Metalické technologie počítačových sítí

Verze z 26. 4. 2012, 12:44

pasivní a aktivní prvky

• Počítačové sítě se skládají ze dvou základních částí. Pasivní část, zahrnující různá vedení, která propojují jednotlivá zařízení sítě (např. metalické a optické vedení).
• Proto, aby se mohli uživatelé dostat k informacím na lokální server či do Internetu, jsou potřeba aktivní prvky. Ty zahrnují síťové přepínače (switche), routery, access pointy, firewally, různá bezpečnostní zařízení zajišťující vyšší prioritu pro vyřízení některých požadavků.

'Pasivní prvky'

• Mezi pasivní prvky se řadí především datové rozvaděče, které fyzicky přenášejí data do počítače.
• Pasivní spojení počítačových sítí se skládá z mnoha částí, které musíme všechny spojit do jednoho celku. Jedná se o:
• Kabel UTP (křížený dvoupár) kategorie 5, 5e, 6 a 7. Nižší typy kategorii kabelů se v dnešní době již nepoužívají.
• Zásuvky UTP, zakončovací konektory příslušné stejné kategorie a doporučuje je i výrobce.
• 19“ rozvaděče, plechové skříně, které se stávají prostorem pro centra zakončení a rozvodu.
• Patch panely, zakončovací panely do 19“ rozvaděče.
• Optické kabely, které se musí zakončit v optických vanách.
• UTP a optické propojovací kabely, které se používají na propojení v rozvaděči a pro spojení mezi zásuvkou a zařízením.

• Kroucená dvojlinka - druh kabelu, který je tvořen páry vodičů, které jsou po své délce pravidelným způsobem zkrouceny a následně jsou do sebe zakrouceny i samy výsledné páry.
• Koaxiální kabel - je asymetrický elektrický kabel s jedním válcovým vnějším vodičem a jedním drátovým nebo trubkovým vodičem vnitřním.
• ITU-T G.hn - technologie využívá existující domácí sítě (síťová kabeláž, koaxiální kabeláž, ADSL apod.) a podporuje provoz sítě přes elektrické přípojky, telefonní linky a koaxiální kabely s datovým tokem až do 1 Gbit/s v lokální síti.

aktivní prvky

• S pasivní částí počítačových sítí samozřejmě přímo spolupracují aktivní části.
• Aktivní síťové prvky jsou všechny zařízení, které slouží ke vzájemnému propojení v počítačových sítích. Aktivní síťový prvek je všechno to,

co nějakým způsobem aktivně působí na přenášené signály - tedy je zesiluje a různě modifikuje.[1] Mezi aktivní prvky se řadí především opakovač, hub, switch, bridge nebo router. Patří zde však i další zařízení jako například síťová karta, tiskový server nebo host adapter. typy aktivnich prvku

• Opakovač
• HUB
• Switch
• Bridge
• Router

způsob přenosu FD, HD

strukturovaná kabeláž

• Strukturovaná kabeláž je obecné označení metalických a optických prvků, které umožňují propojení jednotlivých uživatelů v rámci počítačové sítě.

• Je to univerzální systém, který:
• podporuje přenos digitálních i analogových signálů,
• u něhož se přípojné body instalují i tam, kde momentálně nejsou potřeba,
• který používá datové kabely se čtyřmi kroucenými páry a optické kabely,
• u kterého se předpokládá dlouhá technická i morální životnost,
• jehož správná funkčnost je pro firmu stejně tak důležitá jako fungování elektrických rozvodů a dalších prvků firemní infrastruktury.

Telekomunikační zásuvky:

• Slouží pro připojení koncových uživatelských zařízení - např. stolní počítač, notebook, analogový nebo ISDN telefon, VoIP telefon či síťová tiskárna. Nejčastěji se tyto zásuvky dodávají v dvouportovém provedení - tj. u jednoho uživatele slouží jeden port pro připojení počítače nebo notebooku, druhý port pak pro připojení telefonu. Telekomunikační zásuvky bývají umístěny přímo v pracovních prostorách (např. kancelářích) každé budovy, a to buď přímo ve zdi, v parapetních žlabech, případně podlahových systémech tak, aby byly lehce dostupné.

Patch panely:

• Na rozdíl od běžně dostupných zásuvek jsou patch panely umístěny v rozvaděčích v telekomunikační místnosti a nejsou tedy pro běžné uživatele přístupné. Patch panely slouží správci sítě k připojení jednotlivých uživatelů do aktivních zařízení jako jsou switche nebo telefonní ústředny. Pro připojení vodičů do zářezových konektorů se používá narážecí nástroj.

