Міністерство освіти і науки України

Національний університет “Львівська політехніка”

Кафедра “Телекомунікації”

Лабораторний практикум

Методичні вказівки до лабораторних робіт №1-14

з курсу “Телекомунікаційні та інформаційні мережі”

для студентів базового напряму 6.050903 “Телекомунікації”

Львів -2014

Лабораторний практикум. Методичні вказівки до лабораторних робіт №1-14 з курсу “ Телекомунікаційні та інформаційні мережі” для студентів базового напряму 6.050903 “Телекомунікації”. Львів, 2014.-143 стор.

Укладачі: Кирик М.І., к.т.н., доцент.

Плесканка Н.М., аспірант

Рецензенти: проф. каф. ТК, д.т.н. Климаш М.М.

доц. каф. ТК, к.т.н. Колодій Р.С.

Лабораторний практикум затверджено протоколу №_ засідання методичної ради ІТРЕ, Національного університету "Львівська політехніка" від __ ________ 2014 р., та зареєстровано під номером № ____ від __.__.2014р.

ЗМІСТ

Лабораторна робота №1. Пасивне мережеве обладнання 4

Лабораторна робота №2. Активне мережеве обладнання 16

Лабораторна робота №3. Адресація в IP-мережах 24

Лабораторна робота №4. Безкласова адресація та планування адресного простору 33

Лабораторна робота №5. Аналіз роботи мережевих протоколів ARP(RARP), DNS, DHCP 44

Лабораторна робота №6. Аналіз роботи мережевих протоколів транспортного рівня TCP/UDP 56

Лабораторна робота №7. Дослідження принципів роботи протоколів прикладного рівня: FTP, SMTP, POP3, IMAP, HTTP. 65

Лабораторна робота №8.Початкова конфігурація комутатора. 75

Лабораторна робота №9. Початкова конфігурація маршрутизатора. 85

Лабораторна робота №10. Віртуальні мережі VLAN. 100

Лабораторна робота №11. Налаштування VLAN Trunking. 114

Лабораторна робота №12. Конфігурування статичних маршрутів та маршрутів по замовчуванню. 121

Лабораторна робота №13. Налаштування стандартних ACL. 135

Лабораторна робота №14. Налаштування розширених ACL. 140

Лабораторна робота №1. Пасивнемережеве обладнання

Тема роботи: Пасивне мережеве обладнання

Мета роботи: Дослідити принципи побудови та функціонування технологій комп’ютерних мереж, методології створення структурованих кабельних систем.

Теоретичні відомості.

У будь-яких мережах, і великих, і малих, необхідно продумати розташування кабелів. Їх необхідно захистити від фізичних пошкоджень й організувати так, щоб спростити процес усунення несправностей. У невеликих мережах кабелів небагато, але в Інтернет-провайдера їх тисячі. Це не тільки кабелі передачі даних з мідними провідниками, але й оптоволоконні кабелі й кабелі живлення. При створенні мережі будь-якого розміру потрібно врахувати всі ці фактори: живлення, умови навколишнього середовища й розташування кабелів. Розміри мереж Інтернет- провайдера та домашніх мереж, і, відповідно, вимоги до них сильно відрізняються. Більшість мереж являють собою щось середнє між цими двома крайностями.

Пасивне мережеве обладнання. При проектуванні комп'ютерних мереж в офісних приміщеннях використовують кабельні лотки та пластикові короби. Кабельний лоток – це відкрита конструкція, призначена для монтажу дротів і кабелів. Короб кабельний – конструкція із пластмаси для монтажу кабельних мереж усередині приміщення. Пластикові короби поділяються на кілька основних видів:

• кабельний канал (кабель-канал) – має просту конструкцію, він досить дешевий, деякі моделі дозволяють встановлювати розетки всередину кабель-каналу;

• парапетні короби – встановлюються на рівні робочого місця, внутрішній простір такого короба розділений на секції, він має подвійну стінку, і практично всі види парапетного короба підтримують монтаж розеток;

• короб на підлогу – короб для монтажу на підлогу, має посилену конструкцію та стійку до стирання поверхню.

