Сетевые устройства ЛКС

Укажем назначение и наиболее важные особенности сетевых устройств, используемых в локальных сетях.

Сетевой адаптер (СА) - электронная плата для сопряжения компьютера со средой передачи информации в сети.

Сетевые адаптеры, концентраторы и кабельная система - это минимум оборудования для создания ЛКС с общей разделяемой средой, но с небольшим количеством РС, иначе общая среда становится узким местом по пропускной способности. Поэтому сетевые адаптеры и концентраторы используются для построения базовых фрагментов сетей, которые объединяются в более крупные структуры с помощью мостов, коммутаторов и маршрутизаторов.

Выпускаемые в настоящее время адаптеры можно отнести к адаптерам четвертого поколения. Они выполняют ряд высокоуровневых функций, таких как приоритизация кадров, адаптация к временным параметрам шины и оперативной памяти компьютера с целью повышения производительности обмена "сеть-компьютер".

Повторители - относятся к физическому уровню эталонной модели ВОС. Они позволяют увеличивать протяженность сети, гарантируя при этом, что сигналы (последовательность электрических или световых им-пульсов, несущих информацию и перемещающихся в среде передачи данных) будут распознаны принимающим устройством. Повторители принимают ослабленный (вследствие затухания) сигнал, очищают его от помех, усиливают и отправляют дальше в сеть, тем самым увеличивая расстояния, на которых сеть может функционировать. Выполняя те же функции, повторители дают возможность увеличить число узлов в сети, поскольку каждый узел является причиной небольшого ослабления сигнала.

Концентратор (хаб, многопортовый повторитель) - это сетевое устройство, которое выполняет основную функцию - повторение кадра либо на всех портах (как определено в стандарте Ethernet), либо только на некоторых портах согласно алгоритму, определенному соответствующим стандартом.

Важными особенностями концентраторов является то, что они:

• усиливают сигналы в сети;
• распространяют сигналы в сети;
• используются как точки концентрации в сети;
• не занимаются маршрутизацией и коммутацией;
• не выполняют фильтрацию.

Фильтрацией называется процесс, в ходе которого в сетевом трафике контролируются определенные характеристики, например, адрес источника, адрес получателя или протокол, и на основании установленных критериев принимается решение - пропускать трафик дальше или игнорировать его.

Мосты. Это устройство, служащее для объединения в единую сеть нескольких сетей различных типов, а также для снижения нагрузки в сети. Однако чаще мосты используются для соединения сегментов сети. Мосты работают на канальном уровне модели OSI и не занимаются исследованием информации от верхних уровней. Назначение мостов состоит в том, чтобы устранить ненужный трафик и уменьшить вероятность возникновения коллизий. Это достигается путем разделения сети на сегменты и за счет фильтрации трафика по пункту назначения или МАС-адресу.

Мосты фильтруют трафик только по МАС-адресу, поэтому они могут быстро пропускать трафик, представляющий любой протокол сетевого уровня. Мосты отвечают только за то, чтобы пропускать или не пропускать пакеты дальше, основываясь при этом на содержащихся в них МАС-адресах.

Наиболее важные особенности мостов:

• более высокая интеллектуальность, чем у концентратора, - они могут анализировать приходящие пакеты и пропускать (или не пропускать) их дальше на основании адресной информации;
• возможность принимать и пропускать пакеты данных между двумя сетевыми сегментами;
• возможность управления широковещательными пакетами в сети;
• наличие и ведение внутренних таблиц адресов.

Коммутатор - это сложное многопортовое вычислительное устройство, имеющее несколько процессорных модулей и реализующее технологию коммутации сегментов сети. В коммутаторе осуществляется параллельная обработка нескольких кадров, что обеспечивает существенное повышение производительности сети.

Главное достоинство коммутатора - это его высокая производительность. Разработчики коммутаторов стараются выпускать неблокирующие модели коммутаторов. Неблокирующий коммутатор - это такой коммутатор, который может передавать кадры через свои порты с той же скоростью, с которой они на них поступают.

Пропускная способность коммутатора - это количество пользовательских данных (в мегабитах в секунду), переданных в единицу времени через его порты. Максимальное значение пропускной способности коммутатора достигается при передаче кадров максимальной длины, для которых доля служебной информации гораздо меньше, чем для кадров минимальной длины.

Задержка передачи кадров - время с момента прихода первого байта кадра на входной порт коммутатора до момента появления этого байта в его выходном порту. При полной буферизации кадров (для кадров минимальной длины) эта задержка колеблется от 50 до 200 мкс.

Маршрутизатор - устройство межсетевого взаимодействия, используемое для объединения отдельных сетей и доступа к Internet. Маршрутизаторы обеспечивают сквозную маршрутизацию трафика между различными сетями на основании информации сетевого протокола и способны принимать решение о выборе оптимального маршрута движения данных в сети. С помощью маршрутизаторов решается также проблема чрезмерного широковещательного трафика, так как они не переадресовывают дальше широковещательные кадры, если им это не предписано. Маршрутизаторы и мосты отличаются тем, что:

• мостовые соединения осуществляются на канальном уровне, а маршрутизация - на сетевом уровне модели ВОС;
• мосты используют физические или МАС-адреса для принятия решения о передаче данных, а маршрутизаторы - различные схемы адресации, существующие на сетевом уровне. Адреса сетевого уровня называются логическими, или IP-адресами. Они реализованы в программном обеспечении и соотносятся с сетью, в кото-рой находится маршрутизатор, поэтому их называют еще сетевыми адресами или протокольными. МАС-адреса устанавливаются производителем сетевого адаптера и зашиваются в адаптере на аппаратном уровне. IP-адреса обычно назначаются сетевым администратором.

Для успешной маршрутизации необходимо, чтобы каждая сеть имела уникальный номер, который включается в IP-адрес каждого устройства, подключенного к сети.

Таким образом, суммируя сведения о сетевых устройствах, можно отметить следующие:

• сетевые устройства - это аппаратные средства, используемые для объединения сетей;
• повторители принимают ослабленный сигнал, очищают его от помех, усиливают и отправляют дальше в сеть;
• термин "концентратор" применяется вместо термина "повторитель", когда речь идет об устройстве, которое служит центром сети;
• область сети, в пределах которой пакет данных порождается и вступает в конфликт, называется доменом коллизий;
• мосты устраняют лишний трафик и уменьшают вероятность возникновения конфликтов, что достигается за счет разделения сети на сегменты и фильтрации трафика по адресу станции или МАС-адресу;
• маршрутизаторы способны принимать интеллектуальные решения о выборе оптимального маршрута доставки данных в сети.