NORMY I ZALECENIA ZWIĄZANE Z SIECIAMI KOMPUTEROWYMI

Podział sieci komputerowych w zależności od rozmiaru.
Najbardziej ogólny podział sieci komputerowych odbywa się na podstawie rozmiaru sieci:

LAN (Local Area Network) - sieć lokalna, najczęściej obejmuje jedno przedsiębiorstwo i łączy użytkowników zgromadzonych na niewielkim obszarze (kilka budynków), wykonana w jednej technologii (np.: Ethernet, Token Ring)

MAN (Metropolitan Area Network) - sieć miejska, łączy oddzielne sieci LAN na przestrzeni jednego miasta. Przykładowo sieć Lodman.

WAN (Wide Area Network) - sieć rozległa łącząca ze sobą sieci MAN na terenie jednego kraju. Przykładowo sieć Pol34.

Internet - tzw. "sieć sieci", łączy ze sobą wszystkie rodzaje sieci.

Topologie sieci komputerowych

Topologia sieci to zbiór reguł fizycznego łączenia i reguł komunikacji poprzez dany nośnik sieci (medium transmisyjne). W zależności od wybranej topologii sieci istnieją konkretne specyfikacje dotyczące kabli, złączy i standardów komunikacji komputerów ze sobą.

Topologia fizyczna

Termin topologia fizyczna odnosi się do sposobu okablowania sieci. Przedstawia sposób łączenia hostów (komputerów) z medium transmisyjnym . Zalety i wady topologii fizycznych zostaną przedstawione w rozdziale dotyczącym rodzajów nośników stosowanych w Ethernecie.

Topologia magistrali jest stosowana przy łączeniu komputerów za pomocą przewodu koncentrycznego. Hosty dołączane są do jednej wspólnej magistrali, za pomocą „odczepów” w przebiegu przewodu.

Topologia magistrali.

Topologia gwiazdy jest stosowana przy łączeniu komputerów za pomocą kabla dwużyłowego skręcanego. Hosty (komputery) podłączane są najczęściej do koncentratora (rzadziej przełącznika). Cechą odróżniającą od topologii magistrali jest łączenie za pomocą jednego przewodu tylko dwóch urządzeń sieciowych.

Topologia gwiazdy.

Topologia pierścieniowa jest stosowana przy łączeniu komputerów ze sobą za pomocą kabla światłowodowego. Najczęściej stosuje się obwód dublujący, ponieważ w przypadku przerwania pierwszego pierścienia komputery tracą ze sobą kontakt i zadania komunikacji przejmuje pierścień dublujący. Topologia ta jest stosowana w sieciach Token Ring.

Topologia drzewa (zwana również topologią rozproszonej gwiazdy) jest utworzona z wielu magistrali liniowych połączony łańcuchowo. Na początku jedną magistralę liniową dołącza się do huba, dzieląc ją na dwie lub więcej magistral. Proces dzielenia można kontynuować, tworząc dodatkowe magistrale liniowe wychodzące z magistral odchodzących od pierwszej magistrali, co nadaje topologii cechy topologii gwiazdy.

Topologia pierścień-gwiazda

Topologia ta łączy atrybuty topologii gwiazdy i pierścienia. Centralnym punktem tak skonfigurowanej sieci jest pierścień, nazywany również centrum okablowania. Centra okablowania mogą znajdować się w jednym miejscu sieci (w koncentratorze) lub mogą być rozproszone w wielu miejscach (wiele koncentratorów połączonych ze sobą przy użyciu złączy oznaczonych jako ring-in - wejście oraz ring-out - wyjście pierścienia), ale muszą tworzyć pełne połączenie fizyczne. Jeśli centrum okablowania zostaje przerwane to sieć przestaje działać. Węzły sieci dołącza się do pierścienia (za pomocą kabla z dwoma przewodami) i

Stacja Stacja robocza robocza

Serwer plików

tworzą one gwiaździsty element topologii. Zaletą takiej konfiguracji jest to, że odłączenie węzła nie powoduje awarii sieci. W momencie dołączania nowej stacji nie trzeba przerywać pracy sieci. Wadą tej konfiguracji jest znaczne zwiększenie długości kabla w porównaniu z konfiguracją pierścieniową.

