Коммуникационное оборудование вычислительных сетей
Сетевые адаптеры Сетевой адаптер (сетевая карта) — это устройство двунаправленного обмена данными между ПК и средой передачи данных локальной сети. Кроме организации обмена данными между ПК и сетью, сетевой адаптер выполняет буферизацию (временное хранение данных) и функцию сопряжения компьютера с сетевым кабелем. Сетевыми адаптерами реализуются функции физического уровня, а функции канального уровня семиуровневой модели ISO реализуются сетевыми адаптерами и их драйверами. Адаптеры снабжены собственным процессором и памятью. Карты классифицируются по типу порта, через который они соединяются с компьютером: ISA, PCI, USB. Наиболее распространенные из них — это сетевые карты PCI. Карта, как правило, устанавливается в слот расширения PCI, расположенный на материнской плате ПК, и подключается к сетевому кабелю разъемами типа: RJ-45 или BNC. Сетевые карты можно разделить на два типа: адаптеры для клиентских компьютеров; адаптеры для серверов. В зависимости от применяемой технологии Ethernet, Fast Ethernet или Gigabit Ethernet, сетевые карты обеспечивают скорость передачи данных: 10, 100 или 1000 Мбит/с. Сетевые кабели В качестве кабелей соединяющих отдельные ПК и коммуникационное оборудование в локальных сетях применяются: витая пара, коаксиальный кабель, оптический кабель, свойства которых изложены в разделе «Линии связи и каналы передачи данных» Промежуточное коммуникационное оборудование В качестве промежуточного коммуникационного оборудования применяются: трансиверы (transceivers), повторители (repeaters), концентраторы (hubs), коммутаторы (switches), мосты (bridges), маршрутизаторы (routers) и шлюзы (gateways). Промежуточное коммуникационное оборудования используется для усиления и преобразования сигналов, для объединения ПК в физические сегменты, для разделения сетей на подсети (логические сегменты) с целью увеличения производительности сети, а также для объединения подсетей (сегментов) и сетей в единую сеть. Физическая структуризация сети объединяет ПК в общую среду передачи данных, т.е. образует физические сегменты сети, но при этом не изменяет направление потоков данных. Физические сегменты упрощают подключение к сети большого числа ПК. Логическая структуризация разделяет общую среду передачи данных на логические сегменты и тем самым устраняет столкновения (коллизии) данных в сети. Логические сегменты или подсети могут работать автономно и по мере необходимости компьютеры из разных сегментов могут обмениваться данными между собой. Протоколы управления в ЛВС остаются теми же, какие применяются и в неразделяемых сетях. Трансиверы и повторители обеспечивают усиление и преобразование сигналов в локальных сетях. Концентраторы и коммутаторы служат для объединения нескольких компьютеров в требуемую конфигурацию локальной сети. Концентраторы являются средством физической структуризации сети, так как разбивают сеть на сегменты. Коммутаторы предназначены для логической структуризации сети, так как разделяют общую среду передачи данных на логические сегменты и тем самым устраняют столкновения. Для соединения подсетей (логических сегментов) и различных сетей между собой в качестве межсетевого интерфейса применяются коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и шлюзы.
Повторители – это аппаратные устройства, предназначенные для восстановления и усиления сигналов в сети с целью увеличения ее длины.
Трансиверы или приемопередатчики – это аппаратные устройства, служащие для двунаправленной передачи между адаптером и сетевым кабелем или двумя сегментами кабеля. Основной функцией трансивера является усиление сигналов. Трансиверы применяются и в качестве конверторов для преобразование электрических сигналов в другие виды сигналов (оптические или радиосигналы) с целью использования других сред передачи информации.
Концентраторы – это аппаратные устройства множественного доступа, которые объединяет в одной точке отдельные физические отрезки кабеля, образуют общую среду передачи данных или физические сегменты сети.
Коммутаторы — это программно – аппаратные устройства, которые делят общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов с помощью концентраторов. Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту коммутатора.
Мосты – это программно – аппаратные устройства, которые обеспечивают соединение нескольких локальных сетей между собой или несколько частей одной и той же сети, работающих с разными протоколами. Мосты предназначены для логической структуризации сети или для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые физические различия. Мост изолирует трафик одной части сети от трафика другой части, повышая общую производительность передачи данных.
Маршрутизаторы. Эти устройства обеспечивают выбор маршрута передачи данных между несколькими сетями, имеющими различную архитектуру или протоколы. Маршрутизаторы применяют только для связи однородных сетей и в разветвленных сетях, имеющих несколько параллельных маршрутов.. Маршрутизаторами и программными модулями сетевой операционной системы реализуются функции сетевого уровня.
Шлюзы – это программно – аппаратные устройства (например, компьютеры), служащие для объединения разнородных сетей с различными протоколами обмена. Шлюзы полностью преобразовывают весь поток данных, включая коды, форматы, методы управления и т.д. Мосты, маршрутизаторы и шлюзы в локальной вычислительной сети — это, как правило, выделенные компьютеры со специальным программным обеспечением.
Сетевое коммутационное оборудование
Узлы в средах передачи данных, выполняющие функции связи между частями сложной сети (internetworking), составляют сетевое (коммутационное) оборудование. В сетевое оборудование входят повторители, мосты, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы, модемы и др.
Повторитель (repeater ) — блок взаимодействия, служащий для регенерации электрических сигналов, передаваемых между двумя сегментами ЛВС. Повторители используются в случае, если реализация ЛВС на одном сегменте кабеля (отрезке, моноканале) не допускается из-за ограничений на расстояние или на число узлов, причем при условии, что в соседних сегментах используются один и тот же метод доступа и одни и те же протоколы. Трафик в сегментах, соединенных повторителем, — общий. Повторитель может быть многопортовым. Сигнал, пришедший на один из портов, повторяется на всех остальных портах.
Концентраторы предназначены для объединения в сеть многих узлов. Так, концентраторами являются хабы в сетях 10Base-T или Token Ring. Однако такие концентраторы подобно повторителям создают общую среду передачи данных без разделения трафика.
Мост (bridge) — блок взаимодействия, служащий для соединения разных подсетей, которые могут иметь неодинаковые канальные протоколы.
При малых расстояниях между подсетями связь возможна через серверыподсетей, в которых размещаются интерфейсные платы, называемые внутренними мостами, и соответствующее сетевое программное обеспечение. Возможно применение внешних мостов — специально выделяемых узлов для целей сопряжения по одному в каждой из соединяемых подсетей. Внешние мосты обходятся дороже, но обеспечивают лучшие эксплуатационные характеристики. Важная функция мостов — ограничение трафика, так как локальный трафик одной подсети замыкается в ней, не проходя в другую подсеть.
Обычно мост имеет два порта, хотя существуют и многопортовые мосты. Каждый порт может оказаться входным или выходным.
Коммутаторы в отличие от концентраторов предназначены для объединения в сеть многих узлов или подсетей с разделением трафика между подсетями. Как и в мостах, пакеты передаются только в ту подсеть, для которой они предназначены, что уменьшает общую загрузку сети. Но в отличие от многопортового моста в коммутаторе возможно одновременно иметь много соединений, т. е. обеспечивается параллельная передача сообщений. Коммутаторы используют также для связи нескольких ЛВС с территориальной сетью.
Маршрутизатор (router ) — блок взаимодействия, служащий для выбора маршрута передачи данных в корпоративных и территориальных сетях. С помощью маршрутизаторов могут согласовываться не только канальные протоколы, как это имеет место при применении мостов, но и сетевые протоколы. Маршрутизаторы содержат таблицы и протоколы маршрутизации в отличие от других узлов, которые могут содержать лишь локальные таблицы соответствия IP-адресов физическим адресам сетевых контроллеров в локальной сети. Маршрутизаторы могут фильтровать пакеты в соответствии с признаками, отраженными в заголовке пакета, т. е. выполнять роль брандмауэра — устройства, защищающего сеть от нежелательных вторжений извне.
Использование коммутаторов вместо маршрутизаторов (там, где это возможно) позволяет существенно повысить пропускную способность сети.
Шлюз (gateway — межсетевой преобразователь ) — блок взаимодействия, служащий для соединения информационных сетей различной архитектуры и с неодинаковыми протоколами. В шлюзах предусмотрено согласование протоколов всех семи уровней ЭМВОС. Примерами шлюзов могут быть устройства, соединяющие ЛВС типа Ethernet с сетью SNA, используемой для связи больших машин фирмы IBM. Часто под шлюзом понимают сервер, имеющий единственный внешний канал передачи данных.
Упражнения и вопросы для самоконтроля
1.Поясните состав и назначение устройств графической рабочей станции.
2.Что такое «растеризация» и «векторизация»?
3.Что такое «промышленный компьютер»? Каковы его особенности?
4.Дайте сравнительную характеристику методов коммутации каналов и коммутации пакетов.
5.В чем заключается сущность методов временного (TDM) и частотного (FDM) разделения каналов?
6.Почему в МДКН/ОК повторные попытки захвата линии разрешаются через случайные интервалы времени?
7.Рассчитайте размер окна столкновений в сети 10Base-5, если линия передачи данных представлена одним сегментом кабеля длиной 500 м.
9.В чем сущность метода предотвращения конфликтов в RadioEthernet?
10. Почему способ кодирования 4b/5b или 8b/10b позволяет увеличить информационную скорость передачи данных?
11. Каким образом реализуется приоритетная передача данных в сети Token Ring?
12. Почему в сетях Ethernet введено ограничение на размер кадра снизу? Рассчитайте нижнюю границу длины кадра для Gigabit Ethernet.
13. Какой может быть максимальная информационная скорость в канале передачи данных с полосой пропускания 4 кГц и отношением сигнал—помеха 130?
14. В чем заключаются преимущества перевода системы сотовой связи в более высокочастотный диапазон?
15. Рассчитайте задержку при передаче сигнала в спутниковых системах с использованием геостационарных орбит (высота спутника 36 тыс. км).
16. Сколько телефонных разговоров одновременно можно передавать по каналу Т1?
17. Поясните, как действует схема эхо-компенсации.
18. Каким образом выполняется контроль правильности передачи данных по протоколу TCP?
19. Почему в IP-пакете имеется контрольный код заголовка, а не всего пакета?
20. Что такое «менеджеры» и «агенты» в сетевом программном обеспечении?
21. Назовите факторы, обусловливающие высокие скорости передачи данных в сетях ATM.
22. Что такое «маршрутизация от источника»?
23. Что понимают под виртуальной ЛВС?
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: