Modul 5: Cabling LANs and WANs

Symbols of media types Token ring – kruh FDDI – 2 sústredné kružnice Ethernet (Eth) – rovná čiara sériové zapojenie - blesk

Networking media komponent sietí LAN; vrstva 1 – fyzická vrstva; funkcia: prenos informácií cez LAN; Wirless LAN – médium = atmosféra; káble – prenos signálu je obmedzený na vlákno, kábel alebo drôt; dôležité faktory: dĺžka kábla, cena, obtiažnosť inštalácie, rušenie signálu.

LAN technology and standards IEEE 802.2 Ethernet 100Base-TX 100Base-FX 1000Base-T 10Base-T 10Base-F 10Base2 10Base5 Ethernet – Digital, Intel, Xerox, (DIX) Standard– 1. implementácie DIX – prvá Eth LAN špecifikácia (základ pre IEEE 802.3) ďalšie: 802.3 Specifications for 10-Mbps Eth 802.3u Specifications for 100-Mbps Eth (Fast) 802.3z Specifications for 1000-Mbps Eth (Gigabit)

Ethernet technologies in a campus network 10 Mbps používateľská úroveň; 100-Mbps klienti, server; Fast používateľ-sieťové zariadenie, podpora kombinácie všetkých Eth segmentov, podnikové servery, zvýšenie výkonu klient-server v šk. sieti; Fast or Gigabit medzi dvoma hlavnými zariadenia v sieti.

Review of Eth implementation   10BASE-T Implementation Fast Ethernet Implementation Gigabit Ethernet Implementation End-user Level (E-u device to workgroup device) Provides connectivity for low-to medium-volume applications. Gives high-performance PC workstations 100-Mbps access to the server Not typically used at this level. Workgroup Level (Workgroup device to backbone) Not typically used at this level end user & workgroups, workgroup to backbone, from the server block to the backbone layer Provides high-performance connectivity to the enterprise server block. Backbone Level Provides connectivity from workgroup server block to the backbone. Provides high-speed backbone & network device connectivity.

Eth media and connector requirements (+ 5.1.3) káble a konektory - EIA/TIA štandardy; kategória kabeláže - EIA/TIA-568 SP-2840 Commercial Building Telecommunications Wiring Standards. porovnanie

Devices on first layer pasívne – konektory, káble, zásuvky, porty, ... aktívne – zosilňujú signál transceiver (prevodník) repeater (opakovač) hub (rozbočovač/koncentrátor) 10Base-T 100Base-T

Connectors BNC (Bayonet Nut Connector ) – koaxiálny kábel; RJ-45 – UTP káble; RJ-11 – telefónna prípojka; AUI – pripája rôzne zariadenia, ak existujú k nim príslušné transceiveri; transceiver adaptér, ktorý konvertuje jeden typ spojenia na iný; najčastejšie AUI na RJ-45, koaxiálny konektor alebo na konektor optických vlákien. obr

RJ-45 (UTP implementation) RJ - registered jack, 45 – špecifikácia drôtových sekvencií; 8 farebne odlíšených drôtov; T1 – T4 (tip) – prenos napätia; R1 – R4 (ring) – uzemnenie; v kábli – dvojice T1-R1, ... , T4-R4; typ – samec  jack – samička. obr

Wires in RJ-45 EIA/TIA-568-B.1 standard; určenie EIA/TIA kategórie: dokumentácia zariadenia označenie pri jacku; ak neexistujú – category 5E alebo vyššiu kategóriu; typy: straight-through (priamy) – rovnaký smer; crossover (krížený) – 1 prekríženie; rollover (konzolový) – opačné poradie.

