Сетевой кабель соединяет
между собой компьютеры, концентраторы
и коммутаторы на основе технологий
HPNA и Ethernet. При выборе кабеля необходимо
учитывать ограничения на величину расстояния,
скорость передачи, а также безопасность
передачи информации.
Типы кабелей:
Вид электрического кабеля,
предназначенный для передачи высокочастотных
сигналов.
Коаксиальный кабель имеет
внутренний проводник из меди или
омеднённой стали, внутренний диэлектрик
из вспененного полиэтилена, экран
из фольги и оболочку.
Вид кабеля связи, представляет
собой одну или несколько пар изолированных
проводников, скрученных между собой (с
небольшим числом витков на единицу длины),
покрытых пластиковой оболочкой.
Нить из оптически прозрачного
материала (стекло, пластик), используемая
для переноса света внутри себя посредством
полного внутреннего отражения.
Классификация коаксиального кабеля:
- По назначению — для систем кабельного телевидения,
для систем связи, авиационной, космической
техники, компьютерных сетей, бытовой
техники и т. д.
- По волновому сопротивлению – 50 Ом (радиоэлектроника), 75 Ом
(телевизионная и видеотехника), 100, 150,
200 Ом.
- По диаметру изоляции:
- субминиатюрные —
до 1 мм;
- миниатюрные —
1,5—2,95 мм;
- среднегабаритные —
3,7—11,5 мм;
- крупногабаритные —
более 11,5 мм.
- По гибкости
(стойкость к многократным перегибам
и механический момент изгиба кабеля):
жёсткие, полужёсткие, гибкие, особогибкие.
- По степени
экранирования:
- со сплошным
экраном
- с экраном
из металлической трубки
- с экраном
из лужёной оплётки
- с обычным
экраном
- с однослойной
оплёткой
- с двух-
и многослойной оплёткой и с дополнительными
экранирующими слоями
- излучающие
кабели, имеющие намеренно низкую (и контролируемую)
степень экранировки
Коаксиальные кабели делятся по
шкале Radio Guide. Наиболее распространённые
категории кабеля:
- RG-11 и RG-8
— «толстый Ethernet» (Thicknet), 75 Ом и 50 Ом соответственно.
Стандарт 10BASE-5;
- RG-58 — «тонкий
Ethernet» (Thinnet), 50 Ом. Стандарт 10BASE-2:
- RG-58/U —
сплошной центральный проводник,
- RG-58A/U —
многожильный центральный проводник,
- RG-58C/U —
военный кабель;
- RG-59 — телевизионный
кабель (Broadband/Cable Television), 75 Ом. Российский
аналог РК-75-х-х («радиочастотный кабель»);
- RG-6 — телевизионный
кабель (Broadband/Cable Television), 75 Ом. Кабель категории
RG-6 имеет несколько разновидностей, которые
характеризируют его тип и материал исполнения.
Российский аналог РК-75-х-х;
- RG-11- магистральный
кабель, практически незаменим, если требуется
решить вопрос с большими расстояниями.
Этот вид кабеля можно использовать даже
на расстояниях около 600 м. Укреплённая
внешняя изоляция позволяет без проблем
использовать этот кабель в сложных условиях
(улица, колодцы). Существует вариант S1160
с тросом, который используется для надёжной
проброски кабеля по воздуху, например,
между домами;
- RG-62 — ARCNet,
93 Ом.
«Тонкий» Ethernet: был наиболее
распространённым кабелем для построения
локальных сетей. Поддерживает передачу
данных до 10 Мбит/с на расстояние до 185
м. Диаметр около 6 мм.
«Толстый» Ethernet: более толстый,
по сравнению с предыдущим, кабель — около
12 мм в диаметре, имел более толстый центральный
проводник. Плохо гнулся и имел значительную
стоимость. За счёт более толстого проводника
передачу данных можно было осуществлять
на расстояние до 500 м со скоростью 10 Мбит/с.
Разъёмы коаксиального кабеля:
- По способу
сочленения разъёмы бывают резьбовые,
байонетные и врубные
- По назначению
разъёмы бывают кабельные, приборные,
приборно-кабельные и устанавливаемые
на печатную плату
Типы:
- BNC — либо
припаивается, либо обжимается на конце
кабеля.
