COMPONENTE HARDWARE ALE RETELEI

Placi de interfata cu reteaua

O placa de interfata cu reteaua (NIC - network interface card) este o placa cu circuite imprimate instalata pe magistrala de intrarc/iesire a unui calculator. Fiecare tip de conector este destinat unui anumit mediu de transmisie. Aceasta placa asigura conectivitatea intre resursele de sistem interne ale unui calculator si resursele externe conectate la retea. Ea cuprinde logica nivelurilor Legatura de date si Fizic ale retelei LAN.

Repetoare

Un repetor este un dispozitiv relativ simplu, care preia un semnal de intrare, iI amplifica fara a-i modifica forma si il plaseaza inapoi in mediu. Acest dispozitiv opereaza strict la nivelul 1 al modelului de referinta OSI.

Functiile de amplificare si repetare a semnalului au fost grupate in dispozitive multiport care stint utilizate pentru a interconecta mai multe dispozitive din LAN si sunt cunoscute in mod obisnuit sub numele de concentratoare (hubs), desi ele sunt in realitate doar repetoare multiport.

Concentratoare nerepetoare

Un concentrator nerepetor este foarte asemanator cu un concentrator repetor. Singura diferen-ta este aceea ca nu amplica semnalele. Aceste concentratoare nu fac altceva decat sa furnizeze o topologie stea prin gruparea conexiunilor mai multor statii la un singur dispozitiv de retea.

Punti

O punte (bridge) este un mecanism de nivelul 2 care permite ca doua segmente ale unei retele LAN sa fie legate impreuna. Deoarece puntile opereaza la nivelul 2, ele nu recunosc protocoalele de nivel superior cuprinse in cadrele pe care le transmit. Ele trimit aeeste cadre pe baza adreselor MAC. De exemplu, puntea ,,invata' ce adrese MAC sunt atasate retelelor in diversele sale porturi. Ori de cate ori primeste un cadru cu o adresa MAC ce nu se gaseste in segmentul LAN In care a fost general, puntea cauta adresa respectiva in tabela sa (o compilatie a adreselor MAC, dupa numarul de port) si expediaza cadrul segmentului LAN corespunzator.

Legarea mai multor punti impreuna sau chiar numai utilizarea lor intr-un mediu caracterizat prin difuzari pe baza adreselor MAC reprezinta un bun mod de a descoperi limitarile acestor dispozitive. In marea lor majoritate, ele nu au reusit sa tina pasul cu numarul tot mai mare de cereri plasate in dispozitivele de retea si au devenit ceva mai mult decat o curiozitate depasita.

Routere

Un router nu este un dispozitiv Ethernet de nivelul 2, ci un mecanism de expediere a pachetelor de nivelul 3. Totusi, routerele nu ofera interfata pentru toate tehnologiile LAN standard. Principala utilizare a unui router este pentru a conecta reteaua LAN cu toate retelele din afara domeniului sau. Acest fapt are trei implicatii importante pentru proiectarea retelei.

Mai intai, reteaua de mare suprafata (WAN) este evident in afara domeniului LAN.Routerele raman tehnologia care trebuie utilizata pentru interconectarea retelelor LAN dispersate in regiuni geografice suficient de vaste pentru a justifica utilizarea tehnologiilor de ransmisie pe distante mari. Printre aceste tehnologii se afla liniile inchiriate dedicate si circuitele comutate

In al doilea rand, pot coexista mai multe domenii LAN intr-o vecinatate relativa. De fapt, o singura cladire de birouri poate confine numeroase retele LAN dedicate unor grupuri de lucru. Temerile privind securitatea pot justifica un anumit grad de separare, dar nu exclud interconectarea. In astfel de cazuri, conectarea retelelor LAN prin punti nu ar fi de dorit. Routerele furnizeaza un plus de securitate, prin mecanisme precum lista de control a accesu-lui (Access Control List), si pot interconecta efectiv retelele LAN, pastrand in acelasj timp integritatea domeniilor lor de coliziune si difuzare de nivelul 2.

