Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Тема Обладнання комп’ютерних мереж

Скачати 99.96 Kb.

Тема Обладнання комп’ютерних мереж




Скачати 99.96 Kb.
Дата конвертації12.04.2017
Розмір99.96 Kb.

Тема 6. Обладнання комп’ютерних мереж



Мета теми – розглянути типи мережевого обладнання.
Мереже́ве обла́днання - пристрої, необхідні для роботи комп'ютерної мережі, наприклад: маршрутизатор, комутатор, концентратор, патч-панель та ін. Зазвичай розрізняють активне та пасивне мережеве обладнання.


Ключові поняття: мережеве обладнання; МАС-адреса; мережевий адаптер;
Мережева плата, також відома як мережева карта, мережевий адаптер, Ethernet-адаптер, NIC (англ. network interface card) - периферійний пристрій, що дозволяє комп'ютеру взаємодіяти з іншими пристроями мережі.
концентратор; міст; комутатор; маршрутизатор, шлюз.
Обладнання комп’ютерних мереж

Будь-яка комп'ютерна мережа являє собою досить складний комплекс програмних і апаратних засобів, що здійснюють зв'язок комп'ютерів та інших пристроїв між собою.

В основі апаратної частини локальної мережі лежать стандартизовані комп'ютерні платформи різних класів – від персональних комп'ютерів до мейнфреймів. Використання тих чи інших комп'ютерних платформ, а також інших апаратних засобів обґрунтовується набором задач, на вирішення яких орієнтована комп’ютерна мережа.

Крім того, до апаратної складової комп'ютерної мережі відносяться кабельні системи ліній зв'язку та комунікаційне обладнання, яке дозволяє об'єднувати окремі сегменти мережі і організовувати інформаційні потоки.



Кабельна система – це набір комутаційних елементів (кабелів, роз'ємів, з'єднувачів, спеціальних шаф, кронштейнів, кабель-каналів тощо), спільне використання яких закріплено певною методикою.

До комутаційного обладнання відносяться:



  • мережеві адаптери (Network Interface Card – NIC);

  • повторювачі (repeaters);

  • концентратори (hubs);

  • коммутатори (switches);

  • мости (bridges);

  • маршрутизатори (routers);

  • шлюзи (gateways).

MAC-адреси і мережеві адаптери

Кожен комп'ютер, незалежно від того, підключений він до мережі чи ні, має унікальну фізичну адресу. Не існує двох однакових фізичних адрес. Фізична адреса (МАС-адреса – Media Access Control) зашита на платі мережевого адаптеру (рис. 1).

Таким чином, у мережі саме плата мережевого адаптеру підключає обладнання до середовища передачі даних.

Передача даних (обмін даними, цифрова передача, цифровий зв'язок) - фізичне перенесення даних цифрового (бітового) потоку у вигляді сигналів від точки до точки або від точки до множини точок засобами електрозв'язку каналом зв'язку; як правило, для подальшої обробки засобами обчислювальної техніки.
Кожна плата мережевого адаптеру, який працює на канальному рівні еталонної моделі OSI, має свою унікальну МАС-адресу. У мережі, коли один пристрій прагне переслати дані іншому пристрою, він може встановити канал зв'язку із цим іншим пристроєм, скориставшись його МАС-адресою.

nic.gif

Рисунок 1 – Мережевий адаптер


Дані, що пересилаються джерелом мають МАС-адресу одержувача. У міру просування пакета по середовищу передачі даних мережеві адаптери кожного з пристроїв у мережі порівнюють МАС-адресу одержувача, яка знаходиться у пакеті даних, зі своєю власною фізичною адресою. Якщо адреси не збігаються, мережевий адаптер ігнорує цей пакет, і дані продовжують рух до наступного обладнання. Якщо ж адреси збігаються, то мережевий адаптер робить копію пакета даних і розміщує її на канальному рівні комп'ютера. Після цього вихідний пакет даних продовжує рух мережею, і кожний наступний мережевий адаптер проводить аналогічну процедуру порівняння.
Пакети даних - в телекомунікаціях це відформатований блок даних який передається за допомогою комутації пакетів в комп'ютерній мережі. Комп'ютерні лінії зв'язку, які не підтримують передачу пакетів даних, такі як традиційні від точки-до-точки (англ. point-to-point)

Мережеві адаптери перетворюють пакети даних у сигнали для передачі мережею. У ході виготовлення фірмою-виробником кожному мережевому адаптеру привласнюється фізична адреса, яка заноситься в спеціальну мікросхему, що встановлена на платі адаптера. У більшості мережевих адаптерів МАС-адреса зашивається в постійні запам’ятовувальні пристрої (ПЗП). Коли адаптер ініціюється, ця адреса копіюється в оперативну пам'ять комп'ютера. Оскільки МАС-адреса визначається мережевим адаптером, то при заміні адаптера зміниться й фізична адреса комп'ютера: вона буде відповідати МАС-адресі нового мережевого адаптеру.

