3. Техническое обеспечение в компьютерных сетях

В вычислительных сетях используются следующие аппаратные средства.

Сетевой адаптер– плата, с помощью которой компьютер подключается к локальной сети. Выбор платы сетевого адаптера зависит от разных факторов:

протокола канального уровня (наиболее часто используется Ethernet, но могут быть примененны адаптеры, поддерживающиеTokenRing,FDDI,ATMи др.);

скорости передачи посети (Ethernetимеет 10 Мбит/с, 100 Мбит/с (FastEthernet, 1000 Мбит/с –GigabitEthernet);

типа сетевого кабеля. Тип сетевого кабеля выбирается в то же время, что ипротокол канального уровня, поскольку приобретаемый адаптер должен поддерживать соответствующую среду передачи данных. Некоторые протоколы Канального уровня рассчитаны на разные типы кабеля, и для каждого типа есть свои сетевые адаптеры. Также есть протоколы, разработанные для использования только одного типа кабеля;

типа системной шины, в которую вставляется плата адаптера (обычно PCI);

аппаратных ресурсов, запрашиваемых адаптером. Плата сетевого адаптера нуждается в свободной линии запроса на прерывание (IRQ,interruptrequestline) и обычно в адресепорта ввода/вывода или адресе памяти, либо в том и другом. Когда оцениваются сетевые адаптеры, необходимо учитывать требования адаптера к ресурсам и сами доступные ресурсы компьютера. Если на ПК работает технологияPlugandPlay, то компьютер сам динамически назначает аппаратные ресурсы адаптеру;

класса компьютера, использующего сетевой адаптер: сервер/рабочая станция, домашний/офисный. Функции сетевых адаптеров на серверах и рабочих станциях одинаковы, но есть сетевые платы, специально предназначенные для для подключения к серверам. Некоторые адаптеры используют протоколы, подобные GigabitEthernet, которые предназначены только для серверов;

требований к электропитанию. Требуется оценить, достаточна ли мощность источника питания при установке дополнительной платы сетевого адаптера;

наличия соответствующих драйверов.Сейчас все операционные системы содержат драйверы для большинства сетевых адаптеров, но для очень старых плат или адаптеров от малоизвестных фирм драйверов в системе может не быть, и тогда надо его купить.

Репитер(повторитель) – устройство для усиления сигналов в сети в том случае, если длина сегмента сети превышает допустимую. В современной сети очень редко можно увидеть отдельно стоящий репитер. Как правило, его функции встроены в другое устройство – концентратор или коммутатор.

Концентратор– это устройство, выполняющее функции связующего звена для кабеля в сети с топологией “звезда”. Каждый компьютер отдельным кабелем подключен к центральному концентратору. Концентратор отвечает за распространение трафика, пришедшего на любой из портов, через все остальные порты. В зависимости от кабеля в концентраторе могут быть применены электрические схемы, оптические компоненты или другие технологии для распределения входящего сигнала между всеми выходными портами. Внешне концентратор представляет собой коробку с пронумерованными портами, к которым подключается кабель. Порты могут быть стандартными гнёздамиRJ-45 для сетей на основе витой пары, гнёздами подST– коннекторы для оптоволоконного кабеля или разъёмами под любые другие виды коннекторов, применяемых в сетях с тополгией "звезда". Термин "концентратор" употребляется для сетиEthernet. Некоторые интеллектуальные концентраторы запоминают физический адрес сетевой платы, связанной с отдельным портом. Эти К могут быть заранее запрограммированы с помощью статического списка адресов, соответствующих ПК, или установить это соответствие самостоятельным поиском. Установленное соответствие статических адресов может быть использоано для закрытия доступа к сети некоторым пользователям. Если ПК с физическим адресом\. не указанным в этом списке, попытается подключиться к сти, ПК сможет изолировать этот порт. После изолирования этот ПК не сможет подсоединиться к ПК, подключеннму к другому порту концентратора. Не все порты конц-ра служат для подключения ПК. Одним из портов может быть интерфейс сетевых устройств (AUI0attachmenunitinterface), позволяющий подключить другой концентратор, мост или маршрутизатор.

Концентраторы бывают пассивные и активные (ретранслирующие) – с функциями усиления сигналов.

Репитеры, концентраторы и мосты соединяют сегменты сети на физическом и канальном уровнях модели OSI.

