Физически компоненти на мрежата

Физически компоненти на мрежата: преносни среди и устройства за свързване. Преносни среди: кабел, лазер, инфрачервени лъчи, безжични радио- и сателитни- / микровълнови комуникации. Устройства за свързване: повторител, хъб, мост, маршрутизатор, суич.

1. Физически компоненти на мрежата: преносни среди и устройства за свързване.

Това са компонентите, необходими за свързване на КС в мрежа. Тези компоненти могат да бъдат от една страна изключително прости и евтини – цялата преносна среда и устройствата за свързване представляват няколко мрежови интерфейсни карти (Network Interface Cards - NICs) и кабел за Ethernet мрежа. От друга страна, мрежата може да бъде и достатъчно сложна, като изисква ползване услугите на мрежови архитект, който да определи преносната среда и устройствата за свързване за такава мрежа. Само за бегла представа – една такава сложна мрежа може да достигне цена за изграждането й до няколко милиона.

Мрежовата интерфейсна карта или още наричана адаптер представлява електронен модул за свързване на дадена КС към определен тип мрежа. Тя е устройство от физическия слой, а програмите, осъществяващи връзката между тази карта и операционната система на КС– управляващите програми, работят в каналния слой на OSI модела. Мрежовата карта преобразува паралелния сигнал от системната шина, произведен от КС в последователна (серийна) форма, която се изпраща по мрежовия кабел. Предаваните по този начин единици и нули се преобразуват в електрически импулси, светлинни импулси, радиовълни или друга схема за предаване на сигнали, използвана от дадената преносна среда. Другата важна част от мрежовия интерфейс е приемно - предавателното устройство, наричано трансивър. Той е вграден в мрежовата карта за някои видове, а при други мрежови карти чрез конектор се свързва към картата. Освен ролята й да подготвя данните за изпращане към преносната среда, мрежовата карта отговаря за управлението на потока от данни между отделните КС в мрежата и преносната среда, както и за приемане на входящите данни.

Мрежовата интерфейсна карта за дадена мрежа се избира да отговаря на следните изисквания:

  • Мрежова архитектура;
  • Тип на преносната среда – коаксиален кабел – дебел или тънък, усукана двойка, като конекторът на картата трябва да съвпада с буксата на кабела;
  • Скорост на предаване на данните – картата и устройствата в мрежата трябва да имат еднакви скорости на предаване на данните или картата да бъде с по-висока скорост от тази на компонентите на мрежата;
  • Тип на свободен разширителен слот – избира се винаги по-бързата интерфейсна шина, ако са свободни повече от една – например ISA и PCI: ще изберем PCI, защото е по-бърза като шина. Тук само ще ги отбележим: ISA, EISA, PCI, MCA (за КС на IBM), PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) – наричана още PC Card. Срещат се макар и много рядко, но съществуват такива с интерфейс към SCSI шина и към USB шина;
  • Операционна система – използваната карта трябва да работи с програми (драйвери) за използваната от потребителя операционна система.

При конфигурирането на дадена мрежова карта, за да работи правилно в мрежата, трябва да се установи следното:

  • Прекъсване – IRQ линия (IRQ3 или IRQ5) обикновено. Това се извършва апаратно чрез джъмпери или DIP-превключватели, или чрез програмно конфигуриране, доставено с картата;
  • Входно / изходен адрес на тази карта – за определяне на входно-изходния канал за прехвърляне на данните между централния процесор и хардуерното устройство;
  • Адрес от оперативната памет за тази карта, на който адрес се запаметява местоположението на тази карта, използвано за съхранение на приеманите или на изпращаните данни.

2. Преносни среди: кабел, лазер, инфрачервени лъчи, безжични комуникации-радио и сателитни/микровълнови.

Най-често срещаната преносна среда е кабелът –меден кабел с чистота на медта 99,999%. Съществуват и по-нови, съвременни форми на преносна среда – т.н. безжични връзки: лазерни лъчи, инфрачервени лъчи, радиовълни, микровълни, сателитни връзки.

2.1. Типове кабели: тук ще дефинираме основните типове кабели за свързване на КС в мрежа. Могат да се дефинират следните основни типове: коаксиален кабел, усукана двойка, оптично влакно.

