Практическая 3 Создание простой сети

Практическая работа №3. Создание простой сети

Цель: закрепить материал по базовым понятиям сетевых технологий, изученным в Главе 1 и Главе 2.

ЗАДАНИЕ

Ответьте на вопросы, приведенные ниже. Выберите один правильный ответ или дайте развернутый ответ там, где это необходимо.

1.  Дайте определение компьютерной сети.

2.      К какому классу относится сеть, объединяющая компьютеры разных городов, регионов, государств?

локальная сеть; глобальная сеть; городская сеть.

3.  Что такое беспроводная сеть?

сеть, в которой передача информации осуществляется при помощи электромагнитных волн в определенном частотном диапазоне;

сеть, в которой для передачи данных используется телефонный провод, коаксиальный кабель или витая пара.

4.  Какой тип взаимодействия между компьютерами показан на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 Взаимодействие между компьютерами

сеть типа «клиент-сервер»; одноранговая сеть; беспроводная сеть.

5.     Как называется установленное в компьютер устройство, которое позволяет ему подключаться к сети и взаимодействовать с другими устройствами?

сетевой адаптер; маршрутизатор; коммутатор.

6.  Что такое проводная сеть?

сеть, в которой передача информации осуществляется при помощи электромагнитных волн в определенном частотном диапазоне;

сеть, в которой для передачи данных используется телефонный провод, коаксиальный кабель или витая пара.

7.     Как называлась первая глобальная сеть, созданная в 1969 году Министерством обороны США?

Internet; Arpanet; Intranet.

8.  Перечислите все уровни модели OSI?

9.  Каким из перечисленных ниже терминов называют блок данных канального уровня?

сегмент; пакет; кадр.

10.    Какой из перечисленных ниже терминов не является названием уровня в модели OSI?

уровень приложений; уровень Интернет; сеансовый уровень.

11.  Перечислите основные достоинства и недостатки сетей типа «клиент-сервер».

12.    Какой из уровней модели OSI отвечает за выбор наилучшего маршрута до сети назначения.

уровень приложений; канальный уровень; сетевой уровень.

13.      Соотнесите перечисленные термины с уровнями модели OSI, к которым они относятся.

а) кадр;                                              Транспортный уровень                                     

б) IP-адрес;

в) MAC-адрес;                                  Сетевой уровень                                                 

г) пакет;

д) номер порта;                                 Канальный уровень                                           

е) сегмент; ж) биты.

14.  Перечислите все уровни модели TCP/IP.

15.        Как    называется    процесс,    при    котором    к    данным    добавляется    заголовок определенного уровня перед отправкой в сеть?

декапсуляция; мультиплексирование; инкапсуляция.

16.     Какие из перечисленных ниже протоколов относятся к транспортному уровню модели OSI? (Выберите 2 ответа).

IP;

Ethernet; TCP; UDP.

17.  Какой из уровней модели OSI отвечает за логическую адресацию и маршрутизацию?

уровень приложений; канальный уровень; сетевой уровень.

18.     Соотнесите перечисленные протоколы с  уровнями модели OSI, к которым  они относятся.

а) TCP;                                               Транспортный уровень                                     

б) IP;

в) Ethernet;                                        Сетевой уровень                                                 

г) HTTP;

д) UDP;                                              Уровень приложений                                         

е) FTP;

ж) Telnet.                                            Физический уровень                                         

19.  Каким из перечисленных ниже терминов называют блок данных сетевого уровня?

сегмент; пакет; кадр.

20.    Какой из перечисленных ниже терминов не является названием уровня в модели TCP/IP?

уровень приложений; уровень Интернет; сеансовый уровень.

21.    Каким из перечисленных ниже терминов называют блок данных транспортного уровня?

сегмент; пакет; кадр.

22.  Какой из уровней модели OSI задает стандарты для кабельной системы?

уровень приложений; сеансовый уровень; физический уровень.

23.       Какой   из    уровней   модели   OSI    описывает   стандарты   форматов   данных и шифрование трафика?

уровень представлений; сеансовый уровень; физический уровень; канальный уровень.

24.    Когда протокол TCP передающего узла маркирует сегмент порядковым номером равным 1, а принимающий узел отправляет в ответ подтверждение приема с порядковым номером 1, такой процесс будет примером:

инкапсуляции данных;

взаимодействие двух систем на одинаковом уровне; взаимодействие двух смежных уровней;

ни один из указанных ответов не верен.

25.   Какие из перечисленных ниже протоколов относятся к уровню приложений модели OSI? (Выберите 2 ответа).

IP;

Ethernet; TCP; HTTP; DNS.