A treia implicate este generata de cerintele de performanta. Retelele Ethernet pot deveni suficient de mari pentru a incepe sa cedeze sub propria lor greutate. De exemplu, o cladire poate contine o retea Ethernet cu o dimensiune care se apropie de 1024 de dispozitive. Daca aplicatiile carora le ofera suport acest Ethernet utilizeaza difuzari de nivelul 2 (nu intrebati de ce, acesta este un scenariu ipotetic, prezentat pentru valoarea sa teoretica!), este foarte posibil ca segmentarea retelei LAN cu punti sau comutatoare sa nu-i imbunatateasca performantele. De fapt, reteaua. LAN ar avea segmentat domeniul sau de coliziune, dar nu si pe cel de difuzare. In aceasta situatie, un router poate fi singura solutie viabila.

Comutatoare

Comutare este un termen utilizat in industria de astazi pentru orice tehnologie de retransmitere a datelor, de mare viteza - de la ATM pana la rutare si circuite telefonice. Oricat de spe­cific pare a fi, termenul comutator Ethernet este utilizat pentru descrierea mai multor produse diferite. Cand folositi un comutator LAN, asigurati-va ca stiti nu numai ce tip de comutare realizeaza acesta, ci si ce alte forme de comutare sunt posibile. Este un comutator de nivelul 2 (punte) sau de nivelul 3 (router)? Sau este altceva? Comutatoarele de nivelul 2 expediaza pachetele doar pe baza adreselor MAC si ignora aspectele de nivel superior ale unui pachet. Comutatoarele de nivelul 3 expediaza pachetele pe baza protocoalelor de nivelul 3, precum o adresa de subretea IP sau o adresa de retea IPX. (Retineti ca unele comutatoare LAN reali­zeaza atat comutare de nivelul 2, cat si de nivelul 3.) Chiar si Comutatoarele mai sofisticate, care ofera comutare de nivelul 4, devin o banalitate. Unii distribuitori planifica realizarea comutarii la niveluri mai inalte. Va trebui sa asteptam pentru a vedea cat de utila va deveni comutarea de nivel superior. Comutarea la diverse niveluri ale stivei de protocoale ar trebui sa devina o problema arhitecturala. De exemplu, grupurile de lucru ar utiliza nivelul 2, in timp ce punctele de agregare (cum ar fi coloanele principale) ar utiliza comutarea de nivelul 3. Totusi, cresterea substantiala a performantei comutarii de nivelurile 2 si 3, ca si cresterea numarului de servicii pe care le poate oferi un comutator LAN (de exemplu, prioritatea si securitatea), au tulburat apele.

Mediul fizic de transmisie

Pentru a realiza sigur si constant functiile de transmisie si receptie, nivelul Fizic trebuie sa faca anumite presupuneri asupra lumii dintre interfetele cu mediul ale celor doua dispozitive care comunica. De exemplu, protocoalele de nivel Fizic presupun anumite niveluri de performanta pentru tipurile de mediu pe care le suporta si se asteapta ca performanta reala a mediului sa le corespunda, indiferent ce trebuie facut pentru mentinerea corespondentei respective.

Mediul de transmisie include orice mijloace de transportare a semnalelor generate de mecanismele nivelului 1 al modelului de referinta OSI. Data fiind aceasta definitie, mediul de trans­misie poate fi tangibil sau intangibil.

Mediile de transmisie tangibile includ urmatoarele:

Cablu coaxial

Cablu bifilar torsadat

Fibre optice

Cablul coaxial

Cablul coaxial, numit aproape intotdeauna coax, are doua conductoare concentrice. El este literalmente coaxial, cele doua conductoare avand axa comuna. Cea mai uzuala versiune a acestui cablu este formata dintr-un singur fir conductor de cupru, izolat printr-un material dielectric. Acest material dielectric este invelit intr-un alt conductor cilindric, ce poate fi solid sau intretesut. El este apoi invelit intr-un alt strat izolator, iar intregul ansamblu este acoperit cu un invelis extern de policlorura de vinil (PVC) sau teflon.

Desi cablurile coaxiale arata la fel, ele pot avea impedante diferite, care sunt estimate printr-o scala de grade radio (RG - radio grade). De exemplu, varianta 10Base2 Ethernet utilizeaza RG-58, ce ofera o impedanta de 50 de ohmi intr-un cablu gros de aproximativ 1 cm (trei optimi de inci). In specificatia 10Base2 de nivel Fizic, acest lucru se traduce printr-o viteza a semnalului de 10 Mbps pentru o lugime de pana la 185 de metri.

Avantajul cablului coax este ca ofera suport pentru comunicatii in banda inalta de frecventa pe distante relativ mari, fara repetoare. Coaxul a fost mediul de transmisie specificat initial pentru Ethernet. De atunci, el a fost inlocuit aproape complet prin diversele specificatii Ethernet de nivel Fizic, bazate pe cabluri torsadate.

Motivele acestei perimari functionale sunt simple. Coaxul este un montaj relativ fragil. El nu suporta usor curbari, indoiri puternice sau striviri. Oricare dintre aceste situatii pot sa deterioreze definitiv structura cablului si sa opreasca transmiterea semnalului.

Alte piedici in utilizarea coaxului sunt costu1 si dimensiunea. Cablurile coaxiale sunt mai scumpe decat cele torsadate, datorita structurii lor mai complexe. De asemenea, fiecare cablu are un diametru de aproximativ 1 cm (trei optimi de inci) sau mai mult. Prin urmare, coaxul consuma un spatiu foarte mare in conductele de cabluri, pe suporturile de fixare si asa mai departe. Chiar o concentrate modesta de dispozitive coax consuma tot spatiul disponibil pen­tru intinderea cablurilor.In prezent, coaxul este limitat de obicei la difuzarea semnalelor CATV - televiziune prin cablu - in banda larga, pentru cablarea abonatilor.

Cablul bifilar torsadat

Cablurile bifilare torsadate, utilizate indelung pentru comunicafiile de voce, au devenit, neoficial, tehnologia de cablare standard pentru retele LAN. O pereche de fire torsadate consta din doua fire relativ subtiri, cu diametml cuprins intre 18 si 24 American Wire Gauge (AWG), sau intre 0,04 si 0,089 cm (intre 0,016 si 0,035 inci). Aceste fire sunt acoperite cu un strat subjire de policlorura de vinil (PVC) s,i sunt rasucite unul In jurul altuia. Torsadarea este deosebit de eficienta: ea ajuta la anularea oricaror interferente electromagnetice (EMI) care ar fi induse in cupru, prin asigurarea unei radiajii de energie echilibrate Intre cele doua fire.

Diametrul (grosimea) cablului este direct legata de performatele de care acesta este capabil. Cabluri mai groase inseamna o banda de comunicatii mai larga (cu alte cuvinte, largime de banda mai mare) si posibilitatea de intindere a cablului pe distante mai mari. Din nefericire, o data cu diametral cablului creste nu numai latimea de banda, ci si atenuarea. Realizarea unui echilibru este una dintre caracteristicile cheie ale unei specificatii de nivel Fizic. Ea nu descrie calea de cablare, dar specifica diametral, tipurile de terminatoare, distantele maxime si largimea benzii de frecventa.

Cablurile torsadate sunt oferite intr-o mare diversitate de forme si dimensiuni, plecand de la o singura pereche de cabluri de frecventa vocala si ajungand la cabluri magistrale cu 600 de perechi. Unele dintre aceste versiuni, care difera prin numarul de perechi grupate impreuna, sunt destinate imbunatafirii capacitatii. Altele, ca tehnicile urmatoare, imbunatatesc transferul de date:

Cresterea grosimii conductorului

Cresterea numarului de rasuciri pe unitatea de lungime

Utilizarea unui numar mai mare de rasuciri pe unitatea de lungime In grupuri de mai multe perechi de fire

Ecranarea perechilor de fire printr-o bariera metalica

Pentru retele LAN sunt grupate de obicei la un loc, intr-un invelis comun, care poate fi un alt strat de PVC sau teflon, patru perechi de fire torsadate. Teflonul este mult mai scump si mai rigid decat PVC-ul, dar nu degaja fum toxic daca ia foc. Prin urmare, trebuie sa fie utilizat pentru cabluri care trece prin conducte sau camere de distribuire a aerului pentru ocupantii unei cladiri.

Cele doua mari categorii de cabluri torsadate cu patru perechi de fire sunt cablurile ecranate si cablurile neecranate.

Cabluri torsadate ecranate

Cablurile torsadate ecranate (STP - shielded twisted pair) prezinta un strat suplimentar de folie sau plasa metalica in jurul firelor torsadate. Aceast strat de ecranare se afla imediat sub invelisul extern. Scopul acestei proiectari a fost de a permite cablurilor torsadate sa functioneze in medii predispuse la interference electromagnetice (EMI) si/sau interference cu frecvente radio (RFI). In practica, acestea impiedicau efectiv functionarea normala a cablurilor torsadate. Radiatia electromagnetica, este emanata pe directia normala de semnalele transmise printr-un fir de cupru si reprezinta un punct de referinta pentru intelegerea implicatiilor utilizarii cablurilor torsadate ecranate.

Ecranarea cablului printr-o bariera metalica protejeaza semnalul impotriva radiatiilor care ar putea fi induse din mediul exterior. Inducerea radiatiilor externe participa la atenuarea si/sau distorsionarea semnalului. Din nefericire, ecranarea impiedica si eliberarea radiatiei normale. In schimb, aceasta radiatie este reflectata in conductorul de cupru al cablului si poate produce autoobstructionarea semnalului.

Ecranarea este cruciala pentru transmisiunile reunite prin cabluri drepte, cu un singur conduc­tor (precum cablurile coaxiale), dar este mai mult in detrimentul decat in avantajul cablurilor torsadate. Acestea utilizeaza un mecanism de corectic a erorilor care este capabil sa anuleze orice zgomot indus. Cablurile coaxiale, dimpotriva, in loc sa anuleze zgomotele induse, utili­zeaza ecranarea pentru a bloca intrarea acestora in calea semnalului. Straturile izolatoare dielectrice dintre cele doua conductoare ajuta la minimizarea radiatiei semnalelor proprii. Cablurile torsadate ecranate previn cu succes inducerea de zgomote externe. Din pacate, ecranarea fara izolare dielectrica duce la autoobstructionarea semnalelor.

Cabluri torsadate neecranate

Exista, de asemenea, o diversitate de cabluri torsadate neecranate. Acestea, numitc uzual UTP (Unshielded Twisted Pair), sunt disponibile in diferite forme, dimensiuni si grade. Dupa cum am indicat mai devreme, dimensiunea se refera la numarul de perechi grupate impreuna. Ca­blurile LAN standard utilizeaza patru perechi de fire.

Cablurile torsadate cu patru perechi au opt fire, separate in grupuri de cate doua. Fiecare fir este numit si conductor. Conductoarele sunt utilizate in perechi. De exemplu, o pereche de conductoare ofera suport doar pentru transmisii, iar cealalta doar pentru receptie. In majoritatea retelelor LAN celelalte fire nu sunt utilizate, desi retelele care opereaza la 100 Mbps sau mai mult prin UTP utilizeaza in mod tipic toate cele patru perechi de fire.

Categorii de performanta

Utilizarea cablurilor torsadate este un avantaj. Indiferent de producator, aveti motive sa va asteptati la aceleasi performante, datorita gradului de standardizare la care s-a ajuns in industria telecomunicatiilor. Suna cam vag, dar aceasta a fost si intentia. Nu exista o singura organizatie de standardizare care sa raspunda de controlul si actual izarea standardelor pentru defmirea ca­blurilor torsadate. In schimb, o colaborare lejera intre ANSI, FCC, EIA si multe alte organizatii, asigura standardele pentru cablare si chiar pentru componentele cablurilor, cum ar fi terminatoarele.

Daca aceasta nu este o abatere suficient de radicala de la abordarea normala a stabilirii stan­dardelor, considerati urmatorul fapt: spccificatiile existente nu definesc cablurile torsadate! Desi unele standarde furnizeaza indica|ii pentru cabluri si/sau componentele acestora, cablu­rile torsaflate sunt definite prin categorii de performanta. Categoriile sunt definite prin functiile lor, nu printr-un standard fizic. Cu alte cuvinte, tot ce are de facut un anumit producator pentru a dovedi respectarea standardului este sa demonstreze performanta, indiferent de modul in care este confectionat cablul, de grosime, de material sau de orice altceva.

Initial au existat cinci serii de teste pentru a stabili categoriile de performanta pentru cablurile torsadate. Acestea erau numerotate de la 1 la 5, iar cablul care corespundea era identificat ca fiind de Categoria x sau Cat-x, unde x este numarul seriei de teste care a fost finalizata cu suc­ces. De-a lungul timpului, piata le-a grupat In doar doua niveluri de performanta viabile: Cat-3 si Cat-5. Categoriile 1 si 2 au devenit oficial perimate in 1995, din cauza performantelor inadecvate. Cat-4 ofera un nivel de performanta mediu, intre 3 si 5, dar este rareori (sau niciodata) utilizat. Cat-6 si Cat-7 au fost adaugate de curand, dar sunt (eel putin pentru mo­ment) foarte costisitoare. Pe masura ce creste productia, acest lucru ar trebui sa se schimbe si sa inceapa sa aiba efect economiile de productie in serie mare, dar pentru moment, Cat-3 si Cat-5 sunt, in mod clar, cele mai bune optiuni.

UTP Categoria 3 ofera o largime de banda de 16 MHz, care se traduce prin viteze ale semnalului de pana la 10 Mbps pentru o lungime de 100 de metri. Categoria 4 poate oferi 20 MHz, iar Categoria 5 pana la 100 MHz, ceea ce demonstreaza de ce Cat-4 nu a avut succes pe piata. S-a considerat ca nu asigura o diferenta de perfomanta suficienta pentru a merita deranjul. Oricine are nevoie de o largime de banda mai mare decat cea oferita de Cat-3 poate sa insta-leze pur si simplu Cat-5. In cazul in care utilizatorii respecta limitarile de distanta ale oricarei arhitecturi LAN pe care o aleg, Cat-5 poate asigura 100 Mbps, 155 Mbps si chiar 256 Mbps. Evident, o data cu cresterea vitezei semnalului, scade distanta maxima. Totusi zona de mijloc dintre Cat-3 si Cat-5 s-a dovedit a fi neeconomica.

Cablul cu fibre optice

Fibrele optice pot transporta frecventele supericare ale spectrului electromagnetic - adica lumina. Fibrele optice vin intr-o aparenta infinilace de forme, dimensiuni si lungimi de unda. Figura 2.10 prezinta un cablu cu fibre optice. Retineti ca este sectiunea unui cablu tipic si, prin urmare, ar putea sa nu descrie exact un tip particular.

Lipsa semnalelor electrice si a conductoarelor de cupru flexibile inseamna ca transmisiunile bazate pe fibre optice sunt relativ sigure. Spre deosebire de cablurile de cupru,este aproape imposibil sa introduci gomote in fibrele optice. Retineti, cand este prea solicitata, sticla se sparge, ceea provoaca oprirea semnalului.

Mediul optic, numit fibra, este incapsulat concentric Tntr-un strat de plastic protector.

Exceptand aceste truisme elementare, exista o diversitate infinita de fibre optice. Pentru inceput, mediul optic este aproape Intotdeauna sticla, dar poate fi si un material plastic de calitate optica. Diametrul variaza de la 5 microni (fractiuni de unu pe un milion dintr-un metru)pana la dimensiuni care sunt vizibile cu ochiul liber. Toate tipurile de fibre sunt disponibile de obicei In grupuri de doua sau mai multe perechi. De asemenea, fibrele pot face parte din diferite clase de frecventa, nu toate potrivite pentru utilizarea Intr-o retea LAN. Fibra optica tipica utilizata pentru o retea LAN este arietatea de sticla cu diametrul de 62,5 microni si ofera suport pentru comunicatii multimod comandate de un led (Light Emitting Diode - dioda emitatoare de lumina).

Fibrele sunt descrise de obicei printr-o pereche de numere. De exemplu, o fibra foarte utili­zata In retele LAN este cunoscuta ca sticla de 62,5/125 microni. Primul numar este diametrul fibrei, in microni, iar al doilea, de asemenea in microni, mascara diametrul stratului care protejeaza fibra.

Fibrele optice sunt utilizateiIn perechi: una pentru transmisie si alta pentru receptie. Utilizarea lor in retele LAN se limiteaza de obicei la conexiuni intre servere sau la interconectarea con-centratoarelor.