniejszą liczbę użytkowników, co poprawia wydajność tych segmentów. Routowania pomiędzy różnymi sieciami LAN Routowania połączenia WAN - Routery odgrywają także ważną rolę w połączeniach WAN. Routery WAN mogą także operować w warstwach wyższych, wykonując takie funkcje jak kompresja czy szyfrowanie. Czasami routery w takiej konfiguracji nazywa się bramami.
ROUTER - DZIAŁANIE Routery łączą sieci róznego typu. Router W Ethernet LAN 1 T1 Leased Line Router Z Site B Ethernet LAN 3 Ethernet LAN 2 Router Y Token-Ring Network Router X T1 Leased Line Frame Relay Network Site A Site C
FUNKCJE WARSTWY FIZYCZNEJ Warstwa fizyczna przesyła i odbiera sygnały zaadresowane dla wszystkich protokołów jej stosu oraz aplikacji, które je wykorzystują. Musi ona więc wykonywać kilka istotnych funkcji - w szczególności: Aby móc nadawać wiadomości, musi ona: zamieniać dane znajdujące się w ramkach na strumienie binarne wykonywać taką metodę dostępu do nośnika, jakiej żąda warstwa łącza danych przesyłać ramki danych szeregowo (czyli bit po bicie) w postaci strumieni binarnych W celu odbierania wiadomości konieczne jest natomiast: oczekiwanie na transmisje przychodzące do urządzenia hosta i do niego zaadresowane, odbiór odpowiednio zaadresowanych strumieni przesyłanie binarnych strumieni do warstwy danych w celu złożenia ich z powrotem w ramki.
KABEL KONCENTRYCZNY Kabel koncentryczny (ang. coaxial cable) - zbudowany jest z litego izolowanego przewodu miedzianego, przewodu ekranująco-uziemniającego oraz z zewnętrznej warstwy ochronnej. W użyciu znajdują się dwa rodzaje kabli koncentrycznych: o oporności falowej 50 W i 75 W. Częstotliwość graniczna grubych kabli 50 W o przekrojach powyżej 19 mm sięga 1000 MHz 10BASE-2 zwany jest cienkim koncentrykiem lub cienkim ethernetem - grubość: 0.25", impedancja: 50 W, przepustowość: 10 Mb/s, maksymalna długość jednego segmentu sieci to 185 m, a przyłączonych do niego może być 30 komputerów. 10BASE-5 zwany jest grubym koncentrykiem lub grubym ethernetem - grubość: 10 mm, impedancja: 50 W, przepustowość: 10 Mb/s, maksymalna długość jednego segmentu sieci to 500 m, a przyłączonych do niego może być 100 komputerów.
SKRĘTKA DWUŻYŁOWA Skrętka dwużyłowa składa się z dwóch dość cienkich przewodów o średnicy od 4 do 9 mm każdy (czasem kable oznaczane są wg miary AWG, czyli American Wire Gauge - wg tej skali przewody takie mają rozmiary od 18 do 24 AWG). Przewody pokryte są cienką warstwą polichlorku winylu (PCW) i splecione razem. Grubość (czyli średnica) przewodu wpływa bezpośrednio na jego sprawność. Większa średnica przewodu oznacza szersze potencjalne pasmo komunikacji i większą długość maksymalną kabla. Niestety, w miarę wzrostu szerokości pasma ze wzrostem średnicy przewodu wzrastają również jego właściwości tłumienia. Dostępne są różne rodzaje, rozmiary i kształty skrętki dwużyłowej, począwszy od jednoparowego" (czyli dwużyłowego) kabla telefonicznego aż do 600-parowych (1200 żyłowych) kabli dalekosiężnych. pojedyncza para skręconych zajemnie przewodów Płaszcz ochronny Cztery pary przewodów Każdy przewód jest izolowany.
