Топология сети. Типы сетевых кабелей. Строение кабелей, применение и характеристики. Кабельные системы. Платы сетевого адаптера

ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет

имени Н.П. Огарёва»

Факультет экономический

Специальность: управление качеством

ОТЧЁТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1

по дисциплине

«Сети ЭВМ»

Топология сети. Типы сетевых кабелей. Строение кабелей, применение и характеристики. Кабельные системы. Платы сетевого адаптера

ЛР – 02069964 - 220501 – УК – 01 – 11

Авторы отчёта    _________________.10.11                              М. Ю. Федорова

Ю. Г. Киреева

Обозначение отчета ЛР – 02069964 – 220501 – 01 – 11

Преподаватель   ________________  .10.11                               О. А. Курышева

Саранск 2011

Цель работы

1.           Научиться различать базовые топологии и их комбинации. Знать преимущества и недостатки каждой топологии.

2.           Научиться выбирать подходящую топологию для решения конкретной задачи.

3.           Познакомиться с основными типами сетевых кабелей, их техническими характеристиками и областью применения.

4.           Ознакомиться с основными принципами построения кабельной системы.

5.           Выяснить роль платы сетевого адаптера при подготовке, передаче и управлении данными. Научиться определять параметры настройки платы сетевого адаптера.

6.           Познакомиться с удобной программой моделирования работы сетей Packet Tracer фирмы Cisco.

Выполнение работы

1. При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля нет свободного конца, на который надо ставить терминатор. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении (по часовой стрелке) и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии «шина», каждый компьютер выступает в роли повторителя, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Сигнал от компьютера идет к концентратору, а затем -  к  следующему по часовой стрелке компьютеру в кольце. Так как сигнал проходит через все компьютеры, то выход из строя одного компьютера может привести к нарушению работы всей сети. Но «кольцо» определяет, какой из компьютеров вышел из строя, и отключает его от сети. Это позволяет нормально работать всей сети.

2. Топологию «шина» часто называют «линейной шиной». В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, к которому подключены все компьютеры сети. Данная топология является наиболее простой и распространенной  реализацией сети. Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети, однако информацию принимает только тот компьютер, чей адрес соответствует адресу получателя.   Если какой - либо компьютер выйдет из строя, то это не скажется на работе сети. Но, если неисправный компьютер заменен, и кабели к нему подключены неправильно, образуется разрыв. Разрыв образует концы кабеля. Сигнал отражается, и сеть перестает работать. Шина - пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю.

3. При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному концентратору. Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. При топологии «звезда» если компьютер посылает сигналы другому, все сигналы должны пройти  через концентратор. Если выйдет из строя один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные компьютеры в сети этот сбой не повлияет. Если выйдет из строя концентратор, то все компьютеры будут работать отдельно друг от друга. Кроме того, сигналы от компьютера будут посылаться. Но сеть работать не будет.

4. Сигнал, проходящий по кольцу, называется маркером. Маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор пока его не получит тот компьютер, который «хочет» послать данные. Передающий компьютер видоизменяет маркер, добавляя к нему данные и адрес получателя, и отправляет данные по кольцу.

Для того чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы, поглощающие эти сигналы. Поглощение сигнала позволяет другим компьютерам обмениваться информацией.

При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному концентратору. Назначение концентраторов - объединение отдельных рабочих мест в рабочую группу в составе локальной сети. Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным.

Установка концентраторов обеспечивает ряд преимуществ:

            простота изменения конфигурации сети или ее расширения;

            использование различных портов для подключения кабелей разных типов;

            централизованный контроль за работой сети и сетевым трафиком.

5.  Наибольшее распространение получил кабель типа витая пара  с 4 - мя витыми парами под одной оболочкой. В 4- х парном кабеле четыре витых пары находятся под общей оболочкой из ПВХ. Неэкранированная витая пара широко используется в ЛВС, максимальная длина сегмента составляет 100 м.

6. Вилка разъема 8P8C, предназначенного для подключения парного восьмижильного кабеля, имеет 8 контактов. Часто такую вилку называют разъемом RJ - 45. Наиболее удобно делать унифицированные подключения и использовать оба модуля не ниже категории 5. Такое решение позволяет достичь наибольшей гибкости и универсальности. Как правило, один порт используется для подключения компьютерной сети, другой  - для подключений телефонной сети. Наиболее удобно использовать универсальные информационные розетки для подключений абонентских кабелей с использованием 808 модуля. В зависимости от типа кабельной системы используются экранированные либо неэкранированные модули 808. В нашем случае это неэкранированные.

7. Кабель экранированный витой пары (STP) имеет медную оплетку, которая обеспечивает более надежную защиту от помех. Кроме того, пары проводов STP обмотаны фольгой. В результате экранированная витая пара прекрасно защищает передаваемые данные от внешних помех. Все это означает, что STP, по сравнению с UTP, меньше подвержена воздействию электрических помех и может  передавать данные с более высокой скоростью и на большее расстояние.

8.а)Информационная розетка с разъемом RJ-45 - горизонтальная подсистема;

б) Одномодовый оптический кабель - магистраль комплекса зданий;

в)Коаксиальный кабель сопротивлением 50-Ом - горизонтальная подсистема;

г)Коммутационная патч-панель емкостью 96 портов - горизонтальная подсистема.

9. Платы сетевого адаптера выступают в качестве физического интерфейса между компьютером и средой передачи. Платы вставляются в слоты расширения или интегрируются на материнскую плату. К соответствующему разъему или порту платы подключается сетевой кабель.

Назначение платы сетевого адаптера:

            подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче по сетевому кабелю;

            передача данных другому компьютеру;

            управление потоком данных между компьютером и кабелем.

            преобразование сигналов, полученных из кабеля в форму, понятную центральному процессору компьютера.

Плата сетевого адаптера состоит из аппаратной части и встроенных программ, записанных в ПЗУ, которые реализуют функции подуровней «Управления логической связью» и «Управления доступом к среде» Канального уровня модели OSI. Каждая плата сетевого адаптера обладает собственным уникальным адресом. Если новой плате приходится взаимодействовать со старой, то они должны найти общую скорость передачи. Каждая плата оповещает другую о своих параметрах, принимая «чужие» парамет­ры и подстраиваясь к ним. После того как все детали определены, платы начинают обмен данными. Для правильной работы платы сетевого адаптера ее параметры должны быть уста­новлены корректно.

Для того чтобы обеспечить совместимость компьютера и сети, плата сетевого адап­тера должна отвечать следующим требованиям:

            соответствовать архитектуре шины данных компьютера;

            иметь соединитель для подклю­чения сетевого кабеля, подходящий к типу кабельной системы.

Внутри компьютера данные передаются по шинам. Этот процесс завершается переводом циф­ровых данных компьютера в электрические или оптические сигналы, передающиеся по сетевым кабелям. Отвечает за это преобразование трансивер.  Координируя взаимодействие сетевого кабеля и компьютера, плата сетевого адаптера выполняет три важные функции:

            организует физическое соединение с кабелем;

            генерирует электрические или световые сигналы, передаваемые по кабелю;

            следует определенным правилам, регламентирующим доступ к сетевому кабелю.

Плата сетевого адаптера рассчитана для работы с определенным типом кабеля (коаксиальным, витой парой или оптоволокном). Некоторые платы сетевого адаптера имеют несколько типов соединителей. От платы напрямую зависит производительность всей сети. Вот факторы, от которых зависит скорость передачи данных:

      Прямой доступ к памяти.              Данные напрямую передаются из буфера платы сетевого адаптера в память компьютера, не затрагивая при этом центральный процессор.

      Разделяемая память адаптера. Плата сетевого адаптера имеет собственную оперативную память, которую она использует совместно с компьютером. Компьютер воспринимает эту память как часть собственной.

      Разделяемая системная память. Процессор платы сетевого адаптера использует для обработки данных часть памя­ти компьютера.

      Управление шиной. К плате сетевого адаптера временно переходит управление шиной компьютера, и, минуя центральный процессор, плата передает данные непосредственно в сис­темную память компьютера. При этом повышается производительность компью­тера, так как его процессор в это время может решать другие задачи. Архитектуры EISA, MCA и PCI поддерживают этот способ.

      Буферизация. На плате сетевого адаптера устанавливают буфер (микросхемы памяти). В случае, когда плата принимает данных больше, чем спо­собна обработать, буфер хранит их до тех пор, пока они не будут обработаны. Буфер повышает производительность платы, не давая ей стать узким местом системы.

      Встроенный микропроцессор. Увеличивает скорость выполнения сетевых операций.

Прикладная задача

В небольшой фирме, в штате которой состоят директор, менеджер, бухгалтер и 4 сотрудника, необходимо объединить имеющиеся компьютеры в локальную сеть. В ближайшее время планируется установка еще двух компьютеров для новых сотрудников фирмы. Какой тип сети Вы рекомендуете? Обоснуйте свой выбор.

                                           Решение

Данная фирма располагается в одном здании, кабинеты сотрудников находятся на одном этаже.  Организация  не имеет филиалов.

Вследствие того, что фирма занимается предпринимательской деятельностью и постоянно пользуется компьютерной техникой, ей нужна такая локальная сеть, которая была бы надежной и управляемой. Поэтому, на мой взгляд, имеющиеся компьютеры нужно объединить в локальную сеть с топологией «звезда». Она не является самой дешевой, но имеет ряд преимуществ.  Легко модифицировать сеть, добавляя новые компоненты («...в ближайшее время планируется установка еще двух компьютеров...»).  Организация хочет расширить свой штат, следовательно, имеет средства на поддержание сети с топологией «звезда». Централизованный контроль и управление (осуществляется директором, позволяет следить за движением информации).  Выход из строя одного компьютера не влияет на работу сети (только этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети). Недостаток этой топологии в том, что выход из строя концентратора нарушает работу всей сети. Но при этом все компьютеры будут работать отдельно друг от друга. Кроме того, сигналы от компьютера будут посылаться. Но сеть работать не будет. Чтобы этого не произошло, нужно следить за состоянием концентратора и проводить профилактические работы.

8