В этом режиме симуляции физического оборудования (PTPM) вы будете отслеживать физический путь IP-пакетов от дома в Монтерее, Калифорния, до веб-сервера в Университете Гавайев на острове Оаху, Гавайи. Вы будете делать это в Packet Tracer и на вашем компьютере.

В симуляции Packet Tracer студент живет в Монтерее, Калифорния (США), и регулярно использует веб-браузер для доступа к веб-сайту Гавайского университета по адресу www.hawaii.edu. Когда она просматривает информацию, загруженную с веб-сервера на свой домашний компьютер, ей становится любопытно о том, как IP-пакеты путешествовали между Монтереем и Гавайями. Каков путь этих пакетов на самом деле и как они путешествовали через Тихий океан?

Вы также заинтересованы в этих вопросах и исследуете путь от вашего уникального местоположения к серверу на Гавайях.

Это задание отслеживает пакеты между двумя устройствами в двух определенных местах, используя их определенные интернет-соединения. Два других устройства в обоих этих же двух местах, но использование отличных интернет-соединений (разных интернет-провайдеров), скорее всего, приведет к тому, что IP-пакеты будут пойдут совершенно другим маршрутом.

В этом упражнении вы изучите различные параметры межсетевых устройств. Вам также нужно будет определить, настройка каких параметров позволяет установить надежное соединение при подключении нескольких устройств. В завершении вы добавите соответствующие модули и подключите устройства.

Назначение физического уровня

Чтобы получить возможность обмениваться данными по сети, в первую очередь необходимо установить физическое подключение к локальной сети. В качестве физического подключения может использоваться проводное соединение с помощью кабеля или беспроводное соединение по радиоканалу. Сетевые интерфейсные платы (Network Interface Card, NIC) служат для подключения устройства к сети. Сетевые платы Ethernet используются для проводного подключения, а сетевые платы беспроводной локальной сети (Wireless Local Area Network, WLAN) — для беспроводного подключения. Физический уровень OSI обеспечивает средства транспортировки битов, образующих кадр данных канального уровня, по средствам сетевого подключения. Этот уровень принимает от канального уровня целый кадр данных и кодирует его в виде последовательности сигналов, которые затем пересылаются по средству подключения локальной сети. Закодированные биты, из которых состоит кадр, принимаются либо оконечным, либо промежуточным устройством.

Характеристики физического уровня

Физический уровень состоит из электронных схем, средств подключения и разъемов, разрабатываемых инженерами. Стандарты физического уровня касаются трех функциональных областей: физических компонентов, методов кодирования кадров и способов передачи сигналов. Пропускная способность (bandwidth) — это количественная характеристика, отражающая возможности передачи данных по конкретному средству подключения. В цифровых сетях под пропускной способностью понимается объем данных, который можно передать из одной точки в другую за определенное время. Производительность (throughput) — это мера скорости передачи битов по среде за указанный промежуток времени, которая обычно ниже пропускной способности. Задержки в сети оказывают влияние на итоговое время, необходимое для доставки данных из одной точки в другую. Полезная пропускная способность — это объем полезных данных, передаваемых за определенный период времени. Физический уровень создает представления битов и группирует их для каждого из этих типов следующим образом:

• Медный кабель: сигналы представляют собой последовательность электрических импульсов.
• Оптоволоконный кабель: сигналы представляют собой управляемые изменения светового излучения.
• Беспроводная сеть: сигналы представляют собой радиосигналы микроволнового диапазона.

Медный кабель

Медные кабели используются в сетях из-за их невысокой стоимости, простоты монтажа и низкого электрического сопротивления. Однако при передаче сигналов по медным кабелям имеются ограничения по дальности передачи и помехоустойчивости. Временные характеристики и значения напряжения электрических импульсов также подвержены влиянию следующих источников помех: электромагнитных и перекрестных помех. Три типа медных кабелей: UTP, STP и коаксиальный кабель (coax). UTP имеет наружную оболочку для защиты медных проводов от физических повреждений, витые пары для защиты сигнала от помех и цветную пластиковую изоляцию, которая электрически изолирует провода друг от друга и идентифицирует каждую пару. Кабель STP, состоящий из четырех пар проводников, обернутых в отдельные экраны из фольги, которые сверху еще вместе обернуты общей экранирующей оплеткой или фольгой. Коаксиальный кабель называется так потому, что он содержит два проводника, которые имеют одну и ту же ось. Коаксиальный кабель используется для крепления антенн к беспроводным устройствам. Поставщики кабельного интернета используют коаксиальный код внутри помещений своих клиентов.

Кабели типа UTP

UTP кабель состоит из четырех скрученных пар медных проводников с цветовой маркировкой, заключенных в общую гибкую пластиковую оболочку. В кабелях UTP не предусмотрено экранирование для защиты от ЭМП и РЧП. Вместо этого для ограничения отрицательного влияния переходных помех применяются следующие решения, в свое время найденные проектировщиками кабелей: сокращение и изменение количества витков на пару проводов. Кабели UTP соответствуют требованиям стандартов, совместно выработанных организациями TIA и EIA. Электрические характеристики медных кабелей определяются Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). Кабели UTP и STP обычно оснащаются разъемами RJ-45. Основными типами кабелей, получаемыми с помощью определенных соглашений о проводке, являются Ethernet прямой и кроссовый Ethernet. Cisco имеет собственный кабель UTP, называемый rollover или консольный кабель, который соединяет рабочую станцию с консольным портом маршрутизатора.

Прокладка оптоволоконных кабелей

Оптоволоконные кабели позволяют передавать данные на большие расстояния и с более высокой пропускной способностью, чем другие средства сетевого подключения. В отличие от медных проводов оптоволоконный кабель позволяет передавать сигналы с более низким затуханием. Такой кабель также абсолютно невосприимчив к воздействию электромагнитных и радиочастотных помех. Оптическое волокно — это гибкая, очень тонкая и прозрачная нить из химически чистого стекла толщиной немногим более человеческого волоса. Для передачи по оптоволоконному кабелю биты кодируются с помощью световых импульсов. В настоящее время оптоволоконные кабели используются в четырех видах промышленности: корпоративные сети, FTTH, дальнемагистральные сети и подводные кабельные сети. Существует четыре типа волоконно-оптических разъемов: ST, SC, LC и двухуровневый многомодовый LC. Волоконно-оптические патч-корды включают многомодовый SC-SC, одномодовый LC-LC, многомодовый ST-LC и одномодовый SC-ST. В большинстве корпоративных сетей оптоволоконные кабели в основном используются в качестве магистральных для организации высокоскоростных соединений «точка-точка» (point-to-point) между устройствами распределения данных, а также для связи между зданиями в комплексах зданий.

Средства беспроводного подключения

Средства беспроводного подключения обеспечивают передачу двоичных разрядов данных в виде электромагнитных сигналов радиочастотного или микроволнового диапазона. Беспроводная связь имеет некоторые ограничения, в том числе: зона покрытия, помехи, безопасность и проблемы, возникающие с любым общим носителем. Стандарты беспроводной связи включают следующие: Wi-Fi (IEEE 802.11), Bluetooth (IEEE 802.15), WiMAX (IEEE 802.16) и Zigbee (IEEE 802.15.4). Для беспроводной локальной сети (WLAN) требуется беспроводная точка доступа и беспроводные сетевые адаптеры.