Sieci komputerowe
1. Wstęp
W ciągu ostatnich 15 lat, sieci LAN (Local Area Network - sieć lokalna) z poziomu technologii eksperymentalnych stały się wiodącym narzędziem biznesu na całym świecie. Sieci LAN są bardzo szybkim systemem zaprojektowanym w celu łączenia komputerów oraz innych urządzeń przetwarzania danych w całość na niewielkim terenie, takim jak na przykład pojedyncze pomieszczenie, biuro, pojedyncze piętro czy nawet cały budynek. Sieci LAN mogą również być łączone ze sobą, aby zwiększyć ich zasięg.
Sieci stały się popularne ponieważ umożliwiają współdzielenie zasobów komputerowych, urządzeń peryferyjnych takich jak drukarki czy pamięci masowe, aplikacji, oraz co najważniejsze, informacji, które są potrzebne przez ludzi do ich pracy. Przed erą sieci lokalnych, pojedyncze komputery były izolowane od siebie oraz ograniczone tylko do swoich indywidualnych możliwości. Przez połączenie tych komputerów w sieć, ich przydatność oraz efektywność wzrosły ogromnie. Ale sieć LAN ze swej natury jest siecią lokalną, ograniczoną do niewielkiej powierzchni tak jak budynek czy nawet pojedyncze piętro. Aby zdać sobie sprawę z prawdziwej potęgi sieci, można łączyć pojedyncze sieci razem. Taka wielka sieć może łączyć wszystkich pracowników firmy oraz zasoby elektroniczne, niezależnie od tego gdzie geograficznie one się znajdują.
Dzisiejsze sieci lokalne (LAN) oraz sieci intranetowe są potężnym narzędziem, aczkolwiek łatwym w użyciu dla użytkownika końcowego. Taka sieć zawiera jednak wiele skomplikowanych technologii, które muszą ze sobą współpracować. Żeby sieć naprawdę była w pełni wykorzystana, musi być zaprojektowana aby sprostać wszelkim cechom oraz wymaganiom użytkowników, niezależnie czy indywidualnych, czy też pracownikom firmy. Budowanie sieci jest wybieraniem odpowiednich komponentów oraz łączenia ich razem.
Rozróżniamy dwa zasadnicze rodzaje sieci w zależności od okablowania jakim zostały połączone komputery: sieci BNC czyli 10 Base2 oraz sieci UTP czyli 10 BaseT.
2. Sieci 10 Base2
Sieć typu 10 Base2, popularnie zwana siecią na koncentryku jest najpopularniejszą i najtańszą wersją sieci. Pozwala na wygodne uzyskanie prędkości 10 mbps, która pozwala na zupełnie swobodne korzystanie z wszelkich możliwości sieci. Ta wersja jest bardziej polecana głównie do budowania sieci na bloku mieszkalnym. Kabel koncentryczny jest lepiej przystosowany do instalacji zewnętrznej, a także pozwala na większą odległość między dwoma komputerami.
Różne rodzaje kabla koncentrycznego maja różne właściwości elektryczne i dlatego kabel wykorzystywany przez jeden typ sieci nie może współpracować z innym.
Wyróżniamy trzy typy sieciowych kabli koncentrycznych:
Ethernet cienki o impedancji falowej 50 omów i grubości* 1/4", powszechnie stosowany w małych sieciach lokalnych (max. odległość między stacjami 185m).
Ethernet gruby o impedancji falowej 50 omów i grubości* 1/2", praktycznie wyszedł z użycia, czasem stosowany jako rdzeń sieci (max. odległość między stacjami do 500m).
ARCNET o impedancji falowej 93 omy i* grubości 1/3"(max. odległość między stacjami do 300m).
Kable koncentryczne powinny być zakończone terminatorami (specjalne końcówki o rezystancji dostosowane do impedancji falowej kabla).
W odróżnieniu od nieekranowanego kabla skręcanego, który jest zasadniczo taki sam dla wszystkich typów lokalnych sieci komputerowych, różne typy sieci wykorzystujące kabel koncentryczny wymagają różnych rodzajów tego kabla.
Kabel koncentryczny używany w sieci Ethernet nie jest kompatybilny z kablem z sieci ARCNET, i na odwrót.
Kabel koncentryczny jest najczęściej określany przez wojskowy numer specyfikacyjny rozpoczynający się od liter RG: np. RG-58A/U, RG-62/U, itd. Kable o różnych numerach RG mają różne charakterystyki fizyczne i elektryczne.
Zalety kabla koncentrycznego:
jest mało wrażliwy na zakłócenia i szumy*
* nadaje się do sieci z przesyłaniem modulowanym ( szerokopasmowym )
* zapewnia większe prędkości niż nie ekranowany kabel skręcany
jest tańszy* niż ekranowany kabel skręcany
Wady kabla koncentrycznego:
łatwo ulega* uszkodzeniom
możliwość zastosowania danego typu kabla ogranicza impedancja* falowa
różne typy kabla koncentrycznego wymagane przez różne sieci lokalne*
trudny w wykorzystaniu*
trudności przy lokalizowaniu usterki*
Najpopularniejszym typem złącznika używanym do łączenia cienkich kabli koncentrycznych (takich jak cienki Ethernet lub RG-62/U) jest złącznik BNC. Złączniki takie umożliwiają szybkie łączenie i rozłączanie. Dostępne są trzy typy złączników BNC: obciskane, sworzniowe i śrubowe. Złączniki obciskane dają najlepsze połączenia i powodują najmniej kłopotów w eksploatacji.
Standardowy obciskowy złącznik BNC składa się z trzech części: korpusu, wewnętrznego sworznia oraz tulejki.
3. Sieci 10 BaseT
Sieć oficjalnie nazwana Ethernet 10 BaseT to popularna sieć oparta na skrętce (rodzaj kabla - nazwa pochodzi od przewodów która są poskręcane wewnątrz kabla). Kable od wszystkich komputerów zbiegają się w jednym punkcie, w którym znajduje się HUB (koncentrator).
Najpopularniejszym i najtańszym środkiem transmisji jest nie ekranowany kabel skręcany (UTP). Składa się z jednej lub więcej par przewodu miedzianego otoczonych wspólną osłoną izolacyjną.
Istnieją trzy rodzaje nie ekranowanego kabla skręcanego:
zgodny ze specyfikacją DIW* firmy AT&T
zgodny ze specyfikacją 10 BASE T*
zgodny ze* specyfikacją Type 3 firmy IBM
Rodzaje te różnią się ilością posiadanych par przewodów.
Zalety:
jest najtańszym medium transmisji*
jest* akceptowany przez wiele rodzajów sieci
łatwa instalacja (standardowo* instalowany w nowych budynkach)
Wady:
niska prędkość transmisji*
* ograniczona długość odcinków kabla z uwagi na małą odporność na zakłócenia
Odporność kabla skręcanego na zakłócenia zwiększa się przez jego ekranowanie. Ekranowany kabel skręcany (STP) składa się z jednej lub więcej par przewodów miedzianych otoczonych ekranującą siatką lub folią, umieszczonych w izolacyjnej osłonie.
