DIG IN TO Nätverksteknologier

Transkript

1 DIG IN TO Nätverksteknologier

2 CCNA 1 Nätverksåtkomst skiktet - Network Access

3 Agenda Nätverksåtkomst Datalänk skiktets uppgifter Det fysiska skiktets uppgifter Det fysiska skiktets funktioner Bandbredd och genomflödet Transmissionsmedier Transmissionsmedia koppar Standardiseringsorganisationer TP kablar Koaxiala kablar Fiberoptiska kablar Trådlöst nätverk Konsolkabel

4 Det fysiska skiktet OSI modellen OSI modellens två sista skikt: Datalänk och Det fysiska möjliggör kommunikationen över ett nätverk. TCP/IP modellen uppfattar dessa två skikt som ett. Datalänk skiktet förbereder data för överföring och samordnar åtkomst till transmissionsmedier. Det fysiska skiktet kodar data till signaler så att de kan placeras på transmissionsmedier

5 Det fysiska skiktet - syfte Syftet med det fysiska skiktet är att skapa de elektriska, optiska, eller mikrovågssignaler som representerar bitarna i varje ram. Dessa signaler sänds därefter genom transmissionsmediet. Det fysiska skiktet: hämtar signaler från transmissionsmediet Återställer de till bitformat Återföra bitar till ramar Skicka ramarna till Nätverksskiktet

6 Det fysiska skiktet - standarder Det fysiska skiktet består av hårdvara i form av elektroniska kretsar, transmissionsmedia (kablar) och kontakter. Flera standarder reglerar användning av hårdvara. Det fysiska lagret teknik definieras av organisationer som: Flera standardiseringsorganisationer finns

7 Det fysiska skiktets funktioner - kodning Kodning är metoder som omvandlar en sekvens av databitar till en fördefinierad format. Koder är grupperingar av bitar med syfte att utforma förutsägbara mönster som kan kännas igen av både sändare och mottagare

8 Det fysiska skiktets funktioner - signalering Det fysiska lagret genererar elektriska, optiska eller trådlösa signaler som representerar 1 och 0 på transmissionsmedia. Metoden att representera bitarna kallas signalering. Signaleringsmetoder går ut på att ändra signalernas egenskaper (amplitud, frekvens, fas, tid) för att representera ettor och nollor. Det kallas modulering

9 Det fysiska skiktets funktioner - signaleringsmetoder I Non Return to Zero srepresenteras 1 med högt spänningsvärde och 0 med ågt spänningsvärde, eller omvänt. Spänningsområdet beror på det standard som specificeras i det fysiska skiktet. Denna enkla signaleringsmetod är endast lämpad för låghastighet datalänkar. Flera varianter finns:

10 Det fysiska skiktets funktioner - signaleringsmetoder Manchester kodning representerar bitar med spänningsövergångar. Till exempel en övergång från en låg till en hög spänning kan representera en 1 och en övergång från en hög till en låg spänning kan representera en

11 Bandbredd Olika transmissionsmedier har olika bandbredd. Digitala bandbredd mäts i kilobit per sekund (kbps), megabit per sekund (Mbps) eller gigabit per sekund (Gbps). Dessa värden är approximationer och inte exakta beroende på transmissionsmediet som används och signaleringsmetoder. Bandbredd - enhet Förkortning Motsvarande Bits per second b/s eller bps 1 b/s eller 1 bps Kilobits per second Kb/s eller kbps 1 kb/s = 1000 pbs = 10^3 bps Megabits per second Mb/s eller Mbps 1 Mb/s = bps = 10^6 bps Gigabits per second Gb/s eller Gbps 1 Gb/s = bps = 10^9 bps Terabits per second Tb/s eller Tbps 1 Tb/s = bps = 10^12 bps

12 Throughput Genomflödet är ett mått på överföring av mängder av bitar under en viss tid. På grund av olika faktorer är genomflödet oftast mindre än bandbredden exempelvis, datamängden, typer av datatrafik och nätverksprestanda. Mellan avsändare och mottagare kan finnas snabba och långsamma länkar därmed genomflödet motsvarar den långsammaste bandbredden

13 CCNA 1 Transmissionsmedier

14 Transmissionsmedier Det finns tre grundläggande typer av nätverksmedia. Koppar, fiber och radio/mikrovågor. Det finns för inomhus och utomhus samt för alla möjliga andra fysiska krav exempelvis för oceanen

15 Transmissionsmedia - koppar Koppar som ledare i kablar är billiga, lätt att hantera och den har låg resistans för elektriska signaler. Avsändarens nätverkskort genererar elektrisk pulser som tas emot av mottagaren genom detektorer. Men signaler kan dämpas och deformeras (attenuation) av olika störningar. Elektromagnetisk Interferens EMI eller Radio Frequency Interference RFI Crosstalk eller överhörning

16 Transmissionsmedia - koppar Elektriska pulser är känsliga för störningar (brus) från utsidan av kommunikationssystemet. Radiovågor och elektromagnetiska enheter som lysrör, elmotorer och andra enheter är potentiella bruskällor. Kabeltyper med skärmning eller tvinning av trådar i ledningar minimerar signalförsämring. 16

17 Transmissionsmedia - koppar Koppartrådar kan leda elektricitet på ett icke önskvärt sätt. En defekt i nätverksenheter kan leda ström till chassit och sprida sig ut till andra nätverksenheter. Två enheter kopplade till strömkällor med olika jordpotentialer kan leda oönskade spänningsnivåer. Störningar kan undvikas delvis genom att välja rätt kabeltyp och rätt kategori Kabeluppbyggnad ska motverka potentiella störningar Rekommenderas kabelsystem som följer gällande standarder

18 Transmissionsmedia - koppar Kabelisolering och fodral kan producera brandfarliga eller giftiga ångor vid uppvärmning eller brand. Gaser och rök från alla brinnande kablar måste hållas till ett minimum och vara ofarliga för människor och utrustning. Halogenfria kablar har låg rökutveckling vid brand vilket underlättar vid utrymning av byggnader och ökar personsäkerheten. Det bildas inte heller några korrosiva gaser vilket kan förhindra skador på maskiner och annan utrustning vid brand. 18

19 CCNA 1 TP kablar

20 Standardiseringsorganisationer EIA/TIA fastställer standarder för kommersiella kablage i LANinstallationer. Electronics Industries Alliance (EIA). Telecommunications Industry Association (TIA) EIA/TIA standard definierar bland annat: Kabeltyper Kabellängder Kontaktdon Kabelavslutning Kabeltestmetoder

21 Transmissionsmedia - TP TP kablar består av fyra par färgkodade trådar som tvinnats samman och sedan innesluts i ett plasthölje. Färgkoder identifierar de enskilda paren och ledningar i paren. Tvinningen stöter bort oönskade signaler exempelvis överhörning, crosstalk Men även skapar ett gemensamt externt elektromagnetisk fält som samlar oönskade signaler. Vid signalmottagande tas bort det elektromagnetiska fältet och därmed oönskade signaler som samlades i fältet. 21

22 Transmissionsmedia - TP TP kablar finns i flera varianter: UTP, STP mm. Klassas från 1, 2, 3 osv. cat 6 eller cat6a (STP 500 MHZ, ANI/TIA-568-C.1) cat 5e klarar av "giga nät" överföringar. Cat 6 har en bandbredd på 250 MHz och upp till 10 Gbps. Alla enheter i nätet bör ha samma arbetskapacitet. Unshielded Twisted Pair UTP Shielded Twisted Pair STP 22

23 Transmissionsmedia - TP STP använder fyra par trådar lindade i en metallfläta eller folie. STP kabel skyddar hela bunten av ledningar i kabeln och de enskilda ledarparen. STP kablar klarar av upp till 10 GB standarden för Ethernet. STP ger bättre skydd än UTP kablage, men till ett betydligt högre pris. Shielded Twisted Pair STP 23

24 Transmissionsmedia Standarder för TP TIA/EIA 568A eller B standarder Kombinationer av standarderna ger följande huvudkabeltyper: Straight-through (T568A - T568A eller T568B - T568B) Crossover (T568A - T568B) Rollover (1,2,3,4,5,6,7,8 omvänd 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1) Att koppla samman med fel kabeltyp skadar inte nätverksenheter men kommunikationen mellan enheterna kommer inte att ske. 24

25 Transmissionsmedia - TP Kopparkabel installeras på lämpligt sätt, och i enlighet med relevanta specifikationer och byggnormer. Kopparkablar separeras enligt lämpliga standarder. Alla uttag markeras med namn som ger information för objektidentifiering och annat. Installationer dokumenteras noggrant för felsökningar och senare inspektioner. 25

26 Transmissionsmedia - TP De elektriska egenskaperna hos kopparkabel definieras av Institute of Electrical and Electronics Engineers. 26

27 Transmissionsmedia - Europeiska standarder Svenska standarder har egna grupperingar och beteckningar. Svenska standard SSEN ( ) Klass D = kategori 5, bandbredd 100 MHz, 100 Mbps Klass D = kategori 5E, bandbredd 100 MHz, 1000 Mbps 2000 Klass E = kategori 6, bandbredd 250 MHz, 1 Gbps Klass EA = kategori 6A, bandbredd 500 MHz, 10 Gbps Klass F = kategori 7, bandbredd 600 MHz, 10 Gbps Klass FA = kategori 7A, bandbredd 900 MHz, 10 Gbps

28 CCNA 1 Koaxiala kablar

29 Transmissionsmedia - Koax Förr i tiden användes koaxialkabel i Ethernet installationer. Idag ger UTP lägre kostnader och högre bandbredd. Men koaxialkablar har bra skärmning eftersom innerledaren förmedlar signalen och skärmstrumpan är jordad. Alla koaxialkablar arbetar obalanserat. Alltså, ström i innerledaren men ingen i ytterledaren. Det finns olika typer av kontakter för koaxialkablar. 29

30 Transmissionsmedia - Koax Koaxialkabeln består av en kopparledare omgiven av ett skikt av flexibelt isoleringsmaterial. Över detta isolerande material är en vävd kopparfläta eller metallfolie som fungerar som en extra tråd som separeras av en annan sköld för den inre ledaren. Det andra skikt eller sköld minskar också mängden av yttre elektromagnetiska störningar. Eftersom delar alla komponenter samma axel kallas denna konstruktion koaxial eller bara koax. 30

31 Transmissionsmedia - Koax För att transportera radiofrekvens (RF) energi mellan antenner och radioutrustning. För att transportera höga radiofrekvenssignaler via tråd, speciellt televisionssignaler. Traditionell TV-kabel använder koaxialkabel för att sända i en riktning, envägs system. Tvåvägs system behövs för Internetuppkoppling. Hybrid fiber coax (HFC). 31

32 CCNA 1 Fiberoptiska kablar

33 Transmissionsmedia - fiber Fiberoptiska kablar använder antingen glas eller plastfibrer för att styra ljuspulser från källa till destination. Vi har ännu inte närmat oss till den potentiella användning av bandbredden för fiberkablar. Fiberoptiska kablar är okänsliga för elektromagnetisk interferens. Eftersom fiberoptiska kablar är tunna och har relativt låg signalförlust kan dem utsträckas vid mycket större längder än koppar medier, utan behov av signalregenerering. 33

34 Transmissionsmedia - fiber Straight - Tip (ST) (varumärkesskyddat av AT & T) - en mycket vanlig bajonett-kontakt, multimode fiber. Subscriber Connector (SC) - använder en push - pull mekanism för att säkerställa en positiv tillförande, singelmod fiber. Lucent Connector (LC) - En liten kontakt som ofta används med singelmode fiber och stöder även multimod fiber. 34

35 Transmissionsmedia - fiber Fiberoptiska kablar består av ett PVC-hölje och en rad förstärknings material som omger den optiska fibern och dess hölje. Höljet omger själva glas eller plastfibrer och är utformad för att förhindra ljusförlust från fibern. Fibers kärna är gjord av mycket rent glas som omsluts av en mantel och ett skyddande hölje. Ljusstrålen i fibern reflekteras mot gränsytan (optiskt hölje, Cladding) och därför kan ljuset färdas i mycket långa sträckor. 35

36 Transmissionsmedia - fiber Singelmode fiberkabel mindre kärna (8-10 µm) mindre dispersion lämpad för långdistansapplikationer (Upp till 100 km) Använder laser som ljuspulser ofta inom campus stamnät för avstånd på flera tusen meter. Singelmode fiberoptisk kabel bär en enda ljusstråle. 36

37 Transmissionsmedia - fiber Multimode fiberkabel större kärna än singelmode kabel (50 µm eller 62,5 µm) större dispersion och därmed förlust av signal används för kortare avstånd (upp till 2 km) genereras med lysdioder Ljuset kommer in i fibern från olika vinklar därmed tar dem olika mycket tid att resa genom fibern vilket kan resultera i suddiga pulser vid mottagningen, dispersion. Multimode och singelmode kablar har olika diameter på deras kärna. 37

38 Transmissionsmedia - fiber Fiberoptiska signaler (ljuspulser) genereras antingen med laser eller lysdioder (LED). Normalt genereras elektriska signaler från avsändarenheten men på vägen till mottagarenheten kan signalerna konverteras till ljuspulser. Vid mottagarenheten detekterar elektroniska halvledarenheter (fotodioder) ljuspulserna och konverterar dem till elektriska signaler igen så att dem kan rekonstrueras till dataramar. Fiberkonvertern är lådan där fiberkabeln ansluts i ditt hus. Den omvandlar ljuspulser i den optiska kabeln till elektriska signaler och tvärt om. 38

39 Transmissionsmedia - fiber Kräver speciell utbildning och utrustning. Felaktig terminering resulterar i förminskade signalerings avstånd eller fullständig överförings misslyckande. Vanliga fel: Misalignment - inte exakt i linje med varandra när de ansluts. End gap media rör inte helt vid skarven eller anslutningen. End finish - medias ändar är smutsiga/inte väl polerad. 39

40 CCNA 1 Trådlöst nätverk

41 Transmissionsmedia - WLAN Radiovågor, mikrovågor, infrared bär elektromagnetiska signaler. Trådlös teknik är känsligt för störningar och anordningar som hushålls trådlösa telefoner, vissa typer av lysrör, mikrovågsugnar och annan trådlös kommunikations enheter. Eftersom trådlös kommunikations täckning är öppen till alla kan även okända enheter ansluta sig till det trådlösa nätet. 41

42 Transmissionsmedia WLAN standarder IEEE WLAN Wi-Fi, deterministisk CSMA/CA. IEEE WPAN "Bluetooth", parningsprocessen 1-100m. IEEE WiMAX punkt-till-multipunkt topologi. Global System for Mobile Communications möjliggör dataöverföring över mobila mobiltelefonnät med protokollet General Packet Radio Service (GPRS). 42

43 Transmissionsmedia WLAN standarder IEEE a - 5 GHz, upp till 54 Mbps, mindre täckningsområde, inte kompatibel med b och g standarderna. IEEE b - 2,4 GHz, upp till 11 Mbps, längre räckvidd än standarden a. IEEE g - 2,4 GHz, upp till 54 Mbps, samma radiofrekvens och räckvidd som b men med bandbredden för a. IEEE n - 2,4 GHz eller 5 GHz, 100 Mbps till 210 Mbps (idag upp till 300 Mbps, upp till 600 Mbps beroende på antal antenner) med en räckvidd på upp till 70 meter ac upp till 8 dataströmmar på 433 x 2 x 8 = ca 7 Gbps! (kanaler från 80 MHz upp till 160 MHz) 43

44 Transmissionsmedia WLAN standarder 44

45 Sammanfattning Kopparkablar användas för att ansluta nätverksenheter Tvinnade kopparkablar har 8 trådar eller ledare. Koaxialkabel, har en enda isolerad ledare. Elektriska pulser är känsliga för störningar (brus). Radiovågor och elektroniska enheter som lysrör, elmotorer och andra enheter är potentiella bruskällor. cat 5e klarar av "giga nät" överföringar. Cat 6 har en bandbredd på 250 MHz och upp till 10 Gbps. De elektriska egenskaperna hos kopparkabel definieras av Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). TIA/EIA fastställer standarder LAN- installationer. Fiberoptiska kablar använder antingen glas eller plastfibrer för att styra ljuspulser från källa till destination. 45

46 Transmissionsmedia - TP RJ-45 kontakter för kat 5 och kat 6 är inte lika även om kabelskarvningen görs nästan på samma sätt. 46

47 Transmissionsmedia - fiber 47