ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 33
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
| Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ»  |
ИНСТИТУТ ДИСТАНЦИОННОГО И ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Задание по учебной дисциплине: «Компьютерные сети»
Контрольное мероприятие 2
ДОКЛАД
на тему: «Среды передачи данных Ethernet»
Работу выполнил:
Студент Группы ИДзс-25-22
Лапшин Максим Александрович
Москва 2022
Содержание
Введение 3
Среды передачи данных Ethernet 4
Ethernet 5
Fast Ethernet 8
Gigabit Ethernet 16
Заключение 20
Список литературы 21
Введение
Концепция вычислительных сетей была создана в результате эволюции компьютерных технологий. Вычислительная сеть представляет собой совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Линии связи образованы кабелями, сетевыми адаптерами и другими коммуникационными устройствами.
Мощным стимулом развития сетевых технологий послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты стали идеальными элементами для построения сетей. ПК стали преобладать в локальных сетях, причем не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов. На этой методической базе в середине 80-х годов были созданы и получили глубокое развитие стандартные технологии объединения компьютеров в сеть – Arcnet, Ethernet, Token Ring, FDDI и др.
Наибольшее распространение среди стандартных сетей получили сети семейства Ethernet. Стандарт Ethernet был разработан в 70-х годах в научно-исследовательском центре PARC корпорации XEROX. Общепринято считать, что Ethernet был изобретён 22 мая 1973 года, когда Роберт Меткалф составил докладную записку для главы PARC о потенциале технологии Ethernet. В 1980 году в институте инженеров электротехники и электроники (IEEE) был организован комитет 802 по стандартизации локальных сетей, в результате работы которого было принято семейство стандартов IEEE 802-х, которые содержат рекомендации по проектированию нижних уровней локальных сетей. Эти стандарты были созданы на основе очень распространенных фирменных стандартов сетей Ethernet, ArcNet и Token Ring. Технология Ethernet стала базовой спецификацией IEEE 802.3. Роберт Меткалф убедил компании DEC, Intel и Xerox работать совместно и вскоре разработали, и приняли вторую версию спецификации Ethernet (DIX) совместимую с IEEE 802.3.
Среды передачи данных Ethernet
Среда передачи – это физическая среда, по которой возможно распространение информационных сигналов в виде электрических, световых и т.п. импульсов. В настоящее время выделяют два основных типа физических соединений: соединения с помощью кабеля и беспроводные соединения.
Технические характеристики среды передачи влияют на такие потребительские параметры сетей как максимальное расстояние передачи данных и максимальная скорость передачи данных.
Мы рассмотрим три стандарта – это классический Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet. Все виды стандартов используют один и тот же метод разделения среды передачи данных - метод случайного доступа CSMA/CD (метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий).
Обозначение среды передачи включает в себя три элемента:
-
цифра «10» - скорость передачи 10 Мбит/с -
слово BASE означает передачу в основной полосе частот (то есть без модуляции высокочастотного сигнала), -
допустимая длина сегмента: «5» — 500 метров, «2» - 200 метров или тип линии связи: «Т» -витая пара, «F» - оптоволоконный.
Ethernet
В классической сети Ethernet, работающей на скорости 10 Мбит/с, в качестве среды передачи данных применяются следующие спецификации:
-
10 BASE-5 (толстый коаксиальный кабель);
Кабель представляет собой толстый коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом, диаметром центрального медного провода 2,17мм и внешним диаметром 10мм. Такими характеристиками обладают кабели марок RG-8, RG-11 («толстый» коаксиал) покрытые, большей частью, изолирующим слоем желтого цвета (отсюда другое его название: «желтый кабель»). Без повторителей длина кабельного сегмента должна быть не более 500 метров и должна иметь на концах согласующие терминаторы сопротивлением 50Ом, поглощающие распространяющиеся по кабелю сигналы и препятствующие возникновению отраженных сигналов.
Через трансивер могут подключаться станции. Эти модули располагаются на кабеле не ближе 2,5 метров друг от друга. Через кабели трансиверов к ним подключаются станции. Максимальная длина такого кабеля - 50 метров. Максимальное число станций, подключенных к кабельному сегменту – 100. Стандарт определяет возможность использования в сети повторителя, который служит для объединения нескольких сегментов и увеличения общей длины сети. Возможно использование не более 4-х повторителей. При этом только 3 сегмента могут быть нагружены (к ним подключаются компьютеры).
К достоинствам стандарта относятся: хорошая защищенность кабеля от внешнего воздействия и сравнительно большое расстояние между узлами.
К недостаткам стандарта относятся: высокая стоимость кабеля и сложность прокладки из-за большой жесткости.
-
10 BASE-2 (тонкий коаксиальный кабель);
Этот кабель относительно недорогой и прост в установке (отсюда название «дешевая сеть»). Стандарт использует в качестве передающей среды коаксиальный кабель с диаметром центрального медного провода 0,89мм и внешним диаметром 5мм («тонкий» коаксиал). Кабель имеет волновое сопротивление 50Ом. Такими характеристиками обладают кабели марок RG-58. Кабель подключается к сетевой карте компьютера с помощью BNC-T-коннектора. Максимальная длина сегмента без повторителей составляет 185м. Сегмент должен иметь на концах согласующие терминаторы сопротивлением 50Ом. Правила использования повторителей аналогичны применяемым в стандарте 10Base-5.
Каждый кабельный сегмент ограничивается BNC-коннекторами. Сегменты могут соединятся с помощью BNC-баррел-коннекторов. Максимальное число станций, подключенных к кабельному сегменту – 30. Минимальное расстояние между станциями – 1м.
В стандарте, трансиверы объединены с сетевыми адаптерами за счет того, что кабель подводится непосредственно к компьютеру. Кабель затрудняет свободное перемещение компьютера.
К достоинствам стандарта относятся: дешевизна кабельной системы и простота и удобство организации сети.
К недостаткам стандарта относятся: кабель более восприимчив к помехам, большое количество механических соединений, повреждения кабеля или разъема приводит к выходу из строя всей сети, поиск повреждения кабеля или разъема достаточно сложен.
-
10BASE-T (витая пара);
Спецификация использует в качестве физической среды передачи данных две неэкранированные витые пары 3-й категории. Компьютеры соединяются концентратором. Концентратор осуществляет функции повторителя сигналов на всех отрезках витых пар, подключенных к его портам, так что образуется логическая общая шина.
Скорость передачи данных 10 Мб/с. Длина кабельного сегмента до 100 метров. Максимальное расстояние между любыми двумя конечными узлами сети – 2500м. Общее количество станций не должно превышать 1024. Одним сегментом соединяются только две станции. Для увеличения количества подключенных станций используются концентраторы. Концентраторы можно объединять друг с другом (нужно позаботиться о правильном соединении). В стандарте определено максимальное число концентраторов между любыми двумя станциями в сети равное 4-м. петлевидное соединение концентраторов запрещено, т.к. может привести к некорректной работе.
Для присоединения неэкранированных витых пар используются разъемы (коннекторы) типа RJ-45, которые присоединяется напрямую в сетевую плату.
К достоинствам стандарта относятся: кабель довольно гибкий и поэтому удобен для прокладки, легкость обнаружения и устранения повреждений в сети, применение концентратора способного контролировать и изолировать из сети некорректно работающие узлы.
К недостаткам стандарта относятся: недостатками стандарта является более высокая стоимость сети из-за необходимости покупать концентратор (В настоящее время вытеснены сетевыми коммутаторами).
-
10BASE-FL (оптоволоконный кабель).
Стандарт использует в качестве физической среды передачи данных оптоволокно. Рекомендуется использование недорогого оптоволокна с полосой пропускания 500-800МГц при длине кабеля 1км.
Функционально сеть состоит из тех же элементов, что и в стандарте 10Base-T – сетевых адаптеров, концентраторов и сегментов кабеля, соединяющих адаптер с портом концентратора. Для соединения сетевого адаптера и концентратора используется два оптоволокна (объединенных в один кабель).
К достоинствам стандарта относятся: значительное увеличение расстояния от узла сети до концентратора.
К недостаткам стандарта относятся: высокая стоимость кабеля и сложность его монтажа.
Fast Ethernet
Классический 10 Мбит/с, Ethernet устраивал большинство пользователей на протяжении около 15 лет. Однако в начале 90-х годов начала ощущаться его недостаточная пропускная способность.
Назрела необходимость в разработке «нового» Ethernet, то есть технологии, которая была бы такой же эффективной по соотношению цена/качество при производительности 100 Мбит/с. Так появился Fast Ethernet.
Идея технологии Fast Ethernet родилась в 1992 году, ряд производителей сетевого оборудования образовали некоммерческий промышленный консорциум для продвижения и поддержки локальных сетей (Fast Ethernet Alliance), для создания новой спецификации, которая объединила бы отдельные наработки различных компаний в области кабельной передачи данных.
Fast Ethernet — спецификация IEЕЕ 802.3u официально принятая 26 октября 1995 года, определяет стандарт протокола канального уровня для сетей, работающий со скоростью 100Мб/с и использующую в качестве среды передачи витую пару или оптоволоконный кабель.
Новая спецификация является наследницей стандарта Ethernet IEЕЕ 802.3, используя такой же формат кадра, механизм доступа к среде CSMA/CD и топологию звезда, тем самым обеспечивая преемственность и согласованность сетей 10Мбит/с и 100 Мбит/с.
Fast Ethernet не является самостоятельным стандартом, а представляет собой дополнение к существующему стандарту 802.3
Эволюция коснулась нескольких элементов конфигурации средств физического уровня, что позволило увеличить пропускную способность, включая типы применяемого кабеля, длину сегментов и количество концентраторов. Спецификация Fast Ethernet включает также механизм автосогласования, позволяющий порту узла автоматически настраиваться на скорость передачи данных — 10 или 100 Мбит/с. Этот механизм основан на обмене рядом пакетов с портом концентратора или переключателя.
В Fast Ethernet, работающей на скорости 100 Мбит/с, в качестве среды передачи данных применяются следующие спецификации:
-
100 BASE-TX (витая пара)
В качестве среды передачи 100Base-TX применяются две витые пары, длинной сегмента до 100 метров. Одна пара используется для передачи данных, а вторая — для их приема. Передача осуществляется в соответствии со стандартом передачи данных в витой физической среде, разработанным ANSI (Американский национальный институт стандартов). Использует алгоритм кодирования данных 4В/5В и метод физического кодирования MLT-3.
Витой кабель для передачи данных может быть неэкранированным – UTP Cat 5, либо экранированным - STP Type 1.
Неэкранированные витые пары характеризуются слабой защищенностью от внешних электромагнитных помех, а также слабой защищенностью от подслушивания с целью, например, промышленного шпионажа. Для устранения этих недостатков применяется экранирование. В экранированной витой паре каждая пара проводов помещается в металлическую оплетку-экран для уменьшения излучения кабеля, защиты от внешних электромагнитных помех и снижения взаимного влияния проводов друг на друга. Экранированная витая пара гораздо дороже, чем неэкранированная, и при ее использовании необходимо применять специальные экранированные разъемы, поэтому встречается она значительно реже, чем неэкранированная витая пара, обычно имеется в зданиях, оборудованных сетью Token Ring. Основное достоинство неэкранированных витых пар – простота монтажа разъемов на концах кабеля, а также простота ремонта любых повреждений по сравнению с другими типами кабелей.
Для кабеля на неэкранированных витых парах в качестве разъема используются восьми-контактный RJ-45. Присоединяются разъемы к кабелю с помощью специальных обжимных инструментов. При этом золоченые игольчатые контакты