Вимоги до серверної кімнати. Серверна кімната – приміщення для великого телекомунікаційного або серверного обладнання. Розміри серверної повинні відповідати вимогам до розташовуваного в ній обладнання. Якщо такі дані на момент вибору приміщення відсутні, розрахунки ведуться виходячи із площі робочих місць, що обслуговуються: на кожні її 10 м²приймаються 0,07 м² для серверної. Мінімальна площа апаратної приймається 14 м².

Серверна кімната повинна розташовуватися в приміщенні, яке не має зовнішніх стін будинку. Для забезпечення катастрофостійкості приміщень критичного електронного, електричного або механічного обладнання та комп’ютерів дані приміщення не допускається розміщати у підвальних поверхах або нижче очікуваного рівня повідкових вод, і на верхніх поверхах будинку, оскільки вони сильніше інших страждають у випадку пожежі.

Конструкція стін приміщення повинна бути герметичною, при цьому стіни та двері повинні мати вогнестійкість не менш 45 хвилин, а міжповерхові перекриття, окрім цього, повинні мати гідроізоляцію.

Нумерація (маркування) розеток. Усі розетки в комп'ютерній мережі повинні бути пронумеровані. Причому, номер розетки повинен бути зазначений (приклеєний, підписаний) безпосередньо поруч із розеткою. Для кожного користувача комп'ютерної мережі повинні бути зарезервовані 2 розетки: комп'ютерна для підключення комп'ютера користувача до комп'ютерної мережі та телефонна для підключення телефону. Правила нумерації розеток не регламентуються, але слід підкреслити, що кожна розетка повинна мати свій унікальний номер, а також пошук фізичного розташування розетки повинен бути не складним. Пропонується наступна складена нумерація розеток – 01-01-К01:

• перша і друга цифри – номер поверху;

• третя та четверта цифри – номер кімнати;

• п’ятий символ – тип розетки (К – комп’ютерна, Т – телефонна);

• шоста і сьома цифри – порядковий номер розетки.

Типи кабельних сегментів. При проектуванні комп'ютерної мережі необхідно враховувати характеристики кабельних сегментів. Кабельний сегмент – відрізок кабелю або ланцюг відрізків кабелів, електрично (оптично) з'єднаних один з одним, що забезпечують з'єднання двох або більше вузлів мережі. Особливо важливо враховувати довжину кабельного сегмента. В таблиці 1.1 надані основні характеристики кабельних сегментів.

Таблиця 1.1.

Загальний огляд технологій Ethernet

№	Стандарт	Швидкість передачі даних	Тип кабелю, що використовується	Максимальна довжина сегменту
1	Ethernet 10Base-2	10 Мбіт/с	тонкий коаксіальний	185 м.
2	Ethernet 10Base-5	10 Мбіт/с	товстий коаксіальний	500 м.
3	Ethernet 10Base-F	10 Мбіт/с	волоконно-оптичний	2 км
4	Ethernet 10Base-T	10 Мбіт/с	вита пара	100 м.
5	Ethernet 100Base-FX	100 Мбіт/с	волоконно-оптичний	2000 м.
6	Ethernet 100Base-T	100 Мбіт/с	вита пара	100 м.
7	Ethernet 100Base-T2	100 Мбіт/с	UTP 3	100 м.
8	Ethernet 100Base-T4	100 Мбіт/с	UTP5, STP	100 м.
9	Ethernet 1000Base-CX	1000 Мбіт/с	STP	25 м.
10	Ethernet 1000Base-LX	1000 Мбіт/с	волоконно-оптичний	одномод. 5000 м. багатомод. 550 м.
11	Ethernet 1000Base-T	1000 Мбіт/с	UTP 5	100 м.