Straight-through cable prepojenie 2 rôznych zariadení: switch to router, switch to PC or serverh, hub to PC or server; obr

Crossover cable prepojenie 2 rovnakých zariadení: switch to switch, switch to hub, hub to hub, router to router, PC to PC, router to PC; (výnimka) výmena na koncoch BO – BZ a B – Z. obr

Rollover cable (Console) používa sa na konfiguráciu aktívnych prvkov – router, manageovateľný switch; nie je to však kábel počítačovej siete. obr

Repeater I. použitie – regenerácia /zosilnenie signálu pri ich prenose na veľké vzdialenosti; kde? – telegrafná, telefónna, mikrovlná a optická komunikácia; jedným koncom prichádza signál a sa zosilní, druhým koncom sa signál vysiela; obr

5-4-3 rule obmedzenie pre počet repeaterov – pre 1 sieť max 5 segmentov, 4 repeateri, len na 3 segmenty smú byť pripojené stanice, zaisťuje, že signál poslaný po sieti dosiahne všetky časti siete za stanovený čas, minimalizuje čas prenosu signálu, veľkým oneskorením sa zvyšuje počet neskorších kolízií, čím sa prenos stáva neefektívnym, rozdeľuje sieť na 2 typy fyz. segmentov: link (unpopulated) – spája sieťové repeateri, user (populated) – spája používateľské segmenty s ich používateľskými systémami.

Hub viacportový repeater (4 – 24 portov); 1 port pre príjem signálu a viac portov na vysielanie zosilneného signálu; použitie – Eth 10/100BASE-T; elektricky regenerovaný signál sa šíri do celej hviezdicovej topológie; kolízia: 2 alebo viac staníc chce naraz vysielať správy v danom čase; správa je porušená; kolízna doména – kolízia ovplyvní celý sieťový segment. obr

Types of hubs pasívne: aktívne: inteligentné (smart hubs): fyz. bod spojenia, časť fyz. média, nemení ani neprehliada cesty, nezosilňuje a nečistí signál, nepotrebuje el. napojenie; aktívne: potrebuje el. napojenie, zosilňuje signál pre ostatné porty; inteligentné (smart hubs): ako aktívny hub s mikroprocesorovým čípom a schopnosťou diagnostiky (pri trobleshooting).

Wireless signál - elm. vlny prenášané vzduchom; siete využívajú: RF – radio frequency, laser, infrared (IR), mikrovlny; stanice sa nemusia napájať sieťovým káblom; použitie: kolektori, lietadlá, satelity, vzdialené vesmírne sondy, vesmírne raketoplány, vesmírne stanice.

Wireless communication prijímač (P) a vysielač (V); vysielač konvertuje údaje do elm. vĺn, ktoré sú vyslané prijímaču a ten ich konvertuje spätne pre cieľ; obojsmerná komunikácia – zariadenie má aj V aj P (transceiver alebo bezdrôtová sieťová karta); WLAN technológie – RF, IR; rozšírenie spektra prenosu – FHSS a DSSS. Frequency Hopping Spread Spectrum Direct Sequence Spread Spectrum

Radio frequency zariadenia môžu byť v rôznych budovách; pracujú na jednej alebo viacerých frekvenciách; rušenie – rovnaká alebo podobná frekvencia; možnosť využitia frekv. rozsahov na osobné účely; 1 frekvencia: ľahko odpočúvateľné a geografické prekážky; viac frekvenčné pásmo: menej šumu a ťažšie zachyteľné zvonku.

Infrared stanice a digitálne zariadenia musia byť na jednej čiare pohľadu; použitie – všetky dig. zariadenia, ktoré vyžadujú sieťové pripojenie sú v 1 miestnosti; prechod ľudí miestnosťou alebo vlhkosť vzduchu zoslabujú signál; nové technológie – nemusia byť v jednom smere pohľadu.

Devices in networks 3. vrstva (len aktívne): 2. vrstva gateway router pasívne – sieťová karta; aktívne – zosilňujú signál: bridge (most) switch (prepínač)

Bridge „rozsekanie“ siete na menšie časti; znižuje počet ciest v jednej LAN a geograficky rozširuje LAN; na základe MAC adresy prijatého rámca rozhodne, či rámec prepustí, skopíruje alebo nepresunie do ďalšieho segmentu siete; vytvára tabuľku MAC adries + odosielateľ + port, na základe ktorej vie rozhodnúť, v ktorom segmente siete je daná stanica. obr

Decision process of bridges stanica je v rovnakom segmente siete ako prijatý rámec – rámec sa neprenesie (filtering); stanica je v inom segmente – rámec sa prepustí; cieľovú stanicu nepozná – rámec pošle do oboch segmentov (flooding).

Switch I. viacportový hub; učia sa o paketoch, kt. prichádzajú od počítačov v sieti; vytvárajú tabuľku MAC adries počítačov pre konkrétny port; zvyšujú rýchlosť siete, bandwidth (BW) a výkon; znižujú počet prenosov. obr

Switch II. operácie delíme na: prepínanie dátových paketov - rámec sa prijme na vstupné médium a pošle sa na výstupné; prepínanie operácií - vytvárajú a udržujú aktuálnosť tabuliek switchu a hľadajú okruhy; sú rýchlejšie ako mosty a podporujú virtuálnu LAN.

Ethernet switch výhody: umožňuje komunikovať naraz viacerých používateľov v rovnakom čase použitím virtuálnych okruhov; vytvára takmer bezkolízne prostredie; maximalizuje BW na zdieľ. médiu; cenovo efektívne.

NIC (or network adapter) pripája zariadenie na sieťový kábel; doska plošných spojov zapojená na rozšírujúci slot (hnedý) na matičnej doske alebo na periférnom zariadení počítača; pracuje na 2. vrstve – prenáša jedinečný kód – MAC adresu (riadenie dátovej komunikácie pre hosty v sieti); riadenie prístupu hostov na médium.

Network prepájajú počítače, čím poskytujú služby užívateľom; sú počítače, ktoré pracujú s aplikáciami na rovnakej úrovni; niektoré aplikácie ponúka jeden počítač pre všetky počítače v sieti; typy sietí: peer-to-peer; client-server.

Client - server 2 počítače pri vzájomnej komunikácii využívajú protokoly požiadavok a odpovedí; požiadavka na službu – client; príjem požiadavky a odpoveď na ňu – server; typ pre väčšinu sietí; server: centrálny počítač; poskytuje sieťové služby - odpovedá na požiadavky klientov o súbory, tlač, aplikácie a iné služby; viac pamäte, špeciálny sw, ...

Access to a network identifikuje a autorizuje klienta pred prístupom k zdrojom; autorizačné služby: meno a heslo; dohliadanie na prístup k sieti; zhromažďuje účty, zabezpečuje ochranu siete, riadi prístup k sieti, uľahčuje administráciu rozsiahlych sietí.

Dis/advantages výhody: nevýhody: centralizácia služieb na jeden počítač, ľahšia prístupnosť a riadenie, it introduces a single point of failure into the network; nevýhody: potreba administrátora na správu servera, vypadne server, padne všetko, špeciálny HW a SW.

Peer-to-peer počítače v sieti sú rovnocennými partnermi; oba počítače sa môžu správať ako klient aj ako server; väčšinou pre siete s počtom počítačov 10 a menej; pri väčšom počte: malá bezpečnosť; ťažko administrovateľné, stále ľahké vytvorenie.

Communication in P-T-P každý používateľ riadi vlastné zdroje; prístup k zdrojom môže obmedziť heslom, nie je to riadené žiadnym centrálnym bodom; každý používateľ musí zálohovať svoj systém, aby ho mohol opraviť v prípade nejakých chýb.

WAN services implenetácia fyz. vrstvy závisí od: vzdialenosť zariadení všetkých služieb, rýchlosť, typ služby; pripojenie – serial – prenos bitov po jednom kábli; prenos: veľká komunikačná vzdialenosť, špecifický rozsah elm. a optickej frekvencie; rýchlosť: 2400 bps – 1 544 Mbps (T1), 2400 bps – 2 048 Mbps (E1).

ISDN ponúka: prípojka – BRI (Basic Rate Interface): dial-on-demand connections, dial backup services; prípojka – BRI (Basic Rate Interface): typ B (bearer channel) – prenos konkrétnej info, 64 kbps (1 kanál) – PPP typ D (delta channel) – signalizácia alebo iné linkovo-manageovateľné úlohy; 16 kbps; urýchlenie prístupu – nástup DSL a modemu.

WAN serial connections I. frekvencia: počet cyklov za sekundu (Hz), prenos cez voice grade telephone lines – 4kHz, veľkosť frekvenčného rozsahu = bandwidth (bps); typy: 60-pin konektor, smart serial; použitie typu závisí od typu služby.

