M05. Okablowanie sieci LAN i WAN.pdf

Moduł 5. Okablowanie sieci LAN I WAN

Mimo iż każda lokalna sieć komputerowa jest inna, istnieje wiele zagadnień

projektowych, które są wspólne dla wszystkich sieci LAN. Na przykład w

większości sieci LAN wykorzystywane są te same standardy i komponenty. W

tym module przedstawiono informacje dotyczące elementów lokalnych sieci

Ethernet oraz powszechnie stosowanych urządzeń LAN.

Obecnie dostępne są różne rodzaje połączeń WAN. Mogą to być rozmaite

połączenia: od komutowanych po szerokopasmowe. Różnią się one szerokością

pasma, ceną i wymaganymi urządzeniami. W tym module przedstawiono

informacje dotyczące różnych typów połączeń WAN.

5.1 Okablowanie sieci LAN

5.1.1 Warstwa fizyczna sieci LAN

Typy medium są oznaczane przy użyciu różnych symboli. Sieć Token Ring jest

oznaczana kółkiem. Sieć FDDI jest oznaczana dwoma współśrodkowymi

kółkami, a sieć Ethernet — prostą kreską.

Połączenia szeregowe są oznaczane zygzakiem.

Sieć komputerową można zbudować przy

użyciu różnych mediów . Zadaniem medium

jest przenoszenie informacji przesyłanych siecią

LAN. W lokalnych sieciach bezprzewodowych

medium jest fala elektromagnetyczna

rozchodząca się w powietrzu lub w przestrzeni

kosmicznej. W przypadku innych mediów do

przenoszenia sygnałów sieciowych stosowane są

przewody, kable lub światłowody. Media

sieciowe stanowią warstwę pierwszą — fizyczną

— sieci LAN. Każde medium ma wady i zalety.

Przy porównywaniu zalet i wad na ogół warto

uwzględnić:

· dopuszczalną długość kabla,

· koszt,

· łatwość instalacji,

· podatność na zakłócenia.

Sygnały sieciowe mogą być przenoszone za

pośrednictwem kabli koncentrycznych, światłowodów, a nawet bezprzewodowo. Jednak podstawowym medium, który

będzie omawiany, jest nieekranowana skrętka kategorii 5 (Cat 5 UTP), do której należy również rodzina kabli kategorii 5e.

Sieci LAN można budować na bazie wielu topologii oraz wielu różnych mediów fizycznych. Na rysunku zaprezentowano

niektóre technologie warstwy fizycznej, które mogą być wykorzystane do budowy sieci Ethernet.

5.1.2 Sieć Ethernet w kampusie

Standard Ethernet jest najbardziej powszechną techniką, w jakiej realizowane są sieci LAN. Po raz pierwszy został on

zaimplementowany przez grupę firm Digital (DEC), Intel i Xerox, którą określa się wspólnym skrótem DIX. Grupa DIX

utworzyła i zaimplementowała pierwszą specyfikację lokalnej sieci Ethernet, która stała się podstawą specyfikacji 802.3

instytutu IEEE wydanej w roku 1980. Specyfikacja 802.3 została później rozszerzona przez IEEE o trzy nowe standardy:

802.3u (Fast Ethernet), 802.3z (Gigabit Ethernet over Fiber) i 802.3ab (Gigabit Ethernet over UTP).Wymagania dotyczące

sieci mogą wymuszać aktualizację do szybszych topologii sieci Ethernet. Większość sieci Ethernet obsługuje szybkości 10

Mb/s i 100 Mb/s. Nowa generacja produktów multimedialnych, związanych z przetwarzaniem obrazu i bazami danych

może spowodować szybkie przeciążenie sieci Ethernet działających z tradycyjnymi szybkościami 10 i 100 Mb/s.