Topologia gwiazda-magistrala.

Jest to konfiguracja sieci, w której grupy stacji roboczych, połączonych w gwiazdy, podłączone są do odcinków kabli głównych, stanowiących magistralę.

 

Topologia logiczna

Topologia logiczna opisuje reguły komunikacji, z których powinna korzystać każda stacja przy komunikowaniu się w sieci. Poza połączeniem fizycznym hostów i ustaleniem standardu komunikacji, topologia fizyczna zapewnienia bezbłędną transmisję danych.

Topologia fizyczna jest ściśle powiązana z topologią logiczną. Przykładowo, specyfikacja Ethernet umożliwia wykorzystanie topologii fizycznej gwiaździstej lub magistrali, ale nie umożliwia zbudowania sieci w oparciu o topologię pierścieniową.

Topologie logiczne definiowane są przez IEEE (Institute of Electrical and Eletronic ngineers). Jest to organizacja typu nonprofit skupiająca profesjonalistów. Jednym z podstawowych jej zadań jest ustalanie standardów konstrukcji, pomiarów itp. dla urządzeń elektronicznych, w tym standardów dla urządzeń i formatów komputerowych. Najczęściej spotykane specyfikacje sieci komputerowej to:

IEEE 802.3 10Mb Ethernet

IEEE 802.3u 100Mb Ethernet

IEEE 802.3x Full Duplex Ethernet

IEEE 802.3z Ethernet 1Gb

IEEE 802.5 Token Ring

IEEE 802.11 Wireless LANs

IEEE 802.12 100VG-AnyLAN

IEEE 802.14 Cable Modem

W sieciach typu Ethernet można stosować różnorodne rodzaje mediów transmisyjnych. Ich

wybór opiera się o kilka cech, które należy rozważyć projektując sieć:

wymagania szerokości pasma aplikacji i użytkownika,
perspektywy rozwoju sieci,
odległości między systemami komputerów,
środowisko geograficzne (kabel, transmisja radiowa lub satelitarna),
wymagana tolerancja błędu – zdolność sieci do funkcjonowania pomimo poważnej awarii, najczęściej jest funkcją topologii sieci,

środowisko – rodzaj i moc zakłóceń generowanych przez otoczenie, cena.

Standard

Norma – rok ogłoszenia

Szybkość

Topologia

Rodzaj medium transmisyjnego

Maks. długość segmentu w m.

Half- Duplex

Full- Duplex

10Base5

DIX-1980,

802.3- 1983

10Mb/s

Magistrala

pojedynczy 50W przewód koncentryczny (gruby Ethernet) o średnicy 10mm

500

n/a

10Base2

802.3a- 1985

10Mb/s

Magistrala

pojedynczy 50W przewód koncentryczny (cienki Ethernet RG58) o średnicy 5mm

185

n/a

10Broad36

802.3b- 1985

10Mb/s

Magistrala

pojedynczy 75 przewód szerokopasmowy

1800

n/a

FOIRL

802.3d- 1987

10Mb/s

Gwiazda

dwa włókna optyczne

1000

>1000

1Base5

802.3e- 1987

1Mb/s

Gwiazda

dwie skręcone pary przewodów telefonicznych

250

n/a

10Base-T

802.3i-

10Mb/s

Gwiazda

dwie pary kategorii Cat-3 UTP

100

100

 

dwa włókna optyczne

2000

>2000

dwa włókna optyczne

2000

n/a

dwa włókna optyczne

1000

n/a

dwie pary kategorii Cat-5 UTP

100

100

dwa włókna optyczne

412

2000

cztery pary kategorii Cat-3 UTP

100

n/a

cztery pary kategorii Cat-3 UTP

100

100

laser długofalowy (1300nm) przez:
- 62.5um wielomodowe włókno - 50um wielomodowe włókno
- 10um jednomodowe włókno