Разработка топологии сети небольшого предприятия

При создании сети передачи данных, когда соединяются все компьютеры сети и другие сетевые устройства, формируется сетевая топология компьютерной сети.

Сетевая топология — это способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств. Существуют три базовые топологии, на основе которых строится большинство сетей:

•         «Шина» (Bus) — все узлы соединяются между собой одним кабелем;

•         «Кольцо» (Ring) — каждый компьютер соединяется с двумя другими так, чтобы от одного он получал информацию, а другому передавал ее. Последний компьютер подключается к первому;

•         «Звезда» (Star) — каждый из узлов подключается к центральному соединительному устройству (коммутатору, концентратору).

Комбинированные топологии:

•         «Дерево» (Tree) — объединение нескольких «звезд»;

•         Полносвязная топология — каждый компьютер и другие устройства соединены друг с другом напрямую;

•         Топология неполной связности — получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей. Каждый узел сети соединяется с несколькими другими узлами сети.

При построении любой компьютерной сети используется коммуникационное или сетевое оборудование. Основной его задачей является объединение компьютеров в сеть, подключение компьютерных сетей разных топологий и технологий друг к другу, увеличение расстояния передачи сигнала. Устройства, применяемые для построения компьютерной сети следующие:

Медиаконвертер (Mediaconverter) — это устройство физического уровня модели OSI, преобразующее среду распространения сигнала из одного типа в другой;

Повторитель (Repeater) — это устройство физического уровня модели OSI, используемое для соединения сегментов среды передачи данных с целью увеличения общей длины сети;

Концентратор (Concentrator) или Хаб (Hub) — это повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов сети;

Мост (Bridge) — это устройство канального уровня модели OSI, которое соединяет между собой два сегмента локальной сети;

Коммутатор (Switch) — это устройство канального уровня модели OSI, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети;

Маршрутизатор (Router) — это устройство сетевого уровня модели OSI, пересылающее пакеты данных между различными сегментами сети (подсетями);

Шлюз (Gateway) — любое устройство, соединяющее разные сетевые архитектуры.

Цель: разработать топологию сети небольшого предприятия.

ЗАДАНИЕ 1

На рисунке 2.1 показан план 1-го этажа центрального офиса. В каждом кабинете по 6 рабочих станций. Требуется объединить в локальную сеть все сетевые устройства, находящиеся на 1-ом этаже, так, чтобы они могли обмениваться информацией друг с другом с меньшей вероятностью возникновения коллизий.

Рисунок 2.1 План 1-го этажа центрального офиса

Зарисуйте получившуюся топологию сети.

Рисунок 2.2 Топология сети центрального офиса

Какое сетевое оборудование необходимо использовать, чтобы избежать возникновения коллизий при передаче данных между компьютерами?                                                                                   

Какое минимальное количество портов должно быть у сетевого оборудования?                       

Обоснуйте выбор топологии сети. В чем преимущества данной топологии по сравнению с топологией «Общая шина»?                                                                                                               

ЗАДАНИЕ 2

Предположим, что компания расширилась и теперь занимает такое же помещение в соседнем здании на расстоянии 500 метров (рис. 2.3). Требуется объединить сеть центрального офиса и сеть подразделения так, чтобы сотрудники центрального офиса могли обмениваться данными с сотрудниками подразделения.

Рисунок 2.3

Зарисуйте получившуюся топологию сети.

Изучение элементов кабельной системы

Кабельная система — это система, элементами которой является пассивное сетевое оборудование, включающее в себя кабели, разъемы для кабелей, патч-панели, монтажные шкафы и телекоммуникационные стойки.

Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции и бывает трех типов:

•         коаксиальный кабель;

•         кабель на основе витой пары;

•         волоконно-оптический (оптоволоконный)кабель.

Коаксиальный кабель — электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана. Центральная часть кабеля представляет собой монолитный или скрученный медный провод, заключенный в изолирующую пластиковую оболочку. Эту изоляцию окружает второй проводник в виде трубки (может быть из фольги), который служит экраном от электромагнитных помех. Снаружи он покрыт жесткой пластиковой трубкой, формирующей оболочку кабеля. В настоящее время коаксиальный кабель не используется для построения локальных сетей.

Кабель на основе витой пары (twisted pair) — вид кабеля, представляющий собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Попарное скручивание проводов позволяет уменьшить воздействие перекрестных помех, так как электромагнитные волны, излучаемые каждым проводником, взаимно гасятся.

Различают два типа кабеля на основе витой пары:

•         кабель на основе неэкранированной витой пары (unshielded twisted pair, UTP);

•         кабель на основе экранированной витой пары (shielded twisted pair, STP).