Administratorzy sieci powinni rozważyć użycie sieci Gigabit Ethernet w różnych zastosowaniach: poczynając od sieci

szkieletowej, a kończąc na odcinkach prowadzących bezpośrednio do użytkowników. Koszty instalacji nowego

okablowania i kart sieciowych mogą jednak uniemożliwić taką modernizację. Instalacja sieci Gigabit Ethernet aż do

komputera użytkownika nie jest jeszcze standardem. Ogólnie rzecz biorąc, techniki Ethernet można wykorzystywać w sieci

kampusowej na kilka różnych sposobów:

Aby zapewnić odpowiednią wydajność na poziomie użytkowników, można użyć sieci Ethernet o szybkości 10

Mb/s. W wypadku klientów lub serwerów wymagających szerszego pasma można użyć sieci Ethernet o szybkości

100 Mb/s.

Sieć Fast Ethernet jest używana do budowy łączy między użytkownikiem i urządzeniami sieciowymi. Może ona

obsługiwać ruch pochodzący z poszczególnych segmentów sieci Ethernet.

Aby zwiększyć wydajność sieci klient-serwer w kampusie i uniknąć występowania tzw. wąskich gardeł, do łączenia

serwerów firmowych można stosować sieci Fast Ethernet.

Między urządzeniami sieci szkieletowej powinny być instalowane sieci Fast Ethernet lub Gigabit Ethernet, jeśli

pozwalają na to względy ekonomiczne.

5.1.3 Wymagania

dotyczące mediów i

złączy w sieciach

Ethernet

Przed dokonaniem wyboru

sposobu implementacji

sieci Ethernet należy

rozważyć wymagania

dotyczące mediów i złączy

związane z poszczególnymi

sposobami implementacji.

Pod uwagę należy także

wziąć wymaganą

wydajność sieci.

Specyfikacje kabli i złączy

używanych do obsługi

implementacji sieci

Ethernet są oparte na

standardach organizacji

EIA/TIA. Kategorie kabli

określone dla sieci Ethernet

pochodzą ze standardu

EIA/TIA-568 (SP-2840)

dotyczącego telekomunikacyjnego okablowania budynków komercyjnych.

Na rysunku przedstawiono porównanie specyfikacji kabli i złączy dla najbardziej powszechnych implementacji sieci

Ethernet. Istotną kwestią jest różnica między mediami, które mogą zostać użyte w sieci Ethernet o szybkości 10 Mb/s a

mediami, które mogą być użyte w sieci Ethernet o szybkości 100 Mb/s. Do budowy sieci, w której będą używane obie

prędkości 10 Mb/s i 100 Mb/s, trzeba zastosować skrętkę nieekranowaną kategorii conajmniej 5.

5.1.4 Połączenia

Na rysunku przedstawiono różne typy połączeń wykorzystywane w przypadku poszczególnych implementacji warstwy

fizycznej. Najbardziej powszechne są złącze i gniazdo RJ-45. Złącza RJ-45 zostaną bardziej szczegółowo omówione w

następnej sekcji. W niektórych przypadkach typ złącza karty sieciowej nie pasuje do medium, do którego ma nastąpić

podłączenie. Na rysunku przedstawiono interfejs do podłączenia 15-stykowego złącza interfejsu AUI. Złącze AUI

umożliwia podłączanie różnych mediów przy wykorzystaniu odpowiedniego transceivera. Transceiver stanowi

przejściówkę, która przekształca jeden typ połączenia w inny. Zazwyczaj nadajnik-odbiornik (transceiver) umożliwia

podłączenie kabla zakończonego złączem RJ-45 czy też kabla koncentrycznego lub światłowodowego do interfejsu AUI .

W sieciach 10BASE5 Ethernet (Thicknet, czyli „gruby" Ethernet) do połączenia interfejsu AUI z transceiverem przy

głównym kablu jest używany krótki kabel.

5.1.5 Implementacja skrętki nieekranowanej (UTP)

Specyfikacja EIA/TIA opisuje złącze RJ-45 przeznaczone dla skrętki

nieekranowanej (UTP). Litery RJ oznaczają typ złącza (skrót od ang.

