Для соединения компьютеров в сети используются кабели различных типов, какой из них передающий
Обновлено: 21.11.2024
Здесь мы рассмотрим самые основные функции сети и пакетов.
Сеть
- Компьютерные сети похожи на телефонную систему для компьютеров.
- Компьютер выполняет "вызов" для обмена данными с другим компьютером.
- Общение всегда осуществляется только байтами
- Стоит знать основы, поскольку вы постоянно пользуетесь сетью
- Когда вы просыпаетесь, сколько времени проходит перед использованием сети?
Компьютерные сети сложны в деталях, но основные идеи того, как все это работает, удивительно просты, и это то, что мы собираемся изучить.
LAN — локальная сеть
- Начните с малого.
- LAN – локальная сеть
- Один дом, один этаж здания
- Позже покажите масштабирование до всемирной сети Интернет.
- Две суперпопулярные технологии локальных сетей:
– Ethernet, проводная локальная сеть;
– Wi-Fi, беспроводная локальная сеть.
Мы начнем с технологии LAN (локальной сети), которая позволяет соединить от 2 до 50 компьютеров в доме или на одном этаже здания.
Локальная сеть Ethernet — пропускная способность
- Очень популярная технология проводных локальных сетей, 1974 г.
- Провода толщиной с соломинку.
- Максимальная длина провода – 100 метров.
- Провода часто желтые или синие.
- Разъем RJ-45, как у большого телефонного разъема.
- скорость пропускной способности — бит в секунду
- Обычные значения пропускной способности:
– 100 мегабит, 100 миллионов бит в секунду, или 100 Мбит/с
– 1 гигабит, 1 миллиард бит в секунду, или 1 Гбит/с, 1000 Мбит/с. - путаница с буквой "b" - обратите внимание, что "mbps" и "gbps" относятся к битам, а не к байтам
- Скорость передачи данных обычно указывается в битах в секунду, как указано выше.
Разъем Ethernet RJ45
Кабели Ethernet, подключенные к задней панели маршрутизатора Wi-Fi (Linksys WRT54g)
Ethernet — чрезвычайно распространенный и влиятельный стандарт проводных локальных сетей, поэтому мы начнем с него. Длина кабеля Ethernet обычно ограничена 100 метрами в соответствии с его «местной» ориентацией. Типичное приложение LAN представляет собой объединение в сеть компьютеров в одной комнате или на одном этаже здания. Наиболее распространенной формой подключения Ethernet является 100base-T (100 мегабит) с разъемами RJ-45 на концах. Разъем RJ-45 размером с мизинец напоминает широкий штекер телефонного провода.
Пакеты — данные отсюда туда
- напр. отправить файл изображения между компьютерами, подключенными к сети Ethernet
- Это вариант локальной сети с одним переходом (позже масштабирование до всего мира)
- напр. 50 КБ изображение.jpg
- 50 000 байт
- Как отправить файл image.jpg по сети?
- Использовать пакеты
- Разделить байты файла image.jpg на пакеты
- Скажем, каждый пакет имеет размер 1500 байт (варьируется)
- Затем файл image.jpg делится примерно на 32 пакета.
- Сеть передает по одному пакету за раз
Мы начнем с простейшего случая, когда два компьютера подключены кабелем Ethernet, и мы хотим отправить файл изображения в формате jpeg размером 50 КБ с одного компьютера на другой. Это случай «одного перехода». Сеть между двумя компьютерами, разделенными только кабелем Ethernet. Позже мы масштабируем это до случая полного Интернета с двумя компьютерами, расположенными в разных частях мира. Первый вопрос: как байты файла изображения на одном компьютере отправляются на другой компьютер по кабелю Ethernet (или по Wi-Fi)?
Для передачи 50 КБ изображения разбиваются на пакеты. Пакет является естественной единицей передачи в сети. В этом случае, скажем, каждый пакет имеет размер около 1500 байт (типичный размер пакета), тогда байты изображения размером 50 КБ можно разделить примерно на 32 пакета по 1500 байт каждый. Не обязательно, чтобы все пакеты были одинакового размера, просто каждый байт изображения отправляется в том или ином пакете.
Ethernet — отправка одного пакета
- Посмотрите на передачу одного 1500-байтового пакета
- Каждый байт состоит из 8 бит, например. 0 1 1 0 1 0 1 0
- 1500 байт * 8 бит на байт = всего 12 000 бит
- Отправить каждый байт (небольшое упрощение):
-Пройтись по всем битам, слева направо
-На каждую 1 подать 3 вольта на провод
-На каждый 0, подайте на провод 0 вольт - Чтобы получить пакет:
-Следуйте схеме 3 вольт / 0 вольт, поступающих по проводу
- Соберите 0 и 1 в группы по 8, чтобы получить каждый байт - цифровая передача — только 0 и 1
- Двигается со скоростью около 2/3 скорости света (варьируется)
Ethernet предоставляет основные средства для передачи пакетов между двумя компьютерами, соединенными кабелем Ethernet. Скажем, у нас есть пакет из 1500 байт информации, которую мы хотим отправить. Каждый байт состоит из 8 бит, так что нужно отправить 12 000 бит, где каждый бит равен 0 или 1. Вот упрощенное описание того, как это работает: кабель Ethernet состоит из двух проводов, соединяющих компьютеры. Отправляющий компьютер мог считывать 12000 бит по порядку, и для каждого 1 бита между проводами помещалось 3 вольта, а для каждого 0 бита между проводами помещалось 0 вольт. Принимающий компьютер может следить за ходом, отмечая последовательность 3В/0В на проводах с течением времени, и таким образом получает 12000 бит. На самом деле самый последний Ethernet содержит 4 пары проводов и поддерживает отправку информации в обоих направлениях и с более сложной схемой напряжения. Однако этот шаблон прохождения битов и изменения напряжения для «отправки» каждого бита, по сути, и является тем, как все это работает.
Контрольная сумма и ошибки
- контрольные суммы обнаруживают ошибки передачи
- Разрешить получателю определять правильность получения пакета
- Пример схемы контрольной суммы:
-Каждый байт представляет собой число от 0 до 255.
-Отправитель складывает все байты пакета, скажем, сумма 157231.
