6.3.2 Проміжне мережеве устаткування.

Повторители і концентратори

Основна функція повторителя (repeater), як це витікає з його назви, - повторення сигналів, що поступають на його порт. Повторитель покращує електричні характеристики сигналів і їх синхронність, і за рахунок цього з'являється можливість збільшувати загальну довжину кабелю між самими видаленими в мережі вузлами.

Багатопортовий повторитель часто називають концентратором (concentrator) або хабом (hub), що відбиває той факт, що цей пристрій реалізує не лише функцію повторення сигналів, але і концентрує в одному центральному пристрої функції об'єднання комп'ютерів в мережу. Практично в усіх сучасних мережевих стандартах концентратор є необхідним елементом мережі, що сполучає окремі комп'ютери в мережу.

Відрізки кабелю, сполучаючі два комп'ютери або які або два інших мережевих пристрої, називаються фізичними сегментам, тому концентратори і повторители, які використовуються для додавання нових фізичних сегментів, є засобом фізичної структуризації мережі.

Концентратор - пристрій, у якого сумарна пропускна спроможність вхідних каналів вища за пропускну спроможність вихідного каналу. Оскільки потоки вхідних даних в концентраторі більше вихідного потоку, то головним його завданням є концентрація даних. При цьому можливі ситуації, коли число блоків даних, що поступає на входи концентратора, перевищує його можливості. Тоді концентратор ліквідовує частину цих блоків.

Ядром концентратора є процесор. Функції, що виконуються концентратором, близькі до завдань, покладених на мультиплексор. Нарощувані (модульні) концентратори дозволяють вибирати їх компоненти, не думаючи про сумісність із вже використовуваними. Сучасні концентратори мають порти для підключення до різноманітних локальних мереж.

Концентратор є активним устаткуванням. Концентратор служить центром (шиною) зіркоподібної конфігурації мережі і забезпечує підключення мережевих пристроїв. У концентраторі для кожного вузла (ПК, принтери, сервери доступу, телефони і ін.) має бути передбачений окремий порт.

Нарощувані концентратори є окремими модулями, які об'єднуються за допомогою швидкодіючої системи зв'язку. Такі концентратори надають зручний спосіб поетапного розширення можливостей і потужності мережі.

Концентратор здійснює електричну розв'язку відрізків кабелю до кожного вузла, тому коротке замикання на одному з відрізків не виведе з ладу усю мережу.

Мал. 6.11 Логічний сегмент, побудований з використанням концентраторів

Концентратори утворюють з окремих фізичних відрізків кабелю загальне середовище передачі даних - логічний сегмент. Логічний сегмент також називають доменом колізій, оскільки при спробі одночасної передачі даних будь-яких двох комп'ютерів цього сегменту, що хоч би і належать різним фізичним сегментам, виникає блокування передавального середовища. Слід особливо підкреслити, що, яку б складну структуру не утворювали концентратори, наприклад шляхом ієрархічного з'єднання (мал. 6.11), усі комп'ютери, підключені до них, утворюють єдиний логічний сегмент, в якому будь-яка пара взаємодіючих комп'ютерів повністю блокує можливість обміну даними для інших комп'ютерів. Концентратори підтримують технологію "plug and play" і не вимагають якої-небудь установки параметрів. Необхідно просто спланувати свою мережу і вставити роз'єми в порти хаба і комп'ютерів.

Планування мережі з хабом

При виборі місця для установки концентратора беруть до уваги наступні аспекти: місце розташування;

відстані;

живлення.

Вибір місця установки концентратора є найбільш важливим етапом планування невеликої мережі. Хаб розумно розташувати поблизу геометричного центру мережі (на однаковій відстані від усіх комп'ютерів). Таке розташування дозволить мінімізувати витрату кабелю. Довжина кабелю від концентратора до будь-якого з комп'ютерів, що підключаються до мережі, або периферійних пристроїв не повинна перевищувати 100м

При плануванні мережі є можливість нарощування (каскадують) хабов.

Переваги концентратора

Концентратори мають багато переваг. По-перше, в мережі використовується топологія зірка, при якій з'єднання з комп'ютерами утворюють промені, а хаб є центром зірки. Така топологія спрощує установку і управління мережі. Будь-які переміщення комп'ютерів або додавання в мережу нових вузлів при такій топології дуже нескладно виконати. Крім того, ця топологія значно надійніша, оскільки при будь-якому ушкодженні кабельної системи мережа зберігає працездатність (перестає працювати лише пошкоджений промінь). Світлодіодні індикатори хаба дозволяють контролювати стан мережі і легко виявляти неполадки.

Різні виробники концентраторів реалізують у своїх пристроях різні набори допоміжних функцій, але найчастіше зустрічаються наступні:

• об'єднання сегментів з різними фізичними середовищами (наприклад, з різними видами кабелів);

• автосегментація портів - автоматичне відключення порту при його некоректній поведінці (ушкодження кабелю, інтенсивна генерація пакетів помилкової довжини і тому подібне);

• підтримка між концентраторами резервних зв'язків, які використовуються при відмові основних;

• захист передаваних по мережі даних від несанкціонованого доступу (наприклад, шляхом спотворення поля даних в кадрах, повторюваних на портах, що не містять комп'ютера з адресою призначення);

Мости і комутатори.

Міст (bridge) - ретрансляційна система, що сполучає канали передачі даних, об'єднує різнотипні канали передачі даних в один загальний.

Міст (bridge), а також його швидкодіючий аналог - комутатор (switching hub), ділять загальне середовище передачі даних на логічні сегменти. Логічний сегмент утворюється шляхом об'єднання декількох фізичних сегментів (відрізків кабелю) за допомогою одного або декількох концентраторів. Кожен логічний сегмент підключається до окремого порту моста/комутатора. При вступі кадру на який-небудь з портів міст/комутатор повторює цей кадр, але не на усіх портах, як це робить концентратор, а тільки на тому порту, до якого підключений сегмент, комп'ютер-адресат, що містить.

Мости можуть сполучати сегменти, що використовують різні типи носіїв і сполучати мережі з різними методами доступу до каналу.

Відмінність між мостом і комутатором

Різниця між мостом і комутатором полягає в тому, що міст в кожен момент часу може здійснювати передачу кадрів тільки між однією парою портів, а комутатор одночасно підтримує потоки даних між усіма своїми портами. Іншими словами, міст передає кадри послідовно, а комутатор паралельно.

Мости використовуються тільки для зв'язку локальних мереж з глобальними, тобто як засоби видаленого доступу, оскільки в цьому випадку необхідність в паралельній передачі між декількома парами портів просто не виникає.

Коли з'явилися перші пристрої, що дозволяють роз'єднувати мережу на декілька сегментів вони були двопортовими і дістали назву мостів (bridge). У міру розвитку цього типу устаткування, вони стали багатопортовими і дістали назву комутаторів (switch). Деякий час обидва поняття існували одночасно, а пізніше замість терміну "міст" стали застосовувати "комутатор". Далі в цій темі використовуватиметься термін "комутатор" для позначення цих обох різновидів пристроїв, оскільки усе сказане нижче в рівній мірі відноситься і до мостів, і до комутаторів. Слід зазначити, що останнім часом локальні мости повністю витиснені комутаторами.

Часто мости наділяються додатковими функціями. Такі мости мають певний інтелект (інтелектом в мережах називають дії, що виконуються пристроями) і фільтрують крізь себе блоки даних, адресовані абонентським системам, розташованим в тій же мережі. Для цього в пам'яті кожного моста є адреси систем, включених в кожну з мереж. Блоки, що проходять через інтелектуальний міст, двічі перевіряються, на вході і виході. Це дозволяє запобігати появі помилок усередині моста.

Часто мости наділяються додатковими функціями. Такі мости мають певний інтелект (інтелектом в мережах називають дії, що виконуються пристроями) і фільтрують крізь себе блоки даних, адресовані абонентським системам, розташованим в тій же мережі. Для цього в пам'яті кожного моста є адреси систем, включених в кожну з мереж. Блоки, що проходять через інтелектуальний міст, двічі перевіряються, на вході і виході. Це дозволяє запобігати появі помилок усередині моста.

Мости не мають механізмів управління потоками блоків даних. Тому може виявитися, що вхідний потік блоків виявиться більшим, ніж вихідний. В цьому випадку міст не впорається з обробкою вхідного потоку, і його буфери можуть переповнюватися. Щоб цього не сталося, надлишкові блоки викидаються. Специфічні функції виконує міст в радіомережі. Тут він забезпечує взаємодію двох радіоканалів, що працюють на різних частотах. Його іменують ретранслятором.

Мости (bridges) оперують даними на високому рівні і мають абсолютно певне призначення. По-перше, вони призначені для з'єднання мережевих сегментів, що мають різні фізичні середовища, наприклад для з'єднання сегменту з оптоволоконним кабелем і сегменту з коаксіальним кабелем. Мости також можуть бути використані для зв'язку сегментів, що мають різні мережеві протоколи.