WAN serial connections II. pripojenie: priamo na poskytovateľa služby alebo časovací signál poskytuje zariadenie – channel/data service (CSU/DSU) - router = data terminal equipment (DTE) – sériiový kábel DTE; ak časovací signál poskytuje lokálny router = data communications equipment (DCE) kábel; DTE – užívateľské zariadenie vo WAN; DCE – poskytovateľ služieb. tabuľka v / s

Router aktívne zariadenie tretej vrstvy; funkcie: obsahujú broadcasty; zodpovedá za smerovanie dátových paketov od zdroja k cieľu v LAN, poskytuje prepojenie do WAN; obsahujú broadcasty; poskytujú riešenie služieb na základe logickej adresácie (ARP, RARP); rozdeľujú siete do podsietí,; paralelné zapojenie 2 routerov – jeden je DTE a druhý je DCE.

Interfaces on router sériové porty: FP – typ a číslo portu; fixed (FP) alebo modular (MP), použitie závisí od syntaxu neskoršej konfigurácie; FP – typ a číslo portu; MP – typ portu, číslo slotu a portu; slot = umiestnenie modulu; pri konfigurácií – uviesť napr. s 1/0, t.j. s = serial, 1 = číslo slotu, 0 = číslo portu. obr

Router and ISDN BRI typy rozhraní: BRI S/T (nemá integrované NT1) BRI U (má integrované NT1); NT1 (Network Termination ) zariadenie rozhranie ISDN ústredňa - sieť ISDN zariadení u používateľa / router – ISDN switch poskytovateľa služieb; spája 4-drôtový tel. účastníka do 2 lokálnych okruhov. pripojenie k poskytovateľovi – kábel UTP Cat5, priamy; port ISDN BRI – len ISDN jack abo ISDN switch.

Router and DSL connection napr. Cisco 827 ADSL router – 1 ADSL rozhranie; pripojenie: zapoj tel. kábel do ADSL portu na routeri, druhý koniec zapoj do tel. jacku; pre DSL – konektor RJ-11 (používa pin 3 a 4). Asymmetric Digital Subscriber Line

Setting up console connections konfigurácia Cisco hub, switch alebo router cez Console port na zariadení; kábel: rollover (console)+ RJ-45 konektor; zvyčajne sa dodáva so zariadením; router – pc: console port – serial port; potreba RJ-45-to-DB-25 adaptéru alebo DB-25-to-RJ-45; nastavenie aplikácie (napr. hyperterminal) – 9600 bps, 8 data bits, no parity, 1 stop bit, no flow control.

AUX port poskytuje „out-of-band management“ cez modem; najskôr konfigurácia cez konsolový port; nastavenia ako pre router: 9600 bps, 8 data bits, no parity, 1 stop bit, no flow control.

Pictures

Connectors BNC jack RJ-45 a RJ-11 s5

RJ-45 straigh-trough – T568B-T568B crossover – T568B-T568A rollover – T568B-opakT568B s5

Straight-through cable T-568A Pin 1 Pin 2 Pin 3 Pin 4 Pin 5 Pin 6 Pin 7 Pin 8 BO O BZ M BM Z BH H T-568B Pin 1 Pin 2 Pin 3 Pin 4 Pin 5 Pin 6 Pin 7 Pin 8 BO O BZ M BM Z BH H P – pin 1, 2 V – pin 3, 6 V P s5

Crossover cable T-568A BO O BZ M BM Z BH H T-568B BZ Z BO M BM O BH H Pin 1 Pin 2 Pin 3 Pin 4 Pin 5 Pin 6 Pin 7 Pin 8 BO O BZ M BM Z BH H T-568B Pin 1 Pin 2 Pin 3 Pin 4 Pin 5 Pin 6 Pin 7 Pin 8 BZ Z BO M BM O BH H P – pin 1, 2 V – pin 3, 6 P V s5

Rollover cable T-568A BO O BZ M BM Z BH H T-568B H BH Z BM M BZ O BO Pin 1 Pin 2 Pin 3 Pin 4 Pin 5 Pin 6 Pin 7 Pin 8 BO O BZ M BM Z BH H T-568B Pin 1 Pin 2 Pin 3 Pin 4 Pin 5 Pin 6 Pin 7 Pin 8 H BH Z BM M BZ O BO s5

Repeater and Hub s5-r s5-h

Bridge and switch s5-b s5-s

Router Router – ako ziaci s5