Technologie sieciowe, metody dostępu, szybkość transferu

Urządzenia w sieci połączone za pomocą łączy. Dane pomiędzy urządzeniami są przesyłane za pomocą kanałów. Kanał może by rozumiany jako pojedyncze połączenie między dwoma urządzeniami. W łączu może być wydzielony jeden kanał transmisyjny, lub wiele kanałów, z których każdy wykorzystuje część tego łącza.

W zależności od sposobu wykorzystywania łączy, możemy wyróżnić:

• Transmisję w paśmie podstawowym (baseband) Polega ona na utworzeniu w łączu tylko jednego kanału transmisyjnego, za pomocą którego przesyłany jest tylko jeden ciąg sygnałów.
• Transmisję szerokopasmową(broadband)- Polega ona na podziale pojedynczego łącza na wiele kanałów przez przydzielenie im różnych częstotliwości lub przez podział czasu transmisji na szczeliny czasowe, w których przesyłane są dane z różnych kanałów.

Do budowy sieci lokalnych wykorzystać możemy rożne technologie. Najpopularniejszą z nich jest Ethernet, jednak w niektórych zastosowaniach spotykane są również technologie Token Ring oraz FDDI. Ethernet odnosi się do wielu technologi sieci lokalnych LAN Z których należy wyróżnia trzy podstawowe kategorie:

• Ethernet 10 MB/s (Standart Ethernet)
• Ethernet 100 MB/s (Fast Ethernet)
• Ethernet 1 Gb/s (Gigabit Ethernet)

Ethernet – technologia, w której zawarte są standardy wykorzystywane w budowie głównie lokalnych sieci komputerowych. Obejmuje ona specyfikację przewodów oraz przesyłanych nimi sygnałów. Ethernet opisuje również format ramek i protokoły z dwóch najniższych warstw Modelu OSI. Jego specyfikacja została podana w standardzie IEEE 802.
Ethernet jest najpopularniejszym standardem w sieciach lokalnych. Inne wykorzystywane specyfikacje to Token Ring, FDDI czy Arcnet.

Technologia Ethernet została opracowana w latach siedemdziesiątych w firmie Xerox. Obecnie nazwa ta odnosi się do wszystkich sieci pochodnych korzystających z dostępu do nośnika metoda CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access Colision Detect) W metodzie tej stacja zamierzająca transmitować dane może uzyskać dostęp do nośnika w dowolnej chwili. Przed wysłaniem danych stacja nasłuchuje, czy w sieci odbywa się ruch. Jeżeli wykryje ruch w sieci,czeka do momentu, kiedy nośnik będzie wolny. Jeżeli dwie stacje nadają w tym samym czasie,dochodzi do kolizji i obie transmisje muszą zostać powtórzone. Zjawisko kolizji jest niekorzystne,ponieważ powoduje zmniejszenie wydajności sieci , ale jego występowanie jest naturalne i niewielka liczba kolizji nie powinna być powodem do niepokoju. Po wykryciu kolizji stacja jeszcze nadaje przez określony czas specjalny sygnał wymuszenia kolizji, aby poinformować wszystkie inne urządzenia o jej wystąpieniu. Następnie przed ponowieniem prośby transmisji odczekuje losowo wybrany czas, co zabezpiecza siec przed sytuacją , gdy stacje ponawiały swe próby w takich samych odstępach czasu, powodując powstawanie nowych kolizji. Dane przesyłane w sieci Ethernet podzielone są na fragmenty nazywane ramkami. Ramka Ethernet zbudowana jest z następujących elementów:

• Preambuła- 7 bajtów złożonych naprzemiennie z jedynek i zer pozwalających na szybszą synchronizację odbiorników.
• Początek znacznika ramki-  inaczej SFD( Start Frame Delimiter) (1 bajt).
• Adres odbiorcy – Adres MAC odbiorcy ( 6 bajtów).
• Adres nadawcy- adres MAC nadawcy (6 bajtów).
• Typ  ramki (2 bajty) – jeźeli jego wartość jest mniejsza niź 1500  to oznacza długość ramki. Jeźeli wieksza- typ pakietu,
• Przesyłane dane(46-1500 bajtów)- jeźeli dane są mniejsze od 46 bajtów, to uzupełniane są zerami.
• Sama kontrola CRC (4 bajty)- pozwala na wykrycie błędów  transmisji.W sieci Ethernet kaźda stacje widzi wszystkie przepływające ramki danych I sprawdza, czy przepływająca ramka jest adresowana do niej. Sprawdzenie ramki polega na porównaniu adresu MAC karty sieciowej  I adresuzapisanego w polu „ adres MAC odbiorcy“  Jeźeli adresy są identyczne, ramka jest odbieana,  w inym przypadku jest odrzucana.W sieciach Ethernet mogą być stosowane rózne rodzaje odnośników, charakteryzujących się róznymi prędkościami danych oraz rodzaju medium stosowanego w sieciach Ethernet składa się z następujących części:

• Prędkość przesyłania danych wyrażona w MB/s, np 10,100,1000,

• Rodzaj transmisji:

-          Base- transmisja w paśmie podstawowym (baseband),

-          Broad-transmisja przy wykorzystaniu częstotliwości nośnej (broadband),

• Rodzaj zastosowanego medium

-          2- cienki kabel koncentryczny (Thin Enthernet),

-          5- gruby kabel koncentryczny (Thick Ethernet),

-          T- skrętka( Twisted Pair),

-          F- światłowód (Fiber Optic);

• Dodatkowe oznaczenie. Najczęściej stosowane nośniki danych dla sieci Ethernet:

-          10Base2 – cienki kabel koncentryczny o prędkości przesylania sygnału 10 Mb/s, transmisja pasmem podstawowym, 2 to maksymalna długść kabla w metrach zaokrąglona do setek, a następnie podzielona przez 100,

-          10BaseS – gruby kabel koncentryczny o maksymalnej długości 500 metrów,

-          1-BaseT – długość kabla ograniczona do 100 metrów, litera T symbolizuje skrętkę jako nośnik fizyczny,

• Najczęściej stosowane nośniki danych dla sieci FastEhernet;

-          1000BaseTX- nieekranowa skrętka(UTP) kategorii 5,

-          1000BaseFX-  światłowód obsługujący transmisję danych z` szybkością 100 Mb/s na odległość do 400 metrów.

• Najczęściej  stosowane nośniki danych dla ieci Gigabit Ethernet:

-          1000BASE-T- skrętka kategorii 5 lub wyźszej przy uźyciu czterech par przewodów,

-          1000BASE-SX 1Gb/  na światłowodzie wielomodowym (do 550m),

-          1000BASE-LX – 1 Gb/s na światłowodzie jednomofowym ( do 10 km),

Technologia Token ring – metoda tworzenia sieci LAN opracowana przez firmę IBM w latach siedemdziesiątych, dziś wypierana przez technologię Ethernetu. Szybkość przesyłania informacji w sieciach Token Ring wynosi 4 lub 16 MB/s. W sieci tej stacje sieciowe połaczone są bezpośrednio do urzdzeń MAU (Multi Access Until), które ołaczoe są ze sobą, tak aby tworzyły jeden duźy pierścień. Token Ring  stosuje metodę dostępu do nośnika nazywaną przekazywaniem źetonu ( Token-Passing). W pierścieiu krąźy ramka- źeton (Token) Stacja sieciowa uzyskuje prawo dotransmisji danych tylko wtedy,gdy posiada źeton. Jeźeli stacja sicciowa posada źeton do następnej w kolejności stacji sieiowej. Stacja moźe przetrzymać źeton tylko przez określony czas, po którym musi prekazać go następnej w pierścieniu. Stacja posiadająca żeton przekształca go w ramkę , dodając dane przeznaczone do wysłania i wysła je do następnej stacji.

Najpopularniejszym nośnikiem danych stosowanym w budowie sieci komputerowcyh jest skrętka.

Skrętka (ang. twisted-pair cable) – rodzaj kabla sygnałowego służącego do przesyłania informacji, który zbudowany jest z czterech par skręconych ze sobą przewodów miedzianych, przy czym każda z par posiada inną długość skręcenia w celu obniżenia zakłóceń wzajemnych, zwanych przesłuchami. Skręcenie przewodów powoduje równocześnie zawężenie pasma transmisyjnego. Wyróżnia się skrętkę nieekranowaną (U/UTP), ekranowaną folią (posiadającą dodatkowe płaszcze z folii) (F/UTP i U/FTP) oraz metalowej siatki (SF/UTP, S/FTP i SF/FTP). Skrętki mają zastosowanie w łączach telekomunikacyjnych oraz sieciach komputerowych, obecnie najczęściej wykorzystywana jest w telefonii analogowej oraz w sieciach Ethernet. Skrętka ma zastosowanie przy przesyłaniu danych w postaci analogowej jak i cyfrowej. Każda skrętka jest  zakończona jest wtykiem typu RJ-45. Kolejność przewodów we wtyku określona jest za pomocą standardów TIA/EIA 568A i TIA/EIA.

Do łączenia urządzeń stosowane są dwa rodzaje kabli:

• Prosty(Pass- throught)- wtyki na obu końcach wykonane są według jednego standardu.Kabel stosowany jest do łączenia komputera z przełącznikiem lub koncentratorem oraz routera z przełącznikiem lub koncentratorem.
• skrosowany (cross-over) wtyk na jednym końcu wykonany jest według standardu 568a, a na drugim według standardu 568b. Kabel skrosowany jest  używany do połaczenia komputera z komputerem, przełącznika lub koncentratora z przełącznikiem lub koncentratorem, komputera z routerem.