2.1.1. Коаксиален кабел: Кабел със сърцевина мед с посочената по-горе чистота на метала, многожичен или едножичен дебел проводник за жило. Сигналът се предава по медта, която е увита в изолатор. Около изолатора има друг проводник – във вида на метално фолио или оплетка от тънки метални проводници, разположен по цялата дължина на кабела. Оттук и неговото име: co-axial, защото по цялата дължина вървят два физически кабела и то съвместно – co, единият за сигнала, другият свързан към земя, при това по една и съща ос – axis. Външният проводник е екран срещу всякакви появили се електромагнитни смущения – ЕМІ. Всички тези компоненти отвън са обвити в защитна външна обвивка от пластмаса – поливинилхлорид (РVС), гума или негорим материал – например тефлон. Видовете коаксиални кабели наброяват няколко хиляди от различни производители, но става ли въпрос за компютърни мрежи, това са следните типове:RG-8(RG-Register Grade) и RG-11: Thicknet за 10Base5, RG-58A/U:Thinnet за 10Base2, RG58-C/U Thinnet за 10Base2(за военни цели), RG62: за ARCnet мрежи. В първите реализации на Ethernet коаксиалният кабел беше най-използваният, но беше изместен от усуканата двойка. Свързва се към мрежовата карта чрез BNC конектори.

2.1.2. Кабел усукана двойка: Под външната защитна опаковка са скрити усукани по двойки изолирани един от друг медни проводници, като по този начин се предотвратяват паразитните кръстосани шумове. Последните се дължат на влиянието на сигнала по единия проводник върху сигнала по съседния проводник. Има два типа такива кабели:

  • UTP (Unshielded Twisted-Pair – неекранирана усукана двойка), използвани основно в телефонните комуникации и повечето Ethernet мрежи;
  • STP (Shielded Twisted-Pair – екранирана усукана двойка), използвани в Token Ring и Apple Talk мрежи.

Разликата между двата типа кабели „усукана двойка” е добавяне на екраниране, което намалява значително външните ЕМІ(електромагнитни смущения). Но това увеличава затихването на сигнала и може да окаже влияние върху съпротивлението на поводника, предизвиквайки загуба на данни.

UTP кабелите са относително евтини спрямо всеки от коаксиалните, по-гъвкави при работа с тях от коаксиалните, използват конектори RJ-45 и RG-11. Най-често намират приложение при звездната технология на мрежите. Произвеждат се в две разновидности: стандартна и огнеупорна (за изолацията отгоре).

STP кабелите са с медна оплетка или фолио върху изолираните медни двойки проводници. Това оскъпява кабела, като той се изпробва, както беше отбелязано, за Token Ring и Apple Talk мрежи.

2.1.3. Влакнесто – оптичен кабел: Нарича се още оптично влакно, оптичен кабел или само влакно. Това е съвременна сравнително скъпа преносна среда, но много по-бърза – от 100Mbps до 1Gbps и повече. Фирмата Lucent Technology, в лабораторни условия, използвайки множество лазерни лъчи в комбинация с оптично влакно е достигнала скорост на предаване на данни от порядъка над 3Tbps (3Tbps=3000Gbps).

Този кабел, вместо мед, използва тънки нишки стъкло или пластмаса, по които сигналът се предава под формата на светлинни импулси. Освен скоростта на предаване, оптичният кабел има още предимства:

  • Той е по-сигурен, защото липсва електрически сигнал, който може да бъде прихванат.
  • По-устойчив е на затихване спрямо останалите видове кабели с мед, което му позволява да покрива дълги разстояния – 2000м и повече.
  • Неподатлив е на външни електрически смущения: електромагнитни и радиочестотни излъчвания.

Влакнесто - оптичният кабел работи в един от следните два режима:

  • Единичен режим (Single Mode) – при който светлината пътува аксиално, по оста на кабела. Това е по-бързият режим – до 10 Gbps. Използва се във WAN.
  • Множествен режим (Multimode) - светлинните вълни навлизат в стъкления канал под различни ъгли и пътуват неаксиално – те непрекъснато се отразяват и отскачат от стените на стъклената тръба. Използва се в LAN локални мрежи.

Светлинните източници за влакнесто-оптичната технология категоризират използвания оптичен кабел:

  • Светодиод (LED - Light Emitting Diode): използва се най-често при единичния режим на работа, защото този диод е относително слаб по отношение на излъчвана светлина.
  • Инжекционен лазерен диод (ILD – Injection Laser Diode): този диод излъчва силен, интензивен и точно фокусиран светлинен лъч. Използва се при множествен режим на работа на оптичния кабел.

