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:
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.