Standardy tworzenia sieci - technologie miedziane

Prezentacja na temat: "Standardy tworzenia sieci - technologie miedziane"— Zapis prezentacji:

1 Standardy tworzenia sieci - technologie miedziane
Sieci Komputerowe

2 „Przegląd standardów testowych”
Specyfikacja EIA/TIA (Electronic Industries Asociation / Telecommunications Industry Association ) Opierając się na opracowanym w 1991 roku standardzie amerykańskim EIA/TIA 586, organizacje międzynarodowe ISO/IEC (International Organization for Standards / International Electro-technical Commission) w 1995 roku zdefiniowały własny standard — ISO IS11801. Norma ta definiuje m.in. właśnie popularną skrętkę UTP. Standardy te różnią się między sobą pewnymi szczegółami, a formalnie poprawny powinien być dla nas standard ISO, ponieważ na jego właśnie podstawie regionalne komitety normalizacyjne opracowują standardy własne. W standardzie EIA/TIA zdefiniowano podział kabli na kategorie (1, 2, 3, 4, 5), a w standardzie ISO klasy wydajności (A, B, C, D). Ponieważ w środowisku informatycznym bardziej rozpowszechnione jest nazewnictwo pochodzące z norm EIA/TIA, na nim będę się opierał. Aktualnie najpopularniejszym środkiem transmisji stał się nieekranowany, dwuparowy kabel skręcany (UTP - Unshielded Twisted-Pair cable). Składa się on z ośmiu przewodów skręconych po dwa (czterech par), umieszczonych we wspólnej izolacji. P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

3 „Przegląd standardów testowych”
EIA/TIA – CAT 3, 5, 4, 5e CAT 3 — kategoria 3 — skrętka umożliwiająca transmisję o szybkości do 10 MHz (klasa C), spotykana głównie w starszych instalacjach sieci Ethernet 10Base-T. Kabel składa się z czterech par skręconych ze sobą przewodów. CAT 4 — kategoria 4 — skrętka umożliwiająca transmisję o szybkości do 16 MHz. Kabel składa się z czterech par skręconych ze sobą przewodów. CAT 5 — kategoria 5 — skrętka umożliwiająca transmisję o szybkości do 100 MHz (klasa D). Ze względu na zminimalizowanie indukcyjności wzajemnej przewodów, każda para ma skręt o innym skoku. Impedancja falowa skrętki CAT 5 wynosi 100 Ω. CAT 5e — kategoria 5 poszerzona — skrętka umożliwiająca transmisję o szybkości do 100 MHz (klasa D+). Kategoria ta została opisana w dodatku TIA/EIA 568-A-5, zaostrzono dla niej wymagania oraz wprowadzono dwa dodatkowe parametry (poziom sygnału echa i przesłuch zbliżony), które musi spełniać kabel, aby zapewnić poprawną transmisję o szybkości 1 Gb/s. P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

4 „Przegląd standardów testowych”
EIA/TIA – CAT 5e W aktualnie instalowanych sieciach zalecane jest stosowanie przynajmniej kabla kategorii 5e lub lepszej, gdyż gwarantują one poprawną pracę Ethernetu gigabitowego. Istniejące okablowanie klasy 5 w większości przypadków spełnia wymagania CAT-5e, dzięki czemu możliwe jest bezproblemowe dostosowanie sieci do technologii 1000Base-T. Zalety skrętki CAT 5e: jest najtańszym medium transmisji, ma wysoką prędkość transmisji (do Gb/s), łatwe jest diagnozowanie uszkodzeń, łatwa jest instalacja, jest akceptowana przez wiele rodzajów sieci. Wady skrętki CAT 5e: długość odcinka kabla może wynosić max. 100 m, skrętka nieekranowana jest mało odporna na zakłócenia, jest mało odporna na uszkodzenia mechaniczne - konieczne jest instalowanie specjalnych listew naściennych itp., P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

5 ScTP / FTP (ang. Screened Twisted Pair) / (ang. Foil Twisted Pair)
P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

6 STP (ang. Shielded Twisted Pair)
P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

7 Kabel koncentryczny (ang. Coaxial Cable)
10Base2 (cienki Ethernet) 10Base5 (gruby Ethernet) P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

8 Rodzaje połączeń końcówek kabla UTP
DCE DTE Odbiór + 1 1 Wysyłanie + Połączenie zgodne UTP: Odbiór - 2 2 Wysyłanie - Wysyłanie + 3 3 Odbiór + {nie używane} 4 4 {nie używane} {nie używane} 5 5 {nie używane} Uwaga!!! W sieciach FastEthernet (100Base-T(X)) wykorzy-stywane są tylko dwie pary przewodów, ale w GigabitEthernet cztery. Odstępstwem od tej reguły są standardy 100Base-T4 i 100Base-T2 Wysyłanie - 6 6 Odbiór - {nie używane} 7 7 {nie używane} {nie używane} 8 8 {nie używane} Odbiór + 1 3 Wysyłanie + Odbiór - 2 6 Wysyłanie - Wysyłanie + 3 1 Odbiór + {nie używane} 4 4 {nie używane} {nie używane} 5 5 {nie używane} Wysyłanie - 6 2 Odbiór - Połączenie krosowane UTP: {nie używane} 7 7 {nie używane} {nie używane} 8 8 {nie używane} P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

9 „Przegląd standardów testowych”
10Base-T 10Base-T — skrętka kategorii 3 — wykorzystane wszystkie 2 pary — aktualnie nie stosowana, ale można ją spotkać w starszych sieciach Ethernet. Współpracujące topologie 10 Mb, 100 Mb, ATM (25.6 Mbps) Max. długość kabla 100 m Impedancja (oporność) 100 Ω Liczba stacji na kabel 2 Max. liczba stacji 1024 na segment Max. średnica sieci (dla 10/100 Mb) 205/ok m Max. całkowita długość segmentu (Half-Duplex/Full-Duplex) 100/100 m Norma zgłoszenia / rok IEEE 802.3i / 1990 Rodzaj medium transmisyjnego 2 pary UTP Cat-3 P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

10 „Przegląd standardów testowych”
100Base-TX 100Base-TX — skrętka kategorii 5 — wykorzystane 2 pary z 4 — aktualnie najczęściej wykorzystywana. Współpracujące topologie 10 Mb, 100 Mb, 1 Gb, ATM (51.84/ Mbps) CDDI (Copper Distributed Data Interface) Max. długość kabla 100 m Impedancja (oporność) 100 Ω Liczba stacji na kabel 2 Max. liczba stacji 1024 na segment Max. średnica sieci (dla 10/100 Mb) 205/ok m Max. całkowita długość segmentu (Half-Duplex/Full-Duplex) 100/100 m Norma zgłoszenia / rok IEEE 802.3u / 1995 Rodzaj medium transmisyjnego 2 pary UTP Cat-5 P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

11 „Przegląd standardów testowych”
1000Base-T 1000Base-T — skrętka kategorii 5e — zgłoszona w normie IEEE 802.3ab w 1999 r. Wykorzystane są tu 4 pary, które umożliwiają transmisję o szybkości do 1 Gb/s. Współpracujące topologie 10 Mb, 100 Mb, 1 Gb, ATM ( Mbps), CDDI (Copper Distributed Data Interface) Max. długość kabla 100 m Impedancja (oporność) 100 Ω Liczba stacji na kabel 2 Max. liczba stacji 1024 na segment Max. średnica sieci (dla 10/100 Mb) 205/ok m Max. całkowita długość segmentu (Half-Duplex/Full-Duplex) 100/100 m Norma zgłoszenia / rok IEEE 802.3ab / 1999 Rodzaj medium transmisyjnego 4 pary UTP Cat-5e P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

12 Wymagania dla instalacji spełniającej założenia CAT-5
Norma TIA/EIA określa dokładne parametry dotyczące wymagań stawianych instalacjom CAT-5. W praktyce administratora sieci rzadko jest potrzebna dokładna znajomość tych wytycznych, więc przedstawię podstawowe i łatwe do zapamiętania wymagania: Nie należy nadmiernie zginać kabla. Kabel nie powinien być mocowany „na sztywno". Kabla nie należy nadmiernie naciągać podczas układania w korytkach. Pary przy zakończeniu nie powinny być rozkręcone na długości większej niż 1,3 cm. Zasilające kable sieciowe (o przebiegu równoległym do kabla sieciowego) powinny przebiegać dalej niż 30,5 cm od skrętki. Od transformatorów i silników należy zachować odległość 1,02 m. W przypadku umieszczenia skrętki w metalowym korytku prowadzącym min. odległość od przewodów zasilających wynosi 6,4 cm. Jeśli zaistnieje konieczność skrzyżowania kabla zasilającego ze skrętką, powinny one być ułożone prostopadle do siebie. P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

13 Sygnały i kodowanie – 10 Mb/s
Sygnały w 10 Mb/s koncentryku, skrętce i światło-wodzie używają dosyć prostego schematu kodo-wania Manchester. W środku każdego okresu (bitu) następuje przeskok taktu. Oto zasady kodowania Manchester: 0 — sygnał o wysokiej wartości w pierwszej połowie okresu i niskiej w drugiej, 1 — sygnał o niskiej wartości w pierwszej połowie okresu i wysokiej w drugiej. Poziomy napięć w skrętce dla 10Base-T mają wartości od -2,5 V do +2,5 V, dzięki czemu sygnalizacja ta nie wymaga punktu zero, tak jak w koncentryku. Jeśli transceiver zostanie uszkodzony i zaczyna w sposób ciągły nadawać sygnał, sytuację taką nazywamy jabbering; w takim przypadku interfejs po drugiej stronie połączenia powinien odciąć sygnał. P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

14 Sygnały i kodowanie – 100 Mb/s
Kodowanie w systemach 100 Mb/s opiera się na kodowaniu blokowym, 4-bitowy blok danych kodowany jest za pomocą 5-bitowego symbolu, co oznaczymy symbolem 4B/5B. Pozostałe wartości możliwe do uzyskania za pomocą 5 bitów używane są do celów kontrolnych, np. sygnalizacja startu ramki, sygnalizacja błędów. W efekcie transmisja ma rzeczywistą szybkość 125 Mbd. Przy każdej zmianie sygnał będzie miał jeden z trzech poziomów. Podczas każdego taktu zegara zmiana poziomu sygnału oznacza logiczną jedynkę, a brak zmiany — zero. Tego typu transmisja nazywana jest „wielopoziomowym progiem-3" (MTL-3). Poziomy napięć w skrętce dla 100Base-T mają wartości od -1 V do +1 V. P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

15 Sygnały i kodowanie – 1 Gb/s
Transmisja o szybkości gigabitowej w skrętce jest bardzo skomplikowanym zagadnieniem, zastosowane sposoby kodowania sygnału też należą do bardzo złożonych i nie będę opisywał ich działania. Sygnał przesyłany jest wszystkimi dostępnymi parami — nadawanie i odbiór jednocześnie — oraz kodowany systemem 4D-PAM5. Bajt (8 bitów) danych jest transmitowany równocześnie czterema parami przewodów (4D) za pomocą pięcio-poziomowej, pulsowej modulacji amplitudy (PAM5), zawierającej w sobie informacje potrzebne do korekcji błędów. Pojedyncza zmiana amplitudy koduje dwa bity, ponieważ informacje przesyłane są na czterech parach; przy jednym takcie zega­rowym wysyłamy 8 bitów. Dzięki temu przy szybkości 125 Mbd uzyskujemy transmisję Mb/s przy wykorzystaniu komponentów spełniających wymagania kategorii 5. P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

