Даешь ЛВС! или Не так страшна Ethernet, как ее спецификации…. Перекрестное соединение на гигабитной скорости

Может быть, кто-то сочтет этот материал несвоевременным — действительно, в то время как «весь цивилизованный мир» переходит на Gigabit Ethernet, мы вдруг выпускаем материал, посвященный 100-мегабитовым сетям на витой паре. Однако не будем спешить с выводами. Цивилизованный мир — это, конечно, хорошо, однако если посмотреть на ЛВС в компьютеризованном офисе «среднестатистической» отечественной компании, то сразу понимаешь одно: «Ученье — свет, а неученых — …».

Каждому специалисту, ответственному за локальную сеть (или, в частном случае, за ее создание «с нуля»), неоднократно приходится отвечать на непростой вопрос: справляется (справится) ли она с возложенными на нее задачами? Будет ли соответствовать новым задачам, которые мы когда-нибудь захотим на нее возложить? Как застраховать себя от необходимости дорогостоящей модификации сети хотя бы на несколько лет? Каким образом обеспечить возможность ее модернизации «малой кровью»? Когда все работает как часы, труд сетевого администратора как надсмотрщика и регулировщика трафика между пользователями — необременителен и довольно прост. Но с появлением проблем именно он часто оказывается сидящим на горячих углях…

В этом материале мы попытались встать на позицию человека, имеющего представление о том, что такое «компьютерное железо», но в сетях разбирающегося, мягко говоря, поверхностно. Ведь далеко не каждый сетевой администратор начинает свою деятельность после окончания соответствующего факультета вуза, прохождения сертификационных курсов и последующей полугодичной стажировки под началом «старших товарищей, умных и чутких». У нас в стране, увы, до сих пор самая популярная IT-профессия — «компьютерщик»: «Да, у нас есть программист… Да, картриджи в принтере он тоже меняет… Да, ОС и ПО при необходимости установит. Что говорите? Не «программист»? Знаете, по правде сказать, я их всех так называю…». И когда количество находящихся в офисе компьютеров становится больше трех, именно перед такими «молодыми специалистами» (как кстати пришелся тут термин из советских времен!) дирекция компании зачастую ставит задачу: «Сделать сеть. Быстро. Дешево. И надежно!». И оказываются они в положении котенка, попавшего не то что в омут, а в самую середину водоворота… ЛВС: что же это такое?

Для начала полезно ознакомиться с «каноническим» определением. Итак, локальная вычислительная сеть — это распределенная система, построенная на базе локальной сети связи и предназначенная для обеспечения физической связности всех компонентов системы, расположенных на расстоянии, не превышающем максимальное для данной технологии. По сути, ЛВС реализует технологию комплексирования и коллективного использования вычислительных ресурсов. Главные преимущества таких распределенных систем состоят в следующем: высокая производительность обработки данных, повышенная модульность и расширяемость, надежность, живучесть, постоянная готовность и низкая стоимость. Также подобное определение нельзя считать полным без ориентации на простоту реконфигурации и минимизацию затрат на дальнейшую модернизацию.

«По верхам»

В реальности типичная «среднестатистическая малая ЛВС» состоит из трех условных классов устройств:

• компьютеров с установленными в них сетевыми адаптерами;
• «кабельного хозяйства», к которому мы отнесем собственно сетевые кабели, патчи, патч-панели и (опционально) шкафы или стойки;
• активного сетевого оборудования, которое также может быть размещено в шкафах или стойках, в том числе в тех же, что и патч-панели (как правило, это коммутаторы и/или концентраторы).

Опять-таки, в самом простом случае все компьютеры в сети просто подключены к одному концентратору или коммутатору (напрямую или через патч-панель — нас пока не интересует). В более сложном случае несколько концентраторов или коммутаторов соединены между собой через разъем Uplink (так называемое «каскадирование»). В еще более сложном — несколько концентраторов (коммутаторов) образуют сегменты сети, «сводимые воедино» еще одним, выделенным коммутатором (а вот тут уже «или концентратором» можно не добавлять — грамотный сетевой администратор, как правило, в данном качестве их использовать избегает). На этом список самых простых и распространенных вариантов построения ЛВС мы пока что закончим.

К слову — специалистам-сетевикам кажется уместным напомнить, что в данном материале нам приходится идти на многие упрощения в связи с его ориентацией на самый широкий круг читателей. Конечно, следование канонам и четкость определений — это неплохо, но все же не хочется ставить потенциального начинающего сетевого администратора в положение героя Марка Твена, который как-то сказал: «До тех пор пока мне на уроке геометрии не объяснили, что круг — это совокупность точек, находящихся на одинаковом расстоянии от центра, — я хорошо знал, что такое круг!».

Сеть «на коленке»

На заре «сетевой эры» нередко при построении отечественных ЛВС допускались отклонения от стандартов на кабельные сети. Зачастую причиной тому была бедность (оптоволоконная кабельная система и оборудование хоть и существенно подешевели, но не сравнялись по стоимости с «медными» решениями), иногда небрежность, а в большинстве случаев — элементарная техническая неграмотность. И если с первой причиной (недостаток денег) все же иногда приходится мириться, то две следующие вполне возможно устранить, так как обусловлены они исключительно «человеческим фактором».

Впрочем, как ни странно, сети, построенные с нарушением стандартов, до поры до времени… работали! Однако только до поры. К примеру, пока не приходилось заменять какое-нибудь сетевое устройство (сетевой адаптер, концентратор и пр.). И вот тут, после замены, всю сеть вдруг начинало непредсказуемым образом «лихорадить»… При этом она могла работать нормально со всеми приложениями, кроме одного, и попытка администратора «прижать его к стене» стоила и времени, и, особенно, нервов. А виновато было не приложение и не сетевая карта, а вся сеть. Вернее — те, кто выбирал оборудование, монтировал кабель и сдавал систему в эксплуатацию, не задумываясь (или не подозревая?) о стандартах. Еще более серьезные проблемы возникали при попытках перевода построенной «с отклонениями» сети с Ethernet на Fast Ethernet. Ведь при высоких скоростях ЛВС становится намного требовательнее к качеству кабельной системы, и те допущения, которые «прощались» на 10 Mbps, часто повергают 100-мегабитовую сеть просто «в состояние ступора».

А если все же «по уму»?

Таким образом, прежде всего стоит раз и навсегда запомнить, что проектирование и инсталляция любой ЛВС подразумевают прежде всего четкое следование соответствующим стандартам и рекомендациям, что и обеспечивает ее нормальное функционирование не в «некоторых», а во всех предусмотренных этими стандартами случаях.

• Современные проводные ЛВС реализуются на базе витых пар и оптоволоконных кабелей.
• Топология определяет общую структуру взаимосвязей между элементами и характеризует сложность интерфейса.
• Методы доступа к физической среде подразделяются на случайный и детерминированный и зависят от топологии сети.

Для начала — немного истории. Сложилось так, что для организации взаимодействия узлов в локальных сетях, построенных на базе классических технологий (Ethernet, Token Ring, FDDI), разработанных еще 15–20 лет назад, применяются разделяемые между группой компьютеров каналы связи (общая шина, кольцо), доступ к которым предоставляется по специальному алгоритму (как правило — метод случайного доступа или метод с передачей маркера доступа по кольцу), т. е. основанные на принципе использования разделяемых сред либо поддерживающие его.

Напротив, современные стандарты и технологии локальных сетей настаивают на частичном или полном отказе от использования разделяемой среды передачи данных и переходе на применение индивидуальных каналов связи компьютера с коммуникационными устройствами сети. То есть так же, как это делается в привычных нам телефонных сетях, где каждый телефонный аппарат соединен с коммутатором на АТС индивидуальной линией. Технологиями, ориентированными на применение индивидуальных линий связи, являются Fast- и Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLAN, ATM и коммутирующие (switching) модификации уже упомянутых классических технологий. Заметим, что некоторые из них, например l00VG-AnyLAN, так и остались в сознании отечественных «сетестроителей» не более чем звучной экзотикой.

Fast Ethernet как развитие классической Ethernet

Основы наиболее популярной на данный момент технологии построения локальных вычислительных сетей — Ethernet — были разработаны специалистами Palo Alto Research Center (PARC) корпорации Xerox в середине 1970-х гг. К промышленной реализации ее спецификации были подготовлены членами консорциума DIX (DEC, Intel, Xerox) и приняты за основу при разработке стандарта IEEE 802.3 в 1980 г. Обратите внимание на даты! По сути, можно констатировать, что изменилось с тех времен не так уж и много…

10-мегабитовая Ethernet устраивала большинство пользователей на протяжении около 15 лет. Однако в начале 90-х г. стала ощущаться ее недостаточная пропускная способность, и следующим существенным шагом развития классической технологии Ethernet стала Fast Ethernet. В 1992 г. группа производителей сетевого оборудования, включая таких лидеров, как SynOptics, 3Com и ряд других, образовали объединение Fast Ethernet Alliance для разработки стандарта на новую технологию, которая бы подытожила и обобщила достижения отдельных компаний в области Ethernet-совместимого высокоскоростного стандарта. Одновременно были начаты работы в институте IEEE по стандартизации новой технологии. Переломав кучу копий, в мае 1995 г. комитет IEEE принял спецификацию Fast Ethernet в качестве стандарта 802.3u (добавив в базовый документ 802.3 главы с 21 по 30). Это и сыграло решающую роль в дальнейшей судьбе технологии, так как обеспечивало преемственность и согласованность сетей 10Base-T и 100Base-T.

От 10- к 100Base-T
Отличия на физическом и канальном уровне стека протоколов модели OSI

Из рисунка (в терминах и категориях семиуровневой модели OSI) видно, что отличия Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Стандарт 100Base-T (802.3u) установил три различные спецификации для физического уровня для поддержки следующих типов кабельных систем:

• 100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP Cat. 5 или экранированной витой паре STP Type 1;
• 100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP Cat. 3, 4 или 5;
• 100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля.

Физические интерфейсы стандарта Fast Ethernet IEEE 802.3u и их основные характеристики

* ОмВ — одномодовое оптоволокно, МмВ — многомодовое оптоволокно.

** Расстояние может быть достигнуто только при дуплексном режиме связи.

*** В нашей стране распространения не получил ввиду принципиальной невозможности поддержки дуплексного режима передачи.

Полнодуплексный режим

Новым в этом стандарте (для узлов сети, поддерживающих спецификации FX и TX) также стала рекомендация относительно обеспечения возможности полнодуплексной работы (full-duplex mode) при соединении сетевого адаптера с коммутатором или же при непосредственном соединении коммутаторов между собой. Специфика работы заключается в том, что каждый узел одновременно передает и принимает кадры данных по каналам Tx и Rx. Скорость обмена до 200 Mbps. На сегодня многие производители декларируют выпуск как сетевых адаптеров, так и коммутаторов с поддержкой этого режима. Однако, увы — из-за разного понимания механизмов его реализации, в частности способов управления потоком кадров, эти продукты не всегда корректно работают друг с другом. Кстати, для тех, кто привык читать статьи «по диагонали»: обратите внимание на то, при каком способе соединения каких устройств между собой становится возможной работа сетевых карт в полнодуплексном режиме. Подсказка: концентраторы (хабы) — в этом списке отсутствуют. И не зря.

