Сетевое передающее оборудование проф Григорьев В А

Сетевое передающее оборудование проф. Григорьев В. А.

Цель • рассмотреть различные элементы сетевого передающего оборудования. • изучить назначение оборудования локальных сетей, включая: • сетевые адаптеры, повторители, модули множественного доступа (MAU), концентраторы, мосты, маршрутизаторы, мосты - маршрутизаторы, коммутаторы и шлюзы; • объяснить принципы работы оборудования локальных сетей. 2

Содержание: Часть 1. Передающее оборудование локальных сетей. – сетевые адаптеры; – повторители; – модули множественного доступа; – концентраторы; – мосты; – маршрутизаторы; – Мосты - маршрутизаторы; – коммутаторы; – шлюзы. 3

Часть 1. Сетевые адаптеры • Сетевая карта или сетевой адаптер - это плата расширения, вставляемая в разъем материнской платы компьютера, предназначенная для передачи сетевого сигнала. Основные компоненты, необходимые для сетевого соединения: - коннектор, соответствующий сетевой передающей среде; - трансивер; - контроллер, поддерживающий подуровень MAC канального уровня OSI; - микропрограммное обеспечение. 4

Часть 1. Сетевые адаптеры Рис. 1. Сетевые адаптеры Некоторые сетевые платы изготавливаются с несколькими разъемами, и поэтому могут использоваться с различными типами среды. 5

Сетевые адаптеры • Для каждого сетевого адаптера необходимы определенные сетевые драйверы, соответствующие методу доступа к сети, формату инкапсуляции данных, типу кабельной системы и физической (MAC) адресации. • В программных драйверах реализуются стандарты многоуровневых сетевых коммуникаций, заданные эталонной моделью OSI. • Драйверы позволяют сетевому адаптеру выполнять передачу данных на Физическом (Уровень 1) и Канальном (Уровень 2) уровнях. 6

Часть 1. Сетевые адаптеры • Сетевые адаптеры характеризуются: - разрядностью: 16 бит, 32 бита и 64 бита; - шиной данных, ISA, EISA, VL-Bus, PCI и др; - поддерживаемой сетевой средой передачи; - скоростью работы: Ethernet 10 Mbit, Fast Ethernet 100 Mbit, и т. д. ; - поддержка режима Full. Duplex для витой пары; - MAC адресом (MAC-адрес имеет длину 6 байт и обычно записывается в шестнадцетиричном виде, например: 12: 34: 56: 78: 90: AB. Первые три байта адреса определяют производителя, например: 00: 0 C Cisco, 00: 40: B 4 3 COM ); 7

Назначение блока контроллера MAC Общая задача блока контроллера MAC и программно-аппаратных средств – правильно упаковать адреса источника и назначения (физические адреса передающего и принимающего сетевых адаптеров), передаваемые данные и контрольную сумму. Контроллер MAC работает на подуровне MAC Канального уровня OSI и форматирует фреймы. Кроме этого, блок контроллера функционирует на подуровне LLC того же уровня и выполняет следующие задачи: • инициирует коммуникационный канал между двумя узлами; • обеспечивает целостность канала и надежную передачу данных; • следит за тем, чтобы сетевые адаптеры на обоих коммуникационных узлах выдерживали паузу, равную 9, 6 мкс между приемом одного фрейма и передачей последующего, для того чтобы у обоих адаптеров был небольшой запас времени на правильное переключение между режимами приёма и передачи. 8

• Блок контроллера MAC и программно-аппаратные средства настроены на конкретную сетевую технологию, например: • Ethernet; • Fast Ethernet; • Gigabit Ethernet; • 10 Gigabit Ethernet; • Token Ring; • Fast Token Ring; • FDDI; • ATM 9

• Беспроводные сетевые адаптеры - обеспечивает передачу данных в одном из двух режимов: - выделенное, равноправное взаимодействие с другим беспроводным адаптером; - взаимодействие с точкой доступа. Рис. 2. Беспроводной сетевой адаптер 10

Часть 1. Сетевые адаптеры • Подключение к сетям Fast Ethernet через USBпорт: - адаптер поддерживает стандарты USB 1. 1 и IEEE 802. 3; - оснащен стандартным RJ-45 разъемом для подключения экранированной и неэкранированной витой пары; - защищен от помех. Рис. 3. USB-Ethernet адаптер 11

Часть 1. Повторители • Повторитель - соединяет два или несколько кабельных сегментов и ретранслирует любой входящий сигнал на все другие сегменты. Рис. 4. Однопортовый повторитель 12

Часть 1. Повторители • Повторитель передает данные на физическом уровне OSI и выполняет следующие функции: - фильтрует искажения сигнала или шум, вызванный радио или электромагнитными помехами; - усиливает входящий сигнал и восстанавливать его форму для более точной передачи; - синхронизирует сигнал (в сетях Ethernet); - воспроизводит сигнал на всех кабельных сегментах. 13

Часть 1. Повторители • Повторитель позволяет решить следующие основные задачи: - удлинить кабельную систему - распознать сетевую ошибку и отключить сегмент кабеля; - соединить сегменты, работающие с разной передающей средой (например, подключить сегмент 10 Base. T к сегменту 10 Base 2 или сегмент 10 Base 2 к сегменту 10 Base 5); 14

Часть 1. Повторители • Многопортовый повторитель - соединяет два и более кабельных сегментов и ретранслирует любой входящий сигнал на все другие сегменты. Рис. 5. Многопортовый повторитель 15

Часть 1. Повторители ! Рис. 6. Схема подключения оборудования к многопортовому повторителю 16

Часть 1. Модули множественного доступа • • Модули множественного доступа - (multistation access unit, MAU) выполняют функции центрального концентратора в сети с маркерным кольцом. Интеллектуальный модуль множественного доступа (SMAU), обладает возможностью находить неисправности в соединениях с рабочими станциями и изолировать неисправные станции от всей сети. 17

Часть 1. Модули множественного доступа • MAU используются исключительно в сетях с маркерным кольцом и выполняют следующие функции: - соединяют рабочие станции в логическое кольцо в рамках физической звездообразной топологии; - передают по кольцу маркер и фреймы; - усиливют информационные сигналы; - соединяют в последовательные цепочки для расширения маркерного кольца; - обеспечивають правильное перемещение данных; - отключают порты, связанные с неисправными узлами. 18

Часть 1. Модули множественного доступа Рис. 7. MAU, соединяющий рабочие станции в сети с маркерным кольцом 19

Часть 1. Концентраторы • Концентратор - это сетевое устройство, к которому в звездообразной топологии подключаются рабочие станции Рис. 8. Концентраторы 20

Часть 1. Концентраторы • Концентраторы выполняют следующие функции: - являются центральным устройством, через которое соединяется множество узлов сети; - позволяют большое количество компьютеров соединять в одну или несколько локальных сетей; - обеспечивают связь различных протоколов (например, преобразование протокола Ethernet в протокол FDDI и обратно); - обеспечивают соединение между различными типами передающей среды; - позволяют централизовать сетевое управление и структуру. 21

Часть 1. Концентраторы • Концентраторы поддерживают следующие технологии локальных сетей: - Ethernet; - Fast Ethernet; - Gigabit Ethernet; - 10 Gigabit Ethernet; - FDDI; - Token Ring. 22

Часть 1. Концентраторы Рис. 9. Сеть на основе концентраторов 23

Часть 1. Мосты • • Мост - это сетевое устройство, соединяющее между собой сегменты локальной сети. Мост работает на подуровне MAC канального уровня OSI и, перехватывая весь сетевой трафик, анализирует целевой адрес каждого фрейма определяя, следует ли пересылать данный фрейм в следующую сеть. 24

Часть 1. Мосты • Мосты позволяют решать следующие задачи: - расширить локальную сеть в случае, когда достигнут лимит на максимальное количество соединений (например, если сегмент Ethernet имеет 30 узлов); - расширить локальную сеть и обойти ограничения на длину сегментов (например, если нужно нарастить сегмент Ethernet на тонком кабеле, который уже имеет длину 185 м); - сегментировать локальную сеть для ликвидации узких мест в сетевом трафике; - предотвратить неавторизованный доступ к сети. 25

Часть 1. Мосты • Беспроводной мост - представляет собой точку доступа, которая взаимодействует с компьютерами, снабженными беспроводными сетевыми адаптерами. Беспроводной мост может выбирать скорость обмена с каждым беспроводным адаптером и поэтому в зависимости от условий передачи он может одному адаптеру передавать данные со скоростью 11 Мбит/с, а другому – со скоростью 2 Мбит/с. Рис. 10. Беспроводной мост 26

Часть 1. Мосты Рис. 11. Сеть с мостом 27

• Мосты работают на подуровне MAC Канального уровня OSI, поскольку они считывают исходный и целевой физические адреса фрейма. • Мост перехватывает весь сетевой трафик и анализирует целевой адрес каждого фрейма определяя, следует ли пересылать данный фрейм в следующую сеть. • В процессе своей работы мост просматривает МАС-адреса передаваемых через него фреймов и строит таблицу известных целевых адресов. • Если мост знает, что фрейм предназначен для узла, который находится в том же сегменте что и отправитель фрейма, он отбрасывает фрейм, поскольку тот не нуждается в дальнейшей пересылке. • Если мост знает, что целевой адрес располагается в другом сегменте, он транслирует фрейм только в нужный сегмент. • Если мосту не известен целевой сегмент, он передает фрейм во все сегменты, за исключением исходного сегмента, и этот процесс называется лавинной маршрутизацией (адресацией) (flooding). 28

Часть 1. Мосты Рис. 12. Использование мостов для каскадирования 29 сегментов сети

30

Часть 1. Маршрутизаторы • Маршрутизатор - это сетевое устройство, соединяющее между собой локальной сети на сетевом уровне модели OSI. Сетевой уровень позволяет анализировать большую часть информации в пакетах. Маршрутизаторы могут направлять пакеты в конкретные сети, анализировать сетевой трафик и быстро адаптироваться к изменениям сети. Рис. 10. Маршрутизатор 31

Часть 1. Маршрутизаторы • Главные задачи, маршрутизаторы: которые могут решать - эффективно перенаправлять пакеты из одной сети в другую, устраняя ненужный трафик; - соединять соседние или удаленные сети; - связывать разнородные сети; - изолировать отдельные части сети; - защищать фрагменты сети от несанкционированного доступа. 32

Часть 1. Маршрутизаторы • Маршрутизаторы могут соединять различные сети: - Ethernet; - Fast Ethernet; - Gigabit Ethernet; - 10 Gigabit Ethernet; - Token Ring; - ATM; 33

• • Часть 1. Маршрутизаторы многопротокольные маршрутизаторы могут выполнять преобразование протоколов разнородных сетей; маршрутизаторы получают от узлов регулярные сообщения, подтверждающие адреса узлов и их присутствие в сети. маршрутизаторы пересылают пакеты по маршрутам, где трафик самый маленький и для которых минимальна стоимость использования сетевых ресурсов. Маршрут с наименьшей стоимостью определяется следующими факторами: - расстоянием или длиной пути; - нагрузкой в следующем пункте ретрансляции; - имеющейся пропускной способностью; - надежностью маршрута. 34

• • Часть 1. Маршрутизаторы Программные средства маршрутизатора представляют один или несколько перечисленных факторов в виде единого параметра, называемого – метрикой. Для вычисления метрики могут использоваться следующие величины в любых комбинациях: - количество входящих пакетов, ожидающих обработки, на определенном порту; - количество пакетов, которые маршрутизатор может обработать в течение определенного интервала времени; - размер пакета; - пропускная способность (скорость) между двумя взаимодействующими узлами; - доступность (работоспособность) некоторого 35 сегмента сети.

Часть 1. Маршрутизаторы • • Для статической маршрутизации необходимы таблицы маршрутизации, которые создает сетевой администратор. В них указываются фиксированные (статические) маршруты между любыми двумя маршрутизаторами. Динамическая маршрутизация выполняется независимо от сетевого администратора. 36

Часть 1. Маршрутизаторы • Протоколы динамической маршрутизации позволяют маршрутизаторам автоматически выполнять следующие операции: - находить другие доступные маршрутизаторы в остальных сетевых сегментах; - определять с помощью метрик кратчайшие маршруты к другим сетям; - определять моменты, когда сетевой путь к некоторому маршрутизатору недоступен или не может использоваться; - повторно находить маршрутизатор и сетевой путь после устранения сетевой проблемы в этом пути. 37

Часть 1. Маршрутизаторы • Протоколы маршрутизации: - Routing Information Protocol (RIP) – определяет число ретрансляций между маршрутизаторами; - Open Shortest Path First (OSPF) – построение таблицы маршрутизации. 38

