Architekt úra sietí Ethernetu

1. Architektúra sietí Ethernetu

2. 10Base5 Dĺžka 5 x 100m Baseband – základné pásmo Broadband – širokopásmový prenos, prenášaný signál je namodulovaný na iný nosný signál, ktorý lepšie prechádza médiom Zbernicová topológia Prenosová rýchlosť 10Mbps 10Base5 Thick Ethernet (Yellow Cable) • historicky najstaršia verzia Ethernetu • segment tvorený hrubým koaxiálnym káblom o impedanci 50 ohm, priemer kábla 10 mm, rýchlosť prenosu 10Mbps • maximálna dĺžka jedného segmentu je 500m • maximálny počet staníc na jednom segmente 100 • ukončenie segmentu musí byť na oboch koncoch pomocou terminátorov s odporom 50 Ohm, čo je charakteristická impedancia káblu, aby sa zabránilo odrazom signálu na konci zbernice, ktoré by interferenciou rušili ďalšie vysielanie

3. 10Base5 Thick Ethernet (Yellow Cable) • zariadenie sa pripája ku káblu pomocou transceivera, ktorý sa pripojí bez prerušenia hlavného káblu ( hrotmi sa zapichne do strednej žily a tienenia ) • Transceiver (vysielač + prijímač) trans mitter – re ceiver • Počítač možno pripojiť káblom až 50 m dlhým, sieťová karta nemá transceiver • segmenty je možné spájať pomocou aktívnych prvkov - opakovačov (repeater ) • v prípade prerušenia zbernice výpadok celej siete

4. 10Base2 Ethernet – tenký koaxiál • rýchlosť prenosu 10Mb/s, vzdialenosť do 185m • sieťová karta obsahuje integrovaný transceiver • využíva tenký koaxiálny kábel, priemer 5mm, s impedanciou 50 Ohm, ohybnejší A – vonkajší ochranný obal B – vnútorné tieniace opletenie C – vnútorná izolácia D – pevný Cu- vodič ( žila ) 10base2 terminator Ukončenie zbernice na zamedzenie odrazov 10base2 T-konektor pripojenie zariadenia ku zbernici Koaxiálny kábel ukončený BNC konektorom na prepojenie T-konektorov

5. Technologické verzie Ethernetu • Ethernet - původní varianta s přenosovou rychlostí 10 Mbit/s. Definována pro koaxiální kabel, kroucenou dvojlinku a optické vlákno. • Fast Ethernet - rychlejší verze s přenosovou rychlostí 100 Mbit/s definovaná standardem IEEE 802.3u. Převzala maximum prvků z původního Ethernetu (formát rámce, algoritmus CSMA/CD apod.), aby se usnadnil, urychlil a zlevnil vývoj. V současnosti ji lze považovat za základní verzi Ethernetu. Je k dispozici pro kroucenou dvojlinku a optická vlákna. • Gigabitový Ethernet - zvýšil přenosovou rychlost na 1 Gbit/s. Opět recykloval co nejvíce prvků z původního Ethernetu, teoreticky i algoritmus CSMA/CD. V praxi je ale gigabitový Ethernet provozován pouze přepínaně s plným duplexem. Důležité je především použití stejného formátu rámce. Původně byl definován pouze pro optická vlákna (IEEE 802.3z), později byla doplněna i varianta pro kroucenou dvojlinku (IEEE 802.3ab). • 10Gbitový Ethernet - představuje zatím poslední standardizovanou verzi. Jeho definice byla jako IEEE 802.3ae přijata v roce 2003. Přenosová rychlost činí 10 Gbit/s, jako médium zatím slouží hlavně optická vlákna a opět používá stejný formát rámce. Algoritmus CSMA/CD byl definitivně opuštěn, tato verze pracuje vždy plně duplexně. V současnosti (2008) byla vyvinuta jeho specifikace pro kroucenou dvojlinku s označení IEEE 802.3an.

6. Technologické verzie Ethernetu • 10Base-T ako prenosové médium používa krútenú dvojlinku s rýchlosťou 10 Mbit/s. Využíva dva páry zo štyroch párov. Dnes je nahradená rýchlejšou 100 Mbit/s variantou • 10Base-F Varianta s optickými vláknami s rýchlosťou 10 Mbit/s. Používa sa pre spojenia na väčšiu vzdialenosť alebo na spojenie medzi objektami, kde nemožno použiť krútenú dvojlinku. Dnes je nahradená vyššími rýchlosťami (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) • 100Base-TX Varianta s prenosovou rýchlosťou 100 Mbit/s, ( Fast Ethernet ), používa dva páry UTP nebo STP káblu kategórie 5 • 100Base-T2 Používa dva páry UTP kategórie 3, 4, 5. Je to varianta vhodná pro staršie rozvody štrukturovanej kabeláže • 100Base-T4 Používa štyri páry UTP kategórie 3, 4, 5. Tiež vhodné pro staršie rozvody štrukturovanej kabeláže • 100Base-FX Fast Ethernet používa dve optické vlákna.

7. Technologické verzie Ethernetu • 1000Base-T Ethernet s rýchlosťou 1000 Mbit/s, nazývaný Gigabit Ethernet. Využívá 4 páry UTP kabeláže kategórie 5e, je definovaný do vzdialenosti 100 metrů • 1000Base-CX Gigabit Ethernet na bázi Cu- vodiča pre krátke vzdialenosti, určený pre prepojovanie skupín zariadení • 1000Base-SX Gigabit Ethernet používa mnohovidové optické vlákno. Je určený pre chrbticové siete do vzdialeností niekoľko sto metrov • 1000Base-LX Gigabit Ethernet používa jednovidové optické vlákno. Je určený pre väčšie vzdálenosti až niekoľko desiatok kilometrov • 10GBase-T Ethernet s rýchlosťou 10 Gbit/s, nazývaný Ten Gigabit Ethernet(alebo tiež EFM - Ethernet on the first mile). Využíva 4 páry S/FTP (jednotlivé páry tienené metalickou fóliou + metalický oplet okolo všetkých párov dohromady) kabeláže kategorie 6A (Category 6 Augmented - šírka pásma 500 MHz), je definovaný do vzdialenosti 100 metrov

8. Ethernetové médiá - charakteristika Technologické verzie Ethernetu

9. Fyzická versus logická topológia Základom logickej topológie Ethernetu je multiaccess bus, t.j. zdieľané spoločné médium • Použitie Hub-u zmenilo fyzickú topológiu, nie však logickú • V prípade poruchy jedného z káblov nedošlo k výpadku celej siete • Čím väčší počet prípojok Hub mal, tým väčšiu kolíznu doménu vytváral • Dáta prichádzajúce na jeden vstup HUB rozpošle všetkým zariadeniam, pripojeným na ostatné vstupy HUBu

10. Počiatky použitia HUBu • Ethernet HUB je z jednej strany pripojený na zbernicu (má konektor pre tenký alebo hrubý Ethernet) a z druhej stranu sú zásuvky RJ45 pre krútenú dvojlinku. Ta umožňuje pripojiť ďalšie zariadenia až do vzdialenosti 100m. • Konštrukcia Ethernet HUBov dovoľuje ich kaskádovanie, t.j. spájanie za sebou, maximálne do štvrtej úrovne.

11. Nízky výkon sieti založenej na HUB technológii Šírka pásma zdieľaná 12 hostami Počet kolízií v sieti sa zväčšil – jedna kolízna doména Dôsledky použitia HUBu

12. Použitie switcha Switch pôsobí ako mostík medzi dvoma cez HUB zdieľanými médiami Vznik dvoch menších kolíznych domén Switch v centre siete LAN Každý PC má svoju vlastnú kolíznu doménu Použitie switcha ( prepínača )

13. Zmenšenie kolíznych domén • Nahradením HUBu switchom ( prepínačom ) došlo ku zrušeniu kolíznej domény • Prepínač posiela dáta iba tomu zariadeniu, ktorému sú určené • Rozlišuje ich na základe MAC adresy príslušného zariadenia

14. Výpadok switcha spôsobí iba výpadok počítačov priamo pripojených ku switchu Výpadok jedného z týchto cetrálnych switchov nevyradí prevádzku celej siete Viaceré switche prepojené jedným centrálnym switchom Dva cetrálne switche zabezpečujú potrebnú redundanciu ( nadbytočnosť ) Použitie switchov na zvýšenie redundancie siete

15. Gigabitová technológia je použitá na rozšírené prepojenie LAN sietí do väčších MAN sietí a prepojenie pomocou sériových WAN liniek Použitie Gigabit Ethernetu

16. Aktívne prvky počítačovej siete • Okrem pasívnych prvkov ( kabeláž, konektory ), vytvárajúcich fyzickú prepojovaciu cestu obsahujú siete tzv. aktívne prvky • Aktívne prvky slúžia na obnovu prenášaných signálov • Aktívne prvky slúžia tiež na distribúciu týchto signálov do požadovaných cieľových staníc Druhy aktívnych prvkov : • Prevodník ( converter ) • Opakovač ( repeater ) • Rozbočovač ( hub ) • Most ( bridge ) • Prepínač ( switch ) • Smerovač ( router )

17. Sieťová karta – NIC ( Network Interface Card ) staršie prevedenie • podporuje obidva typy konektorov • koaxiálny 10BASE2 (BNC konektor, naľavo) • krútená dvojlinka 10BASE-T (RJ-45 konektor, napravo).

18. Opakovač ( Repeater ) • Obnovuje elektrický alebo optický signál, aby mohol byť ďalej prenášaný • Zosilnením a tvarovaním nastaví také parametre signálu ako boli pri vysielaní zo zdroja signálu • nerozoznáva dátové rámce, pracuje iba s jednotkami a nulami

19. Rozbočovač ( HUB ) • Ethernetový rozbočovač (z angl. ethernet hub) je aktívny prvok počítačovej siete • umožňuje jej vetvenie a je základom sietí s hviezdicovou topológiou • funguje ako viacportový opakovač - všetky dáta, ktoré prichádzajú na jeden z jeho portov skopíruje na všetky ostatné porty, bez ohľadu na to, na ktorom porte sa nachádza zariadenie, ktorému sú dáta adresované • rozbočovač zväčšuje kolíznu doménu • všetky zariadenia na danom segmente siete „vidia“ všetky rámce, aj tie, ktoré sú adresované iným zariadeniam a u väčších sietí to znamená zbytočné preťažovanie tých zariadení, ktorým dáta v skutočnosti nepatria.

20. Most ( Bridge ) • spája dva segmenty siete rovnakej topológie a technológie. Predlžuje sa tak dĺžka vedenia • bridge počúva prevádzku na obidvoch stranách a v prijatých správach vyhľadáva fyzické adresy zdrojového a cieľového počítača • zo zdrojových adries (t.j. adries odosielateľov) vytvára tabuľku prítomnosti počítačov na svojich jednotlivých stranách • podľa zdrojovej a cieľovej adresy sa rozhoduje, či má správu prehodiť do druhého segmentu alebo nie • bridge vykonáva teda určitú filtráciu správ a na druhú stranu prepúšťa len tie, ktoré sú tam určené. Pritom využíva podmienky jednoznačnosti fyzických adries na spájaných segmentoch • bridge pracuje podľa samoučiaceho sa algoritmu. Pri štarte sú ich pracovne tabuľky prázdne. Tabuľky sa postupne podľa prevádzky napĺňajú. Bridge nevyžaduje teda žiadnu konfiguráciu.

21. Prepínač ( switch ) • je to vlastne multiportový most • umožňuje paralelnú komunikáciu medzi rôznymi dvojicami PC • vnútri switchu sa porty prepoja jeden k druhému iba vtedy, keď sú adresované • má v sebe pamäť, v ktorej má uloženú tabuľku MAC adries PC, pripojených k nemu • Ak v nej nájde MAC adresu PC, zhodnú s cieľovou MAC adresou v dátovom rámci, vyšle dáta priamo na tento port • Využíva celú šírku pásma pripojenej linky

22. Smerovač ( router ) • spája lokálne siete aj rôznych topológii alebo pripája lokálnu sieť k rozľahlej sieti WAN • pracuje na základe sieťových adries a smerovacích protokolov a do druhej siete prepúšťa len tie správy, ktoré sú tam určené (smerované) • Väčšinou sú to, ako po stránke technickej, tak aj programovej, špeciálne počítač, ktoré obsahujú aj niekoľko sieťových rozhraní, najmenej však dve • Router musí byť po štarte nakonfigurovaný, musia sa mu zadať adresy jeho sieťových rozhraní. Adresy ďalších sietí získava zo siete snímaním a vytváraním smerovacích tabuliek. • Ak router spája siete rôznej topológie a teda aj technológie, musí okrem smerovania ešte vykonávať transformáciu správ z jednej siete do druhej.