- BNC-F — c
резьбовым креплением.
- BNC-Т (Т-коннектор)
— соединяет сетевой кабель с сетевой
платой компьютера в стандарте 10BASE2.
- BNC-I (I-коннектор)
— применяются для сращивания двух отрезков
тонкого коаксиального кабеля.
- SMA-коннектор
- SMB-коннектор
- SMC-коннектор
Виды витой пары:
- неэкранированная
витая пара - отсутствует защитный экран
вокруг отдельной пары;
- фольгированная
витая пара - один общий внешний экран
в виде фольги;
- экранированная
витая пара - защита для каждой пары и общий
внешний экран-сетка;
- фольгированная
экранированная витая пара - внешний экран
из медной оплетки и каждая пара в фольгированной
оплетке;
- незащищенная
экранированная витая пара - без внешнего
экрана и каждая пара в фольгированной
оплетке;
- защищенная
экранированная витая пара - двойной внешний
экран, сделанный из медной оплётки, а
также фольги.
Категории витой пары:
- CAT1 (полоса
частот 0,1 МГц) — телефонный кабель, одна
пара проводников
- CAT2 (полоса
частот 1 МГц) — старый тип кабеля, 2 пары
проводников, скорость до 4 Мбит/с
- CAT3 (полоса
частот 16 МГц) — 4-парный кабель, до 10 Мбит/с
- CAT4 (полоса
частот 20 МГц) — кабель состоит из 4 скрученных
пар, 16 Мбит/с
- САТ5 (полоса
частот 100 МГц) — 4-парный кабель, 100 Мбит/с
- CAT6 (полоса
частот 250 МГц) — применяется в сетях Fast
Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников
и способен передавать данные на скорости
до 1000 Мбит/с.
- CAT6A (полоса
частот 500 МГц) — применяется в сетях Ethernet,
состоит из 4 пар проводников и способен
передавать данные на скорости до 10 Гигабит/с.
- CAT7 — спецификация
на данный тип кабеля утверждена только
международным стандартом ISO 11801, скорость
передачи данных до 100 Гбит/с, частота пропускаемого
сигнала до 600—700 МГц.
Разъёмы для витой пары:
- 8P8C или
RJ-45 — унифицированный разъём, используемый
в телекоммуникациях, имеет 8 контактов
и защёлку. Используется для создания
ЛВС по технологиям 10BASE-T, 100BASE-T и 1000BASE-TX
с использованием 4-парных кабелей витой
пары.
- Телефонный
унифицированный разъём RJ-11 меньше по
размеру и может вставляться в гнёзда
8P8C (для обратной совместимости).
Классификация оптоволокна:
- Одномодовые
(диаметр сердцевины составляет от 7 до
10 микрон). Благодаря малому диаметру достигается
передача по волокну лишь одной моды электромагнитного
излучения, за счёт чего исключается влияние
дисперсионных искажений.
- Одномодовое
ступенчатое волокно с несмещённой дисперсией
- Одномодовое
волокно со смещённой дисперсией
- Одномодовое
волокно с ненулевой смещённой дисперсией
- Многомодовые
(диаметр сердцевины составляет 50 или
62,5 микрон). Импульс света испытывает дисперсионные
искажения и из прямоугольного превращается
в колоколоподобный.
Ступенчатые волокна (показатель преломления
от оболочки к сердцевине изменяется
скачкообразно)
- Градиентные
волокна (показатель преломления сердцевины
плавно возрастает от края к центру)
Разъёмы оптоволокна:
- ST.
Конструкция основана на керамическом
наконечнике диаметром 2,5 мм с выпуклой
торцевой поверхностью. Приспособлен
к тяжелым условиям эксплуатации, самый
дешёвый и распространённый тип разъёмов.
Основные недостатки: сложность маркировки,
трудоемкость подключения, невозможность
создания дуплексной вилки.
- SC. Керамический наконечник диаметром
2,5 мм и легкий пластмассовый корпус, хорошо
защищающий наконечник и обеспечивающий
плавное подключение. Такая конструкция
позволяет достичь большой плотности
монтажа, и легко адаптируется к удобным
сдвоенным разъемам.
