Типы линий связи в локальных сетях и устройства для организации сетей

Министерство образования  и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Кафедра информатики и  информационной информации

Реферат

На тему: «Типы линий связи в локальных сетях и устройства для организации сетей»

Выполнил: студент группы ЭАЭЭБ-13-1 Азаматов А.М.

Проверил преподаватель: Пермякова О.В

 

 

 

 

Магнитогорск 2013

Оглавление

Основные понятия  о локальных сетях 1

Витая пара 4

Коаксиальный кабель 5

Оптоволоконный (или  волоконно-оптический)  кабель 5

Сетевой шлюз 6

Маршрутизатор    (роутер) 7

Сетевой мост 8

Заключение 9

Источники 9

 

 Основные понятия о локальных сетях

Компьютерная сеть – совокупность программных и аппаратных средств и среды передачи, служащая для обмена информацией между участниками.

Локальная сеть – система для непосредственного соединения многих компьютеров. При этом подразумевается, что информация передается от компьютера к компьютеру без каких–либо посредников и по единой среде передачи. Однако говорить о единой среде передачи в современной локальной сети не приходится. Например, в пределах одной сети могут использоваться как электрические кабели различных типов (витая пара, коаксиальный кабель), так и оптоволоконные кабели. Определение передачи «без посредников» также не корректно, ведь в современных локальных сетях используются репитеры, трансиверы, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, мосты, которые порой производят довольно сложную обработку передаваемой информации. Не совсем понятно, можно ли считать их посредниками или нет, можно ли считать подобную сеть локальной.

Из этого можно сделать  вывод, что компьютеры, связанные локальной сетью, объединяются в один виртуальный компьютер, ресурсы которого могут быть доступны всем пользователям, причем этот доступ не менее удобен, чем к ресурсам,

 входящим непосредственно в  каждый отдельный компьютер.

Сформулировать отличительные  признаки локальной сети можно следующим образом:

1.Высокая скорость передачи  информации, большая пропускная способность сети. Приемлемая скорость сейчас – не менее 10 Мбит/с.

2.Низкий уровень ошибок  передачи (или, что то же самое,  высококачественные каналы связи). Допустимая вероятность ошибок  передачи данных должна быть  порядка 10^–8 – 10^–12.

3.Эффективный, быстродействующий  механизм управления обменом  по сети.

4.Заранее четко ограниченное  количество компьютеров, подключаемых  к сети.

При таком определении  понятно, что глобальные сети отличаются от локальных прежде всего тем, что они рассчитаны на неограниченное число абонентов. Кроме того, они используют (или могут использовать) не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи. А механизм управления обменом в них не может быть гарантированно быстрым. В глобальных сетях гораздо важнее не качество связи, а сам факт ее существования.

Однако сети имеют и  довольно существенные недостатки, о которых всегда следует помнить:

1.Сеть требует дополнительных, иногда значительных материальных  затрат на покупку сетевого  оборудования, программного обеспечения,  на прокладку соединительных  кабелей и обучение персонала.

2.Сеть требует приема  на работу специалиста (администратора  сети), который будет заниматься  контролем работы сети, ее модернизацией,  управлением доступом к ресурсам, устранением возможных неисправностей, защитой информации и резервным  копированием. Для больших сетей  может понадобиться целая бригада  администраторов.

3. Сеть ограничивает возможности перемещения компьютеров, подключенных к ней, так как при этом может понадобиться перекладка соединительных кабелей.

4. Сети представляют собой прекрасную среду для распространения компьютерных вирусов, поэтому вопросам защиты от них придется уделять гораздо больше внимания, чем в случае автономного использования компьютеров. Ведь достаточно инфицировать один и все компьютеры сети будут поражены.

5. Сеть резко повышает опасность несанкционированного доступа к информации с целью ее кражи или уничтожения, Информационная защита требует проведения целого комплекса технических и организационных мероприятий. 

Здесь же следует упомянуть  о таких важнейших понятиях теории сетей, как абонент, сервер, клиент.

Абонент (узел, хост, станция) – это устройство, подключенное к сети и активно участвующее в информационном обмене. Чаще всего абонентом (узлом) сети является компьютер, но абонентом также может быть, например, сетевой принтер или другое периферийное устройство, имеющее возможность напрямую подключаться к сети. Далее вместо термина «абонент» для простоты будет использоваться термин «компьютер».