„registered jack"), a liczba 45 — określony sposób instalowania

przewodów. Przez przezroczystą końcówkę złącza RJ-45 widać osiem

kolorowych przewodów. Cztery przewody (od T1 do T4) służą do

przenoszenia napięcia. W języku angielskim noszą one nazwę „tip". Cztery

pozostałe przewody (od R1 do R4) są uziemione i po angielsku są

nazywane „ring". „Tip" i „ring" to pojęcia wywodzące się z wczesnych lat

rozwoju telefonii; po polsku funkcjonują określenia „żyła a" i „żyła b".

Współcześnie angielskie terminy „tip" i „ring" odnoszą się do przewodu

plus i minus w parze. Przewody pierwszej pary w kablu lub złączu są

oznaczone jako T1 i R1. Druga para to T2 i R2 itd.

Złącze RJ-45 stanowi komponent męski, zaciśnięty na końcu kabla. Gdy

patrzymy na złącze męskie z przodu, styki są ponumerowane od 8 po lewej

stronie do 1 po stronie prawej, co przedstawiono na rysunku .

Gniazdo stanowi komponent żeński , który znajduje się w urządzeniu

sieciowym, gniazdku ściennym lub panelu połączeniowym, co

przedstawiono na rysunku . Na rysunku przedstawiono tył gniazda: to tu wykonuje się połączenia zaciskowe z kablem UTP

sieci Ethernet.

Aby między złączem i gniazdem mógł

przepłynąć prąd, przewody muszą być ułożone

w kolejności zgodnej ze schematem T568A lub

T568B standardu EIA/TIA-568-B.1, co

pokazano na rysunku . W celu określenia

kategorii EIA/TIA kabla, który powinien zostać

użyty do podłączenia urządzenia, należy odnieść

się do dokumentacji tego urządzenia lub znaleźć

na nim etykietkę w pobliżu gniazda. Jeżeli nie

ma żadnych etykiet ani dokumentacji, należy

użyć kategorii 5E lub wyższej, ponieważ wyższe

kategorie mogą być użyte w miejscu niższych.

Ponadto należy określić, czy do podłączenia ma

zostać zastosowany kabel prosty, czy też z

przeplotem.

Jeśli spojrzymy na oba złącza kabla ułożone

obok siebie, zobaczymy w każdym z nich

kolorowe przewody. Jeżeli kolejność

przewodów w obu końcówkach kabla jest

taka sama, oznacza to, że jest to kabel

prosty — taką sytuację przedstawiono na

rysunku (Zastosowanie1…).

Natomiast gdy przyjrzymy się złączom RJ-45

na obu końcach kabla z przeplotem,

zobaczymy, że niektóre przewody po jednej

stronie kabla są podłączone do innego styku

niż po drugiej stronie. Na rysunku

(Łączenie…) widać, że styki 1 i 2 jednego

złącza są podłączone odpowiednio do styków 3

i 6 drugiego.

Na rysunku (obok) zamieszczono wskazówki

dotyczące typów kabli stosowanych do

tworzenia połączeń między urządzeniami

Cisco.

Kabli prostych należy używać przy

wykonywaniu następujących połączeń:

· połączenie przełącznika z

routerem,

· połączenie przełącznika z

komputerem lub serwerem,

· połączenie koncentratora z

komputerem lub serwerem.

Kabli z przeplotem należy używać do

wykonywania następujących połączeń:

połączenie przełącznika z

przełącznikiem,

połączenie przełącznika z

koncentratorem,

połączenie koncentratora z

koncentratorem,

· połączenie routera z routerem,

· połączenie komputera z komputerem,

· połączenie routera z komputerem.

Na rysunku ostatnim pokazano, jak szeroka może być gama kabli potrzebnych w jednej sieci komputerowej.

Wymagana kategoria kabla UTP zależy od wybranego typu sieci Ethernet.

5.1.6 Wtórniki

Angielski odpowiednik terminu „wtórnik", czyli „repeater" (dosłownie „powtarzacz"), pochodzi z wczesnego okresu prób

przekazywania informacji na duże odległości. Odnosi się on do sytuacji, w której osoba znajdująca się na pewnym wzgórzu

powtarza sygnał odebrany od osoby znajdującej się na poprzednim wzgórzu. Proces ten trwał tak długo, aż wiadomość

dotarła do celu. W przypadku telegrafu, telefonu, urządzeń mikrofalowych i światłowodowych wtórniki są używane do

wzmacniania sygnałów przesyłanych na duże odległości.

Wtórnik odbiera sygnał, regeneruje go i przesyła dalej. Wtórnik prowadzi regenerację i resynchronizację sygnałów

sieciowych na poziomie bitów, co umożliwia przesyłanie ich na większe odległości. Standardy Ethernet oraz IEEE 802.3

wprowadzają jednakże zasadę 5-4-3 określającą liczbę wtórników i segmentów przy dostępie współdzielonym w szkielecie

topologii drzewiastej. Zasada 5-4-3 wyróżnia w sieci dwa typy fizycznych segmentów: segment z użytkownikami oraz

segment bez użytkowników (połączeniowy). Do segmentu z użytkownikami dołączone są komputery użytkowników.

Natomiast segmenty połączeniowe służą tylko do bezpośredniego połączenia dwóch wtórników. Zasada mówi, że pomiędzy

dowolnymi węzłami w sieci może być maksymalnie pięć segmentów, połączonych przez cztery wtórniki lub koncentratory i

tylko trzy z tych pięciu segmentów mogą mieć dołączonych użytkowników.

Protokół Ethernet wymaga, by sygnał wysłany poprzez LAN dotarł do każdej części sieci w określonym przedziale czasu.

To właśnie zapewnia zasada 5-4-3. Każdy wtórnik, który retransmituje sygnał dodaje pewne niewielkie opóźnienie do

sygnału, więc zasadę tę zaprojektowano, aby zminimalizować czas transmisji. Zbyt duże opóźnienie w sieci LAN zwiększa

liczbę spóźnionych kolizji i zmniejsza wydajność sieci LAN.

5.1.7 Koncentratory

Koncentratory są w rzeczywistości wieloportowymi wtórnikami. W

wielu wypadkach jedyna różnica między tymi dwoma urządzeniami

wynika z liczby dostępnych portów. Zwykły wtórnik jest

wyposażony w dwa porty, a koncentrator może mieć od czterech do

dwudziestu czterech portów. Koncentratory są najczęściej używane

w sieciach Ethernet 10BASE-T lub 100BASE-T, chociaż występują

także w innych architekturach sieciowych.

Zastosowanie koncentratora powoduje zmianę topologii sieci z

liniowej topologii magistrali, w której poszczególne urządzenia są

podłączone bezpośrednio do przewodu, na topologię gwiazdy. W

przypadku zastosowania koncentratorów dane dochodzące do portu

koncentratora są elektrycznie powielane we wszystkich pozostałych

portach podłączonych do tego samego segmentu sieci — oprócz

portu, z którego zostały odebrane.

Istnieją trzy podstawowe typy koncentratorów:

Pasywne: Koncentrator pasywny jest po prostu fizycznym punktem połączenia. Nie modyfikuje on ani nie analizuje

ruchu, który przez niego przechodzi. Nie wzmacnia też ani nie usuwa zakłóceń sygnału. Koncentrator pasywny służy

jedynie podłączeniu urządzeń do współdzielonego medium. Nie wymaga zasilania.

Aktywne: Koncentrator aktywny musi być podłączony do gniazdka elektrycznego, ponieważ potrzebuje zasilania,

aby wzmocnić przychodzący sygnał przed przekazaniem go do innych portów.

Inteligentne: Po angielsku koncentratory inteligentne są czasem nazywane „smart hubs" („sprytne koncentratory").

Urządzenia te działają jak koncentratory aktywne, a oprócz tego są wyposażone w mikroprocesor i udostępniają

funkcje diagnostyczne. Koncentratory inteligentne są droższe niż koncentratory aktywne, ale za to bardziej użyteczne

przy rozwiązywaniu problemów.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: