WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |

«ББК 32.973.26-018.2.75 А61 УДК 681.3.07 Издательский дом "Вильяме" Зав. редакцией С. Н. Тригуб Перевод с английского и редакция А.А. Голубченко ...»

-- [ Страница 2 ] --

Обеспечивают постоянное подключение к локальным сервисам.

C.

Объединяют физически смежные устройства.

D.

Как по-другому называется кабель lOBaseS?

2.

Толстый Ethernet.

A.

Телефонный провод.

B.

Тонкий Ethernet.

C.

Коаксиальный Ethernet.

D.

Какой тип кабеля используется в сетях lOBaseT?

3.

Оптоволоконный или неэкранированная витая пара.

A.

Оптоволоконный или коаксиальный кабель.

B.

Витая пара.

C.

Коаксиальный кабель.

D.

Какое из утверждений справедливо по отношению к сетям CSMA/CD?

4.

Данные от передающего узла проходят через всю сеть. По мере движения данные A.

принимаются и анализируются каждым узлом.

Сигналы посылаются непосредственно получателю, если его MAC- и IP-адрес известны B.

отправителю.

Данные от передающего узла поступают к ближайшему маршрутизатору, который C.

направляет их непосредственно адресату.

Сигналы всегда посылаются в режиме широковещания.

D.

Какое из описаний широковещания является наилучшим?

5.

Отправка одного кадра многим станциям одновременно.

A.

Отправка одного кадра всем маршрутизаторам для одновременного обновления таблиц B.

маршрутизации.

Отправка одного кадра всем маршрутизаторам одновременно.

C.

Отправка одного кадра всем концентраторам и мостам одновременно.

D.

Какое из описаний глобальных сетей является наилучшим?

6.

Используются для объединения локальных сетей, разделенных значительными A.

географическими расстояниями.

Объединяют рабочие станции, терминалы и другие устройства, расположенные в пределах B.

города.

Объединяют локальные сети, расположенные в пределах большого здания.

C.

Объединяют автоматизированные рабочие места, терминалы и другие устройства, D.

расположенные в пределах здания.

На каких уровнях эталонной модели OSI работают глобальные сети?

7.

Физический уровень и уровень приложений.

A.

Физический и канальный уровни.

B.

Канальный и сетевой уровни.

C.

Канальный уровень и уровень представлений.

D.

Чем глобальные сети отличаются от локальных?

8.

Обычно существуют в определенных географических областях.

A.

Обеспечивают высокоскоростные сервисы с множественным доступом.

B.

Используют маркеры для регулирования сетевого трафика.

C.

Используют службы операторов связи.

D.

Какое из описаний протокола РРР является наилучшим?

9.

Предусматривает использование высококачественного цифрового оборудования и A.

является самым быстрым протоколом глобальных сетей.

Поддерживает многоточечные и двухточечные соединения, а также использует символы B.

кадра и контрольные суммы.

Обеспечивает соединение маршрутизатор-маршрутизатор и хост-сеть как по синхронным, C.

так и асинхронным линиям связи.

Это цифровой сервис для передачи голоса и данных по существующим телефонным D.

линиям.

Какое из описаний ISDN является наилучшим?

10.

А. Это цифровой сервис для передачи голоса и данных по существующим телефонным линиям.

В. Обеспечивает соединение маршрутизатор-маршрутизатор и хост-сеть как по синхронным, так и асинхронным линиям связи.

Использует высококачественное цифровое оборудование и является самым быстрым C.

протоколом глобальных сетей.

Поддерживает многоточечные и двухточечные соединения, а также использует символы D.

кадра и контрольные суммы.

Глава IP-адресация В этой главе...

Что такое IР-адрес • Представление чисел в двоичной системе исчисления • Представление IP-адреса с помощью точечно-десятичной нотации • Присвоение каждой сети в Internet уникального адреса • Две составные части IP-адреса • Понятия классов сетевых адресов • Зарезервированные сетевые IP-адреса • Понятие подсети и адреса подсети • Введение В главе 3, "Сетевые устройства", рассказывалось, что сетевые устройства используются для объединения сетей Было выяснено, что повторители восстанавливают форму и усиливают сигнал, а затем отправляют его дальше по сети. Вместо повторителя может использоваться концентратор, который также служит центром сети.

Кроме того, говорилось, что область сети, в пределах которой формируются пакеты и возникают конфликты, называется доменом конфликтов;

что мосты устраняют ненужный трафик и минимизируют вероятность возникновения конфликтов путем деления сети на сегменты и фильтрации трафика на основе МАС-адресов. В заключение речь шла о том, что маршрутизатор способен принимать решение о выборе наилучшего пути доставки данных по сети.

В этой главе будут рассмотрены IP-адресация и три класса сетей в схеме IP-адресации;

будет рассказано, что некоторые IP-адреса зарезервированы ARIN и не могут быть присвоены ни одной сети. В заключение будут рассмотрены подсеть, маска подсети и их схемы IP-адресации.

Обзор адресации В главе 2, "Физический и канальный уровни", говорилось, что МАС-адресация существует на канальном уровне эталонной модели OSI, и поскольку большинство компьютеров имеют одно физическое подключение к сети, то они имеют один МАС-адрес. МАС-адреса обычно уникальны для каждого сетевого подключения. Перед тем как отправить пакет данных ближайшему устройству в сети, передающее устройство должно знать МАС-адрес назначения Поэтому механизм определения местоположение компьютеров в сети является важным компонентом любой сетевой системы. В зависимости от используемой группы прото колов применяются различные схемы адресации. Другими словами, адресация Apple Talk отличается от IP-адресации, которая, в свою очередь, отличается от адресации OSI, и т.д.

В сетях используются две схемы адресации. Одна из этих схем, МАС-адресация, была рассмотрена ранее. Второй схемой является IP-адресация. Как следует из названия, IP-адресация базируется на протоколе IP (Internet Protocol). Каждая ЛВС должна иметь свой уникальный IP-адрес, который является определяющим элементом для осуществления межсетевого взаимодействия в глобальных сетях.

В IP-сетях конечная станция связывается с сервером или другой конечной станцией. Каждый узел имеет IP-адрес, который представляет собой уникальный 32-битовый логический адрес. IP адресация существует на уровне 3 (сетевом) эталонной модели OSI. В отличие от МАС-адреса, которые обычно существуют в плоском адресном пространстве, IP-адреса имеют иерархическую структуру.

Каждая организация, представленная в списке сети, видится как одна уникальная сеть, с которой сначала надо установить связь и только после этого можно будет связаться с каждым отдельной хост-машиной этой организации. Как показано на рис. 5.1, каждая сеть имеет свой адрес, который относится ко всем хост-машинам, принадлежащим данной сети. Внутри сети каждая хост-машина имеет свой уникальный адрес.

IP-адрес устройства состоит из адреса сети, к которой принадлежит устройство, и адреса устройства внутри этой сети. Следовательно, если устройство переносится из одной сети в другую, его IP-адрес должен быть изменен так, чтобы отразить это перемещение (рис. 5.2-5.5).

Так как IP-адреса имеют иерархическую структуру, в некотором смысле подобную структуре телефонных номеров или почтовых кодов, то он более удобен для организации адресов компьютеров, чем МАС-адреса, имеющие плоскую структуру, подобно номерам карточек социального страхования IP-адреса могут устанавливаться программно и поэтому более гибки в использовании, в отличие от МАС-адресов, которые прошиваются аппаратно. Обе схемы адресации являются важными для эффективной связи между компьютерами.

Рис. 5.3. Файл-сервер с адресом 197.10.97.10 удален из сети А IP-адреса имеют сходство с почтовыми адресами, которые описывают местонахождение адресата, включая страну, город, улицу, номер дома и имя. Хорошим примером плоского адресного пространства является принятая в США система присвоения номеров персональным карточкам социального страхования, когда каждому человеку присваивается отдельный уникальный номер. Человек может перемещаться по стране и получать новые логические адреса — город, улицу, номер дома и почтовый индекс, — но у него будет оставаться все тот же номер карточки социального страхования.

IP-адресация позволяет данным находить пункт назначения в сети Internet. Причина, по которой IP-адреса записываются в виде битов, состоит в том, что содержащаяся в них информация должна быть понятной компьютерам. Для того чтобы данные могли передаваться в среде передачи данных, они должны быть сначала преобразованы в электрические импульсы.

Когда компьютер принимает эти электрические импульсы, он распознает только два состояния: наличие или отсутствие напряжения в кабеле. Поскольку распознаются только два состояния, то для представления любых данных, передаваемых по сети, может быть использована схема на основе двоичной математики (рис. 5.6). В этой схеме для связи между компьютерами используются числа 0 и 1.

Рис. 5.6. Для представления данных, передаваемых в среде передачи, используются единицы и нули Двоичная система счисления Наиболее часто встречающейся и, вероятно, наиболее известной читателю является десятичная система счисления, которая основана на возведении в степень числа 10: 10', 102, 103, 104 и т.д. 10' — это то же самое, что и 10 х 1, или 10. 102 — то же самое, что и 10 х 10, или 100. 103 — то же самое, что и 10 х 10 х 10 или 1000. Двоичная система исчисления базируется на возведении в степень числа 2: 21, 22, 23, 24 и т.д.

IP-адрес представляет собой 32-разрядное двоичное число, записанное в виде четырех октетов, т.е. четырех групп, каждая из которых состоит из восьми двоичных знаков (нулей и единиц). Таким образом, в IP-адресе, записанном как 11000000.00000101.00100010.00001011, первый октет представляет собой двоичное число 11000000, второй октет — двоичное число 00000101, третий октет — двоичное число 00100010, четвертый октет — двоичное число 00001011 (рис. 5.7).

Так как двоичная система основана на возведении в степень числа 2, каждая позиция в октете представляет различные степени от 2. Величина показателя степени 2 назначается каждому разряду двоичного числа, начиная с крайнего правого. Чтобы определить, чему равно двоичное число, необходимо сложить значения всех разрядов в октете. Следовательно, для двоичного числа первого октета, показанного на рис. 5.7 (11000000), справедливо следующее:

0 умножается на 2° (1), что равно 0 умножается на 21 (2), что равно 0 умножается на 22 (4), что равно 0 умножается на 2' (8), что равно 0 умножается на 24 (16), что равно 0 умножается на 25 (32), что равно О 1 умножается на 2б (64), что равно 1 умножается на 27 (128), что равно Таким образом, двоичное число 11000000 равно десятичному числу 192.

Двоичная IP-адресация Достаточно трудно запомнить число, состоящее из 8 цифр, не говоря уже о числах из цифр, которые используются в IP-адресах. Поэтому для обозначения 32-битовых чисел в IP адресах используются десятичные числа. Это называется представлением в десятичной форме с разделением точками.

В представлении в десятичной форме с разделением точками IP-адреса, или точечно десятичные адреса, записываются следующим образом (рис. 5.8): каждое десятичное число представляет один байт из четырех, составляющих весь IP-адрес.

Чтобы перевести IP-адрес 11000000.00000101.00100010.00001011 в этот упрощенный формат, для начала его надо представить в виде 4 отдельных байтов (по 8 бит);

другими словами, IP-адрес необходимо разделить на 4 октета:

Затем каждое из этих 8-битовых чисел преобразовывается в его десятичный эквивалент. В результате двоичное число 11000000.00000101.00100010.00001011 преобразуется в точечно десятичное число 192.5.34.11.

Классы IP-адресов Благодаря тому, что каждая сеть, подключенная к Internet, имеет уникальный сетевой адрес, данные могут найти требуемый адресат в Internet. Для того чтобы каждый сетевой адрес был уникальным и отличался от любого другого номера, организация под названием American Registry for Internet Numbers (Американский реестр Internet-номеров, ARIN) выделяет компаниям блоки IP-адресов в зависимости от размера их сетей. Адрес ARIN в Internet — www.arin.net.

Каждый IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера хоста (рис. 5.9). Сетевой номер идентифицирует сеть, к которой подключено устройство. Номер хоста идентифицирует устройство в этой сети.

ARIN определяет три класса IP-адресов. Класс А составляют IP-адреса, зарезервированные для правительственных учреждений, класс В — IP-адреса для компаний среднего уровня и класс С — для всех остальных организаций. Если записать IP-адреса класса А в двоичном формате, то первый бит всегда будет равен 0 (рис. 5.10). Если записать IP-адреса класса В в двоичном формате, то первые два бита всегда будут 0 и 1. Если записать IP-адреса класса С в двоичном формате, то первые три бита всегда будут 1, 1 и 0.

Зарезервированные классы сетей '' Выше были рассмотрены три класса сетевых адресов, которые назначаются ARIN (рис. 5.11). На самом деле существует пять классов сетевых адресов. Но только три из них — классы А, В и С — используются коммерчески. Два других класса сетевых адресов зарезервированы.

Максимально возможное значение каждого октета IP-адреса равно 255 (рис. 5.12).

Следовательно, это десятичное число могло бы быть присвоено первому октету сети любого класса. На практике применяются только числа до 223. Возникает вопрос: почему при максимально допустимом значении 255 для каждого октета используются только числа до 223?

Причина проста: часть номеров резервируется для экспериментальных целей и потребностей групповой адресации. Эти номера не могут быть присвоены сетям. Поэтому в первом октете IP-адресов значения с 224 по 255 для решения сетевых задач не используются.

Кроме этих зарезервированных адресов резервируются также все IP-адреса, у которых в той части адреса, которая обозначает адрес хост-машины, содержатся только нули или единицы.

В приведенных ранее примерах IP-адреса использовались только по отношению к устройствам, подключенным к сети. Иногда необходимо обратиться ко всем устройствам в сети, или, другими словами, к самой сети. Однако довольно сложно выписать адреса всех устройств в сети. Можно было бы использовать только два адреса с дефисом между ними, для того чтобы показать, что обращение осуществляется ко всем устройствам в заданном диапазоне чисел, но и это достаточно сложно. Вместо этого придуман более простой метод обращения ко всей сети. В соответствии с соглашением, в схемах IP-адресации любой IP-адрес, который заканчивается всеми двоичными нулями, резервируется для адреса этой сети. Примером адреса сети класса А может быть IP-адрес 113.0.0.0. Когда маршрутизаторы направляют данные через Internet, они руководствуются при этом IP-адресами сетей.

Примером адреса сети класса В может быть IP-адрес 176.10.0.0. Следует заметить, что десятичные числа занимают первые два октета адреса сети класса В. Это объясняется тем, что оба октета назначаются ARIN и обозначают номер сети. Только два последних октета содержат нули. Это связано с тем, что числа в этих октетах обозначают номера хостов, зарезервированные для устройств, подключаемых к сети. Следовательно, для того, чтобы обратиться ко всем устройствам в этой сети, т.е. к самой сети, сетевой адрес должен иметь нули в двух последних октетах. Поскольку адрес 1 76.1 0. 0.0 зарезервирован для адреса сети (рис. 5.13), он никогда не будет использоваться в качестве IP-адреса какого-либо устройства, подключенного к этой сети.

Процесс, в ходе которого источник отправляет данные всем устройствам в сети, называется широковещанием. Для того чтобы все устройства в сети обратили внимание на широковещание, должен использоваться такой IP-адрес, который смогли бы распознать и признать своим все устройства в сети. Следовательно, для сети 176.10.0.0, показанной на рис. 5.13, адресом широковещания может быть адрес 176.10.255.255.

