Оборудование для локальной сети

Сетевые адаптеры Сетевые адаптеры, или сетевые карты, — это специальные устройства, основное назначение которых состоит в обеспечении двунаправленного обмена данными между персональным компьютером и локальной сетью. Являясь одним из элементов аппаратной конфигурации компьютера, таким же, как, например, модем, видеоадаптер или звуковая карта, сетевые адаптеры подключаются к ПК через один из стандартных портов, и настраиваются аналогично прочему оборудованию. В настоящее время принято различать несколько типов сетевых адаптеров по принципу используемого ими интерфейса как для. соединения с компьютером, так и для подключения сетевого кабеля.

Моноинтерфейсные и комбинированные сетевые адаптеры Сегодня самыми распространенными классами локальных сетей Ethernet являются 10Base2 и 10BaseT. Первые создаются на основе коаксиального кабеля, и потому сетевые адаптеры, работающие с этим типом сетей, оснащены разъемами Bayonet Network Connector (BNC).

Рисунок 5 — Разъем BNC для локальных сетей 10Base2.

Данные разъемы имеют цилиндрическую форму и внешне отдаленно напоминают приемное гнездо штекера телевизионной антенны. На внешней поверхности цилиндрической части разъема, как правило, имеется два небольших выступа высотой приблизительно в миллиметр, предназначенных для фиксации замка Т-коннектора.

Вторая разновидность сетевых карт рассчитана па работу с сетями класса 10BaseT и комплектуется разъемами RJ-45 (рисунок 6).

Рисунок 6 — Разъем RJ-45 для локальных сетей 10BaseT.

Этот тип разъемов хорошо знаком владельцам модемов, современных телефонов и факсимильных аппаратов — внешне он очень похож на контактные гнезда данных устройств, к которым подключается телефонная линия. Разъем RJ-45 имеет вид углубления прямоугольной формы с небольшим пазом для замка сетевой вилки, в нижней части гнезда расположено восемь контактов, соединяющихся с соответствующими контактами вилки сетевого кабеля.

Сетевые адаптеры, оборудованные разъемом только какого-либо одного типа, например, BNC или RJ-45, принято называть моноинтерфейсными. Существуют также сетевые карты, на которых присутствуют разъемы обоих типов — их называют комбинированными.

Ответ на вопрос о том, сетевые карты какого типа следует приобретать при проектировании небольшой локальной сети, очевиден: комбинированные адаптеры позволяют планировать прокладку сети с большей гибкостью при выборе различных вариантов — в случае необходимости вы можете без всякого труда заменить витую пару на коаксиальный кабель и наоборот. Для крупных современных локальных сетей, которые должны отвечать критериям высокой надежности и масштабируемости, вполне подойдут моноинтерфейсные сетевые адаптеры с разъемом стандарта RJ-45, поскольку такие сети относятся, как правило, к классу 10BaseT и не используют другие сетевые интерфейсы.

Сетевые адаптеры ISA, PCI и USB.

Другой критерий, согласно которому принято классифицировать сетевые карты, подразумевает различие всех имеющихся на современном рынке адаптеров по простому признаку — а именно, порту, посредством которого сетевая карта соединяется с компьютером. Всего существует три наиболее широко распространенных варианта, и первый из них — это сетевые адаптеры, подключаемые к материнской плате ПК через шину ISA (рисунок 7).

Рисунок 7 — Сетевой адаптер ISA.

Основной отличительной особенностью сетевых карт этого типа, позволяющей определить возможность ее подключения к слоту ISA, что называется, «на глаз», является удлиненная нижняя часть платы, на которой расположены контакты для соединения с портом — контактная площадка на сетевых адаптерах PCI заметно короче. Карты ISA бывают как моноинтерфейсными, так и комбинированными.

Сетевые адаптеры данного класса в настоящее время встречаются все реже и реже, поскольку большинство материнских плат современной конфигурации более не поддерживает шину ISA, считающуюся к настоящему времени «устаревшей». Связано это с некоторыми техническими характеристиками данного стандарта. Например, устройства ISA не позволяют автоматически перераспределять аппаратные прерывания, вследствие чего нередко становятся виновниками конфликтов оборудования. Именно поэтому такие сетевые платы стоят сейчас в магазинах очень дешево — всего лишь от пяти до пятнадцати долларов. По этой же причине прежде, чем приобретать подобный сетевой адаптер, следует убедиться, что на материнской плате вашего компьютера присутствует слот ISA.

Сетевые карты другой категории подключаются к шине PCI. На сегодняшний день они наиболее распространены, поскольку слот PCI имеется на материнских платах всех современных компьютеров (Рисунок 8). Как и сетевые карты ISA, адаптеры PCI могут быть либо оборудованы разъемом RJ-45, либо иметь комбинированный интерфейс. К отдельному классу можно отнести сетевые адаптеры, подключаемые к шине USB (Universal Serial Bus, Рисунок 9). Такие сетевые адаптеры реализованы в виде внешнего устройства, присоединяющегося к USB-порту компьютера посредством специального кабеля и не требующие отдельного питания.

Практически все они ориентированы на использование в локальных сетях стандарта 10BaseT/100BaseT и оборудованы разъемом RJ-45 для витой пары.

Рисунок 8 — Сетевой адаптер PCI.

Рисунок 9 — Сетевой адаптер USB.

Поскольку сетевые адаптеры USB появились в продаже относительно недавно, по крайней мере, по сравнению с их предшественниками, поддерживающими стандарты ISA и PCI, их технические характеристики выглядят гораздо более привлекательно. Данные устройства практически не требуют настройки (за исключением необходимости установки соответствующих драйверов), работают достаточно быстро.

Рассматривая различные типы сетевых карт, следует сказать несколько слов и о так называемых интегрированных сетевых адаптерах. Некоторые современные модели материнских плат, в основном, предназначенных для установки процессоров класса Intel Pentium и AMD Athlon, имеют встроенный сетевой адаптер стандарта 10BaseT/lOOBaseT. Отличительной особенностью таких плат является смонтированный на них разъем RJ-45. Драйверы интегрированного сетевого адаптера обычно входят в комплект поставки драйверов материнской платы. В принципе, ничто не мешает пользователю отключить встроенный сетевой адаптер в настройках персонального компьютера и использовать любую другую сетевую карту, например устройство PCI или USB.

Сетевой кабель Одним из наиболее важных компонентов любой локальной сети является сетевой кабель, посредством которого выполняется прокладка коммуникаций. В настоящем разделе мы рассмотрим два типа сетевого кабеля, используемого в локальных сетях класса 10Base2 и 10BaseT.

Коаксиальный сетевой кабель Коаксиальный сетевой кабель применяется в локальных сетях класса 10Base2. Он имеет четырехслойную структуру: два слоя коаксиального кабеля выполнены из проводника, два — из диэлектрика. Самый внутренний слой — это проводящая жила, по которой в локальной сети передается несущий информацию сигнал. Жила может быть представлена в виде нескольких сплетенных тонких проводников, либо в виде одной толстой медной проволоки, что является более распространенным вариантом. Жила покрыта диэлектрической пленкой, поверх которой расположен второй проводящий слой — так называемый экран, защищающий линию от посторонних помех. Экран выполнен в виде металлической проволочной оплетки, иногда помимо оплетки внутренний изолирующий слой обернут в металлическую фольгу — такие кабели называют кабелями с двойной экранизацией. Встречаются и кабели с учетверенной экранизацией: в них экран состоит из двух слоев оплетки и двух слоев фольги, либо из двух слоев фольги, оплетки и тонкой металлической сетки. Подобные кабели имеют большую толщину, обладают высокой жесткостью при изгибах и применяются в основном в помещениях со значительным уровнем радиоэлектронных помех. В электрической схеме монтажа сетевых разъемов экран играет роль заземления. Поверх экрана расположен последний, четвертый диэлектрический слой, обеспечивающий не только электромагнитную защиту кабеля, но и его защиту от внешних физических повреждений (рисунок 10).

Рисунок 10 — Коаксиальный сетевой кабель:

1— центральный провод (проводящая жила); 2— изолирующий слой центрального провода; 3— экранирующий слой («экран»); 4— защитная оболочка (внешний изолятор) Существует несколько различных типов коаксиального кабеля, применяемого в локальных сетях класса 10Base2. Их характеристики приведены в таблице1.

Для локальных сетей используется в основном тонкий коаксиальный кабель с волновым сопротивлением Z = 50 Ом, в табл. 4.1 этот тип кабеля представлен семействами RG-58, RG-174, RG-178, а также кабелем отечественного производства РК-50. В случае если вы располагаете коаксиальным кабелем с неизвестным волновым сопротивлением, то вы можете измерить точный диаметр внутренней проводящей жилы, диаметр экранирующего слоя, найти в справочнике значение диэлектрической постоянной для используемого в кабеле диэлектрика и рассчитать величину волнового сопротивления по следующей формуле (рисунок 11):

Рисунок 11 — Расчет величины волнового сопротивления коаксиального кабеля где е — диэлектрическая постоянная, d — диаметр центрального провода, a D — внутренний диаметр экрана Таблица 1 — Характеристики различных типов коаксиального кабеля.

* ПЭ — полиэтилен; ППЭ — пенополиэтилен; М — медная проволока; МЛ — медная луженая проволока; МС — медная посеребренная проволока Витая пара Несмотря на свое название, сетевой кабель «витая пара», применяемый при построении сетей 10BaseT, содержит не одну, а четыре пары проводников, перевитых друг относительно друга. Каждая пара также закручивается относительно других пар проводников (рисунок 12).

Рисунок 12 — Кабель «витая пара».

В каждой из четырех пар проводников в данном типе кабеля различается «главный» провод, который по традиции, идущей еще со времен становления телефонной связи, называют «Ring», и «дополнительный» провод, называемый «Tip». Изоляционное покрытие провода Ring имеет однотонную окраску, покрытие провода Tip — белое с полосками основного цвета. Если, например, Ring имеет зеленый цвет, то Tip в этой паре будет белым с зелеными полосами.

Для того чтобы при монтаже и прокладке компьютерных сетей было легче отличать одну пару проводников от другой, провода Ring каждой из четырех пар открашены в собственный цвет, при этом каждой паре для простоты назначен свой порядковый номер с 1 по 4. Таким образом, среди имеющихся 8 проводов кабеля «витая пара» можно выделить проводники Ringl, Tipl, Ring2, Tip2, Ring3, Tip3 и Ring4, Tip4. Соответствия расцветок проводников номерам пар в кабеле «витая пара» приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Номера пар проводников в кабеле «витая пара».

Исходя из этой таблицы, легко можно понять, что если в технической документации заходит речь о проводе Tip4, то это будет белый провод с коричневыми полосами, если же упоминается, скажем, провод Ring2, то этот провод имеет оранжевую окраску. Теперь в случае необходимости мы без всякого труда отыщем нужный проводник, сняв часть изоляционного покрытия кабеля «витая пара».

Исходя из функциональных характеристик, таких как пропускная способность и устойчивость к помехам, различные марки кабеля «витая пара» принято делить на несколько категорий, информация о которых в соответствии с международными стандартами ISO/IEC 11 801 и ANSI/EIA/TIA-568 приведена в Таблице 3.

Таблица 3 — Категории кабеля «витая пара».

Таблица 4 — AWG.

Категория, к которой относится тот или иной кабель «витая пара», обычно указана в его маркировке, которая печатается заводским способом на внешней изоляции кабеля. Диаметр провода «витая пара» принято исчислять согласно американскому стандарту AWG (American Wide Gauge), причем чем меньше диаметр, тем больше величина AWG. Соответствие значений AWG диаметру проводника в миллиметрах показано в таблице 4.

В локальных сетях 10BaseT применяется, как правило, кабель «витая пара» категории 5 или 5+, диаметром проводника 22 или 24 AWG. В некоторых ситуациях, например тогда, когда локальная сеть прокладывается в помещениях с высоким уровнем электромагнитных помех, либо требуется повысить точность передачи информации за счет снижения перекрестных наводок в кабеле, используется экранированная «витая пара». Как правило, экран выполняется из металлической фольги. При этом существует несколько различных вариантов экранирования: фольгой может быть обернута каждая из четырех пар, плюс все они защищены сверху дополнительным слоем фольги, расположенным под внешней изоляцией (кабель марки STP), либо внутри кабеля предусмотрен один общий для всех пар экран (кабель марки FTP).

Концентраторы Концентраторы, или хабы, являются центральным звеном в локальных сетях классов 10BaseT и 100BaseT, имеющих топологию «звезда». Фактически хаб представляет собой мультипортовый репитер, то есть в его основную функциональную задачу входит получение данных от подключенных к портам концентратора компьютеров или других хабов, реформирование сигнала одновременно с его усилением, и его дальнейшая ретрансляция на другие порты. Помимо разъемов RJ-45 для сетей 10BaseT многие концентраторы имеют также порты BNC, что позволяет подключать к ним сегменты 10Base2 либо использовать коаксиальный кабель в качестве магистрального, последовательно соединяя несколько хабов в цепочку. Как правило, один из разъемов RJ-45 концентратора имеет разводку, позволяющую присоединять его к другим хабам: такое «многоэтажное» подключение концентраторов друг к другу принято называть термином каскадирование. Этот порт обычно обозначается надписью «In», «Uplink», «Cascading» или «Cross-Over». В некоторых случаях рядом с таким портом имеется переключатель MDI/MDI-X, позволяющий по мере необходимости включать порт либо в обычный режим, либо в режим каскадирования. В случае если порт не оснащен переключателем, но к нему требуется подключить еще один компьютер (например, если все остальные порты заняты), для этого можно использовать кабель «cross-over», применяемый обычно для соединения двух компьютеров по принципу «точка—точка». Существует множество различных моделей концентраторов: все они различаются количеством портов, пропускной способностью и другими техническими характеристиками. Самые недорогие варианты для малых локальных сетей стоят всего-навсего несколько десятков долларов, в то время как более совершенные концентраторы могут обойтись вам в несколько сотен долларов США.

Рисунок 13 — Концентратор