47964 (Основы организации локальных компьютерных сетей на основе технологии Ethernet)

Министерство науки и образования Украины

Национальный технический университет Украины

“Киевский политехнический институт”

Физико-технический институт

Кафедра физико-технических средств защиты информации

• Курсовая работа

по курсу Сети ЭВМ

Основы организации локальных компьютерных сетей на основе технологии Ethernet

Выполнил:

студент группы ФЕ-11:

Фитенко В.А.

Киев – 2005

Содержание

Введение

Компоненты компьютерных сетей

Оборудование Ethernet

• Повторители

• Мосты и маршрутизаторы

• Переключение портов

• Атрибуты коммутаторов Ethernet

• Виртуальные соединения

• Одновременные соединения

• Производительность коммутатора

• Скорость передачи между портами

• Общая пропускная способность

• Задержка

Классы коммутаторов Ethernet

• Коммутаторы для рабочих групп

• Магистральные коммутаторы

• Сравнение возможностей

• Преимущества коммутаторов Ethernet

Кабельные системы Fast Ethernet

• Что такое Ethernet?

• Fast Ethernet

• Кабели Fast Ethernet

  • Выбор кабелей

  • Длина кабелей

  • Спецификации кабелей

  • Кабели из скрученных пар

  • Патч-панели и кабели

  • Разъемы RJ-45

  • Переходные помехи

Монтаж и настройка

• Местоположение/Расстояния/Питание коммутаторов

• Установка адаптеров в компьютеры

  • Монтаж вилки RJ-45 на кабель

• Кабели

• Тестирование оборудования и кабелей

• Решение проблем, связанных с сетевым оборудованием

Литература

Введение

Компьютерные сети представляют собой вариант сотрудничества людей и компьютеров, обеспечивающего ускорение доставки и обработки информации. Объединять компьютеры в сети начали более 30 назад. Когда возможности компьютеров выросли и ПК стали доступны каждому, развитие сетей значительно ускорилось.

Сеть обеспечивает обмен информацией и ее совместное использование (разделение). Компьютерные сети делят на локальные (ЛВС, Local Area Network, LAN), представляющие собой группу близко расположенных компьютеров, связанный между собой, и распределенные (глобальные, Wide Area Networks, WAN). Соединенные в сеть компьютеры обмениваются информацией и совместно используют периферийное оборудование и устройства хранения информации.

Преимущества

В чем заключаются преимущества сетей?

Компьютерная сеть позволит совместно использовать периферийные устройства, включая:

• принтеры

• плоттеры

• дисковые накопители

• приводы CD-ROM

• дисководы

• стримеры

• сканеры

• факс-модемы

Компьютерная сеть позволяет совместно использовать информационные ресурсы:

• каталоги

• файлы

• прикладные программы

• игры

• базы данных

• текстовые процессоры

Компьютерная сеть позволит работать с многопользовательскими программами, обеспечивающими одновременный доступ всех пользователей к общим базам данных с блокировкой файлов и записей, обеспечивающей целостность данных. Любые программы, разработанные для стандартных ЛВС, можно использовать в сети.

Совместное использование ресурсов обеспечит существенную экономию средств и времени. Например, Вы сможете коллективно использовать один лазерный принтер вместо покупки принтера каждому сотруднику или беготни с дискетами к единственному принтеру при отсутствии сети.

Компоненты компьютерной сети

Компьютерная сеть состоит из трех основных компонент, которые должны работать согласованно. Для корректной работы устройств в сети их нужно правильно инсталлировать и установить рабочие параметры.

Основными компонентами сети являются.

1. Оборудование

   • концентраторы, коммутаторы, повторители, маршрутизаторы

   • сетевые адаптеры

2. Коммуникационные каналы

   • кабели

   • разъемы

3. Сетевая операционная система

   • UNIX подобные системы

   • Windows 95/98/ME/2000/XP/2003

   • другие ОС поддерживающие сетевые технологии

Определения и соглашения

Таблица сетевых терминов, используемых в этой курсовой работе
Рабочая станция (Workstation)	Компьютер, использующий сетевые ресурсы.
Сервер (Server)	Компьютер, предоставляющий свои ресурсы (диски, принтеры, каталоги, файлы и т.п.) другим пользователям сети.
Сервер/рабочая станция (Peer)	Компьютер, используемый одновременно в качестве сервера и рабочей станции. Такой компьютер предоставляет в сеть свои ресурсы и использует ресурсы других серверов.
Сетевая операционная система (Network Operating System)	Набор программ и драйверов, обеспечивающих совместное использование ресурсов в сети и управление доступом к ним. Сетевая ОС (в простейшем случае одна и та же) должна быть установлена на каждом компьютере.
Ресурс (Resource)	Периферийное устройство, файл, каталог и все прочее, что можно коллективно использовать в сети.

Компоненты компьютера
Заглушка (Backplate)	Узкая металлическая полоска, закрывающая отверстие на задней панели компьютера, используемое для установки плат в гнездо расширения.
Системная плата (Mother Board)	Большая печатная плата, на которой установлены основные компоненты компьютера. Системная плата располагается в корпусе компьютера.
Гнезда расширения (Expansion Slots)	Набор разъемов около задней стенки корпуса компьютера, обеспечивающих установку в компьютер дополнительных плат (сетевых адаптеров, модемов и т.п.).
Винчестер (Hard disk drive)	Дисковое устройство для быстрой записи и считывания информации. Для записи и воспроизведения используются магнитные головки и быстро вращающийся диск с магнитной поверхностью.
Дисковод (Floppy disk drive)	Устройство для чтения дискет и записи на них.
Процессор (CPU)	Центральный процессор. Основная часть компьютера, обеспечивающая его функционирование.
Оперативная память (RAM)	Запоминающие устройства на микросхемах, используемые для оперативного хранения данных и программного кода.

Оборудование Ethernet

Что такое Ethernet?

Ethernet, как описано в стандарте IEEE 802.3, представляет собой компьютерную сеть, основанную на использовании метода CSMA/CD (множественный доступ к среде с детектированием несущей и обнаружением конфликтов) при передаче электрических сигналов по соединяющему компьютеры кабелю

Стандарт IEEE 802.3 содержит несколько спецификаций, отличающихся топологией и типом используемого кабеля. Например, 10BASE-5 использует толстый коаксиальный кабель, 10BASE-2 тонкий, а 10BASE-F, 10BASE-FB, 10BASE-FL и FOIRL используют оптический кабель. Наиболее популярна спецификация IEEE 802.3I 10BASE-T, в которой для организации сети используется кабель на основе неэкранированных скрученных пар с разъемами RJ-45.

Коммутатор Ethernet представляет собой устройство для организации сетей большого размера. Для того чтобы лучше разобраться в устройстве и работе коммутаторов Ethernet, полезно понять основы технологии организации кабельных систем сети.

Повторители

В начале 80-х годов сети Ethernet организовывались на базе шинной топологии с использованием сегментов на основе коаксиального кабеля длиной до 500 метров. Увеличение размеров сетей поставило задачу преодоления 500-метрового барьера. Для решения этой задачи использовались повторители (repeater):

Повторитель просто копирует (пересылает) все пакеты Ethernet из одного сегмента во все другие, подключенные к нему. Основной задачей повторителя является восстановление электрических сигналов для передачи их в другие сегменты. За счет усиления и восстановления формы электрических сигналов повторителем становится возможным расширение сетей, построенных на основе коаксиального кабеля и увеличение общего числа пользователей сети

Мосты и маршрутизаторы

При использовании повторителей максимальная протяженность сети составляет 2500 метров. Для преодоления этого ограничения требуются другие устройства, называемые мостами (bridge). Мосты имеют много отличий от повторителей. Повторители передают все пакеты, а мосты только те, которые нужно. Если пакет не нужно передавать в другой сегмент, он фильтруется. Для мостов существуют многочисленные алгоритмы (правила) передачи и фильтрации пакетов минимальным требованием является фильтрация пакетов по адресу получателя.

Другим важным отличием мостов от повторителей является то, что сегменты, подключенные к повторителю, образуют одну разделяемую среду, а сегменты, подключенные к каждому порту моста, образуют свою среду с полосой 10 Mbps. При использовании моста пользователи одного сегмента разделяют полосу, а пользователи разных сегментов используют независимые среды. Следовательно, мост обеспечивает преимущества как с точки зрения расширения сети, так и обеспечения большей полосы для каждого пользователя.

Поначалу в сетях Ethernet использовалась шинная топология на основе коаксиального кабеля, а для расширения сетей применялись 2-х портовые повторители или мосты. Однако, в конце 80-х годов началось широкое распространение сетей на основе кабеля со скрученными парами проводников (витая пара). Новая технология 10Base-T стала очень популярной и привела к трансформации топологии сетей от шинной магистрали к организации соединений типа "звезда". Требования к повторителям и мостам для таких сетей существенно изменились по сравнению с простыми двухпортовыми устройствами для сетей с шинной топологией - современные мосты и повторители представляют собой сложные многопортовые устройства. Мосты позволяют сегментировать сети на меньшие части, в которых общую среду разделяет небольшое число пользователей.

Маршрутизаторы, подобно мостам, также позволяют сегментировать сети Ethernet. Маршрутизаторы фильтруют и пересылают сетевой трафик на основе алгоритмов и правил, существенно отличающихся от тех, что используются мостами. Такой способ сегментирования сетей более дорогостоящий, но имеет значительно большую производительность.

Переключение портов

Сегодняшние модульные концентраторы (повторители) часто позволяют организовать несколько сегментов, каждый из которых предоставляет пользователям отдельную разделяемую полосу 10 Mbps. Некоторые концентраторы позволяют программным путем разделять порты устройства на независимые сегменты, такая возможность называется переключением портов.

Концентратор, к примеру, может содержать три различных сегмента Ethernet, организуемые внутренними средствами хаба. Переключение портов обеспечивает администратору сети высокую гибкость организации сегментов, позволяя переносить порты из одного сегмента в другой программными средствами. Эта возможность особенно полезна для распределения нагрузки между сегментами Ethernet и снижения расходов, связанных с подобными операциями. Переключение портов статическое связывание портов с различными сегментами Ethernet - сильно отличается от описанной ниже коммутации Ethernet.

Атрибуты коммутаторов Ethernet

Коммутаторы Ethernet подобно мостам и маршрутизаторам способны сегментировать сети Ethernet. Как и многопортовые мосты, коммутаторы передают пакеты между портами на основе адреса получателя, включенного в каждый пакет.

Реализация коммутаторов обычно отличается от мостов в части возможности организации одновременных соединений между любыми парами портов устройства - это значительно расширяет суммарную пропускную способность сети. Более того, мосты в соответствии со стандартом IEEE 802.1d должны получить пакет целиком до того, как он будет передан адресату, а коммутаторы могут начать передачу пакета, не приняв его полностью.