-Возьмите последние 2 цифры, 31. , как "контрольная сумма" пакета
-Отправитель добавляет байт контрольной суммы в конец пакета
-Получатель: суммирует полученные байты, проверяет совпадение контрольной суммы
Контрольная сумма не совпадает указывает на повреждение данных
Получатель просит отправителя повторно отправить этот пакет - Очень вероятно обнаружение ошибок
- Не идеально — 2 ошибки могут свести на нет
- Используемые схемы контрольных сумм лучше, чем просто сумма
- Контрольные суммы используются очень широко:
ethernet, USB, Wi-Fi, . все! - Вот как ваши файлы передаются правильно
- Вспомните аналого-цифровую тему: когда данные представляют собой числа, многие полезные алгоритмы становятся простыми. Еще одним примером являются контрольные суммы.
Пример контрольной суммы пакета:
Каждый пакет содержит дополнительные байты контрольной суммы, поэтому получатель пакета может определить, не были ли повреждены некоторые биты в пакете при передаче. Простым примером схемы контрольной суммы может быть: пройтись по всем байтам и сложить их все. Контрольная сумма — это последние 2 цифры суммы всех байтов; отправить эту контрольную сумму как дополнительный байт вместе с остальными данными пакета. Получатель может выполнить то же вычисление — сложить все байты — чтобы убедиться, что они получают одинаковую контрольную сумму. Фактический алгоритм контрольной суммы более сложен, чем простое сложение байтов, и более способен обнаруживать ошибки. Контрольная сумма вероятностная, не выявляющая 100% ошибок; существует микроскопическая вероятность того, что ошибка произойдет, но контрольная сумма ее не уловит.
Контрольная сумма позволяет получателю заметить, что пакет не прошел должным образом, и заставить отправителя повторно отправить этот пакет. Большинство пакетов проходят нормально, но повторная отправка нескольких пакетов происходит постоянно. Таким образом, когда вы отправляете файл JPEG из одного места в другое, он проходит правильно, вплоть до последнего бита.
Чтобы построить надежную сеть и защитить ее, вам необходимо понимать устройства, входящие в ее состав.
Что такое сетевые устройства?
Сетевые устройства или сетевое оборудование — это физические устройства, необходимые для связи и взаимодействия между оборудованием в компьютерной сети.
Типы сетевых устройств
Вот общий список сетевых устройств:
- Центр
- Переключиться
- Маршрутизатор
- Мост
- Шлюз
- Модем
- Повторитель
- Точка доступа
Концентраторы соединяют несколько компьютерных сетевых устройств вместе. Концентратор также действует как повторитель, поскольку он усиливает сигналы, которые ухудшаются после прохождения больших расстояний по соединительным кабелям. Концентратор является самым простым в семействе сетевых устройств, поскольку он соединяет компоненты локальной сети с одинаковыми протоколами.
Концентратор можно использовать как с цифровыми, так и с аналоговыми данными, при условии, что его настройки настроены для подготовки к форматированию входящих данных. Например, если входящие данные имеют цифровой формат, концентратор должен передавать их в виде пакетов; однако, если входящие данные являются аналоговыми, то концентратор передает их в форме сигнала.
Концентраторы не выполняют функции фильтрации или адресации пакетов; они просто отправляют пакеты данных на все подключенные устройства. Концентраторы работают на физическом уровне модели взаимодействия открытых систем (OSI). Существует два типа концентраторов: простые и многопортовые.
Переключить
Коммутаторы обычно играют более интеллектуальную роль, чем концентраторы.Коммутатор — это многопортовое устройство, повышающее эффективность сети. Коммутатор поддерживает ограниченную маршрутную информацию об узлах внутренней сети и позволяет подключаться к таким системам, как концентраторы или маршрутизаторы. Нити локальных сетей обычно подключаются с помощью коммутаторов. Как правило, коммутаторы могут считывать аппаратные адреса входящих пакетов, чтобы передавать их соответствующему адресату.
Использование коммутаторов повышает эффективность сети по сравнению с концентраторами или маршрутизаторами благодаря возможности виртуальных каналов. Коммутаторы также улучшают сетевую безопасность, поскольку виртуальные каналы труднее исследовать с помощью сетевых мониторов. Вы можете думать о коммутаторе как об устройстве, которое сочетает в себе лучшие возможности маршрутизаторов и концентраторов. Коммутатор может работать либо на канальном уровне, либо на сетевом уровне модели OSI. Многоуровневый коммутатор может работать на обоих уровнях, что означает, что он может работать и как коммутатор, и как маршрутизатор. Многоуровневый коммутатор — это высокопроизводительное устройство, поддерживающее те же протоколы маршрутизации, что и маршрутизаторы.
Коммутаторы могут подвергаться распределенным атакам типа "отказ в обслуживании" (DDoS); защита от наводнений используется для предотвращения остановки коммутатора вредоносным трафиком. Безопасность портов коммутатора важна, поэтому обязательно защитите коммутаторы: отключите все неиспользуемые порты и используйте отслеживание DHCP, проверку ARP и фильтрацию MAC-адресов.
Маршрутизатор
Маршрутизаторы помогают передавать пакеты к месту назначения, прокладывая путь через море взаимосвязанных сетевых устройств, использующих различные сетевые топологии. Маршрутизаторы — это интеллектуальные устройства, и они хранят информацию о сетях, к которым они подключены. Большинство маршрутизаторов можно настроить для работы в качестве брандмауэров с фильтрацией пакетов и использования списков контроля доступа (ACL). Маршрутизаторы в сочетании с блоком обслуживания канала/блоком обслуживания данных (CSU/DSU) также используются для перевода из кадрирования LAN в кадрирование WAN. Это необходимо, поскольку локальные и глобальные сети используют разные сетевые протоколы. Такие маршрутизаторы называются граничными маршрутизаторами. Они служат внешним соединением локальной сети с глобальной сетью и работают на границе вашей сети.
Маршрутизатор также используется для разделения внутренних сетей на две или более подсети. Маршрутизаторы также можно внутренне подключать к другим маршрутизаторам, создавая зоны, работающие независимо. Маршрутизаторы устанавливают связь, поддерживая таблицы о пунктах назначения и локальных соединениях. Маршрутизатор содержит информацию о подключенных к нему системах и о том, куда отправлять запросы, если пункт назначения неизвестен. Маршрутизаторы обычно передают маршрутную и другую информацию, используя один из трех стандартных протоколов: протокол маршрутной информации (RIP), протокол пограничного шлюза (BGP) или протокол открытия кратчайшего пути (OSPF).
Маршрутизаторы — это ваша первая линия защиты, и они должны быть настроены так, чтобы пропускать только тот трафик, который разрешен сетевыми администраторами. Сами маршруты могут быть настроены как статические или динамические. Если они статичны, их можно настроить только вручную, и они останутся такими до тех пор, пока не будут изменены. Если они динамические, они узнают о других маршрутизаторах вокруг них и используют информацию об этих маршрутизаторах для построения своих таблиц маршрутизации.
Маршрутизаторы – это устройства общего назначения, которые соединяют две или более разнородных сетей. Обычно они предназначены для компьютеров специального назначения с отдельными входными и выходными сетевыми интерфейсами для каждой подключенной сети. Поскольку маршрутизаторы и шлюзы являются основой больших компьютерных сетей, таких как Интернет, у них есть специальные функции, которые обеспечивают им гибкость и способность справляться с различными схемами сетевой адресации и размерами кадров посредством сегментации больших пакетов на более мелкие пакеты, соответствующие новой сети. компоненты. Каждый интерфейс маршрутизатора имеет собственный модуль протокола разрешения адресов (ARP), собственный адрес локальной сети (адрес сетевой карты) и собственный адрес интернет-протокола (IP). Маршрутизатор с помощью таблицы маршрутизации знает маршруты, по которым пакет может пройти от источника к месту назначения. Таблица маршрутизации, как и в мосте и коммутаторе, динамично растет. При получении пакета маршрутизатор удаляет заголовки и трейлеры пакета и анализирует заголовок IP, определяя адреса источника и получателя и тип данных, а также отмечая время прибытия. Он также обновляет таблицу маршрутизаторов новыми адресами, которых еще нет в таблице. Информация о заголовке IP и времени прибытия вводится в таблицу маршрутизации. Маршрутизаторы обычно работают на сетевом уровне модели OSI.
Мост
Мосты используются для соединения двух или более хостов или сегментов сети вместе. Основная роль мостов в сетевой архитектуре заключается в хранении и пересылке кадров между различными сегментами, которые соединяет мост. Они используют адреса аппаратного управления доступом к среде (MAC) для передачи кадров. Просматривая MAC-адреса устройств, подключенных к каждому сегменту, мосты могут пересылать данные или блокировать их передачу.Мосты также можно использовать для соединения двух физических локальных сетей в более крупную логическую локальную сеть.
Мосты работают только на физическом уровне и уровне канала данных модели OSI. Мосты используются для разделения больших сетей на более мелкие участки, располагаясь между двумя физическими сегментами сети и управляя потоком данных между ними.
Мосты во многом похожи на концентраторы, включая тот факт, что они соединяют компоненты локальной сети с одинаковыми протоколами. Однако мосты фильтруют входящие пакеты данных, известные как кадры, по адресам перед их пересылкой. Поскольку он фильтрует пакеты данных, мост не вносит изменений в формат или содержимое входящих данных. Мост фильтрует и пересылает кадры по сети с помощью таблицы динамического моста. Таблица мостов, которая изначально пуста, содержит адреса LAN для каждого компьютера в LAN и адреса каждого интерфейса моста, который соединяет LAN с другими LAN. Мосты, как и концентраторы, могут быть простыми или многопортовыми.
В последние годы мосты в основном потеряли популярность и были заменены коммутаторами, которые предлагают больше функций. На самом деле коммутаторы иногда называют «многопортовыми мостами» из-за того, как они работают.
Шлюз
Шлюзы обычно работают на транспортном и сеансовом уровнях модели OSI. На транспортном уровне и выше существует множество протоколов и стандартов от разных поставщиков; шлюзы используются для борьбы с ними. Шлюзы обеспечивают преобразование между сетевыми технологиями, такими как Open System Interconnection (OSI) и протокол управления передачей/Интернет-протокол (TCP/IP). По этой причине шлюзы соединяют две или более автономные сети, каждая со своими алгоритмами маршрутизации, протоколами, топологией, службой доменных имен, а также процедурами и политиками сетевого администрирования.
Шлюзы выполняют все функции маршрутизаторов и даже больше. По сути, маршрутизатор с добавленным функционалом трансляции является шлюзом. Функция, выполняющая преобразование между различными сетевыми технологиями, называется преобразователем протоколов.
Модем
Модемы (модуляторы-демодуляторы) используются для передачи цифровых сигналов по аналоговым телефонным линиям. Таким образом, цифровые сигналы преобразуются модемом в аналоговые сигналы различных частот и передаются на модем в месте приема. Принимающий модем выполняет обратное преобразование и предоставляет цифровой выход устройству, подключенному к модему, обычно компьютеру. Цифровые данные обычно передаются на модем или с него по последовательной линии через стандартный промышленный интерфейс RS-232. Многие телефонные компании предлагают услуги DSL, а многие кабельные операторы используют модемы в качестве оконечных терминалов для идентификации и распознавания домашних и личных пользователей. Модемы работают как на физическом уровне, так и на канальном уровне.
Повторитель
Ретранслятор – это электронное устройство, усиливающее принимаемый сигнал. Вы можете думать о повторителе как об устройстве, которое принимает сигнал и ретранслирует его на более высоком уровне или с большей мощностью, так что сигнал может покрывать большие расстояния, более 100 метров для стандартных кабелей LAN. Повторители работают на физическом уровне.
Точка доступа
Хотя точка доступа (AP) технически может включать проводное или беспроводное соединение, обычно это беспроводное устройство. Точка доступа работает на втором уровне OSI, уровне канала передачи данных, и может работать либо как мост, соединяющий стандартную проводную сеть с беспроводными устройствами, либо как маршрутизатор, передающий данные от одной точки доступа к другой.
Точки беспроводного доступа (WAP) состоят из передатчика и приемника (приемопередатчика), используемых для создания беспроводной локальной сети (WLAN). Точки доступа обычно представляют собой отдельные сетевые устройства со встроенной антенной, передатчиком и адаптером. Точки доступа используют сетевой режим беспроводной инфраструктуры для обеспечения точки соединения между WLAN и проводной локальной сетью Ethernet. У них также есть несколько портов, что дает вам возможность расширить сеть для поддержки дополнительных клиентов. В зависимости от размера сети для обеспечения полного покрытия может потребоваться одна или несколько точек доступа. Дополнительные точки доступа используются для обеспечения доступа к большему количеству беспроводных клиентов и расширения диапазона беспроводной сети. Каждая точка доступа ограничена своим диапазоном передачи — расстоянием, на котором клиент может находиться от точки доступа и при этом получать пригодную для использования скорость обработки сигнала и данных. Фактическое расстояние зависит от стандарта беспроводной связи, препятствий и условий окружающей среды между клиентом и точкой доступа. Точки доступа более высокого класса оснащены мощными антеннами, что позволяет им увеличить дальность распространения беспроводного сигнала.
Точки доступа также могут предоставлять множество портов, которые можно использовать для увеличения размера сети, возможностей брандмауэра и службы протокола динамической конфигурации хоста (DHCP). Таким образом, мы получаем точки доступа, которые являются коммутатором, DHCP-сервером, маршрутизатором и брандмауэром.
Для подключения к беспроводной точке доступа вам потребуется имя идентификатора набора услуг (SSID). 802.11 беспроводных сетей используют SSID для идентификации всех систем, принадлежащих к одной сети, и клиентские станции должны быть настроены с использованием SSID для аутентификации в точке доступа. Точка доступа может транслировать SSID, позволяя всем беспроводным клиентам в зоне видеть SSID точки доступа. Однако из соображений безопасности точки доступа можно настроить так, чтобы они не транслировали SSID, а это означает, что администратору необходимо предоставить клиентским системам SSID, а не разрешить его автоматическое обнаружение. Беспроводные устройства поставляются с SSID по умолчанию, настройками безопасности, каналами, паролями и именами пользователей. Из соображений безопасности настоятельно рекомендуется как можно скорее изменить эти настройки по умолчанию, поскольку на многих интернет-сайтах указаны настройки по умолчанию, используемые производителями.
Точки доступа могут быть толстыми или тонкими. Толстые точки доступа, иногда еще называемые автономными точками доступа, необходимо вручную настраивать сетевыми параметрами и параметрами безопасности; затем их, по сути, оставляют в покое для обслуживания клиентов до тех пор, пока они не перестанут функционировать. Тонкие точки доступа допускают удаленную настройку с помощью контроллера. Поскольку тонкие клиенты не нужно настраивать вручную, их можно легко перенастроить и контролировать. Точки доступа также могут быть на основе контроллера или автономными.
Заключение
Понимание типов доступных сетевых устройств может помочь вам спроектировать и построить безопасную сеть, которая будет хорошо служить вашей организации. Однако, чтобы обеспечить постоянную безопасность и доступность вашей сети, вам следует внимательно следить за своими сетевыми устройствами и активностью вокруг них, чтобы вы могли быстро обнаруживать проблемы с оборудованием, проблемы с конфигурацией и атаки.
Джефф — бывший директор по разработке глобальных решений в Netwrix. Он давний блогер Netwrix, спикер и ведущий. В блоге Netwrix Джефф делится лайфхаками, советами и рекомендациями, которые могут значительно улучшить ваш опыт системного администрирования.
Кабель — это среда, по которой информация обычно передается от одного сетевого устройства к другому. Существует несколько типов кабелей, которые обычно используются в локальных сетях. В некоторых случаях в сети будет использоваться только один тип кабеля, в других сетях будут использоваться различные типы кабелей. Тип кабеля, выбранного для сети, зависит от топологии, протокола и размера сети. Понимание характеристик различных типов кабелей и того, как они соотносятся с другими аспектами сети, необходимо для разработки успешной сети.
В следующих разделах обсуждаются типы кабелей, используемых в сетях, и другие связанные темы.
- Кабель с неэкранированной витой парой (UTP)
- Кабель с экранированной витой парой (STP)
- Коаксиальный кабель
- Волоконно-оптический кабель
- Руководства по установке кабелей
- Беспроводные локальные сети
- Кабель с неэкранированной витой парой (UTP)
Витая пара бывает двух видов: экранированная и неэкранированная. Неэкранированная витая пара (UTP) является наиболее популярной и, как правило, лучшим вариантом для школьных сетей (см. рис. 1).
Рис.1. Неэкранированная витая пара
Качество UTP может варьироваться от телефонного кабеля до высокоскоростного кабеля. Кабель имеет четыре пары проводов внутри оболочки. Каждая пара скручена с разным количеством витков на дюйм, чтобы устранить помехи от соседних пар и других электрических устройств. Чем туже скручивание, тем выше поддерживаемая скорость передачи и выше стоимость фута. EIA/TIA (Ассоциация электронной промышленности/Ассоциация телекоммуникационной промышленности) установила стандарты UTP и оценила шесть категорий проводов (появляются дополнительные категории).
Категории неэкранированной витой пары
| Категория | Скорость | Использование |
|---|---|---|
| 1 | 1 Мбит/с | Только голос (телефонный провод) |
| 2 | 4 Мбит/с | Местный разговор и телефон (редко используется ) |
| 3 | 16 Мбит/с | 10BaseT Ethernet |
| 4< /td> | 20 Мбит/с | Token Ring (используется редко) |
| 5 | 100 Мбит/с (2 пары) | 100BaseT Ethernet |
| 1000 Мбит/с (4 пары) | Gigabit Ethernet | |
| 5e | 1000 Мбит/с | Gigabit Ethernet |
| 6 | 10 000 Мбит/с< /td> | Gigabit Ethernet |
Разъем для неэкранированной витой пары
Стандартным разъемом для неэкранированной витой пары является разъем RJ-45. Это пластиковый разъем, похожий на большой телефонный разъем (см. рис. 2). Слот позволяет вставлять RJ-45 только одним способом. RJ расшифровывается как Registered Jack, подразумевая, что разъем соответствует стандарту, заимствованному из телефонной индустрии. Этот стандарт определяет, какой провод подходит к каждому контакту внутри разъема.
Рис. 2. Разъем RJ-45
Кабель с экранированной витой парой (STP)
Несмотря на то, что кабель UTP является наименее дорогим кабелем, он может быть восприимчив к радиочастотным и электрическим помехам (он не должен находиться слишком близко к электродвигателям, люминесцентным лампам и т. д.). Если вы должны разместить кабель в среде с большим количеством потенциальных помех или если вы должны разместить кабель в чрезвычайно чувствительной среде, которая может быть восприимчива к электрическому току в UTP, экранированная витая пара может быть решением. Экранированные кабели также могут помочь увеличить максимальную длину кабелей.
Кабель с экранированной витой парой доступен в трех различных конфигурациях:
- Каждая пара проводов индивидуально экранирована фольгой.
- Внутри оболочки имеется экран из фольги или оплетки, покрывающий все провода (группой).
- Есть экран вокруг каждой отдельной пары, а также вокруг всей группы проводов (так называемая витая пара с двойным экраном).
Коаксиальный кабель
В центре коаксиального кабеля находится один медный проводник. Слой пластика обеспечивает изоляцию между центральным проводником и плетеным металлическим экраном (см. рис. 3). Металлический экран помогает блокировать любые внешние помехи от флуоресцентных ламп, моторов и других компьютеров.
Рис. 3. Коаксиальный кабель
Несмотря на сложность прокладки коаксиального кабеля, он обладает высокой устойчивостью к помехам. Кроме того, он может поддерживать большую длину кабеля между сетевыми устройствами, чем кабель витой пары. Коаксиальные кабели бывают двух типов: толстые коаксиальные и тонкие коаксиальные.
Тонкий коаксиальный кабель также называют тонкой сетью. 10Base2 относится к спецификациям тонкого коаксиального кабеля, передающего сигналы Ethernet. Цифра 2 означает, что приблизительная максимальная длина сегмента составляет 200 метров. На самом деле максимальная длина сегмента составляет 185 метров. Тонкий коаксиальный кабель был популярен в школьных сетях, особенно в сетях с линейными шинами.
Толстый коаксиальный кабель также называют толстой сетью. 10Base5 относится к характеристикам толстого коаксиального кабеля, передающего сигналы Ethernet. Цифра 5 означает, что максимальная длина сегмента составляет 500 метров. Толстый коаксиальный кабель имеет дополнительную защитную пластиковую оболочку, предотвращающую попадание влаги на центральный проводник. Это делает толстый коаксиальный кабель отличным выбором при использовании длинных кабелей в сети линейных шин. Одним из недостатков толстого коаксиала является то, что он не сгибается и его сложно установить.
Соединители коаксиального кабеля
Самым распространенным типом разъема, используемого с коаксиальными кабелями, является разъем Bayone-Neill-Concelman (BNC) (см. рис. 4). Для разъемов BNC доступны различные типы адаптеров, включая Т-образный разъем, бочкообразный разъем и терминатор. Разъемы на кабеле — самые слабые места в любой сети. Чтобы избежать проблем с вашей сетью, всегда используйте разъемы BNC, которые обжимают, а не накручивают кабель.
Рис. 4. Разъем BNC
Волоконно-оптический кабель
Оптоволоконный кабель состоит из центральной стеклянной сердцевины, окруженной несколькими слоями защитных материалов (см. рис. 5). Он передает свет, а не электронные сигналы, устраняя проблему электрических помех. Это делает его идеальным для определенных сред с большим количеством электрических помех. Он также стал стандартом для соединения сетей между зданиями из-за его невосприимчивости к воздействию влаги и освещения.
Волоконно-оптический кабель способен передавать сигналы на гораздо большие расстояния, чем коаксиальный кабель и витая пара. Он также имеет возможность передавать информацию на гораздо более высоких скоростях. Эта способность расширяет коммуникационные возможности, включая такие услуги, как видеоконференции и интерактивные услуги. Стоимость оптоволоконного кабеля сопоставима с медным кабелем; однако его сложнее установить и изменить. 10BaseF относится к спецификациям оптоволоконного кабеля, передающего сигналы Ethernet.
Центральная жила волоконно-оптических кабелей изготовлена из стеклянных или пластиковых волокон (см. рис. 5). Затем пластиковое покрытие амортизирует центр волокна, а кевларовое волокно помогает укрепить кабели и предотвратить их поломку. Наружная теплоизоляционная оболочка из тефлона или ПВХ.
Рис. 5. Оптоволоконный кабель
Существует два распространенных типа оптоволоконных кабелей: одномодовые и многомодовые. Многомодовый кабель имеет больший диаметр; однако оба кабеля обеспечивают высокую пропускную способность на высоких скоростях. Одиночный режим может обеспечить большее расстояние, но это дороже.
| Спецификация | Тип кабеля | |||
|---|---|---|---|---|
| 10BaseT | Неэкранированная витая пара | |||
| 10Base2 | Тонкий коаксиальный | |||
| 10Base5 | Толстый коаксиальный | < /tr>|||
| 100BaseT | Неэкранированная витая пара | |||
| 100BaseFX | Оптоволокно | |||
| 100BaseBX | Одномодовое волокно | |||
| 100BaseSX | Многомодовое волокно | |||
| 1000BaseT | Неэкранированная витая пара | |||
| 1000BaseFX | Оптоволокно | |||
| 1000BaseBX | Одномодовое оптоволокно | |||
| 1000BaseSX | Многомодовое оптоволокно |
| Стандарт | Максимальная скорость | Типичный диапазон |
|---|---|---|
| 802.11a | 54 Мбит/с | 150 футов |
| 802.11b | 11 Мбит/с | 300 футов< /td> |
| 802.11g | 54 Мбит/с | 300 футов |
| 802.11n< /th> | 100 Мбит/с | 300+ футов |
Безопасность беспроводной сети
Беспроводные сети гораздо более уязвимы для несанкционированного использования, чем кабельные сети. Беспроводные сетевые устройства используют радиоволны для связи друг с другом. Наибольшая уязвимость сети заключается в том, что мошеннические машины могут «заглянуть» в радиосвязь. Передаваемая незашифрованная информация может отслеживаться третьей стороной, которая с помощью нужных инструментов (бесплатно загружаемых) может быстро получить доступ ко всей вашей сети, украсть ценные пароли к локальным серверам и онлайн-сервисам, изменить или уничтожить данные и/или или получить доступ к личной и конфиденциальной информации, хранящейся на ваших сетевых серверах. Чтобы минимизировать возможность этого, все современные точки доступа и устройства имеют параметры конфигурации для шифрования передачи. Эти методологии шифрования все еще развиваются, как и инструменты, используемые злоумышленниками, поэтому всегда используйте самое надежное шифрование, доступное в вашей точке доступа и подключаемых устройствах.
ПРИМЕЧАНИЕ О ШИФРОВАНИИ. На момент написания этой статьи шифрование WEP (Wired Equivalent Privacy) можно было легко взломать с помощью легкодоступных бесплатных инструментов, распространенных в Интернете.WPA и WPA2 (WiFi Protected Access версии 1 и 2) намного лучше защищают информацию, но использование слабых паролей или парольных фраз при включении этих шифров может позволить их легко взломать. Если в вашей сети используется WEP, вы должны быть очень осторожны при использовании конфиденциальных паролей или других данных.
Для защиты сетей от несанкционированного использования беспроводной сети используются три основных метода. Используйте любой из этих методов при настройке точек беспроводного доступа:
Шифрование. Включите самое надежное шифрование, поддерживаемое устройствами, которые вы будете подключать к сети. Используйте надежные пароли (надежные пароли обычно определяются как пароли, содержащие символы, цифры и буквы смешанного регистра, длиной не менее 14 символов). Изоляция. Используйте беспроводной маршрутизатор, который помещает все беспроводные соединения в подсеть, независимую от основной частной сети. Это защищает данные вашей частной сети от сквозного интернет-трафика. Скрытый SSID. Каждая точка доступа имеет идентификатор набора служб (SSID), который по умолчанию передается на клиентские устройства, чтобы можно было найти точку доступа. Отключив эту функцию, стандартное клиентское программное обеспечение для подключения не сможет «увидеть» точку доступа. Тем не менее, рассмотренные ранее программы для наблюдения могут легко найти эти точки доступа, поэтому само по себе это не более чем скрывает имя точки доступа от случайных пользователей беспроводной связи.
Преимущества беспроводных сетей:
- Мобильность. С ноутбука или мобильного устройства доступ может быть доступен в любой точке школы, в торговом центре, в самолете и т. д. Все больше и больше компаний предлагают бесплатный доступ к Wi-Fi ("горячие точки").
- Быстрая настройка. Если на вашем компьютере есть беспроводной адаптер, найти беспроводную сеть можно так же просто, как нажать кнопку "Подключиться к сети". В некоторых случаях вы будете автоматически подключаться к сетям в пределах досягаемости.
- Стоимость. Настройка беспроводной сети может быть гораздо более рентабельной, чем покупка и установка кабелей.
- Расширяемость. Добавить новые компьютеры в беспроводную сеть так же просто, как включить компьютер (при условии, что вы не превысите максимальное количество устройств).
Недостатки беспроводных сетей:
- Безопасность. Будьте осторожны. Будьте бдительны. Защитите свои конфиденциальные данные с помощью резервных копий, изолированных частных сетей, надежного шифрования и паролей, а также отслеживайте входящий и исходящий сетевой трафик вашей беспроводной сети.
- Помехи. Поскольку в беспроводных сетях для передачи используются радиосигналы и аналогичные методы, они чувствительны к помехам от источников света и электронных устройств.
- Непостоянные соединения. Сколько раз вы слышите фразу "Подождите, я только что потерял соединение?" Из-за помех, вызванных электрическими устройствами и/или предметами, блокирующими путь передачи, беспроводное соединение не так стабильно, как через специальный кабель.
- Скорость. Скорость передачи данных в беспроводных сетях повышается; однако более быстрые варианты (например, гигабитный Ethernet) доступны через кабели. Если вы используете беспроводную связь только для доступа в Интернет, фактическое интернет-соединение для вашего дома или школы, как правило, медленнее, чем беспроводные сетевые устройства, поэтому это соединение является узким местом. Если вы также перемещаете большие объемы данных по частной сети, кабельное соединение позволит выполнить эту работу намного быстрее.
4202 E. Fowler Ave., EDU162
Тампа, Флорида 33620
Доктор. Рой Винкельман, директор
Эта публикация была подготовлена в рамках гранта Министерства образования Флориды.
Информация, содержащаяся в этом документе, основана на информации, доступной на момент публикации, и может быть изменена. Несмотря на то, что были предприняты все разумные усилия для включения точной информации, Флоридский центр учебных технологий не дает никаких гарантий в отношении точности, полноты или пригодности информации, представленной здесь, для какой-либо конкретной цели. Ничто в данном документе не может быть истолковано как рекомендация использовать какой-либо продукт или услугу в нарушение существующих патентов или прав третьих лиц.
В этом руководстве подробно объясняются типы сетевых кабелей, используемых в компьютерных сетях. Ознакомьтесь со спецификациями, стандартами и особенностями коаксиального кабеля, кабеля с витой парой и оптоволоконного кабеля.
Для соединения двух или более компьютеров или сетевых устройств в сеть используются сетевые кабели. Существует три типа сетевых кабелей; коаксиальный кабель, витая пара и оптоволокно.
Коаксиальный кабель
Этот кабель содержит проводник, изолятор, оплетку и оболочку. Оболочка покрывает оплетку, оплетка покрывает изоляцию, а изоляция покрывает проводник.
На следующем изображении показаны эти компоненты.
Оболочка
Это внешний слой коаксиального кабеля. Он защищает кабель от физического повреждения.
Плетеный щит
Этот экран защищает сигналы от внешних помех и шума. Этот щит сделан из того же металла, что и ядро.
Изоляция
Изоляция защищает сердцевину. Он также отделяет сердечник от плетеного экрана. Поскольку и в сердечнике, и в оплетке используется один и тот же металл, без этого слоя они будут касаться друг друга и создавать короткое замыкание в проводе.
Проводник
По проводнику передаются электромагнитные сигналы. В зависимости от проводника коаксиальный кабель можно разделить на два типа; одножильный коаксиальный кабель и многожильный коаксиальный кабель.
В одножильном коаксиальном кабеле используется одна центральная металлическая (обычно медная) жила, а в многожильном коаксиальном кабеле используется несколько тонких металлических жил. На следующем изображении показаны оба типа кабеля.
Коаксиальные кабели в компьютерных сетях
Коаксиальные кабели изначально не предназначались для компьютерных сетей. Эти кабели были разработаны для общего назначения. Они использовались еще до появления компьютерных сетей. Они все еще используются, даже если их использование в компьютерных сетях полностью прекращено.
В начале компьютерных сетей, когда не было выделенных мультимедийных кабелей для компьютерных сетей, сетевые администраторы начали использовать коаксиальные кабели для построения компьютерных сетей.
Из-за своей низкой стоимости и долговечности коаксиальные кабели использовались в компьютерных сетях почти два десятилетия (80-е и 90-е годы). Коаксиальные кабели больше не используются для создания компьютерных сетей любого типа.
Технические характеристики коаксиальных кабелей
Коаксиальные кабели используются уже четыре десятилетия. За эти годы на основе нескольких факторов, таких как толщина оболочки, металл проводника и материал, используемый в изоляции, были созданы сотни спецификаций для определения характеристик коаксиальных кабелей.
Из этих спецификаций лишь некоторые из них использовались в компьютерных сетях. В следующей таблице они перечислены.
| Тип | Ом | AWG | Проводник | Описание |
| RG-6 | 75 | 18 | Сплошная медь | Используется в кабельной сети для предоставления услуг кабельного Интернета и кабельное телевидение на большие расстояния. |
| RG-8 | 50 | 10 | Сплошная медь< /td> | Использовался в первых компьютерных сетях. Этот кабель использовался в качестве магистрального кабеля в шинной топологии. В стандартах Ethernet этот кабель обозначен как кабель 10base5 Thicknet. |
| RG-58 | 50 | 24 | Несколько тонких медных жил | Этот кабель тоньше, его легче обрабатывать и устанавливать, чем кабель RG-8. Этот кабель использовался для соединения системы с магистральным кабелем. В стандартах Ethernet этот кабель обозначен как кабель 10base2 Thinnet. |
| RG-59 | 75 | 20 - 22< /td> | Сплошная медь | Используется в кабельных сетях для обеспечения связи на короткие расстояния. |
- Коаксиальный кабель использует рейтинг RG для измерения материалов, используемых в экранировании и токопроводящих жилах.
- RG означает "Радиогид". Коаксиальный кабель в основном использует для передачи радиочастоты.
- Импеданс — это сопротивление, которое управляет сигналами. Выражается в омах.
- AWG – американский калибр проводов. Он используется для измерения размера ядра. Чем больше размер AWG, тем меньше диаметр жилы провода.
Витая пара
Кабель с витой парой был в первую очередь разработан для компьютерных сетей. Этот кабель также известен как кабель Ethernet. Почти все современные компьютерные сети LAN используют этот кабель.
Этот кабель состоит из пар изолированных медных проводов с цветовой маркировкой. Каждые два провода скручены друг вокруг друга, образуя пару. Обычно таких пар четыре. Каждая пара состоит из одного сплошного и одного зачищенного цветного провода. Сплошные цвета — синий, коричневый, зеленый и оранжевый. В полосатом цвете сплошной цвет смешивается с белым цветом.
В зависимости от того, как зачищаются пары в пластиковой оболочке, существует два типа кабеля с витой парой. UTP и STP.
В кабеле UTP (неэкранированная витая пара) все пары заключены в единую пластиковую оболочку.
В кабеле STP (экранированная витая пара) каждая пара оборачивается дополнительным металлическим экраном, затем все пары оборачиваются в единую внешнюю пластиковую оболочку.
Сходства и различия между кабелями STP и UTP
- И STP, и UTP могут передавать данные со скоростью 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с и 10 Гбит/с.
- Поскольку кабель STP содержит больше материалов, он дороже, чем кабель UTP.
- В обоих кабелях используются одни и те же модульные разъемы RJ-45 (зарегистрированное гнездо).
- STP обеспечивает большую устойчивость к шумам и электромагнитным помехам, чем кабель UTP.
- Максимальная длина сегмента для обоих кабелей составляет 100 метров или 328 футов.
- Оба кабеля могут поддерживать до 1024 узлов в каждом сегменте.
На следующем изображении показаны кабели витой пары обоих типов.
Чтобы узнать, как витая пара используется в сети LAN, вы можете ознакомиться со следующим руководством.
В этом руководстве объясняется, как работает кабель с витой парой и как он используется для подключения различных сетевых устройств в сети.
Согласно стандарту TIA/EIA 568 кабель с витой парой подразделяется на несколько категорий. В следующей таблице перечислены наиболее распространенные и популярные категории кабелей витой пары.
| Категория/имя кабеля | Максимально поддерживаемая скорость | Пропускная способность/поддерживаемая скорость передачи сигналов | Стандарт Ethernet | Описание |
| Категория 1 | 1 Мбит/с | 1 МГц | Не используется для данных | Этот кабель содержит только две пары (4 провода). Этот кабель использовался в телефонной сети для передачи голоса. |
| Cat 2 | 4Mbps | 10MHz | Token Ring | Этот кабель и все остальные кабели имеют как минимум 8 проводов (4 пары). Этот кабель использовался в сети Token Ring. |
| Cat 3 | 10 Мбит/с | 16 МГц | 10BASE-T Ethernet | Это первый кабель Ethernet, который использовался в сетях LAN. |
| Cat 4 | 20 Мбит/с | td>20MHz | Token Ring | Этот кабель использовался в передовых сетях Token-ring. |
| Cat 5< /td> | 100Mbps | 100MHz | 100BASE-T Ethernet | Этот кабель использовался в продвинутых (быстрых) сетях LAN. | < /tr>
| Cat 5e | 1000Mbps | 100MHz | 1000BASE-T Ethernet | Этот кабель/категория минимальные требования для всех современных локальных сетей. |
| Cat 6 | 10Gbps | 250MHz | 10GBASE- T Ethernet | В этом кабеле используется пластиковый сердечник для предотвращения перекрестных помех между витой парой. Он также использует огнестойкую пластиковую оболочку. |
| Cat 6a | 10Gbps | 500MHz | 10GBASE -T Ethernet | Этот кабель уменьшает затухание и перекрестные помехи. Этот кабель также потенциально снимает ограничение по длине. Это рекомендуемый кабель для всех современных локальных сетей Ethernet. |
| Cat 7 | 10 Гбит/с | 600 МГц | Еще не разработано | Этот кабель закладывает основу для дальнейшего развития. В этом кабеле используется несколько витых пар, и каждая пара защищена пластиковой оболочкой. |
- Категории 1, 2, 3, 4, 5 устарели и не используются ни в одной современной локальной сети.
- Cat 7 – это новая технология, которая используется редко.
- Категория 5e, 6, 6a — это обычно используемые кабели с витой парой.
Волоконно-оптический кабель
Этот кабель состоит из жилы, оболочки, буфера и оболочки. Ядро состоит из тонких нитей стекла или пластика, которые могут передавать данные на большие расстояния. Сердцевина завернута в оболочку; обшивка завернута в буфер, а буфер завернут в кожух.
- Ядро передает сигналы данных в виде света.
- Оболочка отражает свет обратно к сердцевине.
- Буфер защищает свет от утечки.
- Оболочка защищает кабель от физических повреждений.
Волоконно-оптический кабель полностью невосприимчив к электромагнитным и радиочастотным помехам. Этот кабель может передавать данные на большие расстояния с максимальной скоростью. Он может передавать данные на расстояние до 40 км со скоростью 100 Гбит/с.
В оптоволокне для передачи данных используется свет. Он отражает свет от одной конечной точки к другой. В зависимости от того, сколько лучей света передается в данный момент времени, существует два типа оптоволоконного кабеля; SMF и MMF.
Оптический кабель SMF (одномодовое волокно)
По этому кабелю проходит только один луч света. Это более надежно и поддерживает гораздо более высокую пропускную способность и большие расстояния, чем кабель MMF. Этот кабель использует лазер в качестве источника света и передает свет с длиной волны 1300 или 1550 нанометров.
Оптический кабель MMF (многомодовое волокно)
По этому кабелю проходит несколько лучей света. Из-за нескольких лучей по этому кабелю передается гораздо больше данных, чем по кабелю SMF. Этот кабель используется для более коротких расстояний.Этот кабель использует светодиод в качестве источника света и передает свет с длиной волны 850 или 1300 нанометров.
На этом уроке все. Если вам понравился этот урок, поделитесь им с друзьями в своих любимых социальных сетях и подпишитесь на наш канал YouTube.
Волоконно-оптический кабель, кабель с витой парой и коаксиальный кабель — это три основных типа сетевых кабелей, используемых в системах связи. Каждый из них отличается и подходит для различных приложений.
Волоконно-оптический кабель
Волоконно-оптический кабель состоит из пучка стеклянных нитей, каждая из которых способна передавать сообщения, модулированные световыми волнами.
Волоконно-оптический кабель имеет сложную конструкцию и структуру. Этот тип кабеля имеет внешнюю оптическую оболочку, которая окружает свет и удерживает его в центральной жиле. Внутренняя часть кабеля (сердцевина) должна быть сконфигурирована двумя разными способами — одномодовым и многомодовым; хотя разница может показаться небольшой, она имеет огромное значение для производительности и использования оптоволоконных кабелей.
Кабель с витой парой
Витая пара – это тип обычной проводки, которая соединяет домашние и многие рабочие компьютеры с телефонной компанией. Это делается путем соединения двух отдельных изолированных проводов в скрученном порядке и прокладки их параллельно друг другу, что помогает уменьшить перекрестные помехи или электромагнитную индукцию между парами проводов. Кабель с витой парой подходит для передачи симметричных дифференциальных сигналов. Метод передачи сигналов восходит к ранним дням телеграфа и радио. Преимущества улучшенного соотношения сигнал-шум, перекрестных помех и отражения сигнала от земли, которые обеспечивают сбалансированная передача сигнала, особенно ценны в широкополосных и высокоточных системах.
В зависимости от того, имеет ли кабель экранирующий слой, существует два распространенных типа кабелей с витой парой: кабель с экранированной витой парой (STP) и кабель с неэкранированной витой парой (UTP). Кабель STP доступен для сетей Token Ring, а кабель UTP больше подходит для сетей Ethernet. Наиболее распространенными типами кабелей UTP, применяемыми в сети Ethernet, являются кабели категорий 5e, 6a, 7 и т. д. На следующем рисунке показаны различные структуры кабелей UTP и STP.
Коаксиальный кабель
Коаксиальный кабель или коаксиальный кабель – это медный кабель другого типа, внутренний проводник которого окружен пенопластовой изоляцией, симметрично обернутой плетеным металлическим экраном, а затем покрыт пластиковой оболочкой (как показано на следующем рисунке). . Эта уникальная конструкция позволяет прокладывать коаксиальные кабели рядом с металлическими объектами, такими как желоба, без потерь мощности, которые происходят в других типах линий передачи. Коаксиальный кабель действует как высокочастотный кабель передачи, состоящий из одной сплошной медной жилы, по сравнению с кабелем витой пары. Он имеет 80-кратную или более пропускную способность. Этот тип кабеля в основном используется в фидерных линиях, соединяющих радиопередатчики и приемники с их антеннами, соединениях компьютерных сетей и распределении сигналов кабельного телевидения.
Заключение
Выбор между коаксиальным кабелем, витой парой и оптоволоконным кабелем в основном зависит от ваших потребностей и топологии сети. Вы можете сбалансировать стоимость и требования к пропускной способности, чтобы сделать выбор. Коаксиальный кабель, витая пара или оптоволоконный кабель — лучше всего подходит для вашей сети.
Читайте также:
- Где используется компьютерная анимация?
- Ростелеком отключен за неуплату как включить
- Почему мой компьютер не видит видео с iPhone?
- Будет ли Forza Horizon 5 в Xbox Game Pass
- Компьютер не видит навигатор prestigio