Когда кадр (который является разновидностью данных) достигает маршрутизатора, последний выполняет несколько функций. Во-первых, маршрутизатор отделяет содержащийся в кадре канальный заголовок. В канальном заголовке находятся МАС-адреса источника данных и получателя. После этого маршрутизатор проверяет заголовок сетевого уровня, в котором содержится IP-адрес сети назначения. Далее, маршрутизатор сверяется со своей таблицей, чтобы определить, через какой из своих портов нужно отправить данные, чтобы они достигли сети назначения.

При транспортировке данных через Internet одна сеть видит другую как отдельную сеть и не имеет при этом подробной информации о ее внутренней структуре. Это помогает поддерживать размеры таблиц маршрутизации небольшими.

Однако внутри сети могут видеть себя совсем по-другому. Чтобы обеспечить сетевым администраторам максимальную гибкость настройки, сети — особенно большие - - часто разделяют на маленькие, называемые подсетями (subnets). Например, можно разделить IP адреса класса В между многими подсетями.

Адресация подсетей Как и номера хост-машин в сетях класса А, класса В и класса С адреса подсетей задаются локально. Обычно это выполняет сетевой администратор. Так же, как и другие IP-адреса, каждый адрес подсети является уникальным. Использование подсетей никак не отражается на том, как внешний мир видит эту сеть, но в пределах организации подсети рассматриваются как дополнительные структуры.

Для примера, сеть 1 7 2. 1 6. 0. 0 (рис. 5.14) разделена на 4 подсети: 172. 16. 1. 0, 1 7 2. 1 6. 2. 0, 1 7 2. 1 6. 3. 0 и 1 7 2. 1 6. 4. 0. Маршрутизатор определяет сеть назначения, используя адрес подсети, тем самым ограничивая объем трафика в других сегментах сети.

С точки зрения адресации, подсети являются расширением сетевого номера (рис. 5.15).

Сетевые администраторы задают размеры подсетей, исходя из потребностей организации и роста.

Адрес подсети включает номера сети, подсети и хост-машины внутри подсети. Благодаря этим трем уровням адресации подсети обеспечивают сетевым администраторам повышенную гибкость настройки.

Чтобы создать адрес подсети, сетевой администратор "заимствует" биты из поля хост-машин и переопределяет их в качестве поля подсетей (рис. 5.16). Количество "заимствованных" битов можно увеличивать до тех пор, пока не останется 2 бита. Поскольку в поле хостов сетей класса В имеются только 2 октета, для создания подсетей можно заимствовать до 14 бит. Сети класса С имеют только один октет в поле хостов. Следовательно, в сетях класса С для создания подсетей можно заимствовать до 6 бит.

Чем больше бит заимствуется из поля хоста, тем меньше бит в октете можно использовать для задания номера хоста. Таким образом, каждый раз, когда заимствуется 1 бит из поля хоста, число адресов хостов, которые могут быть заданы, уменьшается на степень числа 2.

Чтобы понять смысл вышесказанного, рассмотрим сеть класса С. Все 8 бит в последнем октете используются для поля хостов. Следовательно, возможное количество адресов равно 28, или 256.

Представим, что эту сеть разделили на подсети. Если из поля хостов заимствовать 1 бит, количество бит, которое можно использовать для адресации хостов, уменьшится до 7. Если записать все возможные комбинации нулей и единиц, можно убедиться, что число хостов, которые можно адресовать, стало равно 27, или 128.

Если в сети класса С из поля хостов заимствовать 2 бита, то количество бит, которое можно использовать для адресации хостов, уменьшится до 6. Общее число хостов, которое можно адресовать, станет равным 26, или 64.

Адреса в подсети, зарезервированные для широковещания IP-адреса, которые заканчиваются всеми двоичными единицами, зарезервированы для широковещания. Это утверждение справедливо и для подсетей. Рассмотрим-сеть класса С с номером 1 9 7. 1 5. 2 2. 0, которая разделена на восемь подсетей (табл. 5.1).

Таблица 5.1. Последний октет сети класса С, разделенной на восемь подсетей Подсеть Двоичные числа в Диапазон двоичных чисел Диапазон десятичных чисел поле подсети в поле хостов в поле хостов Первая 000 00000-11111 0- Вторая 001 00000-1 1111.32-. Третья 010 00000-1 1111.64-.Э Четвертая 011 00000-1 1111.96-. Пятая 100 00000-1 1111.128-. Шестая 100 00000-1 1111 160-. Седьмая 101 00000-1 1111.192-. Восьмая 110 00000-11111.224- Обратите внимание на IP-адрес 192.15.22.31. На первый взгляд он ничем не похож ни на зарезервированный адрес сети, ни на адрес для широковещания. Однако, поскольку сеть разделена на восемь подсетей, первые 3 бита заимствуются для задания номера подсети.

Это означает, что только последние 5 бит могут использоваться для поля хостов. Обратите внимание, что все 5 бит записаны в виде двоичных единиц. Следовательно, этот IP-адрес является зарезервированным адресом широковещания для первой подсети сети 197.15.22.0.

Адреса в подсети, зарезервированные для номеров подсетей IP-адреса, которые заканчиваются всеми двоичными нулями, зарезервированы для номера сети.

Это утверждение справедливо и для подсетей. Чтобы убедиться в этом, можно еще раз обратиться к сети класса С с номером 197.15.22.0, разделенной на 8 подсетей (см. табл. 5.1).

Маскирование подсетей Подсети скрыты от внешнего мира с помощью масок, называемых масками подсети, функцией которых является сообщить устройствам, в какой части адреса содержится номер сети, включая номер подсети, а в какой — номер хост-машины.

Маски подсетей используют тот же формат, что и IP-адресация. Другими словами, маска имеет длину 32 бита и разделена на 4 октета. Маски подсетей имеют все единицы в части, отвечающей сети и подсети, и все нули в части, отвечающей хост-машине. По умолчанию, если нет заимствованных битов, маска подсети сети класса В будет иметь вид 255.255.0.0. Если же заимствовано 8 бит, маской подсети той же сети класса В будет 2 5 5. 2 5 5. 2 5 5. 0 (рис. 5.17 и 5.18). Поскольку для сетей класса В только 2 октета относятся к полю хост-машин, то для создания подсетей может быть задействовано до 14 бит. В сетях класса С только один октет относится к полю хост-машин, поэтому для создания подсетей в сетях класса С может быть заимствовано до 6 бит.

Маски подсети также используют 32-битовые IP-адреса, которые содержат все двоичные единицы в сетевой и подсетевой части адреса и все двоичные нули в хостовой части адреса.

Таким образом, адрес маски подсети класса В с 8 заимствованными битами из поля хостов будет иметь вид 255.255.255.0.

Теперь рассмотрим сеть класса В. Но на сей раз для создания подсети вместо 8 бит в третьем октете заимствуются только 7. В двоичном представлении маска подсети в этом случае будет иметь вид 11111111.11111111.11111110. 00000000. Следовательно, адрес 255.255.255.0 не может больше использоваться в качестве маски подсети.

Операция AND В Internet одна сеть видит другую как отдельную сеть и не имеет подробных сведений о ее внутренней структуре. Следовательно, также нет информации о том, какие подсети содержатся в этой сети.

Например, компания Cisco имеет сеть класса В. Номер этой сети: 131.108.0.0. Внутри сеть компании Cisco разделена на подсети. Однако внешние сети видят ее как одну единственную сеть.

Предположим, что устройство из другой сети, имеющее адрес 197.15.22.44, хочет послать данные устройству, подключенному к сети компании Cisco и имеющему IP-адрес 131.108.2.2. Эти данные движутся по Internet, пока не достигают маршрутизатора, подключенного к сети компании. И здесь задача маршрутизатора состоит в том, чтобы определить, в какую из подсетей следует направить данные.

Чтобы решить эту задачу, маршрутизатор определяет по IP-адресу назначения, какая его часть относится к полю сети, какая часть — к полю подсети и, наконец, какая к полю хоста. Следует помнить, что маршрутизатор воспринимает IP-адреса не в виде десятичных чисел, а в виде двоичного числа 10000011.0110110.00000010.00000010.

Маршрутизатор знает, что маска подсети Cisco имеет вид 255.255.255.0, и воспринимает это число как 11111111.11111111.11111111.00000000. Маска подсети показывает, что в сети компании Cisco 8 бит заимствовано для создания подсетей. Затем маршрутизатор берет два этих адреса — IP адрес назначения, содержащийся в Данных, и адрес маски подсети сети компании — и выполняет побитно операцию логического умножения (AND).

Если логически умножаются 1 и 1, на выходе получается 1. Если хотя бы один из операндов равен 0, на выходе получается 0. Поэтому, после того, как маршрутизатор произведет операцию AND, часть адреса, соответствующая хостам, будет отброшена. Маршрутизатор смотрит на оставшуюся часть, которая представляет собой номер сети, включая подсеть, а затем сверяется с собственной таблицей маршрутизации и пытается сопоставить номер сети, включая подсеть, с интерфейсом. Если соответствие найдено, маршрутизатор знает, какой из интерфейсов нужно использовать Затем маршрутизатор через соответствующий интерфейс передает данные в подсеть, которая содержит IP-адрес назначения.

Чтобы лучше понять, как осуществляется операция логического умножения, рассмотрим работу маршрутизатора с различными видами масок подсети применительно к одной и той же сети. Возьмем сеть класса В с сетевым номером 172.16.0.0. После оценки потребностей сети сетевой администратор принимает решение заимствовать 8 бит для того, чтобы создать подсети. Как упоминалось выше, маска подсети в этом случае имеет вид 255. 255. 255. 0.

Представим, что из внешней сети данные посылаются по IP-адресу 172.16.2.120. Чтобы определить, куда направить данные, маршрутизатор производит операцию логического умножения между адресом назначения и маской подсети. После этого часть адреса, соответствующая хостам, будет отброшена, а оставшаяся будет представлять собой номер сети, включая подсеть. Таким образом, данные были адресованы устройству, которое идентифицируется двоичным числом 01111000.

Теперь возьмем ту же сеть, 172.16.0.0. На этот раз сетевой администратор принимает решение заимствовать только 7 бит, чтобы создать подсети. В двоичной форме маска подсети для этого случая будет иметь вид 11111111.11111111.11111110.00000000.

Планирование подсетей Сети, изображенной на рис 5 19, присвоен адрес класса С 201.222.5.0. Предположим, необходимо организовать 20 подсетей, по 5 хостов в каждой. Можно разделить последний октет на части подсети и хостов и определить, какой вид будет иметь маска подсети. Размер поля подсети выбирается исходя из требуемого количества подсетей. В этом примере выбор 29 битовой маски дает возможность иметь 221 подсетей. Адресами подсетей являются все адреса, кратные 8 (например, 201.222.5.16, 201.222.5.32 и 201.222.5.48).

Рис 5 19 Необходимо разделить сеть на 20 подсетей (по 5 хостов в каждой) Оставшиеся биты в последнем октете используются для поля хост-машин. Для данного примера требуемое количество хост-машин равно 5, поэтому поле хост-машин должно содержать минимум 3 бита. Номера хост-машин могут быть 1, 2, 3 и т д. Окончательный вид адресов формируется путем сложения начального адреса кабеля сети/подсети и номера хост машины. Таким образом, хост-машины подсети 201.222.5.16 будут адресоваться как 201.222.5.17, 201.222.5.18, 201.222.5.19 и т.д. Номер хоста 0 зарезервирован в качестве адреса кабеля, а значение номера хоста, состоящее из одних единиц, резервируется для широковещания.

Пример планирования подсетей в сетях класса В Табл. 5.2 является примером таблицы, используемой для планирования подсетей. На рис. 5. показано комбинирование входящих IP-адресов с маской подсети для получения номера подсети.

Таблица 5.2. Планирование подсетей сети класса В Количество бит для Номер маски подсети Количество подсетей Количество хост-машин подсетей 2 255.255.192.0 2 16, 3 255.255.224.0 6 8, 4 255.255.240.0 14 4, 5 255.255.248.0 30 2, 6 255.255.252.0 62 1, 7 255.255.254.0 126 8 255.255.255.0 254 9 255.255.255.128 510 10 255.255.255.192 1,022 11 255.255.255.224 2,046 12 255.255 255.240 4,094 13 255.255 255 248 8,190 14 255.255.255.252 16,382 Пример планирования подсетей в сетях класса С В табл. 5.3 представлена сеть класса С, которая поделена на подсети для обеспечения адресации 6 хост-машин и 30 подсетей;

на рис. 5.21 показан пример планирования подсетей с 5-битовой маской подсети.

Таблица 5.3. Пример сети класса С, разделенной на подсети Количество бит Номер маски подсети Количество подсетей Количество хостов для подсетей 2 255.255.1920 2 3 255.255 224.0 6 4 255.255.240.0 14 5 255.255 248.0 30 6 255.255 252.0 62 IP-адрес хоста: 172.16.2. Маска подсети: 255.255.255. IP-адрес хоста: 192.168.5. Маска подсети: 255.255.255. Резюме § IP-адреса базируются на протоколе IP (Internet Protocol) и являются уникальными 32 битовыми логическими адресами, которые относятся к уровню 3 (сетевому) эталонной модели OSI.

IP-адрес содержит адрес самого устройства, а также адрес сети, в которой это устройство • находится.

Поскольку IP-адреса имеют иерархическую структуру (как телефонные номера или • почтовые индексы), их удобнее использовать в качестве адресов компьютеров, чем МАС адреса, которые являются плоскими адресами (как номера карточек социального страхования).

IP-адреса представляют собой 32-битовые значения, которые записываются в виде • четырех октетов (групп по 8 бит) и содержат двоичные числа, состоящие из нулей и единиц.

В десятичной форме представления с разделением точками каждый байт 4-байтового IP • адреса записывается в виде десятичного числа.

ARIN резервирует IP-адреса класса А для правительственных учреждений во всем мире, • IP-адреса класса В — для компаний среднего размера и IP-адреса класса С — для всех остальных организаций. Еще два класса сетей являются зарезервированными.

IP-адреса, которые содержат все нули или все единицы в хостовой части адреса, являются • зарезервированными.

Для того чтобы обеспечить сетевым администраторам максимальную гибкость настройки, • сети — особенно большие — разделяют на несколько небольших сетей, называемых подсетями.

Подсети скрыты от внешних сетей с помощью так называемых масок подсети.

• Контрольные вопросы Сколько бит содержит IP-адрес?

1.

A. B. C. D. Какую роль в IP-адресе играет номер сети?

2.

Задает сеть, к которой принадлежит хост-машина.

A.

Задает идентификатор компьютера в сети.

B.

Задает адресуемый узел в подсети.

C.

Задает сети, с которыми может связываться устройство.

D.

Какую роль в IP-адресе играет номер хост-машины?

3.

Задает идентификатор компьютера в сети.

A.

Задает адресуемый узел в подсети.

B.

Задает сеть, к которой принадлежит хост-машина.

C.

Задает хост-машины, с которыми может связываться устройство.

D.

Какое десятичное число является эквивалентом двоичного числа 11111111?

4.

A. B. C. D. Что такое подсеть?

5.

Часть сети, которая является зависимой системой по отношению к главной сети.

A.

Небольшая сеть, работающая в пределах более крупной сети и позволяющая объединить B.

разные типы устройств.

Небольшая часть крупной сети.

C.

Небольшая сеть, которая содержит базу данных всех МАС-адресов в сети.

D.

Какая часть адреса 182.54.4.233 обозначает подсеть?

6.

A. B. C. D. Если сеть класса С разделена на подсети и имеет маску 255.255.255.192, то какое 7.

максимальное количество подсетей можно создать?

A. B. C. D. IP-адрес хост-машины — 192.168.5.121, маска подсети — 255.255.255.248. Какой адрес 8.

имеет сеть этого хоста?

A. 1 9 2.1 6 8.5.1 B. 1 9 2.1 6 9.5.1 2 C. 1 9 2.1 6 9.5.1 2 D. 1 9 2.1 6 8.5.1 2 Какая часть IP-адреса 205.129.12.5 представляет хост-машину?

9.

A. B. 2 0 5. 1 2 C. D. 12. Какая часть IP-адреса 129.219.51.18 представляет сеть?

10.

A. 129. B. C. 14. D. Глава ARP и RARP В этой главе • Что такое ARP • ARP-запросы, ARP-таблицы, ARP-ответы и кадры ARP-запросов • Обновление ARP-таблиц RARP • RARP-серверы, RARP-запросы и кадры RARP-ответов • Какие межсетевые устройства имеют ARP-таблицы • Определение шлюза по умолчанию Введение В главе 5 "IP-адресация", говорилось, что в Internet каждая сеть видит другую как одну отдельную сеть и не имеет сведений о ее внутренней структуре Таким образом, устройства из внешних сетей видят только номера сети и хоста устройства, находящегося в другой сети С точки зрения внутренней структуры сеть может рассматриваться как группа небольших сетей, называемых подсетями IP-адреса устройств представляют собой совокупность номеров сети, подсети и хоста Для адресации подсетей используются уникальные 32-битовые адреса, которые создаются путем заимствования битов из поля хоста Адреса подсетей видимы для других устройств этой же сети, но невидимы для внешних сетей, поскольку подсети используют специальные маски, называемые масками подсети В этой главе будет рассказано о том, каким образом устройства в локальных вычислительных сетях используют протокол преобразования адреса (Address Resolution Protocol, ARP).. перед отправкой данных адресату Будет рассказано, что происходит, если устройство из одной сети не знает МАС-адрес устройства в другой сети Также будет рассмотрен протокол обратного преобразования адреса (Reverse Address Resolution Protocol, RARP), который используется устройствами, если они не знают собственных IP-адресов.

ARP Протоколы определяют, передаются ли данные через сетевой уровень к верхним уровням эталонной модели OSI В основном, для того чтобы это произошло, необходимо, чтобы пакет данных содержал MAC- и IP-адрес пункта назначения Если в пакете данных отсутствует один из этих адресов, данные не будут переданы на верхние уровни Таким образом, MAC- и IP-адрес служат для своего рода проверки и дополнения друг друга Когда отправитель определил IP-адрес получателя (рис 6 1), он смотрит в свою ARP-таблицу, для того чтобы узнать его МАС-адрес Если источник обнаруживает, что MAC- и IP-адрес получателя присутствуют в его таблице, он устанавливает соответствие между ними, а затем использует их в ходе инкапсуляции данных После этого пакет данных по сетевой среде отправляется адресату (рис 6 2) ARP-запросы В примере, показанном на рис. 6.3, отправитель хочет отправить данные другому устройству.

Он знает IP-адрес получателя, но МАС-адрес получателя в его ARP-таблице отсутствует.

Поэтому устройство инициирует процесс, называемый ARP-запросом, который позволяет определить этот МАС-адрес. Сначала устройство создает пакет ARP-запроса и посылает его всем устройствам в сети. Для того чтобы пакет ARP-запроса был замечен всеми устройствами в сети, источник использует МАС-адрес широковещания. Адрес широковещания, используемый в схеме МАС-адресации, имеет значение F во всех разрядах. Таким образом, МАС-адрес широко вещания имеет вид FF-FF-FF-FF-FF-FF.

Рис. 6.3. Отправитель не может обнаружить МАС-адрес получателя в своей ARP-таблице ARP-запросы структурированы определенным способом. Поскольку протокол ARP функционирует на нижних уровнях эталонной модели OSI, сообщение, в котором содержится ARP запрос, должно быть инкапсулировано внутри кадра протокола аппаратных средств. Таким образом, кадр ARP-запроса состоит из двух частей: заголовка и ARP-сообшения (рис. 6.4). Кроме того, заголовок кадра может быть затем разделен на MAC- и IP-заголовок (рис. 6.5).

Заголовок кадра ARP-сообщение Какой у вас МАС-адрес?

Рис 64. Кадр ARP-запроса состоит из заголовка и ARP'-сообщения МАС-за головок Сообщение ARP-запроса IP-заголовок Получатель Отправитель Получатель Отправитель Какой у вас МАС-адрес?

FF-FF-FF-FF-FF-FF 02-60-8C-0 1-02-03 197.15.22.126 197.15.22. Рис. 6 5. Заголовок кадра состоит MAC- и IP-заголовка ARP-ответы Поскольку пакет ARP-запроса посылается в режиме широковещания, его принимают все устройства в локальной сети и передают для анализа на сетевой уровень. Если IP-адрес устройства соответствует IP-адресу пункта назначения, содержащемуся в ARP-запросе, устройство откликается путем отправки источнику своего МАС-адреса. Этот процесс называется ARP-ответом. В примере, показанном на рис. 6.3, источник 197.15.22.33 запрашивает МАС-адрес получателя, имеющего IP адрес 197.15.22.126. Получатель 197.15.22.126 принимает ARP-запрос и откликается путем отправки ARP-ответа, содержащего его МАС-адрес.

МАС-заголовок IP-заголовок Сообщение ARP-запроса Получатель Отправитель Получатель Отправитель Вот мой МАС-адрес 02-60-8С-01-02-03 08-00-02-89-90-80 197.15.22.33 197.15.22. Рис. 6.6. Структура ARP-ответа включает MAC- и IP-заголовок, а также сообщение ARP ответа.

Когда устройство, создавшее ARP-запрос, получает ответ, оно извлекает МАС-адрес из МАС-заголовка и обновляет свою ARP-таблицу. Теперь, когда устройство имеет всю нужную ему информацию, оно может добавить к данным MAC- и IP-адрес пункта назначения.

Устройство использует эту новую структуру кадра для инкапсуляции данных перед отправкой их по сети (рис. 6.7).

Когда данные достигают адресата, производится сравнение на канальном уровне. Канальный уровень убирает МАС-заголовок и передает данные на следующий уровень эталонной модели OSI — сетевой. Сетевой уровень анализирует данные и обнаруживает, что его IP-адрес соответствует IP-адресу назначения, содержащемуся в IP-заголовке данных. Сетевой уровень убирает IP-заголовок и передает данные следующему более высокому уровню — транспортному (уровень 4). Этот процесс повторяется, пока остаток пакета не достигнет приложения, где данные будут прочитаны.

МАС-заголовок Данные IP-заголовок Получатель Отправитель Получатель Отправитель 08-00-02-89-90-80 02-60-8С-0 1-02-03 197.15.22.126 197.15.22. Рис.6.7. Перед отправкой данных через сеть данные инкапсулируются с использованием новой структуры кадра ARP-таблицы Любое устройство в сети, принимающее широковещательный ARP-запрос, видит содержащуюся в нем информацию. Устройства используют информацию от источника для обновления своих таблиц. Если бы устройства не содержали ARP-таблиц, процесс создания ARP-запросов и ответов имел бы место каждый раз, когда устройство хотело передать данные другому устройству в сети. Это было бы чрезвычайно неэффективно и могло бы привести к слишком большому трафику в сети. Чтобы избежать этого, каждое устройство имеет свою ARP таблицу.

Некоторые устройства поддерживают таблицы, в которых содержатся MAC- и IP-адреса всех устройств, подключенных к той же сети. Эти таблицы — просто разделы в оперативной памяти каждого устройства. Они называются ARP-таблицами, поскольку содержат карту соответствия IP-адресов МАС-адресам (рис. 6.8). В большинстве случаев ARP-таблицы кэшируются в памяти и поддерживаются автоматически. Ситуации, когда сетевой администратор модифицирует записи в ARP-таблице вручную, редки. Каждый компьютер в сети содержит собственную ARP-таблицу. Каждый раз, когда устройство хочет передать данные по сети, оно использует для этого информацию, содержащуюся в его ARP-таблице.

ARP-таблицы должны периодически обновляться, чтобы оставаться актуальными. Процесс обновления таблиц включает не только добавление, но и удаление информации. Поскольку отправка данных по сети возможна только при использовании последней, наиболее свежей информации, устройства удаляют все данные из ARP-таблицы, возраст которых превышает установленный. Этот процесс называют удалением по возрасту.

Чтобы заменить информацию, удаленную из таблицы, устройство постоянно выполняет обновления с помощью сведений, получаемых как от собственных запросов, так и от запросов, поступающих от других устройств в сети. Тот факт, что протокол ARP позволяет устройствам поддерживать рабочие ARP-таблицы актуальными, помогает в ограничении объема широковещательного трафика в локальной сети.

RARP Как было сказано выше, для того, чтобы сетевое устройство могло отправить данные на уровень 4 (транспортный) эталонной модели OSI, необходимы и MAC-, и IP-адрес. Таким образом, MAC- и IP-адрес служат для проверки и дополнения друг друга. Чтобы получатель, принимающий данные, знал, кто их отправил, пакет данных должен содержать MAC- и IP-адреса источника. А что произойдет, если источник знает свой МАС-адрес, но не знает своего IP-адреса? Протокол, который используют устройства, если не знают своего IP-адреса, называется протоколом обратного преобразования адреса (Reverse Address Resolution Protocol, RARP). Как и ARP, RAR связывает МАС P адреса с IP-адресами, чтобы сетевое устройство могло использовать их для инкапсуляции данных перед отправкой в сеть. Для использования данного протокола в сети должен присутствовать RARP-сервер, отвечающий на RARP-запросы (рис 6.9).

RARP-запросы Представим, что источник хочет послать данные другому устройству. Однако источник знает свой МАС-адрес, но не может обнаружить собственный IP-адрес в своей ARP-таблице. Чтобы получатель мог оставить у себя данные, передать их на верхние уровни эталонной модели OSI и распознать устройство, которое отправило данные, источник должен включить в пакет данных свои MAC- и IP-адреса. Поэтому источник инициирует процесс, называемый RARP-запросом, позволяющий ему определить собственный IP-адрес. Для этого устройство создает пакет RARP запроса и посылает его в сеть. Для того чтобы пакет ARP-запроса был замечен всеми устройствами в сети, источник использует IP-адрес широковещания.

RARP-запросы имеют такую же структуру, как и ARP-запросы (рис. 6.10). Следовательно, RARP запрос состоит из MAC- и IP-заголовка, а также сообщения RARP-запроса. Единственное отличие в формате RARP-пакета заключается в том, что заполнены МАС-адреса источника и получателя, а поле IP-адреса источника — пустое. Поскольку сообщение передается в режиме широковещания, т.е. всем устройствам в сети, адрес назначения записывается в виде всех двоичных единиц.

МАС-заголовок Сообщение RARP-запроса IP-заголовок Получатель Отправитель Получатель Отправитель Какой у меня IP-адрес?

00-40-33-2В-35-77 01-60-8С-01-02-03 1111111 ?????????

Рис. 6.10. АКР- и RARP-запросы и имеют одинаковую структуру Так как RARP-запрос посылается в режиме широковещания, его видят все устройства в сети.

Однако только специальный RARP-сервер может отозваться на RARP-запрос. RARP-сервер служит для отправки RARP-ответа, в котором содержится IP-адрес устройства, создавшего RARP запрос.

RARP-ответы RARP-ответы имеют такую же структуру, как и ARP-ответы. RARP-ответ состоит из сообщения RARP-ответа, MAC- и IP-заголовка. Когда устройство, создавшее RARP-запрос, получает ответ, оно обнаруживает свой IP-адрес. На рис. 6.11 показано, что происходит в ситуации, когда сервер с IP-адресом 197.15.22.126 откликается на IP-запрос от бездисковой рабочей станции с МАС адресом 08-00-20-67-92-89.

Когда устройство, создавшее RARP-запрос, получает ответ, оно копирует свой IP-адрес в кэш память, где тот будет храниться на протяжении всего сеанса работы. Однако, когда терминал будет выключен, эта информация снова исчезнет. Пока же сеанс продолжается, бездисковая рабочая станция, создавшая запрос, может использовать полученную таким способом информацию для отправки и приема данных.

Маршрутизаторы и ARP-таблицы Ранее говорилось, что порт или интерфейс, с помощью которого маршрутизатор подключен к сети, рассматривается как часть этой сети. Следовательно, интерфейс маршрутизатора, подключенный к сети, имеет тот же IP-адрес, что и сеть (рис. 6.12). Поскольку маршрутизаторы, как и любые другие устройства, принимают и отправляют данные по сети, они также строят ARP-таблицы, в которых содержатся отображения IP-адресов на МАС-адреса.

Рис. 6.12. IP-адреса приводятся в соответствие с МАС-адресами с помощью ARP-таблиц.

Маршрутизатор может быть подключен к нескольким сетям или подсетям. Вообще, сетевые устройства имеют наборы только тех MAC- и IP-адресов, которые регулярно повторяются.

Короче говоря, это означает, что типичное устройство содержит информацию об устройствах своей собственной сети. При этом об устройствах за пределами собственной локальной сети известно очень мало. В то же время маршрутизатор строит таблицы, описывающие все сети, подключенные к нему. В результате ARP-таблицы маршрутизаторов могут содержать MAC- и IP-адреса устройств более чем одной сети (6.13). Кроме карт соответствия IP-адресов МАС адресам в таблицах маршрутизаторов содержатся отображения портов (рис. 6.14).

Что происходит, если пакет данных достигает маршрутизатора, который не подключен к сети назначения пакета? Кроме MAC- и IP-адресов устройств тех сетей, к которым подключен данный маршрутизатор, он еще содержит MAC- и IP-адреса других маршрутизаторов.

Маршрутизатор использует эти адреса для направления данных конечному получателю (рис.

6.15). При получении пакета, адрес назначения которого отсутствует в таблице маршрутизации, маршрутизатор переправляет этот пакет по адресам других маршрутизаторов, которые, возможно, содержат в своих таблицах маршрутизации информацию о хост-машине пункта назначения.

Шлюз по умолчанию Если источник расположен в сети с номером, который отличается от номера сети назначения, и источник не знает МАС-адрес получателя, то для того, чтобы доставить данные получателю, источник должен воспользоваться услугами маршрутизатора. Если маршрутизатор используется подобным образом, то его называют шлюзом по умолчанию (default gateway). Чтобы воспользоваться услугами шлюза по умолчанию, источник инкапсулирует данные, помещая в них в качестве МАС-адреса назначения МАС-адрес маршрутизатора. Так как источник хочет доставить данные устройству, а не маршрутизатору, то в заголовке в качестве IP-адреса назначения используется IP-адрес устройства, а не маршрутизатора (рис. 6.16).

Когда маршрутизатор получает данные, он убирает информацию канального уровня, использованную при инкапсуляции. Затем данные передаются на сетевой уровень, где анализируется IP-адрес назначения. После этого маршрутизатор сравнивает IP-адрес назначения с информацией, которая содержится в таблице маршрутизации. Если маршрутизатор обнаруживает отображение IP-адреса пункта назначения на соответствующий МАС-адрес и приходит к выводу, что сеть назначения подключена к одному из его портов, он инкапсулирует данные, помещая в них информацию о новом МАС-адресе, и передает их по назначению.

Резюме • Все устройства в локальной сети должны следить за ARP-запросами, но только те устройства, чей IP-адрес совпадает с IP-адресом, содержащимся в запросе, должны откликнуться путем сообщения своего MAC-адреса устройству, создавшему запрос.

• Если IP-адрес устройства совпадает с IP-адресом, содержащимся в ARP-запросе, устройство откликается, посылая источнику свой МАС-адрес. Эта процедура называется ARP-ответом.

• Если источник не может обнаружить МАС-адрес пункта назначения в своей ARP-таблице, он создает ARP-запрос и отправляет его в широковещательном режиме всем устройствам в сети.

• Если устройство не знает собственного IP-адреса, оно использует протокол RARP.

• Когда устройство, создавшее RARP-запрос, получает ответ, оно копирует свой IP-адрес в кэш память, где этот адрес будет храниться на протяжении всего сеанса работы.

• Маршрутизаторы, как и любые другие устройства, принимают и отправляют данные по сети, поэтому они также строят ARP-таблицы, в которых содержатся отображения IP-адресов на МАС-адреса.

• Если источник расположен в сети с номером, который отличается от номера сети назначения, и источник не знает МАС-адрес получателя, то для того, чтобы доставить данные получателю, источник должен использовать маршрутизатор в качестве шлюза по умолчанию.

Контрольные вопросы Какой Internet-протокол используется для отображения IP-адресов на МАС-адреса?

1.

A. TCP/IP B. RARP C. ARP D. AARP Кто инициирует ARP-запросы?

2.

Устройство, которое не может обнаружить IP-адрес назначения в своей ARP-таблице.

A.

RARP-сервер, в ответ на запрос устройства, работающего со сбоями.

B.

Бездисковые рабочие станции с пустым кэшем.

C.

Устройство, которое не может обнаружить МАС-адрес пункта назначения в своей ARP D.

таблице.

Какое из описаний ARP-таблицы является наилучшим?

3.

Метод уменьшения сетевого трафика путем создания списка коротких путей и A.

маршрутов к часто встречающимся пунктам назначения.

Способ маршрутизации данных в пределах сети, разделенной на подсети.

B.

Протокол, который выполняет преобразование информации на уровне приложений.

C.

Раздел оперативной памяти каждого устройства, в котором содержится карта соответствия D.

MAC- и IP-адресов.

Какое из описаний ARP-ответа является наилучшим?

4.

Процесс отправки устройством своего МАС-адреса в ответ на ARP-запрос.

A.

Кратчайший маршрут между отправителем и получателем.

B.

Обновление ARP-таблиц путем перехвата и чтения сообщений, движущихся по сети.

C.

Метод обнаружения IP-адреса, основанный на использовании МАС-адреса и RARP D.

серверов.

Как называются две части заголовка кадра?

5.

MAC- и IP-заголовок.

A.

Адрес отправителя и ARP-сообщение.

B.

Адрес пункта назначения и RARP-сообщение.

C.

Запрос и пакет данных.

D.

Для чего важна актуальность ARP-таблиц?

6.

Для тестирования каналов в сети.

A.

Для ограничения объема широковещания.

B.

Для сокращения затрат времени сетевого администратора на обслуживание сети.

C.

Для разрешения конфликтов адресации.

D.

Зачем осуществляются RARP-запросы?

7.

Источник знает свой МАС-адрес, но не знает IP-адрес.

A.

Пакету данных необходимо найти кратчайший маршрут между отправителем и B.

получателем.

Администратору необходимо вручную сконфигурировать систему.

C.

Канал в сети нарушен, поэтому необходимо активизировать резервную систему.

D.

Что содержится в RARP-запросе?

8.

МАС-заголовок, IP-заголовок и сообщение ARP-запроса.

A.

МАС-заголовок, RARP-заголовок и пакет данных.

B.

RARP-заголовок, MAC- и IP-адрес.

C.

RARP-заголовок и ARP-трейлер.

D.

Какая из функций является уникальной для маршрутизаторов?

9.

Они устанавливают зависимость между МАС-адресами и IP-адресами.

A.

Они принимают широковещательные сообщения и отправляют запрашиваемую B.

информацию.

Они строят ARP-таблицы, которые описывают все сети, подключенные к ним.

C.

Они отвечают на ARP-запросы.

D.

Что происходит, если маршрутизатор не может обнаружить адрес пункта назначения?

10.

Он обращается к ближайшему серверу имен, где содержится полная ARP-таблица.

A.

Он посылает ARP-запрос RARP-серверу.

B.

Он находит МАС-адрес другого маршрутизатора и передает данные этому C.

маршрутизатору.

Он отправляет пакет данных через ближайший порт, который запрашивает RARP-сервер.

D.

Топологии В этой главе • Определение понятия топология • Шинная топология, ее преимущества и недостатки • Топология "звезда", ее преимуществ и недостатки • Внешние терминаторы • Активные и пассивные концентраторы • Характеристики топологии "расширенная звезда", определение • длины кабеля для топологии "звезда" и способы увеличения размеров области охватываемой сетью с топологией "звезда” • Аттенюация Введение В главе 6, "ARP и RARP”, было рассказано, каким образом устройства в локальных сетях используют протокол преобразования адреса ARP перед отправкой данных получателю. Было также выяснено, что происходит, если устройство в одной сети не знает адреса управления доступом к среде передачи данных (МАС-цреса) устройства в другой сети. В этой главе рассказывается о топологиях, используемых при создании сетей.

Топология В локальной вычислительной сети (ЛВС) все рабочие станции должны быть соединены между собой Если в ЛВС входит файл-сервер, он также должен быть подключен к рабочим станциям. Физическая схема, которая описывает структуру локальной сети, называется топологией В этой главе описываются три типа топологий шинная, “звезда" и "расширенная звезда" (рис 7 1, 7 2 ) Шинная топология Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных. Такую линейную среду часто называют каналом, шиной или трассой. Каждое устройство, например, рабочая станция или сервер, независимо подключается к общему шинному кабелю с помощью специального разъема (рис. 7.3).

Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине.

Рис. 7.3. Электрические сигналы в шинном кабеле поглощаются терминатором Передача сигнала в сети с шинной топологией Когда источник передает сигналы в сетевую среду, они движутся в обоих направлениях от источника (рис. 7.4). Эти сигналы доступны всем устройствам в ЛВС. Как уже известно из предыдущих глав, каждое устройство проверяет проходящие данные. Если MAC- или IP адрес пункта назначения, содержащийся в пакете данных, не совпадает с соответствующим адресом этого устройства, данные игнорируются. Если же MAC- или IP-адрес пункта назначения, содержащийся в пакете данных, совпадает с соответствующим адресом устройства, то данные копируются этим устройством и передаются на канальный и сетевой уровни эталонной модели OSI.

На каждом конце кабеля устанавливается терминатор (рис. 7.4). Когда сигнал достигает конца шины, он поглощается терминатором. Это предотвращает отражение сигнала и повторный прием его станциями, подключенными к шине.

Для того чтобы гарантировать, что в данный момент передает только одна станция, в сетях с шинной топологией используется механизм обнаружения конфликтов, иначе, если несколько станций одновременно попытаются осуществить передачу, возникнет конфликт. В случае возникновения конфликта данные от каждого устройства взаимодействуют друг с другом (т.е.

импульсы напряжения от каждого из устройств будут одновременно присутствовать в общей шине), и таким образом, данные от обоих устройств будут повреждаться. Область сети, в пределах которой был создан пакет и возник конфликт, называется доменом конфликта. В шинной топологии, если устройство обнаруживает, что имеет место конфликт, сетевой адаптер отрабатывает режим повторной передачи с задержкой. Поскольку величина задержки перед повторной передачей определяется с помощью алгоритма, она будет различна для каждого устройства в сети, и, таким образом, уменьшается вероятность повторного возникновения конфликта.

Преимущества и недостатки шинной топологии Типичная шинная топология имеет простую структуру кабельной системы с короткими отрезками кабелей. Поэтому по сравнению с другими топологиями стоимость ее реализации невелика. Однако низкая стоимость реализации компенсируется высокой стоимостью управления. Фактически, самым большим недостатком шинной топологии является то, что диагностика ошибок и изолирование сетевых проблем могут быть довольно сложными, поскольку здесь имеются несколько точек концентрации.

Так как среда передачи данных не проходит через узлы, подключенные к сети, потеря работоспособности одного из устройств никак не сказывается на других устройствах. Хотя использование всего лишь одного кабеля может рассматриваться как достоинство шинной топологии, однако оно компенсируется тем фактом, что кабель, используемый в этом типе топологии, может стать критической точкой отказа. Другими словами, если шина обрывается, то ни одно из подключенных к ней устройств не сможет передавать сигналы.

Топология "звезда" В сетях, использующих топологию "звезда", сетевой носитель соединяет центральный концентратор с каждым устройством, подключенным к сети. Физический вид топологии "звезда" напоминает радиальные спицы, исходящие из центра колеса (рис. 7.5). В этой топологии используется управление из центральной точки, а связь между устройствами, подключенными к сети, осуществляется посредством двухточечных линий между каждым устройством и центральным каналом или концентратором.

Весь сетевой трафик в звездообразной топологии проходит через концентратор. Вначале данные посылаются концентратору, а затем концентратор переправляет их устройству в соответствии с адресом, содержащимся в данных.

В сетях с топологией "звезда" концентратор может быть активным или пассивным. Активный концентратор не только соединяет участки среды передачи, но и регенерирует сигнал, т.е. работает как многопортовый повторитель. Благодаря выполнению регенерации сигналов, активный концентратор позволяет данным перемешаться на более значительные расстояния. В отличие от активного концентратора, пассивный только соединяет участки сетевой среды передачи данных.

Преимущества и недостатки топологии "звезда" Большинство проектировщиков сетей считают топологию "звезда" самой простой с точки зрения проектирования и установки. Это объясняется тем, что сетевая среда выходит непосредственно из концентратора и прокладывается к месту установки рабочей станции.

Другим достоинством этой топологии является простота обслуживания: единственной областью концентрации является центр сети. Также топология "звезда" позволяет легко диагностировать проблемы и изменять схему прокладки. Кроме того, к сети, использующей топологию "звезда", легко добавлять рабочие станции. Если один из участков сетевой среды передачи данных обрывается или закорачивается, то теряет связь только устройство, подключенное к этой точке. Остальная часть сети будет функционировать нормально. Короче говоря, топология "звезда" считается наиболее надежной.

В некотором смысле достоинства топологии "звезда" могут считаться и ее недостатками.

Например, наличие отдельного отрезка кабеля для каждого устройства позволяет легко диагностировать отказы, однако, это же приводит и к увеличению количества отрезков. В результате повышается стоимость установки сети с топологией "звезда". Другой пример:

концентратор может упростить обслуживание, поскольку все данные проходят через эту центральную точку;

однако, если концентратор выходит из строя, то перестает работать вся сеть.

Область покрытия сети с топологией "звезда" Максимально допустимая длина отрезков сетевого кабеля между концентратором и любой рабочей станцией (их еще называют горизонтальной кабельной системой) составляет метров. Величина максимальной протяженности горизонтальной кабельной системы устанавливается Ассоциацией электронной промышленности (Electronic Industries Association, EIA) и Ассоциацией телекоммуникационной промышленности (Telecommunications Industry Association, TIA). Эти две организации совместно создают стандарты, которые часто называют стандартами EIA/TIA. В частности, для технического выполнения горизонтальной кабельной системы был и остается наиболее широко используемым стандарт EIA/TIA-568B.

В топологии "звезда" каждый отрезок горизонтальной кабельной системы выходит из концентратора, во многом напоминая спицу колеса. Следовательно, локальная сеть, использующая этот тип топологии, может покрывать область 200x200 метров. Понятно, бывают случаи, когда область, которая должна быть покрыта сетью, превышает размеры, допускаемые простой топологией "звезда". Представим себе здание размером 250x метров. Сеть с простой звездообразной топологией, отвечающая требованиям к горизонтальной кабельной системе, устанавливаемым стандартом EIA/TIA-568B, не может полностью покрыть здание с такими размерами. Как показано на рис. 7.6, рабочие станции находятся за пределами области, которая может быть накрыта простой звездообразной топологией, и, как и изображено, они не являются частью этой сети.

Когда сигнал покидает передающую станцию, он чистый и легко различимый. Однако по мере движения в среде передачи данных сигнал ухудшается и ослабевает (рис. 7.7) — чем длиннее кабель, тем хуже сигнал;

это явление называется аттенюацией. Поэтому, если сигнал проходит расстояние, которое превышает максимально допустимое, нет гарантии, что сетевой адаптер сможет этот сигнал прочитать.

Топология "расширенная звезда" Если простая звездообразная топология не может покрыть предполагаемую область сети, то ее можно расширить путем использования межсетевых устройств, которые не дают проявляться эффекту аттенюации, результирующая топология называется топологией "расширенная звезда".

Еще раз представим себе здание размером 250x250 метров Для того чтобы звездообразная топология могла эффективно использоваться в этом здании, ее необходимо расширить За счет увеличения длины кабелей горизонтальной кабельной системы это делать нельзя, поскольку нельзя превышать рекомендуемую максимальную длину кабеля Вместо этого можно использовать сетевые устройства, которые препятствуют деградации сигнала.

Чтобы сигналы могли распознаваться принимающими устройствами, используются по вторители, которые берут ослабленный сигнал, очищают его, усиливают и отправляют дальше по сети. С помощью повторителей можно увеличить расстояние, на которое может простираться сеть (рис. 7.8). Повторители работают в тандеме с сетевыми носителями и, следовательно, относятся к физическому уровню эталонной модели OSI.

Резюме • Физическая схема структуры локальной сети называется топологией.

• Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных. Типичная шинная топология имеет простую структуру кабельной системы с короткими отрезками кабелей.

• В локальных сетях, использующих топологию "звезда", отрезки сетевого кабеля соединяют центральный концентратор с каждым устройством, подключенным к сети.

• Максимально допустимая длина отрезка кабеля в сети с топологией "звезда" составляет 100 метров.

• Топология "звезда" может расширяться путем использования межсетевых устройств, которые предотвращают ослабление сигнала.

Контрольные вопросы Какое из описаний термина "топология" является наилучшим?

1.

Соединение компьютеров, принтеров и других устройств с целью организации обмена A.

данными между ними.

Физическое расположение узлов сети и сетевой среды передачи данных внутри B.

