1. Повторитель (Repeater) — работает на физическом уровне (уровень 1)

Определение: Повторитель — это простейшее устройство, которое принимает электрические сигналы на входе, усиливает и регенерирует их, а затем передаёт на выходе.

Функции:rootstore+1​

• Усиление ослабленных сигналов для увеличения расстояния передачи

• Регенерация сигналов (восстановление формы сигнала)

• Простое расширение сети без анализа данных

• Работа на уровне 1 (физическом) — не анализирует кадры или адреса

Количество портов: обычно 2 (входной и выходной)

Особенности:

• Пассивное устройство (в простых случаях) или активное (с усилением)

• Не требует обработки кадров

• Низкие задержки

• Не ограничивает скорость передачи

• Основной недостаток: повторяет сигналы в оба направления без различия, включая коллизии и шум

Пример практического применения: Увеличение расстояния сети 10Base-T с 100 м до 200 м путём установки повторителя в середине кабельного тракта.

2. Концентратор (Hub) — это многопортовый повторитель (уровень 1)

Определение: Концентратор — это центральное устройство с несколькими портами, которое работает как многопортовый повторитель. Каждый входящий сигнал копируется и отправляется на все остальные порты.

Функции:qsfptek+2​

• Централизованное соединение нескольких узлов сети

• Получение данных от одного порта

• Повторение и отправка данных на все остальные порты (кроме исходящего)

• Работа на физическом уровне (L1) — полное отсутствие анализа кадров

Количество портов: 4, 8, 16, 24

Характеристики связи:

• Полудуплекс: данные передаются только в одном направлении за раз

• Общий домен коллизий: все порты — одна коллизионная область

• При одновременной передаче двумя узлами происходит коллизия (столкновение)

Сценарий работы:qsfptek​

text

Узел А отправляет Узел Б (через концентратор)

Узел А → Порт 1 концентратора → Усиление и репликация

↓

Отправка на Порты 2, 3, 4, 5...

↓

Узел Б получает данные (Порт 2)

Узел В получает данные (Порт 3) ← НЕ НУЖНЫЕ ДАННЫЕ

Узел Г получает данные (Порт 4) ← НЕ НУЖНЫЕ ДАННЫЕ

Проблемы концентратора:overclockers+1​

• Низкая пропускная способность: вся полоса делится между всеми портами и коллизиями

• Низкая безопасность: все узлы видят весь трафик

• Чувствителен к коллизиям: CSMA/CD может функционировать неправильно при большом количестве узлов

• Масштабируемость ограничена

Современное состояние: Концентраторы практически полностью вытеснены коммутаторами. Они считаются устаревшей технологией.

3. Коммутатор (Switch) — работает на канальном уровне (уровень 2)

Определение: Коммутатор — это "умное" устройство, которое работает на канальном уровне (уровень 2) и анализирует MAC-адреса в кадрах, направляя данные только на нужный порт вместо всех портов.

Функции:rootstore+1​

• Анализ MAC-адресов в кадрах (читает заголовок канального уровня)

• Ведение таблицы коммутации (MAC-table) — соответствие MAC-адреса и порта

• Направление кадров только на порт получателя (если известен)

• Создание отдельных доменов коллизий для каждого порта

• Поддержка полного дуплекса (одновременная передача в обе стороны)

• Автоматическое обучение адресов при получении кадров

Сценарий работы:qsfptek​

text

Узел А (MAC: AA:AA:AA:AA:AA:AA) на Порту 1

Узел Б (MAC: BB:BB:BB:BB:BB:BB) на Порту 2

Узел В (MAC: CC:CC:CC:CC:CC:CC) на Порту 3

Шаг 1: Узел А отправляет Узел Б

Коммутатор анализирует:

Dest. MAC = BB:BB:BB:BB:BB:BB → найдено на Порту 2

↓

Кадр отправляется ТОЛЬКО на Порт 2

↓

Узел В НЕ получает этот кадр (в отличие от концентратора!)

Шаг 2: Одновременно Узел В может отправлять Узел А

На Порту 1 одновременно идёт приём (от Узла А)

И отправка данных от Узла В

= ПОЛНЫЙ ДУПЛЕКС без коллизий!

Таблица коммутации (MAC-table):

Коммутатор ведёт внутреннюю таблицу:

MAC-адрес	Порт	Время добавления
AA:AA:AA:AA:AA:AA	1	10:23:45
BB:BB:BB:BB:BB:BB	2	10:23:50
CC:CC:CC:CC:CC:CC	3	10:23:55

Обучение коммутатора:

• Когда первый раз приходит кадр от узла с MAC A на порт 1, коммутатор добавляет запись (A, порт 1)

• На основе этой таблицы коммутатор знает, куда направить ответные кадры для узла A

Преимущества коммутатора перед концентратором:qsfptek​

Аспект	Концентратор	Коммутатор
Уровень работы	Физический (L1)	Канальный (L2)
Анализ кадров	Нет	Да (читает MAC-адреса)
Доставка кадров	Всем портам	Только целевому порту
Домены коллизий	Один общий	Отдельный на каждый порт
Дуплекс	Полудуплекс	Полный дуплекс
Пропускная способность	Низкая, делится на все	Высокая, независимые каналы
Безопасность	Низкая	Выше, не все видят весь трафик
Производительность	~10-50 Мбит/с на порт	100 Мбит/с-10+ Гбит/с на порт

Современные коммутаторы могут работать и на уровне 3 (сетевой):

L3-коммутаторы (многоуровневые коммутаторы) дополнительно выполняют функции маршрутизации (анализируют IP-адреса) и могут заменить маршрутизатор для внутрисетевой маршрутизации.

Режимы работы коммутаторов