2.2. Безжична преносна среда: тук ще дефинираме всички съвременни средства за пренасяне по безжичен път на данни. Веднага следва да се направи уговорката, че всеки от тези методи за безжично пренасяне е много по-бавен от кабелната преносна среда. Но тези методи имат значителни преимущества при конкретни ситуации. Всяка една безжична комуникационна мрежа функционира при наличие и на кабелни връзки в тази мрежа. Cisco Systems, съвместно с други големи компании в тази област като Motorola, EDS, Samsung Texas Instruments, играе водеща роля в разработването на високоскоростни, надеждни и широкодостъпни безжични технологии.

Тази технология като комуникация включва следните методи за безжично предаване:

2.2.1. Чрез лазер: Laser е съкращение на Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – усилване на светлината чрез стимулирана емисия на лъчение, или още оптичен квантов генератор. Лазерът излъчва поле от кохерентна електромагнитна енергия, в което поле всички вълни са с еднаква честота и за подредени във фаза. Фазата представлява част от пълен цикъл (период) на сигнала, която част е измината и се измерва от конкретната отправна точка. Различните типове лазери произвеждат лъчи с различна дължина на вълната – порядъкът е няколко стотин нанометра. Лазерът като преносна среда, се използва за излъчване на импулси лазерна светлина, с която се представя сигналът. Тази лазерна технология изисква „пряка видимост”, т.е. между предаващите и приемащите устройства не трябва да има препятствия. Това е недостатък на базираните на лазер безжични комуникации.

2.2.2. С инфрачервени лъчи: тази технология за преносна комуникационна среда се нарича инфрачервена (IR – Infrared). Позната ни е от дистанционните устройства на телевизори, видеоплеъри – „домашно кино”, аудио уредби и др., като може да се използва и за изграждане на преносна комуникационна среда. Преносът се извършва от лъчи в инфрачервения спектър. Това са много високи честоти на сигнала, точно ПОД видимия спектър на светлината. Тук действа строго и точно изградена стандартизация, задавана от организацията IrDA(Infrared Data Association). Тези устройства, работещи с инфрачервени лъчи като преносна комуникационна среда са проектирани така, че когато даден потребител прекрати инфрачервената връзка, тя да се възстановява при повторното навлизане на това устройство в инфрачервения обхват.

Инфрачервената технология за комуникация изисква наличие на приемо-предавател и в двете комуникиращи устройства, като може да изисква и програмен продукт в операционната им система за тяхната синхронизация. ОС след Windows 98 и съвременните Linux ОС притежават вградена инфрачервена поддръжка. Скоростта на предаване не е голяма – от 4 до 16Mbps. Недостатъкът на тази технология е същият като при лазерната: изисква „пряка видимост”, като в някои реализации сигналът може да се отразява или пренасочва, но е да преодолява непрозрачни стени. Другите недостатъци на тази технология са:

  • Ограничение на обхвата: най-често от порядъка на 30 м, макар, че е възможна реализация над 1500 м разстояние;
  • Уязвимост: околната светлина може да причини смущения.

Като пример за приложение може да се посочи широколентовият оптичен телепоинт, който е инфрачервена технология, предназначена да поддържа мултимедийни приложения, изискващи широка честотна лента.

2.2.3. С помощта на радиочестоти: тази технология - чрез радиовълни като преносна комуникационна среда, може да се използва за предаване на сигнали, носещи данни. Предаването на данни по радиовълни може да се реализира с най-различни технологии, като ще ги разгледаме в две категории:

Теснолентови радиовълни: При тази технология предавателят изпраща сигнал на определена честота, а приемникът е настроен на същата тази честота.

Като примери могат да се посочат комерсиалните радиостанции, двупосочните радиостанции и традиционните канали за извънредни съобщения.

Недостатък при тази технология е възможността неоторизираният достъп до предаваната информация - неоторизирана личност може да прихване сигнала, носещ данните. По-сигурна и по-надеждна радио технология, разработена първо за военни цели се нарича радиовълни с разширен спектър (Spread Spectrum).

Радиовълни с разширен спектър: Това е широколентова технология. Тя е по-неефективна от предишната, защото използва не а своите нужди по-голяма честотна лента, но както беше вече отбелязано, е по-сигурна. Съществуват два основни типа радиовълни с разширен спектър:

  • Разширен спектър със скокообразно изменение на честотата (FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum): при този тип радиовълни, предавателят прескача от една честота на друга. Приемникът следва да знае честотите, реда на смяната им, както и времената на смяната. Всичко това затруднява прихващането на този сигнал от неоторизирана личност;
  • Разширен спектър с пряка последователност (DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum): при този тип радиовълни се използва специално кодиране, наречено раздробяване, което създава излишен шаблон за всеки бит от предаваните данни. това осигурява отказоустойчивост: ако някои бит’ове се повредят при предаването, оригиналните данни могат да бъдат възстановени отново, без да се налага повторно предаване.

3. Устройства за свързване: повторител, хъб, мост, маршрутизатор, суич.

Използваният тук термин / понятие устройство за свързване към мрежата е най-общ и включва както простите, така и най-сложните устройства, използвани за свързване на устройство или част от мрежата с друга нейна част. Така се получава в действителност, че към дадено устройство се свързват два или повече кабели.

Съществуват към момента три типа устройства за свързване към мрежата:

Прости конектори:

Тези конектори осигуряват само точка на свързване, без усилване и модифициране по какъвто и да е начин на сигнала. Тук се включват:

BNC конектори: това е малко цилиндрично устройство с игла по средата, която се свързва с проводника в кабела. различаване конструктивно два типа:

  • BNC Т-конектор: стъблото на конектора се свързва към мрежовата карта, а всеки от останалите два края към кабела. Този конектор позволява свързване на мрежовата карта, както и разклонение / продължаване на връзката. Ако до този конектор идва само един кабел, от другата му страна за кабел се поставя терминатор. Терминаторът представлява устройство с активно съпротивление 50? за терминиране, което устройство се инсталира във всеки от краищата на коаксиалната шина. Това устройство предотвратява отразяване на сигнала при достигането му до края на кабела. Ако липса, сигналът ще предизвика смущение - шум. Двата края на кабела са терминирани, както беше отбелязано, а единият от тях следва да се заземи с помощта на проводник към нулев електрически потенциал;
  • BNC цилиндричен конектор: този конектор е предназначен за съединяване на два кабела, за да се увеличи дължината на кабела в конкретен случай, без да се сменя вече включеният от едната страна кабел.

RJ конектори: RJ конекторите (RJ - Registered Jack) са наречени и регистрирани така от федералната комисия по комуникациите (FCC) на САЩ. Състоят се от „мъжки” и „женски жак”. В компютърните мрежи от този тип конектори основно се използват RJ-11 и RJ-45.

Конектори за оптични влакна: Тези конектори са най-трудни за инсталиране, защото всяка от стъклените / пластмасовите нишки следва да се подравни максимално прецизно с останалите в снопа. След това подравняване кабелът се свързва към този тип конектори с нагорещено лепило, епоксидна смола или анаеробно лепило.

Съществуват различни модели / типове конектори за оптични влакна: SC - функционира чрез натискане и дърпане; ST - байонетен тип; FC - със заключване на нишките; SMA - нишков тип; FSD - устройство с фиксирана опаковка, използвано при FDDI.

Свързващи панели: Свързващият панел представлява свързваща и разпределяща точка, използвана за организиране на кабелите, които идват заедно на едно централно място. При мрежите със звездна топология това представлява комутационен шкаф, където са разположени свързващите панели. кабелите се свързват в задната част на панела, а отпред са монтирани „жакове” RJ-45, от които свързващите кабели достигат до повторителя (хъба). така този свързващ панел играе ролята на пасивен хъб.

Какво представлява пасивният хъб?

Пасивни повторители (хъбове): Това е централно свързващо устройство, в което се срещат кабелите от отделните КС и от останалите мрежови устройства. В него няма никакви електронни части, следователно не изисква и захранване - затова се нарича пасивен. В него сигналът не се регенерира, а се изпраща по всички портове.

Сложни конектори:

Освен за свързване на кабелите, сложните устройства могат да усилват сигнала, преди да го предадат по-нататък, даже да го конвертират от един тип преносна среда за друг тип преносна среда. Тук се включват:

Конвертори на преносната среда: Наричат се още адаптери за преносна среда (Media Adapters) или транслатори на преносна среда(Media Translators). Те се използват, за да конвертират един сегментен тип в друг - например те могат да конвертират 10Base2 в 10BaseT, 100BaseT Ethernet в оптично влакно или Token Ring в оптично влакно.