Концентраторы и коммутаторы

Наиболее «близкая» нам сеть Fast Ethernet, построенная на основе концентратора (на жаргоне сетевиков — «хаб», от английского hub) и объединяющая несколько десятков пользователей, часто оказывается «недееспособной» в том смысле, что скорость передачи данных в ней будет неприемлемо низкой, а некоторым клиентам может быть вообще отказано в доступе к сетевым ресурсам. Это происходит вследствие роста числа коллизий (см. глоссарий) и увеличения времени ожидания доступа. Ведь концентратор — это обычный усилитель (приемопередатчик-повторитель) электрического сигнала, иногда даже производители по старинке маркируют его как «(Fast) Ethernet repeater». Получив сетевой пакет от одного порта (т. е. от компьютера, который подключен к данному порту), он транслирует его на все остальные порты одновременно (принцип можно грубо определить как «я передал всем, значит, до того, кому надо, тоже дойдет»).

Коммутатор (он же в простонародии «свитч», от англ. switch) — более интеллектуальное устройство: он имеет свой процессор, внутреннюю высокопроизводительную шину и буферную память. Если концентратор просто передает пакеты от одного порта ко всем остальным, то коммутатор выполняет целенаправленную пересылку пакетов между двумя портами на основе MAC-адреса получателя. Это позволяет увеличить производительность сети, так как сводит к минимуму возможность возникновения коллизий, позволяет обслуживать пересылку пакетов между несколькими портами одновременно и т. д.

Заметив, что в последнее время стоимость коммутаторов для сетей Fast Ethernet постепенно приближается к стоимости концентраторов времен начала прошлого года, кратко подытожим преимущества сетей, построенных с их использованием:

• Увеличивается производительность сети путем ее деления на адресно (логически) связанные между собой сегменты.
• Исключается возможность перехвата паролей и прочей передаваемой/принимаемой информации третьей стороной (напомним, что в случае использования концентратора любой пакет транслируется на все подключенные к нему компьютеры).

Если и можно назвать какую-либо (кроме консервативности владельца сети) причину, ограничивающую широкое распространение коммутаторов, то это все же их более высокая стоимость, чем у хабов. Хотя справедливости ради стоит заметить, что скоро у нас, похоже, не будет выбора: все большее количество производителей сетевого оборудования просто-напросто отказываются от концентраторов, предпочитая выпускать новые, более дешевые модели коммутаторов или снижать цены на уже производимые.

Gigabit в конце туннеля?

Конечно, на дворе 2002 год, и даже в нашей стране все больше корпоративных заказчиков уже серьезно присматриваются к Gigabit Ethernet в качестве базового стандарта для своих сетей. Но все-таки в плане массовости именно технология Fast Ethernet (предмет нашего сегодняшнего внимания) продолжает удерживать лидирующие позиции. Более того, отечественные эксперты пророчат долгую жизнь даже «стареньким» сетям Ethernet (10 Mbps), прогнозируя постепенную их модернизацию до 100 Mbps «старшего брата», скоростными возможностями которого типичная офисная сеть будет вполне удовлетворена, наверное, еще не один год. Разумеется, если не планируется проведение телеконференций с десятками участников. Однако по этому поводу у нас в процессе подготовки материала даже родилась одна техническая «шуточка»: стоимость оборудования, которое позволит загрузить сеть на основе Gigabit Ethernet работой, зачастую даже превышает стоимость развертывания этой самой сети. Кроме того, стоит заметить, что проектирование, инсталляция и развертывание сети Gigabit Ethernet — это вряд ли именно то, с чего нужно начинать «практические опыты обустройства ЛВС».

Из истории Ethernet (для интересующихся)

Мало кто знает, что появление Ethernet неразрывно связано с такими краеугольными камнями современной компьютерной индустрии, как Fabless и Core Logic. Эти два понятия трудно перевести на русский, сохранив лаконизм английского языка.

В те времена, когда существовало заблуждение, что дизайн контроллеров (по сути — Core Logic) — удел полупроводниковой индустрии, не без помощи героя нашего рассказа — Гордона Кемпбелла (Gordon A. Campbell) — материализовалась идея самостоятельной разработки, размещенной на мощностях сторонних производителей. С тех пор «безлошадность» (читай — Fabless) в компьютерном мире не считается грехом, а почитается достоянием острого ума.

Для взаимного понимания разработчиков и производителей с благословения Гордона Кемпбелла возник и развился язык описания внутренней структуры чипа — VHDL (Very High Definition Language). Да и само понятие чипа по праву занимает почетное место в чуть ли не бесконечном списке гениальных инициатив мистера Кемпбелла.

Кроме вышеперечисленных, заслуги Гордона Кемпбелла в кратком изложении выглядят так:

• идея перепрограммируемых контроллеров, таких, как EEPROM;
• идея и реализация PC-on-chip;
• организационные работы по становлению Palm Corp.;
• разработка первого IBM-совместимого видеоконтроллера;
• основополагающие работы в области 3D-графики;
• участие в основании компании 3Dfx Interactive.

Настало время назвать компанию, «причастную» к успехам Мистера Кемпбелла — им, к слову, и организованную: Chips & Technologies Inc. В тесном сотрудничестве с Novell более десяти лет назад родился продукт, надолго определивший структуру современных сетевых технологий, — Novell Eagle. Сегодня аббревиатура NE2000 известна всем, кто связан с сетевыми технологиями.

Novell разрабатывала программную модель драйверной поддержки Ethernet, а Chips & Technologies взялась за программирование полупроводниковой логики. Производство было поручено National Semiconductor. Так появился чипсет, состоящий из трех составляющих:

• DP8990 (Network Interface Controller, NIC) — интерфейс для подключения к локальной шине персонального компьютера;
• DP8991 (Serial Network Interface, SNI) — сериализация данных с использованием манчестерского кодирования и механизм обслуживания коллизий;
• DP8992 (Coaxial Transceiver Interface, CTI) — прием и передача данных по коаксиальному кабелю.

Интересный факт: вездесущий Кемпбелл для производства комплектующих Ethernet, в том числе и контроллеров 8992, основал собственную компанию SEEQ Technology.

Позже технология Chipernet (так предварительно именовалась Ethernet) была дополнена возможностями передачи данных по неэкранированной витой паре проводников — UTP (Unshielded Twisted Pair). Важно подчеркнуть, что Ethernet задумывалась как недорогая и эффективная альтернатива в ряду прочих сетевых решений. Поэтому совершенно логично выглядит и расширение возможностей с помощью витой пары.

Одним из лидеров по производству недорогих сетевых контроллеров, использующих Ethernet, стала «Западная Цифровая корпорация», более известная как Western Digital. Это происходило в то время, когда жесткие диски еще не стали «коронным номером» WDC (впоследствии из-за смены интересов разработка сетевых технологий была продана компании SMC). С тех пор знаменитая троица — SMC, 3Com, Intel — правит миром давно уже не NE2000-совместимых сетевых адаптеров.

В мире совместимых с NE2000 устройств акценты расставили три другие компании — Realtek (60% рынка всех сетевых контроллеров), VIA Tehnologies, Winbond Electronics. Последний больше знаком потребителям по торговой марке Compex. Практика

Три источника, три составные части…

По темпам совершенствования своих характеристик, например, увеличению верхней граничной частоты тракта передачи и пропускной способности, кабельные системы практически не уступают современным процессорам с их растущими тактовыми частотами. Уже один этот факт дает основание утверждать, что данное направление относится к числу наиболее динамично развивающихся на рынке информационных технологий. Как и в любой другой области с высокими темпами развития, на этом рынке существуют свои проблемы технического, организационного и маркетингового плана, а в процессе классификации элементов структурированной кабельной системы (СКС), в которую «вписывается» современная компьютерная сеть, сталкиваются различные, часто непримиримые подходы и школы.

Но на сколько бы основных групп и классов «отцы сетестроения» не делили бы компоненты современной сети, для распространения сигналов в ней, помимо устройств доступа, отвечающих за физический интерфейс, требуются как минимум еще две немаловажные детали, участвующие в образовании физической среды передачи, — кабели (мы сознательно ограничимся рассмотрением подсистемы рабочего места и горизонтальной подсистемы «на меди») и разъемы для их соединения. Эти компоненты современной СКС многократно описаны, но необходимость небольшого «попурри» на эту тему обусловлена тем фактом, что, например, невзирая на общее снижение цен на достаточно качественные медные кабели Cat.5e, пользователям зачастую навязывается широкий ассортимент откровенно «базарной» продукции (пригодной разве что для создания домашней сетевой структуры). В более серьезном случае это становится одним из источников постоянной головной боли обслуживающего персонала сетей, которому в большинстве своем приходится обходиться (увы!) без дорогостоящих профессиональных сетевых анализаторов, позволяющих определить почти все неполадки в сети одним нажатием кнопки.

Для применения в качестве базового UTP определен одножильный 4-парный кабель с диаметром проводника 0,51 мм (24 AWG). По другим канонам допускается также использование одножильного кабеля с диаметром проводника 0,64 мм (22 AWG). Для многожильного патч-корда (UTP, те же 100 Ом) актуальна задача обеспечения длительного срока службы, несмотря на частые неминуемые изгибы в процессе эксплуатации. Тут же отметим, что несмотря на определенную «лояльность» стандартов в отношении многожильных кабелей для кроссовых шнуров и подключающих (пользовательских) кабелей (для них стандарт допускает на 20--50% большее затухание в зависимости от того, какому стандарту следуют — американскому или международному), во всем остальном они должны отвечать минимальным требованиям к рабочим характеристикам кабеля горизонтальной системы.

Должна присутствовать маркировка рабочих характеристик для обозначения соответствующей категории. Эти метки не должны заменять собой метки класса безопасности. В качестве примера приведем маркировку, нанесенную на кабель нашей тестовой системы.

Маркировка кабеля

* NVP (Nominal Velocity of Propagation) — номинальная скорость распространения — коэффициент укорочения волны в кабеле. Он показывает, во сколько раз скорость распространения сигнала по витым парам меньше скорости света в вакууме.

О цветовом кодировании и правильности терминирования

При таком порядке подключения пар, указано в таблице, обеспечиваются гарантированные производителем величина и знак распределения задержек распространения сигнала.

Варианты обжима разъемов RJ-45

Стандарты терминирования соединителей
Варианты «A» и «B»

Последнее объясняется просто — с целью уменьшения перекрестных наводок между парами и исключения возможных резонансных явлений при неполном согласовании с нагрузкой неиспользуемых пар (а в некоторых сетевых адаптерах мы обнаружили в гнезде только четыре контакта вместо восьми) проводники свиваются попарно с разным шагом (количеством скруток на единицу длины). По этой же причине желательно также учитывать, что соединение между гнездом и штекером коннектора осуществляется через восемь близко расположенных параллельных контактов, что обусловливает емкостную связь между ними. Степень этого влияния также зависит от способа подключения контактов к соответствующим парам кабеля (см. рисунок). В варианте 568 А пара 2 разъединена парой 1, в последовательности 568 В — пара 3 парой 1.