316 316 316

550

550 5000

laser krótkofalowy (850nm) przez:
- 62.5um wielomodowe włókno - 50um wielomodowe włókno

275 316

275 550

ekranowany kabel miedziany

25

25

cztery pary kategorii Cat-5 UTP

100

100

Tabela norm IEEE dotyczących sieci Ethernet .

Przewód koncentryczny

Technologia oparta na kablu koncentrycznym przechodzi do historii. Obarczona jest ona wieloma wadami (omówię je w dalszej części rozdziału), które powodują rezygnowanie z jej stosowania.

Wyróżnia się trzy rodzaje kabla koncentrycznego:

Ethernet gruby – 10Base-5 (Thick Ethernet) oznaczenie kabla RG-8 i RG-11, o impedancji falowej 50 omów i grubości 1/2", praktycznie wyszedł z użycia, czasem stosowany jako rdzeń sieci (max. odległość między stacjami do 500m).

Ethernet cienki – 10Base-2 (Thin Ethernet) oznaczenie kabla RG-58, o impedancji falowej 50 omów i grubości 1/4", powszechnie stosowany w małych sieciach lokalnych (przy połączeniu 2 komputerów max. odległość między nimi to185m). Czasem jeszcze spotyka się tą technologię w praktycznych zastosowaniach.

Arcnet o impedancji falowej 93 omy i grubości 1/3"(max. odległość między końcami sieci do 300m).

Kable koncentryczne powinny być zakończone terminatorami (specjalne końcówki o rezystancji dostosowane do impedancji falowej kabla).

Zalety kabla koncentrycznego:

- ze względu na posiadaną ekranizację, jest mało wrażliwy na zakłócenia i szumy, - jest tańszy niż ekranowany kabel skręcany,
- nadaje się do sieci z przesyłaniem modulowanym ( szerokopasmowym )
- zapewnia większe prędkości niż nie ekranowany kabel skręcany

Wady kabla koncentrycznego:

- ograniczenie szybkości do 10Mbit,
- niewygodny sposób instalacji (duże łącza, terminatory, łączki T, duża grubość i niewielka elastyczność kabla),
- słaba skalowalność (problemy z dołączeniem nowego komputera),
- niska odporność na poważne awarie (przerwanie kabla unieruchamia dużą część sieci),
- trudności przy lokalizowaniu usterki,

Źródło transmisji Elektryczne

Współpracujące topologie 10Mb Ethernet

Maksymalna długość segmentu 185 m

Minimalna długość kabla 0,5 m

Maksymalna liczba stacji 30 na jeden segment kabla

Maksymalna liczba segmentów 5 powtórzonych segmentów, z których tylko 3 są wypełnione

Maksymalna całkowita długość sieci 925 m

Parametry kabla Thinnet .

Praca z kablem koncentrycznym

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.
Jeśli planujesz zastosowanie kabla koncentrycznego, upewnij się, że wybrany typ kabla jest odpowiedni dla danego sprzętu sieciowego. Sieć ARCNET wykorzystuje kabel RG-62/U. Sieć Ethernet wykorzystuje albo cienki kabel Ethernst (podobny do RG-S8A/U) albo gruby kabel Ethernet. Gruby kabel Ethernet jest specjalną odmianą kabla RG-8/U. Gruby kabel Ethernet jest czasem nazywamy kablem żółtym ze względu na to, że najczęściej ma żółty lub pomarańczowy kolor.
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.

W technologii 10Base-2 kolejne odcinki kabla łączymy w topologii magistrali za pomocą końcówek BNC.

