Активное коммуникационное оборудование

Лекция № 2

Все коммуникационное оборудование, используемое в сетях ЭВМ, можно разделить на два типа: пассивное и активное. Пассивное оборудование служит лишь в качестве транспортной среды для передачи данных, не оказывая никакого влияния на характеристики передаваемых сигналов (мощность, форма и др.). К пассивному оборудованию относят рассмотренные выше провода, кабели и радиоволны, кабельные коннекторы и др. Активное оборудование непосредственно влияет на передаваемые сигналы, усиливая их, изменяя форму представления данных (синусоида, цифровые импульсы).

К основным видам активного коммуникационного оборудования относят сетевые адаптеры компьютеров, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы, модемы и др. Активное оборудование позволяет решить ряд задач функционирования сети: усиление передаваемого сигнала, позволяющее ему достичь удаленных компьютеров, структуризация сети, направление передаваемых данных из одной сети в другую в масштабах крупного предприятия, преобразование данных для их передачи между сетями различных типов и т.д.

Сетевой адаптер (сетевая карта) служит для подключения к сети системного блока рабочей станции, сервера и подходит для работы в сети с определенной стандартной технологией. Так существуют сетевые карты для сетей Ethernet, FDDI, Token Ring. В зависимости от реализуемой технологии в сетевом адаптере существуют стандартные разъемы для подключения того или иного кабеля (чаще всего используется витая пара). На рис.8 изображена сетевая карта для работы в сетях Gigabit Ethernet со скоростью передачи данных до 1000 Мбит/с.

Каждый сетевой адаптер получает один или более адресов для идентификации в сети. Кроме того, многие адаптеры могут работать как в полудуплексном, так и дуплексном (полнодуплексном) режиме. Полудуплексный режим (half-duplex) в отличие от дуплексного (full-duplex) не позволяет одновременно передавать и принимать данные.

Концентраторы и коммутаторы по внешнему виду практически не отличаются, различия проявляются в принципе их работы.

Рис.8. Сетевой адаптер для технологии Ethernet.

Концентратор (hub) используется для физического соединения нескольких сегментов кабеля локальной сети. В зависимости от количества портов концентратора (5, 8, 16, 24, 32 и более) к нему возможно одновременно подключить точно такое же количество сетевых устройств (компьютеров, других коммуникационных устройств).

Концентраторы характерны практически для всех стандартных сетевых технологий (Ethernet, Fast Ethernet, FDDI и др.) Принцип их работы заключается в передаче с некоторым усилением сигнала, пришедшего на один из его портов, на другой или другие порты. Так концентратор Token Ring повторяет входной сигнал только на том порту, к которому подключен следующий в кольце компьютер, а концентратор Ethernet дублирует входной сигнал на всех остальных портах. Таким образом, в технологии Ethernet установка концентраторов в качестве центральных элементов топологий «звезда» или «иерархическая звезда» делает возможным передачу данных между всеми компьютерами в сети. С помощью концентраторов можно преодолеть ограничение на максимальную длину кабеля, установив их так, чтобы наибольшая длина кабеля между ними не превышала стандартных значений. Однако при этом существуют ограничения на количество концентраторов на пути передачи сигнала между двумя устройствами в сети. Так в классической технологии Ethernet существует «правило четырех хабов», невыполнение которого приводит к возможным ошибкам в работе локальных сетей.

Использование концентраторов позволяет повысить надежность работы сети за счет автоматического отключения порта в случае, если какой либо компьютер или сетевое устройство из-за сбоя начинает непрерывно передавать данные. Такую функцию автоотключения портов имеет большая часть концентраторов.

В локальных сетях среднего и крупного размера имеется существенный недостаток, связанный с применением концентраторов, суть которого заключена в следующем. Исходя из принципов передачи данных в сетях с разделяемыми линиями связи, в любой момент времени может передавать данные только один компьютер в сети. Все остальные машины вынуждены ждать окончания передачи данных, и могут начать передавать информацию, только убедившись в незанятости среды передачи. В противном случае возникает ошибка (коллизия) и компьютерам необходимо будет через случайно определенный промежуток времени повторить передачу данных. При большом количестве узлов в таких сетях возможен случай, когда время ожидания свободной среды передачи будет очень большим и работа такой сети будет очень неэффективной.

