ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф.УШАКОВА» Факультет «Эксплуатация водного транспорта и судовождение» Кафедра «Радиоэлектроника и информационные технологии» ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ по дисциплине: «Инфокоммуникационные системы и сети» на тему «Основы построения информационных сетей» Специальность 09.03.02 – «Информационные системы и технологии» Выполнил: курсант группы 2131 Колесников А.А. Проверил: преподаватель Аль-Ханани М. А. Новороссийск – 2021 Цель работы: изучение принципов работы коммуникационных устройств, необходимых для построения информационной сети. Задание: 1. Изучить классы сетевых адаптеров: ISA, PCI, USB, моноинтерфейсные комбинированные сетевые адаптеры, их принципы работы и применение. 2. Освоить принципы подключения и настройки сетевого адаптера. 3. Изучить виды сетевого кабеля, стандарты кабеля «витая пара», виды обжимных инструментов, коннекторы RJ-45, кабельный тестер. 4. Научиться выполнять монтаж разъемов RJ-45 на кабеле Patchcord для подключения компьютеров к коммуникационному устройству и на кабеле cross-over для соединения двух компьютеров. Перечень обеспечивающих средств: 1. Сетевые адаптеры, коммутатор, маршрутизатор, модем, конвертер. 2. Сетевой кабель: коаксиальный, витая пара, оптоволокно. 3. Обжимные инструменты для витой пары. 4. Коннекторы RJ-45. 5. Персональные компьютеры (ПК). 6. Кабельный тестер. 7. Учебно-методическая литература. Теоретическая часть: Модель OSI стандартизирует взаимодействие открытых систем. Определяет 7 уровней взаимодействия: 7 -прикладной, 6 - представительный, 5 - сеансовый, 4 - транспортный, 3 - сетевой, 2 - канальный и 1 - физический. Информационно-вычислительная сеть – это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Основная цель сети - обеспечить пользователям потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех имеющихся в сети компьютеров. Компьютерные сети по территориальному признаку: - Локальные. не более 1-2 км, высококачественные линии связи, высокая скорость обмена данными (100 Мб/с и более). - Глобальные (территориальные). не очень качественные линии связи (телефонные, телеграфные); много конечных абонентов, разбросанных на большой территории; чаще всего принадлежит телекоммуникационной компании, которая предоставляет службы своей сети в аренду; более низкие скорости передачи данных (десятки килобит в секунду); предоставляют в основном транспортные услуги; для абонентов сети поддерживаются службы прикладного уровня и организация взаимодействия абонентов сети в реальном масштабе времени; пример – Internet. - Городские. Единицы передаваемых по сети данных Для именования единиц, передаваемых по сети данных, используют следующие названия: трафик, поток, сегмент, дейтаграмма, пакет, кадр, ячейка и др. Единицей данных может быть: бит, байт, октет, сообщение, блок данных. Для передачи по сети они упаковываются в файлы, пакеты, кадры, ячейки; могут так же передаваться и без упаковки. Кадр - единица данных, которыми обмениваются компьютеры в локальной сети. Пакет данных – это единица информации, которая формируется из потока данных протоколами транспортного уровня. Трафик – это общий суммарный поток информации в сети. Протокол передачи данных Протокол передачи данных – это стандарт, содержащий описание правил приема и передачи между несколькими компьютерами команд, файлов, текста, графики и иных данных. Протоколы реализуются в виде программных модулей, установленных на компьютерах и коммуникационном оборудовании. IP - протокол межсетевого взаимодействия, FTP - протокол файловой службы, SNMP - протокол управления сетью, RIP - протокол маршрутизации, TCP - протокол надежной доставки сообщений, SMTP - протокол почтовой службы, Telnet - протокол удаленного доступа, FDDI, FastEthernet - протоколы стандартных технологий и др. Коммуникационные устройства Информационно-вычислительная сеть строится на основе коммуникационного оборудования. Фундамент любой сети – кабельная система – набор стандартных кабелей, разъемов, коннекторов, розеток для подключения компьютеров, кроссовых панелей и шкафов. Подсистемы структурированной кабельной системы: горизонтальная (этаж), вертикальная (между этажами) и кампуса (территория с несколькими зданиями). Для каждой подсистемы – подходящий вид кабеля. Три основных вида кабеля: - Кабели на основе скрученных пар медных проводов - «витая пара», которые могут быть неэкранированными и экранированными; - Коаксиальные кабели с медной жилой; - Волоконно-оптические кабели. Рисунок 1 – кабельная система Непосредственное подключение компьютера к сети реализуется с помощью сетевого адаптера (сетевой карты). Он с драйвером обеспечивает двунаправленный обмен данными между ПК и локальной сетью. Рисунок 2 – сетевая карта Для увеличения длины сегмента используются репитеры (повторители). Они присоединяются непосредственно к информационной сети на максимально допустимом расстоянии от ближайшей точки подключения. Функции репитера – это повторение, усиление и очистка от посторонних помех, проходящих по сети сигналов. Репитеры оснащены двумя и более сетевых портов. Рисунок 3 – репитер При необходимости преобразования информационного сигнала из одной физической среды в другую используются трансиверы (конвертеры). Рисунок 4 – сетевой трансивер Для подключения локальной сети к сети Internet через телефонные линии связи используются модемы. Модем – это устройство для передачи данных в цифровом виде по аналоговым каналам связи. Рисунок 5 – модем Концентратор (хаб) объединяет отдельные физические сегменты сети в единую разделяемую среду. Основная его функция – это повторение кадра информации на всех портах. Рисунок 6 – концентратор (хаб) Коммутатор (switch, switchinghub) предназначен для объединения компьютеров в сеть и для связи небольших локальных сетей. Основная особенность – они являются коммуникационными мультипроцессорами. Каждый порт коммутатора оснащен специализированным процессором, который обрабатывает поток данных независимо от процессоров других портов. Рисунок 7 – коммутатор Кабельная система, повторители, концентраторы и сетевые адаптеры представляют собой тот минимум оборудования, с помощью которого можно создать небольшую локальную сеть или базовые фрагменты сетей, которые затем должны объединяться друг с другом с помощью мостов, коммутаторов, маршрутизаторов и шлюзов. Мост, сетевой мост (bridge) - сетевое оборудование для объединения сегментов локальной сети. Работает на канальном уровне модели OSI, мост изолирует трафик одной подсети от трафика другой, повышая общую производительность передачи данных. Рисунок 8 – сетевой мост В крупных сетях со сложной топологией связей используются маршрутизаторы и шлюзы. Маршрутизатор (router) – это электронное устройство (специализированный сервер), определяющее оптимальный путь следования пакета сообщений в компьютерных сетях. Поддерживает протоколы третьего (сетевого) уровня модели OSI, обеспечивает связь между различными сетями, используя сетевые адреса. Рисунок 9 – маршрутизатор Шлюз (Gateway) объединяет сети с разными типами системного и прикладного ПО; выполняет преобразование форматов и размеров пакетов, протоколов, данных и мультиплексирование. Шлюз – программа, передающая информацию между двумя сетевыми системами, использующими различные протоколы обмена данными. Рисунок 10 – сетевой шлюз Сетевые адаптеры Распространенные классы локальных сетей Ethernet: 100BaseT и 1000BaseT, основанные на использовании витой пары. Сетевые карты, рассчитанные на работу с такими сетями, комплектуются разъемами RJ-45. Сетевые адаптеры, оборудованные разъемом одного типа – моноинтерфейсные. Для создания беспроводных сетей выпускаются специальные беспроводные сетевые карты. При построении сетей на основе волоконно-оптических линий связи используются сетевые карты с оптическим интерфейсом. Комбинированные сетевые карты имеют разъемы разных типов. Классификация сетевых карт по порту, по которому соединяется с компьютером: - подключаемые к материнской плате ПК через шину ISA (устарела) - подключающиеся к шине PCI (RJ-45 или комбинированный интерфейс) - PCI Express (сложные сетевые карты для кабельных и беспроводных сетей) - к шине USB (100BaseT/1000BaseT и RJ-45 для витой пары) Современные модели материнских плат имеют встроенный сетевой адаптер стандарта 100BaseT/1000BaseT и разъем RJ-45. Стандарт Plug-And-Play позволяет ОС выполнять автоматическую настройку подключаемых к компьютеру устройств. Монтаж разъемов RJ-45 на кабеле Patchcord Patchcord (коммутационный кабель, соединительный шнур, патч-корд) – это небольшой отрезок кабеля «витая пара» длиной от 1 до 10м, на обоих концах которого смонтирован разъем (коннектор) RJ-45. Кабель образует участок локальной сети от гнезда сетевого адаптера на компьютере до ближайшей сетевой розетки. Для изготовления Patchcord потребуется: - отрезок кабеля; - два защитных колпачка (предохраняют место соединения кабеля с разъемом RJ-45 от изгибов и заломов); - два разъема RJ-45 (прозрачный пластиковый корпус с фиксирующим замком, внутри восемь подвижных металлических контактов); - обжимной инструмент (специальный вырез в форме разъема RJ-45 и режущая кромка для ровной обрезки кабеля). Длина раскрученной пары до точки терминирования не должна превышать 13-15 мм. Порядок заделки восьмижильного кабеля «витая пара» по стандарту Е1А/Т1А-568А следующий: БЗ, З, БО, С, БС, О, БК, К. Порядок заделки восьмижильного кабеля «витая пара» по стандарту Е1А/Т1А-568В следующий: БО, О, БЗ, С, БС, З, БК, К. Практическая часть. Монтаж разъема RJ-45: 1. Верхний защитный слой кабеля удаляем на расстояние 12,5-15 мм. Обжимной инструмент имеет специальную режущую кромку и ограничитель на это расстояние, позволяющий точно проделать указанную процедуру, не вымеряя требуемый размер по линейке. Рисунок 11 – обжимка кабеля обжимным инструментом 2. Аккуратно расплетаем свитые пары проводников (зачищать их изоляцию до проводящей жилы не требуется). 3. Располагаем проводники витой пары в порядке: БО, О, БЗ, С, БС, З, БК, К. Рисунок 12 – разъем RJ-45 4. Расположив проводники, берем разъем RJ-45, перевернуть его контактами к себе, разместив тыльной стороной к кабелю, так, чтобы крепление замка оказалось на противоположной от кабеля стороне разъема, и до предела надвигаем его на выступающие из кабеля проводники. 5. Вставляем разъем с кабелем в углубление, расположенное на рабочей поверхности обжимного инструмента, и сильным быстрым нажатием на ручки обжать кабель. При этом выступающие из корпуса разъема контакты и держатель кабеля должны полностью утопиться внутрь разъема. 6. Смонтируем аналогичным образом все требуемые разъемы RJ-45. Рисунок 13 – обжатый кабель 7. Готовые кабели Patchcord проверяем с помощью кабельного тестера. Рисунок 14 – кабельный тестер Вывод: в ходе лабораторной работы были изучены функции и назначение коммуникационного оборудования компьютерной сети, теоретические основы монтажных работ. Определены классы и категории сетевых карт, освоены принципы подключения и настройки сетевого адаптера. Выполнен монтаж разъемов RJ-45 на кабеле Patchcord для подключения компьютеров к коммуникационному устройству. Проверена работоспособность готовых патч-кордов с помощью кабельного тестера.