Кабель на основе неэкранированной витой пары (UTP) состоит из четырех скрученных между собой пар проводов.

Кабели на основе экранированной витой пары (STP) имеют дополнительную защиту из алюминиевой фольги, которая позволяет уменьшить воздействие внешних электромагнитных полей.

Кабели на основе экранированной и неэкранированной витой пары подключаются к компьютерам и сетевым устройствам при помощи разъема 8P8C (ошибочное, но общепринятое название RJ-45).

Рисунок 3.1 Разъем 8P8C (RJ-45)

Последовательность распределения проводников в разъеме определяется стандартами EIA/TIA-568A и EIA/TIA-568B (рис.3.2).

Рисунок 3.2 Распределение проводников в разъеме по стандартам EIA/TIA-568A и EIA/TIA-568B

В зависимости от схемы распределения проводников в разъемах с двух сторон кабеля, кабели делятся на:

•         Прямые кабели (straight through cable) – витая пара с обеих сторон обжата одинаково, без перекрещивания пар внутри кабеля.

Рисунок 3.3 Прямой кабель

•         Перекрестные     кабели     (crossover      cable)      –     инвертированная     разводка     с перекрещиванием пар внутри кабеля.

Рисунок 3.4 Перекрестный кабель

Для обжима кабеля разъемами RJ-45 используется специальный инструмент, который называется кримпер (рис. 3.5).

Рисунок 3.5 Инструмент для обжима кабеля разъемами RJ-45 (кримпер)

Оборудование (на 1 рабочее место):
Кабель Ethernet (UTP)	0,2 м.
Волоконно-оптический кабель	0,2 м.
Разъем RJ-45	2 шт.
Обжимной инструмент (кримпер)	1 шт.
Разъем типа SC-FC (или SC-ST)	1 шт.
Сетевой тестер Цель:	1 шт.

1)      Изучить волоконно-оптический кабель;

2)      Научиться обжимать кабель UTP разъемами RJ-45;

3)      Получить навыки в расчете кабельной сети.

3.1.  Изучение волоконно-оптического кабеля

ЗАДАНИЕ

Так как заделка волоконно-оптического кабеля производится методом сварки и требует специальной подготовки, в данной работе производится только визуальное изучение образца волоконно-оптического кабеля и разъемов.

Волоконно-оптический (оптоволоконный) кабель состоит из светопроводящего стеклянного сердечника, окруженного стеклянной оболочкой с меньшим коэффициентом преломления.

Рисунок 3.6 Волоконно-оптический кабель

В зависимости от распределения показателя преломления и от величины диаметра сердечника различают:

•         одномодовый волокно-оптический кабель;

•         многомодовый волокно-оптический кабель.

В одномодовом кабеле (Single Mode Fiber, SMF) оптический сигнал, распространяющийся по сердцевине, представлен одной модой. В одномодовом кабеле используется центральный сердечник очень малого диаметра, соизмеримого с длиной волны света — 5-10 мкм. В качестве источников излучения света в одномодовом кабеле применяются полупроводниковые лазеры с длиной волны 1300 нм, 1550 нм. Максимальная длина кабеля — 100 км, поэтому он используется, как правило, для протяженных линий связи, городских и региональных сетей. Пропускная способность одномодового оптического кабеля превышает 10 Гбит/с.

Рисунок 3.7 Одномодовый оптический кабель в разрезе

В многомодовом кабеле (Multi Mode Fiber, MMF) оптический сигнал, распространяющийся по сердцевине, представлен множеством мод. В многомодовых кабелях используются внутренние сердечники с диаметрами 62,5/125 мкм и 50/125 мкм, где 62,5 мкм или 50 мкм — это диаметр центрального проводника, а 125 мкм — диаметр внешнего проводника. В качестве источников излучения света в многомодовом кабеле применяются светодиоды с длиной волны 850 нм. Максимальная длина кабеля — 2 км. Используется в

локальных и домашних сетях небольшой протяженности.

Рисунок 3.8 Многомодовый оптический кабель в разрезе

Волоконно-оптические кабели присоединяются к оборудованию разъемами: MT-RJ, ST, FC, SC, LC.

Разъем типа MT-RJ представляет собой миниатюрный дуплексный разъем.

Рисунок 3.9 Разъем типа MT-RJ

Разъем типа ST использует быстро сочленяемое байонетное соединение, которое требует поворота разъема на четверть оборота для осуществления соединения/разъединения.

Рисунок 3.10 Разъем типа ST

Разъемы типа FC ориентированы на работу с одномодовым кабелем.

Рисунок 3.11 Разъем типа FC

Разъемы типа SC широко используются как для одномодового, так и для многомодового волокна. Относится к классу разъемов общего пользования. В разъеме используется механизм сочленения «push-pull». Может объединяться в модуль, состоящий из нескольких разъемов. В этом случае модуль может использоваться для дуплексного соединения, одно волокно которого используется для передачи в прямом, а другое в обратном направлениях.

Рисунок 3.12 Разъем типа SC

Разъем типа LC имеет размер примерно в два раза меньше, чем разъемы SC, FC, ST, что позволяет реализовать большую плотность при установке на коммутационной панели.

Рисунок 3.13 Разъем типа LC

3.2.  Обжим UTP-кабеля разъемами RJ-45

ЗАДАНИЕ

Обожмите UTP-кабель с обеих сторон по стандарту EIA/TIA-568А или EIA/TIA-568В (прямой кабель) и проверьте его работоспособность при помощи сетевого тестера.

Шаг 1. Аккуратно снимите с одного конца кабеля 3-4 см внешней изоляции. После этого вы увидите восемь разноцветных проводов, скрученных попарно (рис.3.14).

Рисунок 3.14 Кабель UTP без внешней изоляции

Шаг 2. Раскрутите каждый проводник до начала внешней изоляции. Все проводники должны быть ровными и прямыми.

Шаг 3. Расположите восемь цветных проводников плотно друг к другу в соответствии со стандартом EIA/TIA-568A или EIA/TIA-568B (рис.3.15).

Рисунок 3.15 Распределение проводников в разъеме по стандартам EIA/TIA-568A и EIA/TIA-568B

Шаг 4. Плотно прижимая проводники, обрежьте неровные края, оставляя примерно 1 см.

Рисунок 3.16 Выравнивание проводников

Шаг 5. Возьмите разъем RJ-45 и поверните его контактами вверх. Аккуратно вставьте проводники в разъем так, чтобы они попали в соответствующие дорожки и цветовое расположение не перепуталось. Следите за тем, чтобы все проводники доходили до конца разъема и внешняя изоляция кабеля выходила за фиксирующую защелку.

Рисунок 3.17 Места, на которые необходимо обратить внимание при обжиме кабеля

Внимание: часто на этом шаге проводники смещаются, особенно если используется некачественный кабель. В этом случае извлеките кабель из разъема и повторите шаг 5.

Шаг 6. Убедившись в правильном расположении проводников, вставьте разъем в обжимной инструмент (кримпер), как показано на рисунке 3.18, и аккуратно зажмите.

Рисунок 3.18 Обжим разъема RJ-45 кримпером

Шаг 7. Извлеките обжатый разъем из кримпера и еще раз проверьте расположение проводников. Правильно обжатый кабель показан на рисунке 3.19.

Рисунок 3.19 Правильно обжатый кабель

При неправильном обжиме внешняя изоляция кабеля не закреплена фиксирующей защелкой разъема и проводники могут смещаться. Пример неправильно обжатого кабеля показан на рисунке 3.20.

Рисунок 3.20 Неправильно обжатый кабель

Шаг 8. Повторите шаги 1-7 для обжима другого конца кабеля. Используйте ту же схему, что и для первого конца кабеля. Такой тип обжима называется прямой обжим.

Прямой тип кабеля используется в тех случаях, когда устройства на противоположных концах используют разные номера проводников для приема и передачи информации. Например, прямым кабелем соединяются компьютер-коммутатор.

Для подключения друг к другу устройств, использующих одинаковые номера проводников для приема и передачи информации, в самом кабеле необходимо поменять местами пары проводников. Такой кабель называется перекрестным кабелем. Таким типом кабеля соединяют, например, компьютер-компьютер.

Шаг 9. Подключите кабель к сетевому тестеру обоими концами.

Рисунок 3.21 Сетевой тестер

Сетевой тестер состоит из двух независимых частей, на каждой из которых расположены 8 индикаторов и по одному разъему RJ-45. Если кабель обжат правильно, то все индикаторы должны загораться последовательно, если кабель обжат неправильно, то индикатор не загорится.

3.3.                                                                             Расчет кабельной сети

ЗАДАНИЕ

Для топологии сети из лабораторной работы №2 (задание 1) выберите тип кабельной системы и рассчитайте длину кабеля. На рисунке 3.22 обозначьте расположение коммутатора и соедините с ним каждый компьютер при помощи кабеля.

Рисунок 3.22 Схема 1-го этажа центрального офиса

Тип кабеля                                                                 

Сколько кабеля (в метрах) понадобится для объединения компьютеров центрального офиса в сеть, если все компьютеры стоят у стен и коммутатор размещен в кабинете 3? (В межкомнатных перегородках запрещается просверливать отверстия)