Gniazda koncentratorów 10 BaseT są zaprojektowane zwykle z myślą o stosowaniu połączeń zgodnych pomiędzy koncentratorami a stacjami roboczymi. Zwane jest to wewnętrznym krzyżowaniem. Połączenia realizujące wewnętrzne krzyżowanie oznaczane są przez X. Kable stacji roboczych dla tych połączeń wykorzystują jedną parę podłączoną do końcówek 1 i 2 jako kanał transmisyjny, oraz jedną parę podłączoną do końcówek 3 i 6 jako kanał odbiorczy. Aby utrzymać zgodność z praktyką przemysłową okablowanie stacji 10BASE-T powinno być podłączane następująco:
Końcówka 1 - Biały/Zielony - Końcówka 1 Transmisja -
Końcówka 2 - Zielony/Biały - Końcówka 2 Transmisja +
Końcówka 3 - Biały/Pomarańczowy - Końcówka 3 Odbiór -
Końcówka 4 - Niebieski/Biały - Końcówka 4 (nie używane)
Końcówka 5 - Biały/Niebieski - Końcówka 5 (nie używane)
Końcówka 6 - Pomarańczowy/Biały - Końcówka 6 Odbiór +
Końcówka 7 - Biały/Brązowy - Końcówka 7 (nie używane)
Końcówka 8 - Brązowy/Biały - Końcówka 8 (nie używane)
Kable złączowe pomiędzy koncentratorami 10 BaseT używającymi gniazd z wewnętrznym krzyżowaniem, oraz przewody łączące stacje robocze z gniazdami koncentratorów, które nie zapewniają wewnętrznego krzyżowania, powinny wykorzystywać następujące połączenia odwrotne:
Końcówka 1 - Biały/Zielony - Końcówka 3
Końcówka 2 - Zielony/Biały - Końcówka 6
Końcówka 3 - Biały/Pomarańczowy - Końcówka 1
Końcówka 4 - Niebieski/Biały - Końcówka 5 (nie używane)
Końcówka 5 - Biały/Niebieski - Końcówka 4 (nie używane)
Końcówka 6 - Pomarańczowy/Biały - Końcówka 2
Końcówka 7 - Biały/Brązowy - Końcówka 8 (nie używane)
Końcówka 8 - Brązowy/Biały - Końcówka 7 (nie używane)
Istnieje również możliwość łączenia dwóch komputerów bez pośrednictwa koncentratora używając specjalnego kabla który wygląda jak normalna skrętka lecz cztery z jego przewodów są połączone na krzyż. Stąd też jego angielska nazwa 'crossover'. Używa się go głównie do łączenia dwóch koncentratorów między sobą.
4. Sieci mieszane
W sieci Ethernet możemy łączyć oba typy sieci (10 Base2 czyli koncentryk oraz 10 BaseT czyli skrętka) bez wykorzystania specjalnych urządzeń. Takim łącznikiem jest po prostu zwykły koncentrator (czyli HUB). Pozwala to na wygodniejsze rozplanowanie sieci, jeśli komputery znajdują się w większych odległościach od siebie. W przypadku wykorzystania sieci 10Base2 kabel idzie liniowo, a więc przy ich ustawieniu nie w jednej prostej szybko osiągniemy limit 185m, powyżej którego transfer znacząco spada. Natomiast przy korzystaniu z sieci 10BaseT istnieje konieczność ustawienia HUB-a w punkcie centralnym, z którego odchodzi plątanina kabli, z których żaden nie może być dłuższy niż 100m.
Idealnym lekarstwem na wszystkie dolegliwości każdej z wyżej wymienionych metod jest ich równoczesne zastosowanie. Pozwala to na uniknięcie kłopotliwej plątaniny kabli a także na zwiększenie maksymalnych odległości między komputerami.
Urządzeniem, które połączy nam oba typy sieci jest zwykły koncentrator. Większość tego typu urządzeń posiada odpowiednią liczbę wejść na kabel skrętkowy (UTP/STP), najczęściej 4,8,16 oraz jedno wejście BNC (na koncentryk). Jak wiadomo koncentrykiem łączymy stacje w sieci 10 Base2. Dokładnie tak też możemy łączyć HUB z drugim HUB-em a także z innymi komputerami.
Głównymi elementami sieci mieszanej są koncentratory. Łączyć je możemy tak jak sieć 10 Base2 korzystając z wtyczek BNC (na kablu możemy też dopinać komputery). Koncentratory możemy łączyć między sobą również „skrosowanym” kablem UTP/STP.
Często spotykamy się z problemem, że długość magistrali przekracza ustawowe 185m. Najlepszym rozwiązaniem jest włożenie w sieć HUB-a. HUB a repeater to często są zamienne określenia, więc nawet wpakowanie zwykłego HUB-a pozwala nam na przedłużenie maksymalnej odległości.
W powyższym przypadku oba HUB-y oraz komputer w środku łączymy tak jak zwykłą sieć 10Base-2 (czyli koncentryk, trójniki, terminatory). Natomiast komputery położone na końcach schematu dołączamy skrętką do portu danego HUB-a.