Простые решения для простых сетей 2
Простые решения для простых сетей
Продолжение, начало в N№38
Кабели - артерии компьютерной сети
Физически связь между всеми узлами и устройствами в сети обеспечивается путем прокладки кабельной системы. Сегодня в основном применяются три типа кабелей: витая пара (unshielded twisted-pair, UTP), тонкий (thin) и толстый (thick) коаксиальный кабель Ethernet. Причем в небольших по охватываемой площади локальных сетях чаще всего используются витая пара и тонкий Ethernet. Толстый Ethernet идет на прокладку магистралей, соединяющих несколько сегментов сети, когда необходимо обеспечить высокую пропускную способность и надежность.
Сетевые устройства, выпускаемые для предприятий малого и среднего бизнеса (такие, например, как продукты семейства Intel InBusiness), базируются на соединениях витой парой, как наиболее экономичных и удобных с точки зрения обслуживания. Однако, кроме портов RJ-45, предназначенных для подключения с помощью витой пары, у них часто имеются дополнительные BNC-порты для коаксиального кабеля. Чем отличаются друг от друга кабели, какие нужны для них разъемы (коннекторы), в чем их преимущества и недостатки, мы сейчас и обсудим.
При планировании локальной сети ее кабельной системе всегда следует уделять большое внимание, даже если и стоимость самих кабелей вам покажется незначительной. Дело в том, что кабели, которые вы сегодня выберете для своей сети, будут служить ее кровеносной системой на протяжении долгого времени. И учтите, что, если в дальнейшем вы планируете переход на более скоростные соединения, такие, например, как Fast Ethernet, возможно, уже с самого начала стоит использовать подходящие для этого кабели.
Витая пара
В локальных сетях применяется кабель типа UTP двух категорий: витая пара категории 3, обозначаемая 10BASE-T, предназначена для сетей с пропускной способностью 10 мегабит в секунду, а витая пара категории 5 (100BASE-TX) обеспечивает прокладку сетей Fast Ethernet с пропускной способностью 100 мегабит в секунду. И в том, и в другом случае витая пара представляет собой тонкий и гибкий кабель, легко подключаемый к портам сетевых устройств через стандартные разъемы RJ-45, напоминающие те, которые мы все видели на телефонных шнурах.
Два главных достоинства сетей, построенных с использованием витой пары, - низкая стоимость кабельной системы и простота развертывания сети по классической схеме звезды. В отличие от сетей на коаксиальном кабеле, соединения витой парой обычно предоставляют администратору или обслуживающему сеть специалисту информацию о своем состоянии. Для контроля за соединением между узлами сети и центральным устройством на концентраторах каждый порт для витой пары оснащен LED-индикатором.
Следовательно, еще одно важнейшее преимущество, обеспечиваемое такими сетями, - возможность быстро найти неисправные соединения и восстановить работу сети в полном объеме. В сетях на базе витой пары, когда оборвется соединение где-нибудь между узлом (компьютером) и центральным сетевым устройством (концентратором), будет потерян контакт только с одним из узлов, на работу остальной сети это не повлияет. Если, разумеется, не считать невозможности обратиться к ресурсам узла, соединение с которым нарушено. Проблему легко решить, заменив всего один сегмент кабеля, причем совершенно несложно определить, какой из сегментов подлежит замене.
Когда случается обрыв или повреждение кабеля, соединяющего два концентратора, пропадает связь между сегментами сети, построенными на этих концентраторах. Но внутри каждой из рабочих групп все остается по-прежнему, поскольку обычно рабочие группы оснащены всем необходимым для них оборудованием и ресурсами. По крайней мере, рабочие группы обычно способны продержаться в условиях изоляции друг от друга столько времени, сколько с лихвой достаточно на замену кабеля между концентраторами.
Когда дело доходит до необходимости расширения сети, соединения на базе витой пары также оказываются особенно удобными. Используя специальную кроссоверную ("перевернутую") витую пару, вы можете легко подсоединить к уже имеющемуся у вас концентратору новый концентратор, коммутатор или мост.
Итак, витая пара применяется в сетях, построенных по топологии звезды. Это обеспечивает ряд преимуществ, но нельзя забывать, что длина кабеля между каждым узлом и центральным сетевым устройством (концентратором, коммутатором или мостом) не должна превышать 100 метров, как того требует стандарт. Разумеется, соединения между концентраторами, выполненными витой парой, также попадают под это ограничение.