Сервером называется абонент (узел) сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует их ресурсы. Таким образом, он обслуживает сеть. Серверов в сети может быть несколько, и совсем не обязательно, что сервер – самый мощный компьютер. Выделенный (dedicated) сервер – это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. Невыделенный сервер может помимо обслуживания сети выполнять и другие задачи. Специфический тип сервера – это сетевой принтер.

Клиентом называется абонент сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает, то есть сеть его обслуживает, а он ей только пользуется. Компьютер–клиент также часто называют рабочей станцией. В принципе каждый компьютер может быть одновременно как клиентом, так и сервером.

Под сервером и клиентом часто понимают также не сами компьютеры, а работающие на них программные приложения. В этом случае то приложение, которое только отдает ресурс в сеть, является сервером, а то приложение, которое только пользуется сетевыми ресурсами – клиентом.

Информация в локальных  сетях чаще всего передается в  последовательном коде, то есть бит  за битом. Такая передача медленнее  и сложнее, чем при использовании  параллельного кода. Однако надо учитывать  то, что при более быстрой параллельной передаче (по нескольким кабелям одновременно) увеличивается количество соединительных кабелей в число раз, равное количеству разрядов параллельного кода (например, в 8 раз при 8-разрядном коде). Это  совсем не мелочь, как может показаться на первый взгляд. При значительных расстояниях между абонентами сети стоимость кабеля вполне сравнима со стоимостью компьютеров и даже может  превосходить ее. К тому же проложить  один кабель (реже два разнонаправленных) гораздо проще, чем 8, 16 или 32. Значительно  дешевле обойдется также поиск  повреждений и ремонт кабеля. 
            Но это еще не все. Передача на большие расстояния при любом типе кабеля требует сложной передающей и приемной аппаратуры, так как при этом необходимо формировать мощный сигнал на передающем конце и детектировать слабый сигнал на приемном конце. При последовательной передаче для этого требуется всего один передатчик и один приемник. При параллельной же количество требуемых передатчиков и приемников возрастает пропорционально разрядности используемого параллельного кода. В связи с этим, даже если разрабатывается сеть незначительной длины (порядка десятка метров) чаще всего выбирают последовательную передачу. 
            К тому же при параллельной передаче чрезвычайно важно, чтобы длины отдельных кабелей были точно равны друг другу. Иначе в результате прохождения по кабелям разной длины между сигналами на приемном конце образуется временной сдвиг, который может привести к сбоям в работе или даже к полной неработоспособности сети. Например, при скорости передачи 100 Мбит/с и длительности бита 10 нс этот временной сдвиг не должен превышать 5—10 нс. Такую величину сдвига дает разница в длинах кабелей в 1—2 метра. При длине кабеля 1000 метров это составляет 0,1—0,2%. 
            Надо отметить, что в некоторых высокоскоростных локальных сетях все-таки используют параллельную передачу по 2—4 кабелям, что позволяет при заданной скорости передачи применять более дешевые кабели с меньшей полосой пропускания. Но допустимая длина кабелей при этом не превышает сотни метров. Примером может служить сегмент 100BASE-T4 сети Fast Ethernet. 
            Промышленностью выпускается огромное количество типов кабелей, например, только одна крупнейшая кабельная компания Belden предлагает более 2000 их наименований. Но все кабели можно разделить на три большие группы: 

• электрические (медные) кабели на основе витых пар проводов (twisted pair), которые делятся на экранированные (shielded twisted pair, STP) и неэкранированные (unshielded twisted pair, UTP);
• электрические (медные) коаксиальные кабели (coaxial cable);
• оптоволоконные кабели (fiber optic).

 

Витая пара представляет собой несколько (обычно 8) пар скрученных проводников. Скручивание применяется для уменьшения помех как самой пары, так и внешних, влияющих на нее. У скрученной определенным образом пары появляется такая характеристика, как волновое сопротивление. Витая пара бывает нескольких типов: неэкранированная витая пара — UTP (Unscreened Twisted Pair), фольгированная — FTP (foiled), фольгированная экранированная — FBTP (foiled braided) и защищенная — STP (shielded).Защищенная пара отличается от остальных наличием индивидуального экрана для каждой пары. Витые пары делятся на категории по частотным свойствам. В зависимости от того, где прокладывается провод и каково его дальнейшее использование, следует выбирать одножильную или многожильную витую пару. Одножильная пара дешевле, но она наиболее хрупкая.

 Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального медного провода и металлической оплетки (экрана), разделенных между собой слоем диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку.

 

 

Оптоволоконный (или волоконно-оптический) кабель – это принципиально иной тип кабеля по сравнению с рассмотренными двумя типами электрического или медного кабеля. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент – это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.

Многомодовый или мультимодовый кабель, более дешевый, но менее качественный;

Одномодовый кабель, более дорогой, но имеет лучшие характеристики по сравнению с первым.

Каждый тип кабеля имеет  свои преимущества и недостатки, так  что при выборе надо учитывать  как особенности решаемой задачи, так и особенности конкретной сети, в том числе и используемую топологию. 
 
Можно выделить следующие основные параметры кабелей, принципиально важные для использования в локальных сетях:

Полоса пропускания кабеля (частотный диапазон сигналов, пропускаемых кабелем) и затухание сигнала в кабеле. Два этих параметра тесно связаны между собой, так как с ростом частоты сигнала растет затухание сигнала. Надо выбирать кабель, который на заданной частоте сигнала имеет приемлемое затухание. Или же надо выбирать частоту сигнала, на которой затухание еще приемлемо. Затухание измеряется в децибелах и пропорционально длине кабеля.

Помехозащищенность кабеля и им секретность передачи информации. Эти два взаимосвязанных параметра показывают, как кабель взаимодействует с окружающей средой, то есть, как он реагирует на внешние помехи, и насколько просто прослушать информацию, передаваемую по кабелю.

Скорость распространения  сигнала по кабелю или, обратный параметр – задержка сигнала на метр длины кабеля. Этот параметр имеет принципиальное значение при выборе длины сети. Типичные величины скорости распространения сигнала – от 0,6 до 0,8 от скорости распространения света в вакууме. Соответственно типичные величины задержек – от 4 до 5 нс/м.

Для электрических кабелей  очень важна величина волнового сопротивления кабеля. Волновое сопротивление важно учитывать при согласовании кабеля для предотвращения отражения сигнала от концов кабеля. Волновое сопротивление зависит от формы и взаиморасположения проводников, от технологии изготовления и материала диэлектрика кабеля. Типичные значения волнового сопротивления – от 50 до 150 Ом.

 
В настоящее время действуют следующие  стандарты на кабели: 

• EIA/TIA 568 (Commercial Building Telecommunications Cabling Standard) – американский;
• ISO/IEC IS 11801 (Generic cabling for customer premises) – международный;

CENELEC EN 50173 (Generic cabling systems) – европейский.

Сетевой шлюз конвертирует протоколы одного типа физической среды в протоколы другой физической среды (сети). Например, при соединении локального компьютера с сетью Интернет обычно используется сетевой шлюз.

Маршрутизаторы являются одним из примеров аппаратных сетевых шлюзов.              

Сетевые шлюзы работают на всех известных операционных системах. Основная задача сетевого шлюза — конвертировать протокол между сетями. Роутер сам по себе принимает, проводит и отправляет пакеты только среди сетей, использующих одинаковые протоколы. Сетевой шлюз может с одной стороны принять пакет, сформатированный под один протокол ( например Apple  Talk) и конвертировать в пакет другого протокола (например TCP/IP) перед отправкой в другой сегмент сети. Сетевые шлюзы могут быть аппаратным решением, программным обеспечением или тем и другим вместе, но обычно это программное обеспечение, установленное на роутер или компьютер. Сетевой шлюз должен понимать все протоколы, используемые роутером. Обычно сетевые шлюзы работают медленнее, чем сетевые мосты, коммутаторы и обычные маршрутизаторы. Сетевой шлюз — это точка сети, которая служит выходом в другую сеть.

В сети Интернет узлом или конечной точкой может быть или сетевой шлюз, или хост. Интернет- пользователи и компьютеры, которые доставляют веб - страницы пользователям — это хосты, а узлы между различными сетями — это сетевые шлюзы. Например, сервер, контролирующий трафик между локальной сетью компании и сетью Интернет — это сетевой шлюз.