Master a network: Layer I
	Data July 09, 2001  Autorul BoyGenius  Limba Romana, Engleza

A trecut destul de mult timp de la primul articol din aceasta serie despre retele si in cele ce urmeaza voi incerca sa va explic toate detaliile despre modelul de referinta OSI. Am hotarat sa incep de la primul layer si sa le iau pe rand pana la ultimul layer, aceasta fiind cea mai buna cale de a diagnostica problemele unei retele. De obicei se intampla ca atunci cand ceva nu este in ordine cei implicati sa treaca peste cele mai simple sau evidente lucruri ca de exemplu un cablu iesit de la locul lui. In acest articol vom discuta despre primul layer din modelul de referinta OSI. Daca doriti sa aflati mai multe informatii despre layerele OSI cititi articolul meu anterior. Dar care este numele primului layer? Nu va ingrijorati, exista o mica smecherie care va ajuta sa va amintiti ordinea acestor layere, numai ca este in limba engleza: se para ca All People Seem To Need Data Processing (Application, Presentation, Session, Transport, Network, Data link, Physical).

Layerul fizic se ocupa de specificatiile electrice si mecanice pentru activarea, mentinerea si dezactivarea legaturii fizice dintre sistemele terminale. Care este mediul prin care sunt transferati bitii? Cum vor fi codati acesti biti? De cati volti ai nevoie pentru a reprezenta "1" bit? Acestea sunt cateva dintre intrebarile pe care ar trebui sa vi le puneti atunci cand vine vorba de Layer 1. Dar daca vreti sa va amintiti de acest layer in cat mai putine cuvinte ganditi-va numai la Transmisie binara sau Mediu si Semnale. Nu am vrut sa intru prea mult in detalii despre detaliile electrice, asa ca urmatoarea parte a acestui articol va fi un ghid despre diferitele medii prin care este realizata transmisia. Si voi incepe cu mediile bazate pe cupru.

Reteaua din cupru

Cabluri Coaxiale

Cuprul este cel mai utilizat mediu in retelele LAN, in principal din cauza ca are preturi reduse. Pentru a intelege mai bine cum sunt realizate diferitele tipuri de cablu (coaxial, UTP, STP) trebuie intai si-ntai sa intelegem ce se intampla de fapt prin conductorul de cupru. Bitii sunt codati ca semnale electrice. Cel mai simplu mod de a coda bitii ar fi utilizarea a 0V (volti) pentru a reprezenta un "zero" logic si +5V pentru a reprezenta un "unu" logic. Acest procedeu poarta numele de codarea NRZ (non-return to zero). Cu toate acestea pentru a izola mai bine semnalul electric de zgomot este utilizata o metoda mai complexa si anume codarea Manchester. In aceasta codare "1" este codat ca o tranzitie a semnalului electric de-la-mic-la-mare, iar "0" ca o tranzitie de-la-mare-la-mic. Zgomotul electric poate avea multe cauze ca de exemplu EMI (interferenta electromagnetica) si RFI (interferenta cu undele radio), iar acestea sunt generate de dispozitivele elecrice din apropiere ca aerul conditionat sau computerele. Aceste aspecte au fost luate in considerare atunci cand a fost realizat Cablul coaxial.

Cablul coaxial are un conductor din cupru, imbracat intr-un izolator din plastic, care este acoperit la randul lui de un invelis de cupru care asigura protectia fata de EMI si RFI. Acest invelis este o parte a circuitului de date. Toate acestea sunt introduse intr-un invelis exterior care impiedica degradarea mecanica a firului. Firul se termina cu un conector BNC. Teoretic pot fi atinse viteze de 10 - 100 Mbps (Megabiti pe secunda). Cu toate ca semnalul este bine protejat de EMI, cablul coaxial are in acest moment numai o semnificatie istorica deoarece a fost inlocuit cu alternative mai bune ca de exemplu UTP si STP. Standardele TIA/EIA specifica faptul ca pentru retelele noi cablul coaxial nu ar trebui sa mai fie folosit.

Cablul Unshielded Twisted Pair (UTP) / Shielded Twisted Pair (STP)

UTP (Unshielded Twisted Pair) este probabil cel mai obisnuit tip de cablu utilizat astazi. CAT1 UTP este un tip de cablu UTP folosit pentru comunicatiile telefonice. Cablul CAT5 UTP este folosit in retele si teoretic poate fi atinsa o viteza de 100 Mbps. Acest cablu contine patru perechi de cate doua fire, fiecare dintre acestea fiind invelite intr-un izolator de plastic codat cu niste culori si cu firele din fiecare pereche impletite unul in jurul celuilalt. Toate acestea sunt asezate intr-un invelis exterior care asigura protectia impotriva deteriorarilor mecanice. Dar de ce sunt impletite firele unul in jurul celuilalt? Atunci cand doi conductori sunt asezati aproape unul de celalalt campul magnetic creat de curentului electric care trece printr-un fir influenteaza semnalul electric din celalalt fir. Prin impletirea lor acest efect este in mare parte redus. Pentru a va face o idee mai buna despre cat de important este impletitul firelor va voi spune ca standardele TIA/EIA recomanda ca la mufarea RJ-45 a cablului sa nu ramana mai mult de 1,3 cm neimpletiti. Cu alte cuvinte aveti grija cand puneti o mufa sa nu dezgoliti cablul mai mult de 1,3cm.

Cum puteti introduce toate cele opt fire ale cablului in mufa? Ei bine, depinde pentru ce folositi cablul. Daca vreti sa conectati computerul la un hub sau un switch, cablul ar trebui introdus in mufa in ordine. Acest lucru inseamna ca pin1 de la un capat este conectat la pin1 de la celalalt capat si asa mai departe... Daca vreti sa conectati doua computere atunci trebuie folosit un cablu cross-over. Acest lucru inseamna ca perechea care este conectata la pinii folositi de catre computer pentru transmiterea de date este conectata la pinii folositi de cel de-al doilea computer pentru a primi date. Daca vreti sa conectati computerul la un router pentru administrare prin cablul de consola trebuie utilizat un alt tip de cablu. In acesta pin1 de la un capat este conectat la pin8 de la celalalt capat, pin2 la pin7 si asa mai departe... Acest cablu poarta numele de cablu roll-over. Pentru mai multe detalii despre aceste cabluri cititi pagina urmatoare.

In tabelele de mai jos sunt prezentate schemele de cablare pentru cablurile drepte, rollover si crossover.

Pentru a realiza un cablu crossover trebuie sa cablati un capat dupa standardul T568-A si celalalt capat dupa standardul T568-B.

Dezavantajul principal al cablului UTP este ca acest tip de cablu este mai predispus decat alte cabluri la zgomotul generat de campurile electromagnetice. Poate fi folosit numai pe distante de pana la 100 m fara ca semnalul sa fie deteriorat sub standardele acceptate. Cu toate acestea, din cauza ca este mai ieftin, subtire si usor de instalat si este capabil sa atinga viteze mari, este tipul de cablu cel mai des utilizat.
Un segment UTP poate avea o lungime de numai 100 m pentru ca semnalul sa isi pastreze calitatea. Sa presupunem ca vreti ca reteaua sa fie mai mare de atat. In acest moment intra in scena repetorul :) Un repetor este un dispozitiv care poate regenera semnalul astfel incat dimensiunile retelei sa poata fi marite. Un repetor multi-port poarta numele de hub, un element esential intr-o retea Ethernet.

Un alt tip de cablu din cupru este STP (Shielded Twisted Pair). Acesta seamana cu cablul UTP diferenta constand in faptul ca perechile de fire sunt protejate de EMI si RFI de o folie metalica care se comporta ca un scut. Acest scut sustine in acelasi timp si greutatea cablului. Bineinteles, aceste avantaje se reflecta si in pretul cablului, care este mai scump decat cablul UTP.

OK, cred ca am vorbit suficient despre cablurile din cupru, sa trecem acum la cablurile din fibra optica. Cablul din fibra optica este un mediu utilizat pentru transmiterea semnalelor luminoase. Tehnologia folosita la realizarea acestui tip de cablu nu a fost disponibila pana in anii 60, asa ca este ceva relativ nou. Folosirea cablurilor din fibra optica ofera multe avantaje. In primul rand nu sunt afectate de interferentele electromagnetice. In al doilea rand, pot fi atinse viteze mai mari pentru transmiterea datelor. Vitezele variaza in intervalul 100 Mbps si 1Tbps (Terabiti pe secunda. Adica 1 urmat de 12 zerouri de biti transmisi intr-o secunda !!!). Aceste cabluri pot avea lungimi de 2500 - 3000 m (1.5 - 2 mile).

Dupa cum va spuneam, cablurile din fibra optica transmit semnale luminoase in loc de impulsuri electrice. Un "1" este reprezentat de un semnal luminos mai puternic, iar un "0" de intuneric. Aceste semnale luminoase sunt ghidate prin cablu de fibra optica. Cum? Acest conductor este realizat din sticla de inalta calitate si fara impuritati, cu un indice mare de refractie, numit miez. Acesta este inconjurat de un invelis de sticla sau din plastic cu un indice de refractie mai mic numit invelis. Cand lumina care trece prin centru loveste marginea se reflecta ca intr-o oglinda ramanand astfel in miez. Centrul si marginile sunt foarte delicate, din acest motiv sunt invelite intr-un material care asigura rezistanta si care este la randul sau acoperit de un invelis extern. Deteriorarile mecanice ale partilor care conduc semnalele luminoase trebuie evitate. Chiar si cea mai mica zgarietura a centrului va afecta serios calitatea semnalului. Acesta este unul dintre dezavantajele cablului din fibra optica. Celalalt si cel mai important este pretul. Fibra optica este mediul cel mai scump de transmitere a datelor.

Datorita felului in care sunt realizate unele cabluri din fibra optica prin acestea pot trece mai multe semnale luminoase fara ca acestea sa interfereze unele cu altele. Acest lucru este realizat dand semnalelor luminoase unghiuri diferite la intrarea in cablu. Acest tip de cablu din fibra optica se numeste multimode. Avantajul este bineinteles pretul. Poti economisi mult atunci cand folosesti fibra multimode pentru ca trebuie folosite mai putine cabluri. Dezavantajul este ca poate avea o lungime maxima de "numai" 2500 m (1,5 mile) si opereaza la viteze mai mici. Cablul din fibra optica care permite trecerea numai a unui singur semnal luminos poarta numele de single mode. Aceste cabluri sunt mai subtiri si pot avea o lungime de 3000 m (1,85 mile).

Datorita vitezelor mari care pot fi obtinute si din cauza cantitatii mari de informatii care sunt transmise prin acest tip de cablu fibra optica este folosita in principal la interconectarea cladirilor (de exemplu intr-un campus) sau a diferitelor etaje ale unei cladiri.

Dar chiar si vidul poate fi un mediu de transmitere a semnalelor. Unde electromagnetice se propaga prin aer sau vid la viteza luminii. Aceasta caracteristica le face ideale pentru aplicatii de genul nave spatiale, sateliti sau sonde spatiale, dar si pentru aplicatii mai pamantesti ca de exemplu telefoanele mobile.

Daca vreti sa va faceti singuri cablurile de retea va sugerez sa le testati atunci cand credeti ca totul este gata. Puteti face acest lucru in mai multe feluri. Unul dintre acestea este ca pur si simplu sa introduceti cablul in NIC (Network Interface Card - placa de retea) si, daca sunteti conectat la Internet, incercati sa accesati o pagina web, ca de exemplu www.pchardware.ro. Daca mufele au fost conectate corect ne veti putea vizita site-ul :) Dar daca nu merge totul comform planului? Nu ati avea nici o idee ce nu functioneaza cum trebuie. Pentru a descoperi problemele unui cablu de retea trebuie sa folositi un dispozitiv numit cable tester. Exista cateva disponibile pe piata cu preturi variand intre 100$ si cateva mii de dolari. Chiar si cel mai simplu cable tester va poate indica conexiunile proaste. Cele mai sofisticate va pot da detalii despre lungimea cablului, pot face harti ale firelor, pot testa nivelul de zgomot cauzat de campurile elctromagnetice sau va pot ajuta sa gasiti cablurile in pereti. In imaginea din dreapta este prezentat Fluke 620 LAN CableMeter®, un tester care permite realizarea anumitor masuratori pe cabluri Coaxiale, UTP si STP. Ei bine, cam atat pentru azi. In articolul urmator vom discuta despre lucruri mult mai interesante :) ca topologia retelei si protocoalele Layer-ului 2 ca de exemplu Token-Ring, FDDI, si vom discuta si despre Ethernet. Sper ca v-a facut placere sa aflati detalii despre Layer I si va astept in Netwoking Area in forumul PC Hardware.