Повторители (хъбове): Повторителят свързва два мрежови сегмента или служи за наставяне на кабел. но за разлика от цилиндричния конектор, това устройство не само прехвърля сигнала от единия кабел на другия, той го и регенерира. по този начин, ако сигналът е отслабнал поради ефекта на затихване при влизане в повторителя, той се усилва, като по този начин ефективната дължина на кабела се увеличава.

Повторителите се използват за свързване, както беше посочено, на различни типове преносна среда, като например 10Base2 сегмент в 10BaseT сегмент, като знаем добре, че и двете архитектури са Ethernet и използват един и същ метод за достъп до преносната среда. тези устройства - повторителите, не могат да се използват за свързване на сегменти, използващи различни архитектури или методи за достъп - не може да се свърже Ethernet сегмент, който използва CSMA/CD и Token Ring сегмент, който използва предаване на маркер.

Тези повторители не филтрират преминаващите през тях данни. Те регенерират, както беше посочено, всички сигнали, включително “Broadcasting” съобщения, шум и смущения, предавайки ги нататък по кабела / линията. Тези устройства работят във физическия слой на референтния OSI модел.

Активни / интелигентни хъбове: Наричат се още многопортови повторители (Multiport Repeaters), защото разполагат с множество портове, подобно на пасивните повторители и регенерират сигнала, идващ от даден порт, преди да го предадат по друг порт, подобно на повторител. Тези устройства изискват електрическо захранване.

Този активен хъб се нарича още интелигентен хъб, , защото освен, че регенерира сигнала, но също така разполага с процесор, който позволява на потребителя на тази мрежа да извършва диагностика, за да разбере дали има проблем с друг порт. тези устройства работят също във физическия слой на референтния OSI модел.

Устройства за разделяне на сегменти и подмрежи:

Това са най-сложните устройства за свързване на мрежите. За да уточним термините, сегмевнтирането на мрежата се отнася винаги до разделянето й на сегменти, които пак си остават част от същата мрежа. Разделянето на подмрежи отива по-нататък, разделяйки мрежата на отделни мрежи, наречени подмрежи и базирани на данните за мрежовите адреси. този въпрос ще бъде засегнат в следващите две теми. Тук се включват:

Мостове: Традиционният мост, наричан още прост прозрачен мост свързва два мрежови сегмента и извършва филтриране на трафика, като се базира на MAC (Media Access Control) адресите в пакетите. При правилното му използване се намалява претоварването на мрежата. функцията на моста е да изгради таблица от адреси, като изпълнява следните стъпки при тази дейност:

  1. Когато по мрежата се изпрати пакет, мостът проверява адреса източник и адреса приемник - т.е. МАС адреса. таблицата казва на моста в кой сегмент, т.е. от коя страна на моста е разположен всеки адрес;
  2. Ако адресът приемник на даден пакет не се намира в таблицата на моста, той го препраща и в двата сегмента. Ако се окаже, че адресът на източника / подателя не е в таблицата, мостът го добавя в нея;
  3. Когато адресът на приемника се намира в таблицата, мостът препраща пакета към подходящия сегмент, освен ако КС подател и КС приемник се намират в един и същ сегмент;
  4. Ако таблицата покаже, че подател и приемник са в един и същ сегмент, мостът не препраща пакета.
    Така изградената таблица се нарича маршрутна таблица (Routing Table), защото определя към коя страна да бъдат маршрутизирани - насочени пакетите. Тя използва апаратни (хардуерни) адреси, докато по-долу тази на маршрутизатора се базира на ІР адреси от високо ниво.

Този мост е наречен прозрачен, защото КС в една Ethernet мрежа не „знаят” за неговото присъствие.

Мостовете препращат „Broadcast” съобщенията - това са тези съобщения, които са адресирани до апаратния (хардуерен) „Broadcast”-адрес: FF-FF-FF-FF-FF-FF.

За разлика от преди това разгледаните повторители, мостовете могат да свързват мрежови сегменти, използвайки различни методи за достъп до преносната среда: например Ethernet и FDDI, стига да използват един и същ мрежови протокол, например ТСР/ІР. Поради това те се наричат транслационни мостове (Translation Bridges) или капсулиращи мостове(Encapsulation Bridges). Или с други думи транслационният мост преобразува Ethernet адресите в FDDI адреси. А капсулиращият мост идва от това, че Ethernet фреймовете се капсулират, или обвиват, в FDDI фреймове.

Мост с маршрутизация от източника (Source Routing Bridge) e специален тип мост, използван в Token Ring мрежи - разликата при този вид е, че разчита на „хост” КС, за да вземе решение за маршрутизиране.

Мостовете работят в каналния слой (Data Link Layer) на референтния OSI модел. по тази причина немаршрутизируемите протоколи (NetBEUI) могат да преминават през мостове. Мостовете, подобно на повторителите, регенерират данните, но на ниво пакет.

При използването на този вид устройства, когато в една мрежа има повече от един мост, мрежата придобива качеството отказоусточивост, но това може да доведе до проблема междумостово зацикляне (Bridging Loop). Това е поява на няколко пътя между две точки ипакетите зациклят в кръг, което създава ненужен трафик. За да се избегне това, се прилага разработеният алгоритъм на свързващото дърво - STA(Spanning-Tree Algorithm) - алгоритъмът създава поднабор от междумостови връзки, който елиминира зациклянето.

Маршрутизатори: Това е устройството, което работи в мрежовия слой на референтния OSI модел. тези устройства свързват отделните мрежи една в друга. това може да стане между отделни подмрежи на една LAN или между независими LAN във WAN, както е например в Интернет. подобно на моста, маршрутизаторът също филтрира трафика, но както беше отбелязано по-горе, за целта той използва логическите мрежови адреси - ІР или ІРХ адреси. тези устройства са по-„интелигентни” от мостовете, защото могат да вземат сложни решения, избирайки най-добрия маршрут до дадена дестинация сред множество от възможни пътища. Това са КС със специално предназначение. Те съдържат микропроцесори и изпълняват своя собствена ОС. Всяка КС може да бъде конфигурирана да действа като маршрутизатор, ако нейната ОС поддържа ІР или ІРХ препращане. Маршрутизаторите поддържат маршрутни таблици, съдържащи мрежовите адреси на други маршрутизатори. Всеки маршрутизатор трябва да притежава поне два мержови адреса, защото служи като шлюз (Gateway) между мрежи. Ако това усдтройство обслужва подмрежа, неговият интерфейсен адрес се нарича подразбиращ се шлюз (Default Gateway)за тази подмрежа.

Най-общо маршрутизаторите се използват за свързване както на множество мрежи в една по-голяма, така и за разделяне на една голяма мрежа на няколко по-малки.

Маршрутизаторите работят само с маршрутизируеми (routable, а не routing) протоколи, включващи IP, IPX, OSI, XNS, DECnet, DDP.

Съществуват няколко типа маршрутизиране:

  • Статично маршрутизиране - при него администраторът ръчно въвежда адреси в маршрутната таблица и я поддържа актуална;
  • Динамично маршрутизиране - използват се протоколи: RIP(Routing Information Protocol), OSPF(Open Shortest Path First), NLSP(NetWare Link Services Protocol), с помощта на които маршрутизаторите автоматично и динамично обменят информацията в маршрутните си таблици един с друг;
  • Протоколи за вътрешна маршрутизация - това са т.н. вътрешни шлюзови протоколи - IGP (Interior Gateway Protocols). Маршрутизиращите протоколи, работещи в автономна система, т.е. мрежа под управлението на конкретна компания или организация са от този клас - IGP;
  • Протоколи за външна маршрутизация - това са т.н. външни шлюзови протоколи - ЕGP (Ехterior Gateway Protocols).

Мост - маршрутизатори: Един мост-маршрутизатор (Brouter) може да действа или като мост, или като маршрутизатор, в зависимост от използвания мрежови транспортен протокол. Мост-маршрутизаторът действа като мост за съобщения, изпратени с немаршрутизируеми протоколи - например NetBEUI, но осигурява функционалността на маршрутизатор за маршрутизируемите протоколи като TCP/IP. Съвременните маршрутизатори са способни да работят както като мостове, така и като маршрутизатори.

