Глава 2.

Сетевые устройства.

 

Помимо сетевых карт существует ещё много сетевых устройств. Я уже говорил о существовании концентраторов. В этой главе я познакомлю тебя с такими сетевыми устройствами как концентраторы, мосты и коммутаторы. Конечно же, если ты уже собрался строить сеть на коаксиале, тебя не особо взволнуют эти устройства. Но если ты решился на витую пару, то концентраторы тебе будут необходимы.

И всё же, в любом случае желательно знание и понимание работы всех описываемых сегодня мной сетевых устройств. Как говорится, лишние знания не навредят.

 

Концентраторы.

 

Я уже говорил в предыдущей главе, что у всех типов кабелей существуют ограничения на длину. А что делать, если нужно построить сеть длиннее, чем ограничено стандартом? В этом случае надо ставить усилители. Эти усилители называются повторителями. В некоторых источниках пишется «концентраторы». Иногда их называют хабами, от английского слова hub (центр).

Я уже говорил, что ограничение на длину связано с затуханием в кабеле сигнала. Чем больше длинна кабеля, тем больше затухание сигнала. Затухание выражается в уменьшении амплитуды сигнала. При превышении рекомендованной длинны кабеля, амплитуда становится настолько низкой, что сигнал нельзя считать надёжным.

Для усиления сигнала используются повторители. На рисунке 2.1 показано, как происходит увеличение сигнала. Повторитель желательно размещать в конце максимально допустимого расстояния. Если ты поставишь его раньше, то можешь потерять в общей длине. Ну а если ты поставишь его дальше, то усилитель может уже получать очень сильно искажённый сигнал за счёт уже сниженной амплитуды.

 

 

Рис 2.1. регенерация сигнала с помощью повторителя.

 

Повторители делятся на два типа: усиливающие и регенерирующие. Давай рассмотрим их в отдельности, потому что разница между ними очень большая.

Усиливающие повторители – усиливают всё приходящие,  том числе и сигнал и даже шумы. Такие повторители просто усиливают амплитуду приходящего сигнала. Шум тоже имеет амплитуду, поэтому она тоже увеличивается, потому что повторители не анализируют приходящие данные. Такие усилители используются при усилении аналогового сигнала, потому что там лишний шум погоды не сделает. При работе с данными такое усиление недопустимо.

Регенерирующие повторители – это уже не просто тупое увеличение всего приходящего. Такой повторитель получает сигнал и увеличивает только его. За счёт этого сигнал получается чистым от шумов. Регенерирующие повторители намного сложнее и поэтому на много дороже, но выгодна от них очень даже значительна.

А вот теперь настало время объяснить разницу между повторителями и концентраторами. Концентраторы используются для соединения нескольких сетевых сегментов. Активные концентраторы переправляют приходящий сигнал на все порты кроме того, с которого пришёл сигнал. Так что получается, что концентратор – много портовый повторитель. Вот она и разница. Концентраторы выполняют функции повторителя, только имеют много портов. Но это касается только активных, поэтому я в тексте старался использовать именно термин «повторитель».

Пассивные не усиливают и не генерируют заново приходящий сигнал, а просто передают его в таком же виде. Поэтому с их помощью нельзя увеличить длину сегмента.

 

Мосты.

 

Концентраторы и повторители - это хорошо. Но они тупорылые и посылают пакеты во все подключённые к портам сегменты, даже если пакет предназначен только одной сети. Это очень сильно загружает кабели ненужным трафиком. Но не так страшен чёрт, как его трезубец. существуют и более умные сетевые устройства.

Более умным устройством чем концентратор является мост. Мост – сетевое устройство способное выделять из пакета адрес получателя и анализировать его. В итоге, мост сам решает на какой порт нужно отправить полученный пакет. Если он принадлежит то же сети, откуда пришёл, то мост просто отбрасывает такие данные. Если пакет данных нужно перенаправить в другую сеть, то мост отправляет именно в тот порт, к которой подключена нужная сеть. Все остальные сети не смогут получить не предназначенный для них пакет данных (конечно же существуют и исключения, но я говорю о нормальной, штатной работе моста).

Как ты понимаешь, мосты более интеллектуальные устройства. Из-за своей интеллектуальности они стоят на много дороже.

Мосты работают на канальном уровне и могут обрабатывать сетевые MAC (Media Access Control). Если мост смог определить адрес места назначения, то он отправляет пакет получателю.

Рассмотрим пример:

 

 

Рис 2.2. работа моста..

 

Допустим, что компьютер 1 отправляет пакет компьютеру 3. Переданный пакет попадёт на 1, 2, 3-й компьютеры и на мост. Когда мост получит пакет, он проверит, принадлежит ли он той сети, из которой прибыл. Если да, то он просто отбрасывает пакет. Если нет, то он передаёт его в другую сеть. Если бы на его месте был концентратор, то он не думая передал бы пакет дальше и компьютеры 4, 5 и 6 тоже увидели бы этот пакет.

Благодаря особенности мостов анализировать пакеты можно физически разделить сети. В этом случае уменьшится общая нагрузка на сеть и пакеты не будут попадать не те компьютеры, которые не нужно. Помимо этого, мосты регенерируют сигналы, поэтому можно удлинять сеть, но и ограничение на количество повторителей относится и к мостам.

Единственный недостаток мостов – они редко имеют больше двух портов. Но это и понятно, потому что мосты используются с коаксиальным кабелем, где компьютеры соединяются последовательно.

Существует два типа мостов: прозрачные и нет. Когда два устройства связываются через прозрачный мост, то они даже не подозревают, что между ними находится мост и считают, что они работают в одной сети.

 

Коммутаторы.

 

Коммутаторы – это сетевые устройства, которые сочетают в себе повторители и мосты. В прайсах компьютерных фирм и названиях устройств очень часто присутствует слово switch, что в переводе и есть коммутатор. В отличии от мостов, здесь уже может быть несколько портов, в основном 8 или 16. Благодаря этому, они широко используются в сетях на витой паре.

Так как коммутатор может выполнять функции моста, т.е. анализировать адреса пакетов, то он так же может использоваться для ограничения потока данных между сетями.

Иногда коммутаторы называют коммутирующими концентраторами, за счёт совмещения в себе функций многопортового повторителя  и высокоскоростного моста.

При подключении к сети, коммутатор создаёт таблицу MAC-адресов подключённых к нему устройств. Когда на порт коммутатора приходит пакет, он анализирует МАС-адрес в соответствии с таблицей и отсылает пакет только получателю, а не на все порты.

Коммутатор может работать в режиме буферизации и в сквозном режиме. В первом случае полученный пакет сохраняется в буфере и затем проверяется на целостность. Это может дань небольшую задержку, в зависимости от размера пакета. Во втором случае полученный пакет сразу направляется получателю. В этом случае задержка отправки пакета на много меньше (где-то в три раза) и равна приблизительно 40 мкс. В этом случае, об ошибках в пакете сможет узнать только получатель.

Если два компьютера (или компьютер и сервер) можно соединить выделенным каналом, то не требуется следить за конфликтами происходящими в сети. В этом случае канал можно использовать в полнодуплексном режиме. В этом случае скорость передачи может возрасти в два раза (с 10Мбит до 20Мбит/с).

Возможны так же варианты подключения одного компьютера (сервера) сразу к нескольким каналам. Если в компьютере есть несколько сетевых плат, то все их можно подключить к коммутатору и поднять пропускную способность сети.

 

Маршрутизаторы.

 

Пока что всё прекрасно. С помощью рассмотренных нами устройств можно построить достаточно большую сеть. Но всё таки она имеет ограничения на длину. В принципе, для дома или небольшого офиса этого достаточно, но для большой сети опутывающей целый район или предприятие это очень даже мало. А как же тогда построен internet, который опутывает весь мир? Очень даже просто. Там используются маршрутизаторы. Ты наверно уже не раз встречал это название. Сейчас нам предстоит разобраться, что оно означает и с чем его едят.