Kable koncentryczne powinny być zakończone terminatorami (specjalne końcówki o rezystancji 50 Om dostosowanej do impedancji falowej kabla), z czego jeden z nich powinien być uziemiony (podłączony krótkim łańcuszkiem do obudowy komputera).

Schemat fizycznego łączenia komputerów w technologii 10Base-2.
W takim połączeniu potrzebne są różne dodatkowe elementy: terminatory, łączniki T, łącza

BNC.
Skrętka UTP

Po kilku latach opracowano i wprowadzono nowy typ kabla, tzw. skrętkę nieekranowaną (UTP ang. Unshielded Twisted Pair)
Pojawiły się nowe możliwości
– stosowania przejściówek (adaptery, baluny)

–unifikacja połączeń – stosowanie jednego typu kabli i gniazdek dla wielu typów urządzeń Pojawiła się potrzeba łatwego, sprawnego sposobu łączenia kabli UTP w punktach rozdzielczych (gniazdach, do których podłączano terminale). Dlatego zastosowano połączenia krosowe

–zastosowano technologię gniazd typu RJ45 dla umożliwienia połączeń krosowych –umożliwiło to połączenie portów urządzeń terminalowych z portami punktów dystrybucyjnych
Pozwoliło to zapewnić łatwą i szybką lokalizacje oraz naprawę ewentualnych uszkodzeń

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

Aktualnie najpopularniejszym środkiem transmisji stał się nie ekranowany dwuparowy kabel skręcany (UTP - Unshielded Twisted-Pair cable) – 10Base-T.

Kategorie nie ekranowanego kabla skręcanego dla aplikacji klasy C:

 

- głos i dane małej jakości (np.: modem)
- transmisja do 10 Mbps (max. dł. 100 m) - transmisja do 16 Mbps (max. dł. 150 m) - transmisja do 100 Mbps (max. dł. 160 m)

CAT 1 & 2
CAT 3
CAT 4
CAT 5
Aplikacje klasy C są to aplikacje dotyczące danych o dużej częstotliwości do 16MHz. Zalety skrętki:

- jest najtańszym medium transmisji (jeśli chodzi o cenę metra, bez uwzględniania dodatkowych urządzeń)
- wysoka prędkość transmisji (do 1000Gb/s),
- łatwe diagnozowanie uszkodzeń,

- łatwa instalacja,
- odporność na poważne awarie (przerwanie kabla unieruchamia najczęściej tylko jeden komputer)
- jest akceptowana przez wiele rodzajów sieci,

Wady skrętki:

- niska prędkość transmisji

  • -  niższa długość odcinka kabla niż w innych mediach stosowanych w Ethernecie,

  • -  mała odporność na zakłócenia (skrętki nie ekranowanej),

  • -  niska odporność na uszkodzenia mechaniczne – konieczne jest instalowanie specjalnych listew naściennych itp.

Źródło transmisji Elektryczne

Współpracujące topologie 10Mb, 100Mb i 1Gb Ethernet, FDDI, ATM

Maksymalna długość kabla 100 m

Minimalna długość kabla Brak

Minimalna liczba stacji 2 na kabel

Maksymalna liczba stacji 1024 na segment

Maksymalna liczba Dla 10Mb: 5 powtórzonych segmentów, z których tylko 3 są segmentów wypełnione

Dla 100Tx i 1Gb: 2 powtórzone segmenty

Maksymalna średnica sieci Dla 100Mb – 205 m. Dla 10Mb – ok. 2000 m.

Maksymalna całkowita 100 m długość segmentu

Parametry kabla skręcanego .

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.

Standardy transmisji światłowodowych.
Najważniejszymi dla technologii światłowodowej, z naszego punktu widzenia, są:

10Base-FL – transmisja 10Mb/s. 100Base-FX – transmisja 100Mb/s.