Маршрутизатор (роутер)– устройство, определяющее маршрут передачи пакетов в сети в соответствии с заданным адресом. Маршрутизаторы работают на сетевом уровне, поэтому они способны интегрировать разнородные сети. Например, соединитьEthernetиTokenRing. Выбор маршрутизатора зависит от протокола. Наиболее широко применяетсяInternetProtocol(IP, межсетевой протокол), лежащий в основеInternet. Однако некоторые локальные сети используют на сетевом уровне протоколInternetworkPacketExchange(IPX, межсетевой обмен пакетами). Маршрутизаторы изолируют трафик в отдельных ЛВС, передавая только пакеты, адресованные системам в других ЛВС.

Коммутатор – это многопортовое устройство, у которого каждый порт связан с отдельным сегментом сети. Внешне похожий на концентратор, коммутатор принимает входящий трафик через свои порты, но в отличие от концентратора, который передаёт исходящий трафик через множество портов, коммутатор передает трафик только через один порт, необходимый для достижения места назначения. Основная роль коммутаторов состоит в коммутации каналов, заключающейся в соединении на своих внутренних шинах входных и выходных цепей . в зависимости от того, куда направляются данные. Иногда коммутация осуществляется с помощью буферов, без непосредственного электрического соединения.

Коммутатор обычно значительно более сложное и дорогое устройство, чем концентратор. Иногда для названия того и другого используется термин HUB, что в переводе с английского означает центр, основа, сердце. При использовании терминаHUBчасто непонятно, о чем идетречь, о коммутаторе или концентраторе. Путаница возникает также из-за того, что концентраторы иногда выполняют функции коммутации, а коммутаторы выполняют функции маршрутизации. Поэтому для понимания того, что есть что, надо меньше обращать внимания на название устройства, а больше на набор функций, которые оно выполняет. Коммутатор ЛВС (LANSwitch) позволяет конфигурировать сети неограниченного размера. Коммутаторы функционируют на канальном уровне, но могут поддерживать и любой протокол сетевого уровня и выполнять функции маршрутизации. СовременныйSwitchявляется одновременно и маршрутизатором, и коммутатором. Преимущество коммутатора заключается в том, что он управляет сетевым трафиком. Когда концентратор производит широковещательную передачу всех кадров во все подсоединённые к нему сегменты, то каждый ПК должен остановиться и прслушать среду во избежание конфликтов. Коммутатор же передаёт трафик толе одному сегменту, не активизируя остальные сегменты. Фактически, можно продолжить обмен данными с другими сегментами. Коммутация делает возможным резервирование более широкой полосы прпусканиядля приложений, требующих интенсивного трафика. С помощью коммутации каждый порт может иметь свой канал , допустим, на 10 Мбит/с, в то время как в концентраторе все порты одновременно используют один и тот ж канал на 10 Мбит/с (или на др. скорсти).

Применение коммутации позволяет соединить вместе несколько сетей и воспользоваться преимуществами связи без помех, возникающих вледствие совместного использования полосы пропускания. Роль коммутатора гораздо сложнее, чем было рассмотрено.. Как правило, к портам коммутатора концентраторы подключаются для того, чтобы каждый сегмент сети имел собственный порт. В зависимости от местоположения ком-ра в сети, их можно использовать для изолирования частей сети на уровне рабочих групп или магистрали. Поэтому различают коммутаторы рабочих групп и магистральные коммутаторы.

Модемы служат для передачи данных по аналоговым (телефонным) каналам связи.

Объединение сетей. Самый простой вариант объединения - объединение одинаковых сетей в пределах ограниченного пространства. В пределах допустимой длины строится отрезок сети - сетевой сегмент. Для объединения сетевых сегментов используются мосты - отдельные ЭВМ со специальным программным обеспечением и дополнительной аппаратурой. Мост может объединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых операционных систем. Работу моста в сети Ethernet можно описать так: когда в сети с мостами выполняется широковещательная передача, мост "слышит" её и читает MAC –адрес места назначения кадра. Если этот адрес не относится к другой сети, он его не пропускает и , наоборот, передает в другую сеть пакеты,. адресованные ей. Мост может быть организован и с помощью современного коммутатора.

Для объединения ЛВС различных типов, работающих под управлением разных протоколов и операционных систем, используются компьютеры - шлюзы. Шлюз осуществляет свои функции на уровнях выше сетевого. Он не зависит от передающей среды, но зависит от используемых протоколов обмена данными. Обычно шлюз выполняет преобразование между двумя протоколами.

Мосты и даже шлюзы конструктивно выполняются в виде плат, которые устанавливаются в компьютере. Свои функции они могут выполнять как в режиме полного выделения функций, так и в режиме совмещения их с функциями рабочей станции вычислительной сети. Сейчас выпускаются маршрутизаторы с функциями шлюзования.