Стандарт RJ45 (можно встретить название соединителя 8Р8С) пришел в мир компьютерных сетей из телефонии. Он предусматривает несимметричное разъемное соединение. Модульные соединители семейства RJ выпускаются в двух вариантах, ориентированных на кабели с различным типом жилы. Забегая немного вперед, укажем на то, что у гибких коммутационных шнуров (плоских модульных двух-, четырех-, шести- или восьмижильных Cat.3 и четырех витых пар Сат.5) жила состоит из нескольких проволок. Поэтому для изготовления таких кабелей необходимо использовать соединитель с контактом, врезающимся в тело жилы. У монтажного кабеля жила выполнена из монолитного медного проводника, поэтому для монтажа этих кабелей используются соединители с разрезным контактом. Соответственно, если соединитель не предназначен для данного типа кабеля, то и добиться качественного контакта не удастся.

Существует несколько вариантов взаимного расположения проводников относительно контактов коннектора. Для подсоединения всех четырех пар проводников (напомним, что Fast Ethernet использует для работы две пары, четыре вам понадобятся при переходе на гигабитовую сеть) распространены TIA-T568A, TIA-T568B (см. таблицу).

Подключение пар к контактам с несоблюдением стандартов может привести к так называемому разделению пар, т. е. к ситуации, когда соединитель подключается таким образом, что пара состоит из проводов от двух разных скрученных пар. Такая конфигурация иногда позволяет сетевым устройствам обмениваться данными, но часто становится источником трудно диагностируемой проблемы — она подвержена не только избыточным переходным помехам, но и менее устойчива к внешним, в том числе периодически появляющимся в силу специфики расположения кабеля. Результат — ошибки при передаче данных. Такие разделенные пары позволяют выявить кабельные тестеры.

В общем, если опустить ранее сделанные замечания, допускается использовать оба указанных варианта. Однако приведем цитату для тех, кто пытается воспринимать таблицу вариантов как рекомендацию для изготовления crossover-кабелей: «…при условии, что оба конца терминированы по одному и тому же варианту разводки».

Коммутационные шнуры: «прямой» и Crossover

Основные правила прокладки кабеля

Некоторые правила монтажа кабельных UTP-систем, в справедливости которых мы убедились на собственном опыте.

• Во избежание растяжения сила натяжения для 4-парных кабелей не должна превышать 110 Н (усилие примерно в 12 кг). Как правило, усилие свыше 250 Н приводит к необратимым изменениям параметров UTP-кабеля.
• Радиусы изгиба установленных кабелей не должны быть менее четырех (некоторые производители настаивают на восьми) диаметров для кабелей UTP горизонтальной системы. Допустимый изгиб в ходе монтажа не менее 3--4 диаметров.
• Следует избегать излишней нагрузки на кабели, обычно вызываемой их перекручиванием (образование «барашков») во время протяжки или монтажа, чрезмерным натяжением на подвесных участках трасс, туго затянутыми узкими кабельными хомутами (или «пристреленными» скобами).
• Кабели горизонтальной системы должны использоваться в сочетании с коммутационным оборудованием и патч-кордами (или перемычками) той же или более высокой категории рабочих характеристик.
• И, пожалуй, главное, о чем следует помнить на протяжении всех инсталляционных работ, — качество собранной кабельной системы в целом определяется по компоненту линии с наихудшими рабочими характеристиками.

Распределительные панели и абонентские розетки

Патч-панель служит для удобной и быстрой коммутации между собой различных портов и оборудования. С ее помощью можно моментально отконфигурировать рабочие порты для передачи данных, звука и видео. Горизонтальные кабели проходят от розеток на рабочих местах к патч-панелям коммутационного узла, где они представлены как порты пользователей. Соответствующие порты пользователей затем могут быть коммутированы с портами LAN, видеопортами и портами телефонной станции. Однако в условиях малой сети патч-панель приобретает совершенно другой смысл, служа в основном даже не столько средством упорядочивания сетевого хозяйства и быстрой реконфигурации, сколько способом избавить себя от дополнительных проблем при последующей модернизации сети и ее расширении. Понятно, что если, к примеру, купленный изначально концентратор рассчитан на 8 портов, а компьютеров в офисе стало 12 — то это «морока». Как минимум придется покупать еще один концентратор и каскадировать их, как максимум — приобретать коммутатор на 16 или даже 24 порта. Однако если изначально для коммутации была использована достаточно «вместительная» патч-панель (на те же 16 или 24 порта) — то удастся избежать мороки гораздо большей — перекраивания кабельного хозяйства. Патч-панели различаются между собой количеством портов, стандартами, способом коммутации. По количеству портов наиболее распространены 12-, 24- и 48-портовые. Обычно они имеют монтажную ширину 19" (формфактор большинства стандартных шкафов), в них предусматривается место для маркировки каналов.

Следующий и наиболее часто видимый с точки зрения клиента элемент кабельной системы — абонентская розетка. Конструкция модуля минимизирует действия монтажника при подключении к кабелю, позволяет сохранить необходимый радиус изгиба кабеля, не требует применения каких-либо инструментов при размещении модуля в коробке. Контакты розетки могут быть дополнительно прикрыты специальной шторкой, предотвращающей попадание внутрь пыли.

Монтажные шкафы предназначены для размещения в них коммутационного и активного оборудования. Шкафы могут комплектоваться системой охлаждения и вентиляции, стеклянными и металлическими дверями, подвижным плинтусом на четырех колесах с тормозами, замками на двери. Вдоль боковых стенок шкафов обычно имеется достаточно места для укладки пучков проводов и вентиляции. Впрочем, для малых сетей монтажный шкаф все-таки является скорее элементом шика, чем реальной необходимостью. Хотя если есть деньги и желание «сделать красиво»…

Какой инструмент может понадобиться

Для работы с кабелем UTP-типа создана целая гамма достаточно удобного комбинированного инструмента, выполняющего резку кабеля, нормированную кольцевую подрезку для снятия верхней изоляции и зачистку отдельных жил (если это требуется для данного типа оборудования, ведь современные способы монтажа, основанные на технологии врезного контакта, не требуют зачистки).

Не затрагивая специализированный инструмент и оснастку, рекомендуемые для терминирования жил кабеля на коммутационные и распределительные панели (с ними можно познакомиться на сайтах их производителей), мы решили остановиться на инструменте, предназначенном для «повседневных» работ, — обжима вилки на кабеле RJ-45. Его многочисленные варианты различаются как по диапазону выполняемых функций и типов обжимаемых разъемов, так и (достаточно существенно) по срокам службы и цене.

Для мелкого ремонта можно попытаться использовать экономичный пластмассовый инструмент. Однако он пригоден лишь для минимального объема эпизодически выполняемых монтажных работ, и, как показывает практика, для модернизации сети объемом в сотню портов его ресурса может хватить не более чем на полгода-год.

Металлический профессиональный инструмент обеспечивает движение пуансонов строго перпендикулярно к поверхности разъема, что благоприятно сказывается на качестве работы. Как правило, такие инструменты имеют многошарнирный механизм с «трещоткой» для снижения и нормирования прикладываемого к рукояткам усилия. В состав универсальных комплектов, позволяющих обжимать различные типы соединителей, могут входить сменные и дополнительные, расширяющие функциональность матрицы и пуансоны.

Промежуточную по качеству и параметрам позицию занимают простые одношарнирные металлические приспособления, достаточно широко представленные на отечественном рынке. Они имеют упрощенную механическую схему и ограниченный (но все же в 3--10 раз больший, чем у пластмассового) срок службы по причине быстрого износа пуансона. Универсальность подобных инструментов обеспечивается не сменными комплектами, а наличием нескольких поверхностей на их рабочих органах (2 в 1 и 3 в 1).

К слову о тестировании и мониторинге…

Мы не сомневаемся, что в элементарной одноранговой сети из пяти машин вряд ли возникнет задача ежедневного углубленного статистического анализа и еженедельного превентивного тестирования. Однако проводимый в ходе работы над статьей неформальный блиц-опрос в отношении мониторинга, диагностики и тестирования участников разделил владельцев и администраторов сетей на несколько групп, позволив нам сформулировать две крайние точки зрения отнюдь не технического и не финансового плана:

1. Интерес к проведению анализа и аудита сети прямо пропорционален количеству обслуживаемых рабочих станций и вне зависимости от топологии и выполняемых задач асимптотически приближается к нулю (вплоть до полного безразличия), если число клиентов не превышает 15--20. В этом случае чаще всего основными применяемыми на протяжении всей жизни сети «инструментами» являются примитивный кабельный тестер и виртуозное владение утилитами типа ping и tracert. Правда, некоторые респонденты этой группы признают необходимость измерения количественных показателей кабельной системы на момент сдачи в эксплуатацию.
2. Другая крайность — когда большая и богатая компания идет на покупку дорогостоящих средств управления, диагностирования и тестирования сети, но в своей работе ее сетевые администраторы их практически не используют либо используют некоторые наиболее простые из заложенных в них возможностей по причине того, что у них либо «нет времени», либо «у нас и так все работает», и вообще они не понимают, «зачем им это надо», либо на их аппаратной платформе или в существующей конфигурации данные инструменты периодически «виснут», «не все показывают» или «врут». Не хотелось, но придется добавить — зачастую такая ситуация оказывается обусловленной тем, что возможности имеющихся инструментов… просто-напросто превосходят квалификацию тех, кто ими пользуется.

При этом часто понятия диагностики и тестирования сети отождествляются, что на самом деле в корне неверно. Но под диагностикой принято понимать измерение характеристик и мониторинг показателей работы сети в процессе ее эксплуатации, без остановки работы пользователей. Диагностикой сети является, в частности, измерение числа ошибок передачи данных, степени загрузки (утилизации) ее ресурсов или времени реакции прикладного ПО. То есть та работа, которую, на наш взгляд, администратор сети должен выполнять ежедневно.

Тестирование — это процесс активного воздействия на сеть с целью проверки ее работоспособности и определения потенциальных возможностей по передаче сетевого трафика. Как правило, оно проводится с целью проверить состояние кабельной системы (соответствие качества требованиям стандартов), выяснить максимальную пропускную способность или оценить время реакции прикладного ПО при изменении параметров настройки сетевого оборудования или физической сетевой конфигурации. Такие измерения обычно рекомендуется делать, отключив либо заменив работающих в сети пользователей на агентов теста, что, как правило, в реальной жизни приводит к довольно продолжительному блокированию «нормальной работы офиса». К тому же продолжительность процедуры зависит от того, производятся при этом первичные измерения и анализ параметров или сравнение некоторых требуемых параметров с первичными результатами эталонных (паспортных, сертификационных) тестов. Однако в любом случае чаще всего это приводит к тому, что как сама процедура, так и ее исполнители становятся «малопопулярными» и среди рядовых работников, и среди руководящего звена.

Хоть это и выходит за технические рамки, хочется также отметить, что проведение диагностики или тестирования сети часто напрямую зависит от… степени опытности сетевого администратора. «Молодые и зеленые», как правило, диагностируют и тестируют сеть часто и с удовольствием — ибо при этом не столько исправляют или предотвращают проблемы, сколько занимаются самообучением. Впоследствии, когда все эти «игры» (как и любые другие) приедаются, приступить к процессу диагностирования администратора сети могут заставить только действительно серьезные неполадки в ее работе. Ну и, наконец, с появлением по-настоящему серьезного опыта сетевой администратор опять «возвращается» к диагностике и тестированию, но уже не столько в силу юношеского задора и любопытства, сколько в силу понимания необходимости время от времени проводить эту процедуру в качестве профилактики.

Глоссарий

Сетевой адаптер (сетевая карта) — карта расширения, устанавливаемая в рабочую станцию, сервер или другое устройство сети, позволяющая обмениваться данными в сетевой среде. Операционная система через соответствующий драйвер управляет работой сетевого адаптера. Объем задействованных при этом ресурсов адаптера и центрального процессора системы может изменяться от реализации к реализации. На сетевых картах обычно имеется микросхема (либо гнездо для ее установки) «перешиваемой» памяти для удаленной загрузки (Remote Boot), которая может быть использована для создания бездисковых станций.

Коллизия (collision) — искажение передаваемых данных в сети Ethernet, которое появляется при попытке одновременной передачи несколькими сетевыми устройствами. Коллизии — обычные ситуации, возникающие в процессе нормальной работы сетей Ethernet или Fast Ethernet, но неожиданный рост их числа может свидетельствовать о появлении проблем с каким-либо сетевым устройством, особенно когда это не связано с увеличением трафика сети в целом. В общем случае вероятность столкновения пакетов увеличивается при добавлении в домен новых устройств и удлинении сегментов (увеличении физических размеров сети).

Коллизионный домен (конкурирующий домен) — совокупность устройств, соперничающих между собой за право доступа к среде передачи. Задержка распространения сигнала между любыми двумя станциями, которые принадлежат данной области, не должна превышать установленного значения (часто называемого диаметром коллизионного домена и выражаемого в единицах времени). При подключении устройства к коммутатору число коллизионных устройств в домене, соответственно, всегда сокращается до двух.

Горизонтальный кабель предназначен для использования в горизонтальной подсистеме на участке от коммутационного оборудования (например, в кроссовой этажа) до информационных розеток (на рабочих местах).

Кабель для коммутационных (кроссовых) и оконечных (пользовательских) шнуров обычно также состоит из четырех витых пар и по конструкции очень похож на «обычный» UTP-кабель, используемый в горизонтальной подсистеме. Основные отличия между ними заключаются в том, что для придания устойчивости к многократным изгибам и продления срока эксплуатации проводники выполняются многожильными, а изоляция может иметь несколько бoльшую по сравнению с горизонтальным кабелем толщину (около 0,25 мм). Внешняя изоляционная оболочка изготавливается из материала с повышенной гибкостью. На нее должны наноситься такие же маркирующие и идентифицирующие надписи и метки длины.

Утилизация канала связи сети (network utilization) — процент времени, в течение которого канал связи передает сигналы, или иначе — доля пропускной способности канала связи, занимаемой кадрами, коллизиями и помехами. Параметр «Утилизация канала связи» характеризует степень загруженности сети и эффективность использования ее потенциальных возможностей.

Коммутатор (Switch) — многопортовое устройство канального уровня, устанавливающее на время пересылки пакета адресное соединение между отправителем и получателем на основании построенной и сохраненной в нем коммутационной таблицы MAC-адресов. Проще говоря, коммутатор эмулирует соединение принимающего и передающего устройств между собой «напрямую». Однако не следует забывать, что некоторые (чаще всего — примитивные неуправляемые) коммутаторы при перегрузке в сети, т. е. когда проходящий через них трафик превышает их возможности, могут фактически на время «превращаться» в концентраторы.

Автосогласование (Auto Negotiation) — процесс, инициируемый сетевыми устройствами, имеющий целью автоматически настроить соединение для достижения максимальной в данной среде общей скорости. Приоритеты следующие: 100Base-ТХ — полнодуплексная, 100Base-ТХ — полудуплексная, 10Base-T — полнодуплексная и 10Base-T — полудуплексная. Автосогласование определяется стандартом IEEE 802.3 для Ethernet и выполняется за несколько миллисекунд.

Полудуплекс (Half Duplex) — режим, при котором связь осуществляется в двух направлениях, но в каждый момент времени данные могут передаваться лишь в одном из них. В сети (сегменте) на базе концентраторов все устройства могут работать только в полудуплексном режиме, в отличие от сети на базе коммутаторов, которые могут осуществлять передачу как в полнодуплексном, так и в полудуплексном режиме.

Полный дуплекс (Full Duplex) — двунаправленная передача данных. Способность устройства или линии связи передавать данные одновременно в обоих направлениях по одному каналу, потенциально удваивая пропускную способность.

Скорость физического соединения (Wire Speed) — для Ethernet и Fast Ethernet эта величина обычно приводится как максимальное количество пакетов, которое может быть передано через данное соединение. Скорость физического соединения в сетях Ethernet составляет 14 880, а в сетях Fast Ethernet — 148 809 пакетов в секунду.

MAC-адрес (MAC address — Media Access Control address) — уникальный серийный номер, назначаемый каждому сетевому устройству для идентификации его в сети и управления доступом к среде. Для сетевых устройств адреса устанавливаются во время изготовления (специфицируются IEEE), хотя обычно могут быть изменены с помощью соответствующей программы. Именно благодаря тому, что каждая сетевая карта имеет уникальный MAC-адрес, она может эксклюзивно забирать предназначенные ей пакеты из сети. Если MAC-адрес не является уникальным, то не существует способа провести различие между двумя станциями. MAC-адреса имеют длину 6 байт и обычно записываются шестнадцатеричным числом, первые три байта адреса определяют производителя.

Тестовый стенд

Поскольку такое крупномасштабное тестирование сетевого оборудования для нашей лаборатории внове (да и, к слову, в других компьютерных масс-медиа эта тема затрагивается, прямо скажем, чрезвычайно редко), мы пошли, если так можно выразиться, «по пути наименьшего сопротивления», переложив максимум работы на плечи хорошо себя зарекомендовавших отечественных поставщиков готовых решений и системных интеграторов. Так, гипотетические «офисные компьютеры» в нашей «референсной ЛВС» представляют собой серийные модели ПК Bravo от компании K-Trade, сервер является действительно сервером, специально подобранным путем проведения консультаций с сотрудниками киевского офиса Intel и системного интегратора — компании Ulys Systems, а кабельное хозяйство (коммутационные шнуры с обжатыми разъемами, патч-корды, патч-панель и пр.) было предоставлено в готовом для развертывания виде компанией ProNet.

Для тестирования использовались ПК Bravo с процессором AMD Duron 1100 MHz, 256 MB PC133 SDRAM, материнской платой AOpen AK73A (VIA Apollo KT133A), 40 GB HDD (Maxtor D540X), видеокартой PowerColor GeForce2 MX400 (32 MB) и ОС Windows 2000 Pro (SP3).

Сервером выступала система Dell PowerEdge 2500 (процессор Pentium III 1.26 GHz c возможностью установки второго CPU; чипсет ServerWorks HE-SL; 512 MB PC133 ECC SDRAM; контроллер Adaptec AIC-7899 Dual channel Ultra3 (Ultra160)/LVD SCSI; двухканальный SCSI RAID-контроллер с кэш-буфером 128 MB; три SCSI-винчестера (10000 об/мин), объединенных в массив RAID 5; интегрированный Ethernet-контроллер Intel PRO/100+ Server; интегрированная видеоподсистема на базе ATI-Rage XL 8 MB SDRAM; OC Windows 2000 Server). Подобная конфигурация сервера позволила нам уйти от главной проблемы — влияния быстродействия наиболее «нагруженной» дисковой подсистемы на результаты тестирования (ведь в процессе проведения многих тестов все четыре ПК работали с сервером одновременно). Наличие же достаточно высокопроизводительного процессора и сравнительно большого объема памяти на ПК подстраховывали от влияния нежелательных побочных факторов со стороны «рабочих станций». Управление сервером и ПК осуществлялось с единой консоли оператора, функционирующей через KVM-switch Raritan (предоставленный фирмой «Юстар»).

А вот так все это выглядело в собранном виде

Для проведения тестов сетевых адаптеров был собран стенд, позволяющий имитировать работу устройств в пределах одного коллизионного домена. Он построен с использованием оборудования для структурированных кабельных систем фирмы Molex Premise Networks уровня горизонтальной подсистемы ЛВС и включает в себя четыре фрагмента кабеля Molex PN PowerCat.5E UTP длиной 2 × 15 м и 2 × 75 м, подсоединенных к врезным контактам 24-портовой патч-панели Molex Cat.5E.

Схема стенда

Кабели жгутовались и без коробов подвешивались на крюки в стене. Как уже говорилось, в электропроводных системах приходится учитывать не только затухание, но и наводки. В нашем случае, благодаря тому что кабельные фрагменты при их монтаже оказались сложенными вдвое, наводимые низкочастотные помехи от люминесцентных ламп, пролегающих в непосредственной близости от силовых, сигнальных кабелей и т. п., как мы и предполагали, уменьшились (синфазность воздействующей на жгут кабелей помехи).

В процессе создания сегмента было принято решение отказаться от стандартных абонентских розеток. Для имитации их влияния мы раcкроссировали на патч-панели короткие (и, по причинам, уже объясненным выше, крайне «вредные») отрезки того же кабеля длиной 8--10 см.

Таким образом, вместо требуемой для полноты эксперимента одной пары разъемных контактов мы получили возможность подсоединить еще две, включив их в разрыв цепи от концентратора до машины дополнительным коммутационным шнуром. В Тестовой лаборатории обычно не принято доверять даже известным брэндам без соответствующего инструментального подтверждения, поэтому сразу после инсталляции была не только проверена правильность подключения и распределения кабельных жил, но и измерены количественные параметры каждого из отрезков с помощью портативного анализатора OMNIScanner II от Fluke Network.

Fluke OMNIScanner II собственной персоной

Показатели 75-метрового сегмента

Показатели 15-метровых сегментов

Показатели короткого «гнутого» отрезка

Методика

Так как на всех четырех ПК поочередно устанавливались одинаковые сетевые карты, нас, естественно, интересовало создание по возможности разных условий для их функционирования. В конечном итоге мы остановились на той конфигурации, которую можно видеть на схеме стенда — два «длинных» сегмента по 75 и 90 метров, одно «идеальное подключение» (коммуникационный кабель от компьютера напрямую включен в концентратор) и одно короткое «неудобное» соединение через небольшой отрезок перегнутого кабеля. Забегая вперед, отметим, что наши предположения во многом подтвердились — некоторые модели сетевых карт действительно вели себя по-разному в зависимости от длины сегмента, на которой им приходилось работать. Сервер был «отнесен» от концентратора на 15 метров, что вполне соответствует максимальному из реально встречающихся вариантов (в рамках разумного).

Быть может, некоторые удивятся тому, что мы выбрали в качестве устройства, объединяющего абонентов сети, именно концентратор, а не коммутатор. Ответ довольно прост: дело в том, что для создания нагрузки собственно на предмет тестов, т. е. на сетевые карты, коммутатор в сети из четырех клиентов и одного сервера просто-напросто непригоден. Фактически мы специально усложнили задачу, увеличив количество коллизий в сети до того максимального уровня, который вообще реально было получить, с целью выявить слабые места в работе сетевых контроллеров. В случае же использования коммутатора все тесты фактически превратились бы… в исследование производительности его самого. Несколько слов о концентраторе. Как ни странно, мы остановили свой выбор на довольно простой и дешевой модели LG, сделанной на базе чипов Realtek. Произошло это по двум причинам: во-первых, компании уровня Intel, 3Com или Cisco сейчас практически отказались от выпуска концентраторов, а во-вторых, проведенные в рабочем порядке тесты с использованием других моделей (3Com Office Connect и CompuShack 5DT Desktop) показали, что никакого влияния на результаты тестов замена именно этого устройства в нашем случае не оказывала.