1000Base-LX – transmisja 1000Mb/s, laser długofalowy – ok. 1300nm 1000Base-SX – transmisja 1000Mb/s, laser krótkofalowy – ok. 850nm

10Base-FL

100Base-FX

1000Base-LX

1000Base-SX

Szybkość transmisji

10 Mb/s

20Mb/s full- duplex

100 Mb/s

200 Mb/s full- duplex

1000 Mb/s
2000 Mb/s full-duplex

Rodzaj kabla

MMF 62.5/125;

długość światła 850nm.

MMF 62.5/125;

długość światła 1300nm.

MMF 62.5/125 lub 50/125;

SMF 10um;

długość światła od 1270 do 1355 nm.

MMF 62.5/125;

długość światła od 770 do 860nm.

 

Maksymalna długość segmentu

2000 m.

H-D: 412 m. F-D: 2000 m.

H-D

MMF i SMF: 316 m

F-D

MMF: 550 m SMF: 5000 m

H-D

62.5/125: 275 m 50/125: 316 m F-D

62.5/125: 275 m 50/125: 550 m

Maksymalna ilość transceiverów na segment

2

2

2

2

Rodzaj łączy

ST

podwójny SC,

dopuszczalny również ST oraz FDDI MIC

podwójny SC

podwójny SC

Rodzaj kodowania

Manchester encoding

4B/5B

8B/10B

8B/10B

Porównanie parametrów technologii światłowodowych

Prędkości i odległości dla danego rodzaju okablowania

Typ

10Base2

10Base5

10BaseT

10BaseFL

100BaseTX

100BaseFX

1000BaseT

Media

Cienki koncentryk

Gruby koncentryk

UTP kategorii 3,4,5,5e

62.2/125 mikronowy światłowód wielomodowy

UTP kategorii 5,5e

62.2/125 mikronowy światłowód wielomodowy lub jednomodowy

UTP kategorii 5,5e

Maksymalna długość segmentu

185 metrów

500 metrów

100 metrów

2000 metrów

100 metrów

400/2000 metrów (nadawanie dwukierunkowe/przemienne) 10000 metrów

100 metrów

Prędkości

10Mb/s

10Mb/s

10Mb/s

10Mb/s

100Mb/s

100Mb/s

1000Mb/s

 

 

 

Normy:

Dostępne normy dotyczące sieci komputerowych.

269. PN-ISO/IEC 2382-25:1996 Technika informatyczna. Terminologia. Lokalne sieci komputerowe PN-EN 50083-5:2002

Sieci kablowe służące do rozprowadzania sygnałów: telewizyjnych, radiofonicznych i usług interaktywnych. Część 5: Urządzenia stacji głównej

PN-EN 50098-1:2001 Okablowanie informatyczne na terenie użytkownika. Część 1: Podstawowy dostęp do sieci ISDN

PN-EN 50098-1:2001/A1:2004 Okablowanie informatyczne na terenie użytkownika. Część 1: Podstawowy dostęp do sieci ISDN (Zmiana Al)

PN-EN 50098-2:2001 Okablowanie informatyczne na terenie użytkownika. Część 2: Dostęp pierwotny do sieci ISDN 2048 kbit/s i interfejs sieciowy łącza dzierżawionego

PN-EN 50117-4:2002 (IM) Kable współosiowe do sieci rozdzielczych. Część 4: Wymagania szczegółowe dla kabli rozdzielczych i magistralnych

PN-EN 81714-3:2002 (U) Projektowanie symboli graficznych stosowanych w dokumentacji technicznej wyrobów. Część 3: Klasyfikacja węzłów łączących, sieci oraz ich oznaczenia

PN-EN ISP 10609-2:1999 Technika informatyczna. Międzynarodowe znormalizowane profile TB, TC, TD i TE. Połączeniowa usługa transportowa oparta na połączeniowej usłudze sieciowej. Wymagania niezależne od typu podsieci dla grupy TC

PN-EN ISP 10609-3:2000 Technika informatyczna. Międzynarodowe znormalizowane profile TB, TC, TD i TE. Połączeniowa usługa transportowa oparta na połączeniowej usłudze sieciowej. Wymagania niezależne od typu podsieci dla grupy TD

PN-EN ISP 10609-4:2000 Technika informatyczna. Międzynarodowe znormalizowane profile TB, TC, TD i TE. Połączeniowa usługa transportowa oparta na połączeniowej usłudze sieciowej. Wymagania niezależne od typu podsieci dla grupy TE

PN-EN ISP 10612-1:1999 Technika informatyczna. Międzynarodowy znormalizowany profil RD. Przekaźnikowa usługa MAC stosująca transparentne mostkowanie. Wymagania niezależne od podsieci

PN-EN ISP 10612-2:2000 Technika informatyczna. Międzynarodowy znormalizowany profil RD. Przekazywanie usługi MAC z wykorzystaniem transparentnego mostkowania. Wymagania zależne od podsieci CSMA/CD LAN i od medium

PN-EN ISP 10612-3:2000 Technika informatyczna. Międzynarodowy znormalizowany profil RD. Przekazywanie usługi MAC z wykorzystaniem transparentnego mostkowania. Wymagania zależne od podsieci Token Ring LAN i od medium

PN-EN ISP 10613-1:2000 Technika informatyczna. Międzynarodowy znormalizowany profil RA. Przekaźnikowa usługa sieciowa bezpołączeniowa. Wymagania dla niezależnej podsieci

PN-ETS 300 007:1997 Sieć cyfrowa z integracją usług (ISDN). Obsługa terminala pakietowego w sieci ISDN

PN-ETS 300 104:1999 Sieć cyfrowa z integracją usług (ISDN). Wymagania dotyczące dołączenia urządzeń końcowych do sieci ISDN poprzez dostęp podstawowy. Zagadnienia warstwy 3

PN-ISO/IEC ISP 10608-4:2001 Technika informatyczna. Międzynarodowy znormalizowany profil TAnnnn. Połączeniowa usługa transportowa oparta na bezpołączeniowej usłudze sieciowej. Definicja profilu TA53, działanie na podsieci Token Ring LAN

PN-ISO/IEC ISP 10608-6:2001 Technika informatyczna. Międzynarodowy znormalizowany profil TAnnnn. Połączeniowa usługa transportowa oparta na bezpołączeniowej usłudze sieciowej. Definicja profilu TA54, działanie na podsieci FDDI LAN

PN-ISO/IEC ISP 10609-6:2001 Technika informatyczna. Międzynarodowe znormalizowane profile TB, TC, TD i TE. Połączeniowa usługa transportowa oparta na połączeniowej usłudze sieciowej. Definicja profili TC1111/TC1121

PN-ISO/IEC ISP 10609-7:2001 Technika informatyczna. Międzynarodowe znormalizowane profile TB7 TC, TD i TE. Połączeniowa usługa transportowa oparta na połączeniowej usłudze sieciowej. Definicja profili TD1111/TD1121

PN-ISO/IEC ISP 10613-2:2001 Technika informatyczna. Międzynarodowy znormalizowany profil RA. Przekaźnikowa usługa sieciowa bezpołączeniowa. Wymagania zależne od podsieci LAN, niezależne od medium LAN

PN-ISO/IEC ISP 10613-3:2001 Technika informatyczna. Międzynarodowy znormalizowany profil RA. Przekaźnikowa usługa sieciowa bezpołączeniowa. Wymagania zależne od podsieci LAN CSMA/CD, zależne od medium LAN

PN-ISO/IEC ISP 10613-4:2001 Technika informatyczna. Międzynarodowy znormalizowany profil RA. Przekaźnikowa usługa sieciowa bezpołączeniowa. Wymagania zależne od podsieci LAN FDDI, zależne od medium LAN