Сетевое оборудование
Сетевое оборудование – устройства, необходимые для функционирования компьютерной сети.
Сетевое оборудование разделяют на активное и пассивное оборудование.
Активное сетевое оборудование
Активное оборудование содержит электронные схемы, которые питаются от электрической сети или других источников и выполняют функции усиления, преобразования сигналов и др. Активное оборудование обрабатывает сигнал по специальным алгоритмам. Передача данных в сетях происходит пакетами данных, каждый из которых содержит также дополнительную техническую информацию (сведения о его источнике, цели, целостности информации и др.), которая позволяет доставить пакет по назначению. В задачи активного сетевого оборудования входит не только уловить и передать сигнал, но и обработать эту техническую информацию, вследствие чего перенаправить и распределить поступающие потоки в соответствии со встроенными в память устройства алгоритмами. Именно эта особенность и питание от сети является признаком активного оборудования.
К активному оборудованию относятся следующие типы устройств:
Сетевая плата, сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер – дополнительное устройство, которое устанавливается в ПК и обеспечивает его взаимодействие с другими устройствами сети.
В современных ПК и ноутбуках контроллер и компоненты, которые выполняют функции сетевой карты, в основном уже интегрированы в системные платы. Также существуют:
- внутренние сетевые платы – отдельные платы, которые подключаются через $ISA$, $PCI$ или $PCI-E$ слот;
- внешние сетевые платы, которые подключаются через $LPT$, $USB$ или $PCMCIA$ интерфейс (в основном используются в ноутбуках).
Рисунок 1. Внутренняя сетевая плата
Сетевые компоненты.
Существует множество сетевых устройств, которые возможно использовать для создания, сегментирования и усовершенствования сети. Основными из них являются сетевые адаптеры, повторители, усилители, мосты, маршрутизаторы, коммутаторы и шлюзы.
Сетевые адаптеры (карты), или NIC (Network Interface Card), являются теми устройствами, которые физически соединяют компьютер с сетью. Сетевые адаптеры — это сетевое оборудование, обеспечивающее функционирование сети на физическом и канальном уровнях.
Сетевой адаптер относится к периферийному устройству компьютера, непосредственно взаимодействующему со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами. Это устройство решает задачи надежного обмена двоичными данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по внешним линиям связи. Как и любой контроллер компьютера, сетевой адаптер работает под управлением драйвера операционной системы, и распределение функций между сетевым адаптером и драйвером может изменяться от реализации к реализации.
Сигнал при перемещении по сети ослабевает. Чтобы противодействовать этому ослаблению, можно использовать повторители и/или усилители, которые усиливают сигналы, проходящие через них по сети.
Повторители (repeater) используются в сетях с цифровым сигналом для борьбы с ослаблением сигнала. Повторители обеспечивают надежную передачу данных на большие расстояния, нежели обычно позволяет тип носителя. Когда повторитель получает ослабленный входящий сигнал, он очищает сигнал, увеличивает его мощность и посылает этот сигнал следующему сегменту.
Усилители (amplifier), хоть и имеют сходное назначение, используются для увеличения дальности передачи в сетях, использующих аналоговый сигнал.
Концентратор (hub) представляет собой сетевое устройство, служащее в качестве центральной точки соединения в сетевой конфигурации «звезда» и действует на физическом уровне сетевой модели OSI. Концентратор также может быть использован для соединения сетевых сегментов. Существуют три основных типа концентраторов: пассивные (passive), активные (active) и интеллектуальные (intelligent). Пассивные концентраторы, не требующие электроэнергии, действуют просто как физическая точка соединения, ничего не добавляя к проходящему сигналу. Активные концентраторы требуют энергии, которую они используют для восстановления и усиления сигнала, проходящего через них. Интеллектуальные концентраторы могут предоставлять такие сервисы, как переключение пакетов и перенаправление. Переключение пакетов позволяет не поддерживать постоянный физический канал между двумя устройствами. Перенаправление трафика осуществляется при перегрузках и отказах оборудования.
Мост (bridge) представляет собой устройство, используемое для соединения сетевых сегментов.
Мосты могут соединять сегменты, которые используют разные типы носителей (кабелей). Они могут соединять сети с разными схемами доступа к носителю. Примером таких устройств являются мосты-трансляторы. Другой специальный тип моста, прозрачный или интеллектуальный мост, периодически «изучает», куда направлять получаемые им пакеты. Он делает это посредством непрерывного построения специальных таблиц, добавляя в них по мере необходимости новые элементы.
Возможным недостатком мостов является то, что они передают данные дольше, чем повторители, так как проверяют адрес сетевой карты получателя для каждого пакета. Они также сложнее в управлении и дороже, нежели повторители.
Маршрутизатор (router) представляет собой сетевое коммуникационное устройство, которое может связывать два и более сетевых сегментов (или подсетей). Маршрутизатор реализует протоколы физического, канального и сетевого уровней. Маршрутизатор работает с несколькими каналами, направляя в какой-нибудь из них очередной блок данных.
Маршрутизаторы обмениваются информацией об изменениях структуры сетей, трафике и их состоянии. Благодаря этому выбирается оптимальный маршрут следования блока данных в разных сетях от абонентской системы-отправителя к системе-получателю.
Маршрутизатор для фильтрации трафика использует не адрес сетевой карты компьютера, а информацию о сетевом адресе, передаваемую в относящейся к сетевому уровню части пакета.
Существуют два типа маршрутизирующих устройств: статические и динамические. Статические маршрутизаторы используют таблицы маршрутизации, которые должен создать и вручную обновлять сетевой администратор. Динамические маршрутизаторы создают и обновляют свои собственные таблицы маршрутизации.
Коммутаторы. В отличие от концентраторов, которые полностью воплощают в себе идеологию общей разделяемой среды и превращают сеть в единый домен, коммутаторы — это более интеллектуальные устройства, способные анализировать адрес назначения кадра и передавать его не всем станциям сети, а только адресату.
Конструктивно коммутатор представляет собой многопортовое устройство, предназначенное для деления сети на множество сегментов. Коммутаторы позволяют создавать изолированные друг от друга локальные сети. Изоляция виртуальных сетей друг от друга происходит на канальном уровне. Это означает, что передача кадров между различными виртуальными сетями на основании адреса канального уровня невозможна.
Шлюз (gateway) является наиболее сложной ретрансляционной системой, обеспечивающей взаимодействие сетей с различными наборами протоколов всех семи уровней. В свою очередь, наборы протоколов могут опираться на различные типы физических средств соединения.
Шлюзы оперируют на верхних уровнях модели OSI (сеансовом, представительском и прикладном) и представляют наиболее развитый метод подсоединения сетевых сегментов и компьютерных сетей. Необходимость в сетевых шлюзах возникает при объединении двух систем, имеющих различную архитектуру. В качестве шлюза обычно выступает выделенный компьютер, на котором запущено программное обеспечение шлюза и производятся преобразования, позволяющие взаимодействовать несходным системам в сети.
Другой функцией шлюзов является преобразование протоколов. Шлюз может получить сообщение. Почтовые шлюзы производят сходные операции по преобразованию почтовых сообщений и других почтовых передач из формата приложения электронной почты в более универсальный почтовый протокол.
Шлюзы сложны в установке и настройке. Они также дороже других коммуникационных устройств. Вследствие лишнего этапа обработки, связанного с процессом преобразования, шлюзы работают медленнее, чем маршрутизаторы и подобные устройства.