Тесты включали в себя исследование производительности с помощью популярного (насколько вообще можно говорить о популярности подобного ПО) пакета eTestingLabs NetBench 7.02 (модифицированный скрипт NIC_nb702, в котором были оставлены размеры пакетов 512, 4K, 16K и 64K), измерения загрузки CPU штатной утилитой Windows 2000 Performance Monitor во время копирования файла объемом 512 MB с одного из клиентов на сервер, а также измерения скорости «встречного» копирования двух файлов объемом 1 GB между двумя клиентами, соединенными crossover-кабелем (проверка корректности и результативности функционирования полнодуплексного режима).

Характеристики адаптеров Fast Ethernet

Результаты тестов

Для начала объясним, почему несмотря на тестирование сетевых карт в диаграммах можно видеть лишь наименования чипов. Дело в том, что несмотря на вполне «честное» с нашей стороны поведение, выражавшееся в использовании не «generic»-драйверов от производителей чипов, а последних доступных версий от производителей карт — никакой разницы в быстродействии между картами, сделанными на базе одних и тех же микросхем, мы не обнаружили.

Типичная «одночиповая» сетевая карта

Результаты тестов в NetBench приводятся в ограниченном объеме по одной причине — во всех остальных случаях они были попросту… совершенно одинаковыми. Лишь тест с размером пакета 16K выявил некоторые особенности в функционировании нашей тестовой сети, а именно разница в результатах, продемонстрированных сетевыми картами, нас и интересовала более всего. Зато данный подтест с лихвой окупил наши ожидания — средняя пропускная способность каждого из четырех клиентов отличалась иногда в несколько раз! Собрав воедино все «отличившиеся» чипы и попытавшись найти какую-то зависимость, мы обратили внимание на то, что наиболее показательные результаты принадлежат сетевым контроллерам Intel и 3Com, и это сразу навело нас на одну очевидную мысль…

Как одна, так и другая компания не удосуживается простым копированием давно всем известной «образцово-показательной схемы классического сетевого чипа»:

Дополнительно они используют так называемые «адаптивные технологии», позволяющие регулировать объем передаваемой в сети информации и величину задержки с тем, чтобы максимально полно использовать возможности конкретного окружения и достигать наибольшей общей пропускной способности сети. Похоже, в нашем случае карты, расположенные на «неудобных» (или, корректности ради, оговоримся — сочтенных неудобными согласно заложенному алгоритму анализа) сегментах, «добровольно уступали» часть полосы своим собратьям, находящимся в лучших условиях. Следует заметить, что выигрыша в общем объеме передаваемых данных это все же не принесло — если сложить все значения пропускной способности по каждому из клиентов, их сумма будет примерно такой же, как в случае с более «прямолинейными» картами. В целом же мы пока воздержимся от оценки этой особенности некоторых сетевых чипов на уровне «хорошо/плохо», ибо в зависимости от конкретных условий функционирования сети и решаемых в ней задач она легко может изменяться в каждом конкретном случае на диаметрально противоположную.

Чипы

3Com 920-ST06/03 . «Умный» чип, явно поддерживающий технологии адаптации к условиям конкретного кабельного окружения (про «неоднозначность» такого подхода уже достаточно было сказано выше). Демонстрирует самую низкую загрузку центрального процессора и достойную поддержку режима полнодуплексной связи. Классический пример хорошего, но недешевого решения.

3Com 3C905CX-TX-M

ASUS PCI-L3C920

3Com/Lucent 40-04834 . Также очень невысокая нагрузка на процессор и достойная поддержка полнодуплексного режима, но несколько более «умеренный» интеллект — что, впрочем, иногда может быть и полезным. Зато и стоимость такого решения ниже в два раза, чем у более нового.

3Com Home Connect 3C450

D-Link DL10050B . А вот это уже классический пример простого, но добротного чипа — никаких попыток учета особенностей конкретной линии, но в то же время полноценный дуплекс и самая низкая среди «брэндов второго уровня» нагрузка на CPU. Условно этот чип с учетом цены карты на его основе можно назвать упрощенным аналогом 3Com/Lucent 40-04834, равным ему практически во всем, но не обладающим адаптационными свойствами и с более высокой нагрузкой на CPU.

D-Link DFE-550TX

Intel (DEC) 21143-PD . Весьма неоднозначный чип, впрочем — при его возрасте… Некие «зачаточные» адаптационные свойства, но неожиданно высокая загрузка процессора и полный провал в тесте на поддержку режима Full Duplex. Стоит при этом упомянуть одну особенность, которую мы заметили при проведении тестов: карта от CompuShack по крайней мере смогла закончить тест на «встречное копирование», хоть и с худшим результатом, а вот Lantech FastLink/TX в середине теста начала просто… регулярно «терять» сеть! Словом, с одной стороны, в системах на основе концентраторов, где поддержка полнодуплексного режима не требуется, карты на 21143-PD вполне могут применяться, с другой же — вряд ли это решение можно назвать оптимальным.

CompuShack Fastline II PCI UTP DEC-Chip

Lantech FastLink/TX

Intel 82550EY . Еще один вариант «сверхинтеллектуального» устройства, отличившийся нелюбовью к длинным сегментам. Поддержка full duplex на высоте, загрузка CPU весьма невысока. По совокупности свойств — ближайший конкурент 3Com 920-ST06/03, но с гораздо более демократичной ценой. Что интересно — уже был однажды случай, когда одна из независимых западных тестовых лабораторий провела сравнительное исследование производительности сетевых чипов Intel и 3Com, после чего обе компании, по-своему трактуя одни и те же цифры… объявили, что по результатам этих тестов их чип лучше, чем у конкурента!

Intel Pro/100S Desktop Adapter
(PCB у Pro/100 M и InBusiness 10/100 аналогична)

Intel 82551QM (карта Intel Pro/100 M). Все сказанное выше об Intel 82550EY может быть повторено и в данном случае, но с одной оговоркой — этот чип «не полюбил» уже другой сегмент нашей тестовой сети. Честно говоря, пока что мы решили просто привести это как факт, как говорится, «as is», поскольку поведение и предпочтения чипов, поддерживающих адаптационные технологии, вполне заслуживают отдельного исследования.

Intel GD82559 (карта InBusiness 10/100). Этому самому дешевому сетевому решению от Intel явно чуть-чуть «убавили сообразительность», впрочем, сохранив все другие положительные свойства чипов этой компании. И даже нагрузка на CPU упала, а поддержка полнодуплексного режима наоборот — лучшая среди всех участников! Вполне удачное решение для «рядовой» машины, как нам кажется.

Myson MTD803A . По дешевизне продукты на базе этого чипа явно конкурируют с основанными на базе микросхем Realtek — и, в общем-то, довольно успешно. Самая низкая среди дешевых чипов нагрузка на процессор, одинаковое с RTL8139C качество поддержки полнодуплексного режима. Однако в последнем чип Myson все же уступает новой версии Realtek — RTL8139D.

Surecom EP-320X-S

Realtek RTL8139C / D-Link DL10038C . Мы объединили эти чипы вместе, так как хоть формально они и разные, но проявили себя совершенно одинаково. При первом же взгляде на результаты тестов на загрузку CPU и поддержку Full Duplex, мы, не сговариваясь, произнесли одно и то же: «Realtek себе не изменил». Вспомнив классиков советской литературы Ильфа и Петрова, можно, перефразировав их изречение, сказать, что «полный дуплекс у этого чипа… какой-то неполный». Впрочем — работают ведь… И стоят недорого.

Allied Telesyn AT-2500TX

CompuShack Fastline PCI UTP Realtek-Chip

D-Link DFE-528TX

Surecom EP-320X-R

Realtek RTL8139D . Вкратце можно просто констатировать, что с точки зрения результатов тестов этот чип является тем же RTL8139C, которому немного «подлечили» поддержку полнодуплексного режима, причем инженерам Realtek не хватило совсем немного, чтобы «дотянуться» до плотной когорты более именитых конкурентов. Однако высокая загрузка центрального процессора — вечная «болячка» чипов этой компании, осталась без изменений.

Lantech FastNet/TX

LG LNIC-10/100Aw

Planet ENW-9504

SMC 83С172ABQF (карта SMC EtherPower II 10/100). Низкая загрузка CPU, высокая скорость полнодуплексного режима, но с увеличением длины сегмента наблюдается некоторое снижение скорости. В целом — добротный и довольно старый сетевой чип без особых претензий, честно выполняющий свою работу. Вот только цену за подобного класса решение хотелось бы видеть немного другой…

SMC EtherPower II 10/100

Заключение

Что ж, надеемся, что этот материал придется по душе «начинающим администраторам и просто интересующимся» — мы постарались органично совместить в нем как теоретические аспекты, так и практические советы, да и результаты тестирования наиболее распространенных на рынке сетевых контроллеров десктопного уровня не будут лишними для «юноши, размышляющего делать сеть из чего». В целом же стоит заметить, что, безусловно, за кадром осталось не то что «не меньше», а даже во много раз больше, чем можно найти в этом материале. Неудивительно — про то, как правильно спроектировать и настроить сеть, пишутся толстые книжки и монографии, а у нас в распоряжении был лишь десяток с небольшим страниц еженедельника. Поэтому не стоит, наверное, рассматривать данную статью как универсальное самодостаточное пособие или, Боже упаси, учебник. Той информации, которая в ней имеется, пожалуй, может хватить только для того, чтобы понять несколько простых истин: во-первых — «не боги горшки обжигают», и кое-что вполне реально научиться делать самостоятельно, во-вторых — перед тем, как это «кое-что» делать, желательно все же получить хотя бы базовый набор знаний о предмете, ну и в-третьих — даже получив этот базовый набор, останавливаться на достигнутом явно не стоит. Невозможно «знать, что такое ЛВС», ее можно только изучать. Сколько? Да хоть всю жизнь!

Продукты предоставлены компаниями:
3Com — «Ингресс», «НИС»
Allied Telesyn — «ИКС-Мегатрейд», ELKO Kiev
ASUS — «Технопарк»
Compu-Shack — N-Tema, Service ASN
D-Link — «Версия»
Intel — K-Trade
Lantech — Compass, N-Tema
LG — DataLux, K-Trade
Planet — MTI, «Энглер-Украина»
SMC — «Ингресс»
Surecom — IT-Link

Беспроводные технологии безусловно начинают лидировать при организации домашних и офисных сетей, но они никогда не заменят проводные, а если это и случится, то не в скором будущем. Основная масса провайдеров монтируют свои провода непосредственно к клиенту, а уж только потом начинается работа WiFi маршрутизаторов. Существует несколько типов кабелей для локальной сети, они отличаются пропускной способностью канала, способом подключения к компьютеру, методом укладки и другими. Рассмотрим по порядку как менялись стандарты, какими они были, и что используется на сегодняшний момент.

Какой бывает кабель для локальной сети

Выбор проводника изначально всегда обусловлен топологией ЛВС, и самыми распространенными являются коаксиальные провода и витая пара. Сейчас широкое распространение находят оптоволоконные технологии, но это пока еще развивающийся стандарт, используемый в основном для прокладывания магистралей на дальние расстояния. Для подключения конечного пользователя применяется не очень широко. Итак, провод для локальной сети Ethernet бывает двух видов:

• Коаксиальный - представляющий собой одножильный провод с экраном, отделенные друг от друга изоляционным материалом или воздушной прослойкой. Очень сильно напоминает телевизионный провод сопротивлением 70 Ом.
• «Витая пара» — состоит из восьми жил, переплетенных между собой попарно. Каждая жила маркируется отдельным цветом для упрощения монтажа. Цвета закреплены и описаны спецификацией и все производители продукции придерживаются этих правил.
• Оптоволоконный или волоконно-оптический - имеет очень сложную конструкцию и довольно дорогой для монтажа. Сигнал в нем передается в виде световых импульсов через специальные световоды.

В 90-х годах прошлого века для построения локальных сетей применялся исключительно коаксиальный провод, и на его основе были разработаны такие известные топологии, как «шина» и «кольцо». Немногим позже появилась топология «звезда» на основе витой пары, которая до настоящего времени является наиболее востребованной и популярной архитектурой для локальной и глобальной сетей. Теперь время остановиться и описать каждый используемый кабель для локальной сети отдельно.

Коаксиальный кабель и используемые разъемы

Этот тип провода является наиболее старым из проводников. Этот шнур имеет одну несущую медную или алюминиевую жилу, которая покрыта толстым слоем изоляционного материала. Далее идет экран, выполненный в виде ленты, опоясывающей центральную жилу ил алюминия или меди. Верхним внешним слоем идет оболочка, защищающая жилы от повреждений, изготавливаемая из полиэтилена или поливинилхлорида. Существует несколько разновидностей такого кабеля, применяемого для ЛВС:

• 10Base 5 - толстая разновидность проводника, с сечением 12 мм и общим сопротивлением 50 Ом для 8-й категории и 75 Ом для 11-й. Скорость передачи данных не превышает 10 Мбит/с на расстояния между конечными узлами до 500 метров.
• 10Base 2 - тонкий, около 6 мм в диаметре, наиболее распространен для организации домашних или небольших офисных сетей. Его сопротивление 50 Ом, но максимальная длина составляет 185 метров при скорости 10 Мбит/с.

Благодаря хорошей изоляции сигнал в проводнике практически не гасится, т.е. пакеты не теряются, и не нужны дополнительные алгоритмы проверки, переданной или принятой информации. Единственным недостатком является довольно высокая стоимость производства и низкая скорость, поэтому впоследствии он был вытеснен «витой парой».

«Витая пара» - разновидности и способы обжима

Кабель для локальной сети «витая пара» получил свое название из-за того, что он состоит из восьми жил, попарно переплетенных между собой. Каждая жила имеет изоляцию строго закрепленного в спецификации цвета. В качестве внешнего изолирующего материала, защищающего сигнал от электромагнитных помех, используется поливинилхлорид или полиэтилен. Существует несколько разновидностей такого кабеля:

• UTP (Unshelded Twisted Pair) - не экранированная модификация, наиболее часто используемая для прокладки домашних или офисных сетей, когда не оказываются сильные помехи на передаваемый сигнал.
• FTP (Foiled Twisted Pair) - кабель с дополнительным экраном из алюминиевой фольги под внешней изоляцией.
• STP (Shelded Twisted Pair) - помимо общего экрана имеет дополнительный, для каждой пары по отдельности.

Витая пара имеет 7 категорий, и, чем больше номер категории, тем провод более защищен от электромагнитного излучения. Для сетей Ethernet применяется кабель 5-й категории (CAT5), который имеет полосу пропускания 100 МГц. Рекомендуется при монтаже новых объектов использовать более совершенную модификацию CAT5e для более высокочастотных сигналов с полосой в 125 МГц.

Витая пара используется для создания соединения на скоростях от 100 Мбит/с до 40 Гбит/с в зависимости от категории и качества самого кабеля и от его длины между конечными устройствами. Обычно длина сегмента не должна превышать 100 м.

Провод должен иметь разъем для подключения в сетевые устройства. Для витой пары используется разъем RJ-45 (8P8C - 8 position and 8 contacts). Внутри коннектора есть специальные канавки с контактами для каждой жилы. Есть несколько вариантов обжима сетевых кабелей: прямой и обратный (кроссовер). Прямой патч-корд применяется для соединения компьютера с маршрутизатором или коммутатором или для соединения активного сетевого оборудования между собой. Кросовый используется довольно редко и служит для соединения двух компьютеров между собой. В настоящее время практически все производители устанавливают «умные» сетевые карты, которым не важно расположение проводков в разъеме, но желательно придерживаться стандартов, и располагать жилы так, как написано в спецификации. Это поможет избежать коллизий в работе всей сети. Чтобы изготовить прямой провод для локальной сети жилы располагаются в следующем порядке на обоих концах:

• бело-оранжевый;
• оранжевый;
• бело-зеленый;
• синий;
• бело-синий;
• зеленый;
• бело-коричневый;
• коричневый.

Чтобы изготовить патч-корд для простоты работы используются специальные клещи - кримпер (или «обжимка» в простонародье). Кримпер позволяет не только равномерно зажать провод в коннекторе, но и правильно обрезать и зачистить изоляцию. В исключительных случаях можно использовать плоскую отвертку или нож, но тогда качество не будет удовлетворительным. Существуют разъемы, которые зажимаются без кримпера, но они предназначены для многожильных мягких проводов и для стандартной витой пары могут не подойти.

Оптоволоконный кабель

Оптоволокно - наиболее прогрессивная технология для передачи сигнала на большие расстояния на огромной скорости. Отличием в передаче сигнала является то, что в качестве импульса используется не электричество, а свет. Свет передается по жилам из стекольного волокна отражаясь от внутренних стенок проводника. Можно одновременно передавать несколько сигналов: они не будут пересекаться или гасить друг друга. Скорость передачи информации по такому кабелю ограничена возможностями только самих сетевых карт или адаптеров. Кабель не подвержен помехам, и выполняется из негорючих материалов.

Стоимость такого кабеля относительно низкая, по сравнению с другими проводниками, но его монтаж может проводиться только квалифицированными сотрудниками с применением высокоточного и дорогого оборудования, поэтому в домашних условиях его использовать практически невозможно. Зато такой проводник нашел широкое применение для прокладки магистралей, ведь расстояния между усилителями сигнала могут достигать сотен километров. Некоторые провайдеры уже предоставляют услугу по подключению оптики в дом, но конечные устройства все равно подключаются по витой паре, поэтому именно она и является основополагающим стандартом для организации сети.

За время развития локальных сетей появилось достаточно много видов кабелей, и все они - результат все более усложняющихся требований стандартов. Некоторые из них уже ушли в прошлое, а некоторые только начинают применяться, и благодаря им появилась возможность осуществить так необходимую нам высокую скорость передачи данных.

В сегодняшней статье я расскажу об основных видах кабелей и разъемов, которые получили распространение при построении проводных локальных сетей.

1)Коаксиальный кабель - один из первых проводников, использовавшихся для создания сетей. Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, заключенного в толстую изоляцию, медной или алюминиевой оплетки и внешней изолирующей оболочки.

Для работы с коаксиальным кабелем используется несколько разъемов разного типа:

• -BNC-коннектор. Устанавливается на концах кабеля и служит для подключения к T-коннектору и баррел-коннектору.
• -BNC T-коннектор. Представляет собой своего рода тройник, который используется для подключения компьютера к основной магистрали. Его конструкция содержит сразу три разъема, один из которых подключается к разъему на сетевой карте, а два других используются для соединения двух концов магистрали.
• -BNC баррел-коннектор. С его помощью можно соединить разорванные концы магистрали или доточить часть кабеля для увеличения радиуса сети и подключения дополнительных компьютеров и других сетевых устройств.
• -BNC-терминатор. Представляет собой своего рода заглушку, которая блокирует дальнейшее распространение сигнала. Без него функционирование сети на основе коаксиального кабеля невозможно. Всего требуется два терминатора, один из которых должен быть обязательно заземлен.

Коаксиальный кабель достаточно подвержен электромагнитным наводкам. От его использования в локальных компьютерных сетях уже давно отказались.

Коаксиальный кабель стал в основном применяться для передачи сигнала от спутниковых тарелок и прочих антенн. Вторую жизнь коаксиальный кабель получил в качестве магистрального проводника высокоскоростных сетей, в которых совмещается передача цифровых и аналоговых сигналов, например, сетей кабельного телевидения.

2)Витая пара в настоящее время является наиболее распространенным кабелем для построения локальных сетей. Кабель состоит из попарно перевитых медных изолированных проводников. Типичный кабель несет в себе 8 проводников (4 пары), хотя выпускается и кабель с 4 проводниками (2 пары). Цвета внутренней изоляции проводников строго стандартны. Расстояние между устройствами, соединенными витой парой, не должно превышать 100 метров.

В зависимости от наличия защиты - электрически заземленной медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, существуют разновидности витой пары:

• -Unshielded twisted pair (UTP, незащищенная витая пара). Кроме проводников с собственной пластиковой защитой никаких дополнительных оплеток или проводов заземления не используется:
• -Foiled twisted pair (F/UTP, фольгированная витая пара). Все пары проводников этого кабеля имеют общий экран из фольги:
• -Shielded twisted pair (STP, защищенная витая пара). В кабеле этого типа каждая пара имеет свою собственную экранирующую оплетку, а также присутствует общий для всех сеточный экран:
• -Screened Foiled twisted pair (S/FTP, фольгированная экранированная витая пара). Каждая пара этого кабеля находится в собственной оплетке из фольги, и все пары помещены в медный экран:
• -Screened Foiled Unshielded twisted pair (SF/UTP, незащищенная экранированная витая пара). Характеризуется двойным экраном из медной оплетки и оплетки из фольги:

Существует несколько категорий кабелей типа витая пара, которые маркируются от CAT1 доCAT7. Чем категория выше, тем более качественный кабель и тем лучшие показатели он имеет. В локальных компьютерных сетях стандарта Ethernet используется витая пара пятой категории (CAT5) с полосой частот 100 МГц. При прокладке новых сетей желательно использовать усовершенствованный кабель CAT5e с полосой частот 125 МГц, который лучше пропускает высокочастотные сигналы.

Для работы с кабелем витая пара используется разъем типа 8P8C (8 Position 8 Contact), называемый RJ-45.

3)Оптоволоконный кабель - самая современная среда передачи данных. Он содержит несколько гибких стеклянных световодов, защищенных мощной пластиковой изоляцией. Скорость передачи данных по оптоволокну крайне высока, а кабель абсолютно не подвержен помехам. Расстояние между системами, соединенными оптоволокном, может достигать 100 километров.

Различают два основных типа оптоволоконного кабеля - одномодовый и многомодовый. Основные различия между этими типами связаны с разным режимам прохождения световых лучей в кабеле. Для обжима оптоволоконного кабеля используется множество разъемов и коннекторов разной конструкции и надежности, среди которых наибольшую популярность получили SC, ST, FC, LC, MU, F-3000, E-2000, FJ и др: Применение оптоволокна в локальных сетях ограничено двумя факторами. Хотя сам оптический кабель стоит относительно недорого, цены на адаптеры и другое оборудование для оптоволоконных сетей достаточно высоки. Монтаж и ремонт оптоволоконных сетей требует высокой квалификации, а для оконцовки кабеля нужно дорогостоящее оборудование. Поэтому оптоволоконный кабель применяется в основном для объединения сегментов больших сетей, высокоскоростного доступа в интернет (для провайдеров и крупных компаний) и передачи данных на большие расстояния.

В проводных локальных сетях для передачи сигнала используется специальный кабель под названием «витая пара». Называется он так, потому что состоит из четырех пар свитых между собой медных жил, что позволяет снизить помехи от различных источников.

Рисунок 2 - Витая пара

Помимо этого витая пара, имеет общую внешнюю плотную изоляцию из поливинилхлорида, которая так же очень мало подвержена электромагнитным помехам. Более того, в продаже можно встретить как неэкранированный вариант кабеля UTP (Unshielded Twisted Pair), так и экранированные разновидности, имеющие дополнительный экран из фольги - или общий для всех пар (FTP - Foiled Twisted Pair), или для каждой пары по отдельности (STP - Shielded Twisted Pair).

Применять дома модификацию витой пары с экраном (FTP или STP) имеет смысл только при больших наводках или для достижения максимальных скоростей при очень большой длине кабеля, которая желательно не должна превышать 100 м. В остальных случаях сгодится более дешевый неэкранированный кабель UTP, который можно найти в любом компьютерном магазине.

Кабель витая пара разделяется на несколько категорий, которые маркируются от CAT1 до CAT7. Но не стоит сразу пугаться такого разнообразия, так как для построения домашних и офисных компьютерных сетей используется в основном кабель без экрана категории CAT5 или его несколько усовершенствованная версия CAT5e. В некоторых случаях, например, когда сеть прокладывается в помещениях с большими электромагнитными наводками, можно воспользоваться кабелем шестой категории (CAT6), имеющий общий экран в виде фольги. Все вышеописанные категории способны обеспечить передачу данных на скоростях 100 Мбит/c при использовании двух пар жил, и 1000 Мбит/с при использовании всех четырех пар.

Схемы обжима и типы сетевого кабеля (витой пары)

Обжимом витой пары называют процедуру закрепления специальных разъемов на концах кабеля, в качестве которых используются 8-контактные коннекторы 8P8C, которые обычно называют RJ-45 (хотя это несколько неверно). При этом разъемы могут быть как неэкранированными для кабеля UTP, так и экранированными для кабелей FTP или STP.

Рисунок 3 - Коннекторы

Избегайте покупки, так называемых коннекторов со вставкой. Они предназначены для использования с мягкими многожильными кабелями и для их установки требуется определенная сноровка.

Для укладки проводов, внутри коннектора нарезаны 8 маленьких канавок (по одной для каждой жилы), над которыми в конце располагаются металлические контакты. Если держать разъем контактами вверх и защелкой к себе, то слева будет располагаться первый контакт, а справа - восьмой. Нумерация контактов важна в процедуре обжима, так что запомните это.

Существует две основные схемы распределения проводов внутри разъемов: EIA/TIA-568А и EIA/TIA-568B.

Рисунок 4- Сетевой кабель

При использовании схемы EIA/TIA-568A провода с первого по восьмой контакт укладываются в следующем порядке: Бело-зеленый, Зеленый, Бело-оранжевый, Синий, Бело-синий, Оранжевый, Бело-коричневый и Коричневый. В схеме EIA/TIA-568В провода идут так: Бело-оранжевый, Оранжевый, Бело-зеленый, Синий, Бело-синий, Зеленый, Бело-коричневый и Коричневый.

Для изготовления сетевых кабелей, используемых при коммутации между собой компьютерных устройств и сетевого оборудования в различных сочетаниях, применяется два основных варианта обжима кабеля: прямой и перекрестный (кроссовый). С помощью первого, самого распространённого варианта, изготавливаются кабели, которые используются для подключения сетевого интерфейса компьютера и прочих клиентских устройств к коммутаторам или маршрутизаторам, а так же соединения между собой современного сетевого оборудования. Второй, менее распространенный вариант, используется для изготовления кроссового кабеля, позволяющего через сетевые карты соединить напрямую между собой два компьютера, без использования коммутационного оборудования. Так же перекрестный кабель вам может понадобиться для объединения старых коммутаторов в сеть через порты up-link. компьютер программный сеть

Что бы изготовить прямой сетевой кабель, необходимо оба его конца обжать по одинаковойсхеме. При этом можно использовать как вариант 568А, так и 568В (применяется гораздо чаще).

Рисунок 5 - Порядок обжима прямого кабеля (1 Гбит/с)

Стоит отметить, что для изготовления прямого сетевого кабеля совсем не обязательно использовать все четыре пары - будет достаточно и двух. В этом случае, с помощью одного кабеля «витая пара» можно подключить к сети сразу два компьютера. Таким образом, если не планируется высокий локальный трафик, расход проводов для построения сети можно уменьшить в два раза. Правда, учтите, что при этом, максимальная скорость обмена данными у такого кабеля упадет в 10 раз - c1 Гбит/с до 100 Мбит/c.

Рисунок 6 - Порядок обжима прямого кабеля (100 Мбит/с).

Как видно из рисунка, в данном примере используются Оранжевая и Зеленая пары. Для обжима второго разъема, место Оранжевой пары занимает Коричневая, а место Зеленой - Синяя. При этом схема подключения к контактам сохраняется.

Для изготовления кроссового (перекрестного) кабеля необходимо один его конец обжать по схеме 568А, а второй - по схеме 568В.

Рисунок 7 - Порядок обжима кроссового кабеля (100 Мбит/с)

В отличие от прямого кабеля, для изготовления кроссовера всегда требуется использовать все 8 жил. При этом перекрестный кабель для обмена данными между компьютерами на скоростях до 1000 Мбит/c изготавливается особенным способом.

Рисунок 8 - Порядок обжима кроссового кабеля (1 Гбит/с)

Один его конец обжимается по схеме EIA/TIA-568В, а другой имеет следующую последовательность: Бело-зелёный, Зелёный, Бело-оранжевый, Бело-коричневый, Коричневый, Оранжевый, Синий, Бело-синий. Таким образом, видим, что в схеме 568А местами поменялись Синяя и Коричневая пары с сохранением последовательности.

Заканчивая разговор о схемах, резюмируем: обжав оба конца кабеля по схеме 568В (2 или 4 пары), получаем прямой кабель для соединения компьютера с коммутатором или роутером. Обжав один конец по схеме 568А, а другой по схеме 568В, получаем кроссовый кабель для соединения двух компьютеров без коммутационного оборудования. Особняком стоит изготовление гигабитного перекрестного кабеля, где требуется специальная схема.

Обжим сетевого кабеля (витой пары)

Для самой процедуры обжимки кабеля нам понадобится специальный обжимной инструмент, называемый кримпером. Кримпер представляет из себя клещи с несколькими рабочими областями.

Рисунок 9 - Ножницы для обжима

В большинстве случаев, ближе к рукояткам инструмента, размещаются ножи для обрезания проводов витой пары. Здесь же в некоторых модификациях можно найти специальную выемку для зачистки внешней изоляции кабеля. Далее, в центре рабочей области, располагается одно или два гнезда для обжимки сетевого (маркировка 8Р) и телефонного (маркировка 6Р) кабелей.

Перед обжимкой разъемов, отрежьте под прямым углом кусок кабеля нужной длины. Затем с каждой его стороны снимите общую внешнюю изоляционную оболочку на 25-30 мм. При этом не повредите собственную изоляцию проводников, находящихся внутри витой пары.

Далее начинаем процесс сортировки жил по цветам, согласно выбранной схеме обжима. Для этого, расплетите и выровняйте провода, после чего разложите их в ряд в нужном порядке, прижав, плотно друг к другу, а затем обрежьте концы ножом кримпера, оставив приблизительно 12-13 мм от края изоляции.

Рисунок 10 - Кабель

Теперь аккуратно одеваем коннектор на кабель, следя за тем, чтобы жилы не перепутались, и каждая из них вошла в свой канал. Проталкивайте жилы до конца, пока они не упрутся в переднюю стенку разъема. При правильной длине концов проводников, все они должны зайти в разъем до упора, а изоляционная оболочка должна обязательно оказаться внутри корпуса. Если это не так, то вытащите жилы и несколько укоротите их.

Рисунок 11 - Правильный и неправильный обжим.

После того, как вы одели разъем на кабель, остается его только там зафиксировать. Для этого вставьте коннектор в соответствующее гнездо, расположенное на обжимном инструменте и до упора плавно сожмите рукоятки.

Конечно, хорошо, когда дома имеется кримпер, ну а что делать, если его нет, а обжать кабель очень нужно? Понятно, что снять внешнюю изоляцию можно с помощью ножа, а для обрезки жил использовать обычные кусачки, но как быть с самой обжимкой? В исключительных случаях для этого можно использовать узкую отвертку или тот же нож.

Установите сверху на контакт отвертку и нажмите на нее так, что бы зубцы контакта врезались в проводник. Понятно, что проделать эту процедуру необходимо со всеми восемью контактами. В заключении продавите центральную поперечную часть для закрепления в разъеме изоляции кабеля.

И напоследок дам небольшой совет: Перед первой обжимкой кабеля и коннекторов купите с запасом, так как хорошо выполнить эту процедуру с первого раза получается далеко не у каждого.

Белорусский Государственный Университет

Информатики и Радиоэлектроники

Кафедра проектирования информационно-компьютерных систем

Отчет по лабораторной работе №1

«Аппаратные средства и оборудование ЛВС»

Выполнили: Проверил:

Цель работы: ознакомиться с основными аппаратными средствами и оборудованием ЛВС.

Ход работы:

1. Какие виды кабелей используются при создании ЛВС?

Коаксиальный (толстый/тонкий Ethernet), кабель на основе витой пары, оптоволоконный кабель(одномодовое/многомодовое).

2. Что такое коаксиальный кабель?

Коаксиальный кабель – электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана.

3. Какие виды коаксиальных кабелей вы знаете?

Толстый и тонкий Ethernet.

4. Что такое «Тонкий Ethernet» и для чего он предназначен?

Тонкий Ethernet распространен значительно шире, чем его «толстый» собрат. Принцип использования у него тот же, но благодаря гибкости кабеля он может присоединяться непосредственно к сетевой плате. Для подключения кабеля используются разъемы BNC (bayonet nut connector), устанавливаемые собственно на кабель, и Т-коннекторы, служащие для отвода сигнала от кабеля в сетевую плату. Разъемы типа BNC бывают обжимные и разборные.

5. Что такое «Толстый Ethernet» и для чего он предназначен?

Толстый Ethernet прокладывается по периметру помещения или здания, и на его концах устанавливаются 50-омные терминаторы.

Из-за своей толщины и жесткости кабель не может подключаться непосредственно к сетевой плате. Поэтому на кабель устанавливаются переходники – «вампиры» – специальные устройства, прокалывающие оболочку кабеля и подсоединяющиеся к его оплетке и центральной жиле. «Вампир» настолько прочно сидит на кабеле, что после установки его невозможно снять без специального инструмента. К «вампиру», подключается трансивер – устройство, согласовывающее сетевую плату и кабель. И наконец, к трансиверу подключается гибкий кабель с 15-контактными разъемами на обоих концах – вторым концом он подсоединяется к разъему AUI (attachment unit interface) на сетевой плате.

Все эти сложности были оправданы только одним – допустимая максимальная длина «толстого» коаксиального кабеля составляет 500 метров. Соответственно одним таким кабелем можно обслужить гораздо большую площадь, чем «тонким» кабелем, максимально допустимая длина которого составляет 185 метров. При наличии некоторого воображения можно представить себе, что «толстый» коаксиальный кабель - это распределенный в пространстве Ethernet-концентратор, только полностью пассивный и не требующий питания.

Других преимуществ у него нет. Из недостатков можно выделить: высокая стоимость самого кабеля, необходимость использования специальных устройств для монтажа, неудобство прокладки и т.п. Это постепенно привело к тому, что «толстый Ethernet» медленно, но верно сошел со сцены, и в настоящее время мало где применяется.

6. В чем различие UTP- и STP-кабелей?

7. Что такое «Т-коннектор»?

Т-коннектор – коннектор, служащий для отвода сигнала кабеля в сетевую плату.

8. Что такое патч-панель?

Патч-панель представляет собой группу розеток RJ-45,смонтированных на пластине шириной 19 дюймов. Это стандартный размер для универсальных коммуникационных шкафов – рэков.

9. Какие виды разъемов для витой пары вы знаете?

S110 – общее название разъемов для подключения кабеля к универсальному кроссу «110» или коммутации между вводами на кроссе;

RJ-11 и RJ-12 – разъемы с шестью контактами. RJ-11 применяются в телефонии общего назначения. RJ-12 используется в телефонных аппаратах, предназначен для работы с офисными мини-АТС.

10. Назовите последовательность цветовой расстановки для типа подключения «компьютер–хаб»?

Прямой обжим(соединение компьютер-хаб):

6-зеленый; бело-зеленый-3

5-бело-синий; синий-4

4-синий; бело-синий-5

3-бело-зеленый; зеленый-6

11. Назовите последовательность цветовой расстановки для типа подключения «компьютер – компьютер»?

Косой обжим(соединение компьютер-компьютер или хаб-хаб):

8-коричневый; бело-оранжевый-1 7-бело- коричневый; оранжевый-2

6-зеленый; бело-зеленый-3

5-бело-синий; синий-4

4-синий; бело-синий-5

3-бело-зеленый; зеленый-6

2-оранжевый; бело-коричневый-7

1-бело-оранжевый; коричневый-8

12. В чём разница подключения «компьютер–хаб» и «компьютер–ком-пьютер»?

«компьютер–хаб» используется прямой обжим

«компьютер–компьютер» используется косой обжим

13. Как скажется на работе устройств некорректная расстановка цветовой последовательность контактов?

При неправильной разводке помимо отсутствия соответствия номерам контактов на концах кабеля, легко выявляемого с помощью простейшего тестера, возможна более неприятная вещь – появление «разбитых пар» (spirited pairs). Для выявления такого брака обычного тестера недостаточно, так как электрический контакт между соответствующими контактами на концах кабеля обеспечивается и с виду все как будто бы нормально. Но такой кабель не сможет обеспечить нормальное качество соединения даже в 10-мегабитовой сети

на расстояние более 40 – 50 метров.

14. Как называется устройство для снятия изоляции и обжимки разъемов?

Используют специальный инструмент, лезвие резака которого выступает ровно на толщину внешней изоляции. Называется он «Обжимник».

15. Оптоволоконные кабели – это…?

Оптоволоконные кабели – наиболее перспективная и обеспечивающая наибольшее быстродействие среда распространения сигналов для локальных сетей и телефонии. В локальных сетях оптоволоконные кабели используются для работы по протоколам ATM и FDDI.

16. Принцип работы оптоволоконных кабелей?

Оптоволокно , как понятно из его названия, передает сигналы с помощью импульсов светового излучения. В качестве источников света используются полупроводниковые лазеры, а также светодиоды. Оптоволокно подразделяется на одномодовое и многомодовое.

17. Какие типы оптоволоконных кабелей вы знаете?

Оптоволокно подразделяется на одномодовое и многомодовое .

18. Достоинства, недостатки и область применения одномодового опто-волокна.

Одномодовое волокно очень тонкое, его диаметр составляет порядка 10 микрон. Благодаря этому световой импульс, проходя по волокну, реже отражается от его внутренней поверхности, это обеспечивает меньшее затухание. Соответственно одномодовое волокно обеспечивает большую дальность без применения повторителей. Теоретическая пропускная способность одномодового волокна составляет 10 Гбит/с. Его основные недостатки – высокая стоимость и высокая сложность монтажа. Одномодовое волокно применяется в основном в телефонии.

19. Достоинства, недостатки и область применения многомодовго оптоволокна.

Многомодовое волокно имеет больший диаметр – 50 или 62,5 микрона. Этот тип оптоволокна чаше всего применяется в компьютерных сетях. Большее затухание в многомодовом волокне объясняется более высокой дисперсией света в нем, из-за которой его пропускная способность существенно ниже – теоретически она составляет 2,5 Гбит/с. Для соединения оптического кабеля с активным оборудованием применяются специальные разъемы. Наиболее распространены разъемы типа SC и ST.

20. Кабель какого типа лучше использовать для «домашней сети», где количество компьютеров не превышает 30 шт?

Витая пара 5-й категории. Т.к. у нас сеть домашняя, то в соотношении цена качество приоритетно будет использование витой пары, так как оптоволокно будет дороже и не столь оптимальным вариантом, а Ethernet , будет являться не столь быстрым и удобным в использовании.

21. В чем заключается основное преимущество структурированной кабельной системы?

Структурированная кабельная система, построенная на основе витой пары 5-й категории, имеет очень большую гибкость в использовании. Ее идея заключается в следующем: на каждое рабочее место устанавливается не менее двух (рекомендуется три) четырехпарных розеток RJ-45 . Каждая из них отдельным кабелем 5-й категории соединяется с кроссом или патч-панелью, установленной в специальном помещении – серверной. В это помещение заводятся кабели со всех рабочих мест, а также городские телефонные вводы, выделенные линии для подключения к глобальным сетям и т.п. В помещении, естественно, монтируются серверы, а также офисная АТС, системы сигнализации и прочее коммуникационное оборудование.

Благодаря тому что кабели со всех рабочих мест выведены на общую па-

нель, любую розетку можно использовать как для подключения рабочего места к ЛВС, так и для телефонии, или вообще чего угодно.

22. Для чего используется цветовая маркировка проводов в кабелях UTP?

Для удобства. Чтобы при расключении в патч-корды с различных сторон кабеля, было легче правильно расключить провода витой пары.

Вывод: в ходе лабораторной работы изучен теоретический материал, а также даны ответы на контрольные вопросы.

За время развития локальных сетей появилось достаточно много видов кабелей, и все они – результат все более усложняющихся требований стандартов. Некоторые из них уже ушли в прошлое, а некоторые только начинают применяться, и благодаря им появилась возможность осуществить так необходимую нам высокую скорость передачи данных.
В сегодняшней статье я расскажу об основных видах кабелей и разъемов , которые получили распространение при построении проводных локальных сетей.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель – один из первых проводников, использовавшихся для создания сетей. Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, заключенного в толстую изоляцию, медной или алюминиевой оплетки и внешней изолирующей оболочки:Для работы с коаксиальным кабелем используется несколько разъемов разного типа :

Устанавливается на концах кабеля и служит для подключения к T-коннектору и баррел-коннектору.. Представляет собой своего рода тройник, который используется для подключения компьютера к основной магистрали. Его конструкция содержит сразу три разъема, один из которых подключается к разъему на сетевой карте, а два других используются для соединения двух концов магистрали.. С его помощью можно соединить разорванные концы магистрали или доточить часть кабеля для увеличения радиуса сети и подключения дополнительных компьютеров и других сетевых устройств.. Представляет собой своего рода заглушку, которая блокирует дальнейшее распространение сигнала. Без него функционирование сети на основе коаксиального кабеля невозможно. Всего требуется два терминатора, один из которых должен быть обязательно заземлен.

Коаксиальный кабель достаточно подвержен электромагнитным наводкам. От его использования в локальных компьютерных сетях уже давно отказались.
Коаксиальный кабель стал в основном применяться для передачи сигнала от спутниковых тарелок и прочих антенн. Вторую жизнь коаксиальный кабель получил в качестве магистрального проводника высокоскоростных сетей, в которых совмещается передача цифровых и аналоговых сигналов, например, сетей кабельного телевидения.

Витая пара

Витая пара в настоящее время является наиболее распространенным кабелем для построения локальных сетей. Кабель состоит из попарно перевитых медных изолированных проводников. Типичный кабель несет в себе 8 проводников (4 пары), хотя выпускается и кабель с 4 проводниками (2 пары). Цвета внутренней изоляции проводников строго стандартны. Расстояние между устройствами, соединенными витой парой, не должно превышать 100 метров.

В зависимости от наличия защиты – электрически заземленной медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, существуют разновидности витой пары :

Unshielded twisted pair (UTP , незащищенная витая пара). Кроме проводников с собственной пластиковой защитой никаких дополнительных оплеток или проводов заземления не используется:Foiled twisted pair (F/UTP , фольгированная витая пара). Все пары проводников этого кабеля имеют общий экран из фольги:Shielded twisted pair (STP , защищенная витая пара). В кабеле этого типа каждая пара имеет свою собственную экранирующую оплетку, а также присутствует общий для всех сеточный экран:Screened Foiled twisted pair (S/FTP , фольгированная экранированная витая пара). Каждая пара этого кабеля находится в собственной оплетке из фольги, и все пары помещены в медный экран:Screened Foiled Unshielded twisted pair , незащищенная экранированная витая пара). Характеризуется двойным экраном из медной оплетки и оплетки из фольги:

Существует несколько категорий кабелей типа витая пара, которые маркируются от CAT1 до CAT7 . Чем категория выше, тем более качественный кабель и тем лучшие показатели он имеет. В локальных компьютерных сетях стандарта Ethernet используется витая пара пятой категории (CAT5) с полосой частот 100 МГц. При прокладке новых сетей желательно использовать усовершенствованный кабель CAT5e с полосой частот 125 МГц, который лучше пропускает высокочастотные сигналы.

Для работы с кабелем витая пара используется разъем типа 8P8C (8 Position 8 Contact), называемый RJ-45 :

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель – самая современная среда передачи данных. Он содержит несколько гибких стеклянных световодов, защищенных мощной пластиковой изоляцией. Скорость передачи данных по оптоволокну крайне высока, а кабель абсолютно не подвержен помехам. Расстояние между системами, соединенными оптоволокном, может достигать 100 километров.

Различают два основных типа оптоволоконного кабеля – одномодовый и многомодовый . Основные различия между этими типами связаны с разным режимам прохождения световых лучей в кабеле.Для обжима оптоволоконного кабеля используется множество разъемов и коннекторов разной конструкции и надежности, среди которых наибольшую популярность получили SC, ST, FC, LC, MU, F-3000, E-2000, FJ и др:
Применение оптоволокна в локальных сетях ограничено двумя факторами. Хотя сам оптический кабель стоит относительно недорого, цены на адаптеры и другое оборудование для оптоволоконных сетей достаточно высоки. Монтаж и ремонт оптоволоконных сетей требует высокой квалификации, а для оконцовки кабеля нужно дорогостоящее оборудование. Поэтому оптоволоконный кабель применяется в основном для объединения сегментов больших сетей, высокоскоростного доступа в интернет (для провайдеров и крупных компаний) и передачи данных на большие расстояния.