ПРАКТИКУМ ПО ОСНОВАМ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Глава 1. Оборудование для локальных сетей

Сетевые кабели

Для построения сети обычно используют один из трех проводников: витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель.

Витая Пара

В настоящее время это наиболее распространённый сетевой проводник, состоящий из 8 медных проводников, перевитых друг с другом для уменьшения электромагнитных помех. Провод покрыт изоляцией из поливинилхлорида (ПВХ). Длина сегмента из такого провода – до 100 метров. Средняя скорость информации в витой паре - 100 мегабит/сек (рис. 1).

Рис. 1. Витая пара

Коаксиальный кабель

Провод содержит в себе центральный проводник из меди, слой изолятора в медной или алюминиевой оплетке (это экран от электромагнитных помех) и внешнюю ПВХ изоляцию. Максимальная скорость передачи данных - 10 Мбит/сек. Длина сегмента тонкого коаксиала до 185 метров (рис. 2).

Рис. 2. Коаксиальный кабель

Оптоволоконный кабель

Кабель содержит несколько стеклянных цветоводов, защищенных изоляцией. Он обладает скоростью передачи данных до 2 Гбит в сек, не подвержен электропомехам. Передача сигналов без затухания идет на расстояние до 2 км (для одномодового волокна) – рис. 3.

Рис. 3. Многомодовый оптоволоконный кабель

Сетевое оборудование

Ниже мы вкратце познакомимся с основным сетевым оборудованием для локальной сети.

Сетевая карта

Сетевые карты отвечают за передачу информации между ПК в сети. Каждая карта имеет свой индивидуальный Mac-адрес.

Новый термин

MAC-адрес сетевой карты это уникальный идентификатор, предоставленный ей изготовителем. В сетях Ethernet он позволяет идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу.

Основные характеристики:

установленная микросхема контроллера (микрочип);разрядность – имеются 32- и 64-битные сетевые карты (определяется микрочипом);скорость передачи – от 10 до 1000 Мбит/с;разъем под тип подключаемого кабеля (коаксиальный, витая пара, волоконно-оптический кабель) – рис. 4.

Рис. 4. Сетевые карты на коаксиал и витую пару

Концентратор (хаб) и коммутатор (свитч)

Концентратор (хаб) используется, если в сети участвует больше 2 компьютеров. К нему сходятся все сетевые кабели витой пары в топологии звезда. Сигнал хаба получают все ПК сети, а не только та сетевая карта, которой адресован пакет данных. В настоящее время концентраторы сняты с производства и встречаются редко. Внешне свитч или коммутатор (Switch) практически не отличается от Hub, но коммутатор (Switch) - более интеллектуальное устройство, где есть свой процессор, внутренняя шина и буферная память. Если концентратор просто передает пакеты от одного порта ко всем остальным, то Switch анализирует Mac адреса, откуда и куда отправлен пакет информации и соединяет только эти компьютеры, в то время как остальные каналы остаются свободными. Это позволяет намного увеличить производительность сети, так как уменьшает количество паразитного трафика и обеспечивает большую фактическую скорость передачи данных, особенно в сетях с большим количеством пользователей – рис. 5.

Рис. 5. Свитч D-Link DES-1008D 8-port 10/100Mbps

Итак, концентратор обозначается значком и его основная функция - это повторение сигналов, поступающих на один из его портов, на всех остальных портах (Ethernet).

Сетевой коммутатор или свитч обозначается значкоми в отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Давайте рассмотрим принцип работы коммутатора более детально.Коммутатор (свитч) хранит в памяти таблицу, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора.При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя еще не известен, то кадр будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.

Маршрутизатор (роутер)

Маршрутизатор - сетевое устройство, которое на основании информации о топологии сети и определённых правил принимающее решения о пересылке пакетов между различными сегментами сети. Обозначается значком - рис. 6.

Рис. 6. Беспроводной маршрутизатор D-Link 300Мбит/с (DIR-615/E4B)

Принцип работы маршрутизатора таков: он использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Маршрутизатор может выбрать один из нескольких маршрутов доставки пакета адресату (оптимальный).

Новый термин

Маршрут - последовательность прохождения пакетом информации узлов сети.

В отличии от коммутатора, маршрутизатор видит все связи подсетей друг с другом, поэтому он может выбрать наилучший маршрут и при наличии нескольких альтернативных маршрутов. Решение о выборе маршрута принимается каждым маршрутизатором, через который проходит сообщение. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

Задание 1. Изучение сетевой карты, вынутой из ПК

Осмотрите сетевую карту, вынутую из ПК. Определите тип шины, к которой она подключается. Для этого посмотрите на ту часть сетевой карты, которая имеет контакты. Если длина этой стороны менее 10 см, то карта подключается к шине PCI. Определите тип физической среды, с которой работает сетевая карта. Посмотрите на металлическую пластину, к которой крепится карта. Круглый коннектор свидетельствует о том, что эта карта для коаксиального кабеля; разъем RJ-45 – для работы с витой парой. Найдите в Интернет ответ на вопрос о коннекторе для оптического кабеля самостоятельно.

Задание 2. Изучение сетевой карты, вставленной в ПК (скринкаст)

В Windows XP выполните команду Пуск-Панель управления-Система-Оборудование-Диспетчер устройств и раскройте список Сетевые платы (рис. 7).

Рис. 7. В ПК установлена только одна сетевая плата

В Windows 7 выполните команду Пуск-Панель управления-Оборудование и звук-Диспетчер устройств и раскройте список Сетевые адаптеры (рис. 8).

Рис. 8. В ПК установлена два сетевых адаптера

Примечание

Если у вас на сетевой плате нет желтых восклицательных знаков и красных крестиков, то ее драйвер установлен и работает корректно. Если напротив сетевого адаптера отображен восклицательный знак на фоне желтого круга, то драйвер конфликтует с другим устройством. Если напротив сетевой карты появился красный крестик, то драйвера вообще нет и его следует искать и устанавливать.

Определите физический (MAC) адрес адаптера. Для этого в ОС Windows выполните команду Пуск-Все программы-Стандартные-Командная строка и введите команду ipconfig/all. Выведенный командой результат выглядит примерно так (рис. 9).

Рис. 9. Физический адрес и есть МАС-адрес сетевого адаптера

Итак, анализ команды ipconfig показал, что сетевой адаптер работает нормально, МАС адрес сетевой платы мы узнали, расшифровку остальной информации на экране ПК сделаем позднее.

Вопросы и задания. Повторение пройденного

Параметры витой пары (Длина сегмента из такого провода – до 100 метров. Средняя скорость информации в витой паре - 100 мегабит/сек)Параметры коаксиального кабеля (Максимальная скорость передачи данных - 10 Мбит/сек. Длина сегмента тонкого коаксиала до 185 метров)Параметры оптического кабеля - Кабель содержит несколько стеклянных цветоводов, защищенных изоляцией. Он обладает скоростью передачи данных до 2 Гбит в сек, не подвержен электропомехам. Передача сигналов без затухания идет на расстояние до 2 км (для одномодового волокна)Что есть MAC-адрес?Рассказать про концентратор (хаб) и коммутатор (свитч)концентратор (хаб) обозначается значкомСвитч обозначается значкомПринцип работы маршрутизатора. Маршрутизатор (роутер) обозначается значкомЧто можно узнать командой ipconfig/all?Определите и запишите IP адрес вашего ПКМожет ли ПК иметь несколько IP или MAC адресов?Как еще (по-другому) называется МАС адрес?