Коммутатор (switch) (рис.9), в отличие от концентратора, передает данные, поступившие на один из портов, только на единственный другой порт, через который к нему подключен компьютер-получатель информации. Коммутатор изолирует трафик в сети, предоставляя возможность остальным компьютерам в то же самое время вести передачу данных и повышая общую производительность сети.

Рис.9. 24-х портовый коммутатор для технологии Fast Ethernet.

Коммутаторы обеспечивают логическую структуризацию сети, которая предполагает разбиение сети на сегменты с локализованным трафиком. В случае, когда к портам коммутатора подключены только компьютеры, в одном сегменте сети находятся только компьютеры (отправитель или получатель пакетов данных). Если же к коммутатору подключены не компьютеры, а концентраторы (рис.10), то в одном локализованном сегменте сети находятся две рабочие группы (например Отдел 3 и Отдел 4 при передаче данных между компьютерами из этих отделов). Если же, к примеру, компьютеры Отдела 1 передают информацию внутри отдела, то остальные сегменты сети в этот момент времени будут свободны.

Рис.10. Логическая структуризация с помощью коммутатора.

Коммутаторы используют аппаратные адреса компьютеров для локализации трафика. Сам адрес не содержит никакой информации по поводу принадлежности компьютера к тому или иному логическому сегменту. Поэтому коммутатор просто запоминает, через какой порт на него поступил пакет данных от каждого компьютера в сети, и в дальнейшем передает пакеты, предназначенные для конкретного компьютера, на этот порт. В связи с этим, существует ограничение на применение коммутаторов – в сети не должно быть замкнутых контуров.

Для выполнения основных операций коммутации каждый порт оснащен специализированным процессором. Кроме того, коммутатор имеет быстродействующий узел обмена для передачи кадров между процессорными микросхемами портов. В настоящее время наиболее часто используют следующие архитектуры коммутаторов:

· с коммутационной матрицей;

· с разделяемой многовходовой памятью;

· с общей шиной.

Часто эти три схемы взаимодействия портов комбинируются в одном коммутаторе.

Коммутационная матрица - основной и самый быстрый способ взаимодействия процессоров портов. Однако реализация матрицы возможна только для определенного числа портов, причем сложность схемы возрастает пропорционально квадрату количества портов коммутатора. Особенность матрицы состоит в технологии коммутации физических каналов. Недостатком этой технологии является отсутствие буфера данных внутри коммутационной матрицы - если составной канал невозможно использовать из-за занятости выходного порта или промежуточного коммутационного элемента, то данные будут накапливаться во входном блоке порта, принявшего кадр.

Коммутаторы с общей шиной используют для связи процессоров портов высокоскоростную шину в режиме разделения времени. Для того, чтобы шина не была узким местом коммутатора, ее производительность должна быть выше скорости поступления данных во входные блоки процессоров портов, по крайней мере, в N/2 раз, где N равно числу портов. Кроме этого, кадр должен передаваться по шине небольшими частями, по несколько байт, чтобы передача кадров между несколькими портами происходила в псевдопараллельном режиме, не внося задержек в передачу кадра в целом. Размер такой ячейки данных определяется производителем коммутатора.

Входной блок процессора помещает в ячейку, переносимую по шине, тэг, в котором указывает номер порта назначения. Каждый выходной блок процессора порта содержит фильтр тэгов, который выбирает тэги, предназначенные данному порту. Шина, так же как и коммутационная матрица, не может осуществлять промежуточную буферизацию, но так как данные кадра разбиваются на небольшие ячейки, то задержек с начальным ожиданием доступности выходного порта в такой схеме нет.

Третья базовая архитектура взаимодействия портов - двухвходовая разделяемая память. Входные блоки процессоров портов соединяются с переключаемым входом разделяемой памяти, а выходные блоки этих же процессоров соединяются с переключаемым выходом этой памяти. Переключением входа и выхода разделяемой памяти управляет менеджер очередей выходных портов. В разделяемой памяти менеджер организует несколько очередей данных, по одной для каждого выходного порта. Входные блоки процессоров передают менеджеру портов запросы на запись данных в очередь того порта, который соответствует адресу назначения пакета. Менеджер по очереди подключает вход памяти к одному из входных блоков процессоров, и тот переписывает часть данных кадра в очередь определенного выходного порта. По мере заполнения очередей менеджер производит также поочередное подключение выхода разделяемой памяти к выходным блокам процессоров портов, и данные из очереди переписываются в выходной буфер процессора. Память должна быть достаточно быстродействующей для поддержания скорости переписи данных между N портами коммутатора. Применение общей буферной памяти, распределяемой менеджером между отдельными портами, снижает требования к размеру буферной памяти процессора порта. Часто в сложных коммутаторах эти архитектуры применяются в комбинации друг с другом.

Все коммутаторы характеризуются несколькими общими параметрами, определяющими его производительность. Среди них:

· скорость фильтрации;

· скорость продвижения;

· производительность;

· задержка передачи кадра;

· тип коммутации;

· размер адресной таблицы;

· размер буферной памяти.

Скорость фильтрации и продвижения кадров определяют скорость, с которой коммутатор выполняет следующие этапы обработки кадров:

· прием кадра в свой буфер;

· просмотр адресной таблицы для нахождения порта по адресу назначения кадра;

· уничтожение кадра, если его порт назначения совпадает с портом-источником (фильтрация) и передача кадра в сеть через найденный по адресной таблице порт назначения (продвижение).

Скорость фильтрации и скорость продвижения измеряются обычно в кадрах в секунду. Если в характеристиках коммутатора не уточняется, для какого протокола и для какого размера кадра приведены значения скоростей, то по умолчанию считается, что эти показатели даются для протокола Ethernet и кадров минимального размера, то есть кадров длиной 64 байта (без преамбулы), с полем данных в 46 байт. Кадры минимальной длины создают для коммутатора наиболее тяжелый режим работы по сравнению с кадрами другого формата при равной пропускной способности переносимых пользовательских данных.

Производительность коммутатора измеряется количеством переданных в единицу времени через его порты пользовательских данных. Так как коммутатор работает на канальном уровне, то учитываются данные, которые переносятся в поле данных кадров протоколов канального уровня - Ethernet, Token Ring, FDDI и т.п. Максимальное значение производительности коммутатора всегда достигается на кадрах максимальной длины, так как при этом доля накладных расходов на служебную информацию кадра гораздо ниже, чем для кадров минимальной длины. Коммутатор является неблокирующим, если он может передавать кадры через свои порты со скоростью их поступления. Если суммарный входной поток кадров в среднем будет превышать суммарный выходной поток, то кадры будут накапливаться в буферной памяти, а при переполнении просто отбрасываться.

Задержка передачи кадра измеряется как время, прошедшее с момента прихода первого байта кадра на входной порт коммутатора до момента появления этого байта на выходном порту коммутатора. Задержка складывается из времени, затрачиваемого на буферизацию байт кадра, а также времени, затрачиваемого на обработку кадра коммутатором - просмотр адресной таблицы, принятие решения о фильтрации или продвижении и получения доступа к среде выходного порта. Задержка кадров и обнаружение ошибок при прохождении через коммутатор зависит от установленного способа коммутации.

Существует несколько режимов работы коммутаторов, которые определяют тип коммутации. От него зависит скорость продвижения и фильтрации, а также время задержки передачи кадров, т.е. от способа коммутации зависит производительность коммутатора. Более быстрые способы коммутации не используют проверку ошибок для снижения времени задержки.

1. Store - and - forward (коммутация с буферизацией). При коммутации с буферизацией кадр поступает в буфер входного порта, где по контрольной сумме проверяется на наличие ошибок. Если ошибки не обнаружены, пакет передается на выходной порт. Этот способ коммутации гарантирует фильтрацию от ошибочных кадров, но при этом время задержки увеличивается пропорционально размеру пакета.

2. Cut - through (сквозная коммутация). При использовании этого метода в буфер входного порта поступают лишь несколько первых байтов кадра, что необходимо для считывания адреса назначения. В зависимости от использования сетевого транспортного протокола (без соединения или ориентированный на соединение), этот метод позволяет снизить задержку при передаче пакетов от источника к получателю. Время задержки при использовании этого метода не зависит от размера пакета, так как передача пакета начинается сразу после считывания адресов отправителя и получателя. Сквозная коммутация возможна лишь в том случае, если выходной порт не занят в момент поступления кадра. В противном случае весь кадр поступает в буфер входного порта. Однако наряду с ростом производительности снижается надежность, так как без буферизации кадра невозможно осуществить анализ этого кадра и выявить ошибки.

3. Fragment-Free (бесфрагментная коммутация). Модифицированная реализация коммутации без буферизации. При использовании этого метода коммутатор ожидает приема кадра коллизии (64 байт) до начала передачи. Если в пакете присутствует ошибка или лучше сказать, коллизия, она почти всегда обнаруживается в этих 64 байтах. Этот метод обеспечивает лучшую защиту от ошибок, чем метод без промежуточной буферизации, и при этом практически не увеличивается время задержки.

4. Intelligent (адаптивная коммутация). При адаптивной коммутации коммутатор сам выбирает для каждого порта оптимальный режим работы. Вначале все порты устанавливаются в режим сквозной коммутации, потом те порты, на которых возникает много ошибок, переводятся в режим бесфрагментной коммутации. Если и при этом количество ошибок остается неприемлемо большим, то порт переводится в режим коммутации с буферизацией, что гарантирует полную фильтрацию от ошибочных кадров.

Максимальная емкость адресной таблицы определяет предельное количество MAC-адресов, которыми может одновременно оперировать коммутатор. В таблице коммутации для каждого порта хранятся только те наборы адресов, с которыми он работал в последнее время. Максимальное число МАС - адресов, которое может храниться в таблице коммутации, зависит от области применения коммутатора. Недостаточная емкость адресной таблицы может служить причиной снижения производительности коммутатора и создания в сети избыточного трафика. Если адресная таблица коммутации полностью заполнена, а в поступившем пакете встречается новый адрес источника, коммутатор должен вытеснить из таблицы какой-либо старый адрес и поместить на его место новый. Если же поступает кадр с адресом назначения, который был удален ранее из адресной таблицы, т.е. он неизвестен, то коммутатор должен передать этот кадр на все остальные порты. Эта операция будет создавать лишнюю работу для многих процессоров портов, кроме того, копии этого кадра будут попадать и на те сегменты сети, где они совсем не обязательны. Однако, сейчас даже самые дешевые настольные коммутаторы имеют таблицу из 2-3К адресов (а магистральные еще больше), и этот параметр перестал быть узким местом технологии.

Внутренняя буферная память коммутатора нужна для временного хранения кадров данных в тех случаях, когда их невозможно немедленно передать на выходной порт. Буфер предназначен для сглаживания кратковременных пульсаций трафика, пиковых нагрузок. Простые модели коммутаторов имеют буферную память в несколько сотен килобайт на порт, в более дорогих моделях это значение достигает нескольких мегабайт.

Идеальный коммутатор должен передавать кадры между портами с той же самой скоростью, с которой их генерируют подключенные узлы, без потерь, и не вносить дополнительных задержек. Для этого внутренние элементы коммутатора (процессоры портов, межмодульная шина, центральный процессор и т.п.) должны справляться с обработкой поступающего трафика. В то же время, на практике есть много вполне объективных ограничений на возможности коммутаторов. Может сложиться ситуация, когда несколько узлов сети интенсивно взаимодействуют с одним сервером. В этом случае реальная производительность заметно снизится из-за фиксированной скорости протокола, возможны также потери кадров или длительные задержки.

Чтобы избежать перегрузок коммутаторов используют специальные методы управления потоком кадров. В этом случае можно использовать два метода, основанных на том, что коммутатор, в отличие от конечных узлов, может нарушать некоторые правила доступа к среде передачи данных. Оба метода связаны с тем, что коммутатор воздействует на компьютер, не давая ему возможности передавать данные в течение некоторого времени.

Первый метод называется методом обратного давления. В случае, когда коммутатору необходимо «подавить» активность какого-либо компьютера, он искусственно генерирует коллизии, посылая jam-последовательности на выход порта, к которому подключен сегмент или коммутатор. Второй метод основан на агрессивном захвате среды либо после окончания передачи очередного кадра, либо после коллизии. Агрессивность поведения порта коммутатора заключается в том, что для доступа к среде передачи данных порт не выдерживает технологической паузы между кадрами в 9, 6 мкс, а делает эту паузу равной 9, 1 мкс, после чего начинает передачу нового кадра, занимая среду, что дает возможность порту коммутатора разгрузить свой внутренний буфер. Для захвата канала после коллизии коммутатор выдерживает интервал отсрочки, равный 50 мкс, а конечный узел, как и определено стандартом, - в 51, 2 мкс. Это также приводит к тому, что конечный узел прекращает генерацию кадров в порт коммутатора.

При работе коммутатора в дуплексном режиме причина перегрузок заключается не в том, что коммутатор является блокирующим, т.е. ему недостаточно производительности процессоров для обработки потоков кадров, а в ограниченной пропускной способности отдельного выходного порта, которая определяется параметрами протокола. Для контроля перегрузки в коммутаторах существуют специальные методы: обратная связь, приоритетные и взвешенные очереди, резервирование пропускной способности для потоков, протекающих через сеть. Для того чтобы уменьшить потери кадров из-за переполнения буферов, используется метод, основанный на механизме обратной связи и описанный в стандарте IEEE 802.3х. Этот метод позволяет приостановить на некоторое время передачу кадров от компьютера на перегруженный коммутатор.

Помимо основной функции передачи кадров с порта на порт коммутаторы могут выполнять и ряд дополнительных функций: поддержка алгоритма Spanning Tree (STA), использование пользовательских фильтров, создание виртуальных сетей, трансляция протоколов, агрегирование каналов, создание транковых соединений и др.

Алгоритм Spanning Tree (построения покрывающего дерева) позволяет коммутаторам автоматически определять конфигурацию компьютеров в сети без петель, когда между любыми двумя конечными узлами сети должен быть только один маршрут. Петли могут образовываться случайно при произвольном соединении большого числа коммутаторов или при создании резервных связей администраторами для повышения надежности сети. Коммутаторы, поддерживающие алгоритм STA, находят подходящую древовидную конфигурацию связей автоматически, подключая часть портов, а остальные переводятся в резервное состояние. В случае отказа какого-либо порта или коммутатора алгоритм STA инициирует новую процедуру построения покрывающего дерева и активизирует резервные связи. Если коммутатор не рассчитан на использование рассматриваемой технологии, то администратор должен самостоятельно решать, какие порты следует заблокировать, чтобы исключить замкнутые маршруты в сети, и восстанавливать сеть после отказа.

Агрегирование нескольких физических каналов в один логический использует несколько параллельных альтернативных связей между двумя коммутаторами или коммутатором и компьютером. При этом все избыточные связи находятся в рабочем состоянии. Такое соединение называется транком. В результате повышается надежность и производительность сети. Например, при отказе одного из физических каналов, данные передаются по всем остальным. По сравнению со стандартным способом использования одной линии связи агрегирование повышает производительность соответствующего участка в число раз, кратное числу параллельных связей. Агрегирование в некоторых случаях может быть эффективнее, чем замена единственной линии связи более скоростной. Транковое соединение часто используют для серверов. В этом случае все сетевые адаптеры принадлежат одному компьютеру и разделяют один и тот же сетевой адрес. Поэтому для сетевого протокола IP все порты транка неразличимы, и все линии воспринимаются как единый логический канал.

На основе коммутаторов путем их конфигурирования можно создавать виртуальные сети (VLAN), представляющие собой изолированные логические сегменты сети, трафик которых, в том числе и широковещательный, полностью изолирован от других узлов в сети. Это означает, что передача кадров между различными виртуальными сетями на основании адреса канального уровня (MAC-адреса) невозможна. Отдельные сегменты VLAN затем соединяют в составную сеть с помощью устройств сетевого уровня, коммутаторов или маршрутизаторов. При использовании управляемых коммутаторов есть возможность формировать виртуальные сети (VLAN) в рамках одного коммутатора. Он позволяет создать несколько сетей и при этом ограничить их доступ друг к другу физически. Каждая виртуальная сеть будет работать независимо от других.

Трансляция протоколов канального уровня предполагает, что коммутатор может преобразовывать кадры, относящиеся к разным технологиям локальных сетей друг в друга: например кадры формата Fast Ethernet в кадры формата FDDI. Такая функция коммутатора дает возможность объединять в пределах одной локальной сети сегменты, построенные по различным архитектурам.

Наряду с классическими коммутаторами, работающими на канальном уровне модели OSI (Switch Layer 2), в последние годы активно внедряются коммутаторы третьего (Switch Layer 3) и более высоких уровней: 4-7. Коммутаторы Layer 3 работают на сетевом уровне модели OSI, они способны оперировать IP-адресами и обеспечить маршрутизацию пакетов. Такие коммутаторы поддерживают таблицы маршрутизации различных протоколов и выполняют другие функции маршрутизаторов, они имеют возможность управлять коммутаторами по Web-интерфейсу. При этом они дешевле аппаратных маршрутизаторов и поэтому получают все более широкое применение в локальных сетях. более высоких уровней: 4-7. Коммутаторы уровня 3 работают на сетевом уровне модели OSI, они способны оперировать IP-адресами и обеспечить маршрутизацию пакетов. Такие коммутаторы поддерживают таблицы маршрутизации различных протоколов и выполняют другие функции маршрутизаторов, они имеют возможность управлять коммутаторами по Web-интерфейсу. При этом они дешевле аппаратных маршрутизаторов и поэтому получают все более широкое применение в локальных сетях.

Коммутаторы 4-7 уровней называют вэб - коммутаторами или коммутаторами приложений. Они анализируют трафик на 4-7 уровнях модели OSI и позволяют определять, к каким приложениям (HTTP, FTP, Telnet, POP, SMTP и др.) принадлежат пакеты данных. Кроме того, вэб-коммутаторы способны анализировать cookies - информацию о пользователе и его посещении вэб - ресурсов. С помощью подобных сведений можно идентифицировать пользователя и задавать ему корпоративные политики (полный или частичный доступ к ресурсам, время работы с приложениями и др.). Такая возможность актуальна в связи с распространением мобильных пользователей, у которых часто меняется IP-адрес. В вэб - коммутаторах для распределения пропускной способности каналов связи трафик может классифицироваться на основании информации уровня 3-4 (например, IP-адрес источника и приемника, порт пакета TCP/UDP). Большинство стандартных видов трафика уже отнесено к определенным классам обслуживания. Однако по необходимости администратор может добавить собственные настройки для этих приложений.

В конструктивном отношении коммутаторы делятся на:

· автономные коммутаторы с фиксированным количеством портов;

· модульные коммутаторы на основе шасси;

· коммутаторы с фиксированным количеством портов, собираемые в стек.

Первый тип коммутаторов обычно предназначен для организации небольших рабочих групп. Модульные коммутаторы на основе шасси чаще всего предназначены для применения на магистрали локальной сети. Поэтому они выполняются на основе какой-либо комбинированной схемы, в которой взаимодействие модулей организуется по быстродействующей шине или же на основе быстрой разделяемой памяти большого объема. Модули такого коммутатора выполняются на основе технологии " hot swap", то есть допускают замену на ходу, без выключения коммутатора. В тех же целях шасси обычно снабжается резервированными источниками питания и вентиляторами.