На сьогоднішній день вже широкого впровадження набувають стандарт 10G Ethernet, 40G Ethernet та ведеться розробка стандарту 100G Ethernet.

Варіанти 10G Ethernet:

10GBASE-SR - 850 nm, дальність від 26 до 82 метрів в залежності від якості (modal bandwidth - 160-500 МГц * км) багатомодового кабелю (62.5/125 μm - OM1 (Optical Multimode), 50/125 μm (OM2)) , для нового кабелю "laser optimized" OM3 (modal bandwidth - 2000 МГц * км) 300 м, за деякими джерелами навіть до 500 м

10GBASE-SW - аналогічний 10GBASE-SR, формат кадру SONET / SDN

10GBASE-LR - 1310 nm, одномодовий кабель, дальність стандартизована до 10 км, але в багатьох випадках працездатність без втрати даних зберігається до 25 км

10GBASE-LW - аналогічний 10GBASE-LR, формат кадру SONET / SDN

10GBASE-LRM (IEEE 802.3aq) - 1310 nm, багатомодовий кабель, на волокні OM1 дальність 220 м, OM3 - 300 м

10GBASE-ER - 1550 nm, одномодовий кабель, дальність стандартизована до 40 км

10GBASE-ZR - 1550 nm, одномодовий кабель, деякі виробники анонсували покращений варіант 10GBASE-ER з дальністю до 80 км, не визначений стандартом

10GBASE-LX4 - WWDM, чотири довжини хвилі: 1271,5 - 1297,5 - 1322,0 - 1347,5 nm, може використовуватися як багатомодовий кабель - дальність 240-300 м, так і одномодовий - 10 км

10GBASE-T (IEEE 802.3an) - 4-х парний мідний кабель, дальність до 100 м (Class F - Cat 7), до 55-100 м (Class E - Cat 6)

Структурована кабельна система.

Для встановлення зв'язку джерела й адресата необхідний який-небудь канал. Канал, або середовище передачі, являє собою шлях, по якому відправляються дані. У мережевому світі середовищем звичайно є який-небудь фізичний кабель. При бездротовому зв'язку це може бути електромагнітне випромінювання. Зв'язок між джерелом й адресатом може бути прямий або непрямий, з використанням декількох типів середовища.

Для з'єднання різних пристроїв локальної мережі існує багато типів кабелів.

Фізичні кабелі бувають двох видів. Кабелі з металевими (звичайно мідними) провідниками передають інформацію у вигляді електричних імпульсів. По оптоволоконних кабелях, виготовлених зі скла або пластику, передаються спалахи світла. Різні типи кабелів представлені на рис.1.1.

Рис.1.1. Основні типи кабелів

Вита пара.

У сучасній технології Ethernet для підключення пристроїв найчастіше використовується тип кабелю з мідними провідниками, що називається “витою парою” (ВП). Оскільки Ethernet є основою більшості локальних мереж, ВП – найпоширеніший тип мережевого кабелю.

Виті пари складаються з однієї або декількох пар ізольованих мідних проводів, скручених разом й захованих у захисну оболонку. В залежності від кроку скрутки, ці кабелі поділяються на категорії. При малому кроці скрутки кабель набуває додаткових властивостей : різко зростає завадостійкість, і він може обслуговувати високошвидкісні з'єднання. Кількість витків на одиницю довжини витої пари впливає на опірність кабелю до перешкод. У витих парах, які підходять для телефонних ліній, і називаються CAT3, на 30,48 см довжини йде 3-4 оберти, тому вони не відрізняються стійкістю. У кабелях, придатних для передачі даних (CAT5), 3-4 оберти йде на кожні 2,5 см тому їхня стійкість вища. Як і кабелі з мідними провідниками, виті пари передають дані у вигляді електричних імпульсів.

Перешкоди й шуми позначаються на передачі даних і можуть зменшити потенційно можливу швидкість кабелю. Вита пара чутлива до електромагнітного випромінювання (ЕМВ), одного з типів перешкод.

Існує три типи витих пар: захищена , незахищена та екранована.

Незахищена вита пара (UTP) – найпоширеніший у Північній Америці й багатьох інших країнах тип мережевого кабелю.

Неекранована вита пара (НВП, UTP) – використовуються кабелі категорій 5, 5e або 6 без додаткового екрану, але більш дешеві. Кабелі не слід прокладати поруч із джерелами електричних перешкод. У середовищі Ethernet максимальна довжина такого кабелю не повинна перевищувати 100 метрів.

Екранована вита пара (ЕВП, STP) – використовуються кабелі категорій 5, 5e або 6 з екраном з фольги, що захищає від зовнішніх електромагнітних перешкод (ЕМП). У середовищі Ethernet максимальна довжина такого кабелю не повинна перевищувати 100 метрів.

Коаксіальний кабель.

Коаксіальні кабелі на відміну від симетричних кабелів (UTP та STP) - несиметричні. Один провідник (центральна жила) розміщується в середині іншого (сплетіння тонких провідників або трубка). Головною перевагою коаксіального кабелю є висока завадостійкість, що зростає із ростом частоти сигналів, які передаються. Це пояснюється тим, що центральна жила такого кабелю знаходиться в оточенні діелектрика, а обгортка відіграє для неї роль екрана. Ось чому, коаксіальний кабель може працювати в області високих частот, та по ньому можна передавати в десятки більше інформації, ніж по симетричних кабелях. Коаксіальні кабелі також використовуються в мережах кабельного телебачення, в антено-фідерних трактах апаратури телебачення та радіозв’язку. На жаль, коаксіальні кабелі також є досить дорогими для побудови структурованих кабельних систем. Радіус згину є досить великим, до того ж, виникає ряд проблем, пов’язаних із під’єднанням до таких кабелів, вирішення яких веде до значного зростання загальної вартості системи.

Оптоволоконний кабель.

Оптичний кабель представляє собою двошарове скляне волокно, по якому передаються світлові імпульси, що утворюються при модуляції джерела когерентного випромінювання (лазера або світлодіода). Список переваг волоконно-оптичних кабелів є досить великий. Серед них висока завадостійкість, що дозволяє їх використання в умовах сильних електромагнітних випромінюваннях. Використання світлової енергії забезпечує високий захист інформації та надійну електромагнітну сумісність. В конструкції кабелів майже повністю відсутні дорогі кольорові та дорогоцінні метали (мідь, срібло, тощо). Затухання сигналу в оптичних кабелях значно менше, ніж в електричних, тому значно скорочується кількість регенераторів, що відновлюють передаючий сигнал. Їх можна встановлювати не частіше, ніж через 70-100 км (В традиційних системах передавання регенератори необхідно було встановлювати через кожні 3-5 км). В основному оптоволоконні кабелі знаходять своє використання у побудові магістральних ліній зв’язку.

Існує два види оптоволоконних кабелів: багатомодовий і одномодовий.

Багатомодовий кабель

Із двох видів оптоволоконних кабелів багатомодовий дешевший й більш розповсюджений. Звичайно імпульси світла подає світловипромінюючий діодСД (LED, Light-emitting diode). Кабель називається багатомодовим, оскільки по ньому одночасно проходить кілька променів світла, що передають дані. Кожен промінь проходить через серцевину кабелю по своєму шляху. Звичайно багатомодові кабелі використовуються в кабелепроводах довжиною до 2000 метрів. З удосконалюванням технологій ця відстань постійно збільшується.

Одномодовий кабель

Конструкція одномодового оптоволоконного кабелю така, що промінь проходить через волокно тільки одним шляхом. Джерелом світла для таких кабелів є світлодіодний лазер, значно дорожчий від звичайних СД. Завдяки інтенсивності лазера досягається більша швидкість і дальність передачі даних. Одномодові кабелі передають дані приблизно на десятки кілометрів. Вони використовуються в магістральних кабелепроводах. З удосконалюванням технологій ця відстань також постійно збільшується. В таблиці 1.2 приведено порівняння показників типових середовищ передачі даних.

Таблиця 1.2.

Показники трьох типових середовищ передачі даних

Показники	Середовище передачі даних
	Кабель - вита пара	Коаксіальний кабель	Оптичний кабель
Ціна	Невисока	Відносно висока	Висока
Нарощування	Дуже просте	Проблематичне	Просте
Захист від прослуховування	Незначний	Добрий	Високий
Проблеми з заземленням	Немає	Можливі	Немає
Чутливість до завад	Існує	Існує	Відсутня

Стандарти прокладки кабелів.

Кабелі є невід'ємною частиною будь-якої мережі. Прокладаючи кабелі, важливо дотримуватися стандартів, розроблених для забезпечення певного рівня продуктивності мереж даних.

Стандарти прокладки кабелів являють собою набір специфікацій по установці й перевірці. Стандарти визначають типи кабелів, що використовуються у певному середовищі, матеріали провідників, схему розташування виводів, розміри проводів, екрани, довжину кабелів, типи роз’ємів і граничні значення продуктивності.

Створенням стандартів прокладки кабелів займаються різні організації. Багато з них діють тільки в обмеженій юрисдикції, інші пропонують стандарти, прийняті в усьому світі.

У світі є кілька організацій, що надають специфікації кабелів для ЛКМ.

Компанії Telecommunications Industry Association (TIA) і Electronic Industries Alliance (EIA) спільно розробили специфікації кабелів TIA/EIA для ЛКМ. Дві найпоширеніші специфікації TIA/EIA - стандарти 568-A й 568-B. Обидва звичайно передбачають використання однакового кабелю категорії 5 або 6, але з різними кольоровими кодами.

У мережах використовуються три різних типи кабелів "вита пара".

Прямий кабель – з'єднує різні пристрої, наприклад, комутатор і комп'ютер або комутатор і маршрутизатор.

Перехресний кабель – з'єднує подібні пристрої, наприклад, два комутатори або два комп'ютери.

Консольний кабель (або "інверсний") – з'єднує комп'ютер з портом консолі маршрутизатора або комутатора для налаштування початкової конфігурації.

Інший тип кабелю, що часто використовується в мережах - послідовний кабель. Звичайно таким кабелем маршрутизатор з'єднується з портом Інтернет. Це може бути з’єднання з телефонною компанією, кабельною компанією або приватною мережею постачальника послуг Інтернет.

По схемах T568A і T568B можна створити два типи кабелепроводів: прямий або перехресний кабель. Ці два типи кабелів зустрічаються в інформаційних центрах.

Прямий кабель

Прямий кабель зустрічається найчастіше. Його провід прикріплений до однакових контактів на обох кінцях кабелю. Інакше кажучи, якщо на одному кінці кабелю є роз’єм T568A, то й на іншому буде той же роз’єм. Якщо на одному кінці кабелю роз’єм T568B, на іншому теж роз’єм T568B. Це означає, що порядок підключення (схема виводів) проводів кожних кольорів по обидва боки збігається.

Схема використання прямого кабелю показана на рис. 1.2.

Рис.1.2. Прямий кабель типу “Вита пара”

Перехресний кабель

У перехресному кабелі використовуються обидві схеми прокладання. На одному кінці кабелю є роз’єм T568A, на іншому – роз’єм T568B. Це означає, що порядок підключення кінців кабелів не збігається.

Схема використання прямого кабелю показана на рис. 1.3

.

Рис.1.3. Перехресний кабель типу “Вита пара”

У прямого й перехресного кабелю в мережі є своє призначення. Вибір кабелю для з'єднання двох пристроїв залежить від того, які пари проводів використовуються для передачі й прийому даних.

З функціями передачі та прийому пов'язані певні контакти роз’ємів. Розташування приймального й передавального контакту залежить від пристрою.

Різнорідні пристрої

У роз’ємі RJ-45 ПК контакти 1 і 2 працюють на передачу даних, а контакт 3 і 6 – на прийом. У роз’ємі комутатора контакти 1 і 2 працюють на прийом, а контакти 3 і 6 – на передачу. Передавальні контакти ПК відповідають приймальним контактам комутатора. Отже, необхідний прямий кабель.

Провід на одному кінці кабелю, підключений до контакту 1 (передавальному) ПК, на іншому кінці кабелю підключається до контакту 1 (приймального) комутатора.

От ще кілька прикладів різнорідних пристроїв, для яких необхідний прямий кабель:

• порт комутатора й порт маршрутизатора;

• порт концентратора й ПК.

Однорідні пристрої

Якщо ПК безпосередньо підключається до іншого ПК, контакти 1 і 2 обох пристроїв є передавальними, а контакти 3 і 6 – приймальними.

При використанні перехресного кабелю зелений провід, що підходить до контактів 1 і 2 (передавальних) одного ПК з'єднується з контактами 3 й 6 (приймальними) іншого ПК.

Якщо взяти прямий кабель, то провід, який підходить до контакту 1 (передавального) ПК1, підключався б до контакту 1 (приймального) ПК2. Передавальний контакт не може приймати дані.

Ось ще кілька прикладів однорідних пристроїв, для яких необхідний перехресний кабель:

• порт комутатора та порт комутатора;

• порт комутатора та порт концентратора;

• порт концентратора та порт концентратора;

• порт маршрутизатора та порт маршрутизатора;

• ПК і порт маршрутизатора;

• ПК і ПК.

При використанні невідповідного кабелю зв'язку між пристроями не буде.

Деякі пристрої автоматично визначають передавальні й приймальні контакти й відповідно змінюють внутрішні з'єднання.

Кабелі UTP й STP звичайно закінчуються роз’ємами RJ-45. Роз’єм RJ-45 являє собою вставний роз’єм, прикріплений до кінця кабелю. Якщо дивитися на вставий роз’єм попереду, направивши металеві контакти вгору, контакт номер 8 буде ліворуч, а номер 1 – праворуч. Роз’єм RJ-45 на проводі вставляється в розетку.

У продажу є кабелі з уже встановленими роз’ємами RJ-45. Його можна встановити й вручну, за допомогою обжимного інструменту. При установці на кабель UTP роз’єм RJ-45 проводу потрібно розмотувати якнайменше, щоб звести наведення до мінімуму. Потрібно переконатись, що проводи повністю ввійшли в роз’єми і, що роз’єми RJ-45 притиснуті до ізоляції проводів. Це забезпечує гарний електричний контакт і підсилює з'єднання проводу.

В NOC мережеві пристрої звичайно підключаються до комутаційних панелей. Вони працюють як розподільні щити, що з'єднують проводи робочої станції й інші пристрої. Комутаційні панелі дозволяють швидко перерозподілити фізичні мережеві кабелі при додаванні або заміні обладнання. Спереду використовуються роз’єми RJ-45, що забезпечують швидке з'єднання, але зі зворотної сторони RJ-45 кабелі потрібно пробивати.

Раніше комутаційні панелі зустрічалися тільки в корпоративних мережах. Тепер вони є в багатьох невеликих компаніях і навіть вдома. Там вони працюють як центральна точка підключення кабелів даних, телефонних кабелів і навіть кабелів аудіосистем.

Мережеві стандарти Ethernet.

Ethernet (езернет, від лат. aether — етер) — базова технологія локальних обчислювальних (комп'ютерних) мереж з комутацією пакетів, що використовує протокол CSMA/CD (множинний доступ з контролем несучої та виявленням колізій). Цей протокол дозволяє в кожний момент часу лише один сеанс передачі в логічному сегменті мережі. При появі двох і більше сеансів передачі одночасно виникає колізія, яка фіксується станцією, що ініціює передачу. Станція аварійно зупиняє процес і очікує закінчення поточного сеансу передачі, а потім знову намагається повторити передачу.

Ethernet-мережі функціонують на швидкостях 10Мбіт/с, Fast Ethernet — на швидкостях 100Мбіт/с, Gigabit Ethernet — на швидкостях 1000Мбіт/с, 10 Gigabit Ethernet — на швидкостях 10Гбіт/с. В кінці листопада 2006 року було прийняте рішення про початок розробок наступної версії стандарту з досягненням швидкості 100Гбіт/с (100 Gigabit Ethernet).

Згідно із стандартами IEEE згадані чотири типи середовищ позначаються відповідними ідентифікаторами. Стандартний ідентифікатор складається із трьох частин. Перша частина містить число “10”, яке вказує, що швидкість передавання даних становить 10 Мб/с. Друга частина - слово “Base” - означає “основна смуга частот” (baseband), тобто вказує вид сигналів (не модульовані) , які передаються через середовище. Третя частина позначає тип сегменту мережі або його довжину (заокруглене значення). Для товстого коаксіального кабеля (Thick Coax) цифра “5” означає максимальну можливу довжину окремого сегменту мережі, яка становить 500 м, для тонкого коаксіалу (Thin Coax) цифра “2” означає максимальну довжину окремого сегменту 185 м, заокруглену до сотень метрів (тобто до 200 м). Літери “T” або “F” відповідно позначають тип кабеля “скручена пара” (Twisted pair - T) або “оптоволоконний” (Fiber optic - F).

Ідентифікатори середовищ згідно із стандартом IEEE складаються із трьох частин. Цифра “100” означає швидкість передавання даних, рівну 100 Мб/с. Слово “Base” означає застосування основної смуги частот сигналу. Третя частина визначає вид середовища: “Т4” - кабель типу “скручена пара” телефонної якості (категорія 3), “TX” - кабель типу “скручена пара” для передавання даних (категорія 5), “FX” - оптоволоконний кабель із використанням двох оптичних волокон для передавання даних. Середовища TX і FX разом позначають як 100Base-X.

Елементи системи Ethernet.

Систему Ethernet складають три основні елементи:

• фізичне середовище, яке застосоване для переносу сигналів Ethernet між комп’ютерами;

• рамка (пакет) Ethernet, яка складається із стандартизованої системи бітів, використаної для переносу даних через систему;

• правила доступу до середовища, вбудовані в кожний інтерфейс Ethernet, що дозволяє багатьом комп’ютерам коректно здобувати доступ до спільних каналів Ethernet.

Локальні мережі Ethernet використовують широкомовну мережеву топологію, тобто сигнал, який передається довільною станцією, досягає до всіх інших станцій в мережі. Щоб вислати дані, станція спочатку прослухує канал, і коли канал простоює, станція висилає свої дані, упаковані у вигляді рамки або пакету Ethernet.

Після передавання кожної рамки, всі станції в мережі мусять змагатися за нагоду передати наступну рамку. Цим досягається коректність доступу до мережевого зв'язкового каналу, завдяки чому жодна станція не може блокувати інші станції. Доступ до спільного каналу визначений механізмом управління доступом до середовища (Medium Access Control - MAC), вбудованим в інтерфейс Ethernet, розміщений у кожній станції. Механізм управління доступом до середовища оснований на системі, яка називається множинний доступ з розпізнаванням носія і виявленням колізій (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD).

Кожна станція в мережі має унікальну адресу. Повідомлення може бути адресоване таким чином:

• Адресація конкретній станції - повідомлення адресується тільки одній станції в мережі.