Стандарты качества витой пары
Принятые сегодня сетевые стандарты описывают типы кабелей для использования в сетях Ethernet с пропускной способностью 10 и 100 мегабит в секунду. Рейтинг качества кабелей, так называемые категории, определяет их свойства и способность служить средой для высокоскоростной передачи данных. Чем лучше кабель, естественно, тем выше его категория и тем надежнее передаются по нему данные. На пластиковой изоляции витой пары, изготовленной на заводе, обязательно должна быть помечена категория этого кабеля.
Для проводки обычных телефонных линий, как правило, применяется витая пара первой категории с разъемами RJ-11. Эти разъемы, хорошо всем нам знакомые, немного меньше по размеру, чем используемые в компьютерных сетях коннекторы RJ-45. Хотя телефонные линии не предъявляют высоких требований к качеству кабелей, в последнее время в новых зданиях, оснащенных еще при проектировании единой кабельной системой, для прокладки телефонных коммуникаций иногда применяется витая пара третьей категории. А вот компьютерные сети не могут быть построены на витой паре первой категории, для них необходимо применять кабели третьей или пятой категории.
Кабель третьей категории используется для цифровой передачи данных в сетях со скоростями до 10 мегабит в секунду. Такие сети обозначаются 10BASE-T. Для более высоких скоростей передачи этот кабель не подходит, так как не гарантирует надежной работы сети. Поэтому сети Fast Ethernet строят на более качественной витой паре пятой категории.
Кабель пятой категории просто необходимо применять при прокладке сетей с пропускной способностью 100 мегабит в секунду, то есть Fast Ethernet, или 100BASE-TX. Разумеется, что этот кабель можно с успехом использовать и в 10-мегабитных сетях, но, поскольку он немного дороже, чем витая пара третьей категории, это делается редко. В то же время, из-за роста объемов передаваемой информации и таких новых функций локальных сетей, как доступ к Интернет, уже в ближайшем будущем просматривается перспектива перевода большинства сетей на стандарт Fast Ethernet, и решение использовать при прокладке кабельной системы 10-мегабитных сетей витую пару именно пятой категории выглядит весьма предусмотрительным.
Коаксиальный кабель
Тот коаксиальный кабель, что применяется в компьютерных сетях, внешне очень похож на телевизионный антенный кабель, но отличается более высоким качеством. Сегодня для сетей выпускаются два типа коаксиальных кабелей - тонкий (10BASE-2) и толстый (10BASE-5). Толстый кабель Ethernet редко используется в небольших локальных сетях, поэтому мы его рассматривать не будем.
Поговорим о тонком Ethernet, который еще называют thinnet. Напомню, что сети на коаксиальном кабеле строятся по топологии общей шины. Самый серьезный их недостаток в том, что повреждение одного сегмента кабеля приводит к сбоям или остановке всей сети, причем неисправность не так уж легко обнаружить. Кроме того, полная длина шины, равная сумме длин всех сегментов кабеля, по требованиям стандарта не должна превышать 185 метров. К одной общей шине, или магистрали, нельзя подключать более 30 сетевых узлов (компьютеров и периферийных устройств).
Кабель 10BASE-2, предназначенный для использования в компьютерных сетях пропускной способностью до 10 мегабит в секунду, должен на изоляции быть помечен RG-58/U. Качество такого кабеля достаточно высокое, и он обеспечивает надежную передачу данных в сети при соблюдении условий, о которых я только что напомнил. Обычно толщина кабеля thinnet равна четверти дюйма (чуть больше 6 мм). На концах сегментов устанавливаются коннекторы типа BNC (рис. 7).
Тонкий кабель Ethernet гибкий, его прокладка не вызывает трудностей. Кроме того, он очень надежен в работе. С другой стороны, сама конструкция коаксиального кабеля, состоящего из центральной жилы и экранирующей оплетки, соосной центральной жиле и лежащей на одном и том же расстоянии от нее по всей длине кабеля, что требуется для обеспечения одинакового волнового сопротивления, приводит к тому, что такой кабель ощутимо дороже витой пары.
Коннекторы RJ-45
Эти разъемы устанавливаются на витую пару 10BASE-T или 100BASE-TX. Внешне они похожи на обычные телефонные разъемы, но немного больше по размеру. Порты RJ-45, предназначенные для подключения витой пары, имеются во всех сетевых устройствах для небольших локальных сетей, таких, например, как концентраторы и коммутаторы серии Intel InBusiness.
Вилка разъема RJ-45, изготовленная из прозрачной ударопрочной пластмассы (рис. 6), снабжена защелкой, обеспечивающей надежную фиксацию кабеля в порту сетевого устройства или карты сетевого интерфейса. Вставляется она в порт легко, для этого даже не требуется хороший доступ к задней панели концентратора или системного блока компьютера.
Прямые и кроссоверные порты RJ-45
Прямые порты RJ-45 - это стандартные порты для большинства концентраторов, коммутаторов, мостов и других сетевых устройств. Их часто называют портами 10BASE-T и 100BASE-TX .
Эти порты обеспечивают прямое подключение узлов сети к центральному устройству в сетях, построенных по топологии звезды. Для подключения используется витая пара категории 3 или 5 (в зависимости от пропускной способности порта), оснащенная модульным коннектором RJ-45.
По внешнему виду разъема нельзя определить, является порт RJ-45 прямым или кроссоверным. Узнать это можно либо по надписи на панели устройства, либо из сопроводительной документации, в которой обязательно описаны все порты устройства, их назначение и порядок подключения.
Кроссоверный порт (он обычно один) часто помечают символом Х. Это порт RJ-45, специально сконфигурированный для упрощения подключения одного концентратора или коммутатора к другому (каскадирования). Каскадирование позволяет путем соединения, например, нескольких концентраторов увеличить число портов центрального устройства звезды и расширить сеть.
Для каскадирования можно использовать и стандартные прямые порты, но тогда придется соединять концентраторы специальным кроссоверным кабелем. Если в обычной витой паре контакты 1 коннекторов на обоих концах соединены напрямую, так же как и контакты 2, то в кроссоверном кабеле проводники перекрещены. То есть первый контакт на одном конце подключен ко второму контакту на другом. Кроссоверный порт позволяет упростить задачу каскадирования и использовать для этого обычный кабель, поскольку контакты уже перекрещены в самом сетевом устройстве.
Коннекторы BNC
Это высоконадежные разъемы, часто использующиеся в профессиональной и электронной измерительной аппаратуре. Вы их видели еще в школе, когда изучали осциллограф. К порту BNC-коннектор следует подключать внимательно. Слегка нажав, его ставят на место и надежно фиксируют в этом положении, поворачивая против часовой стрелки наружное рифленое кольцо.
Несмотря на надежность соединения, коаксиальные порты BNC не так удобны с точки зрения обслуживания сети, как порты RJ-45 для витой пары. Имеющиеся практически на всех картах сетевого интерфейса и на многих сетевых устройствах - концентраторах, коммутаторах, мостах и маршрутизаторах - порты BNC не снабжены светодиодными индикаторами состояния, что затрудняет поиск неисправностей. (Индикаторы на сетевой карте показывают, как работает карта, а не ее порт с подключенным кабелем.)
При прокладке сети по топологии общей шины на концы коаксиального кабеля, разрезанного на сегменты, надеваются коннекторы BNC. Их обжимают с помощью специальных щипцов. К порту компьютера или сетевого устройства сегменты кабеля подключаются не напрямую, а через так называемые Т-коннекторы.
Чтобы предотвратить появление в кабеле отраженного от его концов эхо-сигнала, на концы общей шины обязательно устанавливают резисторы-терминаторы. Они выполнены в виде обычных BNC-коннекторов и крепятся точно так же. Кроме того, на одном из концов общей шины следует поставить терминатор с заземлением.
Контакт заземления - небольшая цепочка - крепится к заземленному корпусу компьютера или сетевого устройства. Заземлять таким образом оба конца общей шины нельзя. В незаземленном коаксиальном кабеле может присутствовать высокое напряжение, отрицательно влияющее на работу сети и способное повредить подключенные к ней устройства.
Продолжение следует
Роман Соболенко,(roman-sobolenko@usa.net)
По материаламкорпорации Intel - титульная страница
Продолжение, начало в N№38
Кабели - артерии компьютерной сети
Физически связь между всеми узлами и устройствами в сети обеспечивается путем прокладки кабельной системы. Сегодня в основном применяются три типа кабелей: витая пара (unshielded twisted-pair, UTP), тонкий (thin) и толстый (thick) коаксиальный кабель Ethernet. Причем в небольших по охватываемой площади локальных сетях чаще всего используются витая пара и тонкий Ethernet. Толстый Ethernet идет на прокладку магистралей, соединяющих несколько сегментов сети, когда необходимо обеспечить высокую пропускную способность и надежность.
Сетевые устройства, выпускаемые для предприятий малого и среднего бизнеса (такие, например, как продукты семейства Intel InBusiness), базируются на соединениях витой парой, как наиболее экономичных и удобных с точки зрения обслуживания. Однако, кроме портов RJ-45, предназначенных для подключения с помощью витой пары, у них часто имеются дополнительные BNC-порты для коаксиального кабеля. Чем отличаются друг от друга кабели, какие нужны для них разъемы (коннекторы), в чем их преимущества и недостатки, мы сейчас и обсудим.
При планировании локальной сети ее кабельной системе всегда следует уделять большое внимание, даже если и стоимость самих кабелей вам покажется незначительной. Дело в том, что кабели, которые вы сегодня выберете для своей сети, будут служить ее кровеносной системой на протяжении долгого времени. И учтите, что, если в дальнейшем вы планируете переход на более скоростные соединения, такие, например, как Fast Ethernet, возможно, уже с самого начала стоит использовать подходящие для этого кабели.
Витая пара
В локальных сетях применяется кабель типа UTP двух категорий: витая пара категории 3, обозначаемая 10BASE-T, предназначена для сетей с пропускной способностью 10 мегабит в секунду, а витая пара категории 5 (100BASE-TX) обеспечивает прокладку сетей Fast Ethernet с пропускной способностью 100 мегабит в секунду. И в том, и в другом случае витая пара представляет собой тонкий и гибкий кабель, легко подключаемый к портам сетевых устройств через стандартные разъемы RJ-45, напоминающие те, которые мы все видели на телефонных шнурах.
Два главных достоинства сетей, построенных с использованием витой пары, - низкая стоимость кабельной системы и простота развертывания сети по классической схеме звезды. В отличие от сетей на коаксиальном кабеле, соединения витой парой обычно предоставляют администратору или обслуживающему сеть специалисту информацию о своем состоянии. Для контроля за соединением между узлами сети и центральным устройством на концентраторах каждый порт для витой пары оснащен LED-индикатором.
Следовательно, еще одно важнейшее преимущество, обеспечиваемое такими сетями, - возможность быстро найти неисправные соединения и восстановить работу сети в полном объеме. В сетях на базе витой пары, когда оборвется соединение где-нибудь между узлом (компьютером) и центральным сетевым устройством (концентратором), будет потерян контакт только с одним из узлов, на работу остальной сети это не повлияет. Если, разумеется, не считать невозможности обратиться к ресурсам узла, соединение с которым нарушено. Проблему легко решить, заменив всего один сегмент кабеля, причем совершенно несложно определить, какой из сегментов подлежит замене.
Когда случается обрыв или повреждение кабеля, соединяющего два концентратора, пропадает связь между сегментами сети, построенными на этих концентраторах. Но внутри каждой из рабочих групп все остается по-прежнему, поскольку обычно рабочие группы оснащены всем необходимым для них оборудованием и ресурсами. По крайней мере, рабочие группы обычно способны продержаться в условиях изоляции друг от друга столько времени, сколько с лихвой достаточно на замену кабеля между концентраторами.
Когда дело доходит до необходимости расширения сети, соединения на базе витой пары также оказываются особенно удобными. Используя специальную кроссоверную ("перевернутую") витую пару, вы можете легко подсоединить к уже имеющемуся у вас концентратору новый концентратор, коммутатор или мост.
Итак, витая пара применяется в сетях, построенных по топологии звезды. Это обеспечивает ряд преимуществ, но нельзя забывать, что длина кабеля между каждым узлом и центральным сетевым устройством (концентратором, коммутатором или мостом) не должна превышать 100 метров, как того требует стандарт. Разумеется, соединения между концентраторами, выполненными витой парой, также попадают под это ограничение.
Стандарты качества витой пары
Принятые сегодня сетевые стандарты описывают типы кабелей для использования в сетях Ethernet с пропускной способностью 10 и 100 мегабит в секунду. Рейтинг качества кабелей, так называемые категории, определяет их свойства и способность служить средой для высокоскоростной передачи данных. Чем лучше кабель, естественно, тем выше его категория и тем надежнее передаются по нему данные. На пластиковой изоляции витой пары, изготовленной на заводе, обязательно должна быть помечена категория этого кабеля.
Для проводки обычных телефонных линий, как правило, применяется витая пара первой категории с разъемами RJ-11. Эти разъемы, хорошо всем нам знакомые, немного меньше по размеру, чем используемые в компьютерных сетях коннекторы RJ-45. Хотя телефонные линии не предъявляют высоких требований к качеству кабелей, в последнее время в новых зданиях, оснащенных еще при проектировании единой кабельной системой, для прокладки телефонных коммуникаций иногда применяется витая пара третьей категории. А вот компьютерные сети не могут быть построены на витой паре первой категории, для них необходимо применять кабели третьей или пятой категории.
Кабель третьей категории используется для цифровой передачи данных в сетях со скоростями до 10 мегабит в секунду. Такие сети обозначаются 10BASE-T. Для более высоких скоростей передачи этот кабель не подходит, так как не гарантирует надежной работы сети. Поэтому сети Fast Ethernet строят на более качественной витой паре пятой категории.
Кабель пятой категории просто необходимо применять при прокладке сетей с пропускной способностью 100 мегабит в секунду, то есть Fast Ethernet, или 100BASE-TX. Разумеется, что этот кабель можно с успехом использовать и в 10-мегабитных сетях, но, поскольку он немного дороже, чем витая пара третьей категории, это делается редко. В то же время, из-за роста объемов передаваемой информации и таких новых функций локальных сетей, как доступ к Интернет, уже в ближайшем будущем просматривается перспектива перевода большинства сетей на стандарт Fast Ethernet, и решение использовать при прокладке кабельной системы 10-мегабитных сетей витую пару именно пятой категории выглядит весьма предусмотрительным.
Коаксиальный кабель
Тот коаксиальный кабель, что применяется в компьютерных сетях, внешне очень похож на телевизионный антенный кабель, но отличается более высоким качеством. Сегодня для сетей выпускаются два типа коаксиальных кабелей - тонкий (10BASE-2) и толстый (10BASE-5). Толстый кабель Ethernet редко используется в небольших локальных сетях, поэтому мы его рассматривать не будем.
Поговорим о тонком Ethernet, который еще называют thinnet. Напомню, что сети на коаксиальном кабеле строятся по топологии общей шины. Самый серьезный их недостаток в том, что повреждение одного сегмента кабеля приводит к сбоям или остановке всей сети, причем неисправность не так уж легко обнаружить. Кроме того, полная длина шины, равная сумме длин всех сегментов кабеля, по требованиям стандарта не должна превышать 185 метров. К одной общей шине, или магистрали, нельзя подключать более 30 сетевых узлов (компьютеров и периферийных устройств).
Кабель 10BASE-2, предназначенный для использования в компьютерных сетях пропускной способностью до 10 мегабит в секунду, должен на изоляции быть помечен RG-58/U. Качество такого кабеля достаточно высокое, и он обеспечивает надежную передачу данных в сети при соблюдении условий, о которых я только что напомнил. Обычно толщина кабеля thinnet равна четверти дюйма (чуть больше 6 мм). На концах сегментов устанавливаются коннекторы типа BNC (рис. 7).
Тонкий кабель Ethernet гибкий, его прокладка не вызывает трудностей. Кроме того, он очень надежен в работе. С другой стороны, сама конструкция коаксиального кабеля, состоящего из центральной жилы и экранирующей оплетки, соосной центральной жиле и лежащей на одном и том же расстоянии от нее по всей длине кабеля, что требуется для обеспечения одинакового волнового сопротивления, приводит к тому, что такой кабель ощутимо дороже витой пары.
Коннекторы RJ-45
Эти разъемы устанавливаются на витую пару 10BASE-T или 100BASE-TX. Внешне они похожи на обычные телефонные разъемы, но немного больше по размеру. Порты RJ-45, предназначенные для подключения витой пары, имеются во всех сетевых устройствах для небольших локальных сетей, таких, например, как концентраторы и коммутаторы серии Intel InBusiness.
Вилка разъема RJ-45, изготовленная из прозрачной ударопрочной пластмассы (рис. 6), снабжена защелкой, обеспечивающей надежную фиксацию кабеля в порту сетевого устройства или карты сетевого интерфейса. Вставляется она в порт легко, для этого даже не требуется хороший доступ к задней панели концентратора или системного блока компьютера.
Прямые и кроссоверные порты RJ-45
Прямые порты RJ-45 - это стандартные порты для большинства концентраторов, коммутаторов, мостов и других сетевых устройств. Их часто называют портами 10BASE-T и 100BASE-TX .
Эти порты обеспечивают прямое подключение узлов сети к центральному устройству в сетях, построенных по топологии звезды. Для подключения используется витая пара категории 3 или 5 (в зависимости от пропускной способности порта), оснащенная модульным коннектором RJ-45.
По внешнему виду разъема нельзя определить, является порт RJ-45 прямым или кроссоверным. Узнать это можно либо по надписи на панели устройства, либо из сопроводительной документации, в которой обязательно описаны все порты устройства, их назначение и порядок подключения.
Кроссоверный порт (он обычно один) часто помечают символом Х. Это порт RJ-45, специально сконфигурированный для упрощения подключения одного концентратора или коммутатора к другому (каскадирования). Каскадирование позволяет путем соединения, например, нескольких концентраторов увеличить число портов центрального устройства звезды и расширить сеть.
Для каскадирования можно использовать и стандартные прямые порты, но тогда придется соединять концентраторы специальным кроссоверным кабелем. Если в обычной витой паре контакты 1 коннекторов на обоих концах соединены напрямую, так же как и контакты 2, то в кроссоверном кабеле проводники перекрещены. То есть первый контакт на одном конце подключен ко второму контакту на другом. Кроссоверный порт позволяет упростить задачу каскадирования и использовать для этого обычный кабель, поскольку контакты уже перекрещены в самом сетевом устройстве.
Коннекторы BNC
Это высоконадежные разъемы, часто использующиеся в профессиональной и электронной измерительной аппаратуре. Вы их видели еще в школе, когда изучали осциллограф. К порту BNC-коннектор следует подключать внимательно. Слегка нажав, его ставят на место и надежно фиксируют в этом положении, поворачивая против часовой стрелки наружное рифленое кольцо.
Несмотря на надежность соединения, коаксиальные порты BNC не так удобны с точки зрения обслуживания сети, как порты RJ-45 для витой пары. Имеющиеся практически на всех картах сетевого интерфейса и на многих сетевых устройствах - концентраторах, коммутаторах, мостах и маршрутизаторах - порты BNC не снабжены светодиодными индикаторами состояния, что затрудняет поиск неисправностей. (Индикаторы на сетевой карте показывают, как работает карта, а не ее порт с подключенным кабелем.)
При прокладке сети по топологии общей шины на концы коаксиального кабеля, разрезанного на сегменты, надеваются коннекторы BNC. Их обжимают с помощью специальных щипцов. К порту компьютера или сетевого устройства сегменты кабеля подключаются не напрямую, а через так называемые Т-коннекторы.
Чтобы предотвратить появление в кабеле отраженного от его концов эхо-сигнала, на концы общей шины обязательно устанавливают резисторы-терминаторы. Они выполнены в виде обычных BNC-коннекторов и крепятся точно так же. Кроме того, на одном из концов общей шины следует поставить терминатор с заземлением.
Контакт заземления - небольшая цепочка - крепится к заземленному корпусу компьютера или сетевого устройства. Заземлять таким образом оба конца общей шины нельзя. В незаземленном коаксиальном кабеле может присутствовать высокое напряжение, отрицательно влияющее на работу сети и способное повредить подключенные к ней устройства.
Продолжение следует
Роман Соболенко,(roman-sobolenko@usa.net)
По материаламкорпорации Intel - титульная страница
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 39 за 1998 год в рубрике hard :: технологии
