1.1. Общие сведения о технологии Ethernet
Стандартизацией технологий локальных сетей занимается Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, или, сокращенно IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Стандарты, разрабатываемые этой организацией, имеют определенную нумерацию.
Группа стандартов, имеющих отношение к локальным сетям, имеет номер 802 – по номеру рабочей группы, которая еще в 80-х годах начала заниматься стандартизацией ЛВС. Сегодня в группу 802 входит множество подгрупп, среди которых можно отметить IEEE 802.3, занимающуюся разработкой стандартов Ethernet -сетей, использующих метод доступа к среде CSMA/CD.
Технология Ethernet получила свое название благодаря своему создателю – Роберту Меткалфу. Он и его коллеги занимались работой над сетевыми технологиями в одной из лабораторий Xerox больше тридцати лет тому назад.
1.1.1. Общие характеристики сети 100Base-TX, Gigabit Ethernet
В качестве сред передачи данных разные версии Ethernet используют коаксиальный кабель, витую пару и оптоволокно. Сети на коаксиале морально устарели (хотя они все еще существуют), оптоволокно (наилучший по скорости и помехоустойчивости вариант) слишком дорого для широкого распространения, а витая пара стала самой распространенной средой передачи данных для локальных сетей.
Группа спецификаций IEEE 802.3 включает в себя немало стандартов, среди которых мы отметим несколько.
100Base-TX – наиболее актуальный для небольших локальных сетей. Эту технологию называют еще Fast Ethernet или 100 Mbit- Ethernet. Данное наименование может относиться и к другим реализациям Ethernet, но здесь под Fast Ethernet мы подразумеваем именно 100Base-TX.
Пропускная способность такой сети равняется 100 Мбит/с, в качестве среды передачи данных используется витая пара – в частности, для небольших локальных сетей наиболее актуально применение неэкранированной витой пары 5-й категории, так же возможно использование экранированной витой пары.
Gigabit Ethernet – гигабитный Ethernet – локальная сеть с пропускной способностью 1000 Мбит/с. Оборудование для этого вида Ethernet -сетей пока еще достаточно дорого, хотя вполне доступно. Существуют несколько вариантов Gigabit Ethernet - 1000Base-X, 1000Base-LX, 1000Base-SX, 1000Base-CX, 1000Base-T. В качестве физической среды передачи данных он может использовать ту же витую пару 5-й категории, что и Fast Ethernet, однако для подобной сети лучше всего подходят оптоволоконные линии связи.
1.1.2. Пропускная способность локальной сети
Пропускной способностью называется скорость передачи данных по линии связи. Единица измерения пропускной способности сети – бит в секунду. Существуют и альтернативные единицы измерения – например – пакет в секунду. Бит, как наименьшая единица информации, может принимать всего два значения – единица или ноль. Современные линии связи позволяют достигать очень высоких скоростей передачи данных и для удобства используют производные единицы измерения скорости – килобит в секунду (Кбит/с), мегабит в секунду (Мбит/с), гигабит в секунду (Гбит/с) и так далее.
"Сетевые" килобиты и мегабиты соответствуют традиционным метрическим величинам, принятым в других отраслях науки. То есть 1 Кбит/с соответствует 1000 Бит/с.
Для многих из нас удобнее работать с обычными "компьютерными" единицами количества информации, чем с метрическими. Для того, чтобы перейти от мегабитов и килобитов к мегабайтам и килобайтам нужно руководствоваться следующими соображениями. Во-первых, один байт равен восьми битам, а во-вторых, килобайт равен 1024 байтам, мегабайт 1024 килобайтам и так далее. То есть для того, чтобы перевести пропускную способность 100-мегабитной линии связи в мегабайты надо найти количество байтов, соответствующее 100 мегабитам и два раза разделить полученное значение на 1024. Считаем. 100 Мбит/с – это 100 000 000 Бит/с или 12 500 000 Байт/с (100 000 000/8). Теперь переходим к килобайтам в секунду. 12 500 000/1024=12207 Кб/с. Делим полученное значение в килобайтах на 1024 и получаем 11,9 Мб/с. Получается, что 100 Мбит/с – это примерно 12 Мбайт/с.
Говоря о пропускной способности линии связи надо учитывать, что она редко достигает максимальных для какой-либо технологии значения по причинам помех в линиях связи, ошибок в работе оборудования и так далее. Так же надо учитывать, что часть пропускной способности тратится на передачу служебной информации – в результате, например, линия связи с теоретической пропускной способностью в 12 Мбайт/с может передавать полезные данные со скоростью на несколько Мбайт/с меньшей, чем эта величина.
Прежде чем говорить о других свойствах сети, обсудим метод доступа к среде передачи данных, который в ней используется.
1.1.3. CSMA/CD
Выше мы упоминали метод доступа к среде передачи данных CSMA/CD, который используется в Ethernet -сетях.
CSMA/CD расшифровывается как Carrier Sense Multiply Access with Collision Detection - метод коллективного доступа с опознанием несущей и обнаружением коллизий. CSMA/CD используется в сетях с общей средой передачи данных – в случае с Ethernet – это кабель. Все компьютеры, подключенные к сети, могут принимать сигналы друг от друга, но одновременно обмениваться данными могут лишь два компьютера.
Для того, чтобы лучше понять, как же работает метод доступа CSMA/CD, попытаемся представить себе небольшую Ethernet -сеть из 8 компьютеров в виде комнаты, где разместились 8 человек, которые хотят пообщаться. Среда передачи данных – это воздух комнаты, посредством которого распространяются звуки, произносимые людьми. Одновременно могут общаться лишь два человека – если в маленькой комнатке одновременно начнут разговаривать несколько человек – да еще и в полный голос – всем придется туго – разобрать кто что сказал станет довольно сложно. А если в разговор двух людей случайно вклинится еще кто-нибудь – разговора может и не получиться – слова будут заглушены нежданным собеседником, их придется повторять или даже начинать разговор заново. Но в нашей воображаемой комнате существуют правила – двое могут непрерывно общаться лишь определенное время, замолкая после этого и давая возможность поговорить другим.
Точно так же и в случае с CSMA/CD – когда два компьютера общаются, остальные молчат. Когда эти компьютеры замолкают, другие могут начать разговор. Причем, в сети возможны исключительные ситуации – так называемые коллизии. Они случаются, например, если два компьютера одновременно начали передачу данных другим компьютерам. Сигналы в сети смешиваются, и на короткое время в сети возникает "молчание", после которого опять начинается передача данных. Понятно, что если в сети будет неисправная сетевая карта, которая будет непрерывно посылать в сеть сигналы (ее можно сравнить с участником вышеописанной беседы, который без остановки что-то кричит), работа сети будет остановлена.
Это очень упрощенное описание CSMA/CD, которое, однако, дает достаточно полное представление об этом методе доступа к среде и об особенностях работы Ethernet -сети. А теперь давайте рассмотрим еще некоторые характеристики Ethernet -сети.
1.1.4. Ограничения стандарта 100Base-TX
Стандарт 100Base-TX имеет определенные ограничения на структуру сети, построенной в соответствии с ним.
В частности, стандарт вводит ограничение на длину сегмента сети в 100 метров (на самом деле эта длина ограничена 94 метрами, но мы здесь и далее будем использовать круглую цифру 100). То есть, вы можете подключить к коммутатору несколько компьютеров кабелями, длина каждого из которых составляет 100 метров.
В стандарте существует такое понятие, как домен коллизий – сегмент сети, все узлы которого способны распознать коллизию независимо от места в сети, где она произошла. Именно для того, чтобы узлы могли правильно распознавать коллизии, и вводится ограничение на длину кабелей.
1.2. Топологии локальных сетей
Топология – это способ связи нескольких компьютеров в сеть.
Простейшая топология локальной сети – это связь двух компьютеров. Такую сеть можно организовать и по стандартам Ethernet, соединив сетевые карты двух машин особым образом разведенным кабелем.
Итак, простейшая топология – это одна связь, соединяющая два узла сети. На такую топологию похожа кольцевая топология, все узлы которой соединены в кольцо. Данные в такой сети обычно передаются от компьютера к компьютеру в одном направлении. Еще одна топология носит название общая шина. Она свойственна устаревшим Ethernet -сетям, построенным на основе коаксиального кабеля.
В настоящий момент наибольшее распространение получила топология "звезда" (рис. 1.1.) - актуальна она и для Ethernet -сетей. В центре "звезды" находится хаб ( коммутатор, концентратор, повторитель) от которого отходят провода, соединяющие его с компьютерами.
(рис 1.1) Топология "звезда"Звездообразная топология отличается от шинной повышенной надежностью. Если какая-нибудь связь в шинной топологии будет повреждена, то сеть будет разбита на два независимых сегмента. А повреждение кабеля при звездообразной организации сети ведет лишь к отключению от коммутатора одного из компьютеров.
Надо отметить, что коммутаторы (а также маршрутизаторы) могут объединяться, образуя таким образом топологию "иерархическая звезда" - несколько обычных "звезд", соединенных линиями связи.
Существуют и другие топологии. Например, для глобальных сетей характерна ячеистая топология, когда от одного узла сети связи могут идти к нескольким другим. Полный вариант ячеистой топологии – это полносвязная топология – когда каждый из узлов сети имеет интерфейсы для связи со всеми остальными.
1.3. Особенности выбора и эксплуатации оборудования
Выбор сетевого оборудования – это довольно просто. Надо лишь определиться с тем, какое оборудование вам нужно, а уже после этого подумать над бюджетом будущих покупок.
Для построения Ethernet -сети вам понадобится следующее оборудование:
Сетевые карты – по одной на каждый компьютер.
Коммутатор – устройство, к которому подключаются все кабели от сетевых карт компьютеров.
Кабели.
Теперь давайте поговорим обо всем этом подробнее.
1.3.1. Встроенные сетевые карты
Сетевая карта занимается передачей информации между компьютерами сети. Она принимает данные от компьютера, преобразует их в форму, подходящую для передачи по сети, отправляет в сеть, принимает данные от других компьютеров и, обработав их, передает в компьютер.
Прежде чем заниматься выбором сетевой карты, поинтересуйтесь – может быть в компьютерах, которые вы собираетесь объединять, уже есть сетевые карты. Часто их встраивают в материнские платы, встроенные карты есть в большинстве ноутбуков.
Для того, чтобы понять, есть ли в вашем ПК встроенная сетевая карта, поищите на его задней стенке (или, для ноутбуков – на боковой или задней поверхности компьютера) разъем, похожий на тот, который изображен на рис. 1.2.
(рис 1.2) Разъем для подключения сетевого кабеля Если такой разъем найден – это значит, что выбирать дополнительную сетевую карту вам, скорее всего, не нужно. Встроенные сетевые карты обеспечивают достаточный уровень производительности и подходят для нормальной работы в локальной сети. Некоторые материнские платы имеют встроенные сетевые карты стандарта Gigabit Ethernet.
