Слайд 1Компьютерные сети
Локальные сети
ЛВС (ЛКС) – локальная вычислительная сеть - (LAN
– local area network)
Это группа связанных компьютеров в ограниченном пространстве
(здании).
Это определение принято в учебной литературе.
На практике локальные сети определяют по функциональности, а не по физическим характеристикам.
Слайд 2
В отличие от LAN существуют:
- WAN – wide
area network – глобальная сеть, всё что выходит за пределы
здания. WAN бывает разных типов;
- MAN – metropolitan area network – городская сеть, охватывающая один или несколько районов;
- CAN – campus area network – сеть, соединяющая корпуса университета.
Слайд 3
Функционально ЛВС – это сообщество компьютеров, что получают доступ
с учетом защиты к общему оборудованию:
- принтерам;
- сканерам;
- дисковым приводам
(CD);
- жестким дискам (винчестерам);
- модемам.
То есть все компьютеры ЛКС могут использовать эти ресурсы так, как если бы они были доступны локально. А это предполагает совместное использование данных несколькими пользователями.
Слайд 4
LAN должны представлять:
- простые методы совместного доступа, передачи и
защиты данных. Совместное использование, передачу и защиту информации сетевых компьютеров
называется управлением файлами; Компьютер, обеспечивающий совместный доступ к файлам и каталогам, называется файловым сервером.
- средства совместного использования приложений. Компьютер, на котором установлены общие приложения, называются сервером приложений;
Слайд 5
- способы взаимодействия пользователей сети друг с другом. Это
обычно приложение группового планирования:
- личные расписания каждого работника;
- электронная
почта;
- чаты и ICQ.
- методы совместного использования периферийных устройств.
Что считать периферийным устройством?
Слайд 6
Ранее – что находилось вне компьютера.
Сейчас – периферийное устройство
– любая часть оборудования, напрямую или косвенно подсоединенная к системной
плате компьютера.
Основные сетевые компоненты
1. Сетевые платы
2. Кабели
3. Разъёмы
Слайд 7
Сетевые платы
NIC – network interface card (сетевая интерфейсная карта)
или network board (сетевая плата) или adapter (адаптер).
Это дополнительные
платы, что устанавливаются на системную плату PC для организации сетевого интерфейса.
Это могут быть встроенные или дополнительные платы, что встраиваются в системную (материнскую) плату.
Дополнительные платы вставляются в специальные разъёмы или гнёзда (слоты) материнской платы.
Слайд 8
NIC должна иметь разъём для сетевого кабеля. Этот разъём
должен выходить на заднюю панель компьютера.
Сетевые платы разделяются:
A. По типу
поддерживаемых сетей. На практике обычно используют два типа локальных сетей:
- Ethernet;
- Token ring.
Слайд 9
Эти сети двух типов различаются методами связи. Нельзя заставить
разговаривать эти платы без использования некоторых сетевых устройств.
B. По типу
подключаемых кабелей
Но сейчас многие сетевые платы допускают подключение кабелей нескольких типов.
Слайд 10
C. По типу шины, что определяют скорость обмена данными
сетевой и системной плат.
Внешняя скорость передачи по шине измеряется в
бит/сек, а внутренняя – в байт/сек.
Шины в настоящее время делятся на:
1. Шина ISA (Industry Standart Architecture) – шина, применявшаяся с первых моделей PC (В PC моделей XT - разрядность 8 бит и AT - разрядность 16 бит) и ставшая промышленным стандартом. Тактовая частота ISA– 8 МГц. Скорость передачи данных до 16 Мбайт\сек. Обладает хорошей помехоустойчивостью.
Слайд 11
2. Шина EISA - 32-разрядная шина, полностью совместимая с
ISA, но установка карт EISA в слоты ISA недопустима.
Шина
предусматривает производительные режимы DMA, при которых скорость обмена может достигать 33 Мбайт/сек.
3. Шина MCA (MicroChannel Architecture) - микроканальная архитектура была разработана фирмой IBM для своих компьютеров PS/2. Шина MCA абсолютно несовместима с ISA/EISA и другими адаптерами.
Слайд 12
Шины ввода-вывода ISA, MCA, EISA имеют низкую производительность, обусловленную
их местом в структуре PC.
4. Шина PCI (Peripheral Component
Interconnect bus – взаимосвязь периферийных компонентов) - шина соединения периферийных компонентов. Эта шина занимает особое место в современной PC-архитектуре, являясь мостом между локальной шиной процессора и шиной ввода-вывода ISA/EISA или MCA.
Слайд 13
Частота шины 20-33 МГц, но стандарт PCI 2.1 допускает
и частоту 66 МГц. Теоретическая максимальная скорость 132/264 Mбайт/сек для
32/64 бит разрядности при 33 МГц, и 528 Мбайт/сек - при 66 МГц.
5. Шина SCSI - Small Computer System Interface - cистемный интерфейс малых компьютеров, произносится "скази".
Была разработана в 1986 году. Шина допускает подключение до 8 устройств.
Слайд 14
Интерфейс предназначен для соединения устройств различных классов - памяти
прямого и последовательного доступа, CD-ROM, оптических дисков однократной и многократной
записи, устройств автоматической смены носителей информации, принтеров, сканеров, коммуникационных устройств и процессоров.
Скорость передачи данных в первоначальной версии достигала 5 (пять) Мбайт/сек.
Слайд 15
В 1991 году появилась новая спецификация - SCSI-2, расширяющая
возможности шины как в количественных, так и в качественных показателях.
Шина допускает подключение до 16 устройств.
Тактовая частота шины Fast SCSI-2 достигает 10 МГц, а Ultra SCSI-2 - 20 МГц. Разрядность данных может быть увеличена до 16 бит - эта версия называется Wide SCSI-2 (широкий), а 8-битную версию назвали Narrow (узкий).
Слайд 16
SCSI-3 - дальнейшее развитие стандарта, направленное на увеличение количества
подключаемых устройств, спецификацию дополнительных команд, поддержку Plug and Play.
Таблица
1. Скорость передачи данных по параллельной шине SCSI.
* - реализации не встречаются.
Слайд 18
D. По внешней скорости передачи данных (в Мбит/сек).
Скорость передачи
сетевой платы – один из критериев, определяющих скорость работы сети.
Сети
Ethernet – 10 или 100 Мбит/сек.
Gigabit Ethernet - до одного гигабита в секунду.
Сети Token ring – 4, 16 и 100 Мбит/сек.
Существуют и более быстродействующие платы, но они довольно дороги и требуют хороших сетей (то есть малошумящих под коаксиальный или оптоволоконный кабель).
Слайд 19
Кабели
На выбор кабеля влияют следующие факторы:
Тип передаваемой информации
- текст;
-
сложные графические изображения;
- аудиоданные;
- видеоданные.
Расстояние между компьютерами;
Среда, в которой работает
сеть.
Слайд 20
Медные провода применяются в витых парах и коаксиальных кабелях:
-
Одножильные (жила-монолит) - из одного провода, поэтому он более жесткий,
но нем скорость затухания сигнала меньше.
- Многожильные (жила-пучок) – из переплетенных проводов меньшего сечения. Он более гибок, но в нём скорость затухания сигнала больше. Многожильный кабель используют в основном для изготовления патчкордов, соединяющих периферию с розетками.
Слайд 21
Кабели характеризуются:
- степенью помехозащищённости;
- максимальной частотой сигнала. Чем больше
частота, тем больше скорость передачи.
- затуханием сигнала (это степень ослабления
сигнала на участке фиксированной длины).
Эта характеристика определяет предельно допустимую длину отрезка кабеля l, обеспечивающего передачу данных
Слайд 22
Для разных частот эта длина будет разной. Чем больше
частота f, тем меньше длина l.
Чем более кабель восприимчив к
помехам, тем сильнее затухание в нём.
Различают
- неэкранированная витая пара - UTP -без защитного экрана (lпред < 100 м);
- фольгированная витая пара (FTP), также известна как F/UTP) — присутствует один общий внешний экран в виде фольги;
Слайд 23
- экранированная витая пара (STP) — присутствует защита в
виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в
виде сетки. Поэтому требует правильности заземления и целостности экранирующего слоя;
- фольгированная экранированная витая пара (S/FTP) — внешний экран из медной оплетки и каждая пара в фольгированной оплетке.
Слайд 24
Существует несколько категорий кабеля “витая пара”, которые нумеруются
от CAT1 до CAT7 и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон.
Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины.
Стандарт определяет скорость передачи и количество скруток на погонный метр.
Витая пара 5-1 категории – до 100 Мбит/сек и до 90 – 100 метров.
Слайд 25
Коаксиальный кабель (BNC-кабели)
Имеет:
- центральный медный проводник (внутренний);
- изоляционная оболочка
(диэлектрик);
- алюминиевая или медная оплетка или фольга (экран);
- слой внешней
изоляции – защитное покрытие.
Скорость передачи – до 10 Мбит/сек.
Предельное расстояние l – до 800 метров.
Слайд 26
Однако через каждые 185 метров необходимо усиливать сигнал. Для
этого применяют:
- повторители;
- репитеры.
Удобны для соединения нескольких компьютеров, так как
не надо концентраторы.
Слайд 27
Оптоволоконные кабели
Получили большое распространение в качестве магистральной линии LAN
с отводами на любую рабочую станцию с помощью кабелей UTP
в сетях с напряженным трафиком.
Оптоволокно применяется реже для соединения к рабочим стациям, так как оптоволоконный кабель:
- дороже UTP (в расчете на единицу длину);
- требует для установки специальных знаний, что тоже удорожает этот кабель;
Слайд 28
- появление сети Fasr Ethernet, в которой скорость до
100Мбит/сек на кабели UTP, что меньше, чем на оптоволокне, но
уже соперничает с ним.
Применяется тогда, когда необходима защита от радиомагнитных помех.
В нём источником является свет, который идет по тонкой стеклянной или пластиковой нити.
Слайд 29
Свет посылается светодиодом или лазером.
На концах линии стоят
устройства кодеки. Кодек – это кодер/декодер. Кодер преобразует электрические импульсы
в световые импульсы, а декодер – наоборот.
В таких кабелях можно передавать:
- только один луч – одномодовый кабель. Применяется для больших расстояний, так как в нём большая интенсивность сигнала (обычно вне зданий).
Слайд 30
- несколько лучей – многомодовый кабель. В таких кабелях
идет большее рассеивание (обычно внутри зданий).
На практике применяют два вида
многомодовых оптических волокон:
Слайд 31
- оптоволокно со ступенчатым изменением показателя преломления, то есть
световые лучи идут по зигзагообразным траекториям;
Слайд 32
- градиентное оптоволокно, в котором световые лучи следуют по
закругленным траекториям, похожие на синусоидальную волну. Это происходит за счёт
того, что показатель преломления изменяется в нём плавно от середины к краю. В результате моды идут плавно.
Слайд 33
Достоинства:
1. Так как предается свет, то эти кабели не
восприимчивы к электромагнитным помехам.
2. Большая длина:
- в среде LAN –
до 3-4 км;
- в среде WAN – может через всю страну или океан.
3. Полезны в опасных средах:
- не искрят;
- нет металла (нет коррозии).
Слайд 34
4. К оптоволокну труднее осуществить несанкционированный отвод, чем к
металлическому.
Поэтому применяется для засекреченных линий.
Слайд 35
Разъёмы
Разъёмы (коннекторы) – это переходники для соединения кабеля и
платы.
А. Для коаксиальных кабелей:
- тройник (Т-разъём) - подключается к плате.
К нему можно подключить 2 разъёма BNC;
- BNC – разъёмы – для вставки в Т-разъёмы и для соединения отрезков кабеля;
- терминаторы – нагрузочные сопротивления на концах сетевых сегментов. Их волновое сопротивление должно быть равно волновому сопротивлению кабеля (50 ом, 75 ом).
Слайд 36
B. Для витой пары:
- для UTP – разъём 8p8c
(RJ-45) (как современный разъём для телефона, только больших размеров);
Слайд 38
- для STP – разъём D (как разъём для
монитора). Обычно применяется при топологии “Звезда”.
C. Для оптоволоконного кабеля:
- SMA
– соединитель с резьбовой оправкой;
- ST – подпружиненная втулка, что применяется чаще.
Слайд 39
Дополнительные устройства
1. Усилитель (удлинитель) – просто усиливает сигнал без
его распаковки.
2. Повторители – устройства, регенерирующие электрические или световые сигналы
для увеличения расстояния.
Все повторители усиливают сигналы путем его распаковки (то есть восстановление исходной формы сигнала, которую он имел до отправки) и повторной его передачи.
Слайд 40
Они не могут:
- соединять несовместимые сети;
- фильтровать пакеты;
- маршрутизовать
данные в другие подсети.
Что они могут, кроме усиления?
- в сетях
Ethernet они устраняют конфликты, так как увеличивается дальность прослушивания и приёма;
- изолирую части сети.
Слайд 41
3. Концентраторы – для связи сетевых компонент друг с
другом.
Они могут быть простые (коммуникационные панели) и сложные – соединяющие
сети различных видов и подключающие локальные сети к глобальным.
Термин “концентратор” – для сетей Ethernet. В сетях “Token ring” – устройства MAU (Multistation Access Unit).
Слайд 42
Типы концентраторов:
- автономные;
- наращиваемые;
- модульные.
Категории концентраторов:
- пассивные (не требуют
питания);
- активные;
- интеллектуальные (управляемые).
Слайд 43
Активные - каждый концентратор с блоком питания.
Обладает свойствами
повторителя.
У них есть индикатор для каждого порта – сообщающий,
работает фрагмент сети или нет.
Управляемые (MDI –Managed Device Interface – интерфейс управляемого устройства) могут:
- вести поиск неисправности или её облегчение поиска;
Слайд 44
- фильтровать по MAC-адресам.
Характеристики:
- количество портов;
- тип кабеля;
- наличие
порта для подключения другого концентратора или другого устройства типа моста
или маршрутизатора (5 + 1 – 5 – количество портов для PC, 1 – порт для концентратора).
