Лекция 5. Локальные сети.
Локальные сети
Сетевые соединения можно разделить на две категории:
-
соединения локальных или городских сетей, т.е. охватывающих географически ограниченное пространство,
-
соединения глобальных сетей, которые могут охватывать города, страны и целые континенты
Сети Ethernet
В настоящее время архитектура Ethernet — наиболее распространенный тип локальных сетевых соединений. Согласно спецификации 802.3 в сетях Ethernet используется метод управления доступом CSMA/CD, шинная или звездообразная топология и передача немодулированных сигналов по коаксиальным кабелям или витым парам. Стандартная пропускная способность — 10 или 100 Мбит/с. Новые стандарты определяют также Gigabit Ethernet с пропускной способностью 1 Гбит/с, в которой используются волоконно-оптические кабели или другие типы высокоскоростных носителей.
Архитектура Ethernet берет свое начало от глобальной сетевой архитектуры ALOHA, разработанной университетом штата Гавайи, в которой используется метод управления доступом CSMA/CD. В 1970-х годах Исследовательский центр Пало Альто, принадлежащий компании Xerox, разработал архитектуру Ethernet с пропускной способностью 2,95 Мбит/с. Вскоре после этого Xerox в сотрудничестве с Intel и Digital разработали стандартную Ethernet на 10 Мбит/с.
Среди многочисленных топологий Ethernet, используемых в настоящее время, наиболее распространены следующие:
-
10Base2 (тонкая сеть);
-
10Base5 (толстая сеть);
-
10BaseT (с неэкранированными витыми парами);
-
100BaseT (Fast Ethernet);
-
100BaseFX (Ethernet на волоконно-оптических кабелях);
-
1000BaseT (Gigabit Ethernet)
-
10Base2
В топологии Ethernet 10Base2 согласно спецификации IEEE 802.3 реализованы метод доступа CSMA/CD и шинная топология с использованием тонкого коаксиального кабеля. Эта топология иногда называется также тонкой сетью.
Число 10 в названии означает, что пропускная способность тонкой сети равна 10 Мбит/с. Для передачи данных между компьютерами используются немодулированные импульсы. Число 2 в названии топологии означает максимальную длину сегмента кабеля (более точно она составляет 185, а не 200 метров).
В сети 10Base2 на один 185-метровый сегмент может приходиться не более 30 узлов (компьютеров или других сетевых устройств). В этих сетях используются цилиндрические или Т-образные разъемы (оба типа называются разъемами BNC). На каждом конце шины устанавливается терминатор типа BNC. На рис. 5 1 показано использование цилиндрического разъема для наращивания длины кабеля.
Преимущества 10Base2
Сеть 10Base2 легко установить и конфигурировать. Поэтому эта архитектура хорошо подходит для небольших временных сетей, например в классных комнатах, где сеть нужно периодически снимать и устанавливать. В сети 10Base2 используется меньше кабеля, чем в 10BaseT Тонкий кабель сети 10Base2 дешевле, чем толстый кабель, используемый в 10Base5. В топологии 10Base2 не нужны дополнительные компоненты, такие как концентраторы или внешние трансиверы. Поэтому установка сети 10Base2 обходится довольно дешево.
Недостатки 10Base2
К сожалению, топология 10Base2 не предназначена для больших сетей из-за ограничений на длину сегмента кабеля и количество узлов на сегмент. К тому же пропускную способность 10 Мбит/с сегодня вряд ли уже можно считать высокой.
10Base5
Сеть 10Base5 иногда называют стандартной или толстой Ethernet. В ней используется довольно толстый коаксиальный кабель диаметром около 1 см, те в два раза толще, чем в тонкой сети. В толстой сети используется шинная топология. Поскольку используется толстый кабель, максимальное допустимое расстояние между компьютерами составляет 500 метров. Спецификации толстой сети определяют минимальную длину сегмента равной 2,5 метра.
Устанавливать толстую сеть сложнее, чем тонкую. В сетях 10Base5 используются внешние трансиверы, которые передают и принимают сигналы. Они подключаются к сетевым адаптерам с помощью трансиверного кабеля и 15-контактного разъема AUI(DIX). К коаксиальному кабелю трансивер подключается с помощью специального разъема, который называется зуб вампира (рис. 5.2).
Архитектура 10 Base5 часто используется как магистраль, соединяющая расположенные на большом расстоянии сегменты тонкой сети. В этой схеме к толстому кабелю подключены повторители, расположенные на разных этажах здания. К повторителям с помощью тонкого кабеля подключены компьютеры тонкой сети (рис. 5.3). Как и в других сетях Ethernet, в 10Base5 используются немодулированные сигналы и метод доступа CSMA/CD. Длина кабеля может быть увеличена с помощью цилиндрических N-разъемов. Магистраль должна заканчиваться N-терминаторами.
Преимущества 10Base5
Толстые сети имеют по сравнению с тонкими два больших преимущества:
-
большее допустимое расстояние без применения повторителей;
-
большее допустимое количество узлов (компьютеров) на сегмент.
Преимуществом толстых (и тонких) коаксиальных кабелей по сравнению с неэкранированной витой парой является относительно меньшая чувствительность к электромагнитным помехам, обусловленная наличием внешнего защитного экрана.
Недостатки 10Base5
Из-за малой гибкости кабеля толстую сеть труднее устанавливать, чем тонкую. Кроме того, для добавления в сеть узлов (компьютеров) в кабеле нужно просверливать отверстие, необходимое для установки разъема "зуб вампира".
Установка толстой сети обходится относительно дорого. Не только потому, что толстый кабель стоит дороже тонкого или неэкранированной витой пары, но и потому, что для каждого сетевого компьютера нужно покупать дополнительное оборудование (трансивер и трансиверный кабель).
10BaseT
В настоящее время 10BaseT — одна из наиболее популярных архитектур Ethernet. Можно сказать, что это "звезда" коммуникационных технологий, потому что в ней используется топология звезды.
Довольно часто встречается выражение кабель Ethernet, означающее неэкранированную витую пару, которая используется в 10BaseT (можно использовать также экранированную витую пару). Сеть 10BaseT и ее сестру 100BaseX легко устанавливать и расширять.
Преимущества 10BaseT
Сети 10BaseT относительно дешевы. Несмотря на то что в них нужны концентраторы (если соединяются более двух компьютеров), на стоимость сети это почти не влияет, потому что небольшие концентраторы довольно дешевы. Сетевые адаптеры 10BaseT тоже недороги и широко доступны.
С витыми парами (особенно неэкранированными, которые используются чаше всего) легче работать, чем с коаксиальными кабелями, потому что они тонкие и гибкие. Для них используются модульные гнезда и разъемы RJ-45, поэтому подключить кабель к сетевому адаптеру или концентратору очень просто.
Еще одно преимущество 10BaseT — легкость модернизации. Ее пропускная способность составляет 10 Мбит/с, однако если проложен кабель категории 5 или выше и установлены сетевые адаптеры, поддерживающие 10 и 100 Мбит/с, то для модернизации сети на 100 Мбит/с нужно всего лишь заменить концентраторы.
Недостатки 10BaseT
Максимальная длина сегмента 10BaseT (без повторителей) составляет всего 100 метров. Используемые в этой сети неэкранированные витые пары более подвержены электромагнитным помехам и затуханию, чем другие типы кабелей. Кроме того, из-за дополнительных расходов на концентраторы установка сетей 10BaseT обходится несколько дороже, чем сетей с тонкими коаксиальными кабелями.