- FC. Очень похож на ST, но с резьбовой
фиксацией. Активно используется телефонистами
всех стран, но в локальных сетях практически
не встречается.
- LC. Новый "миниатюрный" разъем,
конструктивно идентичный SC.
4.
Коллизия. Коллизионный домен. Механизм
разрешения коллизий в сетях Ethernet. . Безколлизионная
передача данных. Концентраторы и коммутаторы,
их работа в коллизионных доменах.
Коллизия - наложение двух и более
кадров от станций, пытающихся передать
кадр в один и тот же момент времени в среде
передачи коллективного доступа.
Доме́н колли́зий - сегмент сети,
имеющий общий физический уровень, в котором доступ к среде
передачи может получать только один абонент
одновременно. Задержка распространения сигнала между
станциями, либо одновременное начало
передачи вызывает возникновение коллизий,
которые требуют специальной обработки
и снижают производительность сети.
Чем больше узлов в таком сегменте
- тем выше вероятность коллизий.
Для уменьшения домена коллизий применяется
сегментация физической сети с помощью
мостов и других сетевых устройств более
высокого уровня.
Сетевые устройства, работающие на разных
уровнях модели OSI, могут продлевать, либо ограничивать
домен коллизий.
Возможны следующие варианты:
- Устройства первого уровня OSI (концентраторы, повторители) только
ретранслируют любой сигнал, поступающий
из среды передачи, и продлевают домен коллизий.
- Устройства второго и третьего уровня
OSI (мосты, коммутаторы, маршрутизаторы) ограничивают домен коллизий.
- Домен коллизий не существует при подключении к порту коммутатора в полнодуплексном режиме, либо при соединении типа "точка-точка" двух сетевых адаптеров.
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection —
множественный доступ с контролем несущей
и обнаружением коллизий) - технология(802.3)
множественного доступа к общей передающей
среде в локальной компьютерной сети с
контролем коллизий. Он используется как
в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных
сетях (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).
Если во время передачи кадра рабочая
станция обнаруживает другой сигнал, занимающий
передающую среду, она останавливает передачу, посылает jam
signal и ждет в течение случайного промежутка
времени (известного как «backoff delay»
и находимого с помощью алгоритма truncated
binary exponential backoff), перед тем как снова отправить фрейм.
Обнаружение коллизий используется для
улучшения производительности CSMA с помощью
прерывания передачи сразу после обнаружения
коллизии и снижения вероятности второй
коллизии во время повторной передачи.
Концентраторы и коммутаторы, их работа
в коллизионных доменах. Концентраторы
приходящий сигнал отправляют на другие
порты, тем самым они продлевают домен
коллизий, так как компьютеры находятся
в одной общей сети, где сигнал передается
в полудуплексном режиме. Коммутаторы
разделает сеть с помощью VLAN на подсети,
то есть разделяет домен коллизий, уменьшая
коллизии.
5. Схемы
передачи данных. Узковещательная, многоадресная
и широковещательная передача. Широковещательный
домен. Концентраторы и коммутаторы, их
работа в широковещательных доменах.
- Unicast (однонаправленная
(односторонняя)) передача данных подразумевает
под собой передачу пакетов единственному
адресату. Одноадресный MAC-адрес является
уникальным адресом, используемым, когда
кадр передается с одного передающего
устройства на единственное устройство
назначения.
- Broadcast (Широковещание)
— форма передачи данных, при которой
каждый переданный пакет данных достигает
всех участников сети одновременно. Широковещание
возможно только в пределах одного сегмента
сети (L2 или L3), однако пакеты данных могут
быть посланы из другой подсети. При широковещательной
передаче пакет содержит IP-адрес назначения,
у которого в хвостовой части адреса стоят
одни единички, а широковещательным MAC-адресом
является адрес из 48 единиц, или "FF FF
FF FF FF FF" - в шестнадцатеричном виде.
- Multicast (англ. групповая
передача) — специальная форма широковещания,
при которой копии пакетов направляются
определённому подмножеству адресатов.