сетевой структуры предприятия.

Тип сети, который не допускает возникновения конфликтов пакетов данных.

C.

Метод фильтрации сетевого трафика с целью уменьшения вероятности возникновения D.

узких мест и замедления.

Какое из описаний топологии "звезда" является наилучшим?

2.

Топология ЛВС, в которой центральный концентратор посредством вертикальной A.

кабельной системы подключается к другим концентраторам, зависящим от него.

Топология ЛВС, при которой переданные данные проходят всю длину среды передачи B.

данных и принимаются всеми другими станциями.

Топология ЛВС, при которой конечные точки сети соединяются с общим центральным C.

коммутатором двухточечными связями.

Топология ЛВС, в которой центральные точки сети соединяются с общим центральным D.

коммутатором линейными связи.

Какое из описаний топологии "расширенная звезда" является наилучшим?

3.

Топология ЛВС, в которой центральный концентратор посредством вертикальной A.

кабельной системы подключается к другим концентраторам, зависящим от него.

Топология ЛВС, при которой переданные данные проходят всю длину среды передачи B.

данных и принимаются всеми другими станциями.

Топология ЛВС, при которой конечные точки сети соединяются с общим центральным C.

коммутатором двухточечными связями.

Топология ЛВС, в которой центральные точки сети соединяются с общим центральным D.

коммутатором линейными связи.

Какое из описаний терминатора является наилучшим?

4.

Секция сети, имеющая только один маршрут входа и выхода.

A.

Устройство, которое подавляет скачки напряжения до того, как они попадают на B.

дорогостоящее оборудование.

Устройство, которое устанавливается на концах тупиковых звеньев сети для отражения C.

сигналов назад в сеть.

Устройство, которое обеспечивает электрическое сопротивление на конце линии передачи D.

для поглощения сигналов.

Как передается сигнал в сети с шинной топологией?

5.

A. Когда источник отправляет сигнал в среду передачи данных, тот движется линейно от источника.

B. Когда источник отправляет сигнал в среду передачи данных, тот движется в обоих направлениях от источника.

C. Сигналы в сети с шинной топологией доступны только устройству получателю.

D. Когда источник отправляет сигнал в среду передачи данных, тот движется в одном направлении от источника.

Как в сетях с шинной топологией производится повторная передача с задержкой?

6.

A. Это делает ближайший к месту конфликта мост.

B. Это делает терминатор.

C. Это делается сетевым адаптером каждого устройства в том сегменте, где произошла коллизия.

D. Это делает ближайший к месту конфликта маршрутизатор.

Какое преимущество дает использование топологии "звезда"?

7.

A. Высокая надежность.

B. Естественная избыточность.

C. Низкая стоимость.

D. Требуется минимальный объем среды передачи данных.

Какой максимальный размер области, покрываемой сетью с топологией "звезда"?

8.

A. 99 х 99 метров.

B. 100 х 100 метров.

C. 100 х 200 метров.

D. 200 х 200 метров.

Что происходит с сигналом, если длина отрезка горизонтальной кабельной системы 9.

превышает размер, устанавливаемый стандартом EIA/TIA-568B?

A. Сигнал прерывается.

Сигнал ослабевает.

B.

C. Сигнал движется только на установленное максимальное расстояние, а затем останавливается.

D. Рабочие станции не посылают сообщения узлам, которые находятся на расстоянии больше максимально допустимого.

10. Что можно сделать, если размеры здания превышают установленную максимальную длину кабеля?

Добавить удвоитель сигнала.

A.

Пойти на использование более длинного кабеля.

B.

Добавить повторители.

C.

Добавить еще один концентратор.

D.

Структурированная кабельная система и электропитание в сетях В этой главе • Некоторые стандарты, используемые проектировании сетей • Кабель Категории • Гнездо RJ45, способы его использования и установки • Запрессовочные приспособлений • Комната для коммуникационного оборудования • Определение понятий ГРС и ПРС • Коммутационная панель • Тестирование кабелей • Кабельная система магистрального канала ЛВС Ethernet • Почему необходимо заземлять вычислительные устройства • Причины электрических шумов • Подавитель всплесков напряжения • Источники бесперебойного питания Введение В главе 1 "Организация сети и эталонная модель OSI", отмечалось, что вследствие того, что компании при создании своих сетей использовали большое количество разных сетевых технологий, обмен информацией между такими сетями, использующими разные спецификации и способы практической реализации, стал затруднен. Там же было показано, что, создав модель взаимодействия открытых систем (модель OSI), Международная организация по стандартизации (ISO) предоставила производителям набор стандартов. Как известно, стандарты — это наборы правил или процедур, которые либо общеприняты, либо официально определены и играют роль своего рода концептуального плана, призванного обеспечить большую совместимость и степень взаимодействия сетевых технологий различных типов, производимых многими компаниями во всем мире.

В данной главе «рассказывается о других организациях, выпускающих стандарты на спецификации сетевых сред передачи данных, используемых в ЛВС. Здесь также будет рассказано о структурированной кабельной системе и об электрических спецификациях, используемых в ЛВС. Кроме того, в данной главе описаны некоторые методы выполнения разводки и подводки электропитания, используемые при создании сетей.

Стандарты сетевых сред передачи данных До недавнего времени существовала в некоторой степени путанная смесь стандартов, управляющих различными аспектами сетевых сред передачи данных. Эти стандарты охватывали диапазон от правил противопожарной безопасности и строительных норм до подробных спецификаций электрических характеристик. Другие стандарты описывали методы тестирования, которые бы обеспечивали безопасную эксплуатацию и работоспособность сети.

Первые стандарты, разработанные для сетевых сред передачи данных, представляли собой в основном корпоративные стандарты, созданные различными компаниями. Позднее произошло объединение многочисленных организаций и правительственных учреждений в движение за регламентацию и введение спецификаций типа кабеля, который можно использовать в сетях.

Для целей настоящей книги наибольший интерес представляют стандарты сетевых сред передачи данных, разрабатываемые и выпускаемые Институтом инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE), лабораторией по технике безопасности (Underwriters Laboratories, UL), Ассоциацией электронной промышленности (Electrical Industries Association, EIA) и Ассоциацией телекоммуникационной индустрии (Telecommunications Industry Association, TIA). Две последние организации совместно выпустили целый список стандартов, которые часто называют EIA/TIA-стандартами. Кроме этих групп и организаций выпуском спецификаций и технических требований, которые могут оказать влияние на тип кабеля, используемого в локальной сети, занимаются местные, окружные и национальные правительственные органы и учреждения.

Стандарты EIA/TIA-568B Из всех упомянутых организаций наибольшее влияние на стандарты сетевых сред передачи данных оказала группа EIA/TIA. EIA/TIA-стандарты разрабатывались таким образом, чтобы указать минимальный набор требований, которые бы позволили применять различные изделия от разных производителей. Более того, эти стандарты разрабатывались так, чтобы можно было планировать и создавать локальные сети, даже не зная конкретного оборудования, которое будет устанавливаться. Таким образом, EIA/TIA-стандарты оставляют проектировщику ЛВС право выбора вариантов и пространство для расширения проекта. В частности, стандарты технических характеристик сетевой среды передачи данных EIA/TIA-568B были и продолжают оставаться наиболее используемыми.

EIA/TIA-стандарты определяют шесть элементов кабельной системы для ЛВС: го ризонтальная кабельная система, телекоммуникационные монтажные шкафы, магистральная кабельная система, помещения для оборудования, рабочие области и входные средства. В данной главе рассматривается горизонтальная кабельная система.

Горизонтальная кабельная система Стандарты EIA/TIA-568B определяют горизонтальную кабельную систему как сетевую среду передачи данных, которая лежит между телекоммуникационной розеткой и горизонтальным кросс-соединением. Этот элемент включает сетевую среду передачи данных, проходящую по горизонтали, телекоммуникационную розетку или разъем, механические неразъемные соединения в монтажном шкафу и коммутационные шнуры или пермычки в монтажном шкафу. Другими словами, под термином горизонтальная кабельная система понимается сетевая среда передачи данных, лежащая в области от коммутационного шкафа до рабочей станции. На рис. 8.1 показаны кабели, обычно используемые в промежутке от монтажного шкафа до рабочей станции.

Стандарты EIA/TIA-568B содержат спецификации, определяющие технические характеристики кабеля. Они требуют прокладки двух кабелей: одного для обычной телефонной связи и другого для передачи данных, причем каждый из них должен иметь свое выходное гнездо. Из этих двух кабелей для телефонной связи должен использоваться кабель UTP с четырьмя витыми парами. В спецификациях этих стандартов определены пять категорий кабеля: категория 1, категория 2, категория 3, категория 4 и категория 5. Из них только кабели категорий 3—5 признаются годными для использования в ЛВС. Сегодня же наиболее часто рекомендуемым и используемым является кабель категории 5.

Спецификации на кабельную систему О сетевых средах передачи данных для пяти категорий кабелей уже говорилось в данной книге. Это — кабели STP и UTP, оптоволоконный и коаксиальный кабели. Что касается кабеля STP, то стандарт EIA/TIA-568B для горизонтальной кабельной системы требует прокладки кабеля с двумя витыми парами и волновым сопротивлением 150 Ом. Для кабеля UTP стандарт требует прокладки кабеля с четырьмя витыми парами и волновым сопротивлением 100 Ом (рис. 8.2 ).

При применении оптоволоконного кабеля стандарт требует использования кабеля 62,5/ мкм с двумя многомодовыми световодами. Его внешний вид показан на рис. 8.3. 50-омный коаксиальный кабель (рис. 8.4) хотя и допускается стандартом EIA/TIA-568B в качестве сетевой среды передачи данных, при установке новых сетей уже не рекомендуется.

В соответствии со стандартом EIA/TIA-568B максимальная длина отрезка кабеля в горизонтальной кабельной системе составляет 90 метров (или 295 футов). Это справедливо для всех кабелей UTP категории 5. Стандарт также определяет, что длина коммутационных шнуров или кроссовых перемычек в кросс-соединении горизонтальной кабельной системы не может превышать 6 метров, или 20 футов. Кроме того, стандарт EIA/TIA-568B допускает еще трехметровые (9,8 фута) соединительные кабели, которые используются для подключения оборудования, находящегося в рабочей области. Общая длина соединительных кабелей и кроссовых перемычек, используемых в горизонтальной кабельной системе, не может превышать 10 метров, или 33 фута.

Для горизонтальной кабельной системы стандарт EIA/TIA-568B требует наличия в каждой рабочей области минимум двух телекоммуникационных выходов или соединителей. Этот телекоммуникационный выход/соединитель поддерживается двумя кабелями. Первый кабель — это 100-омный кабель UTP с четырьмя витыми парами категории 3 или выше с соответствующим соединителем (рис. 8.5). Вторым кабелем может быть любой из следующих:

100-омный кабель UTP с четырьмя витыми парами и соответствующим соединителем, 150 омный кабель STP с соответствующим соединителем, коаксиальный кабель с соответствующим соединителем или двухсветоводный оптоволоконный кабель 62,5/125 мкм с соответствующим соединителем.

Гнездовые разъемы телекоммуникационного выхода Стандарт EIA/TIA-568B определяет, что в телекоммуникационном выходе горизонтальной кабельной системы для создания соединения с кабелем UTP категории 5 должен использоваться гнездовой разъем типа RJ45, имеющий прорези с цветовым кодированием. Для создания электрического соединения проводники запрессовываются в эти прорези. Гнездо также имеет соответствующую вилку, которая выглядит как стандартный разъем для подключения телефона. Однако гнездовой разъем RJ45 имеет восемь штырьков, а не четыре, как стандартная телефонная вилка, поскольку он должен разместить четыре витые пары кабеля UTP категории 5.

Установка гнездового разъема RJ Телекоммуникационный выход, описываемый для горизонтальной кабельной системы, обычно устанавливается на стене. Стандарт EIA/TIA-568B определяет два способа установки, которые могут использоваться для монтажа гнездового разъема RJ45: установка на поверхность и установка заподлицо.

Установка разъема RJ45 на поверхность Монтаж на стену устанавливаемых на поверхность гнездовых разъемов может осу ществляться с помощью коробки с нанесенным на заднюю стенку клеевым составом.

Если выбирается этот метод монтажа, то следует иметь в виду, что после того, как коробки будут установлены, их перемещение уже невозможно. Это необходимо учитывать, если в будущем предвидятся изменения в предназначении помещения или в конфигурации. Другим методом, который может быть использован для установки разъемов RJ45 на поверхность, является применение коробок с винтовым креплением. При любом из этих методов разъем просто размещается в пространстве коробки.

Многие фирмы, занимающиеся монтажом сетей, предпочитают использовать разъемы RJ45, устанавливаемые на поверхность, так как они легче в установке. Благодаря тому, что они устанавливаются на поверхности стены, не требуется делать врезки в стену. Если стоимость трудозатрат является фактором при монтаже ЛВС, то это тоже может свидетельствовать в пользу таких разъемов. Кроме того, в некоторых ситуациях, например в зданиях со стенами из бетонных панелей, устанавливаемые на поверхность разъемы могут оказаться единственным приемлемым выбором.

Установка разъемов RJ45 заподлицо До установки разъемов RJ45 в стену заподлицо следует учесть несколько факторов.

Например, методы, используемые для врезки в стену с облицовочными панелями, отличаются от методов, применяемых в тех случаях, когда стена отделана штукатуркой. Поэтому важно заранее определить тип материала, из которого сделана стена. Следует также избегать размещения разъемов там, где они могут мешать отделке дверных или оконных проемов. Наконец, необходимо определить, будет ли разъем устанавливаться в коробку или с помощью низковольтной установочной скобы.

При установке разъема в облицовочную панель следует выбирать место, которое находится на высоте 12—18 дюймов (30—45 см) от пола. После того как место выбрано, необходимо посверлить в панели небольшое отверстие, а затем убедиться, что в выбранной точке сзади за ней нет каких-нибудь помех для установки. Для этого следует согнуть кусочек проволоки, вставить его в отверстие и повернуть по кругу.

Совет Каждый раз, проводя работы на стене, в потолке или на чердаке, необходимо отключать напряжение от всех цепей, проходящих через рабочую область. Если нет уверенности в том, что вам известны все провода, проходящие через ту часть здания, где вы работаете, то необходимо следовать хорошему правилу: отключать все электропитание Если разъем устанавливается в деревянный плинтус, то не следует делать отверстие под коробку в нижних 2 дюймах (5 см) плинтуса. При попытке установить коробку в этом месте нижний крепежный брус обшивки не даст возможности установить коробку, в которой должен будет стоять разъем, в плинтус. Выбрав место установки коробки, следует воспользоваться ей в качестве шаблона и обвести ее контур. Перед тем как выпиливать по контуру, необходимо просверлить в каждом углу начальные отверстия. Для прорезки от отверстия к отверстию можно воспользоваться либо узкой ножовкой, либо лобзиком.

После подготовки отверстия под разъем можно установить его в стену. Если разъем устанавливается в коробку, то сначала следует взять кабель и пропустить его через одну из прорезей в коробке. Затем надо вставить коробку в отверстие и надавить на нее. Коробка плотно прижмется к поверхности стены после того, как будут затянуты винты, находящиеся сверху и снизу коробки.

Если разъем устанавливается с помощью низковольтной установочной скобы, то сначала надо приложить скобу к отверстию в стене. Гладкая сторона должна смотреть наружу. Чтобы скоба прихватилась к стене, необходимо сначала отжать верхний и нижний фланцы скобы назад. После этого первый следует отжать вверх, а второй — вниз. Теперь скоба должна быть надежно установлена.

Разводка Производительность ЛВС непосредственно связана с тем, насколько хороши соединения. Если в горизонтальной кабельной системе в телекоммуникационных выходах используются гнездовые разъемы RJ45, то для достижения оптимальной производительности сети критически важной является последовательность выполнения разводки.

Примечание Под последовательностью выполнения разводки здесь понимается то, какие провода подключаются на какую выходную клемму.

_ Чтобы понять, как это работает, посмотрите на разъем RJ45, внешний вид которого показан на рис. 8.5. Этот разъем имеет цветовую кодировку;

цвета голубой, зеленый, коричневый и оранжевый соответствуют проводам в каждой из четырех витых пар кабеля UTP категории 5. Чтобы начать укладку проводов, сначала необходимо удалить на конце кабеля оболочку — приблизительно от 1, до 2 дюймов (3,8—4 см). Старайтесь удалять не больше оболочки, чем это необходимо. Если будет снят слишком большой кусок, то скорость передачи данных уменьшится. Теперь надо уложить провода в центре разъема. Необходимо всегда удерживать провода в центре, потому что если они перекосятся, скорость передачи данных замедлится. Также необходимо следить за тем, чтобы часть кабеля с оболочкой заходила внутрь корпуса разъема по крайней мере на 1/8 дюйма (0,3 см).

Затем надо разделить витые пары. Заметим, что первый цвет, который находится с левой стороны разъема, — голубой. Найдите витую пару с голубым проводом и расплетите ее.

Уложите голубой провод в прорезь слева, обозначенную голубым цветом. Второй провод этой пары уложите справа в прорезь, обозначенную голубым и белым. Цвет кодировки следующей прорези на правой стороне разъема — зеленый. Найдите витую пару с зеленым проводом.

Расплетите ее так, чтобы высвободился достаточный для работы отрезок провода. Уложите зеленый провод в обозначенную зеленым прорезь справа. Второй провод этой пары укладывается слева в прорезь, обозначенную зеленым и белым цветом. Продолжайте это подобным образом до тех пор, пока все провода не будут совмещены с прорезями с соответствующей цветовой кодировкой. После завершения этого шага можно приступать к запрессовке проводов в разъем.

Запрессовочные приспособления Для запрессовки проводов в разъем необходимо использовать запрессовочное приспособление.

Оно представляет собой устройство пружинного действия, которое вдавливает провод между металлическими контактами разъема, одновременно сдирая с него изоляционное покрытие.

Это гарантирует хороший электрический контакт между проводом и контактами внутри разъема. Запрессовочное приспособление также отрезает лишний провод. Используя приспособление, режущее лезвие следует размещать с внешней стороны разъема. Если оно окажется внутри разъема, то провод будет отрезаться короче, чем это надо, чтобы он доходил до точки соединения. В этом случае никакого электрического соединения не получится.

Совет Если наклонить рукоятку запрессовочного приспособления немного наружу, то оно будет обрезать лучше. Если после использования запрессовочного приспособления кусочек провода останется неотделенным, то для его удаления просто легонько покрутите его.

После завершения запрессовки всех проводов необходимо надеть на разъем пружинные зажимы и защелкнуть их. Чтобы разъем зафиксировался в лицевой панели, необходимо надавить на него с задней стороны. Делая это, необходимо удостовериться, что правая сторона разъема смотрит вверх.

Затем надо лицевую панель прикрепить винтами к коробке или к установочной скобе. Если используется разъем, устанавливаемый на поверхность, то следует помнить, что коробка может вмещать фут или два (30-60 см) лишнего кабеля. Если необходимо хранить лишний кабель за коробкой, надо либо протиснуть его через крепежные хомуты, либо вскрыть вмещающий его ка бельный канал, чтобы затем уложить остаток лишнего кабеля в стене. Если используется разъем, устанавливаемый заподлицо, то все, что следует сделать, — это затолкать лишний кабель назад в стенку.

Прокладка кабелей Соединяя кабель с разъемом, следует помнить, что необходимо снимать ровно столько оболочки кабеля, сколько необходимо для заделки концов проводов. Чем на большей длине провода оголены, тем хуже будет качество соединения, а это приведет к потере сигнала. Кроме того, провода в каждой витой паре следует оставлять свитыми как можно ближе к точке подсоединения. Именно перевивка проводов и обеспечивает подавление радиочастотных и электромагнитных помех. Для кабелей UTP категории 4 максимально допустимая длина развивки составляет 1 дюйм (2,54 см). Для кабелей UTP категории 5 эта длина составляет 1/2 дюйма (1, см).

Если при прокладке необходимо изогнуть кабель, то радиус изгиба не должен превышать четырех диаметров кабеля (и никогда не следует изгибать кабель на угол, превышающий 90°).

Если по одной трассе проходит несколько кабелей, то их следует стянуть вместе, воспользовавшись для этого кабельными хомутами. В тех случаях, когда для монтажа и закрепления кабеля необходимо использовать кабельные хомуты, накладывать их надо так, чтобы они могли слегка скользить по кабелю. Размещать хомуты вдоль кабеля следует через случайные промежутки. Ни в коем случае нельзя крепить кабель слишком плотно, так как это может повредить его. Закрепляя кабельные хомуты, следует минимизировать скручивание оболочки кабеля. Если кабель будет скручен слишком сильно, то это может закончиться порванной оболочкой. Нельзя допускать пережатия или перелома кабеля на петле. Если это произойдет, то данные будут перемещаться медленно и ЛВС будет работать с меньшей пропускной способностью.

Работая с кабелем, необходимо избегать его растягивания. При превышении тянущего усилия в 25 фунтов (11,3 кг) провода внутри кабеля могут раскрутиться. А, как уже говорилось, если пары проводов становятся не перевитыми, то это может привести к внешним и перекрестным помехам.

И самое главное, никогда нельзя огибать кабелем углы. Очень важно также оставлять достаточный запас кабеля. Следует помнить, что несколько футов лишнего кабеля — это не такая уж большая цена за необходимость перекладки отрезка кабеля из-за ошибок, приведших к его растягиванию.

Большинство установщиков кабелей избегают этой проблемы, оставляя достаточный запас, так что кабель может быть проложен до этажа и еще остается 2 или Ъ фута с его обоих концов.

Другие монтажники следуют практике оставлять так называемый служебный виток: несколько лишних футов кабеля, свитых в кольцо и размещаемых за навесным потолком или в другом укромном месте.

Для заделки и крепления кабеля необходимо использовать подходящие и рекомендуемые методики, включая применение кабельных хомутов, кабельных опорных балок, монтажных колодок и съемных пластмассовых обвязок фирмы Velcro. Никогда не следует использовать для позиционирования кабеля скобкосшивательный пистолет. Скобки могут проколоть оболочку кабеля, что приведет к потере соединения. Всегда надо помнить, что можно и чего нельзя делать при установке кабеля. На рис. 8.6 показан пример правильной установки кабеля.

Документирование и маркировка При установке кабелей важно документировать процесс. Поэтому после установки кабелей необходимо обязательно оформить так называемую схему нарезки, которая представляет собой грубый чертеж прокладки отрезков кабелей. На ней также указываются номера учебных классов, офисов и других помещений, куда проложены кабели. Позднее можно будет обратиться к этой схеме нарезки для маркировки соответствующими номерами всех телекоммуникационных выходов и кабелей на монтажной панели в комнате для коммутационного оборудования. Для документирования кабельных отрезков можно также отвести страничку в журнале, что позволит иметь еще один уровень документации на все установленные кабели.

Стандарт EIA/TIA-606 требует, чтобы каждому физическому оконечному блоку был присвоен свой уникальный идентификатор, который должен быть указан на каждом физическом оконечном блоке или на прикрепляемой к нему этикетке. При использовании идентификаторов в рабочей области конец линии для подключения станции должен быть снабжен этикеткой, которую можно разместить на лицевой панели гнезда, на корпусе или на самом соединителе. Независимо от того, клеятся этикетки или вставляются, все они должны отвечать требованиям стандарта UL969 по удобочитаемости, устойчивости к стиранию и качеству крепления.

Следует избегать маркировки кабелей, телекоммуникационных выходов и монтажной панели этикетками типа "Кабинет математики г-на Зиммермана" или "Кабинет химии г-на Снайдера". Это может сбить с толку, если кому-либо несколько лет спустя надо будет выполнить какую-нибудь работу, связанную с сетевой средой передачи данных. Вместо этого необходимо использовать этикетки, которые останутся понятными и годы спустя.

Многие сетевые администраторы вводят в этикетки номера комнат, в которых они устанавливаются. Последние затем присваиваются каждому кабелю, входящему в данную комнату. Некоторые системы маркировки, особенно в случае очень больших сетей, предусматривают и цветовое кодирование. Например, голубые этикетки могут использоваться для идентификации тех кабелей, принадлежащих горизонтальной кабельной системе, которые проходят только в комнате для коммутационного оборудования, а зеленые этикетки — для идентификации кабелей, идущих в рабочую область.

Чтобы понять, как это работает, представим, что в комнате 1012 проложены четыре кабеля.

На схеме нарезки эти кабели будут обозначены 1012А, 1012В, 1012С и 1012D (рис. 8.7).

Лицевые панели гнезд, где кабели 1012А, 1012В, 1012С и 1012D соединяются со шнурами подключения рабочих станций, также будут снабжены этикетками, соответствующими каждому кабелю (см. рис. 8.7).

Точки подсоединения кабеля на коммутационной панели в комнате для коммутационного оборудования тоже должны снабжаться этикетками. Подключения на коммутационной панели желательно размещать так, чтобы этикетки шли в возрастающем порядке. Это позволит легко диагностировать проблемы и найти их место возникновения, если они возникнут в будущем.

Наконец, как показано на рис. 8.6, и сам кабель должен на каждом конце иметь соответствующую этикетку.

Помещение для коммутационного оборудования После успешной прокладки кабелей горизонтальной кабельной системы необходимо сделать соединения в помещении для коммутационного оборудования. Помещение для коммутационного оборудования представляет собой специально спроектированную комнату, используемую для коммутирования сети передачи данных или телефонной сети. Поскольку помещение для коммутационного оборудования служит в качестве центральной точки перехода для коммутации и коммутационного оборудования, используемого для соединения устройств в сеть, логически оно находится в центре звездообразной топологии. Обычно оборудование, находящееся в помещении для коммутационного оборудования, включает коммутационные панели, концентраторы проводных соединений, мосты, коммутаторы и маршрутизаторы.

Внешний вид помещения для коммутационного оборудования показан на рис. 8.9.

Помещение для коммутационного оборудования должно быть по возможности достаточно большим, чтобы в нем могло разместиться все оборудование и коммутационное кабельное хозяйство, которое там должно быть. Естественно, размеры этого помещения могут быть различными, что зависит от размера ЛВС и типов оборудования, требующегося для ее работы.

Например, оборудование, необходимое для некоторых небольших ЛВС, может занимать объем, не превышающий объема большого картотечного шкафа, тогда как большая ЛВС может потребовать полномерного машинного зала. Наконец, помещение для коммутационного оборудования должно быть достаточно большим, чтобы удовлетворить потребности роста в будущем.

Стандарт EIA/TIA-569 определяет, что должно быть минимум одно такое помещение на этаж, и устанавливает необходимость наличия дополнительного помещения для коммутационного оборудования на каждые 1000 квадратных метров, если обслуживаемая площадь этажа превышает 1000 квадратных метров или если протяженность горизонтальной кабельной системы больше 90 метров.

Примечание Одна тысяча квадратных метров равна 10 000 квадратных футов. 90 метров равны приблизительно 300 футам.

Для больших сетей нет ничего необычного в наличии более одного помещения для коммутационного оборудования Если это имеет место, тогда говорят, что сеть имеет расширенную звездообразную топологию. Обычно, когда требуется больше одного помещения для коммутационного оборудования, одно является главной распределительной станцией (ГРС) (main distribution facility), а все остальные, называемые промежуточными распределительными станциями (ПРС) (intermediate distribution facility), зависимы по отношению к ней.

Если помещение для коммутационного оборудования играет роль ГРС, то выходы всех кабелей, идущих от него в ПРС, комнаты, где размещаются компьютеры, и в помещения с коммуникационным оборудованием, находящиеся на других этажах здания, должны быть сделаны через 4-дюймовые (10 см) кабельные трубопроводы или муфтовые вставки.

Аналогично, все входы кабелей в ПРС тоже должны быть сделаны через такие же 4-дюймовые кабельные трубопроводы или муфтовые вставки. Точное количество требующихся кабельных трубопроводов определяется исходя из количества оптоволоконных кабелей, кабелей STP и UTP, которые должны находиться в каждом помещении для коммутационного оборудования и в каждой комнате с компьютерами или коммуникационным оборудованием.

Любое место, выбранное для коммутационного оборудования, должно отвечать определенным требованиям по отношению к окружающей среде Если говорить коротко, то эти требования включают электропитание, отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха в объемах, достаточных для поддержания в помещении температуры приблизительно 70°F (21°C), когда все оборудование ЛВС полностью функционирует.

Кроме того, выбранное место должно быть защищено от несанкционированного доступа и удовлетворять всем строительным нормам и нормам техники безопасности Все внутренние стены или по крайней мере те, на которых будет монтироваться оборудование, должны быть облицованы клеевой фанерой толщиной 3/4 дюйма (1,9 см) с расстоянием до основной стены минимум 1 3/4 дюйма (4,4 см) Если помещение для коммутационного оборудования является главной распределительной станцией здания, то точка входа в телефонную сеть (ТВТС) (telephone point of presence) тоже может находиться здесь В этом случае внутренние стены у точки входа в телефонную сеть и за внутренней АТС должны быть зашиты от пола до потолка фанерой толщиной 3/4 дюйма, и минимум 15 футов (4,5 метра) стенового пространства должны быть выделены под заделку концов телефонных кабелей и соответствующее оборудование Кроме того, для окраски всех внутренних стен должна использоваться огнеупорная краска, удовлетворяющая всем со ответствующим нормам противопожарной безопасности Настенный выключатель Для включения и выключения освещения должен размещаться непосредственно у входной двери Из-за внешних помех, генерируемых лампами дневного света, их применения следует избегать.

Использование нескольких помещений для коммутационного оборудования Примером, когда с высокой долей вероятности будет использоваться несколько помещений для коммутационного оборудования, может служить случай объединения в сеть комплекса зданий (например, это может быть университетский городок). В сети Ethernet комплекса зданий будет присутствовать как горизонтальная кабельная система, так и система магистральных кабелей. Как показано на рис. 8.10, главная распределительная станция находится в центральном здании комплекса. В данном случае и точка входа в телефонную сеть тоже находится внутри этой станции. Кабель магистрального канала, показанный штриховой линией, идет от главной распределительной станции ко всем промежуточным распределительным станциям. Промежуточные распределительные станции имеются в каждом здании комплекса. Кроме главной распределительной станции в центральном здании находится еще и промежуточная распределительная станция, так что в зону охвата попадают все компьютеры. Горизонтальная кабельная система, обеспечивающая связь между главной и промежуточными распределительными станциями и рабочими областями, показана сплошными линиями, соединяющими компьютерные рабочие станции с промежуточными и главной распределительными станциями.

Магистральная кабельная система Точно так же, как имеется специальный термин (горизонтальная кабельная система), используемый в стандарте EIA/TIA-568 для обозначения кабелей, идущих от помещения для коммутационного оборудования к каждой рабочей области, есть специальный термин для кабельной системы, соединяющий в ЛВС Ethernet с расширенной звездообразной топологией между собой помещения для коммутационного оборудования. В стандарте EIA/TIA-568 кабельная система, соединяющая помещения для коммутационного оборудования друг с другом, называется магистральной кабельной системой.

Магистральная кабельная система включает отрезки магистрального кабеля, главное и промежуточные кросс-соединения, механическую арматуру для заделки концов кабелей и коммутационные шнуры, использующиеся для кроссирования кабелей магистрального канала передачи данных. Сюда также входят вертикальная сетевая среда передачи данных между помещениями для коммутационного оборудования, находящимися на разных этажах здания, сетевая среда между главной распределительной станцией и точкой входа телефонной кабельной системы и сетевая среда, использующаяся между зданиями, если сеть объединяет комплекс зданий.

Стандарт EIA/TIA-568 определяет четыре типа сетевых сред передачи данных, которые могут использоваться в магистральной кабельной системе: 100-омный кабель UTP, 150-омный кабель STP, оптоволоконный кабель 62,5/125 мкм и одномодовый оптоволоконный кабель.

Хотя в стандарте EIA/TIA-568 упоминается еще и 50-омный коаксиальный кабель, вообще говоря, он не рекомендуется для новых проектов, и преполагается, что этот тип кабеля будет исключен при следующем пересмотре стандарта. В настоящее время в большинстве проектов для создания магистральной кабельной системы используется оптоволоконный кабель 62,5/ мкм.

Коммутационные панели В сетях Ethernet, использующих звездообразную топологию или расширенную звездообразную, отрезки кабелей горизонтальной кабельной системы, идущие от рабочих областей, обычно приходят на коммутационную панель. Коммутационная панель представляет собой устройство для межсоединений, посредством которого отрезки кабелей горизонтальной кабельной системы могут подключаться к другим сетевым устройствам, например к концентраторам или повторителям. Говоря более конкретно, коммутационная панель, как показано на рис. 8.6, представляет собой поле контактов, снабженное портами. По сути своей, как показано на рис. 8.9, коммутационная панель действует как распределительный щит, где горизонтальная кабельная система, приходящая от рабочих станций, может коммутироваться на другие рабочие станции ЛВС. В некоторых случаях коммутационная панель может быть тем местом, где устройства могут подсоединяться к глобальной сети или даже к Internet. В стандарте EIA/TIA-568A такое соединение называется горизонтальным кросс-соединением.

Коммутационные панели могут устанавливаться либо на стену с помощью установочных скоб, либо в стойки, либо в шкафы, оборудованные внутренними стойками и дверцами.

Наиболее часто для установки коммутационных панелей используются распределительные стойки. Распределительная стойка представляет собой простой каркас для установки оборудования (коммутационных панелей, повторителей, концентраторов и маршрутизаторов), используемого в помещении для коммутационной аппаратуры. Высота стоек может составлять от 39 дюймов (99 см) до 74 дюймов (188 см). Преимуществом распределительной стойки является то, что она обеспечивает легкий доступ к оборудованию как спереди, так и сзади.

Основание используется для крепления распределительной стойки к полу с целью обеспечения устойчивости. Хотя сегодня некоторые компании предлагают на рынке стойки шириной дюйма (58,4 см), стандартной шириной еще с 1940-х годов остается 19 дюймов (48,2 см).

Порты коммутационной панели Чтобы разобраться, как коммутационная панель обеспечивает межсоединения отрезков кабелей горизонтальной кабельной системы с другими сетевыми устройствами, рассмотрим ее структуру. На одной стенке коммутационной панели располагаются ряды контактов, в основном точно такие же, как в разъеме RJ45, о котором уже говорилось выше. И точно так же, как в разъеме RJ45, эти контакты имеют цветовую кодировку. Для получения электрического соединения с контактом провода запрессовываются с использованием такого же запрессовочного приспособления, которое применяется при работе с разъемами RJ45. Для получения оптимальной производительности сети здесь также критическим моментом является последовательность разводки. Поэтому, укладывая провода в коммутационной панели, необходимо, чтобы они точно соответствовали цветам у места расположения контактов. Следует помнить, что окрашенные в разные цвета проводники не являются взаимозаменяемыми.

Порты размещаются на противоположной стороне коммутационной панели. Как показано на рис. 8.11, по внешнему виду они напоминают порты, которые находятся на лицевых панелях телекоммуникационных выходов в рабочих областях. И как и в порты RJ45, в порты коммутационной панели вставляются вилки такого же размера. Подключаемые к портам коммутационные шнуры позволяют организовать межсоединения компьютеров с другими сетевыми устройствами, например с концентраторами, повторителями и маршрутизаторами, которые тоже подсоединяются к коммутационной панели.

Структура разводки коммутационной панели В любой ЛВС разъемы являются самым слабым звеном. Будучи неправильно установленными, разъемы могут создавать электрический шум. Плохие соединения могут также быть причиной прерывистого электрического контакта между проводами и контактами панели. Если такое происходит, то передача данных в сети прекращается или происходит со значительно меньшей скоростью. Поэтому стоит их делать правильно. Чтобы гарантировать правильность установки кабелей, необходимо следовать стандартам E1A/TIA.

Важно укладывать кабели в коммутационной панели в порядке возрастания их номеров, т.е.

тех, которые были присвоены им при прокладке от рабочей области к помещению для коммутационного оборудования. Как уже говорилось выше, номера кабелей соответствуют номерам комнат, в которых размещаются подключаемые к кабелю рабочие станции. Укладка кабелей в коммутационной панели в порядке возрастания номеров позволит легко диагностировать и локализовать проблемы, если таковые возникнут в будущем.

При укладке проводов в коммутационной панели следует использовать подготовленную ранее схему нарезки. Позже можно будет снабдить коммутационную панель соответствующими этикетками. Как уже упоминалось, провода надо укладывать так, чтобы их цвета точно соответствовали цветам у места нахождения контакта. Работая, важно помнить, что конец кабеля должен располагаться по центру соответствующих ему контактов. Если проявить небрежность, то может произойти перекос проводов, что замедлит скорость передачи данных в уже полностью скоммутированной ЛВС.

Во избежание слишком длинных концов проводов край оболочки кабеля должен быть в 3/ дюйма (0,64 см) от места расположения контактов. Хороший способ добиться этого — отмерить нужное расстояние до снятия оболочки кабеля. Для выполнения работы 1 1/2— дюйма (приблизительно 4-5 см) будет вполне достаточно. Надо помнить, что если концы проводов будут слишком длинными, то скорость передачи данных в сети замедлится. Опять же, не надо развивать провода в паре больше, чем это необходимо;

расплетенные провода не только передают данные с меньшей скоростью, но и могут привести к возникновению перекрестных помех.

В зависимости от типа используемой коммутационной панели применяется либо запрессовочный инструмент под панель 110, либо инструмент фирмы Krone. Коммутационная панель, которая показана на рисунках, приведенных в данной главе, является панелью типа 110.

Выяснить, какой инструмент понадобится, необходимо до начала работ. Запрессовочный инструмент представляет собой приспособление пружинного действия, которое одновременно делает две работы: запрессовывает проводник между двумя контактами, снимая с него изоляцию и обеспечивая тем самым электрическое соединение с контактами, и с помощью своего лезвия отрезает лишний кусок проводника.

Используя запрессовочный инструмент, следует позиционировать его так, чтобы лезвие находилось с противоположной стороны от той, с которой проводник подходит к контактам. Если пренебречь этой предосторожностью, провод будет отрезан слишком коротко, чтобы дотянуться до места формирования собственно электрического соединения.

Тестирование кабельной системы Как объяснялось выше, фундаментом эталонной модели OSI является сетевая среда передачи данных;

каждый последующий уровень модели зависит и поддерживается сетевой средой передачи данных. В данной книге уже говорилось о том, что надежность сети зависит от надежности ее кабельной системы. Многие специалисты считают ее самым важным элементом любой сети.

Поэтому после установки сетевой среды передачи данных важно определить, насколько надежна кабельная система. Даже при огромных вложениях в кабели, разъемы, коммутационные панели и другое оборудование лучшего качества, плохо выполненная установка может не позволить сети работать на оптимальном уровне. После монтажа все установленные элементы сети должны быть протестированы.

В ходе тестирования сети следует придерживаться следующих шагов.

Разбить систему на логически понятные функциональные элементы.

1.

Записать все симптомы.

2.

На основе наблюдаемых симптомов определить, какой из элементов с наибольшей 3.

долей вероятности не функционирует.

Используя замену или дополнительное тестирование, выяснить, действительно ли этот 4.

наиболее вероятный элемент является нефункционирующим.

Если подозреваемый в неправильном функционировании элемент не является источником 5.

проблемы, перейти к следующему наиболее подозрительному элементу.

Если нефункционирующий элемент найден, отремонтируйте его.

6.

Если ремонт нефункционирующего элемента невозможен, замените его.

7.

IEEE и EIA/TIA установили стандарты, которые позволяют после завершения установки оценить, работает ли сеть на приемлемом уровне. При условии, что сеть проходит этот тест и была сертифицирована как удовлетворяющая стандартам, данный начальный уровень качества функционирования сети может быть взят в качестве базового.

Знание базовых замеров важно, так как необходимость в тестировании не прекращается только потому, что сеть была сертифицирована как удовлетворяющая стандартам. Для гарантий оптимальности производительности сети потребность в ее тестировании будет возникать периодически. Сделать это можно путем сравнения записанных измерений, снятых в тот момент, когда было известно, что сеть работала соответствующим образом, с текущими измерениями.

Значительное ухудшение по сравнению с замерами базового уровня будет свидетельствовать о том, что с сетью что-то не в порядке.

Повторное тестирование сети и сравнение с базовым уровнем помогут выявить конкретные проблемы и позволят проследить деградацию, вызываемую старением, плохой установкой, погодными или другими факторами. Можно было бы считать, что тестирование кабелей сводится к простой замене одного кабеля другим. Однако такая замена ничего определенно не доказывает, поскольку одна общая проблема может оказывать влияние на все кабели ЛВС. По этой причине для измерений характеристик сети рекомендуется пользоваться кабельным тестером. Кабельные тестеры — это ручные приборы, которые используются для проверки кабелей на удовлетворение требованиям соответствующих стандартов IEEE и EIA/TIA.

Кабельные тестеры разнятся по выполняемым типам тестирования. Некоторые из них могут выводить распечатки, другие — подключаться к ПК и создавать файл данных.

Кабельные тестеры Кабельные тестеры обладают широким диапазоном функций и возможностей. Поэтому приводимый здесь перечень данных, которые могут измеряться кабельными тестерами, служит единственной цели: дать общее представление об имеющихся функциональных возможностях.

Прежде всего следует определить те функции, которые наиболее полно удовлетворяют существующим потребностям, и затем сделать соответствующий выбор.

Вообще говоря, кабельные тестеры могут выполнять тесты, результаты которых ха рактеризуют общие возможности отрезка кабеля. Сюда входит определение протяженности кабеля, обнаружение местоположения плохих соединений, получение карты соединений для обнаружения скрещенных пар, измерение аттенюации сигнала, выявление приконцевых перекрестных помех, обнаружение расщепленных пар, выполнение тестов по замеру шумов и нахождение места прохождения кабеля за стенами.

Измерение протяженности кабеля очень важно, так как величина общей длины кабельного отрезка может влиять на возможности устройств в сети по коллективному использованию сетевой среды передачи данных. Как уже говорилось, кабель, протяженность которого превышает максимальную длину, задаваемую стандартом EIA/TIA-568А, может стать причиной деградации сигнала.

Кабельные тестеры, называемые измерителями отраженного сигнала, измеряют протяженность разомкнутого или короткозамкнутого кабеля. Делают это они путем посылки по кабелю электрического импульса. Затем прибор измеряет время поступления сигнала, отраженного от конца кабеля. Как можно ожидать, точность измерений расстояний, обеспечиваемых этим методом, лежит в пределах 2 футов (0,61 м).

Если при установке ЛВС используется кабель UTP, то измерения расстояния могут быть использованы для определения качества соединений на коммутационной панели и в телекоммуникационных выходах. Чтобы понять, почему это так, необходимо немного больше знать о принципе работы измерителя отраженного сигнала.

Замеряя протяженность кабеля, измеритель отраженного сигнала посылает электрический сигнал, который отражается, натолкнувшись на самое удаленное разомкнутое соединение.

Представим теперь, что этот прибор используется для определения отказавших соединений на отрезке кабеля. Начинают тестирование с подключения прибора к коммутационному шнуру на коммутационной панели. Если измеритель отраженного сигнала показывает расстояние, соответствующее расстоянию до коммутационной панели, а не до какой-либо более удаленной точки, то тогда понятно, что существует проблема с соединением. Аналогичная процедура может быть использована и на противоположном конце кабеля для выполнения измерений через разъем RJ45, находящийся в точке телекоммуникационного выхода.

Карты соединений Чтобы показать, какие пары проводников кабеля соединены с какими контактами наконечника или концевого разъема, кабельные тестеры используют функцию, которая называется картированием соединений. Такой тест применяется для того, чтобы определить, правильно ли монтажники подключили провода к вилке или гнезду, или это было сделано в обратном порядке. Проводники, подсоединенные в обратном порядке, называются скрещенными парами и являются общей проблемой, характерной для установки кабелей UTP.

Как показано на рис. 8.12 и 8.13, если в кабельной системе ЛВС на основе кабелей UTP обнаруживаются скрещенные пары, то соединение считается плохим. В этом случае разводка проводников должна быть переделана.

Электропитание Электричество, достигнув здания, дальше подводится к рабочим станциям, серверам и сетевым устройствам по проводам, упрятанным в стены, полы и потолки. Как следствие, в таких зданиях шум от линий электропитания переменного тока имеется повсюду. Если на это не обратить внимания, то шум от линий подачи электропитания может стать проблемой для работы сети.

Фактически, и это знает каждый, кто достаточно поработал с сетями, для возникновения ошибок в компьютерной системе может оказаться достаточно шума от линий переменного тока, идущего от расположенного поблизости видеомонитора или привода жесткого диска. Этот шум маскирует полезные сигналы и не позволяет логическим вентилям компьютера распознавать передние и задние фронты прямоугольных сигналов. Данная проблема может еще более усугубляться плохим заземлением компьютера.

Заземление В электрооборудовании с защитным заземлением провод защитного заземления всегда подключается ко всем открытым металлическим частям оборудования. В компьютерном оборудовании материнские платы и цепи компьютера электрически соединены с шасси и, следовательно, с проводом защитного заземления. Это заземление используется для рассеивания статического электричества.

Целью соединения защитного заземления с открытыми металлическими частями компьютерного оборудования является предотвращение попадания на металлические части опасного для жизни высокого напряжения, вызванного нарушением проводки внутри устройства.

Примером нарушения проводки, которое может произойти в сетевом устройстве, является случайное соединение провода, находящегося под напряжением, с шасси. если происходит такое нарушение, то провод защитного заземления, подсоединенный к устройству, будет играть роль низкоомного пути к земле. При правильной установке низкоомный путь, обеспечиваемый проводом защитного заземления, имеет достаточно низкое сопротивление и позволяет пропускать достаточно большой ток, чтобы не допустить возникновения опасных для жизни напряжений. Более того, поскольку теперь существует прямая цепь, соединяющая точку под напряжением с землей, это приведет к активизации защитных устройств, например пакетных выключателей. Разрывая цепь к трансформатору, пакетные выключатели остановят поток электронов и предотвратят возможность опасного удара электрическим током.

Большие здания часто требуют наличия более одного заземления. Отдельные заземления для каждого здания также необходимы и для комплекса зданий. К сожалению, заземления различных зданий почти никогда не бывают одинаковыми. Да и разные земли одного здания также могут отличаться друг от друга. Ситуация, когда заземленные провода в разных местах имеют немного отличающийся потенциал напряжение) по сравнению с общим проводом и активными проводами, может представлять серьезную проблему.

Чтобы разобраться в этом вопросе, предположим, что провод заземления в здании А имеет немного другой потенциал по сравнению с общим и активным проводами, чем провод заземления в здании В. Как следствие, внешние корпуса компьютерных устройств, находящихся в здании А, будут иметь потенциал (напряжение), отличающийся от потенциала внешних корпусов компьютерного оборудования, находящегося в здании В. Если тетерь создается цепь, связывающая компьютерные устройства в здании А с компьютерными устройствами в здании В, то от отрицательного источника к положительному потечет электрический ток и каждый, кто коснется какого-либо устройства, стоящего этой цепи, может получить неприятный удар. Кроме того, этот плавающий потенциал способен серьезно повредить миниатюрные микросхемы памяти компьютера.

Если все работает правильно и в соответствии со стандартами IEEE, разницы в напряжении между сетевой средой передачи данных и шасси сетевого устройства быть не должно. Однако не всегда все происходит так, как думается. Например, при некачественном соединении провода заземления в точке выхода кабеля между кабельной системой ЛВС на основе кабеля UTP и шасси сетевого устройства могут возникнуть фатальные напряжения.

В настоящее время большинство фирм, занимающихся установкой сетей, рекомендуют применять в магистральной кабельной системе, соединяющей помещения для коммутационного оборудования на разных этажах здания, а также в разных зданиях, оптоволоконный кабель. Причина этого проста: вполне обычна ситуация, когда разные этажи здания питаются от различных силовых трансформаторов. Различные силовые трансформаторы могут иметь разные соединения с заземлением, а это приводит к тем проблемам, которые только что рассматривались. Непроводящие электрический ток оптические волокна исключают эту проблему.

Опорная земля сигналов Когда компьютер, подсоединенный к сети, принимает данные в виде цифровых сигналов, он должен каким-то образом распознавать их. Он делает это путем измерения и сравнения принимаемых 3- или 5-вольтовых сигналов с опорной точкой, называемой опорной землей сигналов. Для правильной работы опорная земля сигналов должна находиться как можно ближе к цифровым цепям компьютера. Инженеры решают это, вводя в печатные платы земляную плоскость. Корпус компьютера используется в качестве общей точки соединения земляных плоскостей плат, создавая опорную землю сигналов. (В данной главе на рисунках с изображениями сигналов опорная земля устанавливает положение линии нулевого напряжения.) В идеале опорная земля сигналов должна быть полностью изолирована от земли электропитания. Подобная изоляция не позволяла бы утечкам цепей переменного тока и всплескам напряжения воздействовать на опорную землю сигналов. Однако инженеры посчитали непрактичным изолировать опорную землю сигналов подобным образом. Вместо этого шасси вычислительного устройства служит как в качестве опорной земли сигналов, так и в качестве земли цепей питания переменного тока.

Из-за того что существует связь между опорной землей сигналов и землей питания, проблемы с землей питания могут привести к помехам в работе систем обработки данных. Такие помехи могут быть трудно обнаруживаемыми и затрудняющими отслеживание источника. Обычно это является следствием того факта, что подрядчики, выполняющие работы по прокладке сетей электропитания и сетей данных, не обращают внимания на длину нейтральных проводов и проводов заземления, идущих к каждой розетке электропитания. К сожалению, если эти провода имеют большую длину, они могут служить для электрического шума антенной. И этот шум накладывается на цифровые сигналы, которые компьютер должен иметь возможность распознать.

Влияние электрического шума на цифровые сигналы Чтобы понять, как электрический шум влияет на цифровые сигналы, представим, что необходимо послать по сети данные, выражаемые двоичным числом 1011001001101.

Компьютер преобразовывает двоичное число в цифровой сигнал. На рис. 8.14 показано, как выглядит цифровой сигнал для числа 1011001001101.

Этот цифровой сигнал посылается по сети получателю. Случилось так, что получатель оказался рядом с розеткой электропитания с длинными нейтральным и земляным проводами. Для электрического шума эти провода работают как антенна. На рис. 8.15 показан внешний вид электрического шума. Вследствие того, что шасси компьютера получателя используется как в качестве земли электропитания, так и в качестве опорной земли сигналов, шум накладывается на цифровой сигнал, принимаемый компьютером. На рис. 8.16 показано, что происходит с сигналом, когда он складывается с электрическим шумом. И теперь, из-за того, что шум накладывается сверху на сигнал, компьютер читает его не как число 1011001001101, а как 1011000101101 (рис. 8.17).

Чтобы избежать проблем, связанных с электрическим шумом, важно работать в тесном сотрудничестве с подрядчиком, прокладывающим цепи электропитания, и электроэнергетической компанией. Это позволит иметь наилучшее и самое короткое заземление в сети питания. Один из способов достижения такой цели состоит в том, чтобы посмотреть стоимость получения возможности работы с одним силовым трансформатором, выделенным на всю область установки ЛВС. Если такой вариант допустим, тогда можно проконтролировать подключение к такой выделенной сети электропитания всех других устройств. Накладывая ограничения на то, как и где подключаются такие устройства, как моторы или сильноточные электрические нагреватели, можно в значительной степени исключить влияние от генерируемого ими электрического шума.

Работая с подрядчиком, выполняющим монтаж сети электропитания, необходимо потребовать установки отдельных силовых распределительных панелей, называемых распределительными щитами, для каждого офисного помещения. Поскольку провода нейтрали и земли от каждой силовой розетки собираются на распределительном щите, такой шаг увеличит шанс добиться уменьшения длины земли сигналов. Хотя установка отдельных силовых распределительных панелей и увеличит начальную стоимость сети электропитания, она уменьшит длину проводов заземления и ограничит возможность появления забивающих сигналы электрических шумов нескольких типов.

Подавители перенапряжения Подавители перенапряжения являются эффективным средством в решении проблем, связанных с перепадами и всплесками напряжения. Кроме того, важно, чтобы все устройства в сети были защищены подавителями перенапряжения. Как правило, подавители перенапряжения устанавливаются на стеновую розетку электропитания, к которой подключается сетевое устройство.

Подавители перенапряжения такого типа имеют схемы, спроектированные для предотвращения повреждения сетевого устройства от перенапряжения или всплесков в сети питания. Защищают они сетевое устройство путем перенаправления избыточного напряжения, возникающего в результате перенапряжения или всплеска, на землю. Проще говоря, подавитель перенапряжения представляет собой устройство, которое способно без повреждения поглощать большие токи.

Когда подавители перенапряжения, расположенные в близости от сетевых устройств, каналируют высокое напряжение на общую землю, это может создать высокую разность напряжений между сетевыми устройствами. В результате эти устройства могут потерять данные или, в некоторых случаях, получить повреждение своих цепей.

Чтобы избежать этих проблем, вместо установки индивидуальных подавителей пе ренапряжения у каждой рабочей станции следует использовать подавители перенапряжения промышленного класса. Как показано на рис. 8.18, такие подавители должны устанавливаться у каждой силовой распределительной панели, а не в непосредственной близости от сетевых устройств. Размещение подавителей перенапряжения промышленного класса рядом с силовой панелью может уменьшить воздействие на сеть отводимых на землю перенапряжений и выбросов.

Перебои электропитания Перебои электропитания происходят тогда, когда что-то, например удар молнии, создает перегрузку в сети и приводит к срабатыванию автоматического выключателя. Поскольку автоматические выключатели спроектированы таким образом, что обеспечивают автоматическое возвращение во включенное состояние, они могут работать от окружающей сети электропитания, в которой находится источник закоротки, восстанавливая подачу электричества.

Однако могут иметь место и более длительные перебои в подаче электроэнергии. Обычно такое случается, когда какое-нибудь событие, например сильный шторм или наводнение, вызывает физическое повреждение в системе передачи электроэнергии. В отличие от краткосрочных перебоев электропитания, восстановление в случае подобных перерывов в обслуживании, как правило, зависит от ремонтных бригад.

Если говорить в общем, то источники бесперебойного питания (ИБП) спроектированы так, чтобы справляться только с краткосрочными перебоями в подаче электроэнергии. (Более подробно об ИБП рассказывается в следующем разделе.) Если ЛВС требует бесперебойной подачи электропитания даже при отсутствии электричества в течение нескольких часов, то в дополнение к резервному питанию, обеспечиваемому ИБП, необходима установка генератора.

Источники бесперебойного питания Перебои в электропитании, вызываемые провисанием проводов или являющиеся следствием отключений, имеют относительно небольшую продолжительность. Проблема таких перебоев решается наилучшим образом с помощью источников бесперебойного питания (ИБП). Уровень обеспечения ЛВС источниками бесперебойного питания зависит от таких факторов, как величина бюджета, тип услуг, которые ЛВС должна предоставлять пользователям, периодичность возникновения подобных перебоев в регионе, а также от типичной продолжительности перебоев, если они случаются.

Резервным питанием должен быть обеспечен каждый стоящий в сети файл-сервер. Если требуются мощные концентраторы проводных соединений, то они тоже должны поддерживаться резервными источниками питания. Наконец, в сетях с расширенной звездообразной топологией, где используются такие устройства межсетевого взаимодействия, как мосты и маршрутизаторы, они также должны быть снабжены резервным питанием, чтобы избежать отказов в системе. Где возможно, резервное питание должно быть обеспечено для всех рабочих областей. Как известно каждому сетевому администратору, мало толку иметь в рабочем состоянии серверы и систему коммутации, если нельзя гарантировать, что компьютеры не отключатся до тех пор, пока пользователи смогут сохранить свои редактируемые текстовые файлы и файлы электронных таблиц.

В общем случае ИБП состоит из аккумуляторных батарей, зарядного устройства инвертора.

Функция инвертора заключается в преобразовании низковольтного напряжения постоянного тока от аккумуляторных батарей в напряжение переменного тока, обычно подаваемого из сети электропитания на сетевые устройства. Зарядное устройство спроектировано так, чтобы поддерживать аккумуляторные батареи в состоянии полного заряда в те периоды, когда силовая сеть функционирует нормально. В соответствии с общим эмпирическим правилом, чем больше батареи в ИБП, тем больше времени он будет способен поддерживать сетевые устройства во время перебоя электропитания.

ИБП разработаны и поставляются рядом производителей и отличаются по следующим характеристикам: емкостью батарей, мощностью, которую можно отбирать от инвертора, и работает ли инвертор все время или только тогда, когда напряжение на входе достигает конкретного уровня.

В общем случае, чем больше функций имеет ИБП, тем он дороже.

Обычно ИБП, которые имеют небольшое количество функций и стоят не дорого, используются только в качестве резервных систем электропитания. Это означает, что они работают в режиме мониторинга электросети. Только если возникает проблема, ИБП включает инвертор, питаемый от аккумуляторных батарей. Время, необходимое для такого переключения, называется временем перехода и имеет продолжительность всего несколько миллисекунд. Поскольку время перехода настолько мало, это, как правило, не составляет проблемы для большинства современных компьютеров, которые спроектированы так, что способны работать по инерции на собственных источниках питания по крайней мере сотню миллисекунд.

ИБП, которые имеют больше функций и стоят дороже, обычно работают в интерактивном режиме. Это означает, что они постоянно подают электроэнергию от инверторов, подпитываемых от аккумуляторных батарей. При этом батареи продолжают заряжаться от сети электропитания. Поскольку инверторы поставляют "свежевыработанное" напряжение переменного тока, такие ИБП дают дополнительную выгоду, гарантируя непопадание на обслуживаемые ими устройства выбросов напряжения из электросети. Но как только напряжение в сети падает, аккумуляторные батареи ИБП плавно переключаются из режима заряда в режим подачи напряжения на инвертор. Как следствие, ИБП этого типа эффективно уменьшают необходимое время перехода до нуля.

Другие ИБП попадают в гибридную категорию. Хотя они считаются интерактивными системами, свои инверторы они не держат все время включенными. Вследствие существования таких различий надо обязательно ознакомиться с функциями ИБП, которые планируется ввести в качестве элемента ЛВС.

В любом случае хороший ИБП должен уметь обмениваться информацией с файл-сервером.

Это важно, поскольку файл-сервер тогда будет предупрежден о необходимости закрытия файлов при снижении мощности батарей ИБП до нижнего предела. Дополнительно после возникновения перебоя в электропитании хороший ИБП сообщает серверу о том, что тот начинает питаться от аккумуляторных батарей, и передает эту информацию всем рабочим станциям в сети.

Резюме • Типы сетевых сред передачи данных, которые могут использоваться в горизонтальной кабельной системе ЛВС, определяются стандартами EIA/TIA.

• Каждый раз после установки кабеля очень важно документировать сделанное.

• Помещение для коммутационного оборудования представляет собой специально спроектированную комнату, используемую для коммутирования сети передачи данных и телефонной сети.

• Магистральная кабельная система включает отрезки магистрального кабеля, главное и промежуточные кросс-соединения, механические кабельные наконечники и коммутационные шнуры, используемые для кросс-соединений магистральных кабелей.

• IEEE и EIA/TIA установили стандарты, которые позволяют после завершения установки сети оценить, работает ли она на приемлемом уровне.

• Кабельные тестеры могут определить общие характеристики отрезка кабеля. Чтобы показать, какие пары проводников кабеля соединены с какими контактами наконечника или концевого разъема, кабельные тестеры используют так называемое картирование соединений.

• Если не уделить соответствующего внимания шуму от силовых линий переменного тока, то он может стать источником проблем в сети.

• Целью соединения защитной земли с открытыми металлическими частями компьютерного оборудования является предотвращение попадания на такие ме таллические части опасного для жизни высокого напряжения, вызванного нарушением проводки внутри устройства.

• Подавители перенапряжения являются эффективным средством в решении проблем, связанных с перепадами и всплесками напряжения.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.