СЕТЕВЫЕ КОМПОНЕНТЫ • Сетевые платы;

СЕТЕВЫЕ КОМПОНЕНТЫ

• Сетевые платы; • Повторители; • Трансиверы; • Пассивные концентраторы; • Активные концентраторы; • Интеллектуальные концентраторы; • Мосты; • Коммутаторы; • Маршрутизаторы.

Сетевые адаптеры • Платы сетевого адаптера (ПСА) предназначены для сопряжения сетевых устройств со средой передачи в соответствии с принятыми правилами обмена информацией. • Ввиду того, что ПСА и в физическом, и логическом отношении находится между сетевым устройством и сетевой средой, его функции можно разделить на функции сопряжения с сетевым устройством и функции обмена с сетью.

Основные функции ПСА • Основные сетевые функции адаптера: üИдентификация своего адреса üКодирование и декодирование; üПромежуточное хранение данных; üПреобразование параллельного кода в последовательный и обратно; üГальваническая развязка; üВыявление конфликтных ситуации и контроль состояния сети; üСогласование скоростей пересылки; üПодсчет контрольной суммы.

Повторители (репитеры) Устройство, позволяющее усилить и восстановить сигнал, и тем самым увеличить возможное расстояние между компьютерами. Их можно разбить на две группы: • Усилители; • Повторители.

Трансиверы (1) • Трансиверы, (TRANsmitter+re. CEIVER) служат для двунаправленной передачи между адаптером и сетевым кабелем или между двумя сегментами (отрезками сетевого кабеля). • Основной функцией трансивера является усиление или преобразование сигнала в другую форму для улучшения характеристик сети, например помехоустойчивости или увеличение расстояния между абонентами.

Концентраторы, распределители (hubs) Концентраторы организуют соединение кабелей и ретранслируют сигналы на все другие кабельные сегменты, компьютеры ( многопортовый повторитель). • Существует ограничение на число концентраторов, соединенных друг с другом для расширения сети: обычно до 4; • По возможности концентраторы следует соединять с сетевыми платами компьютеров, а не с другими концентраторами;

Разновидности Hub • В п ассивном концентраторе сигнал не обрабатывается и не регенерируется. Он даже ослабляется. • В активных концентраторах сигналы регенерируется или усиливаются. Но усиливаются и шумы. Они иногда выполняют роль повторителей, поэтому их называют многопортовыми повторителями. • Интеллектуальные концентраторы кроме регенерации сигнала выполняют некоторые функции управления сетью и интеллектуального выбора маршрута.

Мосты (bridges) • Мосты соединяют сетевые сегменты. В отличие от повторителя мосты избирательно определяет нужный сегмент. Для этого они считывают адреса всех принимаемых пакетов. По адресу мост определяет местоположение компьютера-отправителя и получателя. • Действует на подуровне МАС канального уровня и прозрачны для протоколов более высокого уровня и принимает решение о передаче кадра из одного сегмента в другой на основании заголовка канального уровня, т. е. физического адреса.

Разновидности мостов Имеются мосты двух типов: • Прозрачные мосты ( Transparent bridges ) работают в сетях с идентичными протоколами. • Транслируемые мосты (translating bridges) – для разных протоколов (Например, Token Ring – Ethernet).

Мосты и коммутаторы работают на втором уровне модели OSI … Основное отличие коммутатора от концентратора: если в концентраторе сигнал посылается на все порты концентратора (широкое вещание), то в коммутаторе сигнал посылается только на конкретный порт согласно МАС-адресу получателя. Каждый порт коммутатора можно рассматривать как высокоскоростной многопортовый мост.

КОММУТАТОРЫ

Коммутаторы (1) Ø толковании термина “коммутатор” есть некоторые В разногласия. Согласно классическому определению, Коммутаторы ( switches ) работают 2 -уровне OSI и работает почти как мост. Суть отличия моста от коммутатора в том, что мост работает как накопительно-передающее устройство, а коммутатор нет. Коммутатор сразу после декодирования адреса назначения отправляет кадр в соответствующий порт. Передача начинается сразу , даже если кадр полностью еще не принят.

Коммутаторы (2) ØПреимущество такой системы – высокая скорость. Недостаток в том, что коммутатор пересылает все кадры, в том числе и поврежденные. ØКоммутатор, в отличие от моста, способен передавать данные от нескольких отправителей нескольким получателям (подсетям или отдельным устройствам) одновременно.

Классификация По типу функциональной структуры: Ø С коммутационной матрицей (параллельная обработка взаимодействия портов); ØС общей шиной (высокоскоростная шина с связью в режиме разделения по времени); Ø С разделяемой многовходовой памятью (на входе и на выходе разделяемая память - организует очереди.

Классификация По механизму снижения интенсивности трафика: ØАгрессивное поведения порта (коммутатор оканчивает передачу очередного кадра и делает технологическую паузу в 9. 1 мкс вместо положенного 9. 6 мкс, при это компьютер, выждав паузу 9. 6 мкс, не может захватить среду передачи данных; Ø Метод обратного давления (передача фиктивных кадров компьютеру при отсутствии в буфере коммутатора кадров для передачи по данному порту, интенсивность передачи кадров в коммутатор в среднем уменьшается вдвое);

Классификация Три способа коммутации: ØКоммутация «на лету» (cut-through; Ø Бесфрагментная коммутация ( fragment- free switching); ØКоммутация с буферизацией ( store-and- forward switching).

Коммутация «на лету» Три способа коммутации: Ø Поступающие пакет данных передается на выходной порт сразу после считывания адреса назначения; ØЭто означает, что могут быть пропущены пакеты с ошибками; ØСамая высокая скорость передачи.

Коммутация с буферизацией Ø Входной пакет принимается полностью, потом проверяется на наличие ошибок (по контрольной сумме) и если ошибки не обнаружены, пакет передается на выходной порт; ØОбеспечивает полную фильтрацию ошибок; ØНизкая скорость передачи.

Безфрагментная коммутация Занимает промежуточную позицию между коммутации на лету и коммутации с буферизаций: Ø Буферизуется только первые 64 байта пакета; Ø Если на этом пакет заканчивается, коммутатор проверяет в нем ошибки по контрольной сумме; Ø Если пакет длиннее, он передается на выходной порт без проверки.

Дополнительные функции ØТрансляция протоколов канального уровня; Ø Поддержка протокола Spanning Tree Protocol (STP); ØФильтрация кадров ; ØИспользования различных классов сервиса; ØПоддержка виртуальных сетей.

Коммутаторы Ø условиях Интернета, смысл WAN- В коммутаторов совсем иной. Они работают, как правило, на канальном уровне, но некоторые модели могут частично использовать функции сетевого уровня. Поэтому современный коммутатор правильнее сравнивать не с мостом, а с маршрутизатором. ØИтог: современный коммутатор напоминает скоростной маршрутизатор, а классический коммутатор – скоростной мост.

Коммутаторы ØСовременный коммутатор декодирует пакеты данных, определяя адреса сетевого уровня, который разными способами (например, протоколами ARP ) сопоставляется с портом коммутатора. Последующие пакеты данных от того же отправителя к тому же получателю коммутируются уже на канальном уровне, в то время как маршрутизаторы делают это на сетевом уровне. Кроме того, коммутаторы не принимают участия в протоколах маршрутизации.

Коммутация на уровне 3 ØДобавляя в коммутаторы средства работы с адресами сетевого уровня , производители сетевого оборудования создают устройства, часто называемые коммутаторами третьего уровня (layer-3 switch). Три основных варианта: Ø маршрутизирующие коммутаторы ( routing switches); Øкоммутаторы потоков (flow switching); Ø коммутирующие маршрутизаторы ( switched routing).

Традиционная маршрутизация Ø Расчет маршрута и обработка пакетов полностью осуществляется программами уровня 3 (сетевой уровень модели OSI). ØПосле принятия решения о маршрутизации пакеты передаются аппаратным интерфейсам уровня 2.

Маршрутизирующие коммутаторы Основные функциональные возможности маршрутизирующего коммутатора можно разделить на три основные категории: 1. Определение маршрута. построение и сопровождение таблицы маршрутов с помощью протоколов типа RIP и OSPF с целью определения топологии сети. 2. Пересылка пакетов адресату после определения пути. Уменьшение значения TTL, определение MAC-адреса, вычисление контрольной суммы IP.

Маршрутизирующие коммутаторы 3. Специальные сервисы. Эта категория включает все функции, не входящие в число базовых функций маршрутизатора: трансляция пакетов, инкапсуляция, задание приоритетов, идентификация, фильтрация и т. п.

Коммутаторы потоков (1) Ø Базовой концепцией коммутации потоков является обнаружение продолжительных потоков данных между двумя IP-узлами. Ø Когда поток определяется программами уровня 3, между конечными точками организуется коммутируемое соединение и в дальнейшем поток управляется работающим на уровне 2 оборудованием (традиционные коммутаторы).

Коммутирующие маршрутизаторы ØОни программно-модернизируемые, чтобы можно было использовать режимы tag-edge router или tag switch в зависимости от местоположения маршрутизатора в сети. Ø Tag-edge router – маршрутизатор, расположенный на границе сети и добавляющий адресную информацию в форме идентификаторов фиксированной длины , называемых тегами, в пакеты, передаваемые в сеть.

Коммутирующие маршрутизаторы ØTag switch представляет собой маршрутизатор или коммутатор, устанавливаемый внутри сети и использующий теги для определения маршрута для передачи каждого пакета через сеть. Ø И спользование тегов снижает сложность декодирования адресной информации и просмотр таблиц при рассылке пакетов.

Перспективы Ø Коммутируемые технологии сетевого уровня еще слишком молоды для того, чтобы определить наиболее эффективные сферы применения каждой из них. Ø Маршрутизирующие коммутаторы обеспечивают простоту и п оскольку устройства этого класса не используют новых протоколов или стандартов, их легко установить в существующие сети.

Перспективы Ø Коммутаторы потоков и коммутирующие маршрутизаторы используют патентованные технологии и протоколы, поэтому их разработка и использование могут быть ограничены.

МАРШРУТИЗАТОРЫ

Маршрутизаторы (Routers) 1) • В среде, где несколько сегментов с различными протоколами и архитектурами , мосты не всегда гарантирует быструю связь между сегментами. • Для сложной сети необходимо устройство, которое знает не только адрес сегмента, но и определяет наилучший маршрут для передачи данных и фильтрует широковещательные сообщения.

Маршрутизаторы (2) • Маршрутизаторы представляют комбинацию аппаратного и программного обеспечений. • Аппаратно: сетевой сервер, компьютер, специальные устройство, интерфейсы различных сетей: Ethernet, Token Ring, Т 1, FR, ATM. • Программно: операционная система, протоколы маршрутизации, управляющие ПО.

Маршрутизаторы (3) • Маршрутизаторы ( routers ) работают на сетевом уровне модели OSI. • И поскольку они находятся на более высоком, чем мосты уровне, то им доступна большая информация, которая используется для оптимизации доставки пакетов. • Маршрутизаторы имея большую информацию о маршрутах, обходят более медленные или неисправные каналы связи.

Маршрутизаторы (4) • Мосты в таких случаях создают определенные проблемы, т. к. сообщения рассылаются по сегменту в целом. • Маршрутизаторы направляют к конкретным устройствам. Но они более медленные, так как должны вычислять и адрес сети, и адрес устройства. • Маршрутизаторы более защищают сеть, они могут использоваться в качестве брандмауэров.

Маршрутизаторы (5) • Маршрутизаторы являются дальнейшим развитием м остов: если мосты производят фильтрацию по МАС -адресу , то маршрутизаторы могут осуществлять фильтрацию как по аппаратному адресу (МАС-адресу), так и по сетевому адресу (IP-адресу).

Маршрутизаторы (6) • Каждый пересылаемый пакет мостом направляется во все подключенные к нему сегментам, а маршрутизатором – лишь в тот сегмент, куда подключен получатель. • Маршрутизаторы препятствуют возникновению необязательного трафика в сетевых сегментах, так как вскрывают пакеты и считывают сетевой адрес получателя.

Таблица маршрутизации (1) Маршрутизатор имеет таблицу маршрутизации, где имеется следующая информация: • Все известные сетевые адреса; • Способы связи с другими сетями; • Возможные пути между маршрутизаторами; • Стоимость передачи данных между этими путями: – Стоимость определяется несколькими параметрами: оценкой времени, расстояния или если одна линия «дороже» другой.

Таблица маршрутизации (2) • Маршрутизатор выбирает наилучший вариант маршрута , сравнивая стоимость и доступность этих вариантов. • Если в сети используется маршрутизатор, то в ней не должны быть немаршрутизируемые протоколы. • Исключает «Шторм» широковещательных пакетов , когда многоадресное сообщение насыщает сеть до максимальной пропускной способности сети.

Таблица маршрутизации (3) • Для обновления таблицы, которая должна соответствовать текущей топологии сети, необходимы алгоритмы маршрутизации. • Алгоритмы маршрутизации реализуются в протоколах маршрутизации. Последние работают поверх сетевых протоколов, например, IP или IPX , которые иногда называются маршрутизируемыми. • Другими словами, протокол маршрутизации работает поверх маршрутизируемого протокола.

Маршрутизируемые мосты и мосты-маршрутизаторы • Существуют также маршрутизир уем ые мосты , которые не собирают информацию о топологии сети и не могут выбирать оптимальные маршруты. Следовательно, истинными маршрутизаторами они не являются. • Мосты-маршрутизаторы (brouters) объединяют лучшие свойства моста и маршрутизатора. Мост- маршрутизатор для одних протоколов действует как маршрутизатор, а для других – как мост.