Ethernet на витой паре

В отличие от сетей на коаксикальном кабеле, в Ethernet на витой паре используется кабель, состоящий из нескольких скрученных пар проводов (отсюда и название). В настоящее время подобные сети наиболее распространены из-за их хорошей производительности, легкости в использовании и обслуживании и при всем при этом достаточно низким ценам как на кабеля, как и на соответствующее оборудование.

Центральным устройством в сети является концентратор (хаб - Hub), к которому, собственно, и подключается все остальное сетевое оборудование. Принцип работы хаба очень прост - он принимает от какого-либо устройства сигнал, усиливает его и передает по всем направлениям (естественно, кроме того, по которому он пришел). Как видно из рисунка, используется звездообразная топология. Набы могут содержать 4, 8, 16, 32 и так далее количество портов, от этого зависит максимальное количество сетевых устройств, которое можно к ним подключить. Хаб обычно устанавливается на стол, вешается на стену или помещается другое легкодоступное место, чтобы было возможно быстро и без труда подключать к нему кабели. Последние подключаются к хабу и другим сетевым устройствам при помощи стандартного разъема RJ-45, похожего на обычный телефонный, но несколько большего размера (там используется разъем RJ-11). Если коннектор выходит из строя, то его срезают вместе с небольшим отрезком кабеля и ставят новый. Коннекторы крепятся с помощью специального обжимного инструмента; существуют также уже готовые кабели фиксированного размера (например, 5 или 3 метра), их можно использовать для подключения устройств, когда не требуется большая удаленность от концентратора. Одна пара из четырех в кабеле используется на передачу, другая - на прием. Как правило, концентратор имеет индикаторы (светодиоды) активности каждого порта. Если хаб имеет приятный дизайн и большие лампочки с красивым светом (обычно зеленого цвета), то в момент сильной загруженности сети и активности большинства портов устройство выглядит весьма эффектно.

Ethernet 10Base-T

Самый старый стандарт сетей на витой паре, обеспечивающий максимальную пропускную способность канала 10 Mbps (отсюда и цифра 10 в названии). Длина сегментов не может превышать 100 метров. Концентраторы для таких сетей, как правило, имеют дополнительный BNC- или даже AUI-разъем, что позволяет соединять сеть со старыми сетями на коаксикальном кабеле. В случае, когда концентратор имеет два порта для таких сетей (на фотографии можно увидеть именно такое устройство), то одновременно можно использовать только один из них. В 10Base-T используется кабель третей категории, но обычно используют пятую категорию (более высокого качества) в основном из-за того, что кабель 3-й категории уже практически не производится и найти в продаже его достаточно тяжело. Из-за своей дешевизны такие сети получили очень широкое распространение, однако в последнее время наметился переход на более скоростной стандарт 100Base-T, тем более что оборудование, ему соответствующее, стоит ненамного дороже.

Ethernet 100Base-T

Как, наверное, все уже догадались, этот стандарт обеспечивает скорость уже в 100 Mbps. В хороших офисах, например, такие сети используются наиболее часто, так как пропускной способности в 10 Mbits/s во многих случаях (например, для передачи качественного видео) уже не хватает. По всем параметрам 100Base-T аналогична предыдущему стандарту, однако обязательной является использование кабелей 5 категории (хотя возможна работа и на кабелях 4 или 3 категории, но при этом все проводники в кабеле дожны быть исправны). Большинство 100-мегабитных сетевых плат совместимо с 10-мегабитными, так что при модернизации старой сети отпадает на первых порах замена всех устройств. Основным внешним отличием концентратора для такой сети от 10-мегабитного является то, что он никогда не имеет коаксикальных разъемов, да это и понятно - невозможно совместить высокие скорости и старые технологии. Сами по себе концентраторы 100Base-T не поддерживают обмен данными по стандарту 10Base-T, поэтому, если есть необходимость в совмещении в одной сети 100-мегабитных и 10-мегабитных устройств, применяются специальные концентраторы, поддерживающие обе скорости (Dual Speed), однако они стоят заметно дороже. Да и вообще 100-мегабитное оборудование, особенно концентраторы (это вообще обычно самый дорогой компонент в сети) стоит дороже, чем для сетей 10Base-T. Тем не менее, сейчас Eternet 100Base-T начинает использоваться все более широко. Причина этому - увеличение объемов передавемой информации, связанное с использованием все более ресурсоемкого программного обеспечения.

Gigabit Ethernet

Здесь скорость обмена данными была повышена еще в десять раз и составила 1000 Mbps (настоящее название стандарта - 1000Base-T). Сеть использует витую пару 5-й категории или лучше, максимальное расстояние между устройствами, как и предыдущих стандартах, 100 метров. Оборудование для сетей 1000Base-T стоит значительно дороже, чем для 100Base-T; кроме того, и пропускной способности в 100 Mbits/s для многих целей вполне достаточно, поэтому Gigabit Ethernet используется сегодня достаточно редко, в основном в составе серверных конструкций, и найти соответствующие устройства в широкой продаже довольно затруднительно. Как видите, я в связи с этим даже не привожу картинок. Однако в будущем, конечно же, положение вполне может измениться в другую сторону.

В Ethernet на витой паре может быть больше одного концентратора, они могут образовывать каскадную разветвляющуюся структуру. Это делается как и для увеличения максимальной длины сети, так и для повышения количества устройств. Для соединения двух концентраторов оба должны иметь эту возможность (в тексте обозначается как Uplink), причем в качестве Uplink'а используется либо дополнительный специальный порт, либо, чаще, один из обычных UTP-портов, который может работать в соответствующем режиме. Некоторые концентраторы поддерживают более одного Uplink'а. При каскадировании хабов следует помнить одно простое правило: во-первых, расстяние между концентраторами не должно превышать 100 m, а, во-вторых, между любыми двумя сетевыми устройствами не должно оказываться более четырех концентраторов (некоторые модели хабов в случае их совместного использования, могут, правда, оговаривать другое ограничение). Кроме того, в сети не может быть закольцованных путей, то есть должна соблюдаться топология. В принципе, можно понавтыкать столько устройств, сколько позволяет количество портов, но емкость сети ограничена всего 1024 устройствами.

Впрочем, этого тоже вполне хватает. И дело не столько в отсутвии необходимости иметь большее количество устройств в сети, сколько в замедлении работы при большом числе клиентов. Понятно, что чем больше в сети Ethernet компьютеров, тем больше вероятность возникновения коллизий, и в конце-концов может получиться так, что число коллизий будет очень велико и при сильной загруженности сети последняя будет заниматься в основном только их разрешением, а не передачей данных. Так что не рекомендуется создавать на основе Ethernet большие сети. Да и этому также не способствует 100-метровое ограничение длины сегмента.

При наличии необходимости создать большую сеть вместо концентраторов обычно применяют коммутаторы (Switch), которые как бы разбивают сеть на несколько участков, и каждый из них может работать сам по себе. Так как коммутатор - весьма дорогое удовольствие - то его обычно используют для объединения нескольких концентраторов (поэтому switch'и, как правило, поддерживают Uplink для всех портов и могут работать как с 10-мегабитными, так и со 100-мегабитными устройствами). Например, каждый офис фирмы может иметь свой концентратор с подключенными к нему компьютерами, а эти концентраторы будут в свою очередь подключаться к коммутатору, объединяющему их в одну сеть.

Существуют не только внутренние, но и внешние сетевые карточки. Обычно они выпускаются с интерфейсом PCMCIA в виде PC-Card, попадаются также и USB-варианты. Последний плох тем, что пропускная способность получившегося канала будет ограничена пропускной способностью самой USB, хотя при подключении к 10-мегабитной сети это все равно не имеет значения. Сетевые платы в виде PC-Card зачастую имеют еще и встроеный модем. Подобные устройства в основном предназначены для портативных компьютеров, так как в случае со стационарным гораздо проще и дешевле купить обыкновенную сетевую карту. Впрочем, большинство современных ноутбуков уже оснащены собственной (обычно 100-мегабитной) сетевой микросхемой, поэтому популярность таких карточек в последнее время сильно упала.

Из сетевого оборудование, которого для Ethernet на витой паре создано довольно много, хотелось бы отметить, кроме концентраторов и сетевых плат, еще принт-серверы, которые позволяют сделать обычный принтер сетевым. Бывают как внутренние серверы, рассчитанные на один принтер, так и внешние, к которым обычно можно подключить несколько принтеров. Сетевое подключение имеет ряд преимуществ перед обычным. Во-первых, нет необходимости выделять отдельную рабочую станцию под принтеры (а если использовать в этих целях невыделенную станцию, то скорость как печати, так и работы используемых на ней ресурсоемких приложений может заметно снизиться), что положительно сказывается на бюджете. Во-вторых, принтер можно установить практически в любом месте, так как ограничение в 100 метров никак не сравнится с тремя для параллельного порта. Впрочем, сейчас все чаще используется USB, где длина кабеля тоже может быть достаточно большой, но все же USB-подключение целесообразно использовать только при одном, максимум двух принтерах. Да и потом пропускная способность сети в любом случае больше, чем у параллельного порта. Еще одним классом очень нужных и полезных устройств являются интернет-маршрутизаторы, которые позволяют поделить одно интернет-подключение на все компьютеры в сети. Некоторые из них уже могут иметь встроенный модем (обычно ISDN), другие предусматривают его внешнее подключение; некоторые могут подключаться к концентратору, другие сами им являются; некоторые рассчитаны только на один модем, некоторые на несколько - все зависит от того, что хочет пользователь. Такой способ широко практикуется в офисах или учебных заведениях, так как позволяет за небольшие деньги обеспечить большое количество пользователей выходом в интернет.