1.3.2. Серверные карты
Если вы собираетесь использовать компьютер в роли сервера (особенно, если вы рассчитываете построить достаточно большую сеть – начиная с 5-8 компьютеров, и считаете, что нагрузка на ваш сервер будет достаточно большой – то есть, что компьютерам сети часто придется обращаться к нему), подумайте о специальной сетевой карте для серверов. Поищите такую карту в местных компьютерных магазинах – обычно серверные сетевушки стоят больше простых, но это – достойное вложение в вашу локальную сеть.
1.3.3. Дополнительные стандарты и производители
Подавляющее большинство современных сетевых карт (рис. 1.3.) являются полноценными решениями, поддерживающими массу стандартов и технологий, имеющих встроенные процессоры для обработки сетевой информации.
Однако, если вы хотите добиться от вашей сети каких-то особенных результатов (например, передачи данных со скоростью 200 Мбит/с), вам придется очень внимательно выбирать оборудование. Лучше всего чтобы оно было от одного и того же производителя (речь идет не только о сетевых картах, но и о коммутаторах ) и поддерживало интересующие вас стандарты.
(рис 1.3) Сетевая карта Fast Ethernet Genius GF100TXV Что касается производителей сетевых карт – здесь очень сложно порекомендовать что-то конкретное. Учтите только, что если вы собираетесь выжать все из вашей локалки (в частности, использовать кабели, длина которых близка к максимально допустимым стандартами 100 метрам), есть смысл ориентироваться на качественные и достаточно дорогие карты известных производителей – так выше вероятность того, что ваша сеть будет работать стабильно и быстро.
В то же время, если вы создаете сеть на три-четыре компьютера, которые стоят в паре смежных комнат, вы можете купить самые дешевые карточки и вряд ли что-то будет работать не так, как вам того хочется.
Говоря о выборе сетевых карт надо отметить, что существует стандарт по передаче данных в Fast Ethernet -сети со скоростью 200 Мбит/с (и 2000 Мбит/с для Gigabit Ethernet ). Дело в том, что в обычном режиме работы данные передаются на скорости 100 Мбит/с в так называемом полудуплексном режиме, а 200 Мбит/с можно получить на тех же линиях связи, но в режиме полнодуплексном. Если вы хотите повысить скорость – внимательно выбирайте оборудование.
Еще одна технология, которая может вас заинтересовать, называется Power over Ethernet ( IEEE 802.3 af). Заключается она в возможности подачи питания на различные устройства по Ethernet -сети.
Помимо сетевых карт, которые подключаются к системе по шине PCI, существуют USB- сетевые карты и карты, рассчитанные на разъем PCMCIA в ноутбуках, не оснащенных встроенным сетевым адаптером.
Сетевая карта имеет так называемый MAC (Media Access Control) адрес, который идентифицирует ее в компьютерной сети.
1.3.4. Брать ли OEM-карты?
Выбирая сетевую карту, вы можете столкнуться с устройствами в так называемой OEM-комплектацией – такая карта обычно продается в пластиковом антистатическом пакете, иногда к ней прикладывают CD с софтом, иногда – нет. В отличие от карт, которые поставляются в красивых коробочках, содержащих помимо самой карточки инструкцию по эксплуатации и драйвера.
OEM-карты стоят дешевле и если вы не боитесь провести какое-то время в Интернете в поисках драйверов для вашей сетевушки (при условии, что Windows не установит ее самостоятельно) – можете смело покупать OEM-версию карты. В то же время, кому-то может понравится более дорогая, но красиво упакованная карта, снабженная драйверами, бонусными программами и прочими приятными мелочами. Выбор за вами. А теперь поговорим о коммутаторах
1.3.5. Коммутаторы
Коммутатор (рис. 1.4.) или, по-английски, Switch, оснащен некоторым количеством портов (часто встречаются 4, 5 или 8-портовые коммутаторы ), к которому подключаются кабели от сетевых карт компьютеров.
(рис 1.4) 8-портовый коммутатор Compex PS2208B Существует сетевой термин "хаб", или, по-английски "hub" - так называют концентраторы, но данное понятие прочно вошло в сетевой жаргон и теперь хабом можно назвать и коммутатор и концентратор. Разница между коммутатором и концентратором заключается в следующем. Концентратор или повторитель – это устройство, которое, получив сигнал на один из своих портов, просто усиливает и отправляет на другие порты, а коммутатор подходит к этой проблеме интеллектуально, отправляя сигналы только на тот порт, которому они предназначены. В результате повышается производительность сети.
Сегодня практически все сетевые устройства для создания малых сетей, которые можно найти в продаже, относятся именно к коммутаторам.
Выбирая коммутатор, нужно исходить из следующих соображений.
Решите, какая скорость передачи данных вам необходима. Если вы строите обычную домашнюю сеть и не собираетесь делать в нее достаточно большие вложения – скорее всего вы остановитесь на 100-мегабитном Fast Ethernet – скорости в 100 Мбит/с (реально – меньшей) хватит вам для практически любых сетевых дел – от игр до просмотра потокового видео. В то же время, если вы уверены, что в вашей сети будут постоянно копироваться большие объемы информации, если вы собираетесь использовать какой-то из компьютеров в качестве сетевого хранилища файлов, на котором, к тому же, осуществляется архивация больших объемов данных с других машин – подумайте о Gigabit Ethernet.На рынке подержанных устройств вы можете найти 10-мегабитные сетевые устройства, которые продаются буквально за копейки. Лучше всего не обращайте на них внимание – 10 Мбит – сегодня это слишком мало для проводной сети.
Определитесь, сколько и каких портов вам необходимо. От количества портов зависит количество сетевых устройств (компьютеров и т.д.), которые можно подключить к коммутатору. Например, обычные коммутаторы могут содержать лишь RJ-45 разъемы для подключения витой пары. Некоторые коммутаторы, обычно – рассчитанные на работу с Gigabit Ethernet, могут содержать так же GBIC-порты для подключения оптических модулей. Гигабитный Ethernet прекрасно чувствует себя при работе с витой парой пятой категории, однако если вы не стеснены в средствах, оптика предпочтительнее. По поводу количества портов – лучше всего взять коммутатор с небольшим запасом – вполне возможно, что ваша сеть расширится или вам надо будет подключить к ней дополнительного пользователя. Учтите, что вы можете расширять вашу сеть, просто объединяя коммутаторы сетевым кабелем.
Уточните в инструкции к вашему коммутатору как можно объединить его с другими подобными устройствами. В частности, там может быть указан порт, предназначенный для объединения коммутаторов, возможно – какие-то настройки, однако современные коммутаторы обычно объединяются довольно просто – их достаточно соединить обычным сетевым кабелем, используя любой из портов.
После решения этих вопросов вам остается лишь выбрать конкретную модель коммутатора. Как правило, для домашней сети вполне хватит любого недорогого устройства. Однако на нем не следует слишком экономить.
Выбрав коммутатор, поищите информацию о нем в Интернете – в особенности обратите внимание на тесты и обзоры устройства и на отзывы пользователей об этом коммутаторе. Если отзывы и тесты вызывали у вас положительное впечатление – можете смело покупать устройство. Ну а если возникли сомнения – поищите еще немного. От стабильности работы коммутатора зависит работа всей сети, поэтому его выбору стоит уделить время.
Помимо коммутаторов и концентраторов существуют сетевые устройства, называемые маршрутизаторами. Это – наиболее "умные" и дорогие устройства, они умеют объединять различные сети. Маршрутизаторы в чистом виде редко находят применение в домашних сетях. Однако, если ваша сеть включает в себя сегменты, построенные по различным технологиям (например – Ethernet -сегмент и Wi-Fi сегмент), вы можете использовать так называемую точку доступа для Wi-Fi сетей, которая поддерживает Ethernet -интерфейс и может связывать сети, построенные по различным технологиям.
Фактически, такая точка доступа и есть "домашний" маршрутизатор. Так же вы можете настроить в качестве маршрутизатора (или, по крайней мере, моста) один из компьютеров сети, на котором установлено несколько сетевых адаптеров – причем, необязательно адаптеров для работы с сетями, построенными по разным технологиям. Теперь давайте обсудим особенности выбора сетевых кабелей.
1.3.6. Кабельные системы
Выше мы упоминали об UTP и STP 5-й категории. Это – основные типы кабелей, используемые для построения Ethernet -сетей на 100 и 1000 Мбит/c.
UTP (рис. 1.5.) расшифровывается Unshielded Twisted Pair – то есть неэкранированная витая пара Такой кабель представляет собой 8 скрученных попарно медных изолированных проводников, заключенных в общую изоляцию. На концах кабеля расположены разъемы RJ-45.
STP расшифровывается как Shielded Twisted Pair – то есть экранированная витая пара. Такой кабель стоит дороже чем UTP, но лучше защищен от помех.
(рис 1.5) UTP 5-й категории с установленным разъемом RJ-45И тот и другой тип кабелей отлично подходят для создания небольшой сети (для большой, кстати, они тоже подходят).
Обычно для связи компьютеров внутри помещений используют UTP, а когда требуется, например, перебросить кабель между домами – STP, в особенности – специальный кабель для уличной проводки. Для уличной проводки можно использовать и другие кабели. Например – кабель полевой дальней связи П-296 можно назвать отличным выбором.
Выбирая кабельную систему для вашей локальной сети, заранее продумайте расположение коммутатора и компьютеров, посчитайте расстояния от компьютеров до коммутатора и, прибавив на всякий случай по паре метров, идите в компьютерный магазин. Очень часто в продаже можно встретить кабели длиной по 5 метров (бывают и другие длины), уже обжатые (то есть с установленными разъемами) и упакованные в пластиковые пакеты. Вы можете приобрести такие кабели для вашей сети. Так же вы можете попросить продать вам кабели, нарезанные кусками нужной вам длины, которые вам могут обжать прямо в магазине. Ну а если вы собираетесь сами обжимать кабели – купите вдобавок к проводам по паре разъемов на каждый.
1.4. Установка оборудования
1.4.1. Сетевые карты
Установка сетевых карт с интерфейсом USB проблем не вызовет – это не сложнее, чем подключить к компьютеру обычную мышь или клавиатуру. Установка же карты, которая соединяется с ПК посредством шины PCI или PCI Express может вызвать некоторые трудности у пользователей, не имеющих опыта работы в открытом системном блоке.
Давайте рассмотрим некоторые правила, которые позволят вам установить PCI- сетевую карту без приключений.
Прежде чем работать в системном блоке, отключите от него все кабели и постарайтесь расположить его в таком месте, где вам будет удобно с ним работать. Например, поставьте на письменный стол. На практике этот этап часто пропускают, работая в открытом системном блоке, не вытаскивая его из-под компьютерного стола, где он обычно стоит. Так тоже можно работать, но если вы не опытны, помните, что работая в тесноте вы можете случайно уронить на хрупкие компоненты компьютера инструменты (отвертку, плоскогубцы) или винтики, которыми крепятся карты расширения, жесткие диски, CD-дисководы. Когда вы откручиваете (или выламываете – как в случае с заглушками напротив слотов расширения) что-нибудь неподатливое отверткой – она может сорваться. К тому же, в тесноте и при плохом освещении вы можете просто не заметить что-нибудь важное, неправильно установить карту (например, не вставив ее в слот достаточно плотно) и так далее. Поэтому, если вы неуверенно чувствуете себя
в системном блоке – вытаскивайте его на письменный стол, включайте свет и переходите к следующему этапу установки.