SKRĘTKA DWUŻYŁOWA - cd STP (Shielded Twisted Pair) - skrętka ekranowana - klasyczne miedziane medium transportowe sieci komputerowej, wykonane z dwóch skręconych przewodów wraz z ekranem w postaci oplotu. Para ekranowana jest bardziej odporna na zakłócenia impulsowe oraz szkodliwe przesłuchy niż skrętka UTP. FTP (Foiled Twisted Pair) - skrętka foliowana - skrętka miedziana ekranowana za pomocą folii wraz z przewodem uziemiającym i przeznaczona głównie do budowy sieci komputerowych (Ethernet, Token Ring) o długości nawet kilku kilometrów. Stosowana ostatnio również na krótszych dystansach w sieciach standardu Gigabit Ethernet (1 Gb/s) z wykorzystaniem wszystkich czterech par okablowania miedzianego kat. 5. UTP (Unshielded Twisted Pair) - skrętka nieekranowana - skrętka wykonana z dwóch przewodów, ze zmiennym splotem (zwykle 1 zwój na 6-10 cm), co chroni transmisję przed oddziaływaniem otoczenia. Skrętka nieekranowana UTP jest powszechnie stosowana w sieciach telefonicznych (jedna, dwie lub cztery pary) i w kablach komputerowych (cztery skrętki w kablu). Ich przydatność do transmisji cyfrowych określają kategorie, a przydatność do aplikacji - klasy kabli miedzianych.
KATEGORIE SKRĘTKI DWUŻYŁOWEJ Kategorie kabli miedzianych wg amerykańskiej normy EIA/TIA 668A kategoria 1 - tradycyjna nieekranowana skrętka telefoniczna, przeznaczona do przesyłania głosu (20 kb/s) i nie przystosowana do transmisji danych kategoria 2 - nieekranowana skrętka, szybkość transmisji do 1 MHz. Kabel ma zwykle 2 pary skręconych przewodów kategoria 3 - skrętka o szybkości transmisji do 10 MHz, stosowana w sieciach Token Ring (4 Mb/s) oraz Ethernet l0base-t (10 Mb/s). Kabel zawiera zwykle 4 pary skręconych przewodów kategoria 4 (klasa C) -skrętka działająca z szybkością do 16 MHz, najniższa kategoria kabli nadających się do sieci Token Ring. Kabel jest zbudowany z 4 par przewodów kategoria 5 (klasa D) - skrętka z dopasowaniem rezystancyjnym 100 ohm, pozwlalająca na transmisję danych z szybkością 100 MHz (pod warunkiem poprawnej instalacji kabla, zgodnie z wymaganiami okablowania strukturalnego) na odległość do 100 metrów kategoria 6 (klasa E), umożliwiająca transmisję z częstotliwością do 250 MHz
ZAPOBIEGANIE ZAKŁÓCENIOM EMI Energia z otoczenia przewodu dodaje się do sygnału. Przewody ekranowane są odporne na EMI Zakłócenia electromagnetyczne EMI Ekranowany (Shielded) Odizalowane końce Nieekranowany (Unshielded) Skrętka Zakłócenia na dwóch sąsiednich zwojach znoszą się. EMI Crosstalk Interference Terminal Crosstalk Interference Crosstalk Interference Dwie proste metody ograniczają problmy EMI: Ograniczenie długości przewodu do 100m. Ograniczenie długości odizolowanych przewodów do 1.25 cm (0.5 cala)
KOŃCÓWKI TYPU RJ-45 Wtyczka 1 Nr. Kolor przewodu Nr. Wtyczka 2 Odbiór + 1 biało - pomarańczowy 1 Odbiór + Odbiór - 2 pomarańczowy 2 Odbiór - Transmisja + 3 biało - zielony 3 Transmisja + -------- 4 niebieski 4 -------- -------- 5 biało - niebieski 5 -------- Transmisja - 6 zielony 6 Transmisja - -------- 7 biało - brązowy 7 -------- -------- 8 brązowy 8 -------- A A B Wtyczka 1 Nr. Kolor przewodu Nr. Wtyczka 2 Odbiór + 1 biało - pomarańczowy 3 Transmisja + Odbiór - 2 pomarańczowy 6 Transmisja - Transmisja + 3 biało - zielony 1 Odbiór + -------- 4 niebieski 7 -------- -------- 5 biało - niebieski 8 -------- Transmisja - 6 zielony 2 Odbiór - -------- 7 biało - brązowy 4 -------- -------- 8 brązowy 5 -------- B
KABEL ŚWIATŁOWODOWY W światłowodach do transmisji informacji wykorzystywana jest wiązka światła, która jest odpowiednikiem prądu w innych kablach. Wiązka ta jest modulowana zgodnie z treścią przekazywanych informacji. To rozwiązanie otworzyło nowe możliwości w dziedzinie tworzenia szybkich i niezawodnych sieci komputerowych. Właściwie dobrany kabel może przebiegać w każdym środowisku. Sieci oparte na światłowodach zwane są FDDI (ang. Fiber Distributed Data Interface) Światłowód wykonany ze szkła kwarcowego, składa się z rdzenia (złożonego z jednego lub wielu włókien), okrywającego go płaszcza oraz warstwy ochronnej. Dielektryczny kanał informatyczny eliminuje konieczność ekranowania. Transmisja światłowodowa polega na przepuszczeniu przez szklane włókno wiązki światła generowanej przez diodę lub laser. Wiązka ta to zakodowana informacja binarna, rozkodowywana następnie przez fotodekoder na końcu kabla.
PROPAGACJA ŚWIATŁA Transmisja sygnałów w światłowodzie. U podstaw techniki światłowodowej leży zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia fali świetlnej na granicy dwóch ośrodków o różnych współczynniku załamania. W falowodzie (np. światłowód) propagują pewne grupy fal mody. Wyższe mody (wchodzące pod większym kątem, czyli LP10, LP20) pokonują dłuższą drogę, następuje dyspersja modowa, czyli rozmycie sygnału. Rozmycie sygnału powoduje ograniczenia zasięgu transmisji, gdyż rośnie ono wraz z długością światłowodu. Walka z tym zjawiskiem doprowadziła do powstania światłowodów gradientowych i jedmodowych.
PARAMETRY MEDIUM ŚWIATŁOWODOWEGO Istotnym zjawiskiem podczas transmisji informacji w światłowodzie jest tłumienie sygnału. Zależy ono od budowy i włókna i składu chemicznego jego rdzenia. Z punktu widzenie tłumienności wyróżnia się w światłowodach trzy okna transmisyjne. Można wyróżnić światłowody do połączeń zewnętrznych i wewnętrznych oraz wielomodowe i jednomodowe. Kabel zewnętrzny z włóknami w luźnych tubach, jest odporny na oddziaływanie warunków zewnętrznych. Wypełnione żelem luźne tuby zawierają jedno lub kilka włókien i oplatają centralny dielektryczny element wzmacniający. Rdzeń kabla otoczony jest specjalnym oplotem oraz odporną na wilgoć i promienie słoneczne polietylenową koszulką zewnętrzną. Kable wewnętrzne przeznaczone są do układania wewnątrz budynku. Posiadają cieńszą warstwe ochronną i nie są tak odporne jak kable zewnętrzne.
PODSUMOWANIE Światłowody wielomodowe przesyłają wiele modów (fal) o różnej długości co powoduje rozmycie impulsu wyjściowego i ogranicza szybkość lub odległość transmisji. Źródłem światła jest tu dioda LED. Światłowody jednomodowe są efektywniejsze i pozwalają transmitować dane na odległość 100 km bez wzmacniacza. Jednak ze względu na wysoki koszt interfejsów przyłączeniowych jest to bardzo drogie rozwiązanie. Żródłem światła jest tu laser.
OKABLOWANIE ŚWIATŁOWODÓW Łącze SC, ST Switch Włókno światłowodowe Włókno światłowodowe Router Port Full-Duplex, typ SC ( wciśnij i zatrzaśnij ) Dla transmisji typu full-duplex wymagana jest pra włókien. Kaźde włókno transmituje sygnał w jednym kierunku. Typowy przwód dwuwłóknowy. Port Full-Duplex, typu ST ( wciśnij i przekręć ) Złącze typu ST (Popularne) Złącze typu SC (Rekomendowane)