Завьялова Светлана Викторовна
ГПОУ ТО «Тульский экономический колледж»
Преподаватель
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО МДК 02.01 «ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ»
ПМ 02 «РАЗРАБОТКА И АДМИНИСТИРОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «СЕТЕВЫЕ АДАПТЕРЫ»
Цель: научиться определять параметры сетевого адаптера, настраивать и устанавливать его.
Средства для выполнения работы:
аппаратные: компьютер, подключенный к локальной вычислительной сети (ЛВС), сетевой адаптер, витая пара.
программные: ОС Windows XP.
Теоретические сведения
Сетевые адаптеры (СА) или интерфейсные карты (NIC - Network Interface Card), служат для подключения компьютеров к локальной вычислительной сети (ЛВС).
Основные функции СА: организация приема/передачи данных из/в компьютер, согласование скорости приема/передачи информации (буферизация), формирование пакета данных, параллельно-последовательное преобразование (конвертирование), кодирование/декодирование данных, проверка правильности передачи, установление соединения с требуемым абонентом сети, организация собственно обмена данными.
Классификации сетевых адаптеров:
По среде передачи данных:
проводные (витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно);
беспроводные (инфракрасная связь, Bluetooth, wireless LAN).
По выполняемым функциям СА:
реализующие функции физического и канального уровней. Такие адаптеры, выполняемые в виде интерфейсных плат, отличаются технической простотой и невысокой стоимостью. Они применяются в сетях с простой топологией, где почти отсутствует необходимость выполнения таких функций, как маршрутизация пакетов, формирование из поступающих пакетов сообщений, согласование протоколов различных сетей и др.
реализующие функции первых четырех уровней базовой модели взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection) – физического, канального, сетевого и транспортного. Эти адаптеры, кроме функций СА первой группы, могут выполнять функции маршрутизации, ретрансляции данных, формирования пакетов из передаваемого сообщения (при передаче), сборки пакетов в сообщение (при приеме), согласования протоколов передачи данных различных сетей, сокращая таким образом затраты вычислительных ресурсов ЭВМ на организацию сетевого обмена. Технически они могут быть выполнены на базе микропроцессоров.
По топологии ЛВС адаптеры разделяются на группы, поддерживающие различные топологии ЛВС: шинную; кольцевую; звездообразную; древовидную; комбинированную.
По принадлежности к типу компьютера:
адаптеры для клиентских компьютеров;
адаптеры для серверов.
В адаптерах для клиентских компьютеров значительная часть работы по приему и передаче сообщений перекладывается на программу, выполняемую в ПК. Такой адаптер проще и дешевле, но он дополнительно загружает центральный процессор компьютера. Адаптеры для серверов снабжаются собственными процессорами, выполняющими всю нужную работу.
Основные характеристики СА:
установленная микросхема контроллера (микрочип);
разрядность – имеются 8-, 16-, 32- и 64-битные сетевые карты (определяется микрочипом);
скорость передачи – от 10 до 1000 Мбит/с;
тип подключаемого кабеля – коаксиальный кабель толстый и тонкий, неэкранированная витая пара, волоконно-оптический кабель;
поддерживаемые стандарты передачи данных – Ethernet, IEEE 802.3, Token Ring, FDDI и т. д.
Микросхема контроллера имеет важнейшее значение, она определяет многие параметры адаптера, в том числе надежность и стабильность работы.
На сетевых картах может быть установлен также чип ПЗУ BootROM, обеспечивающий возможность удаленной загрузки операционной системы с сервера сети, то есть использовать сетевой компьютер без дисковой памяти.
Практическая часть
Задание 1. Изучение сетевой карты, вынутой из ПК
Сетевая карта – плата, устройство, устанавливается в материнскую плату (рис. 1). Другое название сетевой карты – сетевой адаптер. Сетевая карта служит для соединения компьютера с другими компьютерами по локальной сети или для подключения к сети Интернет. Современные материнские платы имеют встроенную сетевую карту.
Выбор производителя сетевой карты важен по следующим параметрам:
надежность работы
поддержка драйверами
скорость
|
|
Когда речь идет о построении надежной и быстрой сети с богатыми возможностями мониторинга и управления, лидерами являются компании Intel и 3Com. Параметры сетевых карт определяются используемыми в них чипами. В современных картах обычно есть один большой чип, выполняющий функции контроллера шины и собственно сети.
|
Рис. 1. Сетевая карта на чипе Realtek
|
Среди других микросхем карты - приемопередатчик, энергонезависимая память, возможно ПЗУ для удаленной загрузки. Производителей чипов сетевых контроллеров гораздо меньше, чем производителей сетевых карт. При этом одни практически монополизируют выпуск карт на своих чипах (3Com, Intel), а другие (Realtek, Via) занимаются исключительно выпуском микросхем и их продажей.
1. Осмотрите сетевую карту, вынутую из ПК. Определите тип шины (интерфейс), к которой она подключается. Для этого посмотрите на ту часть сетевой карты, которая имеет контакты. Если длина этой стороны менее 10 см, то карта подключается к шине PCI.
Кроме типа интерфейса у сетевых карт есть несколько других, менее важных параметров:
поддержка Boot ROM (загрузка ПК без жесткого диска по сети)
поддержка Wake On Lan (включение ПК по сети)
поддержка режима Full Duplex (одновременные прием и передача информации, требуют поддержки этого режима от всего остального оборудования сегмента сети)
количество индикаторов на задней панели
2. Определите тип физической среды (кабеля), с которой работает сетевая карта. Посмотрите на металлическую пластину, к которой крепится карта. Круглый коннектор свидетельствует о том, что эта карта для коаксиального кабеля; разъем RJ-45 – для работы с витой парой. Найдите в Интернет ответ на вопрос о коннекторе для оптического кабеля самостоятельно.
Задание 2. Изучение сетевой карты, вставленной в ПК
В Windows XP выполните команду Пуск / Панель управления / Система / Оборудование / Диспетчер устройств и раскройте список Сетевые платы (рис. 2).
В Windows 7 выполните команду Пуск / Панель управления / Оборудование и звук / Диспетчер устройств и раскройте список Сетевые адаптеры (рис. 3).
Рис. 2. В ПК установлена только одна сетевая плата
|
Рис. 3. В ПК установлено два сетевых адаптера
|
Примечание
Если у вас на сетевой плате нет желтых восклицательных знаков и красных крестиков, то ее драйвер установлен и работает корректно. Если напротив сетевого адаптера отображен восклицательный знак на фоне желтого круга, то драйвер конфликтует с другим устройством. Если напротив сетевой карты появился красный крестик, то драйвера вообще нет и его следует искать и устанавливать.
Определите физический (MAC) адрес адаптера. Для этого в Windows XP (или Windows 7) выполните команду Пуск / Все программы / Стандартные / Командная строка и введите команду ipconfig/all. Выведенный командой результат выглядит примерно так (рис. 4).
Рис. 4. Физический адрес и есть МАС-адрес сетевого адаптера
Контрольные вопросы:
Для чего служат сетевые адаптеры?
Перечислите основные функции СА.
На каких уровнях модели OSI работают СА?
По каким признакам могут различаться сетевые адаптеры?
Как можно определить тип шины (интерфейс) адаптера?
Как определить физический (MAC) адрес адаптера?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «СРЕДСТВА КОММУНИКАЦИИ»
В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:
Стоимость монтажа и обслуживания;
Скорость передачи информации;
Ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей–повторителей (репитеров));
Безопасность передачи данных.
Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость и безопасность передачи данных.
Сетевые устройства
Сетевые карты отвечают за передачу информации между единицами сети. Любая сетевая карта состоит из разъема для сетевого проводника и микропроцессора, что кодирует/декодирует сетевые пакеты, а так же вспомогательных программно-аппаратных комплексов и служб. Каждая карта имеет свой MAC-адрес – уникальный идентификатор устройства.
|
Рис.1. Сетевая карта
|
Коаксиальный кабель
Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащищен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров).
Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.
|
Рис. 2. Коаксиальный кабель
|
Рис. 3. Присоединение адаптера
к тонкому коаксиальному кабелю
|
Рис. 4. Соединение компьютеров сети тонким кабелем
|
Минимальный набор оборудования для односегментной сети на тонком кабеле должен включать в себя следующие элементы:
сетевые адаптеры (по числу объединяемых в сеть компьютеров);
отрезки кабеля с BNC-разъемами на обоих концах, общая длина которых достаточна для объединения всех компьютеров;
BNC Т-коннекторы (по числу сетевых адаптеров);
один BNC терминатор без заземления;
один BNC терминатор с заземлением.
Если сеть создается из нескольких сегментов с использованием репитеров и концентраторов, то надо учитывать, что некоторые концентраторы имеют встроенные 50-омные терминаторы (иногда – отключаемые), что упрощает проблемы согласования.
Витая пара (10BaseT)
Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое «витой парой» (англ. twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и беспроблемная установка.
Неэкранированная витая пара состоит из восьми проводов. Каждый провод изолирован отдельно; все восемь проводов собраны в четыре свитые пары. Завивка проводов предотвращает перекрестные помехи, наводимые соседними парами и внешними источниками. Все четыре пары помещены в общую оболочку.
|
|
Рис. 5. Витая пара
|
С кабелями типа «витая пара» используются разъемы RJ45, те же, что и у стандартных телефонных кабелей, только с восемью контактами вместо четырех или шести.
Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.
В телефонных сетях витая пара используется уже не одно десятилетие, а вот к компьютерным сетям ее приспособили относительно недавно. Витая пара вытеснила коаксиальный кабель из мира ЛВС благодаря нескольким явным преимуществам. Во-первых, кабель «витая пара» состоит из восьми отдельных проводов, что делает его гибче коаксиального и, соответственно, облегчает его укладку. Во-вторых, к прокладке кабелей для ЛВС можно смело привлекать тысячи готовых квалифицированных монтажников телефонных кабелей. В новых зданиях зачастую телефонный и сетевой кабели одновременно укладывает один и тот же подрядчик.
Минимальный набор оборудования для сети на витой паре включает в себя следующие элементы:
сетевые адаптеры (по числу объединяемых в сеть компьютеров), имеющие UTP-разъемы RJ-45;
отрезки кабеля с разъемами RJ-45 на обоих концах (по числу объединяемых компьютеров);
один концентратор, имеющий столько UTP-портов с разъемами RJ-45, сколько необходимо объединить компьютеров.
Оптоволоконные линии (10BaseFL)
Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем.
Скорость распространения информации по ним достигает 100 Мбит/с, а на экспериментальных образцах оборудования – 200 Мбит/с. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует.
|
Рис. 6. Оптоволокно
|
На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей.
Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с помощью звездообразного соединения.
Передача информации в данном случае идет по двум оптоволоконным кабелям, передающим сигналы в разные стороны (как и в 10BASE-T). Иногда используются двухпроводные оптоволоконные кабели, содержащие два кабеля в общей внешней оболочке, но чаще – два одиночных кабеля. Вопреки распространенному мнению, стоимость оптоволоконного кабеля не слишком высока (она близка к стоимости тонкого коаксиального кабеля). Правда, в целом аппаратура в данном случае оказывается заметно дороже, так как требует использования дорогих оптоволоконных трансиверов.
Спецификация IEEE 802.3d FOIRL
Спецификация IEEE 802.3d Fiber Optic Inter Repeater Link (FOIRL) была предложена в 1987 году. Она была предназначена для обеспечения информационного взаимодействия репитеров, которые находятся на значительном (до 1000 м) расстоянии друг от друга. Для подключения к волоконно-оптической линии использовались соединители типа SMA и ST.
В дальнейшем, однако данная технология не получила развития, поскольку появились новые сетевые технологии семейства 10Base-F, которые также использовали волоконно-оптический кабель для передачи данных и обеспечивали лучшие информационные и эксплуатационные характеристики.
Использование волоконно-оптического кабеля для передачи данных
Основными преимуществами передачи данных по волоконно-оптическим линиям связи являются:
Высокая скорость передачи данных - предел для промышленного ВОЛС 3ГГц, в то время, как для медного кабеля это значение составляет не более 500 МГц.
Нечувствительность к электромагнитным помехам
Отсутствие электромагнитного излучения при передаче данных
Обеспечение гальванической развязки между передатчиком и приемником данных
Волоконно-оптический кабель состоит из следующих компонентов: оптическое волокно, оптический экран, защитный экран.
Собственно среда передачи - оптическое волокно представляет собой стеклянную или пластмассовую жилу, толщина которой в зависимости от назначения кабеля может изменяться в пределах от единиц до сотен микрон. Диаметр центрального волокна однозначно определяет эксплуатационные характеристики используемого волоконно-оптического кабеля. Кабели с диаметром волокна 10 микрон называются одномодовыми по названию режима излучения передающего элемента - лазера. Кабели с диаметром волокна 60 и более микрон называются многомодовыми. Одномодовые волоконно-оптические кабели (Single Mode Fiber - SMF) более сложны в изготовлении и эксплуатации, однако, они способны обеспечивать большую дальность распространения информационного сигнала. Более дешевые в изготовлении и удобные в эксплуатации многомодовые (Multi Mode Fiber – MMF) кабели обеспечивают меньшую дальность распространения информационного сигнала.
Для обозначения типа волоконно-оптического кабеля используют выражение вида:
<�Диаметр волокна>/<�Диаметр экрана>, в микро метрах например: 62.5/125
Наибольшее распространение для передачи данных в локальных сетях в настоящее время получил многомодовый волоконно-оптический кабель, однако, для обеспечения передачи данных со скоростью свыше 1ГГц на большие расстояния может быть использован только одномодовый волоконно-оптический кабель.
Спецификации 10 Base F
Совокупность стандартов 10 Base F (IEEE 802.3j) определяет протоколы физического уровня для передачи данных по волоконно-оптическому кабелю в сетях IEEE 802.3.
Спецификация 10 Base FB
Спецификация 10 Base FB (Fiber Back Bone) определяет специальный протокол физического уровня, который предназначен для обеспечения повышения эффективности информационного взаимодействия репитеров в сетях IEEE 802.3.
Для обеспечения синхронизма тактовых генераторов в отсутствие передаваемых и принимаемых кадров передатчик и приемник обмениваются синхронизирующими последовательностями 2.5 МГц.
Протокол 10 Base FB не является универсальным и не обеспечивает, в частности, информационное взаимодействие между репитером и рабочей станцией.
Спецификация 10 Base FP
Спецификация 10 Base FP (Fiber Passive) определяет интерфейс физического уровня для обеспечения взаимодействия компонентов локальной сети с использованием принципа пассивного оптического разветвителя. При использовании технологии 10 Base FP возможно построение пассивной объединяющей структуры, которая может обеспечить взаимодействие 33 рабочих станций находящихся на удалении до 500 м.