Horizontální kabely:

• Jedná se o měděné kabely obsahující čtyři kroucené páry, které vzájemně propojují již zmíněné telekomunikační zásuvky a patch panely.

Patch kabely:

• Jedná se o propojovací kabely, jejichž užití bylo již naznačeno výše; umožňují totiž připojení uživatelských zařízení do počítačové sítě na straně telekomunikačních zásuvek a připojení jednotlivých portů patch panelů do aktivních zařízení na straně rozvaděče.

U všech výše zmíněných komponent je již od roku 1991, kdy vznikl první standard pro strukturovanou kabeláž, přesně definován způsob jejich použití, jsou dány jejich elektrické vlastnosti a je přesně specifikováno fyzické rozhraní, které umožňuje jejich vzájemné propojení do jednoho celku

Kategorie podle výkonnosti:

• Kategorie 3 (Cat. 3) - je nejnižší kategorií. U prvních sítí se komponenty kategorie 3 používaly pro přenos hlasu i dat. Dnes se již prvky kategorie 3 ve většině případů používají pouze pro telefonní rozvody (např. propojovací ISDN panely, kabely k telefonní ústředně či propojovací šňůry k telefonnímu přístroji). Maximální přenosová rychlost, které bylo možné dosahovat na kabelážích kategorie 3, byla 10 Mb/s (protokol 10Base-T).

• Kategorie 4 (Cat. 4) - tato kategorie se již téměř nepoužívá. Byla spojována především se společností IBM a jejími prvky pro sítě Token Ring. Kategorie 4 byla silně zastoupená především v USA, v evropských standardech nebyla nikdy zmíněna.

• Kategorie 5 (Cat. 5) - tato kategorie byla schválena v roce 1995. Nyní je již nahrazena kategorií 5E – tzn. stejně jako v případě kategorie 3 a 4, se jedná již o historickou kategorii. Maximální přenosová rychlost, které bylo možné dosahovat na komponentech kategorie 5 byla 100 Mb/s (tzv. Fast Ethernet, protokol 100Base-T).

• Kategorie 5E (Cat. 5E) – vychází z kategorie 5 a má i stejnou šířku pásma (tj. 100 MHz). Z důvodu cenové dostupnosti je v této chvíli kategorie 5E stále nejrozšířenější kategorií ve strukturované kabeláži. Komponenty kategorie 5E umí přenést i Gigabit Ethernet v podání protokolu 1000BaseT. Nicméně přenosová rychlost 1 Gb/s je limitní rychlostí pro všechny komponenty kategorie 5E.

• Kategorie 6 (Cat. 6) - tato kategorie byla schválena v roce 2002. Pracuje s dvojnásobnou šířkou pásma než kategorie 5E (tj. až 250 MHz). Vyšší kvalita komponent s větší šířkou pásma zajišťuje vynikající spolehlivost přenosu Gigabit Ethernetu (1 Gb/s) u kabelážních systémů kategorie 6 ve srovnání s kategorií 5E a zároveň i podporu dalších protokolů (např. kromě již zmíněného 1000Base-T i 1000Base-TX nebo částečně i nového protokolu 10GBase-T).

• Kategorie 6A (Cat. 6A) – toto je nejnovější kategorie, která vznikla v dubnu 2008. V této chvíli je plně specifikována pouze v americké normě ANSI/TIA/EIA 568B.2-10. S kategorií 6A se počítá především pro plnohodnotný přenos protokolu 10GBase-T na všechny vzdálenosti (rychlost 10 Gb/s), které jsou v metalické kabeláži běžné. Oproti kategorii 6 pracují komponenty kategorie 6A s dvojnásobnou šířkou pásma – tj. 500 MHz, která poskytuje komponentům této nové kategorie již zmíněnou vyšší datovou propustnost. Kompletní schválení těchto nových prvků i v ostatních standardech (tj. ISO/IEC a CENELEC) se očekává ve druhé polovině roku 2009. I když se zpočátku počítalo s nasazením kategorie 6A především v páteřních spojích nebo datových centrech, mnozí výrobci (např. Solarix, Signamax či RiT) nabízí svá 10G řešení i pro kabeláže běžných LAN sítí – tj. až k uživateli na stůl.

• Kategorie 7 (Cat. 7) - tato kategorie byla poprvé zmíněna již v roce 1997, nicméně schválení se dočkala až v roce 2002, a to navíc pouze pro kabel a nikoli pro spojovací hardware (tj. zásuvky, patch panely atd.). Pracovní frekvence kategorie 7 je nyní 600 MHz.

