3. Lähiverkot. Kaapelointi kytkee yhteen: 1. Työasemat, 2. Palvelimet, 4. Verkon aktiivilaiteet

Transkriptio

1 Kaapelointi kytkee yhteen: 1. Työasemat, 2. Palvelimet, 3. Tulostimet ja 4. Verkon aktiivilaiteet 3. Lähiverkot 3.1. Kaapelointi Siirtomediana eli kaapelina käytetään: Koaksiaalikaapelia, Parikaapelia ja Kuitukaapelia Lisäksi voidaan WLAN- verkoissa siirtomediana käyttää radiotietä Ethernet lähiverkkojen (90 99% kaikista lähiverkoista) kaapelointi- järjestelmät ryhmitellään: 1

2 1. Vanhat järjestelmät 10Base5 ja 10Base2 2. Yleiskaapelointi l i EN toimisto i t EN teollisuus kiinteistöt EN asuin kiinteistöt Vastaava ANSI/EIA standardi on TIA568-A EIA/TIA standardin mukaiset parikaapelien nopeusluokat ovat Cat BaseT luokat A-B 0,1-1MHz Cat 5 10 Base T luokka C 16 MHz 100 Base T 100 Base Tx Cat 5e 1000 Base T luokka D 100 MHz Cat Base Tx luokka E 250 MHz luokka D 600MHz Nopeusluokkien lisäksi kapelit ryhmitellään ulko- tai sisäkaapeleiksi sekä suojausluokan mukaan UTP- tai STP-kaapeleiksi Tietoliikenne ja verkot 2

3 Ethernet-kaapeleiden kehitys 3

4 Ethernetkaapeleita 4

5 Yleiskaapelointi EN Toimittaja riippumaton kaapelointijärjestelmä liikekiinteisitöille ja rakennusryhmille. Standardi sisältää sekä symmetriset parikaapelit että kuitukaapelit Samaa kaapelointia voidaan käyttää: lähiverkoissa, puhelinvaihdeverkoissa ja kiinteistön hallintaverkoissa. Yleiskaapeloinnin hierarkkinen rakenne: 1. Aluekaapelointi (kuitukaapelia) yhdistää eri rakennusten talojakmot aluejakamoon. 2. Nousukaapelointi (kuitu- tai parikaapelia) yhdistää talojakamon kerrosjakamoihin. 3. Kerroskaapelointi (parikaapelia) yhdistää työpisteet ( työasemat) kerrosjakamoihin. 5

6 Kerroskaapelointi muodostuu: 1. kaapeleista, joita ovat kerros-, työasema-, ristikytkentä- ja laitekaapelit, 2. työpisterasioista (RJE 45), 3. ristikytkentäpaneeleista ja 4. aktiivilaitteista (kytkimistä ja keskittimistä). 6

7 Rakennuksen yleiskaapelointi 7

8 Yleiskaapeloinnin liitäntävaihtoehtoja 8

9 Kerrosjakamon kaappi 1. Vanhat järjestelmät 10Base5 ja 10Base2 9

10 Suuniteluperiaatteet Rakennusten sähköpiirustusten perusteella määritellään: 1. kaapeleiden maksimipituudet, 2. valitaan kaapelityyppi, i 3. lasketaan ristikytkentöjen määrä ja 4. valitaan kaapelityyppi Kerroskaapelointi tehdään yleensä kategoria 6 mukaisesta suojaamattomasta (UTP) tai suojatusta (STP) kaapelista. Pituudet: kerroskaapelit P4 < 90m ristikytkentäkaapelit P3 <5m laitekaapelit P2 <5m työasemakaapelit P1 <5m P1 + P2 + P3 + P4 = <100m 10

11 Kerroskaapeloinnin enimmäispituudet 11

12 Suojaamaton UTP-kaapeli 12

13 Suojattu STP-kaapeli 13

14 Aluekaapelointi Alue- nousukaapelointi on tarpeen mukaan kuitu- tai parikaapelia. Pituudet: t laitekaapeli li A A1 <30 30m kytkentäkaapeli A2 <20m nousukaapeli A3 <500m Kaapeleina voidaan käyttää 62,5/120µm monimuotokuitua tai yli 500m yhteyksillä 8/120µm yksimuotokuitua. Nousukaapeleina voidaan käyttää CAT6 parikaapelia, jos etäisyys jää alle 90m. 14

15 Alue- ja nousukaapeloinnin mitoitus 15

16 16

17 Kanavan ja siirtotien erot 17

18 Laitekaapeleiden kytkennät 18

19 Laitekaapeleiden kytkennät 19

20 Laitekaapelit 20

21 1000 Gbit/s siirtotekniikka 21

22 Siirtotiet Standardin EN mukaisesti siirtotie muodostuu: aluekaapelista, nousukaapelista, kerroskaapelista ja ristikytkentäkaapelista. Siirtokanavaan kuuluvat lisäksi i laite- ja työasemakaapelit eli kanava on yhtyes verkkokortin liittimesta kytkimen porttiin. Siirtotiet on luokiteltu standardissa A, B, C, D ja E-luokkiin,,jossa E-luokka vastaa katekorian 6 mukaista kaapelia. 22

23 Parikaapeleiden sähköiset ominaisuudet Standardi EN määrittelee siirtotielle seuraavat sähköiset ominaisuudet: 1. Ominaisimpedanssi eli aaltoimpedanssi on 100 Ω 2. Heijastusvaimennus i <50 db 3. Lähipään ylikuulumisvaimennus NEXT db 4. Vaimennus ja ylikuulumis-suhdesuhde ARC db/100m 5. Silmukkaresistanssi Ω 6. Kulkuaika µs 7. Epäsymmetriavaimennus db 8. Kytkentäimpedanssi Ω (100 Ω) Lisäksi i luokassa E eli 1000Base-T T(CAT 6)kaapeleille on määritelty: 9. Kaukopään ylikuulumisvaimennus FEXT db 10. Tehosumma PSNEXT db/100m 11. Kaukopään ylikuulumissuhde ELFEXT db 12. Tehosumma PSELFEXT db/100m 23

24 Vaimennus kanavalla tai siirtotiellä on todellisuudessa eksponentiaalista ja peräkkäisten kaapeleiden vaimennukset pitäisi i kertoa keskenään. k Desibelejä käytettäessä vaimennus näyttääkin lineaariselta (siis kuvaaja on suora) ja peräkkäisten kaapeleiden vaimennukset voi laskea yhteen. 24

25 Ylikuuluminen Ei-toivottua hyötysignaalin siirtymistä siirtotieltä toiselle kutsutaan ylikuulumiseksi. Perinteisillä digitaalisilla televerkon kuparikaapeleilla on ylikuuluminen vähäistä. Parikaapelilähiverkoissa (LAN) esiintyy helposti ylikuulumista, kun siirtonopeus on Mbit/s. Ylikuulumista esiintyy siirtotien lähi- tai kaukopäässä. U1 Lähipään ylikuulumisvaimennus NEXT = 20 lg(u1/u3) Kaukopään ylikuulumisvaimennus FEXT = 20 lg(u1/u4) 25

26 Impedanssisovitus Toisiinsa kytkettävien virtapiirien impedanssien tulee olla samansuuruisia eli yhteen sovitettuja, jotta suurin osa signaalin tehosta siirtyisi virtapiiristä toiseen. Mikäli sovitus on huono, syntyy heijastuksia, jotka heikentävät siirron laatua. Käytännön esimerkki impedanssisovituksesta on koaksiaalisen lähiverkkokaapelin päähän laitettava päätevastus. Sen puuttuminen sotkee koko verkon toiminnan. 26

27 Valokuitukaapelit Optisen tiedonsiirron perustana on Corning Glass Works :n vuonna 1970 valmistama valmistama optinen kuitu, jonka vaimennus oli 20 db/km. Suomessa otettiin ensimmäiset valokaapelit käyttöön luvulla valokaapeli syrjäytti runkoverkossa koaksiaalikaapelit. Valokaapelirakentamisen painopiste siirtyy koko ajan lähemmäksi verkon loppukäyttäjää eli asiakasta. Tele- ja LAN-sovellutusten lisäksi valokaapeleilla on laaja sovellusalue automaatiossa, TV-valvonnassa ja tiedonsiirron erikoissovelluksissa. 27

28

29 Valokuidun rakenne Kuidun ydin ja kuori ovat kvartsilasia, jonka taitekerroin eli indeksi on n. 1,5. Ytimen taitekerroin on hieman suurempi kuin kuoren. Rajapinnassa valonsäde taipuu Snellin lain mukaisesti. Snellin laki: n1 sin 1 = n2 sin 2 jos n1 > n2 niin ja jos n1 < n2 niin > 29

30 Kun valon säteen tulokulma kasvaa riittävän suureksi, taittuu valonsäde rajapinnan suuntaiseksi. Jos kulma vielä kasvaa, syntyy yy kokonaisheijastus ja valonsäde jää väliaineeseen 2. Rajakulma saadaan kaavasta, kun 2 = 90 astetta: sin c = n2 / n1 < 1 c = arc sin (n2 / n1) 30

31 Monimuoto- ja yksimuotokuitu 31

32 Kuitu kykenee keräämään valoa vain, jos säteen tulokulma on riittävän pieni. Kuidun numeerinen aukko kuvaa kuidun valon keräämiskykyä. Eri tulokulmissa tulevat säteet etenevät kuidussa erilaisissa muodoissa. Säteen nopeus kuidussa vaihtelee riippuen valonsäteen tulokulmasta. Eri etenemismuodot aiheuttavat signaalipulssin leviämisen eli dispersion. 32

33 Kuitutyypit (monimuotokuidut SI ja GI sekä yksimuotokuidut SM) SI GI SM 33

34 Vaimeneminen kuidussa Vaimennus tarkoittaa kuidussa etenevän valotehon pienenemistä. Vaimennuksen yksikkönä käytetään db/km. Aallonpituusalueella nm on kuidun vaimennus pienin. Vaimennuksen alaraja on aallonpituudella 1550 nm 0,16 db/km Tiedonsiirrossa on käytössä kolme aallonpituusaluetta eli ikkunaa, jotka ovat: 850 nm alue 1310 nm alue 1550 nm alue 34

35 35

36 Kuidun vaimennus on pienin 1300 ja 1500 nm aallonpituuksilla 36

37 Dispersio Dispersio eli signaalipulssin leviäminen johtuu muoto- ja väridispersiosta. Kuidussa etenevät erilaiset aaltomuodot etenevät eri nopeudella ja signaalipulssi leviää. Ilmiötä kutsutaan muotodispersioksi. Mitä pitempi kuitu sitä suurempi dispersio. Silloin on käytettävä pitempiä valopulsseja eli bittinopeutta on pienennettävä. Väridispersio aiheuttaa signaalipulssin leviämistä, koska eriväriset (aallonpituiset) komponentit etenevät kuidussa erilaisella nopeudella. Monimuotokuiduissa vaikuttaa sekä muoto- että väridispersio. Yksimuotokuidussa pulssi leviää vain väridispersion vaikutuksesta. Muotodispersio voidaan poistaa käyttämällä yksimuotokuitua. Väridispersio poistetaan käyttämällä laser-lähetintä joka tuottaa monokromaattista valoa. 37

38 Kaapelirakenteita Kaapelirakenteen tehtävänä on suojata kuitua mekaanisilta rasituksilta. Valokaapeli voidaan rakenteensa perusteella jakaa seuraaviin osiin: Kuidut ja niiden suojaus Kaapelin sydänrakenne Täyteaine Veto- ja lujite-elementitelementit Vaippa 38

39 Kaapeleiden sydänrakenteet ovat: Kerrattu rakenne Urarunkorakenne Ontelorakenne 39

40 Kuitujen jatkaminen Kuituja jatketaan hitsaamalla tai käyttämällä kuituliittimiä. Kuituliittimet ryhmitellään väliaikaisiin pikaliittimiin ja laiteliittimiin Tavallisin laiteliitin on ns. holkkiliitin, jonka liitinvaimennus on 0,1-0,3 db 40

41 Kuituliittimet 41

42 Käytössä olevia liitintyyppejä: 1. ST 2. FC/PC 3. SC 4. Mu Liittimet ovat aina urosliittimiä. Yhteen kytkeminen tehdään kuhunkin liitintyyppiin sopivalla adapterilla. 42

43 Kaapelin kuidut hitsataan päätepaneelissa häntäkuituihin, joiden liittimistä kytketään edelleen kytkentä-kaapeleilla aktiivilaitteisiin. 43

44 Kuitujen jatkaminen hitsaamalla Hitsausjatkoksessa kuidunpäät kohdistetaan toisiinsa ja sulatetaan yhteen valokaaren avulla. Hitsausjatkoksen työvaiheet ovat: 1. Kuidun kuorinta 2. Kuidun puhdistus 3. Kuidun katkaisu 4. Kohdistus ja hitsaus 5. Vaimennuksen mittaus 6. Jatkoksen suojaus Käytännössä saavutetaan alle 0,1 db:n jatkosvaimennus sekä yksi- että monimuotokuiduille. 44

45 Optiset komponentit Optisissa kaapelijärjestelmissä lähetinkomponentti muuttaa sähköisen signaalin optiseksi. Vastaanotinkomponentti muuttaa vastaavasti optisen signaalin sähköiseksi. Signaalin vahvistaminen i ja regenerointi voidaan tehdä joko sähköisesti tai optisesti. Lähettimenä käytetään puolijohdetekniikkaan perustuvia LED- ja laserkomponentteja. LED-lähettimet sopivat lyhyemmille siirtoetäisyyksille ja lähinnä monimuotokuiduille. Pitkille yhteyksille ja suurille nopeuksille sopii laser-lähetin suuremman lähtötehonsa ja kapeamman spektrinsä ansiosta. 45

46 Lähetinkomponentit LED-lähetinkomponentin lähtöteho on tyypillisesti dbm. Laser-lähettimen teho on dbm Lähetinkomponentin kannalta on tärkeää tietää kuituun kytkeytyvä teho. LED-lähettimiä käytetään erityisesti lähiverkon laitteissa nopeuksilla Mbit/s Suuremmilla nopeuksilla lähi- ja runkoverkoissa käytetään laserkomponentteja. 46

47 Optinen vahvistin Optinen vahvistin vahvistaa optisen signaalin valon muodossa muuttamatta sitä välillä sähköiseen muotoon. Suurilla siirtonopeuksilla > 2,5 Gbit/s on edullisempaa vahvistaa signaali optisesti kuin muuntaa se sähköiseksi k i vahvistusta t ja regenerointia varten. Nykyiset y kaupalliset vahvistimet ovat ns. kuituvahvistimia, joiden toiminta perustuu erbium-seostettuun kuituun ja pumppulaseriin. 47

48 Aallonpituuskanavointi eli WDM-tekniikka (Wavelength Division Multiplexing) WDM-tekniikalla kanavoidaan optisesti useita erivärisiä valosignaaleja samaan kuituun. Tekniikkaa käytetään n*2,5 Gbits nopeuksilla. 48

49 Kuituyhteyksien suunnittelu Suunnittelun lähtökohtana on haluttu tiedonsiirtotarve. Perustiedot suunnittelua varten ovat: 1. Siirrettävä signaali ja sen asettamat vaatimukset 2. Yhteyden fyysinen reitti 3. Yhteyden pituus 4. Asennustavat 5. Tulevaisuuden tarpeet 6. Standardit ja määräykset 7. Tarvittavat luvat Tehobudjetti on laskelma, jolla selvitetään yhteyden toimivuus. Yhteys on toteutuskelpoinen, jos seuraava yhtälö toteutuu: lähetystaso (dbm) yhteydenkokonaisvaimennus(db) > vastaanottimen herkkyys (dbm) 49

50 Yhteyden kokonaisvaimennusta laskettaessa on otettava huomioon seuraavat osatekijät: 50

51 51

52 Valokaapeleiden mittaukset (Nämä neljä kalvoa eivät kuulu koevaatimuksiin 2008) Mittauksia tarvitaan tuotannon laadunvalvonnassa, vastaanottotarkastuksissa, kaapelireittien rakentamisessa ja käytössä. Tuotanto ja vastaanottotarkastuksissa mitataan: 1. kaistaleveys 2. kuidun mitat 3. taitekerroin eli indeksi 4. numeerinen aukko 5. raja-aallonpituus 6. Vaimennus Rakentamis- ja käyttötehtävissä mitataan pääasiassa vaimennusta 52

53 Vaimennusmittaukset lähetin ja vastaanotinpariin perustuva vaimennusmittapaikka mittaus perustuu joko vertailu-, katkaisu- tai väliinkytkemismenetelmään. 53

54 Vaimennus voidaan mitata ns. tutka- eli sirontamittauksella. Mittalaitteena käytetään kaapelitutkaa. Sillä voidaan mitata kokonaisvaimennus, vaimennuksen jakautuminen kaapelireitille, kuidun pituus ja kuitujatkosten paikat. 54

55 Kuitututkan mittaustulos: 55

56 3.2 Ethernet Ethernet on yleisin käytössä oleva lähiverkkotekniikka Alkuperäinen ethernetin ti tekniikka perustuu jaettuun vuorosuuntaiseen (halfduplex) kilpavaraustekniikkaan. Jaetun siirtotien tekniikkaa sovellettiin ensimmäisen kerran 60-luvulla Havajilla ALOHA nimisessä radioverkossa. Ensimmäisen ethernet-verkon kehitti vuonna 1976 Robert Metcalf Xerox:n tutkimuskeskukessa. Verkko perustui Carrier Sense MultipleAccess with Collision Detect - tekniikkaan (CSMA/CD). CSMA/CD-tekniikan standardi IEEE802.3 valmistui 1983 ja ISO-standardi

57 Siirtoyhteyskerros 57

58 Ethernet kehysrakenne Ethernet-verkossa kulkevia sanomia sanotaan kehyksiksi (frames), jotka kulkevat verkon siirtoyhteyskerroksella. Kehys muodostuu tavusta eli oktetista. Kehyksen kentät ovat: 1. Alkutahdistus 7 2. Alkuerote 1 3. Kohdeosoite 6 4. Lähdeosoite 6 5. Pituus/tyyppi 2 6. Siirrettävä data Täyte Tarkistussumma 4 Data-kenttään on kapseloitu ylemmän tason PDU (Protocol Data Unit). Tavallisin PDU on TCP/IP protokollan IP-paketti. 58

59 Ethernetkehyksen rakenne 59

60 Kehystyypit Unicast-kehykset ovat kehyksiä, joilla on yksilöllinen lähde- ja kohdeosoite. Suurin osa lähiverkon liikenteestä tapahtuu unicast-kehyksinä. 60

61 Broadcast- eli yleislähetyskehys lähetetään koko levitysalueelle (Broadcast domain) Vastaanottajan osoite on FF:FF:FF:FF:FF:FF eli kaikki soitetbitit ovat ykkösiä. 61

62 Multicast-kehys lähetetään tietylle ryhmälle. Vastaanottajan ensimmäisen tavun vähiten merkitsevä (LSB) bitti on yksi. 62

63 Ethernetin toiminta Perinteisesti Ethernet-lähiverkko on toiminut 10Mbit/s väylätyyppisessä (bus) verkossa. Päätelaitteet on kytketty moniporttitoistimen eli Hub:n avulla väyläksi, joka muodostaa törmäysalueen. 63

64 Törmäysalueella laitteeet tunnistavat väylällä tapahtuvat törmäykset. Tiedon siirto verkossa perustuu CSMA/CD-menettelyyn: 1. Ennen lähetystä kuunnellaan onko väylä vapaa (Carrier Sense CS). 2. Jos väylä on vapaa aloitetaan kehyksen siirto. 3. Jos kaksi työasemaa aloittaa tiedonsiirron yhtä aikaa, tapahtuu törmäys, joka havaitaan (Collision Detect CD). 4. Työasemat yrittävät lähetystä uudelleen arpomalla uuden lähetysajan. Siirtotie on siis kaikkien käytössä kilpavarausmenetelmän avulla (Multiple Access MA). Törmäykset kuormittavat verkkoa ja pienentävät siirtokapasiteettia. Törmäysaluetta voidaan pienentää ja siirtokapasiteettia nostaa jakamalla verkko segmentteihin silloilla tai reitittimillä. Kytkimiä käytettäessä törmäysalue supistuu lähettäjän ja kytkimen portin väliseksi kaksisuuntaiseksi (fullduplex) yhteydeksi. 64

65 CSMA/CD menettely 65

66 Ethernetkeskittimen toiminta Keskittimen tai toistimen tehtävä on: 1. Vahvistaa ja toistaa t vastaanottamansa tt signaalin, tarkistaa t ajoituksen ja lähettää signaalin (kehyksen) laitteen muihin portteihin. 2. Lisätä verkon ulottuvuutta yli segmentin maksimipituuden (100m). 3. Jakaa tarvittaessa verkon pinempiin segmentteihin. 4. Toimia mediamuuntimena eri siirtomedioiden välillä Keskitin eli Hub on toiminnaltaan moniporttitoistin. Keskitin toimii OSI-mallin 1. kerroksella. Samaan tai useampaan toistimeen kytketyt työasemat muodostavat yhteisen törmäysalueen. Moninopeuskeskittimisssä käytetään automaattista nopeudentunnistusta 10/100 Mbit/s. 66

67 Silta Sillan (Bridge) tehtävä on: 1. Liittää yhteen kaksi samanlaista verkon osaa 2. Vahvistaa signaalia kuten toistin. ti 3. Jakaa liikenteellisesti verkon kahdeksi törmäysalueeksi. Silta toimii OSI_mallin 2. kerroksella ja siirtää kehyksiä niiden MAC-osoitteiden perusteella eri verkkosegmenttien välillä. Paikallissilta jakaa verkon pienemmiksi liikenteellisesti erillisiksi segmenteiksi. Etäsilta yhdistää yhteen lähiverkkoja käyttäen operaattoreiden tarjoamia yhtyksiä. Yhdistämiseen voidaan käyttää myös WLAN-siltoja. Liikennettä seuraamalla silta taulukoi automaattisesti työasemien MAC- osoitteet ja luo niiden perusteella taulukon osoitteista ja vastaavista porteista. 67

68 Verkkokortit Työaseman verkkokortti (Network Inteface Card eli NIC) on tavallisesti integroitu emolevylle. Lisäksi voidaan käyttää erillisiä verkkokortteja, joiden liitäntä voi olla: PCI- tai Express PCI-, PCMCIA- tai USB-liitäntä. Kortin pääosat ovat: Transceiver-piiri, ii i Verkkoliitäntä (RJE45), PCI-väyläohjain ja PCI-väyläliitäntä. Jokaisessa verkkokortissa on kiinteä yksilöllinen IEEE:n määrittelemä 48- bittinen osoite. Verkkokortteja onsaatavissa kaikkiin kaapelointijärjestelmiin. Kortin nopeus voi olla 10, 100 tai 1000 Mbit/s 68

69 Verkkokortin rakenne 69

70 Verkkokortin lohkokaavio 70

71 Verkkokortti sovitetaan valmistjakohtaisella verkkoajurilla työaseman käyttöjärjestelmän NDIS-rajapinnan kautta. Sovellukset käytävät verkkokorttia standardi API-liitännän kautta. Tavallisin rajapinta Windows-järjestelmissä j i ä on Winsock. 71

72 Verkkokorttien kaapeliliitäntä Kaapelointi 10Base2 10Base5 10Base-T 10Base-F Liitin BNC AUI RJ-45 SMA,FC,ST,SC,MT-RJ 100Base-TX 100Base-FX RJ-45 FC,ST,SC,MT SC MT-RJ 1000Base-T RJ Base-LX FC,SC,MT-RJ 1000Base-Sx FC,SC,MT-RJ 72

73 Työaseman verkkosovitus 73

74 Verkkokortin MAC-osoite 74

75 MAC-osoitteen rakenne 75

76 Heksadesimaaliluvut 76

77 Kytkimet Kytkin on lähiverkon keskeisin komponentti. Kytkin välittää (kytkee) kehyksiä k lähdeportista t kohdeporttiin. Kytkin toimii moniporttisen sillan tavoin. Kytkimen nopeuttaa hitaita lähiverkkoja 10Mbit/ -> 100 Mbits -> 1000 Mbit/s. Kytkin voidaan sijoittaa suoraan toistimen (Hub) tilalle. Kytkin toimii OSI-mallin 2. kerroksella. Kytkin tarjoaa jokaiselle portille (työasemalle ja palvelimelle nimelliskaistaa vastaavan nopeuden 10, 100, 1000 tai Mbit/s Kytkin voi toimia kaksisuuntaisesti (Fullduplex) tai vuorosuuntaisesti (Halfduplex) Tarvittaessa kytkin muuttaa 10 Mbit/s nopeuden 100 tai 1000 Mbit/s nopeudeksi. 77

78 Levitysviestialue jatörmäysalue 78

79 Kytkimen mikrosegmentointi 79

80 Kytkimen nopeus 80

81 Kytkimen rakenne Kytkin muodostuu: 1. Lähtö- ja tulo -liitännästä (Ethernet-portit), 2. Tulo- ja lähtöpuskureista, 3. Taustaväylästöstä ja 4. Ohjaus- ja hallintalogiikasta. (Console portti) Kytkin voidaan toteuttaa RISC-prosessorilla tai ASIC-piireillä 81

82 Kytkintoteutuksia 82

83 Kytkimen toimntaperiaate Kytkin tallettaa MAC-osoitetauluun kytkimen portteihin liitettyjen työasemien MAC-osoitteet seuraamalla läpikulkevaa liikennettä. Osoitetaulussa olevan tiedon perusteella kytkin ohjaa kehyksen oikeaan osoitteeseen. Kytkimen välitysperiaatteita: 1. Välitys (Switching) Kytkin tietää kytkintaulussa olevan osoitteen perusteella, missä portissa kohdetyöasema on ja lähettää kehyksen kohteeseen. 2. Tulva Kytkin ei tiedä kohdetyöaseman porttia ja kehys lähetetään kaikkiin portteihin. 3. Suodatus Jos kohde portti on sama kuin lähtöportti, kehys suodatetaan pois. 83

84 Kytkentä periaatteet Cut Through kytkentä Kehyksen lähetys aloitetaan heti, kun kohdeosoite on luettu. Ei sisällä kehyksen k virheiden id tarkistusta t t ja vialliset kehykset k välitetään tää edelleen. Kytkin toimii suurimmalla mahdollisella nopeudella. Store and Forward kytkentä Kehys luetaan kokonaisuudessan kytkimen muistiin. Tiedon oikeellisuus tarkistetaan CRC-summan avulla. Kehyksen käsittelyaika kasvaa. Adaptiivinen kytkentä Kytkin käyttää molempia menetelmiä. Menetelmän valinta riippuu virhesuhteesta: Vähän virheitä -> Cut Through kytkentä Paljon virheitä -> Store and Forward kytkentä. 84

85 Hierarkinen lähiverkkomalli 85

86 Hierarkisen lähiverkon ominaisuuksia 86

87 Lähiverkkon laitteet 87

88 Kytkimen konfigurointi Kytkin voidaan ottaa käyttöön suoraan tehdasasetuksilla. Verkon tietoturvan ja aktiivilaitteiden hallinnan takia on kytkimeen tehtävä seuraavat perusasetukset: 1. Nimeä kytkin komennolla: hostname 2. Aseta etuoikeutetun käyttäjätilan salasana komennolla: enable secret 3. Aseta hallintaportin salasana komennolla: line con 0 4. Aseta verkon käyttöliittymän salasana komennolla: line vty Kytkimelle annetaan verkkohallintaa varten IP-osoite ja Gateway-osoite 6. Poista kaikki käyttämättömät portit Lisäksi tietoturvaa voidaan lisätä määrittelemällä porteille kiinteät MACosoitteet. 88

89 Käyttöliittymän toimintatasot 89

90 Käyttöliittymän toimintatasot 90

91 Show-komentoja 91

92 Etuoikeutetun tilan salasana 92

93 Kytkimen hallinta IP-osoite 93

94 Kytkimen IP-osoite 94

95 Kytkimen hallinta-ip-osoite 95

96 Kytkimen IP-osoite 96

97 Käyttöliittymä verkon kautta 97

98 VLAN-tekniikka Kaikille yhteinen fyysinen lähiverkko voidaan jakaa tosistaan riippumattomiin segmentteihin. Segmentit muodostavat virtuaalisen lähiverkon eli VLAN:in. VLAN-tekniikkaa käsittelevä standardi on IEEE 802.1Q VLAN-tekniikkaa käytetään: 1. Kasvattamaan lähiverkon kapasiteettia, 2. Parantamaan verkon tietoturvaa ja hallittavuutta jakamalla verkko pienempiin ii osiin, 3. Levitysviestien hallintaa ja VLAN-verkon määrittely tehdään: 1. MAC-osoitteen 2. Kytkimen portin 3. Verkkon IP-osoitteen tai 4. Tietoliikenneprotokollan perusteella. 98

99 Kustakin VLAN-verkosta muodostuu oma levitysalue eli broadcastdomain. EiVLAN Eri VLAN-verkkoihin kytketyt t t työasemat t eivät voi liikennöidä keskenään. k Ethernet-kehysten välittäminen eri VLAN-verkkoihin perustuu ethernetkehyksessä olevaan VLAN-ID-kenttään. Käytössä on myös valmistaja kohtaisia VLAN-tekniikoita. VLAN-tekniikalla on voitu vähentää reitittimien käyttöä. Reitittimiä tarvitaan yhdistämään eri VLAN-verkkojen liikennettä keskenään. Useita VLAN-verkkoja sisältävät kytkimet yhdistetään yhteen runko- eli trunk- yhteyksillä. 99

100 VLAN-ID 100

101 Virtuaaliset lähiverkot 101

102 VLAN:ien yhdistäminen 102

103 VLAN:ien konfigurointi 103

104 VLAN-verkon nimeäminen 104

105 Kytkimen portin liittäminen VLAN:iin 105

106 Kytkimen portin liittäminen VLAN:iin 106

107 Runkoyhteydet 107

108 Runkoyhteydet 108

109 Runkoyhteyden käynnistäminen 109

110 Runkoyhteyden käynnistäminen 110

111 VLAN:ien verifiointi 111