Для прикладу можна уявити собі готель. Припустимо далі, що кімната 207 має замок, що відкривається ключем А, а кімната 410 – замок, що відкривається ключем В. Ухвалене рішення поміняти замки в кімнатах 207 і 410. Після заміни ключ А буде відкривати кімнату 410, а ключ В – кімнату 207. У цьому прикладі замки відіграють роль мережевих адаптерів, а ключі – роль МАС-адрес. Якщо адаптери поміняти місцями, то зміняться й МАС-адреси.

Повторювачі

Повторювач (repeater) – апаратний пристрій, що функціонує на фізичному рівні еталонної моделі OSI і забезпечує з'єднання двох сегментів однієї й тієї ж комп'ютерної мережі.

Повторювачі реалізують одну з найпростіших форм міжмережевого обміну. Вони просто регенерують, або повторюють, пакети даних між кабельними сегментами. По суті повторювачі фізично розширюють мережу. Крім того, вони забезпечують високий рівень відмовостійкості, здійснюючи електричну розв'язку мереж, внаслідок чого проблема, яка виникла в одному кабельному сегменті, не зачіпає інші сегменти. Однак разом з пакетами вони повторюють і сигнали, які заважають функціонуванню мережі, не відрізняючи їх від пакетів даних.



Концентратори

Найпростішим пристроєм, який забезпечує зв'язок комп'ютерів один з одним, є концентратор, або «хаб» (hub). У мережах, які використовують коаксіальний кабель, концентратори прийнято називати повторювачами.

Коаксіа́льний ка́бель (від лат. со - «сумісно» та axis - «вісь») - електричний кабель із співвісними провідниками.

Нижче перераховані найважливіші особливості концентраторів:


  • підсилюють сигнали;

  • розповсюджують сигнали в мережі;

  • не виконують фільтрацію;

  • не займаються маршрутизацією і комутацією;

  • використовуються як точки доступу в мережі.

Концентратори працюють на фізичному рівні моделі OSI і є досить примітивним активним обладнанням (яке потребує підключення до електричної мережі).
Електрична мережа (мережа живлення, електромережа) - взаємозв'язана мережа, призначена для постачання та розподілу електричної енергії від постачальників до кінцевих споживачів. Вона складається з генеруючих станцій, високовольтних ліній електропередач та розподільчих ліній, які доставляють енергію до розподільчих пристроїв підстанцій, ввідних пристроїв, ввідно-розподільчих пристроїв, та головних розподільчих щитів.

Концентратор можна уявити собі у вигляді обладнання, яке містить безліч незалежних, але зв'язаних між собою модулів мережевого обладнання.

У локальних мережах концентратори виконують роль мультипортових повторювачів. У таких випадках концентратори використовуються, щоб розділити мережеві носії й забезпечити множинне підключення.

Зазвичай концентратор має від 1 до 32 гнізд (портів) для приєднання конекторів різних типів. У більшості випадків це будуть гнізда для конекторів RJ-45, однак існують і гібридні концентратори з портами RJ-15 і BNC, що дозволяють поєднувати сегменти на основі коаксіального кабелю. До портів можна підключати не тільки комп'ютери, але й інші концентратори, формуючи в такий спосіб ланцюжки (каскади) концентраторів або ще більш складні топології типу «дерево».

Недоліком використання концентратора є те, що він не може фільтрувати мережевий трафік. Фільтрацією називається процес, у ході якого в мережевому трафіку контролюються певні характеристики, наприклад, адреса джерела, адреса одержувача або протокол, і на підставі встановлених критеріїв ухвалюється рішення – пропускати трафік далі або ігнорувати його. У концентраторі дані, що поступили на один порт, передаються далі на всі порти. Отже, концентратор передає дані в усі ділянки або сегментам мережі, незалежно від того, повинні вони туди направлятися чи ні.