• Багатоадресна адресація - повідомлення адресується групі станцій через зв’язок їх унікальних адрес з логічним ім’ям (наприклад, файлові сервери, принт-сервери).

• Широкомовна адресація - повідомлення адресується всім станціям.

Адреси і рамки Ethernet.

Основою системи Ethernet є пакет або рамка Ethernet, яка застосовується для передачі даних між комп’ютерами. Рамка складається із системи бітів, організованих в окремі поля. Загальний вигляд типової рамки Ethernet показаний на рис. 1.4.

Перші два поля в рамці переносять 48-бітові (8-октетні) адреси, які називають адресою призначення та адресою джерела. IEEE керує призначенням цих адрес шляхом адміністрування порцією адресного поля. Ця 48-бітова адреса відома як фізична адреса, адреса обладнання або MAC-адреса.

Границі байтів (октетів) 	1	2	3	4	5	6	7	8
Преамбула/початковий обмежувач рамки (8)
Адреса призначення (6)										
Адреса джерела (6)									Поле рамки	14
Тип рамки (2)										
Дані										
(46...1500)	.								Поле даних	46...1500
Доповнення( якщо потрібно)										
Контрольна послідовність (4)									Поле рамки	4
Повна довжина рамки											64...1518 байт

Рис. 1.4. Рамка в стандарті Ethernet II

Протокол CSMA/CD.

Протоколи, в яких станції прослуховують носія (тобто розпізнають наявність передавання) і діють відповідно до його присутності або відсутності, називають протоколами з розпізнаванням носія. Це означає, що принципово можна розрізнити сигнали для логічних "1", "0" і відсутність сигналів у каналі зв'язку. В термінології Ethernet, будь-який інтерфейс мусить очікувати до моменту, коли в каналі немає сигналу, і тільки тоді починати передавання. Якщо в цей час передає інший інтерфейс, то в каналі буде наявний сигнал, який називають носієм. Всі інші інтерфейси мусять чекати, доки наявність носія припиниться, перш ніж пробувати передавати, і цей процес називають розпізнаванням носія.

Всі інтерфейси Ethernet рівні у своїй можливості вислати пакет у мережу, тобто жоден не має вищого пріоритету. Це називають множинним доступом.

Оскільки сигнал потребує певного часу, щоб переміститися з одного кінця мережі до іншого, то перший біт переданого пакету не осягає всіх частин мережі одночасно. Отже, можливо, що два інтерфейси, прослуховуючи мережу, встановлюють, що вона простоює і одночасно починають передавання своїх пакетів. Якщо це остається , то система Ethernet має шлях для виявлення колізії, зупинки передавання і повторного передавання пакетів. Це називають виявленням колізії. При виявленні колізії кожна із станцій повинна негайно припинити передавання, перш ніж завершиться висилання їх рамок. Негайне припинення висилання фрагментів рамок зберігає час та ширину смуги.

Продуктивність мережі з протоколом CSMA/CD.

Оцінимо продуктивність мережі 802.3, яка використовує протокол CSMA/CD. Приймемо високе і постійне навантаження на мережу, коли багато станцій постійно готові до передавання.

Рис.1.5. Ефективність каналу в залежності від кількості станцій при різних довжинах рамок.

На рис. 1.5 показані результати розрахунку ефективності каналу для смуги 10 Мб/с.

Чим більша кількість вузлів і чим більша кількість фізичних сегментів, з'єднаних через повторювачі, тим більша ймовірність виникнення колізії.

Внаслідок цього продуктивність мереж Ethernet швидко спадає більш ніж на 40% від смуги пропускання 10 Мб/с, тобто на понад 4 Мб/с для мереж з номінальною швидкістю 10 Мб/с і на більш ніж на 40 Мб/с для номіналу 100 Мб/с. Максимальна продуктивність в дійсності не перевищує 6 Мб/c або 60 Мб/c відповідно.