Подготовьте инструменты. Вам понадобится крестообразная отвертка (пожалуй – один из основных инструментов тех, кто работает с компьютером) и плоскогубцы.
Теперь можно открывать системный блок. Обычно для установки карт расширения нужно открыть его левую стенку (речь идет о корпусах типа "башня" или "мини-башня", другие типы корпусов распространены гораздо реже, но общие принципы "вскрытия" остаются теми же самыми). Удобнее всего это сделать, предварительно положив системник на правый бок. В обычных системниках боковые крышки крепятся винтами – по паре на каждую. Отверните эти винты и, потянув назад, снимите крышку. Некоторые системные блоки, обычно более дорогие, имеют конструкцию крепления крышки в виде пластиковых защелок – для того, чтобы снять такую крышку – просто раскройте эти защелки. Далее, существует конструкция, когда снимается вся "оболочка" компьютера – причем, лучше всего, если системник перед ее снятием будет расположен "стоя". Внимательно изучите ваш системный блок и определите, как же его открывать.Работая в системном блоке, устанавливая карты расширения, накопители, подключая кабели, помните, что обычно эти операции не требуют больших усилий. Если вы чувствуете, что что-то не получается – не пытайтесь применить силу – это означает, что вы что-то делаете не так. Например, вы могли не заметить фиксатора разъема, могли неправильно ориентировать разъем (мне приходилось видеть неправильно вставленный 15-контактный разъем монитора) и так далее.
Один из немногих случаев оправданного применения силы в системнике – это отсоединение от накопителя плотно вошедшего в разъем питающего кабеля. Но и здесь все надо делать аккуратно – осторожно "выжать" отверткой разъем кабеля из накопителя.
И вот – системный блок открыт. Прежде чем трогать руками платы или микросхемы, прикоснитесь к неизолированной металлической части корпуса для того, чтобы сравнять электрические потенциалы вашего тела и компьютера. Вполне возможно, что вы уже достаточно "нахватались" за металлические части корпуса ПК и ваши потенциалы равны, но лучше перестраховаться, чем ломать голову над тем, что же произошло с вашим электронным другом после установки сетевой карты.Статическое электричество накапливается на теле человека, когда он "общается" с различными электронными устройствами – например – с телевизорами или CRT-мониторами. Если вы надели шерстяной свитер а потом стянули его через голову, вы вполне могли слышать треск и видеть искры – это так же проявления статического электричества. Если между вами и системным блоком компьютера существует разность электрических потенциалов, то сравняв эти потенциалы через какую-нибудь микросхему (то есть, например, если вы откроете системник, немного погуляете, а потом первым делом возьметесь за одну из карт расширения или прикоснетесь к модулю памяти), вы рискуете эту микросхему испортить.
Существует устройство для защиты от эффектов статического электричества. Оно называется антистатический браслет, который надевается на руку или на ногу человека, работающего в системном блоке. Браслет снабжен кабелем, который крепится к заземлению или к металлической части системного блока – таким образом достигается наиболее надежная защита от статического электричества при сборке компьютера. Вместе с антистатическим браслетом обычно применяется антистатический коврик, тоже заземленный, на который кладутся вынутые из системного блока платы.
Найдите на материнской плате вашего компьютера свободный разъем подходящего типа. В нашем случае это будет PCI (рис 1.6(рис 1.6) PCI-разъемы на материнской плате
Теперь все готово для установки карты в слот. Аккуратно вытащите карту из антистатического пакета, стараясь не касаться микросхем на ее поверхности и контактов, которыми она становится в слот. Разместите карту точно над слотом и вставьте ее в слот. При этом вам понадобится незначительное усилие. Выровняйте карту – проследите, чтобы разъем полностью вошел в слот – перекошенная карта, когда с одной из ее сторон видны контакты разъема, скорее всего, работать не будет. После этого закрепите карту винтом – обычно – точно таким же, какие используются для крепления крышки системного блока. Не следует оставлять карту незакрепленной – даже если вам кажется, что она плотно зафиксирована в разъеме. Дело в том, что незакрепленная карта может постепенно "вылезти" из разъема (под воздействием вибраций, которым подвержен работающий компьютер), да и вы сами можете сдвинуть ее, вставляя сетевой кабель.
Проверьте, не забыли ли вы чего-нибудь в системном блоке, посмотрите, не сместились ли другие карты в ходе установки сетевой карты, завинтите (или защелкните) системный блок и можете считать установку завершенной, но завершенной – лишь в аппаратном плане. Дальше будут программные этапы настройки сети, где найдется место и настройкам сетевых карт.
Установка сетевой карты, как видите, не слишком сложна если вы знаете что и в какой последовательности делать. А теперь давайте займемся установкой коммутатора.
1.4.2. Установка коммутатора
Обычный домашний коммутатор – весьма неприхотливое устройство. Его установка заключается в выборе места расположения и поиска ближайшей электрической розетки.
Установка несколько осложняется, когда коммутатор нужно разместить вне жилых помещений – например, на чердаке или на улице. В частности, при такой установке необходимо решить вопросы питания устройства и его защиты от воздействия влаги, низких и высоких температур.
Коммутаторы неплохо переносят жару и сильные морозы (хотя лучше не испытывать их лишний раз), чего нельзя сказать о высокой влажности. Постарайтесь либо разместить устройство в сухом месте, либо сделайте для коммутатора герметичную "оболочку" - например – поместив его в специальный термопакет для оборудования..
Для того, чтобы запитать коммутатор, который находится где-нибудь вне помещения, можно использовать обычный кабель для электропроводки. Так же вы можете купить коммутатор, поддерживающий стандарт Power Over Ethernet – его можно будет запитать по сетевому кабелю, используя специальный переходник.
1.4.3. Кабельные системы
Если вы создаете простейшую сеть на несколько компьютеров, расположенных в одной комнате, то установка кабельной системы сети будет заключаться в следующем: аккуратно протянуть кабели от компьютеров к коммутатору и подключить разъемы. Для удобства вы можете использовать специальные розетки для RJ-45. Тогда кабель от коммутатора идет непосредственно к розетке, после чего еще одним кабелем к розетке подключается компьютер.
Если вы занимаетесь созданием достаточно большой сети, скажем, в офисе, то имеет смысл использовать следующую схему. На рабочих местах, оборудованных компьютерами, устанавливаются розетки (желательно – несколько – например – три), которые соединяются с патч-панелью, расположенной в отдельной комнате (ее еще называют серверной комнатой) или там, где планируется размещать сервер и коммутатор, если офис небольшой. В результате с кабельной системой будет очень удобно работать.
А вот более серьезная сеть требует и более серьезных операций по установке кабельной системы.
Работа с кабельными системами сети делится на несколько этапов. Это – планирование кабельной системы, прокладка и обжим кабелей. На этапе планирования кабельной системы сети вы должны продумать место установки коммутатора, схему расположения компьютеров. Так, лучше всего вооружиться рулеткой и точно замерить расстояния от компьютеров до предполагаемого центра сети с учетом всех поворотов и сгибов кабеля.
Прокладывая кабель, учтите, что витая пара очень не любит, когда ее сгибают или сжимают – особенно – постоянно. То есть лучше всего монтировать кабель на стену с использованием специального крепежа (например, это могут быть пластиковые скобы с шурупами – поищите их в местных строительных магазинах) или коробов для прокладки кабелей. "Больным" местом квартирных сетей могут стать двери – постарайтесь не прокладывать кабель в дверном проеме – даже если дверь после этого закрывается, прижимая кабель. Лучше всего просверлить стену, или, если она слишком толстая – дверной косяк и протянуть кабель через него.
Как мы уже говорили, стандартами определена максимальная длина кабеля для Fast Ethernet -сети, равная примерно 100 метрам, такая же длина рекомендована и для Gigabit Ethernet. А что же делать, если расстояние, на которое вам нужно протянуть кабель, значительно больше этих самых 100 метров? Вернее – даже не 100, а 200 метров – так как, например, 100-метровый кабель можно использовать для подключения каждого из компьютеров сети к хабу?
Рассмотрим методы, которые позволяют соединить компьютеры, расположенные в 300 или в 400 метрах друг от друга.
Для сети на 100 Мбит/с вы можете попробовать использовать сетевые кабели большей длины. Это приведет к падению скорости соединения, но связь у вас будет. Так как этот совет выходит за рамки стандартов, никто не может вам гарантировать нормальной работы сети на 120-метровом кабеле. Но попробовать можно. Вполне возможно, что сеть будет работать с двумя отрезками по 150 метров, но при таком использовании кабелей вы, скорее всего, очень сильно потеряете в скорости. Этот метод вряд ли поможет вам при соединении компьютеров на 400 метрах. Даже если ваша сеть заработает при 200-метровых кабелях, вряд ли вы получите что-то быстрее 10 Мбит/с. Gigabit Ethernet еще чувствительнее к длине кабеля, поэтому здесь лучше ограничиться 100 метрами, хотя можете поэкспериментировать.Использовать "метод длинных кабелей" следует лишь в самых крайних случаях. Например, что-то вроде необходимости срочно, да еще и ночью, когда надеяться не на кого, соединить пару компьютеров, находящихся в 300 метров друг от друга.
Прежде чем протягивать длинные кабели и искать место для хаба, проверьте работоспособность конструкции, соединив пару компьютеров, стоящих рядом друг с другом. Если сеть будет работать, то с очень высокой вероятностью заработает она и после прокладки. Однако не следует забывать, что на протянутый кабель будут действовать различные помехи, электромагнитные наводки от силовых кабелей и так далее. Поэтому вам в этом деле остается действовать на свой страх и риск.
Для увеличения расстояния соединения до 300 метров по витой паре вы можете использовать дополнительный коммутатор в качестве повторителя сигнала. Для соединения пары компьютеров, находящихся за 300 метров друг от друга вам понадобится 300 метров кабеля, 6 RJ-45 разъемов и 2 коммутатора. Схема соединения проста. Первый отрезок кабеля соединяет первый компьютер с первым коммутатором. Второй отрезок – первый коммутатор со вторым, а третий кабель идет от второго коммутатора ко второму компьютеру. В результате мы получаем искомые 300 метров при хорошей скорости соединения. Практика показывает, что максимальное количество повторителей может достигать 5. Это значит, что используя отрезки кабеля по 100 метров вы можете соединить компьютеры, находящиеся в 600 метрах друг от друга, но будет ли такая сеть работать и как она будет работать нельзя сказать вплоть до того момента, как данная конструкция будет собрана.
Если вы собираетесь прокладывать сеть на улице (как вариант – перебрасывать кабель между домами), помните, что для этих целей обычная UTP подходит очень плохо. Кабель недостаточно защищен от электромагнитных помех, от воздействия внешней среды, он недостаточно прочен для того, чтобы его можно было натягивать без несущего троса и так далее. В крайнем случае можно использовать STP. Мы уже говорили о кабеле П-296, который идеален для уличной проводки – самое главное – при его прокладке не забудьте о заземлении. Заземлить следует экран кабеля, иначе он не будет справляться со своими функциями.
Использовать вышеприведенные советы по поводу нестандартной работы с витой парой следует лишь тогда, когда вам по каким-то причинам приходится строить сеть именно на витой паре. Пожалуй, при использовании 2-х коммутаторов и трех 100-метровых отрезков кабеля такую сеть еще можно назвать оправдывающей ожидания. А вот все остальное – это уже немного не то. Работать будет, но пострадает скорость, да и 5 обычных коммутаторов для витой пары по стоимости примерно равны (а реально – даже выше) чем стоимость коммутатора для оптоволокна. Вывод отсюда простой – если вам нужна надежная связь на большие расстояния – обратите внимание на оптоволоконное оборудование.
Главный враг сетей на основе витой пары, проводники которые расположены вне помещений – гроза. Во время грозы могут выйти из строя коммутаторы и сетевые карты пользователей. Даже надежное заземление здесь не спасет. Пожалуй, неплохим решением для защиты сетевых устройств от наводок во время грозы будет использование специальных защитных устройств – наподобие устройства PNet1 от APC. Оно представляет собой переходник, к которому с одной стороны подключается сетевой кабель, а кабель, расположенный с другой стороны устройства, подключается к защищаемому оборудованию. Так же очень важно помнить, что для того, чтобы подобные приборы выполняли свои функции, их следует заземлять. PNet1 имеет для этих целей специальный провод, который следует подключить к заземлению. Кстати, оптоволоконное оборудование не боится гроз.
Оптоволоконное оборудование и кабели стоят дороже, чем средства для организации проводной сети. Однако на сегодняшний день это – наилучшая альтернатива для построения надежных и быстрых каналов связи. Основную сложность при установке оптоволоконной сети может вызвать установка разъемов на кабель. Лучше всего не делать этого самостоятельно – для установки таких разъемов требуется специальный инструмент, а либо купить кабели с уже установленными разъемами, либо попросить, чтобы их вам установили. Существует два типа оптических кабелей – на основе одномодового и многомодового оптоволокна. Первые – предпочтительнее, хотя дороже вторых.
Как один из вариантов использования оптоволоконного оборудования можно предложить именно связь между коммутаторами (существуют гибридные устройства, поддерживающие подключение различных типов кабелей, в том числе и оптоволоконных), а разводку к рабочим местам пользователей делать уже на основе обычной витой пары. Это особенно актуально для Gigabit Ethernet.
1.4.4. Обжим кабелей
Когда кабель проложен, пришло время его обжимать. Рассмотрим особенности этого процесса для наиболее распространенного UTP 5-й категории, а также для некоторых других типов кабелей.
Для начала надо отметить, что 100-мегабитный Ethernet использует лишь 2 пары UTP из 4. 1000-мегабитная версия работает уже на всех четырех парах. Поговорим об обжиме кабеля для Fast Ethernet.
Существует две стандартные схемы обжима. Одна предусматривает одинаковую разводку проводников на обоих концах кабеля. Такая схема применяется для соединения сетевых карт и портов коммутатора. Второй вариант обжима предназначен для связи пары компьютеров без использования коммутатора.
Рассмотрим наиболее распространенную схему распределения пар проводников в кабеле, определенную стандартом EIA-T568B (табл. 1.1.). Существует еще стандарт EIA-T568A, но о нем мы поговорим чуть ниже.
По стандарту EIA-T568B пары скручиваются таким образом:
Синий – бело-синий
Оранжевый – бело-оранжевый
Зеленый – бело-зеленый
Коричневый – бело-коричневый
Разводка кабеля для соединения Сетевая карта – хаб
| Номер контакта разъема |
Конец 1 |
Конец 2 |
|---|
| 1 |
Бело-оранжевый (БО) |
Бело-оранжевый |
| 2 |
Оранжевый (О) |
Оранжевый |
| 3 |
Бело-зеленый (БЗ) |
Бело-зеленый |
| 4 |
Синий (С) |
Синий |
| 5 |
Бело-синий (БС) |
Бело-синий |
| 6 |
Зеленый (З) |
Зеленый |
| 7 |
Бело-коричневый (БК) |
Бело-коричневый |
| 8 |
Коричневый (К) |
Коричневый |
Как видите, одинаковые провода соединяют одинаковые выходы разъема RJ-45.
Первый контакт RJ-45 разъема будет расположен справа если смотреть на разъем сзади, повернув его защелкой вверх.
Надо отметить, что при такой разводке для передачи информации используется лишь четыре проводника: Бело-оранжевый, Оранжевый, Бело-зеленый и Зеленый. Как видите, мощность кабеля используется не полностью, то есть в нем есть проводники, которые не несут информацию.
Знание о том, какие контакты разъема используются для передачи данных открывает возможности по нестандартному использованию кабелей и подключению сетевых устройств с использованием нестандартных проводников. Вы можете использовать проводники, не несущие информацию, для других целей, или воспользоваться нестандартным кабелем.
При прокладке кабелей для небольшой сети, вы можете воспользоваться почти любыми проводами, попавшими вам под руку – правда, учитывая распространенность обычной витой пары это – сомнительное и ненадежное решение сетевых проблем. Однако, иногда использование нетрадиционных проводников действительно полезно. Например, для того, чтобы соединить компьютеры, расположенные в нескольких метрах друг от друга, можно использовать четырехжильный телефонный провод.
Так же можно "ужать" в одном кабеле два Fast- Ethernet -соединения. Например, вам нужно соединить с хабом три компьютера. Два из них расположены в двух метрах друг от друга, а третий – за 30 метров от них. Можно будет установить хаб за 15 метров от третьего компьютера. А первый и второй можно соединить с хабом либо двумя кабелями по 15 метров, либо, обжав два отрезка кабеля длиной метра два-три для каждого из них, подсоединить к расплетенному концу одного 15-метрового кабеля, причем так, чтобы в результате бело-оранжевый, оранжевый, бело-зеленый и зеленый проводки кабеля были подключены к бело-оранжевому, оранжевому, бело-зеленому и зеленому проводам кабеля для одного из компьютеров, а синий, бело-синий, бело-коричневый и коричневый подключались бы к бело-оранжевому, оранжевому, бело-зеленому и зеленому проводам кабеля для второго компьютера.
Этот метод ухудшает характеристики кабеля, поэтому на больших расстояниях (несколько десятков метров) подобная схема может привести к неустойчивой работе сети, но вы, конечно, можете поэкспериментировать.
Аналогично соединяются провода на втором конце кабеля – но уже с разъемами, предназначенными для коммутатора. Схема такой нестандартной разводки (с учетом того, что провода, идущие к компьютерам от "общего" провода и к хабу, обжаты стандартно), приведена в табл. 1.2.
Соединение проводников "ужатого" кабеля с отрезками для компьютеров и хаба
| Стандартно обжатые кабели для компьютера №1 и для хаба |
Стандартно обжатый кабель для компьютера №2 и для хаба |
Ужатый кабель |
|---|
| Бело-оранжевый (БО) |
|
Бело-оранжевый (БО) |
| Оранжевый (О) |
|
Оранжевый (О) |
| Бело-зеленый (БЗ) |
|
Бело-зеленый (БЗ) |
|
Бело-оранжевый (БО) |
Синий (С) |
|
Оранжевый (О) |
Бело-синий (БС) |
| Зеленый (З) |
|
Зеленый (З) |
|
Бело-зеленый (БЗ) |
Бело-коричневый (БК) |
|
Зеленый (З) |
Коричневый (К) |
В соответствии со стандартами, витая пара не подлежит восстановлению при обрыве или наращиванию. Действительно, эти операции изменяют свойства кабеля и никто уже не сможет гарантировать вам его работоспособности в номинальном режиме. Но на самом деле витую пару можно восстанавливать, наращивать и даже соединять с другими проводниками. Это ухудшает свойства кабельной системы, может привести к падению скорости передачи данных, но обычно работает вполне нормально. Концы соединяемых кабелей можно либо скрутить, тщательно заизолировав каждое место скрутки и все соединение вцелом, либо (что предпочтительнее) спаять (не забывая, естественно, об изоляции).
Теперь давайте рассмотрим схему обжима витой пары, которая применяется для кабелей, которые должны соединять сетевые карты компьютеров напрямую.
В табл. 1.3. приведен порядок разводки кабеля для соединения " сетевая карта – сетевая карта ".
Разводка кабеля для соединения "сетевая карта – сетевая карта" (кроссовер)
| Номер контакта разъема |
Конец 1 |
Конец 2 |
|---|
| 1 |
Бело-оранжевый |
Бело-зеленый |
| 2 |
Оранжевый |
Зеленый |
| 3 |
Бело-зеленый |
Бело-оранжевый |
| 4 |
Синий |
Синий |
| 5 |
Бело-синий |
Бело-синий |
| 6 |
Зеленый |
Оранжевый |
| 7 |
Бело-коричневый |
Бело-коричневый |
| 8 |
Коричневый |
Коричневый |
Кстати, разводка кабеля, приведенная в столбце Конец 2 соответствует стандарту EIA-T568А – и если обжать таким образом оба конца кабеля, то мы получим кабель для соединения "хаб – сетевая карта ".
Как видно из таблицы, здесь меняются местами лишь четыре провода. Так мы напрямую соединяем приемник одной сетевой карты с передатчиком другой, и наоборот.
Подготовив кабели и разъемы, нужно зачистить концы кабеля, удалив внешнюю изоляцию. Сделать это можно острым ножом. При этом старайтесь не повредить провода внутри кабеля. Можно снять с кабеля изоляцию длиной сантиметра 3 — 4, чтобы потом было легче выпрямлять провода. Выпрямив провода, обрежьте кабель таким образом, чтобы в результате осталось примерно 12 — 15 миллиметров распрямленных проводов. После этого наденьте разъем на кабель так, чтобы нужные проводники попали в соответствующие им желобки разъема. Сами провода зачищать не нужно.
На последнем этапе заделки провода его нужно обжать. Обжимный инструмент все сделает сам, а если такого инструмента нет, то ваши действия должны быть следующими: сначала аккуратно обожмите контакты при помощи отвертки – так, чтобы они, врезавшись в соответствующие провода, обеспечили надежное соединение, а потом зажмите до щелчка фиксатор кабеля.
1.5. Выводы
В этой лекции мы познакомились с аппаратными компонентами Ethernet -сетей. Следующая лекция посвящена программным технологиям проводных сетей.