Маршрутизаторы предназначены для определения пути

 

 

Рис 2.3. работа моста..

 

В принципе, работа маршрутизатора похожа на работу коммутатора, только он предназначен не для соединения сегментов сети, а для соединения целых сетей. Он так же анализирует адреса получателя (но только на более высоком уровне) и отправляет пакет только в нужный порт.

Рассмотрим пример сети на рисунке 2.3. Допустим, что компьютер из сети 1 отсылает пакет компьютеру из сети 6. Но первый даже не подозревает где может находится получатель. В этом случае он проверяет локальную сеть. Если получатель не найден, то он должен направить пакет на маршрутизатор 1. Когда маршрутизатор получает этот пакет, он проверяет свою таблицу маршрутов. По этой таблице он определил, что путь к получателю лежит через маршрутизатор 2, поэтому направляет пакет к нему. Маршрутизатор 2, получив пакет, тоже проверяет свою таблицу и узнаёт, что путь к получателю лежит через маршрутизатор 3. А маршрутизатор 3, получив пакет направляет его непосредственно компьютеру получателю.

Таким образом, пакет может преодолевать достаточно большие расстояния, и станция получатель может даже не подозревать, на каком расстоянии находится получатель.

Я могу достаточно много рассказать по внутренней работе маршрутизатора, но я не думаю, что тебе это понадобится. Это всё что необходимо и достаточно знать о маршрутизаторах.

 

Примеры инсталляции.

 

Если ты строишь домашнюю сеть, то у тебя есть два варианта – использовать коаксиал или витой пары. Как ты уже знаешь, при коаксиале все компьютеры подключаются последовательно. Тут особо не извернешься, поэтому кабель придётся прокладывать как можно более коротким путём и посоветовать тут нечего.

Если ты собираешься строить сеть на витой паре, то тут уже придётся использовать концентраторы или коммутаторы. И здесь уже есть свои хитрости, как всё сделать дешевле и с умом.

Давай рассмотрим пример. Если ты хочешь осетенить один подъезд, то просто поставь на среднем этаже (если 9 этажей, то на 5-м) концентратор и протяни ко всем кабель. Я подчёркиваю, ставить можно концентратор. Здесь использование коммутатора невыгодно и излишне.

 

 

Рис 2.3. Схема сети из одного подъезда..

 

Если ты собираешься соединять несколько подъездов, то тут уже задача усложняется. Каждый подъезд в отдельности можно осетенить таким же способом. А вот подъезды между собой можно объединить с помощью коммутатора (связь показана красными линиями). Его лучше расположить в самом центре дома, чтобы как можно сильней сэкономить кабель. Конечно же, кабель достаточно дешёвая штучка, но ограничение на длину может сказаться очень сильно.

Таким образом, большая часть широковещательного трафика не будет выходить за пределы одного подъезда. Если ты просто соединишь все концентраторы между собой, то пакеты посланные из первого подъезда во второй могут попасть и в третий и в четвёртый. Это даст лишнюю нагрузку.

Рис 2.3. Схема сети целого дома.

 

Если ты собираешься осетенять офис, то тут уже схема разворачивается на 90 градусов. В офисах в основном коридоры длинные, поэтому можно поставить на каждом этаже по концентратору и к ним подключать этажи. Например, весь первый этаж подключить к одному концентратору, второй к другому и так далее. Концентраторы желательно соединить между собой через коммутатор.

Здесь есть ещё одно преимущество. В основном на одном этаже располагаются компьютеры, которые больше всего общаются между собой и с другими этажами связь происходит на много реже. Например. На одном этаже может находиться бухгалтерия. Все компьютеры бухгалтерии в основном обмениваются данными друг с другом, а в другие отделы (другие этажи) только иногда передают отчётность. В этом случае другие отделы будут изолированы от ненужного трафика бухгалтерии, а бухгалтерия от других, и в то же время связь между этажами сохранится.