Белорусский Государственный Университет

Информатики и Радиоэлектроники

Кафедра проектирования информационно-компьютерных систем

Отчет по лабораторной работе №1

«Аппаратные средства и оборудование ЛВС»

Выполнили: Проверил:

Цель работы: ознакомиться с основными аппаратными средствами и оборудованием ЛВС.

Ход работы:

1. Какие виды кабелей используются при создании ЛВС?

Коаксиальный (толстый/тонкий Ethernet), кабель на основе витой пары, оптоволоконный кабель(одномодовое/многомодовое).

2. Что такое коаксиальный кабель?

Коаксиальный кабель – электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана.

3. Какие виды коаксиальных кабелей вы знаете?

Толстый и тонкий Ethernet.

4. Что такое «Тонкий Ethernet» и для чего он предназначен?

Тонкий Ethernet распространен значительно шире, чем его «толстый» собрат. Принцип использования у него тот же, но благодаря гибкости кабеля он может присоединяться непосредственно к сетевой плате. Для подключения кабеля используются разъемы BNC (bayonet nut connector), устанавливаемые собственно на кабель, и Т-коннекторы, служащие для отвода сигнала от кабеля в сетевую плату. Разъемы типа BNC бывают обжимные и разборные.

5. Что такое «Толстый Ethernet» и для чего он предназначен?

Толстый Ethernet прокладывается по периметру помещения или здания, и на его концах устанавливаются 50-омные терминаторы.

Из-за своей толщины и жесткости кабель не может подключаться непосредственно к сетевой плате. Поэтому на кабель устанавливаются переходники – «вампиры» – специальные устройства, прокалывающие оболочку кабеля и подсоединяющиеся к его оплетке и центральной жиле. «Вампир» настолько прочно сидит на кабеле, что после установки его невозможно снять без специального инструмента. К «вампиру», подключается трансивер – устройство, согласовывающее сетевую плату и кабель. И наконец, к трансиверу подключается гибкий кабель с 15-контактными разъемами на обоих концах – вторым концом он подсоединяется к разъему AUI (attachment unit interface) на сетевой плате.

Все эти сложности были оправданы только одним – допустимая максимальная длина «толстого» коаксиального кабеля составляет 500 метров. Соответственно одним таким кабелем можно обслужить гораздо большую площадь, чем «тонким» кабелем, максимально допустимая длина которого составляет 185 метров. При наличии некоторого воображения можно представить себе, что «толстый» коаксиальный кабель - это распределенный в пространстве Ethernet-концентратор, только полностью пассивный и не требующий питания.

Других преимуществ у него нет. Из недостатков можно выделить: высокая стоимость самого кабеля, необходимость использования специальных устройств для монтажа, неудобство прокладки и т.п. Это постепенно привело к тому, что «толстый Ethernet» медленно, но верно сошел со сцены, и в настоящее время мало где применяется.

6. В чем различие UTP- и STP-кабелей?

7. Что такое «Т-коннектор»?

Т-коннектор – коннектор, служащий для отвода сигнала кабеля в сетевую плату.

8. Что такое патч-панель?

Патч-панель представляет собой группу розеток RJ-45,смонтированных на пластине шириной 19 дюймов. Это стандартный размер для универсальных коммуникационных шкафов – рэков.

9. Какие виды разъемов для витой пары вы знаете?

S110 – общее название разъемов для подключения кабеля к универсальному кроссу «110» или коммутации между вводами на кроссе;

RJ-11 и RJ-12 – разъемы с шестью контактами. RJ-11 применяются в телефонии общего назначения. RJ-12 используется в телефонных аппаратах, предназначен для работы с офисными мини-АТС.

10. Назовите последовательность цветовой расстановки для типа подключения «компьютер–хаб»?

Прямой обжим(соединение компьютер-хаб):

6-зеленый; бело-зеленый-3

5-бело-синий; синий-4

4-синий; бело-синий-5

3-бело-зеленый; зеленый-6

11. Назовите последовательность цветовой расстановки для типа подключения «компьютер – компьютер»?

Косой обжим(соединение компьютер-компьютер или хаб-хаб):

8-коричневый; бело-оранжевый-1 7-бело- коричневый; оранжевый-2

6-зеленый; бело-зеленый-3

5-бело-синий; синий-4

4-синий; бело-синий-5

3-бело-зеленый; зеленый-6

2-оранжевый; бело-коричневый-7

1-бело-оранжевый; коричневый-8

12. В чём разница подключения «компьютер–хаб» и «компьютер–ком-пьютер»?

«компьютер–хаб» используется прямой обжим

«компьютер–компьютер» используется косой обжим

13. Как скажется на работе устройств некорректная расстановка цветовой последовательность контактов?

При неправильной разводке помимо отсутствия соответствия номерам контактов на концах кабеля, легко выявляемого с помощью простейшего тестера, возможна более неприятная вещь – появление «разбитых пар» (spirited pairs). Для выявления такого брака обычного тестера недостаточно, так как электрический контакт между соответствующими контактами на концах кабеля обеспечивается и с виду все как будто бы нормально. Но такой кабель не сможет обеспечить нормальное качество соединения даже в 10-мегабитовой сети

на расстояние более 40 – 50 метров.

14. Как называется устройство для снятия изоляции и обжимки разъемов?

Используют специальный инструмент, лезвие резака которого выступает ровно на толщину внешней изоляции. Называется он «Обжимник».

15. Оптоволоконные кабели – это…?

Оптоволоконные кабели – наиболее перспективная и обеспечивающая наибольшее быстродействие среда распространения сигналов для локальных сетей и телефонии. В локальных сетях оптоволоконные кабели используются для работы по протоколам ATM и FDDI.

16. Принцип работы оптоволоконных кабелей?

Оптоволокно , как понятно из его названия, передает сигналы с помощью импульсов светового излучения. В качестве источников света используются полупроводниковые лазеры, а также светодиоды. Оптоволокно подразделяется на одномодовое и многомодовое.

17. Какие типы оптоволоконных кабелей вы знаете?

Оптоволокно подразделяется на одномодовое и многомодовое .

18. Достоинства, недостатки и область применения одномодового опто-волокна.

Одномодовое волокно очень тонкое, его диаметр составляет порядка 10 микрон. Благодаря этому световой импульс, проходя по волокну, реже отражается от его внутренней поверхности, это обеспечивает меньшее затухание. Соответственно одномодовое волокно обеспечивает большую дальность без применения повторителей. Теоретическая пропускная способность одномодового волокна составляет 10 Гбит/с. Его основные недостатки – высокая стоимость и высокая сложность монтажа. Одномодовое волокно применяется в основном в телефонии.

19. Достоинства, недостатки и область применения многомодовго оптоволокна.

Многомодовое волокно имеет больший диаметр – 50 или 62,5 микрона. Этот тип оптоволокна чаше всего применяется в компьютерных сетях. Большее затухание в многомодовом волокне объясняется более высокой дисперсией света в нем, из-за которой его пропускная способность существенно ниже – теоретически она составляет 2,5 Гбит/с. Для соединения оптического кабеля с активным оборудованием применяются специальные разъемы. Наиболее распространены разъемы типа SC и ST.

20. Кабель какого типа лучше использовать для «домашней сети», где количество компьютеров не превышает 30 шт?

Витая пара 5-й категории. Т.к. у нас сеть домашняя, то в соотношении цена качество приоритетно будет использование витой пары, так как оптоволокно будет дороже и не столь оптимальным вариантом, а Ethernet , будет являться не столь быстрым и удобным в использовании.

21. В чем заключается основное преимущество структурированной кабельной системы?

Структурированная кабельная система, построенная на основе витой пары 5-й категории, имеет очень большую гибкость в использовании. Ее идея заключается в следующем: на каждое рабочее место устанавливается не менее двух (рекомендуется три) четырехпарных розеток RJ-45 . Каждая из них отдельным кабелем 5-й категории соединяется с кроссом или патч-панелью, установленной в специальном помещении – серверной. В это помещение заводятся кабели со всех рабочих мест, а также городские телефонные вводы, выделенные линии для подключения к глобальным сетям и т.п. В помещении, естественно, монтируются серверы, а также офисная АТС, системы сигнализации и прочее коммуникационное оборудование.

Благодаря тому что кабели со всех рабочих мест выведены на общую па-

нель, любую розетку можно использовать как для подключения рабочего места к ЛВС, так и для телефонии, или вообще чего угодно.

22. Для чего используется цветовая маркировка проводов в кабелях UTP?

Для удобства. Чтобы при расключении в патч-корды с различных сторон кабеля, было легче правильно расключить провода витой пары.

Вывод: в ходе лабораторной работы изучен теоретический материал, а также даны ответы на контрольные вопросы.

Если ваш мини-офис не предполагает разветвленной компьютерной сети, но объединить 4-5 компьютеров все же необходимо, вы можете сделать это самостоятельно, тем более что серьезные системные интеграторы, занимающиеся организацией структурированных кабельных систем (СКС), могут не заинтересоваться столь малым проектом.

Локальная сеть офиса может как включать в себя сервер и рабочие станции, так и быть одноранговой (сеть, в которой все компьютеры являются равноправными рабочими станциями). Сервер для сети более 5 компьютеров все же предпочтительнее, поскольку позволяет осуществлять централизованное управление сетью, а программное обеспечение для серверной машины предоставляет некоторые удобные возможности, не предусмотренные в одноранговой сети.

Для организации локальной сети вам понадобится коммутатор (хаб, свитч) с достаточным количеством выходных сетевых разъемов. Подсчитайте количество рабочих мест и периферийных сетевых устройств (принтеры, факсы и др.). Лучше брать коммутатор с небольшим запасом в расчете на расширение сети. Если вы планируете использовать беспроводное соединение, приобретайте коммутатор, имеющий встроенную WiFi-точку.

Кабель для локальной сети

В настоящее время объединение компьютеров в сеть осуществляется с помощью : кабель UTP не менее 5-й категории.

Для разводки до сетевых розеток используется одножильный кабель, он менее гибкий, но толстые жилы такого кабеля хорошо закрепляются в разъемах розеток. Для подключения компьютеров и периферийных устройств к розеткам, сетевым хабам и соединения между собой используется многожильная витая пара (патчкорд). Хотя затухание сигнала в таком кабеле несколько больше, он более гибкий.

Кабель UTP не имеет защиты от электромагнитных наводок. Его необходимо прокладывать в удалении от источников электромагнитного излучения. Если же это невозможно, стоит использовать кабель FTP () (F/UTP, фольгированная витая пара). В случае если требуется надежная защита, применяют защищенный кабель STP — в нем не только имеется общая защитная сетка, но и каждая пара защищена собственным экраном.

Кабель UTP можно использовать и для протягивания телефонных линий в офисе. Но если для телефонных линий достаточно 3-й категории кабеля, то соединение компьютеров требует не менее чем 5-й категории, а лучше (для проводимости сигнала) — шестой. Для локальной сети на витой паре применяются розетки стандарта RG-45.

Кабель UTP имеет ограничения по расстоянию между компьютером и коммутатором — не более 100 метров.

Прокладывая одножильный сетевой кабель, не делайте резких перегибов: радиус изгиба для кабеля UTP 5-й категории не должен превышать 8 диаметров. Патчкорды лучше приобретать обжатыми (с разъемами). Рассчитывая длину пачкорда, помните: его гибкость также имеет предел и излишнее перекручивание или вытягивание приведет к нестабильности соединения.

Не редко бывают ситуации, когда после подключения компьютера, или ноутбука к интернету с помощью сетевого кабеля, появляется ошибка "Сетевой кабель не подключен". Это скорее даже не ошибка, а просто статус сетевого адаптера, который можно наблюдать в сетевых подключениях.

Получается, что компьютер никак не реагирует на подключение, сетевой кабель не подключен, хотя он подключен к компьютеру, вставлен в разъем сетевой карты. Иконка на панели уведомлений с красным крестиком. Ну и интернет конечно же не работает. Вот как это выглядит:

И что самое важное, кабель то подключен. От роутера, модема, или напрямую от оборудования провайдера. Такая ошибка может появится как на ПК, так и на ноутбуке. Так же не имеет значения, какая Windows установлена на вашем компьютере. Только в Windows 10 надпись "Сетевой кабель не подключен" будет возле адаптера "Ethernet", а в Windows 7 – возле "Подключение по локальной сети". А в Windows XP еще появляется всплывающее окно с этой ошибкой, если навести мышкой на иконку подключения. Так же нередко бывает .

То же самое со способом подключения. У кого-то сетевой кабель идет напрямую от провайдера (например, Ростелеком) , а у кого-то через модем, Wi-Fi роутер, или терминал.

В чем может быть проблема?

Причин может быть много. Перечислим основные из них:

• Неправильно, или не до конца подключен сетевой кабель.
• Сетевой кабель поврежден. Возможно, отошли контакты в коннекторе (в который обжат сам сетевой кабель) .
• Аппаратные проблемы с роутером, модемом, оборудованием провайдера. Или сломалась сама сетевая карта в вашем ноутбуке, или ПК.
• Проблемы в настройках сетевой карты. Чаще всего, она не может автоматически определить скорость и дуплекс. Об этом расскажу более подробно.
• Какие то неполадки с драйвером сетевой карты.
• Вирусы, фаерволы, какие-то программы. Да да, из-за них тоже может возникнуть ошибка "Сетевой кабель не подключен".

Как выяснить причину и что делать в первую очередь?

• Для начала перезагрузите компьютер, модем, роутер (если они есть) .
• Отключите сетевой кабель и подключите снова. Так же проверьте подключение на роутере (если интернет подключен через него) . Подключите кабель в другой LAN порт. Обратите внимание, загорается ли индикатор LAN на роутере после подключения кабеля. Можете посмотреть инструкцию: .
• Если есть возможность, подключитесь через другой кабель.
• Можете легонько подвигать сетевой кабель в том месте, где он входит в коннектор. И смотрите в этом момент на статус сетевого адаптера на компьютере. Возможно, там отходят контакты, и таким способом получится это выяснить.
• Если есть еще один ПК, или ноутбук, то попробуйте подключить его. Так мы сможем узнать в чем дело.
• Если интернет идет через маршрутизатор, то попробуйте подключить кабель от провайдера напрямую к компьютеру.

Решения я бы поделил на программные и аппаратные.

Сетевой кабель не подключен, хотя он подключен: решения проблемы

1 Я бы попробовал удалить сетевую карту с диспетчера устройств. После перезагрузи она должна восстановится автоматически. Зайдите в диспетчер устройств (проще всего найти его через поиск, или нажать сочетание клавиш Win + R и выполнить команду devmgmt.msc) .

Открыв вкладку "сетевые адаптеры" найдите сетевую карту. В зависимости от производителя и драйвера, название можем быть разным. В названии может быть "LAN". У меня, например, на ноутбуке это "Realtek PCIe GBE Family Controller". Кстати, обратите внимание, нет ли возле него желтого значка. Нажимаем на него правой кнопкой мыши и выбираем "Удалить устройство".

Подтверждаем удаление и перезагружаем компьютер. Возможно, после перезагрузки все заработает, и компьютер увидит подключенный сетевой кабель.

2 Проверяем настройки определения скорости и дуплекса. В диспетчере устройств нажмите правой кнопкой мыши на сетевую карту (как я показывал выше) и выберите "Свойства".

Дальше переходим на вкладку "Дополнительно". В списке найдите и выберите пункт "Spped&Duplex" . И слева в выпадающем меню установите значение "Auto Negotiation". Но если у вас там изначально был установлен данный вариант, то попробуйте поставить другое значение. Например: "100 Mbps Full Duplex". Можно попробовать разные варианты. Не забывайте нажимать Ok и перезагружать компьютер.

Просто часто бывает, что сетевая карта не может автоматически определить скорость и дуплекс.

3 Драйвер сетевой карты. Нужно попробовать переустановить его. Скачайте драйвер на сайте производителя самой карты (LAN), ноутбука, или материнской платы вашего компьютера и запустите установку. Можете посмотреть статью на эту тему: .

Другие причины, по которым компьютер не реагирует на подключение сетевого кабеля

1 Поломка сетевой карты. Правда, в таком случае, вы скорее всего не увидите ее в диспетчере устройств. Но бывает по-разному. Чтобы это выяснить, нужно подключить к ней другой кабель. Соединить с другим маршрутизатором, или провайдером. Или к этому же кабелю подключить другие устройство. 2 Проблемы у провайдера. Для примера: работник провайдера подключал интернет другому абоненту, и случайно отключил ваш кабель от оборудования, или кабель перебит где-то в подъезде. А может его кто-то специально обрезал. В таких случаях будет сообщение "Сетевой кабель не подключен". Нужно обращаться в поддержку провайдера. Только перед этим хорошо бы убедится, что проблема не в сетевой карте вашего компьютера. Так же не редко бывает, что пропадают контакты на коннекторе, в который обжат сетевой кабель от провайдера. Нужно просто заново и правильно . Или вызвать мастеров. 3 Проблема с роутером. Может быть. Но проверить все это очень просто. Отключите интернет от роутера (только если у вас не ADSL) , и подключите его напрямую к компьютеру. Если компьютер увидит сетевой кабель, то проблема либо в роутере, либо в кабеле, которым вы соединяете ПК с маршрутизатором. Так же можете глянуть статью: . 4 Неисправен сетевой кабель. И такое может быть. Но, если мы имеем введу кабель которым соединяем компьютер с роутером, то это легко проверить, подключив им другое устройство, или подключив кабель от провайдера напрямую к сетевой карте компьютера.