1.1. Общие сведения о технологии Ethernet
Стандартизацией технологий локальных сетей занимается Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, или, сокращенно IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Стандарты, разрабатываемые этой организацией, имеют определенную нумерацию.
Группа стандартов, имеющих отношение к локальным сетям, имеет номер 802 – по номеру рабочей группы, которая еще в 80-х годах начала заниматься стандартизацией ЛВС. Сегодня в группу 802 входит множество подгрупп, среди которых можно отметить IEEE 802.3, занимающуюся разработкой стандартов Ethernet -сетей, использующих метод доступа к среде CSMA/CD.
Технология Ethernet получила свое название благодаря своему создателю – Роберту Меткалфу. Он и его коллеги занимались работой над сетевыми технологиями в одной из лабораторий Xerox больше тридцати лет тому назад.
1.1.1. Общие характеристики сети 100Base-TX, Gigabit Ethernet
В качестве сред передачи данных разные версии Ethernet используют коаксиальный кабель, витую пару и оптоволокно. Сети на коаксиале морально устарели (хотя они все еще существуют), оптоволокно (наилучший по скорости и помехоустойчивости вариант) слишком дорого для широкого распространения, а витая пара стала самой распространенной средой передачи данных для локальных сетей.
Группа спецификаций IEEE 802.3 включает в себя немало стандартов, среди которых мы отметим несколько.
100Base-TX – наиболее актуальный для небольших локальных сетей. Эту технологию называют еще Fast Ethernet или 100 Mbit- Ethernet. Данное наименование может относиться и к другим реализациям Ethernet, но здесь под Fast Ethernet мы подразумеваем именно 100Base-TX.
Пропускная способность такой сети равняется 100 Мбит/с, в качестве среды передачи данных используется витая пара – в частности, для небольших локальных сетей наиболее актуально применение неэкранированной витой пары 5-й категории, так же возможно использование экранированной витой пары.
Gigabit Ethernet – гигабитный Ethernet – локальная сеть с пропускной способностью 1000 Мбит/с. Оборудование для этого вида Ethernet -сетей пока еще достаточно дорого, хотя вполне доступно. Существуют несколько вариантов Gigabit Ethernet - 1000Base-X, 1000Base-LX, 1000Base-SX, 1000Base-CX, 1000Base-T. В качестве физической среды передачи данных он может использовать ту же витую пару 5-й категории, что и Fast Ethernet, однако для подобной сети лучше всего подходят оптоволоконные линии связи.
1.1.2. Пропускная способность локальной сети
Пропускной способностью называется скорость передачи данных по линии связи. Единица измерения пропускной способности сети – бит в секунду. Существуют и альтернативные единицы измерения – например – пакет в секунду. Бит, как наименьшая единица информации, может принимать всего два значения – единица или ноль. Современные линии связи позволяют достигать очень высоких скоростей передачи данных и для удобства используют производные единицы измерения скорости – килобит в секунду (Кбит/с), мегабит в секунду (Мбит/с), гигабит в секунду (Гбит/с) и так далее.
"Сетевые" килобиты и мегабиты соответствуют традиционным метрическим величинам, принятым в других отраслях науки. То есть 1 Кбит/с соответствует 1000 Бит/с.
Для многих из нас удобнее работать с обычными "компьютерными" единицами количества информации, чем с метрическими. Для того, чтобы перейти от мегабитов и килобитов к мегабайтам и килобайтам нужно руководствоваться следующими соображениями. Во-первых, один байт равен восьми битам, а во-вторых, килобайт равен 1024 байтам, мегабайт 1024 килобайтам и так далее. То есть для того, чтобы перевести пропускную способность 100-мегабитной линии связи в мегабайты надо найти количество байтов, соответствующее 100 мегабитам и два раза разделить полученное значение на 1024. Считаем. 100 Мбит/с – это 100 000 000 Бит/с или 12 500 000 Байт/с (100 000 000/8). Теперь переходим к килобайтам в секунду. 12 500 000/1024=12207 Кб/с. Делим полученное значение в килобайтах на 1024 и получаем 11,9 Мб/с. Получается, что 100 Мбит/с – это примерно 12 Мбайт/с.
Говоря о пропускной способности линии связи надо учитывать, что она редко достигает максимальных для какой-либо технологии значения по причинам помех в линиях связи, ошибок в работе оборудования и так далее. Так же надо учитывать, что часть пропускной способности тратится на передачу служебной информации – в результате, например, линия связи с теоретической пропускной способностью в 12 Мбайт/с может передавать полезные данные со скоростью на несколько Мбайт/с меньшей, чем эта величина.
Прежде чем говорить о других свойствах сети, обсудим метод доступа к среде передачи данных, который в ней используется.
1.1.3. CSMA/CD
Выше мы упоминали метод доступа к среде передачи данных CSMA/CD, который используется в Ethernet -сетях.
CSMA/CD расшифровывается как Carrier Sense Multiply Access with Collision Detection - метод коллективного доступа с опознанием несущей и обнаружением коллизий. CSMA/CD используется в сетях с общей средой передачи данных – в случае с Ethernet – это кабель. Все компьютеры, подключенные к сети, могут принимать сигналы друг от друга, но одновременно обмениваться данными могут лишь два компьютера.
Для того, чтобы лучше понять, как же работает метод доступа CSMA/CD, попытаемся представить себе небольшую Ethernet -сеть из 8 компьютеров в виде комнаты, где разместились 8 человек, которые хотят пообщаться. Среда передачи данных – это воздух комнаты, посредством которого распространяются звуки, произносимые людьми. Одновременно могут общаться лишь два человека – если в маленькой комнатке одновременно начнут разговаривать несколько человек – да еще и в полный голос – всем придется туго – разобрать кто что сказал станет довольно сложно. А если в разговор двух людей случайно вклинится еще кто-нибудь – разговора может и не получиться – слова будут заглушены нежданным собеседником, их придется повторять или даже начинать разговор заново. Но в нашей воображаемой комнате существуют правила – двое могут непрерывно общаться лишь определенное время, замолкая после этого и давая возможность поговорить другим.
Точно так же и в случае с CSMA/CD – когда два компьютера общаются, остальные молчат. Когда эти компьютеры замолкают, другие могут начать разговор. Причем, в сети возможны исключительные ситуации – так называемые коллизии. Они случаются, например, если два компьютера одновременно начали передачу данных другим компьютерам. Сигналы в сети смешиваются, и на короткое время в сети возникает "молчание", после которого опять начинается передача данных. Понятно, что если в сети будет неисправная сетевая карта, которая будет непрерывно посылать в сеть сигналы (ее можно сравнить с участником вышеописанной беседы, который без остановки что-то кричит), работа сети будет остановлена.
Это очень упрощенное описание CSMA/CD, которое, однако, дает достаточно полное представление об этом методе доступа к среде и об особенностях работы Ethernet -сети. А теперь давайте рассмотрим еще некоторые характеристики Ethernet -сети.
1.1.4. Ограничения стандарта 100Base-TX
Стандарт 100Base-TX имеет определенные ограничения на структуру сети, построенной в соответствии с ним.
В частности, стандарт вводит ограничение на длину сегмента сети в 100 метров (на самом деле эта длина ограничена 94 метрами, но мы здесь и далее будем использовать круглую цифру 100). То есть, вы можете подключить к коммутатору несколько компьютеров кабелями, длина каждого из которых составляет 100 метров.
В стандарте существует такое понятие, как домен коллизий – сегмент сети, все узлы которого способны распознать коллизию независимо от места в сети, где она произошла. Именно для того, чтобы узлы могли правильно распознавать коллизии, и вводится ограничение на длину кабелей.
1.2. Топологии локальных сетей
Топология – это способ связи нескольких компьютеров в сеть.
Простейшая топология локальной сети – это связь двух компьютеров. Такую сеть можно организовать и по стандартам Ethernet, соединив сетевые карты двух машин особым образом разведенным кабелем.
Итак, простейшая топология – это одна связь, соединяющая два узла сети. На такую топологию похожа кольцевая топология, все узлы которой соединены в кольцо. Данные в такой сети обычно передаются от компьютера к компьютеру в одном направлении. Еще одна топология носит название общая шина. Она свойственна устаревшим Ethernet -сетям, построенным на основе коаксиального кабеля.
В настоящий момент наибольшее распространение получила топология "звезда" (рис. 1.1.) - актуальна она и для Ethernet -сетей. В центре "звезды" находится хаб ( коммутатор, концентратор, повторитель) от которого отходят провода, соединяющие его с компьютерами.
(рис 1.1) Топология "звезда"Звездообразная топология отличается от шинной повышенной надежностью. Если какая-нибудь связь в шинной топологии будет повреждена, то сеть будет разбита на два независимых сегмента. А повреждение кабеля при звездообразной организации сети ведет лишь к отключению от коммутатора одного из компьютеров.
Надо отметить, что коммутаторы (а также маршрутизаторы) могут объединяться, образуя таким образом топологию "иерархическая звезда" - несколько обычных "звезд", соединенных линиями связи.
Существуют и другие топологии. Например, для глобальных сетей характерна ячеистая топология, когда от одного узла сети связи могут идти к нескольким другим. Полный вариант ячеистой топологии – это полносвязная топология – когда каждый из узлов сети имеет интерфейсы для связи со всеми остальными.
1.3. Особенности выбора и эксплуатации оборудования
Выбор сетевого оборудования – это довольно просто. Надо лишь определиться с тем, какое оборудование вам нужно, а уже после этого подумать над бюджетом будущих покупок.
Для построения Ethernet -сети вам понадобится следующее оборудование:
Сетевые карты – по одной на каждый компьютер.
Коммутатор – устройство, к которому подключаются все кабели от сетевых карт компьютеров.
Кабели.
Теперь давайте поговорим обо всем этом подробнее.
1.3.1. Встроенные сетевые карты
Сетевая карта занимается передачей информации между компьютерами сети. Она принимает данные от компьютера, преобразует их в форму, подходящую для передачи по сети, отправляет в сеть, принимает данные от других компьютеров и, обработав их, передает в компьютер.
Прежде чем заниматься выбором сетевой карты, поинтересуйтесь – может быть в компьютерах, которые вы собираетесь объединять, уже есть сетевые карты. Часто их встраивают в материнские платы, встроенные карты есть в большинстве ноутбуков.
Для того, чтобы понять, есть ли в вашем ПК встроенная сетевая карта, поищите на его задней стенке (или, для ноутбуков – на боковой или задней поверхности компьютера) разъем, похожий на тот, который изображен на рис. 1.2.
(рис 1.2) Разъем для подключения сетевого кабеля Если такой разъем найден – это значит, что выбирать дополнительную сетевую карту вам, скорее всего, не нужно. Встроенные сетевые карты обеспечивают достаточный уровень производительности и подходят для нормальной работы в локальной сети. Некоторые материнские платы имеют встроенные сетевые карты стандарта Gigabit Ethernet.
1.3.2. Серверные карты
Если вы собираетесь использовать компьютер в роли сервера (особенно, если вы рассчитываете построить достаточно большую сеть – начиная с 5-8 компьютеров, и считаете, что нагрузка на ваш сервер будет достаточно большой – то есть, что компьютерам сети часто придется обращаться к нему), подумайте о специальной сетевой карте для серверов. Поищите такую карту в местных компьютерных магазинах – обычно серверные сетевушки стоят больше простых, но это – достойное вложение в вашу локальную сеть.
1.3.3. Дополнительные стандарты и производители
Подавляющее большинство современных сетевых карт (рис. 1.3.) являются полноценными решениями, поддерживающими массу стандартов и технологий, имеющих встроенные процессоры для обработки сетевой информации.
Однако, если вы хотите добиться от вашей сети каких-то особенных результатов (например, передачи данных со скоростью 200 Мбит/с), вам придется очень внимательно выбирать оборудование. Лучше всего чтобы оно было от одного и того же производителя (речь идет не только о сетевых картах, но и о коммутаторах ) и поддерживало интересующие вас стандарты.
(рис 1.3) Сетевая карта Fast Ethernet Genius GF100TXV Что касается производителей сетевых карт – здесь очень сложно порекомендовать что-то конкретное. Учтите только, что если вы собираетесь выжать все из вашей локалки (в частности, использовать кабели, длина которых близка к максимально допустимым стандартами 100 метрам), есть смысл ориентироваться на качественные и достаточно дорогие карты известных производителей – так выше вероятность того, что ваша сеть будет работать стабильно и быстро.
В то же время, если вы создаете сеть на три-четыре компьютера, которые стоят в паре смежных комнат, вы можете купить самые дешевые карточки и вряд ли что-то будет работать не так, как вам того хочется.
Говоря о выборе сетевых карт надо отметить, что существует стандарт по передаче данных в Fast Ethernet -сети со скоростью 200 Мбит/с (и 2000 Мбит/с для Gigabit Ethernet ). Дело в том, что в обычном режиме работы данные передаются на скорости 100 Мбит/с в так называемом полудуплексном режиме, а 200 Мбит/с можно получить на тех же линиях связи, но в режиме полнодуплексном. Если вы хотите повысить скорость – внимательно выбирайте оборудование.
Еще одна технология, которая может вас заинтересовать, называется Power over Ethernet ( IEEE 802.3 af). Заключается она в возможности подачи питания на различные устройства по Ethernet -сети.
Помимо сетевых карт, которые подключаются к системе по шине PCI, существуют USB- сетевые карты и карты, рассчитанные на разъем PCMCIA в ноутбуках, не оснащенных встроенным сетевым адаптером.
Сетевая карта имеет так называемый MAC (Media Access Control) адрес, который идентифицирует ее в компьютерной сети.
1.3.4. Брать ли OEM-карты?
Выбирая сетевую карту, вы можете столкнуться с устройствами в так называемой OEM-комплектацией – такая карта обычно продается в пластиковом антистатическом пакете, иногда к ней прикладывают CD с софтом, иногда – нет. В отличие от карт, которые поставляются в красивых коробочках, содержащих помимо самой карточки инструкцию по эксплуатации и драйвера.
OEM-карты стоят дешевле и если вы не боитесь провести какое-то время в Интернете в поисках драйверов для вашей сетевушки (при условии, что Windows не установит ее самостоятельно) – можете смело покупать OEM-версию карты. В то же время, кому-то может понравится более дорогая, но красиво упакованная карта, снабженная драйверами, бонусными программами и прочими приятными мелочами. Выбор за вами. А теперь поговорим о коммутаторах
1.3.5. Коммутаторы
Коммутатор (рис. 1.4.) или, по-английски, Switch, оснащен некоторым количеством портов (часто встречаются 4, 5 или 8-портовые коммутаторы ), к которому подключаются кабели от сетевых карт компьютеров.
(рис 1.4) 8-портовый коммутатор Compex PS2208B Существует сетевой термин "хаб", или, по-английски "hub" - так называют концентраторы, но данное понятие прочно вошло в сетевой жаргон и теперь хабом можно назвать и коммутатор и концентратор. Разница между коммутатором и концентратором заключается в следующем. Концентратор или повторитель – это устройство, которое, получив сигнал на один из своих портов, просто усиливает и отправляет на другие порты, а коммутатор подходит к этой проблеме интеллектуально, отправляя сигналы только на тот порт, которому они предназначены. В результате повышается производительность сети.
Сегодня практически все сетевые устройства для создания малых сетей, которые можно найти в продаже, относятся именно к коммутаторам.
Выбирая коммутатор, нужно исходить из следующих соображений.
Решите, какая скорость передачи данных вам необходима. Если вы строите обычную домашнюю сеть и не собираетесь делать в нее достаточно большие вложения – скорее всего вы остановитесь на 100-мегабитном Fast Ethernet – скорости в 100 Мбит/с (реально – меньшей) хватит вам для практически любых сетевых дел – от игр до просмотра потокового видео. В то же время, если вы уверены, что в вашей сети будут постоянно копироваться большие объемы информации, если вы собираетесь использовать какой-то из компьютеров в качестве сетевого хранилища файлов, на котором, к тому же, осуществляется архивация больших объемов данных с других машин – подумайте о Gigabit Ethernet.На рынке подержанных устройств вы можете найти 10-мегабитные сетевые устройства, которые продаются буквально за копейки. Лучше всего не обращайте на них внимание – 10 Мбит – сегодня это слишком мало для проводной сети.
Определитесь, сколько и каких портов вам необходимо. От количества портов зависит количество сетевых устройств (компьютеров и т.д.), которые можно подключить к коммутатору. Например, обычные коммутаторы могут содержать лишь RJ-45 разъемы для подключения витой пары. Некоторые коммутаторы, обычно – рассчитанные на работу с Gigabit Ethernet, могут содержать так же GBIC-порты для подключения оптических модулей. Гигабитный Ethernet прекрасно чувствует себя при работе с витой парой пятой категории, однако если вы не стеснены в средствах, оптика предпочтительнее. По поводу количества портов – лучше всего взять коммутатор с небольшим запасом – вполне возможно, что ваша сеть расширится или вам надо будет подключить к ней дополнительного пользователя. Учтите, что вы можете расширять вашу сеть, просто объединяя коммутаторы сетевым кабелем.
Уточните в инструкции к вашему коммутатору как можно объединить его с другими подобными устройствами. В частности, там может быть указан порт, предназначенный для объединения коммутаторов, возможно – какие-то настройки, однако современные коммутаторы обычно объединяются довольно просто – их достаточно соединить обычным сетевым кабелем, используя любой из портов.
После решения этих вопросов вам остается лишь выбрать конкретную модель коммутатора. Как правило, для домашней сети вполне хватит любого недорогого устройства. Однако на нем не следует слишком экономить.
Выбрав коммутатор, поищите информацию о нем в Интернете – в особенности обратите внимание на тесты и обзоры устройства и на отзывы пользователей об этом коммутаторе. Если отзывы и тесты вызывали у вас положительное впечатление – можете смело покупать устройство. Ну а если возникли сомнения – поищите еще немного. От стабильности работы коммутатора зависит работа всей сети, поэтому его выбору стоит уделить время.
Помимо коммутаторов и концентраторов существуют сетевые устройства, называемые маршрутизаторами. Это – наиболее "умные" и дорогие устройства, они умеют объединять различные сети. Маршрутизаторы в чистом виде редко находят применение в домашних сетях. Однако, если ваша сеть включает в себя сегменты, построенные по различным технологиям (например – Ethernet -сегмент и Wi-Fi сегмент), вы можете использовать так называемую точку доступа для Wi-Fi сетей, которая поддерживает Ethernet -интерфейс и может связывать сети, построенные по различным технологиям.
Фактически, такая точка доступа и есть "домашний" маршрутизатор. Так же вы можете настроить в качестве маршрутизатора (или, по крайней мере, моста) один из компьютеров сети, на котором установлено несколько сетевых адаптеров – причем, необязательно адаптеров для работы с сетями, построенными по разным технологиям. Теперь давайте обсудим особенности выбора сетевых кабелей.
1.3.6. Кабельные системы
Выше мы упоминали об UTP и STP 5-й категории. Это – основные типы кабелей, используемые для построения Ethernet -сетей на 100 и 1000 Мбит/c.
UTP (рис. 1.5.) расшифровывается Unshielded Twisted Pair – то есть неэкранированная витая пара Такой кабель представляет собой 8 скрученных попарно медных изолированных проводников, заключенных в общую изоляцию. На концах кабеля расположены разъемы RJ-45.
STP расшифровывается как Shielded Twisted Pair – то есть экранированная витая пара. Такой кабель стоит дороже чем UTP, но лучше защищен от помех.
(рис 1.5) UTP 5-й категории с установленным разъемом RJ-45И тот и другой тип кабелей отлично подходят для создания небольшой сети (для большой, кстати, они тоже подходят).
Обычно для связи компьютеров внутри помещений используют UTP, а когда требуется, например, перебросить кабель между домами – STP, в особенности – специальный кабель для уличной проводки. Для уличной проводки можно использовать и другие кабели. Например – кабель полевой дальней связи П-296 можно назвать отличным выбором.
Выбирая кабельную систему для вашей локальной сети, заранее продумайте расположение коммутатора и компьютеров, посчитайте расстояния от компьютеров до коммутатора и, прибавив на всякий случай по паре метров, идите в компьютерный магазин. Очень часто в продаже можно встретить кабели длиной по 5 метров (бывают и другие длины), уже обжатые (то есть с установленными разъемами) и упакованные в пластиковые пакеты. Вы можете приобрести такие кабели для вашей сети. Так же вы можете попросить продать вам кабели, нарезанные кусками нужной вам длины, которые вам могут обжать прямо в магазине. Ну а если вы собираетесь сами обжимать кабели – купите вдобавок к проводам по паре разъемов на каждый.
1.4. Установка оборудования
1.4.1. Сетевые карты
Установка сетевых карт с интерфейсом USB проблем не вызовет – это не сложнее, чем подключить к компьютеру обычную мышь или клавиатуру. Установка же карты, которая соединяется с ПК посредством шины PCI или PCI Express может вызвать некоторые трудности у пользователей, не имеющих опыта работы в открытом системном блоке.
Давайте рассмотрим некоторые правила, которые позволят вам установить PCI- сетевую карту без приключений.
Прежде чем работать в системном блоке, отключите от него все кабели и постарайтесь расположить его в таком месте, где вам будет удобно с ним работать. Например, поставьте на письменный стол. На практике этот этап часто пропускают, работая в открытом системном блоке, не вытаскивая его из-под компьютерного стола, где он обычно стоит. Так тоже можно работать, но если вы не опытны, помните, что работая в тесноте вы можете случайно уронить на хрупкие компоненты компьютера инструменты (отвертку, плоскогубцы) или винтики, которыми крепятся карты расширения, жесткие диски, CD-дисководы. Когда вы откручиваете (или выламываете – как в случае с заглушками напротив слотов расширения) что-нибудь неподатливое отверткой – она может сорваться. К тому же, в тесноте и при плохом освещении вы можете просто не заметить что-нибудь важное, неправильно установить карту (например, не вставив ее в слот достаточно плотно) и так далее. Поэтому, если вы неуверенно чувствуете себя
в системном блоке – вытаскивайте его на письменный стол, включайте свет и переходите к следующему этапу установки.
Подготовьте инструменты. Вам понадобится крестообразная отвертка (пожалуй – один из основных инструментов тех, кто работает с компьютером) и плоскогубцы.
Теперь можно открывать системный блок. Обычно для установки карт расширения нужно открыть его левую стенку (речь идет о корпусах типа "башня" или "мини-башня", другие типы корпусов распространены гораздо реже, но общие принципы "вскрытия" остаются теми же самыми). Удобнее всего это сделать, предварительно положив системник на правый бок. В обычных системниках боковые крышки крепятся винтами – по паре на каждую. Отверните эти винты и, потянув назад, снимите крышку. Некоторые системные блоки, обычно более дорогие, имеют конструкцию крепления крышки в виде пластиковых защелок – для того, чтобы снять такую крышку – просто раскройте эти защелки. Далее, существует конструкция, когда снимается вся "оболочка" компьютера – причем, лучше всего, если системник перед ее снятием будет расположен "стоя". Внимательно изучите ваш системный блок и определите, как же его открывать.Работая в системном блоке, устанавливая карты расширения, накопители, подключая кабели, помните, что обычно эти операции не требуют больших усилий. Если вы чувствуете, что что-то не получается – не пытайтесь применить силу – это означает, что вы что-то делаете не так. Например, вы могли не заметить фиксатора разъема, могли неправильно ориентировать разъем (мне приходилось видеть неправильно вставленный 15-контактный разъем монитора) и так далее.
Один из немногих случаев оправданного применения силы в системнике – это отсоединение от накопителя плотно вошедшего в разъем питающего кабеля. Но и здесь все надо делать аккуратно – осторожно "выжать" отверткой разъем кабеля из накопителя.
И вот – системный блок открыт. Прежде чем трогать руками платы или микросхемы, прикоснитесь к неизолированной металлической части корпуса для того, чтобы сравнять электрические потенциалы вашего тела и компьютера. Вполне возможно, что вы уже достаточно "нахватались" за металлические части корпуса ПК и ваши потенциалы равны, но лучше перестраховаться, чем ломать голову над тем, что же произошло с вашим электронным другом после установки сетевой карты.Статическое электричество накапливается на теле человека, когда он "общается" с различными электронными устройствами – например – с телевизорами или CRT-мониторами. Если вы надели шерстяной свитер а потом стянули его через голову, вы вполне могли слышать треск и видеть искры – это так же проявления статического электричества. Если между вами и системным блоком компьютера существует разность электрических потенциалов, то сравняв эти потенциалы через какую-нибудь микросхему (то есть, например, если вы откроете системник, немного погуляете, а потом первым делом возьметесь за одну из карт расширения или прикоснетесь к модулю памяти), вы рискуете эту микросхему испортить.
Существует устройство для защиты от эффектов статического электричества. Оно называется антистатический браслет, который надевается на руку или на ногу человека, работающего в системном блоке. Браслет снабжен кабелем, который крепится к заземлению или к металлической части системного блока – таким образом достигается наиболее надежная защита от статического электричества при сборке компьютера. Вместе с антистатическим браслетом обычно применяется антистатический коврик, тоже заземленный, на который кладутся вынутые из системного блока платы.
Найдите на материнской плате вашего компьютера свободный разъем подходящего типа. В нашем случае это будет PCI (рис 1.6(рис 1.6) PCI-разъемы на материнской плате
Теперь все готово для установки карты в слот. Аккуратно вытащите карту из антистатического пакета, стараясь не касаться микросхем на ее поверхности и контактов, которыми она становится в слот. Разместите карту точно над слотом и вставьте ее в слот. При этом вам понадобится незначительное усилие. Выровняйте карту – проследите, чтобы разъем полностью вошел в слот – перекошенная карта, когда с одной из ее сторон видны контакты разъема, скорее всего, работать не будет. После этого закрепите карту винтом – обычно – точно таким же, какие используются для крепления крышки системного блока. Не следует оставлять карту незакрепленной – даже если вам кажется, что она плотно зафиксирована в разъеме. Дело в том, что незакрепленная карта может постепенно "вылезти" из разъема (под воздействием вибраций, которым подвержен работающий компьютер), да и вы сами можете сдвинуть ее, вставляя сетевой кабель.
Проверьте, не забыли ли вы чего-нибудь в системном блоке, посмотрите, не сместились ли другие карты в ходе установки сетевой карты, завинтите (или защелкните) системный блок и можете считать установку завершенной, но завершенной – лишь в аппаратном плане. Дальше будут программные этапы настройки сети, где найдется место и настройкам сетевых карт.
Установка сетевой карты, как видите, не слишком сложна если вы знаете что и в какой последовательности делать. А теперь давайте займемся установкой коммутатора.
1.4.2. Установка коммутатора
Обычный домашний коммутатор – весьма неприхотливое устройство. Его установка заключается в выборе места расположения и поиска ближайшей электрической розетки.
Установка несколько осложняется, когда коммутатор нужно разместить вне жилых помещений – например, на чердаке или на улице. В частности, при такой установке необходимо решить вопросы питания устройства и его защиты от воздействия влаги, низких и высоких температур.
Коммутаторы неплохо переносят жару и сильные морозы (хотя лучше не испытывать их лишний раз), чего нельзя сказать о высокой влажности. Постарайтесь либо разместить устройство в сухом месте, либо сделайте для коммутатора герметичную "оболочку" - например – поместив его в специальный термопакет для оборудования..
Для того, чтобы запитать коммутатор, который находится где-нибудь вне помещения, можно использовать обычный кабель для электропроводки. Так же вы можете купить коммутатор, поддерживающий стандарт Power Over Ethernet – его можно будет запитать по сетевому кабелю, используя специальный переходник.
1.4.3. Кабельные системы
Если вы создаете простейшую сеть на несколько компьютеров, расположенных в одной комнате, то установка кабельной системы сети будет заключаться в следующем: аккуратно протянуть кабели от компьютеров к коммутатору и подключить разъемы. Для удобства вы можете использовать специальные розетки для RJ-45. Тогда кабель от коммутатора идет непосредственно к розетке, после чего еще одним кабелем к розетке подключается компьютер.
Если вы занимаетесь созданием достаточно большой сети, скажем, в офисе, то имеет смысл использовать следующую схему. На рабочих местах, оборудованных компьютерами, устанавливаются розетки (желательно – несколько – например – три), которые соединяются с патч-панелью, расположенной в отдельной комнате (ее еще называют серверной комнатой) или там, где планируется размещать сервер и коммутатор, если офис небольшой. В результате с кабельной системой будет очень удобно работать.
А вот более серьезная сеть требует и более серьезных операций по установке кабельной системы.
Работа с кабельными системами сети делится на несколько этапов. Это – планирование кабельной системы, прокладка и обжим кабелей. На этапе планирования кабельной системы сети вы должны продумать место установки коммутатора, схему расположения компьютеров. Так, лучше всего вооружиться рулеткой и точно замерить расстояния от компьютеров до предполагаемого центра сети с учетом всех поворотов и сгибов кабеля.
Прокладывая кабель, учтите, что витая пара очень не любит, когда ее сгибают или сжимают – особенно – постоянно. То есть лучше всего монтировать кабель на стену с использованием специального крепежа (например, это могут быть пластиковые скобы с шурупами – поищите их в местных строительных магазинах) или коробов для прокладки кабелей. "Больным" местом квартирных сетей могут стать двери – постарайтесь не прокладывать кабель в дверном проеме – даже если дверь после этого закрывается, прижимая кабель. Лучше всего просверлить стену, или, если она слишком толстая – дверной косяк и протянуть кабель через него.
Как мы уже говорили, стандартами определена максимальная длина кабеля для Fast Ethernet -сети, равная примерно 100 метрам, такая же длина рекомендована и для Gigabit Ethernet. А что же делать, если расстояние, на которое вам нужно протянуть кабель, значительно больше этих самых 100 метров? Вернее – даже не 100, а 200 метров – так как, например, 100-метровый кабель можно использовать для подключения каждого из компьютеров сети к хабу?
Рассмотрим методы, которые позволяют соединить компьютеры, расположенные в 300 или в 400 метрах друг от друга.
Для сети на 100 Мбит/с вы можете попробовать использовать сетевые кабели большей длины. Это приведет к падению скорости соединения, но связь у вас будет. Так как этот совет выходит за рамки стандартов, никто не может вам гарантировать нормальной работы сети на 120-метровом кабеле. Но попробовать можно. Вполне возможно, что сеть будет работать с двумя отрезками по 150 метров, но при таком использовании кабелей вы, скорее всего, очень сильно потеряете в скорости. Этот метод вряд ли поможет вам при соединении компьютеров на 400 метрах. Даже если ваша сеть заработает при 200-метровых кабелях, вряд ли вы получите что-то быстрее 10 Мбит/с. Gigabit Ethernet еще чувствительнее к длине кабеля, поэтому здесь лучше ограничиться 100 метрами, хотя можете поэкспериментировать.Использовать "метод длинных кабелей" следует лишь в самых крайних случаях. Например, что-то вроде необходимости срочно, да еще и ночью, когда надеяться не на кого, соединить пару компьютеров, находящихся в 300 метров друг от друга.
Прежде чем протягивать длинные кабели и искать место для хаба, проверьте работоспособность конструкции, соединив пару компьютеров, стоящих рядом друг с другом. Если сеть будет работать, то с очень высокой вероятностью заработает она и после прокладки. Однако не следует забывать, что на протянутый кабель будут действовать различные помехи, электромагнитные наводки от силовых кабелей и так далее. Поэтому вам в этом деле остается действовать на свой страх и риск.
Для увеличения расстояния соединения до 300 метров по витой паре вы можете использовать дополнительный коммутатор в качестве повторителя сигнала. Для соединения пары компьютеров, находящихся за 300 метров друг от друга вам понадобится 300 метров кабеля, 6 RJ-45 разъемов и 2 коммутатора. Схема соединения проста. Первый отрезок кабеля соединяет первый компьютер с первым коммутатором. Второй отрезок – первый коммутатор со вторым, а третий кабель идет от второго коммутатора ко второму компьютеру. В результате мы получаем искомые 300 метров при хорошей скорости соединения. Практика показывает, что максимальное количество повторителей может достигать 5. Это значит, что используя отрезки кабеля по 100 метров вы можете соединить компьютеры, находящиеся в 600 метрах друг от друга, но будет ли такая сеть работать и как она будет работать нельзя сказать вплоть до того момента, как данная конструкция будет собрана.
Если вы собираетесь прокладывать сеть на улице (как вариант – перебрасывать кабель между домами), помните, что для этих целей обычная UTP подходит очень плохо. Кабель недостаточно защищен от электромагнитных помех, от воздействия внешней среды, он недостаточно прочен для того, чтобы его можно было натягивать без несущего троса и так далее. В крайнем случае можно использовать STP. Мы уже говорили о кабеле П-296, который идеален для уличной проводки – самое главное – при его прокладке не забудьте о заземлении. Заземлить следует экран кабеля, иначе он не будет справляться со своими функциями.
Использовать вышеприведенные советы по поводу нестандартной работы с витой парой следует лишь тогда, когда вам по каким-то причинам приходится строить сеть именно на витой паре. Пожалуй, при использовании 2-х коммутаторов и трех 100-метровых отрезков кабеля такую сеть еще можно назвать оправдывающей ожидания. А вот все остальное – это уже немного не то. Работать будет, но пострадает скорость, да и 5 обычных коммутаторов для витой пары по стоимости примерно равны (а реально – даже выше) чем стоимость коммутатора для оптоволокна. Вывод отсюда простой – если вам нужна надежная связь на большие расстояния – обратите внимание на оптоволоконное оборудование.
Главный враг сетей на основе витой пары, проводники которые расположены вне помещений – гроза. Во время грозы могут выйти из строя коммутаторы и сетевые карты пользователей. Даже надежное заземление здесь не спасет. Пожалуй, неплохим решением для защиты сетевых устройств от наводок во время грозы будет использование специальных защитных устройств – наподобие устройства PNet1 от APC. Оно представляет собой переходник, к которому с одной стороны подключается сетевой кабель, а кабель, расположенный с другой стороны устройства, подключается к защищаемому оборудованию. Так же очень важно помнить, что для того, чтобы подобные приборы выполняли свои функции, их следует заземлять. PNet1 имеет для этих целей специальный провод, который следует подключить к заземлению. Кстати, оптоволоконное оборудование не боится гроз.
Оптоволоконное оборудование и кабели стоят дороже, чем средства для организации проводной сети. Однако на сегодняшний день это – наилучшая альтернатива для построения надежных и быстрых каналов связи. Основную сложность при установке оптоволоконной сети может вызвать установка разъемов на кабель. Лучше всего не делать этого самостоятельно – для установки таких разъемов требуется специальный инструмент, а либо купить кабели с уже установленными разъемами, либо попросить, чтобы их вам установили. Существует два типа оптических кабелей – на основе одномодового и многомодового оптоволокна. Первые – предпочтительнее, хотя дороже вторых.
Как один из вариантов использования оптоволоконного оборудования можно предложить именно связь между коммутаторами (существуют гибридные устройства, поддерживающие подключение различных типов кабелей, в том числе и оптоволоконных), а разводку к рабочим местам пользователей делать уже на основе обычной витой пары. Это особенно актуально для Gigabit Ethernet.
1.4.4. Обжим кабелей
Когда кабель проложен, пришло время его обжимать. Рассмотрим особенности этого процесса для наиболее распространенного UTP 5-й категории, а также для некоторых других типов кабелей.
Для начала надо отметить, что 100-мегабитный Ethernet использует лишь 2 пары UTP из 4. 1000-мегабитная версия работает уже на всех четырех парах. Поговорим об обжиме кабеля для Fast Ethernet.
Существует две стандартные схемы обжима. Одна предусматривает одинаковую разводку проводников на обоих концах кабеля. Такая схема применяется для соединения сетевых карт и портов коммутатора. Второй вариант обжима предназначен для связи пары компьютеров без использования коммутатора.
Рассмотрим наиболее распространенную схему распределения пар проводников в кабеле, определенную стандартом EIA-T568B (табл. 1.1.). Существует еще стандарт EIA-T568A, но о нем мы поговорим чуть ниже.
По стандарту EIA-T568B пары скручиваются таким образом:
Синий – бело-синий
Оранжевый – бело-оранжевый
Зеленый – бело-зеленый
Коричневый – бело-коричневый
Разводка кабеля для соединения Сетевая карта – хаб
| Номер контакта разъема |
Конец 1 |
Конец 2 |
|---|
| 1 |
Бело-оранжевый (БО) |
Бело-оранжевый |
| 2 |
Оранжевый (О) |
Оранжевый |
| 3 |
Бело-зеленый (БЗ) |
Бело-зеленый |
| 4 |
Синий (С) |
Синий |
| 5 |
Бело-синий (БС) |
Бело-синий |
| 6 |
Зеленый (З) |
Зеленый |
| 7 |
Бело-коричневый (БК) |
Бело-коричневый |
| 8 |
Коричневый (К) |
Коричневый |
Как видите, одинаковые провода соединяют одинаковые выходы разъема RJ-45.
Первый контакт RJ-45 разъема будет расположен справа если смотреть на разъем сзади, повернув его защелкой вверх.
Надо отметить, что при такой разводке для передачи информации используется лишь четыре проводника: Бело-оранжевый, Оранжевый, Бело-зеленый и Зеленый. Как видите, мощность кабеля используется не полностью, то есть в нем есть проводники, которые не несут информацию.
Знание о том, какие контакты разъема используются для передачи данных открывает возможности по нестандартному использованию кабелей и подключению сетевых устройств с использованием нестандартных проводников. Вы можете использовать проводники, не несущие информацию, для других целей, или воспользоваться нестандартным кабелем.
При прокладке кабелей для небольшой сети, вы можете воспользоваться почти любыми проводами, попавшими вам под руку – правда, учитывая распространенность обычной витой пары это – сомнительное и ненадежное решение сетевых проблем. Однако, иногда использование нетрадиционных проводников действительно полезно. Например, для того, чтобы соединить компьютеры, расположенные в нескольких метрах друг от друга, можно использовать четырехжильный телефонный провод.
Так же можно "ужать" в одном кабеле два Fast- Ethernet -соединения. Например, вам нужно соединить с хабом три компьютера. Два из них расположены в двух метрах друг от друга, а третий – за 30 метров от них. Можно будет установить хаб за 15 метров от третьего компьютера. А первый и второй можно соединить с хабом либо двумя кабелями по 15 метров, либо, обжав два отрезка кабеля длиной метра два-три для каждого из них, подсоединить к расплетенному концу одного 15-метрового кабеля, причем так, чтобы в результате бело-оранжевый, оранжевый, бело-зеленый и зеленый проводки кабеля были подключены к бело-оранжевому, оранжевому, бело-зеленому и зеленому проводам кабеля для одного из компьютеров, а синий, бело-синий, бело-коричневый и коричневый подключались бы к бело-оранжевому, оранжевому, бело-зеленому и зеленому проводам кабеля для второго компьютера.
Этот метод ухудшает характеристики кабеля, поэтому на больших расстояниях (несколько десятков метров) подобная схема может привести к неустойчивой работе сети, но вы, конечно, можете поэкспериментировать.
Аналогично соединяются провода на втором конце кабеля – но уже с разъемами, предназначенными для коммутатора. Схема такой нестандартной разводки (с учетом того, что провода, идущие к компьютерам от "общего" провода и к хабу, обжаты стандартно), приведена в табл. 1.2.
Соединение проводников "ужатого" кабеля с отрезками для компьютеров и хаба
| Стандартно обжатые кабели для компьютера №1 и для хаба |
Стандартно обжатый кабель для компьютера №2 и для хаба |
Ужатый кабель |
|---|
| Бело-оранжевый (БО) |
|
Бело-оранжевый (БО) |
| Оранжевый (О) |
|
Оранжевый (О) |
| Бело-зеленый (БЗ) |
|
Бело-зеленый (БЗ) |
|
Бело-оранжевый (БО) |
Синий (С) |
|
Оранжевый (О) |
Бело-синий (БС) |
| Зеленый (З) |
|
Зеленый (З) |
|
Бело-зеленый (БЗ) |
Бело-коричневый (БК) |
|
Зеленый (З) |
Коричневый (К) |
В соответствии со стандартами, витая пара не подлежит восстановлению при обрыве или наращиванию. Действительно, эти операции изменяют свойства кабеля и никто уже не сможет гарантировать вам его работоспособности в номинальном режиме. Но на самом деле витую пару можно восстанавливать, наращивать и даже соединять с другими проводниками. Это ухудшает свойства кабельной системы, может привести к падению скорости передачи данных, но обычно работает вполне нормально. Концы соединяемых кабелей можно либо скрутить, тщательно заизолировав каждое место скрутки и все соединение вцелом, либо (что предпочтительнее) спаять (не забывая, естественно, об изоляции).
Теперь давайте рассмотрим схему обжима витой пары, которая применяется для кабелей, которые должны соединять сетевые карты компьютеров напрямую.
В табл. 1.3. приведен порядок разводки кабеля для соединения " сетевая карта – сетевая карта ".
Разводка кабеля для соединения "сетевая карта – сетевая карта" (кроссовер)
| Номер контакта разъема |
Конец 1 |
Конец 2 |
|---|
| 1 |
Бело-оранжевый |
Бело-зеленый |
| 2 |
Оранжевый |
Зеленый |
| 3 |
Бело-зеленый |
Бело-оранжевый |
| 4 |
Синий |
Синий |
| 5 |
Бело-синий |
Бело-синий |
| 6 |
Зеленый |
Оранжевый |
| 7 |
Бело-коричневый |
Бело-коричневый |
| 8 |
Коричневый |
Коричневый |
Кстати, разводка кабеля, приведенная в столбце Конец 2 соответствует стандарту EIA-T568А – и если обжать таким образом оба конца кабеля, то мы получим кабель для соединения "хаб – сетевая карта ".
Как видно из таблицы, здесь меняются местами лишь четыре провода. Так мы напрямую соединяем приемник одной сетевой карты с передатчиком другой, и наоборот.
Подготовив кабели и разъемы, нужно зачистить концы кабеля, удалив внешнюю изоляцию. Сделать это можно острым ножом. При этом старайтесь не повредить провода внутри кабеля. Можно снять с кабеля изоляцию длиной сантиметра 3 — 4, чтобы потом было легче выпрямлять провода. Выпрямив провода, обрежьте кабель таким образом, чтобы в результате осталось примерно 12 — 15 миллиметров распрямленных проводов. После этого наденьте разъем на кабель так, чтобы нужные проводники попали в соответствующие им желобки разъема. Сами провода зачищать не нужно.
На последнем этапе заделки провода его нужно обжать. Обжимный инструмент все сделает сам, а если такого инструмента нет, то ваши действия должны быть следующими: сначала аккуратно обожмите контакты при помощи отвертки – так, чтобы они, врезавшись в соответствующие провода, обеспечили надежное соединение, а потом зажмите до щелчка фиксатор кабеля.
1.5. Выводы
В этой лекции мы познакомились с аппаратными компонентами Ethernet -сетей. Следующая лекция посвящена программным технологиям проводных сетей.