16 „Przegląd standardów testowych”
Token Ring Architektura sieci LAN stworzona przez IBM w latach siedemdziesiątych. Z niewielkimi zmianami została znormalizowana jako IEEE Z początku Token Ring pracował z szybkością 4 Mb/s, później pojawiło się popularne rozwiązanie 16 Mb/s z możliwością prognozowania opóźnień ze względu na prze-widywalną metodę dostępu do nośnika. Prócz tego token takiej sieci wyposażony jest w bity priorytetu służące do nadawania ramce wysokiego priorytetu, co ułatwia realizację bardziej krytycznych zadań. Aktualnie sieci te mogą pracować z szybkością 1 Gb/s, co zostało zdefiniowane w normie IEEE 802.5v w maju 2001 roku. W jednym momencie może nadawać tylko jedna stacja, nie występują więc kolizje ani inne zjawiska związane z wykrywaniem kolizji w Ethernecie. Wyboru stacji upoważnionej do nadawania dokonuje się na podstawie żetonu (token). Jeśli stacja ma żeton, to może nadawać przez pewien czas. Gdy skończy, przekazuje żeton następnej w kolejności stacji. Aby ponownie rozpocząć nadawanie, stacja czeka, aż ponownie otrzyma żeton. Metoda ta nazywana jest przekazywaniem żetonu. Więcej informacji o tej technologii można znaleźć na stronie: P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

17 Token Ring – Ramka Token
Żeton jest swojego rodzaju ramką przekazywaną pomiędzy stacjami. Ma on zawsze rozmiar 3 bajtów. Na podstawie otrzymanego żetonu stacje tworzą nagłówek wysyłanej później ramki. Ramka ta jest przekazywana od urządzenia do urządzenia i przydziela prawa transmisji urządzeniom w pierścieniu. Ponieważ istnieje tylko jedna ramka Token, w danym momencie tylko jedna stacja może nadawać czy też podejmować próbę nadawania. Struktura ramki Token IEEE 802.5: 1-oktetowy Ogranicznik początku 1-oktetowe pole Sterowanie dostępem 1-oktetowy Ogranicznik końca P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

18 Token Ring – Ramka danych
Minimalna długość ramki danych w sieci wynosi 21 bajtów. Czas potrzebny na prze-słanie ramki musi być mniejszy niż ustalony czas przetrzymywania tokenu. Czas ten jest domyślnie ustawiany na 10 milisekund. Tak wygląda podstawowa, czy też „surowa", postać ramki danych Token Ring. W praktyce wykorzystuje się ją razem z mechanizmami sterowania łączem logicznym specyfikacji IEEE w celu identy-fikacji protokołu wyższej warstwy, dla którego przeznaczona jest zawartość ramki. Jest to istotne w dzisiejszym środowisku wieloprotokołowej komunikacji i obliczeń. Struktura ramki danych IEEE 802.5: 1-oktetowy Ogranicznik początku 1-oktetowe pole Sterowanie dostępem 1-oktetowe pole Kontrola ramki 6-oktetowy Adres odbiorcy 6-oktetowy Adres nadawcy Pole danych o zmiennej długości ( oktetów dla LAN 4 Mbps oktetów dla LAN 16 Mbps) 4-oktetowa Sekwencja kontrolna ramki 1-oktetowy Ogranicznik końca 1-oktetowy Status ramki 2-bitowy Rodzaj ramki 6-bitowa kontrola P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

19 Token Ring – Ramka zarządzania MAC
Protokół Token Ring IEEE ustanawia 4 agentów zarządzania siecią. Agenci przebywają w każdej stacji Token Ringu i są wykorzystywani w zwykłych czynno-ściach zarządzania pierścieniem. Agentami tymi są: monitory: aktywny (AM - Active Monitor) lub oczekujący (SM - Standby Monitor), monitor błędów pierścienia (REM - Ring Error Monitor), serwer raportu konfiguracji (CRS- Configuration Report Server), serwer parametrów pierścienia (RPS - Ring Parameter Server). Każda ramka MAC wykonuje określoną funkcję zarządzania siecią. Oto niektóre z tych funkcji: lobe test (test podłączenia stacji końcowej), inicjalizacja pierścienia, czyszczenie pierścienia, token zgłoszenia, różne funkcje monitora aktywnego. P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

