МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра вычислительной техники

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №1

по дисциплине «Сети ЭВМ»

Тема: Моделирование локальных сетей на базе концентратора и коммутатора

		Руденский И.М.
		Четвертак А.Р.
		Кирейкова С.А.
Студенты гр. 3316		Котов Н.А.
Преподаватель		Цыганюк Н.А.

Санкт-Петербург

2026

Цель работы

Целью работы является изучение теоретического материала о компонентах локальной сети, формирование практических навыков работы с программным продуктом Cisco Packet Tracer в рамках создания локальных сетей на базе концентратора и коммутатора.

Основные теоретические положения

Локальная вычислительная сеть строится на основе сетевого оборудования канального и физического уровней модели OSI. Основными устройствами физического уровня являются концентраторы (хабы), которые функционируют как повторители сигнала: полученный на один из портов сигнал ретранслируется на все остальные активные порты, независимо от адресата. Это приводит к тому, что все устройства в сегменте сети образуют один коллизионный домен, а пропускная способность делится между всеми узлами. Коммутатор (switch) является более совершенным устройством канального уровня. В отличие от хаба, он анализирует заголовки кадров (MAC-адреса отправителя и получателя) и на основе этой информации строит таблицу коммутации (MAC-address table). Благодаря этой таблице коммутатор способен передавать кадр данных строго на тот порт, к которому подключен получатель, не создавая нагрузки на другие сегменты сети. Ключевым понятием при настройке сетей является IP-адресация и маска подсети. Маска подсети определяет, какая часть IP-адреса относится к адресу сети, а какая - к адресу узла (хоста). Два компьютера могут взаимодействовать напрямую (без использования маршрутизатора) только в том случае, если после применения маски подсети они оказываются в одной логической сети. Если же их IP-адреса принадлежат разным подсетям (например, 192.168.2.0/24 и 192.168.3.0/24), то для передачи данных между ними требуется устройство сетевого уровня (L3) - маршрутизатор, который выполняет функцию шлюза и осуществляет маршрутизацию трафика между сетями.

Экспериментальные результаты

1. В соответствии с вариантом были смоделированы две сети на рис. 1. Каждому компьютеру был назначен ip-адрес и маска подсети в окне ip configuration.

Рисунок 1 - смоделированные сети

Обработка результатов эксперимента

1. Была проведена проверка работоспособности сети с помощью команды ping (рис. 2, 3). На изображении видно, что пакеты с компьютера 192.168.2.39 доходят до компьютера 192.168.2.43.

Рисунок 2 - Проверка пингов в сети с switch

Рисунок 3 - проверка пингов в подсети с хабом

2. Был проведен эксперимент по изменению ip адреса компьютера на 192.168.3.5. Пинги с других компьютеров к нему не приходят (рис. 4). Причина заключается в том, что компьютеры с адресом 192.168.3.* и 192.168.2.* находятся в разных подсетях (чтобы определить свою подсеть, компьютер использует логическое И между маской подсети и ip адресом). Компьютер при попытке отправить пакет в другую подсеть должен обратиться к шлюзу, который должен отправить этот пакет. В рамках этой работы шлюз не был настроен, так что пакет останется неотправленным.

Рисунок 4 - Эксперимент с другой подсетью

3. Была проведена симуляция отправки пакетов между ПК, подключенными к коммутатору (рис. 5). Пакет от отправителя приходит на switch, switch в первый раз отправляет пакет на все компьютеры в сети. Когда от получателя приходит ответ, switch отправляет этот ответ только отправителю. Во второй раз, когда коммутатор уже знает все mac-адреса устройств в сети, он отправляет пакет только получателю напрямую.

Рисунок 5 - симуляция отправки пакетов на коммутаторе

4. Была проведена симуляция отправки пакетов между ПК, подключенными к хабу (рис. 6). Пакет от отправителя приходит на хаб, далее пакет отправляется на все ПК в сети. После того, как от получателя приходит ответ на хаб, хаб снова отправляет его на все ПК в сети. Из-за этого отправляемых пакетов куда больше, соответственно растёт и нагрузка в сети, а также повышается вероятность возникновения коллизий.

Рисунок 6 - симуляция отправки на хабе

Вывод

В ходе лабораторной работы были изучены принципы функционирования сетевых устройств канального уровня - концентратора (хаба) и коммутатора (switch). Экспериментально подтверждено, что хаб, работая на физическом уровне, ретранслирует входящие сигналы на все порты, что приводит к загрузке всей сети (коллизионного домена) и неэффективному использованию пропускной способности. Коммутатор, в отличие от хаба, анализирует MAC-адреса и строит таблицу коммутации, что позволяет направлять трафик только непосредственно получателю, повышая производительность и безопасность сети.

Кроме того, был проведен эксперимент с отправкой пакетов между узлами из разных подсетей (192.168.2.0/24 и 192.168.3.0/24). Результат показал, что прямая связь между ними невозможна без устройства маршрутизации (роутера), так как сетевая модель OSI требует наличия устройства сетевого уровня (L3) для передачи данных между разными логическими сетями. Коммутатор (L2) обеспечивает связь исключительно в пределах одной подсети.