Подключение по кабелю может пригодится в двух случаях: когда в Вашем телевизоре нет встроенного (или внешнего) Wi-Fi модуля, и когда у Вас нет Wi-Fi роутера (или просто нет возможности подключиться к беспроводной сети) .

Мы рассмотрим два способа подключения:

• Соединение напрямую, с помощью LAN кабеля, который скорее всего есть у Вас дома (кабель, который проложил провайдер) .
• И подключение через роутер.

В обоих случаях нет ничего сложного.

Показывать я буду на примере телевизора LG 32LN575U.

Подключение через роутер

Например, у Вас стоит маршрутизатор, а в телевизоре нет Wi-Fi. Мы можем просто от роутера проложить сетевой кабель к телевизору.

Роутер у нас должен быть подключен к интернету и настроен.

Так же, нам понадобится сетевой кабель. Небольшой кабель идет в комплекте с маршрутизатором, или с телевизором. Но, если Вам нужен более длинный кабель, то можете сделать его сами, как написано тут , или зайти в какой-то компьютерный магазин и попросить обжать кабель нужной длины.

Один конец кабеля мы подключаем к роутеру, в желтый разъем (прошу прощения за качество фото) .

На телевизоре второй конец кабеля подключаем в сетевой разъем (RJ-45) . Лучше, что бы телевизор был включен.

Должно получиться как-то так:

Если все хорошо, то сразу после подключения кабеля на телевизоре должно появится окно с сообщением о том, что установлено соединение с проводной сетью (оно быстро пропадает) .

Все, интернет на телевизоре уже работает! Можете пользоваться всеми функциями Smart TV.

Подключение напрямую, сетевым кабелем от провайдера

Тут практически все так же, как и в предыдущем способе. Если Ваш провайдер использует технологию соединения “Динамический IP” (можете уточнить у поддержки) , то просто подключаем кабель к TV и все работает.

Но, если технология PPPoE , то здесь уже немного сложнее. Например на моем LG 32LN575U нет возможности настроить такое соединение. Тут уже только один вариант, установить роутер и поднять соединение на нем. И уже кабелем, или по Wi-Fi подключить телевизор.

Но, насколько я знаю, то например некоторые телевизоры Samsung умеют поднимать PPPoE соединение. Смотрите характеристики, уточняйте у производителя.

Задаем статический IP и DNS на телевизоре

Возможно, при подключении по LAN понадобится задать статический IP и DNS (провайдер так же может использовать эту технологию) , это можно сделать. Показываю как 🙂

Перейдите в Smart TV и выберите иконку сети (можно и через настройки) .

Нажмите кнопку Настроить подключение .

Выбираем кнопку Настройка вручную .

Кабель уже должен быть подключен!

Выбираем кнопку “Проводная” .

Телевизор построит карту сети и выдаст результат соединения с интернетом. Вот так (у Вас эта карта может отличаться, это нормально) :

Нажмите Готово . Все, проводная сеть со статическим IP настроена.

Провайдер делает привязку по MAC адресу. Где посмотреть MAC в телевизоре?

Если Ваш провайдер делает привязку по MAC адресу, и интернет уже привязан например к компьютеру, то подключить его к телевизору скорее всего не получиться. Нужно, что бы провайдер сменил привязку на MAC адрес телевизора.

В таком случае, нам нужно узнать MAC адрес нашего телевизор. Сделать это можно как правило в настройках.

В LG 32LN575U на вкладке Поддержка – Инф. о продукте/услуге .

На этом все. Если возникнут вопросы, то задайте их в комментариях! Всего хорошего!

Ещё на сайте:

Подключаем телевизор к интернету по сетевому кабелю (LAN) обновлено: Февраль 7, 2018 автором: admin

Коммутация локальных вычислительных сетей и внедрение Fast Ethernet (Практическоеруководство)

Введение

Коммутация локальных вычислительных сетей (ЛВС) и технологии Fast Ethernet были разработаны в ответ на потребность в повышении эффективности функционирования сетей Ethernet. Путем повышения пропускной способности эти технологии могут устранять “узкие места” в сети и поддерживать приложения, требующие большой скорости передачи данных. Привлекательность этих решений состоит в том, что вам не нужно выбирать то или другое. Они являются взаимодополняющими, так что эффективность функционирования сети чаще всего можно повысить путем использования обеих технологий.

Данное руководство было подготовлено, для того чтобы помочь Вам решить, когда и как внедрить технологии коммутации и Fast Ethernet для достижения максимального эффекта. Оно делится на две части.

Коммутация локальных вычислительных сетей и технология Fast Ethernet

Часть 1 бегло знакомит с различиями между коммутацией ЛВС и технологией Fast Ethernet. Она заканчивается выводами по обеим технологиям.

Решение общих проблем эффективности функционирования

Коммутация локальных вычислительных сетей и технологии Fast Ethernet

Как выбрать нужную технологию

Если ваша сеть Ethernet нуждается в большей пропускной способности, вы можете добиться этого путем добавления 10-портового коммутатора Ethernet или концентратора Fast Ethernet. Каждое из этих устройств обеспечивает суммарную пропускную способность 100 Мбит/с, но разными путями. Поясним это с помощью следующей аналогии.

Предположим, что каждый пакет в сети Ethernet доставляется посыльным на велосипеде. Предположим, что максимальная скорость велосипеда составляет 10 миль в час и имеется однополосная велосипедная дорожка, которую должны делить между собой все посыльные. Пока транспортный поток невелик, каждый велосипед может поддерживать максимальную скорость 10 миль в час. Однако, когда транспортный поток увеличивается, велосипеды вынуждены снижать скорость. Один способ повысить скорость доставки сообщений - расширить велосипедную дорожку. Если мы обеспечим в итоге десять полос движения, то с максимальной скоростью смогут ехать десять велосипедов, каждый по своей полосе. Добавление полос движения на велосипедной дорожке подобно сегментации сети, т.е. добавлению коммутатора Ethernet. Сегментация и коммутация обеспечивают дополнительные полосы для увеличения транспортного потока. Однако, если транспортный поток продолжает увеличиваться, то и этих полос может не хватить и велосипедисты снова будут вынуждены снижать скорость.

Другой способ - дать каждому посыльному более быстроходное транспортное средство. Например, автомобили, максимальная скорость которых составляет 100 миль в час. Это аналогично внедрению в сеть высокоскоростной технологии Fast Ethernet. Подобно Ethernet, Fast Ethernet обеспечивает только одну полосу для транспортного потока. Когда транспортный поток невелик, сообщение может доставляться автомобилем в десять раз быстрее, чем велосипедом. Действительно, каждый посыльный на автомобиле может доставить десять сообщений за то время, которое затрачивает посыльный на велосипеде для доставки одного сообщения.

Транспортный поток резко снижается, поскольку для доставки того же количества сообщений требуется меньше автомобилей.

Подобно тому, как велосипед никогда не сможет достичь скорости автомобиля, Ethernet никогда не сможет достичь скорости Fast Ethernet, независимо от того, сколько добавлено полос, или коммутаторов. Делая выбор между двумя технологиями, вы должны определить, удовлетворяет ли скорость, с которой Ваша сеть передает пакеты, условия незначительного трафика. Если скорость в порядке, потребности Вашей сети в повышении пропускной способности обеспечит коммутация. Если, однако, вам нужно меньшее время ответа или вы опасаетесь, что можете выйти за рамки коммутируемого решения 10 Мбит/с, выбирайте Fast Ethernet. Эта высокоскоростная технология необходима для серверов и рабочих станций, выполняющих критичные к скорости передачи приложения.

Ниже следует краткое изложение обеих технологий.

Коммутация ЛВС - что это такое и как она работает?

Коммутаторы представляют собой высокоскоростные многопортовые мосты, способные полностью пропустить 10 Мбит/с при Ethernet или 100 Мбит/с при Fast Ethernet - через каждый порт. Подобно мостам, коммутаторы принимают интеллектуальные решения о том, куда направить сетевой трафик, исходя из адреса назначения пакета. В результате коммутаторы могут значительно снизить ненужный трафик.

Коммутация не требует изменений в инфраструктуре Ethernet. Коммутатор может быть добавлен к существующей сети Ethernet без изменения сетевой кабельной системы, адаптеров, драйверов или любых других программных средств.

Коммутаторы ЛВС микросегментируют сеть

Коммутаторы ЛВС микросегментируют сеть - делят ее на меньшие сегменты (collision domains), а затем соединяют эти сегменты, давая им возможность связаться друг с другом. Путем сокращения числа узлов в сегменте микросегментация сокращает число коллизий и увеличивает доступную пропускную способность в расчете на один узел. А путем соединения сегментов через коммутаторы формируется единая ЛВС с потенциальной пропускной способностью, во много раз превышающей пропускную способность первоначальной односегментной ЛВС.

Каждый порт коммутатора фактически является входом в отдельный сегмент ЛВС. Этот сегмент может совместно использоваться многими станциями, присоединенными к концентратору, или может быть выделен для одного устройства - сервера или рабочей станции.

Коммутаторы ЛВС поддерживают параллельный трафик

В разделяемой (shared) сети Ethernet трафик, как правило, происходит только между пользователем и сервером, а одновременно может иметь место только один такой “диалог”. Добавление коммутатора в сеть обеспечивает несколько одновременных диалогов. Однако допускается только один диалог на сегмент.

Коммутаторы ЛВС фильтруют сетевой трафик

Коммутаторы могут также сокращать ненужный сетевой трафик. Они “заучивают” МАС - адреса устройств и сохраняют их в таблице. Используя эту таблицу, коммутаторы принимают интеллектуальные решения о том, куда передать трафик, исходя из адреса назначения каждого пакета. Путем фильтрации пакетов, адрес назначения которых находится в том же самом сегменте, что и адрес источника, коммутаторы могут ограничить сетевой трафик соответствующим сегментом.Остальные пакеты передаются в другой сегмент.

Коммутаторы ЛВС могут поддерживать полнодуплексный режим

Помимо этого, некоторые коммутаторы поддерживают дуплексный режим. Этот режим также поддерживается некоторыми сетевыми адаптерами, но не концентраторами. Соединение устройств, способных работать в дуплексном режиме, исключает коллизии и эффективно удваивает пропускную способность этого сегмента.

Fast Ethernet - его отличия от Ethernet

Fast Ethernet - результат развития технологии Ethernet. Базируясь на том же протоколе CSMA/CD (коллективный доступ с опросом канала и обнаружением коллизий), устройства Fast Ethernet работают со скоростью, в 10 раз превышающей скорость Ethernet. 100 Мбит/с. Fast Ethernet обеспечивает достаточную пропускную способность для таких приложений как системы автоматизированного проектирования и производства (CAD/CAM), графика и обработка изображений, мультимедиа. Fast Ethernet совместим с 10 Мбит/с Ethernet, так что интеграцию Fast Ethernet в вашу ЛВС удобнее осуществить с помощью коммутатора, а не маршрутизатора.

Маршрутизаторы являются дорогостоящим решением и их производительность ниже, чем у коммутаторов.

Сходства

Подобно Ethernet, Fast Ethernet представляет собой технологию коллективного пользования, основанную на конкуренции. Fast Ethernet использует такие же приложения и такие же инструментальные программные средства для управления и диагностики неисправностей. Это дает Вам возможность защитить свои капиталовложения в оборудование и обучение сотрудников ЛВС.

Различия

Для Fast Ethernet вам потребуются сетевые адаптеры и концентраторы, специально разработанные для 100 Мбит/с ЛВС. Однако, некоторые из новейших сетевых адаптеров могут работать как в сети Ethernet, так и в Fast Ethernet. К другим различиям относятся сетевая кабельная система, число повторителей и ограничения на длину кабеля.

Среда передачи данных

В Fast Ethernet используется только кабель - витая пара и волоконно-оптические кабели; коаксиальный кабель не поддерживается. Подобно наличию спецификаций кабелей Ethernet - 10BASE-T для кабеля с витыми парами, 10BASE2 для тонкого коаксиального кабеля, 10BASE5 для толстого коаксиального кабеля, 10BASE-F для волоконно-оптического кабеля, - существуют спецификации и для каждого типа кабеля Fast Ethernet. Они перечислены в таблице:

Как и в Ethernet, все типы кабелей Fast Ethernet могут присутствовать в одной и той же сети. Если у Вас имеются четыре пары категории 3, мы рекомендуем Вам использовать спецификацию 100BASE-T4. Это значительно дешевле, чем повторно прокладывать кабель от настольной системы к технологическому шкафу. Для самого технологического шкафа, в котором относительно легко заменить кабель, идеальным вариантом является 100BASE-TX, поскольку он обеспечивает дуплексные соединения коммутатора с коммутатором и коммутатора с адаптером.

Кроме того, хотя разъемы для 100BASE-TX Fast Ethernet такие же, как и для 10BASE-T Ethernet, следует использовать кабель категории 5. Для 100BASE-T4 требуются четыре пары кабеля категории 3, 4 или 5. Три из них нужны для передачи или приема пакетов, в то время как четвертая пара предназначена для прослушивания канала. Поскольку невозможно выделить пары для передачи или приема данных, 100BASE-T4 не может обеспечивать дуплексный режим. Разъемы для обеих этих спецификаций представлены ниже.

Число повторителей

Концентраторы расширяют радиус действия сети путем ретрансляции сигнала. Их называют также многопортовыми повторителями. Однако даже при наличии повторителей в сети существуют ограничения расстояния передачи пакетов. Всякий раз, когда сообщение ретранслируется, оно считается одной пересылкой повторителя (repeater hop).

В сети Ethernet максимально возможны четыре такие пересылки между любой парой устройств - серверов или рабочих станций - в одном и том же сегменте. В случае Fast Ethernet этот максимум равен двум. Если сеть приходится расширять и дальше, следует использовать коммутатор, мост или маршрутизатор.

Кроме того, все повторители Ethernet могут передавать сигнал на одно и то же расстояние. В случае Fast Ethernet имеются два типа повторителей: класса (I) и класса (II). Как правило:

• Повторители класса (I)
могут соединять кабели двух различных типов (например, 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX). При использовании устройств этого типа может производиться только одна пересылка между двумя сетевыми станциями в одном и том же сегменте.
• Повторители класса (II)
поддерживают кабели одного типа (например, 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX). При использовании этих повторителей может производиться до двух пересылок между любыми двумя сетевыми станциями в одном и том же сегменте.

Ограничения на длину кабеля

В Fast Ethernet появляется еще и другое определение: максимальный диаметр сети - длина кабеля между двумя оконечными станциями в одном и том же сегменте (см. иллюстрации). Для кабеля - витая пара максимальный диаметр сети составляет 205 метров. Волоконно-оптический кабель, конечно, может иметь большую длину. Возможны также комбинации медного и волоконно-оптического кабеля. Они указаны в таблице в конце части 1.

Кроме того, имеются ограничения на максимальную длину кабеля. Для витой пары она ограничена 100 метрами - как и у 10BASE-T Ethernet.

Из-за этих ограничений наращиваемые концентраторы и коммутаторы ЛВС приобретают даже большую значимость для Fast Ethernet, чем для сетей на основе Ethernet. Эти устройства снимают ограничения с размера сети Fast Ethernet.

С помощью наращиваемых концентраторов одна рабочая группа может быть расширена для охвата большего числа пользователей. Даже если к стеку добавить дополнительные модули, весь стек все равно рассматривается как один логический повторитель. Поэтому рабочая группа Fast Ethernet, созданная вокруг наращиваемого концентратора класса (I), может поддерживать десятки пользователей.

С помощью коммутаторов ЛВС многие рабочие группы могут быть соединены между собой для формирования большой ЛВС. Недорогие коммутаторы работают лучше, чем маршрутизаторы, обеспечивая более высокую эффективность функционирования ЛВС. Рабочие группы Fast Ethernet, включающие в себя один или два концентратора, могут соединяться через коммутатор Fast Ethernet с целью дальнейшего увеличения числа пользователей, а также охвата более обширной площади.

Решение общих проблем увеличения пропускной способности ЛВС

Причины общих проблем повышения пропускной способности ЛВС

На повышение пропускной способности сетей может воздействовать ряд факторов, например, быстродействие персональных компьютеров (ПК) и серверов, тип метода хранения информации на дисках, а также сетевая архитектура. В настоящее время, вследствие изменения характера трафика решающее значение приобретает грамотная проработка сетевой архитектуры. В прошлом наибольшая часть трафика - фактически целых 80% - была локальной, ограниченной рабочей группой, в то время как по сетевой магистрали проходило всего лишь около 20% пакетов. Сегодня, при с распределенном характере приложений клиент-сервер, в сочетании с доступом к Internet/интрасети и приданием особого значения центральным серверам для улучшения администрирования, управления и безопасности, эти процентные соотношения изменились. В результате сегодняшние сети требуют более высокоскоростных сетевых магистралей.

Если эти факторы были учтены, а производительность ЛВС по-прежнему остается недостаточной, самое время проверить коэффициент использования пропускной способности сети. Когда этот коэффициент приближается к 40%, эффективность начинает снижаться. Это снижение производительности часто можно объяснить конкуренцией клиентов и/или тем, что сервер ЛВС становится “узким местом” в сети.

Если сеть является управляемой, вы можете добиться желаемого коэффициента при помощи программного обеспечения, основанного на протоколе SNMP (простой протокол управления сетью). Кроме того, некоторые из новейших концентраторов и коммутаторов содержат комплект световых индикаторов, позволяющих визуально определить коэффициент использования пропускной способности.

Что вызывает конкуренцию клиентов?

Ethernet является технологией коллективного использования канала. В типичной ЛВС пропускная способность 10 Мбит/с используется совместно всеми рабочими станциями и серверами. Если к ЛВС добавляется больше пользователей (клиентов), увеличивается сетевой трафик. Ключевыми факторами, способствующими росту сетевого трафика, являются такие приложения клиент/сервер, как Lotus Notes и служебный протокол SAP, программы доступа в Internet, а также приложения, использующие графические файлы. Они увеличивают конкуренцию в сети, снижая среднюю доступную пропускную способность в расчете на одного пользователя.

Даже несколько пользователей, одновременно обращающихся к стандартным офисным приложениям, как, например, Microsoft Office, могут “поглотить” пропускную способность 10 Мбит/с ЛВС коллективного пользования. При таком сценарии Fast Ethernet коллективного пользования, как правило, превзойдет коммутируемый Ethernet со скоростью 10 Мбит/с.

Что приводит к возникновению “узких мест”?

В сети клиент/сервер диалоги происходят только между пользователем (или клиентом) и сервером. Каждый сервер ставит в очередь запросы от многих клиентов и передает данные небольшими пакетами каждому из них по очереди.

Если сервер не успевает обрабатывать запросы своих клиентов, он становится “узким местом”, снижающим эффективность функционирования сети.

Как можно решить эти проблемы?

Конкуренция из-за увеличенного трафика может быть снижена путем сегментации сети. Пользователи, работающие с приложениями, требующими интенсивной пропускной способности, могут быть объединены в рабочие группы Fast Ethernet.

Как только сеть будет сегментирована, можно устранить “узкие места” путем соединения каждого сервера с выделенным сегментом Ethernet или Fast Ethernet (преимущественно в дуплексном режиме) или путем подключения серверов к небольшой рабочей группе Fast Ethernet, так чтобы они могли совместно использовать пропускную способность 100 Мбит/с этого сегмента.

Сценарии, иллюстрирующие эти проблемы, и их решения для сетей Ethernet различных размеров, представлены на последующих страницах.

Проблема 1: Высокий уровень конкуренции клиентов в малой сети

Малая сеть коллективного пользования состоит из нескольких рабочих станций и сервера, подключенных к двум концентраторам Ethernet 10BASE-T, соединенным в каскаду, как, например, 8-портовые концентраторы EtherEZ™ фирмы SMC.

Из-за интенсивного трафика время отклика очень велико.

Решение 1: Сегментирование через сервер и подключение мощных пользователей к сегменту Fast Ethernet

Установка в сервер двухканального сетевого адаптера создаст два независимых сегмента ЛВС.

1. Установить в сервере двухканальную плату, например, PCI-плату EtherPower™ 10/100 фирмы SMC. С помощью этого адаптера, который поддерживает функцию Auto-Negotiation, каждый канал может работать независимо на скорости 10 или 100 Мбит/с.
2. Отсоединить концентраторы друг от друга и заново подключить их по одному к каждому каналу сервера.
3. Если некоторые клиенты используют приложения, требующие высокой пропускной способности, установить в них адаптеры Fast Ethernet, напр. РСI- адаптер EtherPower™ 10/100 корпорации SMC. Затем заменить один из концентраторов Ethernet моделью Fast Ethernet, напр. EZ Hub™ 100 фирмы SMC. Этот концентратор класса II является каскадируемым и имеет восемь портов 100BASE-TX. Наконец, подключить мощных клиентов к новому концентратору.

Проблема 2: “узкие места” и конкуренция клиентов в небольшой сети

Небольшая сеть, показанная ниже, состоит из нескольких рабочих станций и пары серверов, соединенных с концентраторами Ethernet 10BASE-T, подключенными в каскаду, напр. EtherEZ™ фирмы SMC. Эта сеть включает в себя 16-портовый концентратор и два 8-портовых концентраторов.

16-портовый концентратор оснащен световыми индикаторами, показывающими степень использования пропускной способности и уровень коллизий. Из-за напряженного трафика индикаторы показывают, что пропускная способность приближается к 40% и число коллизий растет.

Решение 2: Сегментирование сети через коммутатор Ethernet и подключение серверов к выделенным сегментам Fast Ethernet

Сегментация сети уменьшает число пользователей в каждом сегменте и повышает среднюю доступную пропускную способность в расчете на одного пользователя. Подключение каждого сервера к выделенному каналу Fast Ethernet даст возможность быстрее обслуживать запросы.

1. Установить коммутатор Ethernet, например, EZ Switch™ 8+2 фирмы SMC. Этот коммутатор имеет 8 портов 10BASE-T и два порта 100BASE-TX и поддерживает дуплексный режим на каждом из портов.
2. Отсоединить серверы от концентратора и установить в каждом из них сетевые адаптеры Fast Ethernet, напр. РСI-платы EtherPower™ 10/100 фирмы SMC.
3. Заново подключить серверы к портам 100BASE-TX коммутатора и сконфигурировать эти порты для работы в дуплексном режиме.
4. Присоединить каждый концентратор (максимум шесть) к свободным портам коммутатора.

Технология: коммутируемый Ethernet, введенный Fast Ethernet. Суммарная пропускная способность: 460 Мбит/с.

Проблема 3: Сервер становится “узким местом” в сети средних размеров

Сеть средних размеров состоит из нескольких рабочих станций и серверов, соединенных со стеком повторителей, напр., наращиваемых концентраторов TigerStack™ корпорации SMC. Эта сеть включает в себя четыре концентратора 10BASE-T: две 14-портовые модели и две 28-портовые модели.

Концентраторы TigerStack выпускаются также с разъемами для коаксиального и волоконно-оптического кабеля. Все модели могут объединяться в стек до восьми концентраторов.

Из-за растущего трафика время ответа в сети также растет, а при использовании приложений, требующих интенсивного обмена данных, серверы не успевают обрабатывать запросы.

Решение 3: Сегментирование сети через коммутатор Ethernet и подключение серверов и мощных пользователей к сегменту Fast Ethernet.