Якщо є тільки один кабель, який зв'язує всі пристрої в мережі, або якщо сегменти мережі зв'язані тільки не фільтруючими пристроями (наприклад, концентраторами), декілька користувачів можуть спробувати послати дані в один момент часу. Якщо одночасно намагаються передавати кілька вузлів, то виникає конфлікт. У цьому випадку дані від різних пристроїв зустрічаються один з одним і ушкоджуються. Область мережі, у межах якої сформувався пакет даних і виник конфлікт, називають доменом конфлікту (колізії). Одним з методів рішення проблеми занадто великого трафіку й великої кількості конфліктів у мережі є використання мостів. На рис. 2 представлене об'єднання робочих станцій у комп'ютерну мережу з використанням концентратора.

Момент часу - точка на часовій осі. Про події, що відповідають одному моменту часу, говорять як про одночасні.
Робоча станція (англ. workstation) - комплекс апаратних і програмних засобів, призначених для вирішення певного кола завдань.
У даній мережі пакет, відправлений комп'ютером В комп'ютеру А, буде переданий усім робочим станціям, серверу й іншим мережевим пристроям.


Рисунок 2 – Об’єднання робочих станцій в комп’ютерну мережу з використанням концентраторів


Мости і комутатори

Мости (bridge), а потім і комутатори (switch) були розроблені, щоб допомогти в об'єднанні мереж і усуненні проблеми виникнення великої кількості колізій.

Суттєвою відмінністю цих пристроїв від концентраторів є те, що вони вміють визначати МАС-адресу джерела й одержувача сигналів, а також підтримувати таблицю відповідності своїх портів і використаних у мережі МАС-адрес. Таку таблицю міст (або комутатор) формує відразу після включення за наступним принципом: як тільки порт одержує відповідь від обладнання з певною фізичною адресою, у таблиці з'являється рядок відповідності «МАС-адреса <-> порт».

Таким чином, ці пристрої працюють не тільки на фізичному рівні моделі OSI, але й на канальному, – точніше, на підрівні керування доступом до середовища (MAC).

Керування доступом (англ. access control) - сукупність заходів з визначення повноважень і прав доступу, контролю за додержанням Правил розмежування доступу.
Одержавши кадр й визначивши адресу одержувача, міст або комутатор транслює кадр тільки на той порт, з яким ця МАСадреса зіставлена в таблиці відповідностей. Кадри, передані між комп'ютерами одного сегмента, комутатор одержує, але нікуди не транслює (рис. 3, обмін даними між комп'ютерами А та В ніяк не впливає на взаємодію комп'ютера С з сервером та комп'ютерів D і Е - один з одним).

За рівнями протоколу мости класифікують на:

- MAC-Layer Bridges, які працюють на підрівні управління доступом до середовища. Вони дозволяють об’єднувати мережі однакової архітектури (з однаковими форматами пакетів);

- LLC-Layer Bridges. Дані мости діють на рівні управління логічним зв’язком, що дозволяє використовувати їх для поєднання мереж із різною архітектурою (Ethernet - Token Ring - Arcnet).

Token ring (англ. «маркерне кільце») - архітектура мереж з кільцевою логічною топологією і детермінованим методом доступу, заснованому на передачі маркера.


Рисунок 3 – Об’єднання робочих станцій в комп’ютерну мережу з використанням комутаторів
Єдиними сигналами, переданими на усі порти, є кадри, призначені для адрес, які не мають поки що записів у таблиці відповідностей, та спеціальні широкомовні повідомлення, призначені всім комп'ютерам локальної мережі. Щоб позначити цю особливість роботи мостів і комутаторів, говорять, що вони формують «область широкомовлення» (Broadcast Domain).

Відмінність між мостами та комутаторами полягає в тому, що міст у кожний момент часу може передавати тільки один кадр, обслуговуючи передачу від одного комп'ютера до іншого (тому перші моделі мостів були двупортовими). Комутатор же вміє будувати велику кількість віртуальних каналів зв'язку між портами (тобто комутувати порти один з одним, звідси й назва пристрою), роблячи паралельну обробку кадрів, які надходять від різних портів. Звичайно продуктивність мереж, побудованих на базі комутаторів, є суттєво вищою.

Підкреслимо, що переважна більшість сучасних мереж будується саме на комутаторах, тоді як зустріти концентратор або міст сьогодні досить важко.

Маршрутизатори

Маршрутизатор – це пристрій для з'єднання мереж, які використовують різні архітектури та протоколи. Маршрутизатори працюють на ще більш високому рівні моделі OSI – мережевому. До їхнього завдання входить аналіз адрес, які використані у протоколі цього рівня (наприклад, IPадрес), і визначення найкращого маршруту доставки пакету даних за призначенням (докладніше маршрутизація буде розглянута у темі 8). Зазвичай маршрутизатори працюють і на більш низьких рівнях моделі OSI: як концентратори вони відновлюють рівень і форму сигналу, що передається, як мости й комутатори дозволяють уникнути колізій. Однак, на відміну від перерахованих вище пристроїв, маршрутизатори змінюють передані кадри – точніше, «розбирають» їх до мережевого рівня (декапсулюють), а потім формують заново за певними правилами (інкапсулюють). До речі, без певного налаштування маршрутизатори не передають на інші порти навіть широкомовні пакети і, таким чином, служать у мережах межами областей колізій і широкомовлення.

Таким чином, маршрутизатори можуть виконувати такі функції:



  • комутувати і направляти пакети через декілька мереж;

  • визначати найкращий шлях для їх передачі;

  • обходити повільні та несправні канали;

  • фільтрувати широкомовні повідомлення;

  • діяти як бар'єр безпеки між мережами.

Маршрутизатор на відміну від моста має свою адресу і використовується як проміжний пункт призначення.

Крім того, разом із програмами більш високого рівня моделі OSI, маршрутизатори вміють виконувати безліч складних операцій, наприклад, виявляти проблеми в мережі й повідомляти про них, вести статистику отриманих і переданих даних, фільтрувати пакети, проводити авторизацію користувачів при виході в Інтернет тощо.

Потужні маршрутизатори є досить складними й дорогими програмно-апаратними комплексами, тому в сучасних мережах вони все частіше заміняються комутаторами 3-го рівня – пристроями, що займають проміжний рівень між комутаторами та маршрутизаторами. Від звичайних комутаторів вони відрізняються тим, що можуть виконувати найпростіші функції маршрутизації, залишаючись при цьому продуктивними й не дуже дорогими.

На рис. 4 представлена мережа, розділена на 5 підмереж з використанням маршрутизаторів. Тут дані між абонентами Е і D передаються через 3 підмережі, причому передача даних відбувається не в усі підмережі, а лише в ту, у якій перебуває абонент-одержувач.



Шлюзи

Шлюзи – це пристрої, які забезпечують зв'язок між різними архітектурами та середовищами. Взагалі кажучи, під шлюзом зазвичай мається на увазі будь-який пристрій або програма, які дозволяють поєднувати різнорідні системи (наприклад, існують поштові шлюзи, які використовуються для зв'язку різних систем електронної пошти).
Електро́нна по́шта (англ. e-mail, або email, скорочення від electronic mail) - популярний сервіс в інтернеті, що робить можливим обмін даними будь-якого змісту (текстові документи, аудіо-, відеофайли, архіви, програми).
Але якщо мова йде про взаємодію в мережах, то тут під шлюзом мається на увазі пристрій, що сполучає різні мереживі архітектури (наприклад: шлюз з Ethernet в Token Ring). Важливо тут те, що шлюз повинен не тільки мати фізичні порти для підключення різнорідних систем, а й «розуміти» різнорідні протоколи, виступаючи для них у ролі «перекладача».

Рисунок 4 – Розбивка мережі на підмережі з використанням маршрутизаторів


Типовим прикладом шлюзів є широко використовувані в сучасних домашніх мережах інтегровані пристрої, у яких об'єднані ADSL-модем для підключення до Інтернету, бездротова точка доступу, що працює за стандартом IEEE 802.
Бездротова точка доступу (англ. Wireless Access Point) - центральний пристрій бездротової мережі, яку використовують для з'єднання між бездротовими клієнтами, а також для з'єднання дротового і бездротового сегментів (виконує функції моста між ними).
11b (або g), і комутатор Fast Ethernet з підтримкою стандарту IEEE 802.3u.
Каталог: files
files -> Виховна година «Майбутнє — без сніду» Обладнання: маркери, роздавальний матеріал: пам’ятки «Кроки до успіху»
files -> Економічний бюлетень Посольства України в рп квітень 2014 р. №104
files -> 1 клас Тести Правильна відповідь оцінюється в бал. У ситуації цінової війни за умов рівноваги олігополісти продають продукцію
files -> Положення про розкриття інформації емітентами цінних паперів (пункт1 глави 4 розділу III) Титульний аркуш Підтверджую ідентичність електронної та паперової форм інформації


Скачати 99.96 Kb.

  • Обладнання комп’ютерних мереж
  • MAC-адреси і мережеві адаптери