Celem laboratorium nr 6 jest zapoznanie się ze sposobami przygotowywania okablowania sieciowego zgodnie z obowiązującymi standardami. W trakcie zajęć wykonane zostaną kable sieciowe połączeniowe, następnie zostaną one przetestowane przy pomocy odpowiednich urządzeń testujących. Następnie utworzone zostaną połączenia pomiędzy komputerami przy użyciu wcześniej przygotowanych kabli. Po dokonaniu konfiguracji połączonych komputerów zostanie sprawdzone działanie zestawionego połączenia przy pomocy odpowiednich narzędzi. W pierwszej części dokumentu został przedstawiony wstęp teoretyczny oraz zasady przygotowywania okablowania.

1.   Struktura sieci komputerowych, topologie sieci

1.1. Przypomnienie podstawowych pojęć:

Referencyjny model OSI:

Warstwa 7              Warstwa aplikacji                            Application layer

Warstwa 6              Warstwa prezentacji                            Presentation layer

Warstwa 5              Warstwa sesji                                          Session layer

Warstwa 4              Warstwa transportowa              Transport layer

Warstwa 3              Warstwa sieciowa                            Network layer

Warstwa 2              Warstwa łącza danych              Data link layer

Warstwa 1              Warstwa fizyczna                            Physical laser

Uproszczony schemat komunikacji:

Na początek przypomnijmy sobie kilka terminów:

Protokół komunikacyjny – to zestaw zasad, reguł i konwencji określających mechanizmy wymiany informacji między komputerami połączonymi medium transmisyjnym.

Ramka (Frame) - to jednostka informacji, której źródłem i przeznaczeniem w modelu OSI jest warstwa łącza danych. Ramka jest zbudowana z nagłówka, danych i końcówki.

Pakiet (Packet) - to jednostka informacji, której źródłem i przeznaczeniem w modelu OSI jest warstwa transportowa, używająca bezpołączeniowej obsługi sieci.

Datagram - to jednostka informacji, której źródłem i przeznaczeniem w modelu OSI jest warstwa sieciowa, używająca bezpołączeniowej obsługi sieci.

Segment - to jednostka informacji, której źródłem i przeznaczeniem w modelu OSI jest warstwa aplikacji.

1.2. Sieci lokalne LAN

Na sieci lokalne LAN (Local Area Network) składają się elementy sprzętowe i oprogramowanie. Podstawowymi elementami sieci lokalnej są:

√        medium transmisyjne, np. skrętka, kabel ekranowany, światłowód,

√        mechanizm kontroli przesyłania informacji, który eliminuje konflikty pomiędzy użytkownikami, którzy jednocześnie chcą otrzymać dostęp do medium,

√        interfejs sieciowy urządzeń dołączonych do sieci, który wykonuje niezbędne testy i konwersje zakodowanych informacji.

Sieci lokalne LAN umożliwiają współdzielony dostęp użytkowników do tych samych zasobów (urządzeń, danych, aplikacji), wymianę plików, komunikowanie się pomiędzy użytkownikami za pomocą poczty elektronicznej i innych aplikacji.

Rodzaje sieci LAN:

Aktualnie stosowane są trzy podstawowe technologie sieci LAN:

·        technologia Ethernet,

·        technologia Token-Ring,

·        technologia FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

Ethernet – rodzina technologii sieci lokalnych; trzy podstawowe kategorie to:

·        Ethernet i IEEE 802.3 - kilka specyfikacji sieci LAN, pracujących z maksymalną przepływnością 10 Mb/s.

·        Ethernet 100 Mb/s (Fast Ethernet) - specyfikacja, określająca sieci LAN pracujące z maksymalną przepływnością 100 Mb/s.

·        Ethernet 1000 Mb/s (Gigabit Ethernet) - określa sieci LAN pracujące z maksymalną przepływnością 1000 Mb/s (1 Gb/s).

Token-Ring. Technologia ta była opracowana przez firmę IBM w latach siedemdziesiątych i jest nadal z powodzeniem stosowana. W tej technologii stacje sieciowe podłącza się bezpośrednio do urządzeń MAU (Multistation Access Unit), które łączy się ze sobą w jeden pierścień.

FDDI. Technologia FDDI (Fiber Distributed Data Interface) jest obecnie stosowana głównie w sieciach szkieletowych. Cechą FDDI jest duża przepływność (100 Mb/s) i wysoka niezawodność. Medium transmisyjnym jest kabel światłowodowy. W tej technologii stosuje się topologię podwójnego pierścienia Pierwszy pierścień (Primary Ring) używany jest do transmisji danych, a drugi dodatkowy pierścień (Secondary Ring) jest nieczynny podczas normalnej pracy. W sieciach lokalnych jest to nadal rozwiązanie dosyć drogie w porównaniu z innymi technologiami.

