Kabel czy eter?

Zaprojektowanie i wykonanie niewielkiej sieci LAN wcale nie wymaga specjalnej wiedzy lub dużych nakładów finansowych. Przedstawiamy najważniejsze urządzenia, które pozwalają zbudować lokalną "pajęczynkę"

Pierwsza sieć komputerowa powstała w 1969 roku w USA i zbudowano ją na potrzeby wojska. Obecnie nie ma chyba żadnej sfery życia publicznego, w której nie korzystalibyśmy z przetwarzania i przesyłania danych cyfrowych. Sprawne działanie ośrodków naukowych, bankowości, policji, wojska, transportu czy mediów w znacznej mierze zależy od szybkiego przekazywania informacji.

Mały LAN dla każdego

Obecnie niemal każdy domowy komputer podłączony jest do Internetu lub sieci lokalnej. Wyposażanie peceta w kartę w standardzie Ethernet stało się normą, a coraz więcej producentów płyt głównych umieszcza ją bezpośrednio na laminacie. Domową „pajęczynkę” bez problemu zbuduje zatem każdy, kto tylko ma taką potrzebę (patrz: $(LC150824:Najmniejsza sieć, czyli dwa połączone kablem komputery)$).

Powszechna wiedza z zakresu budowy sieci LAN sprowadza się z reguły do kojarzenia kilku haseł, takich jak hub, switch, router bądź karta sieciowa. Tymczasem znajomość funkcji poszczególnych elementów leży u podstaw prawidłowego zaprojektowania i wykonania struktury, np. w bloku czy mieszkaniu. Istotne jest bowiem to, czy do rozdzielenia sygnału użyjemy przełącznika (switcha) czy koncentratora (huba). Od zastosowanego rodzaju przewodu lub modelu routera zależeć będą na przykład prędkość i wydajność naszej sieci. Na następnych stronach postaramy się pokrótce omówić typowe składniki sieci Ethernet oraz Wi-Fi.

Okablowanie

Najprostszy podział sieci LAN wynika z rodzaju medium używanego do transmisji danych. Mamy więc do czynienia ze strukturami bezprzewodowymi (wykorzystującymi fale radiowe) oraz sieciami kablowymi. Te ostatnie składają się z kolei ze sterujących ruchem urządzeń aktywnych oraz części pasywnej, stanowiącej warstwę fizyczną (kable, złącza itd.). Do przesyłania informacji używa się najczęściej przewodów UTP, STP lub FTP kategorii 5e (patrz: ramka obok „Kategorie kabli miedzianych”), potocznie zwanych skrętką.

Dlaczego kable są skręcone?

Zwyczajowa nazwa skrętki wzięła się stąd, że składa się ona z ośmiu drutów skręconych w cztery pary. Każda para oznaczona jest innym kolorem (brązowy, niebieski, pomarańczowy i zielony), przy czym jedna żyła ma jednolitą barwę otuliny, a w drugiej ten kolor pomieszano z białym paskiem (np. brązowy i brązowo-biały).

Dwa druty są tak splecione, by na 6-10 centymetrów długości wypadał jeden zwój (istnieją różne technologie splotu, a poszczególne skrętki mogą mieć inny skręt). Taki zabieg ma na celu zrównoważenie pól elektromagnetycznych, wytwarzanych przez każdą parę podczas przesyłania sygnału, tak by nie zakłócały się one wzajemnie. Warto zwrócić uwagę na materiał, z którego wykonane są żyły: może to być linka bądź drut. Ten ostatni jest tańszy, ale bardziej podatny na uszkodzenia mechaniczne (np. w wyniku zgięć).

Rodzaje kabli

Jak wspomnieliśmy, do budowy sieci lokalnych używa się różnych odmian przewodów. Najczęś-ciej są to skrętka nieekranowana UTP (Unshielded Twisted Pair) lub foliowana FTP (Foiled Twisted Pair), która jest ekranowana za pomocą folii z przewodem uziemiającym. Używa się ją głównie do budowy sieci komputerowych zlokalizowanych w pobliżu źródeł dużych zakłóceń elektromagnetycznych. Takie przewody są też stosowane w sieciach Gigabit Ethernet, wykorzystujących wszystkie cztery pary drutów (w Ethernecie i Fast Ethernecie używane są tylko dwie pary).

Innym popularnym przewodem jest skrętka ekranowana STP (Shielded Twisted Pair). Różni się ona od kabla FTP tym, że ma ekran wykonany w postaci oplotu i zewnętrzną koszulkę ochronną. W świetle nowych norm europejskich EMC, dotyczących emisji zakłóceń elektromagnetycznych, jej użyteczność jest większa niż pozostałych kabli.

