Анализ локальной сети «Ферронордик авто»

     1.3 Линии связи и  каналы передачи  данных 

     Для построения компьютерных сетей применяются линии связи, использующие различную физическую среду. В качестве физической среды в коммуникациях используются: металлы (в основном медь), сверхпрозрачное стекло (кварц) или пластик и эфир. Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель "витая пара", коаксиальные кабель, волоконно-оптический кабель и окружающее пространство.

     Линии связи или линии передачи данных - это промежуточная аппаратура и  физическая среда, по которой передаются информационные сигналы (данные).

     В одной линии связи можно образовать несколько каналов связи (виртуальных  или логических каналов), например путем  частотного или временного разделения каналов. Канал связи - это средство односторонней передачи данных. Если линия связи монопольно используется каналом связи, то в этом случае линию связи называют каналом связи.

     Канал передачи данных - это средства двухстороннего обмена данными, которые включают в  себя линии связи и аппаратуру передачи (приема) данных. Каналы передачи данных связывают между собой источники информации и приемники информации.

     В зависимости от физической среды  передачи данных каналы связи можно  разделить на:

• проводные линии связи без изолирующих и экранирующих оплеток;
• кабельные, где для передачи сигналов используются такие линии связи как кабели "витая пара", коаксиальные кабели или оптоволоконные кабели;
• беспроводные (радиоканалы наземной и спутниковой связи), использующие для передачи сигналов электромагнитные волны, которые распространяются по эфиру.

     Проводные (воздушные) линии связи используются для передачи телефонных и телеграфных сигналом, а также для передачи компьютерных данных. Эти линии связи применяются в качестве магистральных линий связи.

     По  проводным линиям связи могут  быть организованы аналоговые и цифровые каналы передачи данных. Скорость передачи по проводным линиям "простой старой телефонной линии" (POST - Primitive Old Telephone System) является очень низкой. Кроме того, к недостаткам этих линий относятся помехозащищенность и возможность простого несанкционированного подключения к сети.

     Кабельные линии связи имеют довольно сложную  структуру. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев  изоляции. В компьютерных сетях используются три типа кабелей.

     Витая пара (twisted pair) — кабель связи, который представляет собой витую пару медных проводов (или несколько пар проводов), заключенных в экранированную оболочку. Пары проводов скручиваются между собой с целью уменьшения наводок. Витая пара является достаточно помехоустойчивой. Существует два типа этого кабеля: неэкранированная витая пара UTP и экранированная витая пара STP.

     Характерным для этого кабеля является простота монтажа. Данный кабель является самым  дешевым и распространенным видом  связи, который нашел широкое  применение в самых распространенных локальных сетях с архитектурой Ethernet, построенных по топологии типа “звезда”. Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя RJ45.

     Кабель  используется для передачи данных на скорости 10 Мбит/с и 100 Мбит/с. Витая  пара обычно используется для связи на расстояние не более нескольких сот метров. К недостаткам кабеля "витая пара" можно отнести возможность простого несанкционированного подключения к сети.

     Коаксиальный  кабель (coaxial cable) - это кабель с центральным  медным проводом, который окружен слоем изолирующего материала для того, чтобы отделить центральный проводник от внешнего проводящего экрана (медной оплетки или слой алюминиевой фольги). Внешний проводящий экран кабеля покрывается изоляцией.

     Существует  два типа коаксиального кабеля: тонкий коаксиальный кабель диаметром 5 мм и толстый коаксиальный кабель диаметром 10 мм. У толстого коаксиального кабеля затухание меньше, чем у тонкого. Стоимость коаксиального кабеля выше стоимости витой пары и выполнение монтажа сети сложнее, чем витой парой.

     Коаксиальный  кабель применяется, например, в локальных  сетях с архитектурой Ethernet, построенных  по топологии типа “общая шина”. Коаксиальный кабель более помехозащищенный, чем  витая пара и снижает собственное  излучение. Пропускная способность – 50-100 Мбит/с. Допустимая длина линии связи – несколько километров. Несанкционированное подключение к коаксиальному кабелю сложнее, чем к витой паре.

     Оптоволоконный  кабель (fiber optic) – это оптическое волокно на кремниевой или пластмассовой основе, заключенное в материал с низким коэффициентом преломления света, который закрыт внешней оболочкой.

     Оптическое  волокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому  кабель состоит из двух волокон. На передающем конце оптоволоконного кабеля требуется преобразование электрического сигнала в световой, а на приемном конце обратное преобразование.

     Основное  преимущество этого типа кабеля –  чрезвычайно высокий уровень  помехозащищенности и отсутствие излучения. Несанкционированное подключение очень сложно. Скорость передачи данных 3Гбит/c. Основные недостатки оптоволоконного кабеля – это сложность его монтажа, небольшая механическая прочность и чувствительность к ионизирующим излучениям.

     Радиоканалы наземной (радиорелейной и сотовой) и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн и относятся к технологии беспроводной передачи данных.

     Радиорелейные каналы связи состоят из последовательности станций, являющихся ретрансляторами. Связь осуществляется в пределах прямой видимости, дальности между соседними станциями - до 50 км. Цифровые радиорелейные линии связи (ЦРРС) применяются в качестве региональных и местных систем связи и передачи данных, а также для связи между базовыми станциями сотовой связи.

     В спутниковых системах используются антенны СВЧ-диапазона частот для приема радиосигналов от наземных станций и ретрансляции этих сигналов обратно на наземные станции. В спутниковых сетях используются три основных типа спутников, которые находятся на геостационарных орбитах, средних или низких орбитах. Спутники запускаются, как правило, группами. Разнесенные друг от друга они могут обеспечить охват почти всей поверхности Земли. Работа спутникового канала передачи данных представлена на рисунке 6.

     Рисунок 6 - Работа спутникового канала передачи данных 

     Целесообразнее  использовать спутниковую связь  для организации канала связи  между станциями, расположенными на очень больших расстояниях, и  возможности обслуживания абонентов  в самых труднодоступных точках. Пропускная способность высокая – несколько десятков Мбит/c.

     Радиоканалы сотовой связи строятся по тем  же принципам, что и сотовые телефонные сети. Сотовая связь - это беспроводная телекоммуникационная система, состоящая  из сети наземных базовых приемо-передающих станций и сотового коммутатора (или центра коммутации мобильной связи).

     Базовые станции подключаются к центру коммутации, который обеспечивает связь, как  между базовыми станциями, так и  с другими телефонными сетями и с глобальной сетью Интернет. По выполняемым функциям центр коммутации аналогичен обычной АТС проводной связи. LMDS (Local Multipoint Distribution System) - это стандарт сотовых сетей беспроводной передачи информации для фиксированных абонентов. Система строится по сотовому принципу, одна базовая станция позволяет охватить район радиусом несколько километров (до 10 км) и подключить несколько тысяч абонентов. Сами БС объединяются друг с другом высокоскоростными наземными каналами связи либо радиоканалами. Скорость передачи данных до 45 Мбит/c.

     Радиоканалы WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) аналогичны Wi-Fi, в отличие от традиционных технологий радиодоступа, работает и на отраженном сигнале, вне прямой видимости базовой станции. Эксперты считают, что мобильные сети WiMAX открывают гораздо более интересные перспективы для пользователей, чем фиксированный WiMAX, предназначенный для корпоративных заказчиков. Информацию можно передавать на расстояния до 50 км со скоростью до 70 Мбит/с.

     Радиоканалы MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System) способны обслуживать территорию в радиусе 50—60 км, при этом прямая видимость передатчика оператора является не обязательной. Средняя гарантированная скорость передачи данных составляет 500 Кбит/с — 1 Мбит/с, но можно обеспечить до 56 Мбит/с на один канал.

     Стандартом  беспроводной связи для локальных  сетей является технология Wi-Fi. Wi-Fi обеспечивает подключение в двух режимах: точка-точка (для подключения двух ПК) и инфраструктурное соединение (для подключения несколько  ПК к одной точке доступа). Скорость обмена данными до 11 Mбит/с при подключении точка-точка и до 54 Мбит/с при инфраструктурном соединении.

     Радиоканалы Bluetooht - это технология передачи данных на короткие расстояния (не более 10 м) и  может быть использована для создания домашних сетей. Скорость передачи данных не превышает 1 Мбит/с.

      1.4 Типы построения  сетей по методам  передачи информации 

     Рассмотрим  базовые технологий построения локальных  сетей.

     Локальная сеть Тоkеn Ring - стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара (UPT или SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве метода управления доступом станций к передающей среде используется метод - маркерное кольцо (Тоken Ring). Основные положения этого метода:

• устройства подключаются к сети по топологии кольцо;
• все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);
• в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.

     В IВМ Тоkеn Ring используются три основных типа пакетов:

• пакет управление/данные (Data/Соmmand Frame). С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети.
• маркер (Token). Станция может начать передачу данных только после получения такого пакета, в одном кольце может быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных.
• пакет сброса (Аbort). Посылка такого пакета называет прекращение любых передач.

     В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.

     Arknet (Attached Resource Computer NETWork ) - простая, недорогая,  надежная и достаточно гибкая  архитектура локальной сети. Разработана  корпорацией Datapoint в 1977 году. Впоследствии  лицензию на Аrcnet приобрела корпорация SМС (Standard Microsistem Corporation), которая стала основным разработчиком и производителем оборудования для сетей Аrcnet. В качестве передающей среды используются витая пара, коаксиальный кабель (RG-62) с волновым сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный кабель. Скорость передачи данных - 2,5 Мбит/с. При подключении устройств в Аrcnet применяют топологии шина и звезда. Метод управления доступом станций к передающей среде - маркерная шина (Тоken Bus). Этот метод предусматривает следующие правила:

• все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные;
• только получив разрешение на передачу (маркер);
• в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом;
• данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

     Передача каждого байта в Аrcnet выполняется специальной посылкой ISU(Information Symbol Unit - единица передачи информации), состоящей из трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого пакета передается начальный разделитель АВ (Аlегt Вurst), который состоит из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции преамбулы пакета.

     В Аrcnet определены 5 типов пакетов:

1. Пакет IТТ (Information To Transmit) - приглашение к передаче. Эта посылка передает управление от одного узла сети другому. Станция, принявшая этот пакет, получает право на передачу данных.
2. Пакет FBE (Free Buffeг Еnquiries) - запрос о готовности к приему данных. Этим пакетом проверяется готовность узла к приему данных.
3. Пакет данных. С помощью этой посылки производиться передача данных.
4. Пакет АСК (ACKnowledgments) - подтверждение приема. Подтверждение готовности к приему данных или подтверждение приема пакета данных без ошибок, т.е. в ответ на FBE и пакет данных.
5. Пакет NAK ( Negative AcKnowledgments) - неготовность к приему. Неготовность узла к приему данных (ответ на FBE) или принят пакет с ошибкой.