logo search
Информатика 2 семестр / лекции / Локальные и глобальные сети ЭВМ

Сетевое оборудование

Сетевая карта(адаптер) – это контроллер, подключаемый в слот расширения материнской платы компьютера, предназначен для передачи сигналов в сеть и приема сигналов из сети.

Терминатор– это резистор номиналом 50 Ом, который производит затухание сигнала на концах сегмента сети.

Повторитель(Repeater) – устройство сети, усиливает и заново формирует форму входящего аналогового сигнала сети на расстояние другого сегмента. Повторитель действует на электрическом уровне для соединения двух сегментов. Повторители не распознают сетевые адреса.

Мультиплексор– это устройство, которое позволяет из нескольких низкоскоростных каналов связи сделать один скоростной. Мультиплексор обеспечивает независящий обмен информацией сразу по нескольким каналам связи. Это устройство центрального офиса, которое поддерживает несколько сотен цифровых абонентских линий. Мультиплексоры посылают и получают абонентские данные по телефонным линиям, концентрируя весь трафик в одном высокоскоростном канале для передачи в Internet или в сеть компании.

Концентратор(Hub) – физическое устройство (рис. 1.23), имеющее несколько портов подключенных по витой паре, у каждого порта свой MAC-адрес (число подключений N = 4, 8, 16, 24, 48). При получении сообщения на один из своих портов концентратор пересылает его на все остальные (широковещание). Различают концентраторы активные и пассивные. Активные концентраторы усиливают полученные сигналы и передают их. Пассивные концентраторы пропускают через себя сигнал, не усиливая и не восстанавливая его. Работает на физическом (1) уровне OSI.

Рис. 1.29. 4-портовый сетевой концентратор

Основную роль при объединении сетей играет следующая группа устройств:

Мост(Bridge) – физическое устройства сети (Рис. 1 .30), которое позволяет удлинить локальную сеть или объединить несколько локальных сетей, в которых применяются различные типы передающей среды, но используются одни и те же протоколы. Имеет две сетевые карты, у него две ARP-таблицы по обе стороны. Мост может соединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых операционных систем. Работает только с MAC-адресами на канальном (2) уровне OSI. Сетевые администраторы применяют мосты также и для разбиения локальной сети на небольшие подсети с целью повышения производительности, получая возможность распределять сетевой трафик, локализовать сетевые проблемы и управлять доступом к каждой подсети. С помощью моста можно подключить кабель к оптоволокну или УКВ-оборудованию и, следовательно, его можно использовать для связи локальной сети с глобальной.

Рис. 1.30. Мост, связывающий локальные сети

Маршрутизатор(Router) – аппаратное устройство или компьютер с программным обеспечением для межсетевого обмена, работающие на более высоком уровне сетевого взаимодействия по сравнению с мостами (Рис. 1 .31).

Рис. 1.31. Виды маршрутизаторов

Маршрутизаторы позволяют локальным и глобальным сетям направлять (маршрутизировать) данные в указанные места назначения из одной сети в другую (Рис. 1 .32), а также фильтровать широковещательные сообщения. Маршрутизаторхранит в памяти не только MAC, но и IP-адреса. Работает на сетевом (3) уровне OSI. Маршрутизаторы соединяют сети, которые могут использовать различные протоколы, и обеспечивают больше коммуникационных функций, чем мосты. Они могут, например:

Рис. 1.32. Маршрутизатор, управляющий передачей пакетов

Маршрутизатор может иметь несколько точек выхода (к нему можно подсоединить несколько подсетей). Запрос из подсети TCP/IP1 в подсеть TCP/IP3 может попасть и через подсеть TCP/IP2, что обеспечивает отказоустойчивость сети (Рис. 1 .33).

Рис. 1.33. Схема соединения подсетей маршрутизаторами

Маршрутизаторы могут обмениваться между собой информацией, которая содержится в таблицах маршрутов. Чтобы пакет, который все-таки потерялся, не скитался по сети бесконечно, для него указывается параметр TTL (Time-to-live – «время жизни», по умолчанию 128 с), в течение которого DNS-серверы будут ее хранить в своей памяти (кэше) и сообщать ее по запросам других DNS-серверов. Значение TTL уменьшается на 1 при каждом прохождении через маршрутизатор.

Коммутатор(Switch) – физическое устройство предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента сети, имеющее процессор и память (энергозависимое) (Рис. 1 .34). Коммутатор может определить MAC-адрес устройства, знает адреса всех портов.

Рис. 1.34. 24-портовый сетевой коммутатор

Первоначально предназначались для выполнения функций мостов (2-й уровень модели OSI – канальный), обеспечивающих более высокую производительность, чем обычные мосты. Это достигалось за счет того, что коммутаторы могут передавать данные непосредственно в заданный сетевой порт или сегмент. В настоящее время коммутаторы некоторых производителей имеют возможности, близкие к возможностям маршрутизаторов, поскольку они анализируют адреса протокола IP и на основе этого анализа посылают сетевые пакеты по указанному маршруту. Другие коммутаторы могут определять назначение передаваемой информации в зависимости от того, какая прикладная программа ее генерирует. На Рис. 1 .35 проиллюстрирована работа коммутатора.

Рис. 1.35. Работа коммутатора

Шлюз(Gateway) – программно-аппаратный комплекс, соединяющий разнородные сети или сетевые устройства. Шлюзы позволяют решать проблемы различия протоколов или систем адресации (Рис. 1 .36). Они действует на сеансовом (5), представительском (6) и прикладном (7) уровнях модели OSI. Это фильтры для работы маршрутизаторов. С помощью шлюза можно запретить для прохождения некоторые адреса, порты, протоколы, т.е. задать политику пересылки данных в сети.

В качестве шлюза может быть:

Рис. 1.36. Шлюз, преобразующий протоколы между рабочими станциями и мэйнфреймом

Межсетевые экраны(Firewall, брандмауэры) – это шлюзы, позволяющие работать с областью данных. Их можно рассматривать как программный и/или аппаратный барьер между двумя сетями, позволяющий устанавливать только авторизованные межсетевые соединения (Рис. 1 .37). Большинство из них построено на разграничении доступов, согласно которым субъекту (пользователю, программе, процессу или сетевому пакету) разрешается доступ к какому-либо объекту (файлу или узлу сети) при предъявлении некоторого уникального, присущего только этому субъекту, элемента. В большинстве случаев этим элементом являетсяпароль. В других случаях таким уникальным элементом является микропроцессорные карточки, биометрические характеристики пользователя и т. п. FireWall может осуществлять проверку сетевого пакета: его IP-адреса, используемого протокола, порта, и даже самого файла (антивирусная проверка).

Рис. 1.37. Назначение брандмауэров

Рис.