Poza wymienionymi typami skrętek można spotkać także ich hybrydy: FFTP (każdą parę przewodów otacza osobny ekran z folii, cały kabel również jest nią pokryty) oraz SFTP (każda para przewodów otoczona jest osobnym ekranem z folii, cały kabel pokryty jest metalowym oplotem).

Urządzenia aktywne

Domowe sieci lokalne realizuje się najczęściej w technologiach Ethernet (10BaseT, prędkość transmisji do 10 Mb/s) i Fast Ethernet (100-BaseTX, szybkość przesyłu danych do 100 Mb/s), wykonywanych w topologii gwiazdy – kable zbiegają się w jednym wspólnym punkcie, w którym znajduje się koncentrator lub przełącznik (patrz: $(LC150811:Sieć to dopiero komputer)$). W omawianych standardach sieci długość kabla od urządzenia do komputera nie powinna przekraczać 100 m.

Przełącznik to podstawa

Podstawowe urządzenia aktywne sieci LAN to koncentrator i przełącznik. Pełnią podobną funkcję w strukturze sieci, pozwalając łączyć ze sobą komputery w mieszkaniu, firmie, bloku itd. Różnią się one jednak zasadniczo sposobem działania.

Hub, otrzymawszy dane (tzw. ramki) od jednej ze stacji roboczych, automatycznie rozsyła je na wszystkie swoje porty, do pozostałych komputerów. Przełącznik potrafi natomiast rozpoznać (po adresie MAC, patrz: $(LC151029:Możesz to zrobić sam!)$), dla której karty przeznaczona jest ramka, i przekierować ją na właściwy dla odpowiedniego peceta port. Wpływa to zasadniczo na wydajność pracy urządzenia oraz całej sieci. Sieć bazująca na switchu działa o wiele szybciej.

Niektóre koncentratory współpracują zarówno z kartami w standardach 10-BaseT, jak i 100BaseTX, jednak prędkość transmisji dla całej sieci będzie ograniczona szybkością pracy najwolniejszego urządzenia (podobnie jest w sieciach Wi-Fi). Do switcha można natomiast podłączyć karty różnych typów bez obniżania maksymalnej przepustowości – tylko stacje z wolniejszymi interfejsami będą pracowały z prędkością 10 Mb/s. Huby są dodatkowo konstrukcjami starszymi i coraz rzadziej spotyka się je w sklepach.

Szybciej czy staranniej?

Przełączniki mogą pracować w dwóch trybach: Cut Through (przełączanie bezzwłoczne) oraz Store&Forward (zapamiętaj i wyślij). Pierwsza metoda jest wydajniejsza, ponieważ pakiet jest natychmiast kierowany do portu docelowego, bez oczekiwania na koniec ramki. Tak przesyłane dane nie są jednak sprawdzane pod względem poprawności.

Drugi sposób pracy charakteryzuje się tym, że przełącznik najpierw odczytuje całą ramkę, sprawdza, czy jest wolna od błędów, i dopiero wtedy kieruje ją do portu docelowego. Przełącznik taki pracuje wolniej, ale za to transmisja danych jest pewniejsza.

Kategorie kabli miedzianych
Do budowy sieci lokalnych stosuje się kable miedziane, opisane w specyfikacji EIA/TIA. Przewody zostały w niej podzielone na kilka grup (kategorii) ze względu na dopuszczalną częstotliwość transmisji sygnału, określoną w MHz. Ta z kolei przekłada się na prędkość przesyłu danych (zależnie od standardu sieci).
      Pierwsza kategoria to tradycyjna, nieekranowana skrętka telefoniczna, przeznaczona wyłącznie do przesyłania sygnału dźwiękowego. Nie nadaje się ona do transmisji danych, podobnie jak kable kategorii drugiej (w których sygnał transmitowany jest z maksymalną częstotliwością 4 MHz). Przewody kategorii trzeciej można stosować w sieciach Token Ring oraz Ethernet, gdyż gwarantują one przesyłanie danych z prędkością do 10 Mb/s (maks. częstotliwość to 16 MHz). Skrętka tej grupy składa się z ośmiu skręconych parami przewodów.
      Przewody czwartej i piątej kategorii mają podobną budowę, pozwalają jednak na przesyłanie sygnału z częstotliwościami odpowiednio do 20 MHz i 100 MHz. Kabel kategorii piątej jest produkowany także w wersji ulepszonej „e” – można za jego pomocą uzyskać prędkości przesyłu rzędu 1000 Mb/s.
      Standard dla skrętki kategorii szóstej i siódmej nie został na razie zatwierdzony (prace nad nim trwają), choć przewody te są już produkowane. Umożliwiają one transmisję sygnału z częstotliwością 200 MHz i 600 MHz.

Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.