• Kategorie 7A (Cat. 7A) - současná kategorie 7 z důvodu malého odstupu šířky pásma od komponentů kategorie 6A (500 MHz vs. 600 MHz) bude postupně nahrazena touto novou kategorií s dvojnásobnou šířkou pásma - tj. 1000 MHz..

PoE

smysl PoE:

• Ušetřit kabely
• Zjednodušit připojování přístrojů; zapojuje se jen 1 datový konektor místo 2 (data+napájení)
• Zajistit zálohované napájení i při výpadku napájecí sítě v okolí přístroje, centrální zdroj PoE je obvykle napájen zálohovaně
• Umožnit správci sítě snadný dálkový restart napájeného přístroje na konci kabelu vypnutím a zapnutím napájení pomocí příkazu na portu (síťový *LAN přepínač s napájecími porty)..

Způsoby PoE

• Pro PoE se využívá v zásadě dvou možných řešení:
• Napájení po volných nevyužitých párech v datovém kabelu (režim B). Napájecí páry jsou 4,5 a 7,8.
• Napájení „fantómovým“ napětím mezi dvojicí aktivních párů vodičů, po kterých se současně přenášejí i data (režim A). Napájecí (a datové) páry jsou zde 1,2 a 3,6.

• Zapojení párů v konektoru RJ-45.
• Na vysvětlení lze dodat, že osm vodičů v kabelu je rozděleno do 4 párů, které jsou samostatně krouceny. Vodičům jsou dle normy přiřazena

čísla 1-8 a do párů jsou rozděleny takto:

• 1,2
• 3,6
• 4,5
• 7,8

Čísla současně udávají pořadí kontaktů na konektoru RJ45.

Vlastnosti metod, praktické řešení:

• Jelikož u zatím nejpoužívanějších standardů 10Base-T a 100Base-TX ethernetu jsou využívány jen 4 vodiče z celkových osmi, zbývající čtyři vodiče se dají použít pro napájení. Tento způsob je použitelný jak u aktivních prvků (síťové přepínače) tak u pasivních injektorů a napájecích panelů v rozváděčích.

Druhý způsob vyžaduje složitější uspořádání na straně zdroje a je častější v přepínačích, jejichž cena se možností dodávky napájecího výkonu z portů výrazně zvyšuje. Protože současná perspektivní rychlost ethernetu, odpovídající definici 1000Base-T, již využívá všech čtyř párů v datovém kabelu strukturované kabeláže, pozbývá zvolna první způsob s volnými páry na významu.

switching

rozdělení:

• Adaptive switching
• Cut-through switching

Adaptive switching:

• Adaptive switching je v informatice metoda přeposílání datových rámců v počítačových sítích. Pracuje-li switch v adaptivním režimu, nakládá s daty podle metody cut through. Zvýší-li se však množství chyb v přenosu na některém portu switche, dojde ke změně nastavení a dále se používá metoda store and forward.

Z toho vyplývá, že tato metoda dokáže efektivně optimalizovat výkon switche v závislosti na podmínkách, ve kterých switch pracuje. Jsou-li komunikace bezchybná, zaručí metoda cut through jejich doručení příjemci s nejmenší možnou latencí. Avšak v případě, že dochází při přenosu k chybám, postará se metoda store and forward o to, aby síť zbytečně nezahlcovaly vadné rámce.

Cut-through switching:

• Cut-through switching je v informatice metoda přeposílání datových rámců v počítačových sítích, pomocí které je dosahováno nejmenší latence (zpoždění). Switch začne s odesíláním přijímaného ethernetového rámce ještě před tím, než ho přijme celý. Dochází tak k výraznému snížení latence způsobené průchodem rámce switchem.

jak Cut-through switching pracuje:

• Metoda cut-through začne s odesíláním ve chvíli, kdy je známa MAC adresa příjemce. Vzhledem k tomu, že adresa příjemce je v ethernetovém rámci hned na začátku, je zpoždění způsobené průchodem rámce skrze switch pouze 7+1+6 oktetů (preambule, SFD, MAC adresa příjemce). Cut-through znatelně snižuje latenci síťového provozu mezi odesílatelem a příjemcem, avšak doručeny jsou i poškozené rámce. Data jsou switchem při metodě cut-through přijímána a odesílána jako kontinuální proud dat. Proto může být tato metoda použita jen tam, kde je rychlost výstupního rozhraní menší nebo rovna rychlosti vstupního rozhraní, protože by po chvíli nebyla k dispozici data pro odeslání. Problém latence se snižuje se zvyšující se velikostí přenosových rychlostí.