6.3. Концентраторы
Концентратор или хаб (от англ. hub) — специальное многопортовое устройство, основная функция которого — повторение, кадра с одного из портов на другие.
К портам концентратора с помощью отдельных сегментов кабеля подключаются узлы сети: компьютеры, сетевые принтеры и накопители, другие концентраторы или прочее коммутационное оборудование.
Конструктивное устройство, алгоритмы работы, функции, характеристики концентраторов зависят от области их применения. Поэтому для каждого типа технологии построения сети производятся свои концентраторы: Ethernet, Token Ring, FDD1, 100VG-AnyLAN, предназначенные для работы именно по этой технологии. Например, для концентраторов, работающих в сетях Ethernet, функция повторения кадра выполняется для всех портов, для концентраторов l00VG-AnyLAN повторение кадра происходит только в порту, к которому подключен адресат этого кадра.
Помимо основной функции — повторения, ретрансляции кадров, концентраторы могут выполнять дополнительные функции, например отключение неработающих портов или усиление передаваемых сигналов.
В сетях Ethernet, построенных на коаксиальном кабеле, для соединения сегментов сети использовались двухпортовые концентраторы, называемые повторителями. Повторители объединяли в единую среду передачи данных, в общую шину несколько отрезков кабеля, к которым подключались рабочие станции. По мере развития сетевых технологий и перехода на другие виды физической среды передачи, концентраторы сами стали своего рода общей шиной, к которой с помощью витых пар или оптоволокна подключались компьютеры.
6.4. Мосты
При расширении сети, увеличении числа работающих в ней станций возникает проблема перегрузки каналов связи. При достижении некоторого порогового значения числа подключенных к сети компьютеров пропускная способность сети начинает стремительно убывать, а продолжительность задержек перед получением доступа к разделяемой среде — увеличиваться.
Для решения этой проблемы сеть начали разделять на несколько сред передачи данных, объединенных мостами.
Мост (bridge) — специальное устройство, ретранслирующее получаемые из одного сегмента сети кадры в другой сегмент. Но в отличие от повторителя или концентратора, мост анализирует адрес назначения кадра. Кадр повторяется в другой сегмент сети только в том случае, если в этом сегменте находится адресат, т. е. сеть разбивается на несколько подсетей, которые разделяют между собой и объемы передаваемой между станциями информации, снижая загруженность на общем канале связи (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Разделение сети на подсети с помощью моста
При этом меняется только логическая структура сети, физическое расположение узлов и их связей остается прежним.
При построении сети как совокупности подсетей каждая подсеть может быть адаптирована к специфическим потребностям рабочей группы или отдела. Например, в одной подсети может использоваться технология Ethernet, в другой — Token Ring, при этом рабочие станции одной подсети могут обмениваться данными с рабочими станциями другой подсети.
Кроме того, использование логического деления на подсети повышает безопасность данных, ограничивая доступ к ним отдельных пользователей.
В основе работы мостов могут лежать следующие принципы:
прозрачный мост;
маршрутизация по источнику.
При работе в сети с прозрачным мостом сетевые адаптеры не предпринимают каких-либо дополнительных действий для продвижения кадра через мост. Они «не видят» прозрачных мостов и работают так, словно это обычная сеть. Это осуществляется за счет того, что мост строит особую адресную таблицу, на основании которой принимает решение, передавать ли полученный кадр в другой сегмент или нет.
В ходе работы мост самообучается, узнавая расположение по сегментам подключенных узлов. После самообучения мост передает кадры только в сегмент назначения, уменьшая тем самым общий объем передаваемых по сети данных.
Для соединения колец Token Ring и FDDI иногда применяют мосты с маршрутизацией по источнику.
Метод «маршрутизация по источнику» основан на том, что станция-отправитель помещает в пересылаемый в другое кольцо-кадр адресную информацию о промежуточных мостах и кольцах, которые должен пройти кадр перед тем, как попасть в кольцо, к которому подключена станция-адресат.
Для определения маршрутов от одной станции до другой используются специальные кадры-исследователи, генерируемые станциями отправителя и адресата, и передаваемые по сети в широковещательном режиме. Полученные таким образом маршруты, практически всегда являющиеся оптимальными, сохраняются в таблицах маршрутизации рабочих станций.
Для использования мостов с маршрутизацией по источнику необходимо применение более дорогих сетевых адаптеров, которые принимают участие в определении маршрута станции назначения.