Стековые коммутаторы представляют собой устройства, которые могут работать автономно, так как выполнены в отдельном корпусе. Но с помощью специальных интерфейсов их можно объединить в общую систему - стек, которая работает как единый коммутатор. Скорость обмена по высокоскоростной шине, объединяющей отдельные коммутаторы обычно ниже, чем у модульных коммутаторов. Стековые коммутаторы обычно занимают промежуточное положение между коммутаторами с фиксированным количеством портов и коммутаторами на основе шасси Они применяются для создания сетей рабочих групп и отделов.

Маршрутизатор (router) способен более надежно и эффективно изолировать(локализовать) трафик отдельных сегментов сети за счет использования в своей работе IP-адресов. В этих адресах имеется поле номера сети, так что все компьютеры, у которых значение этого поля одинаково, принадлежат к одному сегменту, называемому подсетью. Кроме того, они способны связывать воедино несколько различных подсетей и сетей, могут работать в сети с замкнутыми контурами, осуществляя выбор наиболее рационального маршрута в данный момент времени из нескольких возможных и т.д.

Маршрутизаторы бывают как аппаратными, так и программными. Аппаратные маршрутизаторы внешне многим напоминают коммутаторы, зачастую управляются по web-интерфейсу или последовательному COM-порту. Программные маршрутизаторы дешевле аппаратных, устанавливаются на серверах в сети и выполняют схожие функции.

Шлюз (gateway) также объединяет отдельные части сети в единую транспортную систему. При этом сегменты сети могут быть построены с использованием разных технологий. В их функции входит преобразование протоколов. Это может потребоваться при передаче данных из одной локальной сети в другую либо из локальной сети в глобальную. Шлюзы, как и маршрутизаторы, выполняются в аппаратном и программном видах.

Модем (modem) представляет собой сокращение от термина «модулятор - демодулятор». Модем преобразует выходящий компьютерный (цифровой) сигнал в аналоговый, который может быть передан по телефонной линии, а также преобразует входящий аналоговый сигнал в понятный компьютеру цифровой. Модемы бывают двух типов: внешние и внутренние.

Внутренний модем представляет собой плату, подключаемую к слоту на материнской плате компьютера (чаще всего PCI). Внешний модем – это автономное устройство, подключаемое к последовательному или USB-порту компьютера с помощью специального кабеля. Кроме того, модемы различаются по скорости передачи данных (измеряется в битах в секунду), по используемым протоколам, а также по типу кабеля, служащего в качестве среды передачи данных.

Обычные домашние модемы используют телефонный кабель и работают на скорости до 56 Кбит/с. Чаще всего с помощью модема по городской телефонной сети домашние компьютеры подключают к глобальной сети Интернет (служба удаленного доступа). При этом пользовательский модем устанавливает связь с модемом провайдера, подключенным к серверу удаленного доступа. Все необходимые настройки для работы в сети домашний компьютер получает с этого сервера.

В последнее время активно развиваются различные варианты цифровых абонентских линий (DSL). Наибольшую популярность имеет технология асимметричной цифровой абонентской линии (Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL), но помимо нее пользователям предложены также службы симметричной цифровой абонентской линии (SDSL), цифровой абонентской линии с переменной скоростью (Rate Adaptive DSL, RADSL) и сверхбыстрой цифровой абонентской линии (Very high-speed DSL, VDSL).

Поскольку технология DSL использует принцип разделения частот, благодаря чему голосовой канал отделяется от каналов передачи данных, возможно одновременная работа модема и обычного телефона по одному и тому же телефонному кабелю. Применение подобных технологий требует специального оборудования на телефонных станциях и дополнительного договора с поставщиком услуг связи. Стоимость DSL-модема существенно выше, чем обычного, но он обеспечивает скорость передачи данных 20 Мбит/с и выше.