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.