Аппаратные компоненты сети. Активное и пассивное сетевое оборудование
В предыдущей теме мы рассматривали процесс передачи данных по сети. Если одно устройство хочет отправить данные другому устройству, то оно может установить связь этим устройством, используя его адрес доступа к среде передачи данных (МАС-адрес). Перед отправкой в сеть источник прикрепляет к отправляемым данным МАС-адрес требуемого получателя. По мере движения данных по носителю сетевые адаптеры (NIC) каждого устройства в сети сравнивают свой МАС-адрес с физическим адресом, ссодержащимся в пакете данных. Если эти адреса не совпадают, сетевой адаптер игнорирует пакет данных и пакет продолжает движение по сети к следующему узлу. Если же адреса совпадают, сетевой адаптер делает копию пакета данных и размещает ее на канальном уровне компьютера. После этого исходный пакет данных продолжает движение по сети, и каждый следующий сетевой адаптер проводит аналогичную процедуру сравнения.
Хотя подход, при котором данные отправляются каждому устройству в сети, оправдывает себя для сравнительно небольших сетей, легко заметить, что с увеличением количества компьютеров в сети возрастает трафик. Это может стать серьезной проблемой, поскольку в один момент времени в кабеле может находиться только один пакет данных. Если же все устройства в сети объединяются одним кабелем, такой подход приводит к замедлению движения потока данных по сети.
Сетевыми устройствами называются аппаратные средства, используемые для объединения сетей.
Все сетевые устройства служат для решения одной или нескольких общих задач:
Увеличивают число узлов, подключаемых к сети. Узлом называется конечная точка сетевого соединения или общая переходная точка двух или более линий в сети. Узлами могут быть процессоры, контроллеры или рабочие станции. Они отличаются способом маршрутизации и другими возможностями; они могут соединяться линиями связи и служат точками управления сети.
Увеличивают расстояние, на которое может простираться сеть.
Локализуют трафик в сети.
Могут объединять существующие сети.
Изолируют сетевые проблемы, делая их диагностику более простой.
Сетевое оборудование
Повторители (repeator)
Чтобы понять, как работает повторитель, необходимо учесть, что данные перед отправкой в сеть преобразуются в последовательность электрических или световых импульсов, которые и перемещающихся в среде передачи данных. Эти импульсы называются сигналами. Когда сигналы покидают передающую станцию, они четкие и легко распознаются. Однако чем длиннее кабель, тем сильнее затухает и ухудшается сигнал. В конце концов, это приводит к тому, что сигнал уже не может быть правильно распознан.
Использование повторителей для увеличения длины сети. Данная проблема уже рассматривалась нами в теме «Топологии сетей». Например, спецификации для неэкранированной витой пары категории 5 кабеля Ethernet устанавливают расстояние 100 метров как максимально допустимое для прохождения сигнала. Если сигнал проходит по сети больше указанного расстояния, то нет гарантии, что сетевой адаптер правильно распознает сигнал. Если такая проблема возникает, ее можно легко решить с помощью повторителя.
Концентраторы (хабы) (concentrator, hub)
В локальных сетях каждая станция подключается с помощью некоей передающей среды (кабеля). Как правило, у каждого файл-сервера имеется только один сетевой адаптер, поэтому непосредственное подключение всех рабочих станций к файл-серверу невозможно. Чтобы решить эту проблему, в сетях используются концентраторы. Концентратор – это тот же повторитель, но многопортовый (рисунок 15).
Ниже перечислены наиболее важные особенности концентраторов:
усиливают сигналы;
генерируют сигналы в сети;
не выполняют фильтрацию трафика;
не занимаются маршрутизацией и коммутацией.
Концентратор можно представить себе в виде устройства, которое содержит множество независимых, но связанных между собой модулей сетевого оборудования. В локальных сетях концентраторы ведут себя как мультипортовые повторители. В таких случаях концентраторы используются, чтобы разделить сетевые носители и обеспечить множественное подключение.
Недостатком использования концентратора является то, что он не может фильтровать сетевой трафик. Фильтрацией называется процесс, в ходе которого в сетевом трафике контролируются определенные характеристики, например, адрес источника, адрес получателя или протокол, и на основании установленных критериев принимается решение — пропускать трафик дальше или игнорировать его. В концентраторе данные, поступившие на один порт, передаются дальше на все порты. Следовательно, концентратор передает данные во все участки или сегментам сети, независимо от того, должны они туда направляться или нет.
Если имеется только один кабель, связывающий все устройства в сети, или если сегменты сети связаны только нефильтрующими устройствами (например, концентраторами), несколько пользователей могут попытаться послать данные в один и тот же момент времени. Если одновременно пытаются передавать несколько узлов, то возникает конфликт (коллизия). В этом случае данные разных устройств смешиваются друг с другом и повреждаются. Область сети, в пределах которой сформировался пакет данных и возник конфликт, называют доменом коллизии. Одним из методов решения проблемы слишком большого трафика и большого числа коллизий в сети является использование мостов.
Рис. 1. Концентратор — наиболее распространенное сетевое устройство, которое служит центром сети