Создание и обслуживание локальных сетей

Концентратор (также используются названия «хаб», «повторитель», «репитер») – сетевое устройство, имеющее два и более разъема (порта), которое, кроме коммутации подключенных к нему компьютеров, выполняет и другие функции, например усиление сигнала.

Концентратор служит для расширения сети, и основное его предназначение – передача поступившей на вход информации остальным подключенным к нему устройствам сети.

Все подключенные к концентратору устройства получают абсолютно одинаковую информацию, что одновременно является и недостатком устройства – наличие нескольких концентраторов в сети засоряет эфир, поскольку концентратор не видит реального адреса, по которому нужно отослать сообщение, и вынужден передавать его всем.

В любом случае концентратор выполняет свою задачу – соединяет компьютеры, находящиеся в одной рабочей группе. Кроме того, он производит анализ ошибок, в частности, возникающих коллизий. Если одна из сетевых карт приводит к возникновению частых коллизий, порт на концентраторе, к которому она подключена, может временно отключаться.

Концентратор реализует физический уровень модели ISO/OSI, на котором работают стандартные протоколы, поэтому использовать его можно в сети любого стандарта.

Существует два основных типа концентраторов.

• Концентраторы с фиксированным количеством портов (рис. 4.5) – самые простые. Выглядит такой концентратор как отдельный корпус, снабженный определенным количеством портов и работающий на выбранной скорости. Как правило, один из портов служит для связи с другим концентратором или коммутатором.

Рис. 4.5. Концентратор с фиксированным количеством портов

• Модульные концентраторы (рис. 4.6) состоят из блоков, которые устанавливаются в специальное шасси и объединяются общей шиной. Возможна также установка концентраторов, которые не связаны между собой общей шиной, например, когда существуют разные локальные сети, связь между которыми не принципиальна.

Рис. 4.6. Модульный концентратор

Модульный концентратор выглядит практически так же, как концентратор с фиксированным количеством портов. Единственное возможное отличие – пластмассовый корпус. Количество портов в таких конструкциях не обязательно должно быть одинаковым. Кроме того, каждый концентратор может работать со своей топологией сети.

Преимуществом модульного концентратора является сосредоточение всех устройств в едином центре управления. Это позволяет быстро делать соответствующие настройки в случае любых изменений в сети.

Поскольку для создания сети в основном используют коаксиальный кабель и кабель на основе витой пары, соответственно существуют и концентраторы с BNC– и RJ-45-портами.

В зависимости от сложности концентратора на нем может присутствовать консольный порт (рис. 4.7), с помощью которого, используя специальное программное обеспечение, можно изменять некоторые параметры, конфигурировать порты или считывать их статистику.

Рис. 4.7. Концентратор с консольным портом (в левой части)

Концентраторы могут содержать разное количество портов – от 5 до 48. Чем их больше, тем дороже и функциональнее устройство. В частности, существуют конструкции, позволяющие управлять концентратором напрямую (то есть не используя консольный порт) или поддерживающие резервную линию соединения с другими устройствами.

Часто на концентраторе есть дополнительный порт, через который можно соединять другие сегменты сети, в частности сеть на коаксиальном кабеле, на основе витой пары или радиосеть.

4.3. Мост

Мост (также используются названия «свич», «переключатель») представляет собой довольно простое устройство (рис. 4.8), основное предназначение которого – разделение двух сегментов сети с целью увеличения ее общей длины (соответственно количеству подключенных повторителей) и преодоления при этом ограничения сетевой топологии.

Рис. 4.8. Беспроводной мост

В отличие от концентраторов, мост умеет передавать отдельные (отфильтрованные) пакеты, что позволяет уменьшить трафик информации.

Как правило, мост имеет два или больше портов, к которым подключают сегменты сети. Анализируя адрес получателя пакета, он может фильтровать сообщения, предназначенные другому сегменту. Пакеты, предназначенные для родного сегмента, устройство попросту игнорирует, что также уменьшает трафик.

Для построения сети используют три типа мостов:

• локальный – работает только с сегментами одного типа, то есть имеющими одинаковую скорость передачи данных;

• преобразующий – предназначен для того же, что и локальный мост, также работает с разнородными сегментами, например Token Ring и 100Base;

• удаленный – соединяет сегменты, расположенные на значительном расстоянии друг от друга, при этом могут использоваться любые средства соединения, например модем.

Мост может использоваться как в проводных, так и в беспроводных сетях.

4.4. Коммутатор

Коммутатор (рис. 4.9) объединяет в себе возможности концентратора и моста, а также выполняет еще некоторые полезные функции.

Рис. 4.9. Коммутатор

Например концентратор, получив от какой-либо сетевой карты пакет данных, не зная о том, кому он адресован, рассылает его по всем подключенным к нему сетевым устройствам. Не сложно представить, какой создается трафик, если в сети существует не один, а несколько концентраторов.

Коммутатор – более интеллектуальное устройство, которое не только фильтрует поступающие пакеты, но, имея таблицу адресов всех сетевых устройств, точно определяет, какому эти пакеты предназначены. Это позволяет ему передавать информацию сразу нескольким устройствам.

Поэтому для организации разветвленной сети концентраторы и коммутаторы используют совместно. Первые – для объединения компьютеров в одну группу, вторые – для организации эффективного обмена информацией между ними.

Коммутаторы работают на канальном уровне, что позволяет использовать их не только в разных типах сетей, но и объединять различные сети в одну.

Коммутатор может использоваться как в проводных, так и в беспроводных сетях.

4.5. Маршрутизатор

Главная задача маршрутизатора (роутера) – разделение большой сети на подсети. Он выполняет множество полезных функций и обладает большими возможностями. В нем сочетаются концентратор, мост и коммутатор. Кроме того, добавляется возможность маршрутизации пакетов. В связи с этим маршрутизатор (рис. 4.10) работает на более высоком уровне – сетевом.

Рис. 4.10. Беспроводной маршрутизатор

Таблица возможных маршрутов движения пакетов все время обновляется, что дает маршрутизатору возможность выбирать самый короткий и самый надежный путь доставки сообщения.

Одной из ответственных задач является связь разнородных сетевых сегментов локальной сети. С помощью маршрутизатора также можно организовывать виртуальные сети, каждая из которых будет иметь доступ к тем или иным ресурсам, в частности к Интернету.

Организация фильтрования широковещательных сообщений в маршрутизаторе выполнена на более высоком уровне, чем в коммутаторе. Все протоколы, которые использует сеть, беспрепятственно принимает и обрабатывает процессор маршрутизатора. Даже если попался незнакомый протокол, устройство быстро научится с ним работать.

Маршрутизатор может использоваться в проводных и беспроводных сетях. Часто функции маршрутизации ложатся на беспроводные точки доступа.

4.6. Модем

Модем также является сетевым оборудованием, и его до сих пор часто используют для организации выхода в Интернет.

Слово «модем» – сокращение от «модулятор» и «демодулятор».

Модем представляет собой устройство, которое имеет цифровой интерфейс связи с компьютером и аналоговый интерфейс для связи с телефонной линией (цифро-аналоговые и аналогово-цифровые преобразования).

Модем состоит из процессора, памяти, аналоговой части, ответственной за сопряжение с телефонной сетью, и контролера, который всем управляет.

Обмен информацией происходит по обычной телефонной линии в диапазоне частот 300-3400 Гц. Преобразование аналогового сигнала осуществляется достаточно просто – с определенной частотой его характеристики измеряются и записываются в цифровой форме по определенному алгоритму. В обратной последовательности идет преобразование цифровой информации.

Модемы бывают двух типов: внешние (рис. 4.11) и внутренние (рис. 4.12). Внутренние представляют собой плату расширения, которую обычно устанавливают в PCI-слот. Внешний же модем может подключаться к компьютеру через LPT-, СОМ-, USB-порт или вход сетевой карты.

Рис. 4.11. Внешний модем