Часть 1. Маршрутизаторы Область Б 39 Рис. 11. Границы областей, используемые протоколом

Часть 1. Маршрутизаторы 40 Рис. 12. Пересылка пакетов с помощью маршрутизатора

Часть 1. Маршрутизаторы • Беспроводной маршрутизатор Cisco CWN-B 49 G поддержка расширенного протокола 802. 11 g+; u поддерживает системы шифрования WEP с 64 -, 128 - и 152 -разрядными ключами; u технологию защищенного доступа Wi-Fi Protected Access (WPA); u четырехпортовый коммутатор с портами 10/100 Base-TX и 41 Рис. 13. Маршрутизатор беспроводная точка доступа. u

Часть 1. Мосты -маршрутизаторы • • Мост-маршрутизатор (brouter) – это сетевое устройство, в некоторых случаях исполняющее функции моста, а в других случаях – функции маршрутизатора. Мост-маршрутизатор может выполнять следующие функции: - эффективно управлять пакетами в сети со многими протоколами, включая протоколы, которые являются маршрутизируемыми, и протоколы, которые маршрутизировать нельзя; - уменьшать нагрузку на каналы, изолируя и перенаправляя сетевой трафик; - соединять сети; - обеспечивать безопасность некоторых фрагментов сети, контролируя доступ к ним. 42

Часть 1. Коммутаторы • Коммутаторы (switch) - обеспечивают функции моста, а также позволяют повысить пропускную способность существующих сетей. Рис. 14. Коммутатор 43

Часть 1. Коммутаторы • Методы коммутации: - коммутация без буферизации пакетов; - коммутация с промежуточным хранением данных. Коммутаторы локальных сетей поддерживают следующие стандарты: - Ethernet; - Fast Ethernet; - Gigabit Ethernet; - 10 Gigabit Ethernet; - Token Ring; - FDDI; - ATM. 44

Часть 1. Шлюзы • • Шлюз (gateway) - сетевое устройство, преобразующее один протокол в другой, структурно отличный. Шлюз позволяет выполнять следующие операции: - преобразовывать широко используемые протоколы в специализированные; - преобразовывать сообщения из одного формата в другой; - преобразовывать различные схемы адресации; - связывать хост-компьютеры с локальной сетью; - перенаправлять электронную почту в нужную сеть; - соединять сети с различными архитектурами. 45

Часть 1. Шлюзы Рис. 15. Рабочая станция обращается к файлу сервера Net. Ware через шлюз, работающий на сервере 46 Windows 2000.

Список источников информации в Internet: Оборудование локальных сетей • Сетевые адаптеры www. atlant. ru/comar/printnow 2. php? id_ur=15991; www. networkmanuals. ru/index. php? c. Path=40&os. Csid=e 0 d 779 fee 82394 dca 4 ac 9713 a 0 af 2 bd 2; www. virk. ru/news/article. aspx? nodeid=c 184 a 6 fc-e 82 a-49159 d 816941 ec 6 ab 890; www. rsi. ru/news. asp? id=1000. • Повторители www. adpcom. ru/sys/net_a. shtml; www. pcweek. ru/year 1998/N 23/CP 1251/Special. Reviews/chapt 3. htm; www. networkmanuals. ru/product_info. php? products_id=837. • Модули множественного доступа www. rsi. ru/news. asp? id=1945; www. ixbt. com/tool/index. php? id=4536. 47

Список источников информации в Internet: • Концентраторы www. rsi. ru/news. asp? id=1945; www. networkmanuals. ru/product_info. php; www. ccc. ru/magazine/depot/96_02/read. html? 0102. htm; • Мосты www. adpcom. ru/sys/net_a. shtml; www. tehcom/year 1998/N 23/CP 1251/Special. Reviews/chapt 3. htm; • Маршрутизаторы www. usedcisco. ru/index. php? show=catalog&action=view&id=14; www. cisco 3600. used-new-cisco. com/article. htm; www. cisco. ru/index. php; www. daily. sec. ru/dailypblshow. cfm? rid=39&pid=12596&pos=10&stp=10; • Коммутаторы www. atlant. ru/comar/printnow 2. php? id_ur=15991; http: //www. ixbt. com/comm/wrls-compex-netpassage-27 g. shtml; 48 http: //www. rsi. ru/news. asp? id=1945.