20 Token Ring – Ramka przerwania
Ramka przerwania zawiera wyłącznie pola ograniczników początku i końca ramki. Choć z powodu braku danych i adresów taka struktura może wydawać się bezużyteczna, to ramka przerwania znajduje zastosowanie – jest wykorzystywana do natychmiastowego zakończenia transmisji. Struktura ramki przerwania IEEE 802.5: 1-oktetowy Ogranicznik początku 1-oktetowy Ogranicznik końca P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

21 „Przegląd standardów testowych”
Sieć VG-AnyLAN ang. voice grade wiring, any LAN architecture Sieć VG-AnyLAN umożliwia łączenie ramek o formatach FDDI oraz Token Ring. Tego rodzaju sieć jest w dużym stopniu niezależna od rodzaju zastosowanego nośnika, jako że umożliwia przesyłanie danych za pomocą czterech par nieekranowanej skrętki dwu-żyłowej kategorii 3, nieekranowanej skrętki kategorii 5, ekranowanej skrętki kategorii 5 oraz kabla światłowodu o średnicy 62,5 mikrona. Zastosowanie dostępu do nośnika na zasadzie priorytetu żądań lokuje sieć tego typu pomiędzy technologiami transmisji wąsko- i szerokopasmowych. Dokładnie rzecz biorąc, technologia tego typu ustanawia architekturę priorytetów pozwalającą pakietom krytycznym na uzyskanie, w razie potrzeby, odpowiedniej szerokości pasma. Architektura ta nie posiada mechanizmów umożliwiających rezerwowanie szerokości pasma. P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

22 „Przegląd standardów testowych”
Sieć VG-AnyLAN ang. voice grade wiring, any LAN architecture Sieci VG-AnyLAN charakteryzują również dwa inne potencjalnie ważne ograniczenia. Po pierwsze, wymaga ona aż czterech par skrętki dwużyłowej, co może zmusić użytkowników okablowania 10Base-T do ponownego okablowania swoich stacji. W związku z tym – mimo że technologia ta została zaprojektowana specjalnie do wykorzystania za skrętką dwużyłową kategorii 3 – ci użytkownicy, którzy nie mają położonych czterech par skrętki kategorii 3, nie będą mogli jej używać. Drugim ograniczeniem jest brak współpracy z „prawdziwym Ethernetem" ze względu na inną metodę dostępu do nośnika. P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

23 „Przegląd standardów testowych”
ANSI TP-PMD IEEE 802.3 W czerwcu 1990 r. ANSI sformowało komitet roboczy, który miał opracować specyfikację skrętki dwużyłowej PMD (ang. TP-PMD Twisted Pair Physical Media Dependent lub TP-DDI Twisted Pair Distributed Data Interface). Oryginalnie specyfikacja TP-PMD była zastrzeżonym produktem, który przenosił warstwę 2 FDDI na warstwę fizyczną nieekranowanej skrętki UTP kat. 5. Produkt końcowy otrzymał nazwę interfejsu przesyłania danych przewodem miedzianym, czyli interfejsu CDDI (ang. Copper Distributed Data Interface). Specyfikacja ta stała się standardem ANSI w roku 1994. CDDI, tak jak FDDI, zapewnia przepływność 100 Mb/s i używa topologii podwójnego pierścienia dla zapewnienia wysokiego poziomu niezawo-dności. CDDI poprawnie pracuje na odległości do 100 m między stacją sieciową a koncentratorem. Standard ANSI sugeruje tylko 2 typy kabli miedzianych dla CDDI: UTP (kategoria 5, EIA/TIA 568B) STP (IBM type 1, 150Ω, EIA/TIA 568) P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

24 Tabela norm IEEE dotyczących sieci Ethernet 1/4
Standard Norma, rok Szybkość Rodzaj medium Maksymalna długość segmentu w m Half Duplex Full Duplex 10Base5 DIX, 1980, 802.3, 1983 10 Mb/s Pojedynczy 50 Ω przewód koncentry- czny (gruby Ethernet) o średnicy 10 mm 500 - 10Base2 802.3a, 1985 Pojedynczy 50 Ω przewód 0,25’’ koncentryczny RG-58 (cienki Ethernet) o średnicy 5 mm 185 10Broad36 802.3b, 1985 Pojedynczy 75 Ω przewód szerokopasmowy 1800 10Base-T 802.3i, 1990 Dwie pary UTP Cat-3 100 P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

25 Tabela norm IEEE dotyczących sieci Ethernet 2/4
Standard Norma, rok Szybkość Rodzaj medium Maksymalna długość segmentu w m Half Duplex Full Duplex 10Base-FOIRL 802.3d, 1987 10 Mb/s Dwa włókna optyczne 1000 >1000 1Base5 802.3e, 1987 1 Mb/s Dwie skręcone pary przewodów telefonicznych 250 - 10Base-FL 802.3j, 1993 2000 >2000 10Base-FB 10Base-FP 100Base-TX 802.3u, 1995 100 Mb/s Dwie pary UTP Cat-5 100 100Base-FX 412 P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

26 Tabela norm IEEE dotyczących sieci Ethernet 3/4
Standard Norma, rok Szybkość Rodzaj medium Maksymalna długość segmentu w m Half Duplex Full Duplex 100Base-T4 802.3u, 1995 100 Mb/s Cztery pary UTP Cat-3 100 - 100Base-T2 802.3y, 1997 1000Base-LX 802.3z, 1998 1 Gb/s Laser długofalowy (1300 nm) przez włókno: 62.5 μm wielomodowe; 50 μm wielomodowe; 10 μm jednomodowe 316 550 5000 1000Base-SX Laser krótkofalowy (850 nm) przez włókno: 62.5 μm wielomodowe; 50 μm wielomodowe 275 P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

27 Tabela norm IEEE dotyczących sieci Ethernet 4/4
Standard Norma, rok Szybkość Rodzaj medium Maksymalna długość segmentu w m Half Duplex Full Duplex 1000Base-CX 802.3z, 1998 1 Gb/s Ekranowana skrętka dwużyłowa lub kabel koncentryczny 25 1000Base-T 802.3ab, 1999 Cztery pary UTP Cat-5 100 Base — baseband oznacza, że medium transmisyjne jest przeznaczone do obsługi jednej usługi sieciowej, np. Ethernetu FOIRL — jest to skrót od Fiber Optic Inter-Repeater Link, określający światłowodowe połączenie pomiędzy koncentratorami Broad — broadband oznacza, że w jednym medium obsługiwanych jest kilka usług, najczęściej dzięki podzieleniu pasma na kilka odseparowanych częstotliwości (kanałów), z których każda może obsługiwać odrębną usługę P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

28 Szacunkowe opóźnienia w zależności od nośnika
Rodzaj nośnika Opóźnienie 10Base2 5,14 ∙ m/s 10Base5 4,33 ∙ m/s UTP 5,70 ∙ m/s STP Światłowód 5,00 ∙ m/s Wymienione wartości opóźnień propagacji dla różnych rodzajów urządzeń są jedynie wartościami szacunkowymi! Na wydajność może wpływać wiele czynników, jak np. temperatura, wilgotność, a nawet wiek danego urządzenia elektronicznego i/lub to, od jakiego producenta ono pochodzi. Dlatego nie można precyzyjnie przewidzieć wartości opóź­nienia dla danego rodzaju urządzeń. Nie można również ustalić jednej wartości, która obowiązywałaby przez cały cykl życia urządzenia. P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”

29 „Przegląd standardów testowych”
Dziękuję za uwagę. P.W.S.Z. w Elblągu „Przegląd standardów testowych”