Спецификация 10 Base FL
Cпецификация 10 Base FL (Fiber Link) определяет протокол передачи данных по двум волоконно-оптическим кабелям со скоростью 10 Мбит/сек на расстояние до 2000м. Протокол физического уровня 10 Base FL обеспечивает информационное взаимодействие в различных вариантах:
Рабочая станция – рабочая станция
Рабочая станция - репитер
Репитер – репитер
Скорость передачи данных
|
10 Мбит
|
Тип кабеля
|
62.5/125
|
Макс. Длина сегмента
|
2000 м
|
Тип соединителей
|
ST
|
В 10BASE-FL применяется мультимодовый кабель и свет с длиной волны 850 нанометров, однако имеется аппаратура и для использования одномодового кабеля (с предельной длиной до 5 км). Оптоволоконный трансивер называется FOMAU (Fiber Optic MAU).Он выполняет все функции обычного трансивера (MAU), но, кроме того, преобразует электрический сигнал в оптический при передаче и обратно при приеме. FOMAU также формирует и контролирует сигнал целостности линии связи, передаваемый в паузах между пакетами. Целостность линии связи, как и в случае 10BASE-T, индицируется светодиодами "Link" и определяется по наличию между передаваемыми пакетами сигнала "Idle" частотой 1 МГц. Для присоединения трансивера к адаптеру применяется стандартный AUI-кабель, такой же, как и в случае 10BASE5,но длина его не должна превышать 25 метров. Имеются также сетевые адаптеры со встроенными трансиверами FOMAU, которые имеют только внешние оптоволоконные разъемы и не нуждаются в трансиверных кабелях.
Длина оптоволоконных кабелей, соединяющих трансивер и концентратор, может достигать 2 километров без применения каких бы то ни было ретрансляторов. Таким образом, возможно объединение в локальную сеть компьютеров, находящихся в разных зданиях, разнесенных территориально.
Рис. 7. Соединение адаптера и концентратора в 10BASE-FL
|
Рис. 8. Объединение компьютеров в сеть по стандарту 10BASE-FL
|
Как и в случае 10BASE-T, несколько концентраторов могут объединяться между собой для получения древовидной топологии. Вообще, наиболее часто сегмент 10BASE-FL как раз и используется для соединения двух концентраторов. А к концентраторам подключаются компьютеры по стандарту 10BASE-T. Таким образом, удается совместить достоинства обоих сегментов – низкую стоимость 10BASE-T и большие расстояния 10BASE-FL.
Минимальный набор оборудования для соединения оптоволоконным кабелем двух компьютеров включает в себя следующие элементы:
два сетевых адаптера с трансиверными разъемами;
два оптоволоконных трансивера (FOMAU);
два трансиверных кабеля;
два оптоволоконных кабеля с ST-разъемами (или с SC или с MIC разъемами) на концах.
Существует множество оптических коннекторов. Основные их типы предствлены в Таб.1.1.
Таблица 1.1
Типы оптических коннекторов
Обозначение
|
Внешний вид
|
Описание
|
Потери (Дб) при 1300 нм для многомода/ одномода
|
ST - Straight Tip connector
|
|
Первоначальный тип, на данный момент устаревший. Фиксация посредством поворота вокруг оси на 1/4 оборота. Вращение основы исключается за счет продольного паза в разъеме розетки. Требует много свободного места при монтаже/демонтаже. Оптический наконечник - керамика, диаметром 2.5 мм со скругленным торцом.
|
0.25/0.3
|
FC - Fiber-Optic Connector
|
|
Развитие ST-типа. Резьбовая фиксация оправы обеспечивает великолепные прочностные характеристики.
|
0.2/0.6
|
SC - Square/ Subscriber Connector
|
|
Установка/демонтаж осуществляется только возвратно-поступательным движением, никаких вращающихся частей (преимущество). Оптический наконечник - 2.5 мм в диаметре, почти полностью скрыт корпусом. Корпус имеет защелки для фиксации в гнезде. Могут иметь приспособления для крепления парного наконечника либо выпускаться в дуплексном варианте. Цвет корпуса для одномода - голубой, для многомода - серый.
|
0.2/0.25
|
LC - Little or
Local Connector
|
|
Малогабаритный вариант SC-коннектора. Корпус снабжен защелкой, подобной защелке на RJ-45 разъеме. Наконечник керамический, диаметр 1.25 мм.
|
0.1/0.1
|
|
