Сетевое оборудование

Основным элементом, позволяющим объединять компьютеры в локальные сети, является сетевой адаптер (сетевая карта). Он представляет собой плату расширения для компьютера, которая вставляется в слот материнской платы, или же может быть интегрирован в материнскую плату. Физически по сети передаются электрические или оптические сигналы, в зависимости от типа кабельной системы. Адаптер переводит эти сигналы в двоичную форму, которой оперирует компьютер. Каждый сетевой адаптер имеет уникальный адрес, «прошитый» в его аппаратуру. Этот адрес еще называется MAC-адресом.

Для соединения компьютеров используется кабельная система.

На сегодняшний день существует три основных типа кабеля, применяемого для монтажа: оптоволокно и “витая пара”. Коаксиальный кабель устаревает и постепенно область его применения заметно сокращается.

Оптическое волокно (оптоволокно) является на сегодняшний день самым современным, но в тоже время самым дорогим в обслуживании кабельным хозяйством. Его применение практически не ограничивает длину сегмента локальной сети, на сигналы, передаваемые с его помощью, не влияют внешние помехи, к нему сложно подсоединиться и «снять» информацию. Однако, монтаж оптоволокна очень сложен и продолжителен, а аппаратура весьма дорогостоящая. Но, несмотря на эти недостатки, оптический кабель находит все большее и большее применение в локальных сетях. Хотя в последнее время стала также популярна новая технология Gigabit Ethernet с использованием кабеля «Витая пара».

Следующим элементом, обеспечивающим функционирование сети, является так называемое дополнительное сетевое оборудование. Для небольших сетей таким оборудованием являются повторители, концентраторы и коммутаторы, для средних и больших в этот список добавляются также маршрутизаторы.

Повторители – это устройства, предназначенные для усиления сигнала, переносящего данные в сети. Например, без применения повторителя максимальная длина сегмента сети, построенной на основе кабеля “витая пара”, обеспечивающего нормальную передачу пакетов данных, составляет величину порядка 90 м. При применении одного повторителя длина “луча” увеличивается до 185 метров, при применении двух – до 270 м и т.д.

Следующее сетевое устройство, без которого невозможно представить себе функционирование сети, построенной по звездообразной топологии – концентратор (иногда его еще называют хабом, от англ. hub). Основная роль концентратора, находящегося на пересечении лучей “звезды”, состоит в том, чтобы передать пакет данных, поступивших с одного из компьютеров, остальным. По способности к расширению концентраторы могут быть автономными, наращиваемыми и модульными. Автономный концентратор – это концентратор, который принципиально не допускает возможности расширения количества портов. Наращиваемый концентратор – это концентратор, позволяющий с помощью специальных средств присоединяться к другим концентраторам. В простейшем случае это производится при помощи обычного кабеля “витая пара” (также называемого патч-кордом), вставляемом в так называемый порт up-link на концентраторе. Довольно часто можно встретить концентраторы, где функции порта up-link регулируется микропереключателем – в зависимости от положения этого переключателя концентратор может работать либо как автономный, либо как наращиваемый. Для большинства сетей малой и средней мощности можно порекомендовать именно этот тип концентраторов – на первом этапе, при небольшом количестве компьютеров, этот концентратор работает как автономный. В дальнейшем, при необходимости наращивания сети, концентратор переводится в режим наращиваемого, и с ним соединятся следующий концентратор. Модульные концентраторы представляют собой дальнейшее развитие идей, положенное в основу наращиваемых концентраторов – в них имеются слоты расширения, в которые можно легко вставить платы расширения с дополнительными портами.

Следует иметь в виду, что в некоторых концентраторах, работающих на скорости 10 Мбит/сек, устанавливается дополнительный BNC-порт. Этот порт служит для соединения частей сети, работающих на коаксиальном кабеле и кабеле “витая пара”.

По логике работы концентраторы делятся на активные, пассивные и интеллектуальные (они же – управляемые). Пассивные концентраторы – это устройства, применяемые крайне редко и в основном для разводки кабелей в здании. Он просто передает пакеты данных в обоих направлениях, и все. На пассивном концентраторе отсутствуют индикаторы состояния (светодиоды, информирующие о подключении того или иного компьютера к сети). Активные концентраторы – это устройства, сочетающие в себе свойства концентратора и повторителя. Они усиливают сигнал, поступивший на один из портов, и осуществляют его широковещательную передачу на все остальные порты. Кроме того, они снабжены индикаторами состояния. Самым характерным признаком, по которому можно легко отличить активный концентратор от пассивного, является наличие у активного концентратора блока питания. В настоящее время, подавляющее большинство концентраторов, предлагаемых на рынке, являются активными.

Интеллектуальные концентраторы, являясь активными, и обладая всеми их свойствами, имеют дополнительный модуль, позволяющий решать еще ряд задач, таких, как мониторинг состояния концентратора, статистика производительности по каждому порту, журнал регистрации сетевых ошибок и т.д. Для взаимодействия с интеллектуальным концентратором применяются специальные программные средства.

Коммутаторы (они же – свичи или switch), обладая всеми свойствами активного концентратора, имеют перед последним одно преимущество, а именно возможность регулирования сетевого трафика. Проиллюстрируем это на примере: предположим, что в гипотетической организации имеется сеть из 5 компьютеров с именами К1, К2,... К5. Пусть ведется передача большого объема информации с компьютера К1 на компьютер К2. В случае, если в сети установлен концентратор, все компьютеры К2 – К5 получат пакет данных от компьютера К1. Компьютер К2 примет данные, а К3 – К5 просто откажутся от них. В случае, если в сети установлен коммутатор, данные будут переданы с компьютера К1 только на компьютер К2. Таким образом, компьютерам К3 – К5 не придется обрабатывать большой объем ненужной информации.

Маршрутизаторы – устройства, основной задачей которых является передача пакетов из одной логической сети в другую. Если сеть небольшая, то логическое деление ее на несколько подсетей неразумно, поэтому маршрутизаторы находят свое применение только в больших локальных сетях со сложной структурой, или в глобальных сетях. Маршрутизатор не только знает адрес каждого сегмента, но и определяет наилучший маршрут для передачи данных и фильтрует широковещательные сообщения. Маршрутизатор работает с подсетями различной архитектуры и различными протоколами. Кроме того, маршрутизатор оптимизирует доставку пакетов. В сложных сетях без применения маршрутизаторов обойтись трудно, так как они обеспечивают лучшее (по сравнению с мостами) управление потоком данных и не пропускают широковещательных сообщений. Маршрутизаторы могут совместно использовать данные о состоянии маршрутов и, основываясь на этой информации, обходить медленные или неисправные каналы связи.