Технология IP Multicast использует адреса
с 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Поскольку групповые
адреса представляют группу адресов (иногда
называемую группой узлов), они могут использоваться
только в качестве места назначения пакета.
У источника всегда будет индивидуальный
адрес. Поддерживается статическая и динамическая
адресация. Для реализации групповой адресации
в локальной сети необходимы: поддержка
групповой адресации стеком протокола
TCP/IP; программная поддержка протокола
IGMP для отправки запроса о присоединении
к группе и получении группового трафика;
поддержка групповой адресации сетевой
картой; приложение, использующее групповую
адресацию, например видеоконференция
- Anycast метод рассылки
пакетов (реализованный, в частности, в
протоколе IPv6), позволяющий устройству
посылать данные ближайшему из группы
получателей. В протоколе IP anycast реализован
путём публикации одинакового маршрута
из различных точек сети через протокол
BGP. Одним из основных критериев выбора
маршрута в BGP является AS-path — набор номеров
автономных систем, через которые должен
пройти пакет; выбирается маршрут с самым
коротким AS-path. Поэтому даже при получении
анонса маршрутов из двух и более точек,
будет выбран самый короткий. Из-за особенностей
топологии сети или её политики ближайший
узел не обязательно будет географически
ближайшим. В настоящее время anycast используется
в Internet для уменьшения времени реакции
и балансировки нагрузки корневых NS-серверов.
Широковеща́тельный
доме́н — логический участок компьютерной
сети, в котором каждое устройство может
передавать данные любому другому устройству
непосредственно, без использования маршрутизатора.
В общем случае данный термин применим
ко второму (канальному) уровню сетевой
модели OSI, однако иногда применяется и
к третьему уровню с соответствующей оговоркой.
Устройства, ограничивающие широковещательный
домен — маршрутизаторы, работающие на
третьем, сетевом уровне модели OSI, и коммутаторы
на втором уровне модели OSI, поддерживающие
технологию VLAN. Устройства первого уровня
— концентраторы и повторители, а также
коммутаторы без поддержки VLAN широковещательный
домен не ограничивают.
Концентраторы
не ограничивают широковещательный
домен, и пакет, отправленный на широковещательный
адрес, пересылают во все порты. Коммутаторы
без поддержки VLAN также широковещательный
домен не ограничивают.
6.
Сетевой адаптер. Характеристики сетевых
адаптеров. Функции сетевых адаптеров.
Классификация сетевых адаптеров. Модель
OSI и сетевой адаптер.
Сетевая плата также известная как
сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер,
NIC (англ. network interface controller) — периферийное
устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать
с другими устройствами сети.
По конструктивной
реализации сетевые платы делятся
на:
- внутренние — отдельные платы, вставляющиеся
в PCI, ISA или PCI-E слот;
- внешние, подключающиеся через USB или PCMCIA
интерфейс, преимущественно использовавшиеся
в ноутбуках;
- встроенные в материнскую плату.
В зависимости
от мощности и сложности сетевой
карты она может реализовывать
вычислительные функции (преимущественно
подсчёт и генерацию контрольных
сумм кадров) аппаратно либо программно
(драйвером сетевой карты с использованием
центрального процессора).
Характеристики сетевых
адаптеров.
Сетевой адаптер (Network Interface Card, NIC)
вместе со своим драйвером реализует второй, канальный уровень
модели открытых систем в конечном узле
сети — компьютере. Более точно, в сетевой
операционной системе пара адаптер и драйвер
выполняет только функции физического и МАС-уровней,
в то время как LLC-уровень обычно реализуется модулем
операционной системы, единым для
всех драйверов и сетевых адаптеров. Собственно
так оно и должно быть в соответствии с моделью стека
протоколов IEEE 802. Например, в ОС Windows
NT уровень
LLC реализуется в модуле NDIS, общем для
всех драйверов сетевых адаптеров, независимо
от того, какую технологию поддерживает
драйвер.
Функции сетевых адаптеров:
Сетевой адаптер
совместно с драйвером выполняют
две операции: передачу и прием кадра. Передача кадра из компьютера в кабель
состоит из перечисленных ниже этапов
(некоторые могут отсутствовать, в зависимости
от принятых методов кодирования):