Александр Ватаманюк - Собираем компьютер своими руками

12.2. Стандарты Ethernet-сетей

Первая проводная компьютерная сеть возникла давно. С того времени многое изменилось, в том числе стандарты сети, скорость передачи информации по сегментам и т. п. За время развития компьютерной индустрии сформировалось множество стандартов, каждый из которых предлагает пользователю определенные удобства.

Ethernet 10Base-2

Данная реализация сети относится к топологии «общая шина» и работает на скорости 10 Мбит/с. Для создания сети используется тонкий коаксиальный кабель, поэтому часто встречаются названия «тонкая» Ethernet или «тонкий коаксиал».

Сети, построенные на стандарте Ethernet 10Base-2, характеризуются простотой и низкой стоимостью, поэтому их удобно использовать в качестве стартовой площадки для организации домашней или офисной сети.

Для соединения компьютеров в сеть используется коаксиальный кабель, который прокладывается по ходу расположения компьютеров. Чтобы заглушить конечный сигнал (избавиться от ухода сигнала в никуда), применяются специальные заглушки-терминаторы, которые устанавливаются на обоих концах центрального кабеля.

Для подключения кабеля к сетевой карте используется специальный разъем (Т-коннектор), который врезается в центральный кабель. Одним концом он соединяется с BNC-коннектором на выходе сетевой карты, а два другие служат для соединения центрального кабеля.

Ethernet 10Base-5

Эта реализация относится к топологии «общая шина» и работает на скорости 10 Мбит/с. Это «сестра» предыдущего стандарта. Для создания сети используется толстый коаксиальный кабель, поэтому этот стандарт иногда называют «толстая» Ethernet или «толстый коаксиал».

Как и в случае с Ethernet 10Base-2, сети данного стандарта – дешевая альтернатива хорошей сети. Основные отличия Ethernet 10Base-5 от Ethernet 10Base-2 – увеличенная до 500 м длина сегмента и большее количество рабочих станций. Остальные характеристики идентичны.

Ethernet 10Base-T

Ethernet 10Base-T относится к топологии «звезда» и работает на скорости 10 Мбит/с. Для создания сети используется неэкранированная телефонная витая пара.

Несмотря на преимущества топологии «звезда», данный тип сети встречается редко из-за использования чувствительного телефонного кабеля.

В отличие от сетей стандарта Ethernet 10Base-2, сети Ethernet 10Base-T более защищены, и в них легче локализировать неисправность.

Fast Ethernet 100Base-TX

Сеть стандарта Fast Ethernet 100Base-TX – «старшая сестра» сети, использующей стандарт Ethernet 10Base-T. Данный стандарт также подразумевает использование топологии «звезда», но отличается скоростью передачи данных (100 Мбит/с).

Аналогично Ethernet 10Base-T, сеть Fast Ethernet 100Base-TX строится на основе кабеля «витая пара», однако с использованием отдельных пар проводов для передачи и приема данных. При этом могут применяться как неэкранированные, так и экранированные провода, на которые накладывается единственное ограничение – они должны быть скручены по всей длине, кроме концов (1–1,5 см), к которым присоединяются коннекторы.

Fast Ethernet 100Base-T4

Fast Ethernet 100Base-T4 – развитие стандарта Fast Ethernet 100Base-TX. Единственное отличие – для построения такой сети используется полноценный кабель «витая пара». При этом три пары используются для передачи данных и один – для приема и определения коллизий[15] в сети.

Все остальные характеристики идентичны Fast Ethernet 100Base-TX.

Fast Ethernet 100Base-FX

Fast Ethernet 100Base-FX – стандарт, позволяющий строить сети с использованием дорогого, но сверхзащищенного оптоволоконного кабеля, причем в данном случае их используется два.

Основное преимущество оптоволоконных сетей – длина сегмента, которая в зависимости от режима передачи данных и оптоволоконного разъема составляет от 400 м до 2 км. Скорости передачи данных – до 100 Мбит/с.

Gigabit Ethernet

Существует несколько стандартов, которые входят в состав Gigabit Ethernet. В частности, стандарт 1000Base-T подразумевает использование кабеля на основе витой пары пятой категории. При этом используются все четыре пары проводников. Максимальная длина сегмента составляет 100 м.

Есть также стандарты, например 1000Base-LX, которые в качестве кабельной системы используют оптоволокно. В этом случае максимальная длина сегмента может составлять 5 км[16] для одномодового кабеля и 550 м для многомодового.

10 Gigabit Ethernet

В настоящее время стандарты 10 Gigabit Ethernet (10GBASE-X, 10GBASE-R и 10GBASE-W) наиболее перспективны и позволяют построить самую производительную сеть. Для этих целей используется оптоволоконный кабель. Максимальная длина сегмента может составлять 40 км. Чтобы достичь таких результатов, используется высокая частота передачи сигнала и длина волны лазера.

Token Ring

Token Ring относится к топологии «кольцо» и работает на максимальной скорости 16 Мбит/с. Его разработали специалисты компании IBM в 1970-х годах. Для создания сети используют экранированный или неэкранированный кабель на основе витой пары.

При работе сеть использует маркер – поток данных, управление которым осуществляет любой компьютер, который хочет передавать данные. Если маркер захвачен каким-либо компьютером, все остальные ждут, пока он освободится.

Получив управление над маркером, компьютер передает часть данных (кадр) по кольцу, предварительно вставив в него адрес компьютера-получателя. Когда данные доходят до адресата, он принимает их, делает пометку о приеме и пересылает далее по кольцу.[17] Приняв свои же данные, но уже с пометкой о приеме, компьютер-отправитель продолжает передачу данных или возвращает маркер в сеть для дальнейшего использования другой машиной.

В отличие от обычного кольца, сеть Token Ring использует в работе концентратор. Это позволяет исключать варианты, когда из-за одного компьютера перестает работать вся сеть. В данном случае, обнаружив неисправный компьютер (неисправную сетевую карту), маркер проходит дальше, чем обеспечивается большая отказоустойчивость системы. Остается главный недостаток – разрыв несущего кабеля приводит к выходу из строя всей сети.

Данный стандарт имеет скромные показатели. Чтобы обеспечить работу сети на максимальной скорости, в зависимости от типа используемого кабеля длина сегмента не должна превышать 60–100 м. При длине сегмента 150–300 м достигается скорость только 4 Мбит/с.

Как и в других стандартах, разрешается использование репитеров, что позволяет удлинить максимальный сегмент до 350–700 м.

Наибольшее количество пользователей – 72 (в случае применения кабеля более высокой категории – до 260).

Глава 13

Беспроводная сеть

• Топология беспроводной сети

• Стандарты беспроводной сети

Беспроводная сеть – еще один вариант связи, который можно использовать для соединения компьютеров в сеть. Главное ее преимущество – мобильность, то есть компьютеры можно передвигать или носить с собой, оставаясь на связи.

Специфика использования радиоэфира вместо физического соединения компьютеров накладывает ограничения на топологию. Если сравнивать ее с топологией проводной сети, то наиболее близкими вариантами оказываются «звезда» и комбинированная «кольцо» – «общая шина».

Развитие беспроводных сетей проходит под контролем соответствующих организаций. Главной среди них является Институт инженеров электротехники и электроники (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE). Создание беспроводных стандартов и соответствующего оборудования контролируется рабочей группой по беспроводным локальным сетям (Working Group for Wireless Local Area Networks, WLAN), в состав которой входят более 100 представителей разных университетов и фирм-разработчиков сетевого оборудования. Эта комиссия собирается несколько раз в год с целью совершенствования существующих стандартов и открытия новых, базирующихся на последних исследованиях и компьютерных достижениях.

В России организована ассоциация беспроводных сетей передачи данных (БЕСЕДА), которая занимается ведением единой политики в области беспроводных сетей передачи данных. Она контролирует развитие соответствующего сегмента компьютерного рынка, предоставляет разные услуги при подключении, создает и поддерживает новые центры беспроводного доступа и т. д.

13.1. Топология беспроводной сети

Сегодня используются два варианта беспроводной архитектуры – независимая и инфраструктурная. Отличия между ними незначительны, но существенно влияют на такие показатели, как количество подключаемых компьютеров, радиус сети, помехоустойчивость и т. д.

Независимая конфигурация (Ad-Hoc)

Режим независимой конфигурации (рис. 13.1), который часто называют независимым базовым набором служб (Independent Basic Service Set, IBSS), – наиболее простой в применении. Беспроводная сеть, построенная на основе этой архитектуры, является самой незамысловатой по созданию и настройке.

Рис. 13.1. Режим независимой конфигурации

Для объединения компьютеров в беспроводную сеть достаточно, чтобы каждый из них имел адаптер беспроводной связи. Такими адаптерами изначально оснащаются ноутбуки. Некоторые современные материнские платы стационарных компьютеров также имеют интегрированный контроллер Wi-Fi. В случае отсутствия интегрированного используется беспроводной контроллер в любом исполнении.