Сетевое оборудование: понятие, характеристика, назначение.
Сетевое оборудование — устройства, необходимые для работы компьютерной сети, например: маршрутизатор, коммутатор, концентратор, патч-панель и др. Обычно выделяют активное и пассивное сетевое оборудование.
Маршрутиза́тор или роутер, рутер— сетевое устройство, на основании информации о топологии сети и определённых правил, принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня (уровень 3 модели OSI) между различными сегментами сети.
Работает на более высоком уровне, нежели коммутатор и сетевой мост.
Сетевая плата, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, NIC (англ. network interface controller) — периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.
По конструктивной реализации сетевые платы делятся на:
- внутренние — отдельные платы, вставляющиеся в PCI, ISA или PCI-E слот;
- внешние, подключающиеся через USB или PCMCIA интерфейс, преимущественно использующиеся в ноутбуках;
- встроенные в материнскую плату.
На 10-мегабитных сетевых платах для подключения к локальной сети используются 3 типа разъёмов:
- 8P8C для витой пары;
- BNC-коннектор для тонкого коаксиального кабеля;
- 15-контактный разъём трансивера для толстого коаксиального кабеля.
Эти разъёмы могут присутствовать в разных комбинациях, иногда даже все три сразу, но в любой данный момент работает только один из них.
На 100-мегабитных платах устанавливают только разъём для витой пары (8P8C, ошибочно называемый RJ-45).
Рядом с разъёмом для витой пары устанавливают один или несколько информационных светодиодов, сообщающих о наличии подключения и передаче информации.
Одной из первых массовых сетевых карт стала серия NE1000/NE2000 фирмы Novell, а также немало в конце 1980-х было советских клонов сетевых карт с разъемом BNC, которые выпускались с различными советскими компьютерами и отдельно.
Повторитель (жарг. — репи́тер; англ. repeater) — сетевое оборудование.
Предназначен для увеличения расстояния сетевого соединения путём повторения электрического сигнала «один в один». Бывают однопортовые повторители и многопортовые. В терминах модели OSI работает на физическом уровне. Одной из первых задач, которая стоит перед любой технологией транспортировки данных, является возможность их передачи на максимально большое расстояние.
Сетевой концентратор или Хаб (жарг. от англ. hub — центр деятельности) — сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна. Термин концентратор (хаб) применим также к другим технологиям передачи данных: USB, FireWire и пр.
В настоящее время хабы почти не выпускаются — им на смену пришли сетевые коммутаторы (свитчи), выделяющие каждое подключённое устройство в отдельный сегмент. Сетевые коммутаторы ошибочно называют «интеллектуальными концентраторами».
Мост, сетевой мост, бридж (жарг., калька с англ. bridge) — сетевое оборудование для объединения сегментов локальной сети. Сетевой мост работает на канальном уровне (L2) модели OSI, обеспечивая ограничение домена коллизий (в случае сети Ethernet). Мосты направляют фреймы данных в соответствии с MAC-адресами фреймов. Формальное описание сетевого моста приведено в стандарте IEEE 802.1D
Сетевой коммутатор или свитч (жарг. от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю, исключение составляет широковещательный трафик (на MAC-адрес FF:FF:FF:FF:FF:FF) всем узлам сети. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.
Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI, и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы.
Сетевой шлюз — аппаратный маршрутизатор (англ. gateway) или программное обеспечение для сопряжения компьютерных сетей, использующих разные протоколы (например, локальной и глобальной).
Активное сетевое оборудование
Под этим названием подразумевается оборудование, за которым следует некоторая «интеллектуальная» особенность. То есть Маршрутизатор, коммутатор (свитч) и т.д. являются активным сетевым оборудованием. Напротив — повторитель (репитер) и концентратор (хаб) не являются АСО, так как просто повторяют электрический сигнал для увеличения расстояния соединения или топологического разветвления и ничего «интеллектуального» собой не представляют. Но управляемые свитчи относятся к активному сетевому оборудованию, так как могут быть наделены некоей «интеллектуальной особенностью».
Под пассивным сетевым оборудованием подразумевается оборудование, не наделенное «интеллектуальными» особенностями. Например, кабель (коаксиальный и витая пара (UTP/STP)), вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45), повторитель (репитер), патч-панель, концентратор (хаб), балун (balun) для коаксиальных кабелей (RG-58) и т.д.
Виды и назначение сетей
Локальная вычислительная сеть (Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Локальная сеть строится с помощью различных топологий.
Термин «топология» характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Рассмотрим виды топологий:
Топология «Общая шина»
Топологию «Общая шина» часто называют «линейной шиной» (linerbus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети. Пример топологии:
Топология «Кольцо»
При кольцеобразной топологии каждая рабочая станция соединяется с двумя ближайшими соседями. Такая взаимосвязь образует локальную сеть в виде петли или кольца. Данные передаются по кругу в одном направлении, а каждая станция играет роль повторителя, который принимает и отвечает на адресованные ему пакеты и передает другие пакеты следующей рабочей станции «вниз». В оригинальной кольцеобразной сети все объекты подключались друг к другу. Пример топологии:
Преимущество такой топологии было предсказуемое время реагирования сети. Чем больше устройств находилось в кольце, тем дольше сеть реагировала на запросы. Наиболее существенный ее недостаток заключается в том, что при выходе из строя хотя бы одного устройства отказывалась функционировать вся сеть.
Топология «Звезда»
При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, имеющему концентратор. Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. В сетях с топологией «звезда» подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованы.
Но есть и недостаток: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля. К тому же если центральный компонент выйдет из строя, нарушится работа всей сети. Пример топологии:
Коммутатор — устройство для соединения нескольких узлов или сегментов вычислительной сети.
Кабели для локальной сети
- Витая пара;
- Коаксиальный кабель;
- Оптическое волокно (оптоволоконный кабель);
- Беспроводные сети.
Витая пара
Кабель «витая пара» (TP, Twisted Pair) состоит из пары скрученных медных проводов. Кабель бывает двух видов:
- экранированная витая пара (STP, Shielded Twisted Pair);
- неэкранированная витая пара (UTP, Unshielded Twisted Pair).
Кабель типа «неэкранированная витая пара» наиболее популярен благодаря низкой стоимости, гибкости и простоте инсталляции. Кабели «витая пара» бывают разной категории (3, 4 или 5). Чем выше категория, тем большую скорость передачи поддерживает кабель.
Недостаток — уязвимость к электрическим помехам и «шумам» в линии. Устройство витой пары:
Коаксиальный кабель
Коаксиальный кабель, кабель, состоящий из проводника, проходящего по центру, окруженного слоем изоляции и трубчатым покрытием. В большинстве телевизионных приемников антенны подключают посредством коаксиальных кабелей.
Для систем дальней связи используют многожильные коаксиальные кабеля, состоящие из множества отдельных кабелей. Их используют для передачи высокочастотных сигналов. Устройство коаксиального кабеля:
Оптоволоконный кабель
Данные передаются с помощью световых импульсов, проходящих по оптическому волокну. Оптоволоконный кабель поддерживает скорость передачи данных (в виде пакетов) 10, 100 или 1000 Мбит/с.
Кабель гораздо дороже и сложнее в установке, чем витая пара. Применяется в центральных магистральных сетях, поскольку обеспечивает полную защиту и позволяет передавать информацию на очень большие расстояния. Устройство оптоволоконного кабеля:
Беспроводные сети
Беспроводные компьютерные сети — это технология, позволяющая создавать вычислительные сети, полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей (например, Ethernet), без использования кабельной проводки. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны СВЧ-диапазона.
- инфракрасные сети (не более 30 м);
- сети с узкополосной радиосвязью;
- сеть с расширенным спектром;
- мобильная связь с помощью сотовой телефонии.
Региональные сети
Региональная (городская) сеть (Metropolitan Area Network, MAN) – сеть, соединяющая множество локальных сетей в рамках одного района, города или региона. Самым простым примером городской сети является система кабельного телевидения.
Как правило, MAN не принадлежит какой-либо отдельной организации, в большинстве случаев её соединительные элементы и прочее оборудование принадлежит группе пользователей или же провайдеру, кто берёт плату за обслуживание. Об уровне обслуживания заранее договариваются и обсуждают некоторые гарантийные обязательства.
Глобальная сеть
Глобальная сеть — это объединение компьютеров, расположенных на большом расстоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов. В настоящее время для обеспечения связи в глобальных сетях выработаны единые правила — технология Интернет.
Интернет (англ. Internet) — всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на использовании протокола IP и маршрутизации пакетов данных. Интернет образует глобальное информационное пространство, служит физической основой для Всемирной паутины и множества других систем (протоколов) передачи данных. Часто упоминается как «Всемирная сеть» и «Глобальная сеть».