Сегментация сети уменьшает число пользователей на сегмент и повышает среднюю пропускную способность в расчете на одного пользователя. Подключение серверов и мощных пользователей к сегменту Fast Ethernet дает этим устройствам возможность совместно использовать пропускную способность 100 Мбит/с.

1. Установить коммутатор Ethernet, например, 8-портовый коммутатор TigerSwitch™ 8+2ТX фирмы SMC. Этот коммутатор имеет восемь портов 10BASE-T и два порта 100BASE-TX.
2. Разделить стек Ethernet на не более чем восемь сегментов.
3. Подключить каждый сегмент к отдельному порту коммутатора.
4. Отключить мощных пользователей и серверы от стека и установить в каждом из них сетевой адаптер Fast Ethernet, напр., PCI-плату EtherPower 10/100 фирмы SMC.
5. Подключить концентратор Fast Ethernet, напр., TigerStack 100 фирмы SMC, порту 100BASE-TX коммутатора и подключить серверы и мощных пользователей к новому концентратору. Этот наращиваемый концентратор выпускается в 12- и 24-портовых моделях.

Проблема 4: “узкие места” сервера и конкуренция клиентов в большой сети совместного пользования

Сеть, показанная ниже, состоит из нескольких рабочих станций и серверов, подключенных к стеку концентраторов, напр., TigerStack фирмы SMC. Этот стек состоит из восьми концентраторов и имеет разъемы 10BASE-T, а также разъемы для коаксиального и волоконно-оптического кабеля.

Каждый отдельный концентратор TigerStack может быть разделен на два, три или четыре сегмента. Таким образом, максимальное число сегментов в стеке, состоящем из восьми концентраторов - 32 сегмента.

TigerStack также может управляться по протоколу SNMP. Благодаря этому, оптимальное использование пропускной способности может быть достигнуто при помощи любой программы управления на базе SNMP. Из-за напряженного трафика и применения приложений, требующих интенсивного обмена данными, коэффициент использования пропускной способности приближается к 40%.

Технология: Ethernet совместного пользования. Суммарная пропускная способность: 10 Мбит/с.

Решение 4: Внедрение сети Fast Ethernet для серверов и мощных пользователей, сегментирование обеих сетей и сегментов через коммутатор Fast Ethernet

Превращение серверов в выделенные сегменты Fast Ethernet обеспечит им подключение к отдельным каналам по 100 Мбит/с, что повысит скорость обслуживания запросов.

1. Установить коммутатор Ethernet, например, 16-портовый TigerSwitch 16+2 фирмы SMC. Этот коммутатор имеет 16 портов 10BASE-T и два порта по 100BASE-TX.
2. Разделить стек не более чем на 16 сегментов и соединить каждый сегмент с отдельным портом в коммутаторе.
3. Добавить коммутатор Fast Ethernet, например, TigerSwitch 100 фирмы SMC. Этот коммутатор имеет 8 портов 10BASE-TX с функцией Auto-Negotiation.
4. Отсоединить серверы и мощных пользователей от стека и установить сетевые адаптеры Fast Ethernet, напр., PCI-плату EtherPower 10/100 фирмы SMC.
5. Соединить коммутатор Ethernet с коммутатором Fast Ethernet через uplink порт Fast Ethernet. Соединить также два из имеющихся серверов непосредственно с теми коммутируемыми портами Fast Ethernet, которые были сконфигурированы для работы в дуплексном режиме.Подключить к сети стек концентраторов Fast Ethernet, например, TigerSwitch 100 фирмы SMC, для мощных пользователей и остальных серверов. Разделить этот стек не более чем на пять сегментов и подключить каждый сегмент к отдельному порту коммутатора Fast Ethernet.

Технология: коммутируемый Ethernet и коммутируемый Fast Ethernet. Суммарная пропускная способность: 1160 Мбит/с.

Конкуренция клиентов может быть снижена посредством:

• сегментации сети и подключения сегментов к серверу или коммутатору для повышения доступной пропускной способности в расчете на одного пользователя;
• добавления небольшой рабочей группы Fast Ethernet для мощных пользователей, так чтобы они могли отдельно использовать пропускную способность 100 Мбит/с высокоскоростного сегмента.

“узкие места” сервера могут быть устранены посредством:

• сегментации сети с помощью коммутатора и соединения серверов непосредственно с коммутируемыми портами, так чтобы каждый из них имел выделенную пропускную способность 10 или 100 Мбит/с (а если и порты, и сетевые адаптеры поддерживают дуплексный режим, то обеспечивается скорость 20 или 200 Мбит/с);
• добавления небольшой рабочей группы Fast Ethernet для группы серверов, так чтобы они могли совместно использовать пропускную способность 100 Мбит/с высокоскоростного сегмента.

План достижения успеха

При планировании интеграции Fast Ethernet в ЛВС Ethernet следует принимать во внимание ряд факторов. На первом этапе следует проверить свою сеть Ethernet.

Может ли она использоваться совместно с Fast Ethernet? Является ли коммутируемой? Управляемой? Следующий этап -систематизация причин, по которым Вы планируете внедрить Fast Ethernet в свою ЛВС Ethernet. Вы хотите повысить эффективность функционирования серверов? Поддержать высокоскоростные приложения? Снизить конкуренцию клиентов? Или вы просто хотите подстраховаться, прежде чем объем трафика превысит пропускную способность Вашей сети и изменения станут абсолютной необходимостью? В заключение требуется определить, сколько пользователей и серверов Fast Ethernet будут подключены к сети.

При разнообразии сетевых продуктов на сегодняшнем рынке интеграция Fast Ethernet в ЛВС Ethernet может выглядеть по-разному. Однако любое решение включает:

сегментацию сети для снижения конкуренции и обеспечения большей пропускной способности для серверов и мощных пользователей;

дополнительную коммутацию для подсоединения отдельных сегментов.

Надеемся, что методы, описанные настоящем руководстве, помогут Вам разобраться в проблемах Вашей ЛВС, так что вы сможете подойти к задаче выбора приемлемого решения профессионально и уверенно.