Przykładowe metody komunikacji – sposób dostępu do medium komunikacyjnego sieci:

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) - Urządzenie transmituje wtedy gdy ma wyłączny dostęp do medium.W przypadku, gdy dwa urządzenia rozpoczną równolegle transmisję następuje kolizja. Po wykryciu takiego stanu urządzenia zaprzestają transmisji.Po losowo określonym odcinku czasu transmisja jest wznawiana. Ta metoda ogranicza efektywną               długość magistrali do 2500 m (przy dłuższych odcinkach ten mechanizm przestaje działać).

Token Ring - Do przesyłu informacji służy specjalny pakiet Token. Urządzenie, aby wysłać informację musi wejść w posiadanie tego pakietu. Zmienia w nim jeden z bitów (przekształca w ramkę SFS - start of frame) i wysyła informację. Token jest przekazywany od stacji do stacji zgodnie z topologią. Pierścień logiczny odpowiada pierścieniowi fizycznemu. Możliwe jest ustawienie priorytetu.

Token Bus - Mechanizm zbliżony do poprzedniego z tym, że Token jest przekazywany w innej kolejności. O sekwencji decyduje adres urządzenia, a nie jego fizyczna lokalizacja. Pierścień logiczny nie odpowiada fizycznemu. W chwili obecnej metoda ta jest wykorzystywana sporadycznie.

1.3. Topologie sieci w warstwie fizycznej

Warstwa fizyczna - IEEE 802.3

Wyjaśnienie oznaczeń:

XXX Base YY -               XXX – oznacza prędkość transmisji sieci w Mbps

                            „Base” – oznacza Baseband

                            „Broad” – oznacza Broadband

                            YY – oznacza wielokrotność długości segmentu x100 m

Na przykład:10 Base 5 oznacza sieć Baseband o szybkości transmisji do 10 Megabitów na sekundę o maksymalnej długości segmentu 200 metrów.

1.3. Rodzaje i kategorie kabli

Kabel koncentryczny (kabel niesymetryczny) – jest to kabel podobny do standardowego kabla anteny telewizyjnej RG58 A/U, RG58 C/U

Skrętka (kabel symetryczny) – jest to kabel, najczęściej miedziany składający się z kilku par żył skręconych ze sobą parami (od 2 do nawet kilku tysięcy par skręconych przewodów) umieszczonych we wspólnej osłonie. Nawa pochodzi od angielskiego Twistem Pair. Skręcenia żył mają na celu chronić przed przesłuchem. Skrętka zwana jest także w zależności od przepustowości np: 10BASE-T, 100BASE-T lub 1000BASE-T. Jest to w tej chwili najpopularniejsze medium transmisyjne. Skrętkę cechuje wysoka niezawodność i niewielkie koszty budowy sieci. Podział kabli:

Kategoria 1 - używany w telefonii

Kategoria 2 - transmisja danych do 4 Mb/s,

Kategoria 3 - transmisja danych do 10 Mb/s (10BaseT), 3-5 skręceń/stopę

Kategoria 4 - transmisja do 16 Mb/s (TR), 5-8 skręceń/stopę

Kategoria 5 - transmisja do 100-150 Mb/s (Fast Ethernet, FDDI, CDDI, 100VG-anyLAN), 8-10 skręceń/stopę

Są 2 rodzaje tego typu kabla: ekranowany (STP, FTP) i nieekranowany (UTP). Poniższe oznaczenia rozróżniają rodzaje skrętek:

UTP – Unshielded Twisted Pair – skętka nieekranowana

STP – Shielded Twisted Pair – skętka ekranowana

ScTP – Screened Twisted Pair – skrętka ekranowana

FTP – Foil tape screen Twisted Pair – skrętka ekranowana

Generalnie ekranowany posiada ekran i ma lepszej jakości pokrycie ochronne, co zapewnia mniejsze straty transmisji i daje większą odpornośc na zakłócenia. Jednak skrętka UTP jest nadal szeroko stosowana. Maksymalna długość połączeń dla UTP wynosi 100 m, natomiast dla STP 250 m. Limit ten można oczywiście przekroczyć używając repetera. Obydwa rodzaje skrętki posiadają impedancję 100 ohmów. Do karty sieciowej skrętkę przyłączą sie za pomocą złącza RJ-45. Złącza RJ11-14 są stosowane w telefonii. Poniżej jest kilka zdjęć kabli i złącz telefonicznych i sieciowych.

Na rysunku obok skrętka STP kategorii 5.

Wtyk RJ45 nieekranowany; ośmiokrotny z 8 stykami

Wtyk RJ11 telefoniczny sześciokrotny z czterema stykami

Adapter do sieci 100BaseT, 1 x wtyk RJ45 na 2 x gniazdo RJ45

Rodzaje medium transmisji w sieciach o różnych topologiach logicznych: