Wybór odpowiedniego okablowania w sieciach komputerowych (cz.1)

Wybór odpowiedniego okablowania w sieciach komputerowych
Wybór odpowiedniego okablowania w sieciach
komputerowych (cz.1)
Mateusz Malinowski
T
echnicznie rzecz ujmując, na samym początku planowania połączenia sieciowego, nie powinno się martwić o różnice między
poszczególnymi technologiami. Wszystkie
kable muszą spełniać szereg różnych standardów, takich jak ANSI/TIA/EIA-568-B czy ISO/
IEC 11801, co oznacza, że wszystkie aplikacje
wykorzystujące sieć będą pracowały jednakowo na każdym rodzaju połączenia.
Warto jednak wiedzieć jak będzie pracować dana sieć i jak na nią wpłynie użyte okablowanie. Ponadto, ponieważ okablowanie
bezpośrednio związane z danymi łączy różne
urządzenia sieciowe, warto poznać te urządzenia i sposób ich używania w najczęstszych
przypadkach.
sieć o topologii gwiazdy, jednak jej działania sprawia, że
jest w rzeczywistości o architekturze pierścienia. Często
jednak te obie architektury są wykorzystywane razem do
rozszerzenia sieci.
Uwaga 1: Pojęcie topologii zwykle odnosi się do fizycznego wyglądu połączeń i węzłów w sieci, jednak
może także oznaczać metodę przekazywania danych
i do logicznego (wirtualnego) wyglądu węzłów. Przed
pojawieniem się struktur okablowania, topologie
fizyczne i logiczne oznaczały zwykle dokładnie to
samo. Na przykład, sieć o topologii pierścienia łączyła
stacje między sobą w ten sposób, że układ węzłów
faktycznie przypominał pierścień. Może to współcześnie prowadzić do wielu nieporozumień. Współczesne
urządzenia spełniające standardy fizycznej topologii
gwiazdy potrafią zająć się i realizować odpowiednie
topologie logiczne.
Uwaga 2: W tekście pojęcia topologii i architektury są
używane wymiennie. Nie są one co prawda synonimami, jednak ich znaczenia są na potrzeby artykułu
wystarczająco do siebie zbliżone.
1. Topologie
Topologia sieci odnosi się do fizycznego układu węzłów i połączeń składających się na sieć. Wybór odpowiedniej topologii jest ważny, ponieważ wpływa na
wybór sprzętu sieciowego, okablowania, ścieżki rozwoju
i zarządzania siecią.
Współcześnie architektury sieci należą do jednej z
trzech kategorii:
• architektura gwiazdy,
• architektura magistrali,
• architektura pierścienia.
Nazwy topologii potrafią być zdradliwe, ponieważ
niektóre architektury wydają się być jednego typu, jednak
są innego. Dobrym przykładem są tutaj sieci Token Ring,
używające koncentratorów (MAU – Multistation Access
Unit, czyli jednostki dostępu dla wielu stacji roboczych).
Wszystkie stacje były podłączone do centralnego koncentratora, więc fizycznie sieć Token Ring wygląda na
1.1. Topologia gwiazdy
Komputery i urządzenia w topologii gwizdy są podłączone do jednego, znajdującego się w centrum punktu.
Tym centralnym punktem zwykle jest koncentrator (ang.
Hub). Okablowanie w tej sieci łączy jej węzły właśnie z
koncentratorem. Przykładowa sieć w topologii gwiazdy
została przedstawiona na rysunku 1.
Uwaga: Koncentrator, niezależnie jakiej nazwy by nie
używał, wciąż będzie koncentratorem. Na przykład
firma IBM stosowała kiedyś rozgraniczenie swoich
koncentratorów na te używane do skrętki ekranowanej,
nazywając je MAU (“Multistation Access Unit”) lub do
kabla koncentrycznego, nazywając je CAU (“Controlled
Access Units”). Ponadto, koncentratory w pewnym
+XE
3&
3&
'UXNDUND
3&
6HUZHU
Rys.1. Topologia gwiazdy z centralnym koncentratorem
SERWIS EELEKTRONIKI Wybór odpowiedniego okablowania w sieciach komputerowych
PC
PC
7UDQVPLWRZDQ\
V\JQDá
Terminator
Terminator
Rys.2. Topologia magistrali
kontekście nazywane są regenatorami sygnału (ang.
“Repeater”), ze względu na to, że wzmacniają sygnał
wysyłany do wszystkich węzłów.
Patrząc od strony okablowania, topologia gwiazdy jest
prawie uniwersalna. Jest również najłatwiejsza do okablowania. Standardy ANSI/TIA/EIA-568-B i ISO/IEC 11801
zakładają wykorzystanie przez sieć topologii gwiazdy w
warstwie fizycznej. Jeżeli pojedynczy węzeł w gwieździe
ulegnie uszkodzeniu, nie wpłynie od na działanie pozostałych elementów sieci. Gdy jednak uszkodzeniu ulegnie koncentrator, cała sieć przestaje działać. Mimo to, wykrywanie
i rozwiązywanie problemów w takich sieciach jest bardzo
proste, ponieważ szybko można wyizolować uszkodzony
punkt sieci, niezależnie od jej centralnego punktu.
W dalszej części zakłada się, że rozumie się, że fizyczny wygląd współczesnej sieci to topologia gwiazdy.
Poniżej omówione są architektura magistrali oraz pierścienia, których nazwy odnoszą się do wyglądu logicznych
połączeń sieci.
1.1.1.Uszkodzenie całej topologii gwiazdy
Mimo że pojedynczy węzeł zwykle nie prowadzi do
uszkodzenia całej sieci, takie sytuacje także mogą mieć
miejsce. W niektórych warunkach uszkodzenie węzła
prowadzi do uszkodzenia całej gwiazdy. Uszkodzenie na
łączu pojedynczego kabla może prowadzić do nieprawidłowego działania także koncentratora, który oczywiście
wpływa na działanie całej sieci.
3&
6\JQDá\VąUDSRUWRZDQH
PLĊG]\ZĊ]áDPL
PC
6HUZHU
'UXNDUNDVLHFLRZD
Rys.3. Topologia pierścienia
1.2. Topologia magistrali
Topologia magistrali jest najprostszą technologią. Jest
także znana pod pojęciem topologii liniowej szyny, gdyż
wszystkie komputery i urządzenia w tej sieci podłączone
są do jednego przewodu lub kilku przewodów połączonych w jeden – rys.2.
Sieć typu Ethernet jest najbardziej powszechnym
przykładem takiej topologii. Każdy komputer samodzielnie ustala, czy sieć nie jest zajęta i w razie potrzeby
przeprowadza transmisję danych. Komputery w takiej
sieci nasłuchują tylko transmisji od innych komputerów,
nie powtarzają one ani nie przekazują dalej transmisji do
innych komputerów.
Sygnał w topologii magistrali płynie w obu kierunkach. Aby zapobiec odbijaniu sygnału, na obu końcach
kabel musi zostać „czymś” zakończony. W związku
z tym na obu końcach kabla znajdują się tzw. terminatory, czyli najczęściej zwykłe oporniki. Terminatory
absorbują sygnał i zapobiegają jego powracaniu, czyli
tzw. przepięciom lub rezonansom. Wartość opornika
nazywa się też maksymalną impedancją. Jeśli jeden
z terminatorów zostanie usunięty lub kabel zostanie
przerwany, komunikacja w magistrali zostanie przerwana. W klasycznych sieciach o topologii magistrali
najczęściej używa się przewodu koncentrycznego. W
sieciach Ethernet połączonnych w topologie gwiazdy
o połączeniu magistrali często jednak wykorzystuje się
kable 10Base-T (czyli tzw. skrętki).
1.3. Topologia pierścienia
Topologia pierścienia wymaga, aby wszystkie komputery były połączone w ciągły krąg, taki jak pokazano
rysunku 3. Pierścień nie ma końców ani koncentratorów. Każdy komputer w pierścieniu otrzymuje sygnał
(dane) od sąsiada, powtarza sygnał i podaje go dalej
do następnego węzła w pierścieniu. Ponieważ sygnał
musi przejść przez każdy komputer w pierścieniu,
uszkodzenie pojedynczego węzła lub przewodu prowadzi do uszkodzenia całej sieci.
W klasycznej topologii pierścienia instalacja kabla
nastręcza prawdziwych kłopotów, znacznie utrudniając
dalszą rozbudowę oraz implementację sieci w znacznych
przestrzeniach. Przykładem topologii pierścienia jest architektura Token Ring. Mimo że stacje w tej architekturze
podłączone są do centralnego koncentratora MAU (przez
co wydaje sie być topologią gwiazdy), dane w sieciach
Token Ring przesyłane są od jednego węzła do drugiego.
Za każdym razem przechodzą przez MAU. }
Ciąg dalszy w następnym numerze
SERWIS ELEKTRONIKI