Суичове: Основната функционалност на един суич е твърде проста на пръв поглед - той трябва да избере път, по който да изпрати данните до тяхното местоназначение. Ethernet суичовете са вече популярно решение за свързване, защото увеличават производителността / скоростта и са сравнително евтини. суичовете използват една от двете схеми за комутиране:

  • Комутация без буфериране на пакетите (Cut-Through Switching): тук суич’ът започва да препредава пакета от данни до неговото местоназначение, преди пакетът да е пристигнал изцяло. това е по-бързият от двата метода, но може да доведе до преминаване на „лоши” пакети;
  • Комутация с промеждутъчно съхранение (Store-and-Forward Switching): при тази схема суич’ът не изпраща пакета, ДОКАТО не го получи напълно и не провери неговата цялост. това става по-бавно, но се повишава надеждността.

Съществуват различни типове суичове, като могат да се категоризират на базата на OSI слоя, на който те работят.

Layer 2 комутиране:

При него стандартните Layer 2 суичове действат като повторители, но с една важна разлика: Повторителят изпраща съобщенията до всички портове, а суич - наричан още комутиращ хъб(Switching Hub) или портов суич (Port Switches) e по - „умен” и определя кой порт е свързан към КС, за която е предназначено съобщението, при което го изпраща само на този порт. така се получават няколко преимущества / положителни ефекти:

  • Общото количество ненужен мрежови трафик намалява, което намалява претоварването на мрежата;
  • Създават се отделно области на колизии, което предотвратява колизиите на данни. Тези колизии ще забавят производителността и ще изискат повторно изпращане на съобщенията;
  • Сигурността е увеличена, защото съобщенията не се разпространяват по всички портове. А тези съобщения, които се предават по всички портове, по-лесно се прихващат.

Тези комутиращи хъбове се наричат още портови суичове (Port Switches), защото към всеки порт се свързва мрежово устройство или КС. Всяко едно такова устройство има свой собствен посветен път до суича.

Друг тип суич е сегментният суич (Segment Switch), който позволява към всеки от портовете да се свърже цял мрежов сегмент.

С помощта на суичовете могат да се създават виртуални LAN, които разделят физическата мрежа, свързана към един суич на множество от логически мрежи. Така нарастват както производителността, така и сигурността на една такава мрежа.

Layer 3 комутиране:

Както се подразбира от името, тези суичове работят в мрежовия слой на референтния OSI модел. Това устройство е разработено от 3Com през 1992г.

Layer 3 суич представлява маршрутизатор, но от специален тип. Един Layer 3 суич или комутиращ маршрутизатор (Switched Router), изпълнява същите функции като специализиран маршрутизатор и използва маршрутизиращи протоколи като RIP и OSPF. А от друга страна като суич изпълнява функциите, изпълнявани от един Layer 2 суич: използва апаратно базираната архитектура, за да прилага политики, основаващи се на информацията от мрежовия слой в главата (хедър) на пакета. Layer 3 суичовете са по-лесни за установяване и конфигуриране от маршрутизаторите и могат да бъдат използвани в повечето ситуации в една LAN, където може да се използва маршрутизатор. въпреки посоченото в горните редове, тези устройства са по-евтини от маршрутизаторите.

Layer 4 комутиране:

Подобренията, направени в един Layer 3 суич позволяват той да използва допълнителна информация, като номера на портове от TCP и UDP хедъри. Тези подобрения са наречени Layer 4 комутиране, защото TCP и UDP работят в транспортния слой (Layer 4) на референтния OSI модел. въпреки името си тези устройства са способни да използват информация и от по-горните слоеве.

Едно от важните приложения на това комутиране е осигуряването на ACL филтриране за целите на сигурността (ACL -Access Control List - списък за контрол на достъпа). Въпреки, че тази функция се изпълнява от традиционните маршрутизатори, които като CISCO 7500 изпълняват Layer 4 функциите, разрешаването на ACL филтрите води до значителен спад в производителността на тези маршрутизатори. Докато с използването в апаратната част на мрежата на Layer 4 суичове, няма загуба в производителността.

Тези устройства могат да управляват и разпределението на честотната лента за реализиране на качество на услугата - QoS(Quality of Service) и балансиране на натоварването. Много от съвременните суичове притежават и функции за Layer 4 комутиране.

В тази тема дискутирахме широк набор от мрежови апаратни устройства: техният избор, инсталиране, конфигуриране и отстраняване проблеми при различните типове мрежови карти.

Беше обсъдена и възможност за избор на мрежова транспортна / комуникационна среда - кабелна и безжична и техните характеристики, предимства и недостатъци, както и използването им в различните LAN конфигурации.




Коментари: