Коммуникационное оборудование что к нему относится

Коммуникационное оборудование

К коммуникационному оборудованию в первую очередь относится АПД. Аппаратура передачи данных (АПД или DCE — Data Circuit terminating Equipment) непосредственно связывает компьютеры или локальные сети пользователя с линией связи и является, таким образом, пограничным оборудованием. Традиционно аппаратуру передачи данных включают в состав линии связи. Примерами DCE являются модемы, терминальные адаптеры сетей ISDN, оптические модемы, устройства подключения к цифровым каналам. Обычно DCE работает на физическом уровне, отвечая за передачу и прием сигнала нужной формы и мощности в физическую среду.

Аппаратура пользователя линии связи, вырабатывающая данные для передачи по линии связи и подключаемая непосредственно к аппаратуре передачи данных, обобщенно носит название оконечное оборудование данных (ООД или DTE — Data Terminal Equipment). Примером DTE могут служить компьютеры или маршрутизаторы локальных сетей. Эту аппаратуру не включают в состав линии связи.

Разделение оборудования на классы DCE и DTE в локальных сетях является достаточно условным. Например, адаптер локальной сети можно считать как принадлежностью компьютера (DTE), так и составной частью канала связи, т.е. DCE.

Промежуточная аппаратура обычно используется на линиях связи большой протяженности. Промежуточная аппаратура решает две основные задачи: улучшение качества сигнала, создание постоянного составного канала связи между двумя абонентами сети.

В локальных сетях промежуточная аппаратура может совсем не использоваться, если протяженность физической среды — кабелей или радиоэфира — позволяет одному сетевому адаптеру принимать сигналы непосредственно от другого сетевого адаптера, без промежуточного усиления. В противном случае применяются устройства типа повторителей и концентраторов.

В глобальных сетях необходимо обеспечить качественную передачу сигналов на расстояния в сотни и тысячи километров. Поэтому без усилителей сигналов, установленных через определенные расстояния, построить территориальную линию связи невозможно. В глобальной сети необходима также и промежуточная аппаратура другого рода — мультиплексоры, демультиплексоры и коммутаторы. Эта аппаратура решает вторую указанную задачу, то есть создает между двумя абонентами сети составной канал из некоммутируемых отрезков физической среды — кабелей с усилителями. Наличие промежуточной коммутационной аппаратуры избавляет создателей глобальной сети от необходимости прокладывать отдельную кабельную линию для каждой пары соединяемых узлов сети. Вместо этого между мультиплексорами и коммутаторами используется высокоскоростная физическая среда, например волоконно-оптический или коаксиальный кабель, по которому передаются одновременно данные от большого числа сравнительно низкоскоростных абонентских линий. А когда нужно образовать постоянное соединение между какими-либо двумя конечными узлами сети, находящимися, например, в разных городах, то мультиплексоры, коммутаторы и демультиплексоры настраиваются оператором канала соответствующим образом. Высокоскоростной канал обычно называют уплотненным каналом.

Промежуточная аппаратура канала связи прозрачна для пользователя, он ее не замечает и не учитывает в своей работе. Для него важны только качество полученного канала, влияющее на скорость передачи дискретных данных. В действительности же промежуточная аппаратура образует сложную сеть, которую называют первичной сетью, так как сама по себе она никаких высокоуровневых служб не поддерживает, а только служит основой для построения компьютерных, телефонных или иных сетей.

В зависимости от типа промежуточной аппаратуры все линии связи делятся на:

• • аналоговые;
• • цифровые.

В аналоговых линиях промежуточная аппаратура предназначена для усиления аналоговых сигналов, т. е. сигналов, которые имеют непрерывный диапазон значений. Такие линии связи традиционно применялись в телефонных сетях для связи АТС между собой. Для создания высокоскоростных каналов, которые мультиплексируют несколько низкоскоростных аналоговых абонентских каналов, при аналоговом подходе обычно используется техника частотного мультиплексирования (FDM).

В цифровых линиях связи передаваемые сигналы имеют конечное число состояний. Как правило, элементарный сигнал, т. е. сигнал, передаваемый за один такт работы передающей аппаратуры, имеет 2 или 3 состояния, которые передаются в линиях связи импульсами прямоугольной формы. С помощью таких сигналов передаются как компьютерные данные, так и оцифрованные речь и изображение. В цифровых каналах связи используется промежуточная аппаратура, которая улучшает форму импульсов и обеспечивает их ресинхронизацию, т.е. восстанавливает период их следования. Промежуточная аппаратура образования высокоскоростных цифровых каналов (мультиплексоры, демультиплексоры, коммутаторы) работает по принципу временного мультиплексирования каналов (TDM), когда каждому низкоскоростному каналу выделяется определенная доля времени (тайм-слот или квант) высокоскоростного канала.

Аппаратура передачи дискретных компьютерных данных по аналоговым и цифровым линиям связи существенно отличается, так как в первом случае линия связи предназначена для передачи сигналов произвольной формы и не предъявляет никаких требований к способу представления единиц и нулей аппаратурой передачи данных, а во втором — все параметры передаваемых линией импульсов стандартизованы. Другими словами, на цифровых линиях связи протокол физического уровня определен, а на аналоговых линиях — нет.

Коммуникационное сетевое оборудование не является источником или конечным получателем данных. Вместе с тем ряд устройств, относясь к промежуточным системам, в плане интерфейса может выступать и в роли DCE, и в роли DTE. Приведем краткие характеристики коммуникационного оборудования локальных сетей [1, 9, 10, 22].

Повторитель (repeater) в сети на коаксиальном кабеле является средством объединения кабельных сегментов в единый логический сегмент (рис. 16). В сетях на витой паре повторитель является самым дешевым средством объединения конечных узлов и других коммуникационных устройств в единый разделяемый сегмент. В этом контексте вместо слова «повторитель» часто применяют «хаб», или «концентратор». Повторители Ethernet могут иметь скорость 10 или 100, 1000 Мбит/с (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet), единую для всех портов. Повторитель воспринимает входные импульсы, удаляет шумовые сигналы и передает вновь сформированные пакеты в следующий кабельный сегмент или сегменты. Никакого редактирования или анализа поступающих данных не производится. Задержка сигнала повторителем не должна превышать 7,5 тактов (750 нс ддя обычного Ethernet). Повторители могут иметь коаксиальные входы/выходы, AUI-разъемы для подключения трансиверов или других аналогичных устройств или каналы для работы со скрученными парами.

Все входы/выходы повторителя с точки зрения пакетов эквивалентны. Если повторитель многовходовый, то пакет, пришедший по любому из входов, будет ретранслирован на все остальные входы/выходы повторителя. Чем больше кабельных сегментов объединено повторителями, тем больше загрузка всех сегментов. При объединении нескольких сегментов с помощью повторителя загрузка каждого из них становится равной сумме всех загрузок до объединения. Это справедливо как для коаксиальных кабельных сегментов, так и для повторителей, работающих со скрученными парами (хабы — концентраторы). Некоторые повторители контролируют наличие связи между портом и узлом (link status), регистрируют коллизии и затянувшиеся передачи (jabber — узел осуществляет передачу дольше, чем это предусмотрено протоколом), выполняют согласование типа соединения (autonegotiation). В этом случае они обычно снабжены SNMP-поддержкой [19, 20, 22].

Рис. 16. Сетевой повторитель

Мост (bridge) является средством передачи кадров между двумя (и более) логическими сегментами (рис. 17). По логике работы является частным случаем коммутатора. Скорость обычно 10 Мбит/с (для Fast Ethernet 100 Мбит/с используются коммутаторы).

Сетевой мост — это аппаратно-программный блок, который обеспечивает прозрачное соединение нескольких локальных сетей разных стандартов, использующих различные протоколы.

Сетевые мосты делятся на внутренние и внешние:

• • внутренние размешаются внутри файлового сервера (ФС);
• • внешние — на рабочей станции (PC) вне ФС.

Внешние, в свою очередь, делятся на:

• • выделенные — рабочей станцией выполняются функции сетевого моста, работает только как мост;
• • невыделенные — рабочей станцией кроме функции сетевого моста могут выполняться другие функции и прикладные задачи.

Мост соединяет два сегмента сети, при инициализации он изучает списки адресов устройств, подсоединенных к каждому из сегментов. В дальнейшем мост записывает в свою память эти списки и пропускает из сегмента в сегмент лишь транзитные пакеты. Существуют мосты, которые оперируют с физическими и с IP-адресами (см. стандарт IEEE 802. Id).

Рис. 17. Межсетевой мост

Мост является активным устройством, которое способно адаптироваться к изменениям в окружающей сетевой среде. При этом пакеты, отправленные из сегмента А и адресованные устройству, которое подключено к этому же сегменту, никогда не попадут в сегмент Б и наоборот. Через мост проходят лишь пакеты, отправленные из сети А в Б или из Б в А.

Функцию моста с определенными скоростными ограничениями может выполнять и обычная ЭВМ, имеющая два сетевых интерфейса и соответствующее программное обеспечение. Мосты при разумном перераспределении серверов и рабочих станций по сетевым сегментам позволяют выровнять и даже эффективно снизить среднюю сетевую загрузку. Когда на один из входов моста приходит пакет, производится сравнение адреса получателя с содержимым внутренней базы данных. Если адрес в базе данных отсутствует, мост посылает широковещательный запрос в порт, противоположный тому, откуда получен данный пакет с целью выяснения местоположения адресата. Понятно, что появление в подсетях А и Б двух объектов с идентичными адресами ни к чему хорошему не приведет. При поступлении отклика вносится соответствующая запись в базу данных. Параллельно анализируется и адрес отправителя и, если этот адрес в базе данных отсутствует, производится его запись в банк адресов соответствующего порта. В базу данных записывается также время записи адреса в базу данных. Содержимое базы данных периодически обновляется. К любой подсети может вести несколько путей, но для нормальной работы мостов и переключателей все пути кроме одного должны быть заблокированы. Функциональная схема работы моста показана на рис. 18. Сети, между которыми включается мост, не обязательно должны работать согласно идентичным протоколам. Возможны мосты между Fast Ethernet и Token Ring или между Fast Ethernet и ATM.

Мост, имеющий более двух портов, называется переключателем.

Рис. 18. Алгоритм работы межсетевого моста

Коммутатор (switch) является средством организации виртуальных цепей для передачи каждого кадра между двумя его портами. Скорости портов — 10, 100 или 1000 Мбит/с могут быть разными у разных портов одного устройства. Суммарная полоса пропускания между всеми узлами и коммуникационными устройствами теоретически ограничена производительностью коммутатора. Реальная пропускная способность ниже из-за несимметричности загрузки портов коммутатора. Применяются как средства сегментации сетей, подключения конечных узлов, построения магистралей. Первый переключатель был разработан фирмой Калпане в 1991 году. Иногда переключатели называются маршрутизаторами, тем более что некоторые из них поддерживают внутренние протоколы маршрутизации (например, RIP). Переключатели имеют внутреннюю параллельную магистраль очень высокого быстродействия (от десятков мегабайт до гигабайт в секунду). Эта магистраль позволяет переключателю совместить преимущества повторителя (быстродействие) и моста (разделение информационных потоков) в одном устройстве. Схемы реализации переключателей варьируются значительно, каких-либо единых стандартов не существует. Алгоритм работы с адресами здесь тот же, что и в случае мостов. На рис. 19 приведена схема 8-входового переключателя. В переключателе все входы идентичны, но внешняя информация, записанная в их память, делает входы неэквивалентными. Определенные проблемы возникают, когда к одному из входов переключателя подключен сервер, с которым работают пользователи, подключенные к остальным входам. Если все ЭВМ, подключенные к переключателю, одновременно попытаются обратиться к серверу, переключатель перегрузится и все каналы будут на некоторое время блокированы (будет послан сигнал перегрузки — jam). При данной схеме вероятность таких событий значительна, так как несколько каналов с пропускной способностью 10 Мбит/с работают на один общий канал с той же полосой пропускания. Для преодоления проблем этого рода следует распределять нагрузки между портами переключателя равномерно, а также подключать серверы через дуплексные каналы. Дуплексные каналы полезны и для соединения переключателей между собой. Современные переключатели имеют много различных возможностей — SNMP-поддержка, автоматическая настройка быстродействия и определения типа соединения (дуплексная/полудуплексная). Имеется возможность внешней загрузки программы работы переключателя. Способы проверки производительности переключателей описаны в документах RFC-1242 и RFC-1944 (тесты Бреднера) [19, 20, 21, 22].

Рис. 19. Переключатель

Существуют переключатели, работающие в режиме “на пролет” (cut through). Здесь первые биты пакета поступают на выход переключателя, когда последующие еще только приходят на вход. Задержка в этом случае минимальна, но переключатель пропускает через себя пакеты, поврежденные в результате столкновений. Альтернативой такому режиму является передача через буферную память (схема передачи SAF — Store And Forward). Поврежденные пакеты в этом режиме отбрасываются, но задержка заметно возрастает. Кроме того, буферная память (или общая многопортовая) должна иметь место на всех входах. При проектировании сетей следует иметь в виду, что переключатели превосходят маршрутизаторы по соотношению производительность/цена.

При проектировании локальной сети следует учитывать то обстоятельство, что узлы с самым напряженным трафиком должны располагаться как можно ближе к повторителю (мосту или переключателю). В этом случае среднее число коллизий в единицу времени будет ниже. По этой причине сервер должен располагаться как можно ближе к повторителю или другому сетевому устройству (рис. 21).

Схема внутренних связей переключателя может отличаться от приведенной на рис. 19 и иметь конфигурацию, показанную на рис. 20. Привлекательность такой схемы заключается в возможности реализации обмена по двум непересекающимся направлениям одновременно. При этом эффективная пропускная способность многопортового переключателя может в несколько раз превосходить полосу пропускания сети, например 100 Мбит/с.

Рис. 20. Конфигурация внутренних связей переключателя

При использовании в сети большого числа мостов и/или переключателей может сформироваться топология связей, когда от одного сегмента к друтому пакет может попасть более чем одним путем (рис. 22). Приведенная на рисунке схема неработоспособна и некоторые связи должны быть ликвидированы. В данном примере проблема может быть решена удалением мостов BR-2 и BR-3 или разрывом связей, помеченных символом “X”.

Рис. 21. Подключение переключателя

Проблему ликвидации связей, способных привести к зацикливанию, решает протокол STP (Spanning Tree Protocol; алгоритм предложен Пёлманом в 1992 г.), который автоматически блокирует некоторые соединения, а в случае недоступности основного пути открывает эти заблокированные соединения, обеспечивая высокую надежность сети. STP является частью протокола мостов IEEE 802. Id.

При использовании протокола STP каждой связи присваивается при конфигурации определенный вес (чем меньше, тем выше приоритет). Мосты периодически рассылают специальные сообщения (BPDU — Bridge Protocol Data Unit), которые содержат коды их уникальных идентификаторов, присвоенные им при изготовлении. Мост или переключатель с наименьшим значением такого кода становится корневым («корень дерева»). Затем выявляется наикратчайшее расстояние от корневого мо- ста/переключателя до любого другого моста в сети. Граф, описывающий дерево наикратчайших связей, и является «расширяющимся деревом». Такое дерево включает все узлы сети, но необязательно все мо- сты/переключатели. Этот алгоритм функционирует постоянно, отслеживая все топологические изменения.

Современные мосты позволяют создавать виртуальные подсети (VLAN), увеличивающие сетевую безопасность. VLAN позволяет ограничить зону распространения широковещательных пакетов, улучшая эксплуатационные характеристики сети в целом.

Рис. 22. Подключение межсетевых мостов и переключателей

Некоторые современные мосты используют так называемую маршрутизацию отправителя (source routing). Такая маршрутизация предполагает, что отправитель знает, находится ли адресат в пределах локальной сети, и может оптимально определить путь доставки. При посылке кадра другой сети отправитель устанавливает старший бит своего адреса равным единице. Одновременно в заголовке кадра прописывается весь маршрут. Каждой сети присваивается 12-битовый идентификатор, а каждому мосту ставится в соответствие 4-битовый код, уникальный в контексте данной сети. Это означает, что мосты в пределах одной сети должны иметь разные идентификаторы, но их коды могут совпадать, если они находятся в разных сетях. Мост рассматривает только кадры с единицей в старшем бите адреса места назначения. Для этих кадров просматриваются коды сети в списке, записанном в заголовке. Если в списке содержится код, совпадающий с тем, который характеризует сеть, где находится мост, кадр переадресуется в эту сеть. Реализация алгоритма может осуществляться программно или аппаратно. Если путь до места назначения неизвестен, отправитель генерирует специальный пакет, посылаемый широковещательно (discovery frame) и достигающий всех мостов и всех подсетей. Когда приходит отклик от адресата, мосты записывают его идентификатор, а первичный отправитель фиксирует маршрут до адресата. Данный алгоритм достаточно прост, но сопряжен с лавинным размножением «исследовательских» пакетов, особенно в случае, когда смежные сети соединяются через несколько мо- стов/переключателей.

Сетевые шлюзы и межсетевые шлюзы. С помощью шлюзов соединяются между собой гетерогенные сети, использующие различные ОС и протоколы высоких уровней. В отличие от сетевых мостов межсетевые шлюзы устраняют несогласованность в скорости передачи данных.

Концентратор (concentrator), или хаб (hub), может включать набор повторителей, коммутаторов и мостов, соединяющих разные стандарты. В технологии FDDI концентраторы используются для организации колец из подключаемых устройств.

Концентратор — устройство, к которому подключаются кабели от множества конечных узлов и коммуникационных устройств. Внутренняя структура может быть различной. Чаще всего под хабом подразумевают повторитель. Сегментирующий хаб (segmented hub. Port Switch hub) является комбинацией нескольких повторителей, между которыми может присутствовать и мост. В сетях Token Ring хаб (MAU, MSAU) является средством организации кольца на физической звездообразной топологии.

Концентраторы (разветвители) HUB бывают:

• 1) активные (Activ HUB);
• 2) пассивные (Passiv HUB).

Активные концентраторы, или усилители — это устройства, используемые для усиления сигналов передачи данных в определенных сетевых топологиях.

Как правило, используются для экстенсивно (вширь) — интенсивного (вглубь) наращивания мощности ЛКС.

Пассивный концентратор — устройство, используемое в определенных сетевых топологиях для разделения передаваемых сигналов, что позволяет подключить дополнительные PC.

Преобразователь интерфейсов (media converter) позволяет осуществлять переходы от одной среды передачи к другой (например, от витой пары к оптоволокну) без логического преобразования сигналов. Благодаря усилению сигналов эти устройства могут позволять преодолевать ограничения на длину линий связи (если ограничения не связаны с задержкой распространения). Используются для связи оборудования с разнотипными портами.

Маршрутизатор (router) — устройство с несколькими физическими интерфейсами, возможно, различных сетевых технологий. Выполняет передачи пакетов между интерфейсами на основании информации 3-го (сетевого) уровня. Используется для организации регламентированных связей между логическими сетями (подсетями) на основании сетевой адресной информации, возможно, и с фильтрацией. Узлы сети, желающие переслать пакеты к узлам, не принадлежащим тому же интерфейсу, посылают кадры явно на

MAC — адрес порта маршрутизатора. Маршрутизатор отличается от переключателя тем, что поддерживает хотя бы один протокол маршрутизации. Существуют внутренние и внешние протоколы маршрутизации. Если маршрутизатор осуществляет связь данной автономной системы с другими автономными системами, его называют пограничным (border). Маршрутизатор же, который имеет только один внешний канал связи, в литературе часто называют gateway (входной порт сети). Любой маршрутизатор может поддерживать в любой момент только один внутренний и один внешний протоколы маршрутизации, выбор этих протоколов осуществляет администратор сети из имеющегося списка. Маршрутизаторы представляют собой наиболее сложные сетевые устройства. Главным достоинством маршрутизаторов в локальной сети является ограничение влияния потоков широковещательных сообщений.

В последнее время заметное распространение получил гибрид маршрутизатора и моста — brouter. Некоторые протоколы (например, NetBIOS) не допускают маршрутизации. Когда необходимо использовать такие протоколы совместно с TCP/IP, необходим brouter. Широко используются такие приборы в сетях Token Ring.

Особый класс образуют мультиплексоры/демультиплексоры, которые используют собственные протоколы и служат для предоставления общего канала большему числу потребителей. Эти устройства широко используются при построении сетей типа Интранет (корпоративные сети, где подсети разных филиалов разнесены на большие расстояния). Такие сети строятся на базе специальных выделенных каналов, а мультиплексоры позволяют использовать эти каналы для предоставления комплексных услуг: телефонной связи, передачи факсов и цифровой информации, экономя значительные средства.

Если перед вами стоит задача создания локальной сети с выходом в Интернет, нужно последовательно решить ряд проблем помимо финансовых. Должны быть сформулированы задачи, ради которых эта сеть создается, определена топология сети, число сегментов и характер их связей, число ЭВМ-участников, определен сервис-провайдер, или провайдеры, если вам нужно обеспечить более высокую надежность и живучесть сети. Вам надо оценить требуемую загрузку сегментов сети и внешних каналов связи, выбрать программную среду. После этого вы можете приступить к составлению списка необходимого оборудования и программного обеспечения. Если ваша сеть является оконечной и она имеет только один внешний канал связи, вам не нужен маршрутизатор и вы можете ограничиться ЭВМ- портом (gateway), которая должна иметь необходимый интерфейс. Внешним каналом может стать коммутируемая телефонная сеть, выделенная телефонная линия, оптоволоконный кабель или радиорелейный канал. Во всех перечисленных случаях вам будет необходим соответствующий модем.

Брандмауэр (firewall) — устройство (программное средство), по уровню функционирования аналогичное маршрутизатору, но с более развитой системой фильтрации и малым (как правило 2) числом портов. Для сетевых узлов присутствие брандмауэра не должно быть заметно. Используется для защиты локальных сетей от несанкционированного вмешательства извне, обычно устанавливается между маршрутизатором и внешним интерфейсом глобальной сети. Может быть встроен в маршрутизатор или коммуникационное оборудование подключения к глобальной сети.

Модем — устройство (DCE) для передачи данных на дальние расстояния по выделенным или коммутируемым линиям. Интерфейс, обращенный к источнику и приемнику данных (устройству DTE), может быть последовательным (синхронным или асинхронным), параллельным или даже шиной USB.

Модемный пул — сборка из нескольких модемов, которые со стороны, обращенной к DTE, объединены общим портом с интерфейсом ЛВС. Каждый модем пула подключается к своей внешней линии. Устройство позволяет одновременно нескольким (в пределах числа модемов и линий) абонентам локальной сети пользоваться индивидуальными выходами во внешний мир и/или обеспечивать нескольким внешним пользователям доступ к локальной сети.

LAN-модем — комбинация модема и маршрутизатора, имеющая в качестве интерфейса, обращенного к DTE, порт Ethernet (иногда и несколько портов, объединенных повторителем). Позволяет одновременно пользоваться одним выходом во внешний мир группе абонентов локальной сети [19, 20,21,22].

Коммуникационное оборудование: виды, назначение, характеристики

Современный мир развитых технологий даже не представляется без коммуникационного оборудования. Потому что практически в каждом доме, офисе, на предприятии, учебном заведении есть компьютер или даже несколько, а значит, и интернет, а как следствие, и сеть.

Ведь главной функцией коммуникационного оборудования является принятие, иногда обработка и передача данных на расстояние (от нескольких сантиметров до нескольких тысяч километров).

Еще раньше очень распространенными разновидностями таких устройств служили: проводной телефон, телеграф… Чуть позже факс.

Научно-техническое определение и виды оборудования

Коммуникационное оборудование – это специальные устройства, которые осуществляют передачу каких-либо данных по определенным линиям, называющимся линиями связи (кабель, коммутатор и другие).

Наиболее распространенные их разновидности – это оптоволоконный кабель, витая пара, коаксиальный кабель.

Каковы же виды коммуникационного оборудования?

1. Оборудование данных или терминальное.
2. Сетевое оборудование.
3. Оборудование линии связи.

Расшифровка каждого вида

Все представители каждого вида могут также назваться техническими средствами коммуникационного оборудования.

Оборудование данных – это устройства, преобразующие информацию пользователя в данные, предназначенные для передачи их по линии связи, и осуществляющие обратное преобразование. К этому виду устройств относятся персональные компьютеры, а также большая электронно-вычислительная машина, устройство сбора данных, кассовый аппарат и другие терминальные приспособления.

Сетевое коммуникационное оборудование – это техника, которая необходима для того, чтобы компьютерные сети работали. Наиболее яркими представителями этого вида являются: коммутатор, патч-панель, маршрутизатор, концентратор, сетевой адаптер, репитер и другие. Бывает такое оборудование двух основных типов: активное и пассивное.

Оборудование линии связи – это устройства, преобразующие данные, которые сформированы специальным шифрующим прибором в сигнал, передающийся по этим линиям и выполняющий обратное преобразование. Наиболее узнаваемым и ярким представителем этого оборудования является модем.

Активное сетевое оборудование

Это устройства, содержащие электронные схемы, которые работают от электрических сетей (или других подобных источников). Эти приборы выполняют функцию усиления и преобразования сигнала в другие.

В такое оборудование уже изначально заложена способность обрабатывать сигналы по специальным алгоритмам. А именно: эти устройства не только улавливают и передают сигналы, но и обрабатывают данную им техническую информацию, перенаправляя и распределяя поступающие к ним потоки соответственно встроенным в память оборудования алгоритмам.

В составе оборудования: сетевой адаптер, репитер (повторяет сигнал с целью увеличения длины его распространения), концентратор (еще называется многопортовый репитер), коммутатор (прибор, у которого несколько портов), маршрутизатор (тот же роутер), ретранслятор, медиаконвертер, сетевой трансивер (для преобразования интерфейса передачи информации).

Пассивное сетевое оборудование

Пассивным называют такое оборудование, которое применяется для распределения, а также снижения уровня сигнала. Оно работает без питания от электрической сети или другого подобного источника.

Наиболее яркими представителями этого вида оборудования являются:

• кабельная система;
• оборудование трассы для кабелей.

Локальные сети

Коммуникационное оборудование локальных сетей – это оборудование, которое служит для взаимного объединения устройств в единую сеть. А необходимо это для создания и связи множества сетей или подсетей.

Оборудование, которое используется в них, применяется и для подключения отдельного узла, и для связи большого их количества между собой.

Очень хорошо знакомый каждому вид локальной сети – это компьютерная, которая представляет собой набор машин, соединенных между собой и снабженных специальными программами, предоставляющим пользователям сети возможность доступа ко всем данным этих компьютеров.

Локальные сети — это системы, распространение сигнала которых осуществляется в радиусе до 3 километров. Бывает сеть отделов, корпоративная (если в одном здании), внутри учебного заведения, а также домашняя.

Есть также городские сети (в радиусе крупного города) и глобальные (распространение сигнала на территории города, региона, страны). Но они уже не являются локальными.

Корпоративная сеть

Очень распространенной в настоящее время локальной сетью является корпоративная, которая объединяет системы, находящиеся на всей территории предприятия. Количество рабочих мест – сто и более.

Если же подразделения организации находятся на большом расстоянии друг от друга, тогда применяют технологии глобальной сети.

В корпоративной сети, как правило, достаточно высокие требования к надежности и производительности.

Взаимодействие компонентов компьютерной системы происходит согласно схемам, которые могут несколько отличаться друг от друга.

Кроме этого, есть такие составляющие подобной сети:

1. Компьютеры, подключенные к системе, именуются станциями или узлами.
2. Наличие сетевого адаптера – устройства для подключения к системной шине компьютера и обеспечивающего прием, а также передачу информации по линии связи.
3. Витая пара, которая состоит из нескольких перекрученных жил медного провода.
4. Коаксиальный кабель состоит из покрытого изоляцией медного провода, изолирующей оплетки, наружной оболочки (он может, в отличие от витой пары, передавать информацию на более дальние расстояния).
5. Оптоволоконный кабель (через него сигнал проходит лучше всего).
6. Компьютеры, которые предназначены для того, чтобы обслуживать другие компьютеры, называются серверами.
7. Те же, что обращаются с запросами к ресурсной базе других компьютеров, имеют название узел-клиенты.
8. Если же один компьютер совмещает в себе одном оба предназначения, то он называется одноранговым узлом.

Принципы выстраивания компьютерной сети

Топологии сетей – это схемы соединения физических составляющих, которые обусловлены логической структурой самой сети.

• полносвязная;
• ячеистая;
• типа «звезда»;
• «общая шина»;
• кольцевая;
• древовидная.

При полносвязной топологии сети каждая машина непосредственно связана с остальными.

Ячеистая – это когда из полносвязной убирается несколько возможных связей.

Топология типа «звезда» образуется, когда каждая отдельная машина подключена при помощи отдельного кабеля к общему центральному устройству.

Бывает «звезда» нескольких видов: с распределенным управлением и с центральным.

Технология «звезды»: все узлы подключаются к одному кабелю, имеющему 2 открытых конца. И только один узел в заданный момент времени имеет возможность посылать информацию. Сигнал распространяется в оба конца. При этом любой из узлов имеет возможность получить доступ к передаваемым данным. На концах шины устанавливаются такие специальные устройства – «терминаторы», которые подавляют сигнал.

«Общая шина» — это также еще одна разновидность типа «звезда», когда центральным устройством является пассивный кабель.

При кольцевой топологии информация передается от одной машине к другой – по кольцу.

Самой непростой является древовидная топология, где корнем «дерева» является центральное устройство перенаправления. К нему подключается главный кабель. А уже к нему – несколько сетевых. Изменяется частота данных. Преобразование частот осуществляется в корне дерева.

Сетевая технология

Технологии передачи информации в сети осуществляются на основании свода правил и протоколов, регламентирующих адресацию сообщений и упаковку для передачи по сети.

Набор же этих протоколов, а также осуществляющих их программно-аппаратных средств, именуют сетевой технологией.

Усилители сотового сигнала

Человек в современной жизни даже не может уже себе представить день без мобильного или сотового телефона. Он помогает и в общении с близкими людьми, друзьями, и в работе. В общем, преимуществ большое количество.

Сотовая связь не везде может хорошо улавливаться телефоном. Особенно это касается отдаленных районов (пригородов).

А потому в таких местах представители связи устанавливают усилители сотового сигнала, что также относится к рассматриваемому в статье оборудованию для коммуникации.

Это определенная система, которая состоит из наружной антенны (прием и передача сигнала на базовую станцию), репитера (непосредственно усилителя), внутренней антенны (благодаря ей есть сигнал в помещении) и кабеля.

Резюме

Подведем итоги информационной статьи, которая, возможно, не так глубоко освещает тему того, что относится к коммуникационному оборудованию. Здесь отсутствуют более точные и специфические технические и технологические подробности.

А рассмотрены лишь самые базовые понятия и описаны основные технические средства компьютерных сетей, благодаря которым и осуществляется передача данных.

Всю же остальную, более глубинную информацию, касающуюся коммуникационного оборудования, можно уточнить в специализированной литературе.

Телекоммуникационное оборудование: разбираемся в терминологии и основных отличиях

Сетевое или телекоммуникационное оборудование – класс технических устройств по обеспечению работоспособности различных типов компьютерной сети. Почти в каждую компьютерной сети есть три основных устройства – роутер, коммутатор и межсетевой экран. Каждый вид сетевого оборудования играет свою роль на определенном уровне.

Перечисленные устройства отличаются друг от друга по функционалу, но некоторые отдельно взятые опции могут быть интегрированы в одно оборудование. Путаницу вызывают и разные названия одних и тех же устройств, из-за чего некоторые пользователи испытывают трудности с определением отличий. Например, нередко путают коммутатор с концентратором или маршрутизатор с роутером. Рассмотрим подобнее эти технические устройства и их назначения.

Типы сетевого оборудования

Все оборудование для сетей делят на две группы – активное и пассивное. Устройства из первой группы работают от электричества, но самое главное – принимают активное участие в процессах обработки и передачи данных между другим элементами сети. Фактически такие устройства берут на себя задачу передачи, сортировки и группировки информации. Задача пассивных телекоммуникационных устройств понятна из одного названия: они не принимают активного участия в обработке и передачи данных, но создают условия для работоспособности сети. В эту группу относят розетки, коннекторы, патч-корды, муфты, кроссы и тому подобное.

Коммутатор или свитч

Коммутатор или свитч — устройство, создающее связь между всеми узлами сети с целью организации общей системы и обеспечения доступа пользователя сети ко всем ресурсам.

Чтобы понять роль коммутатора, достаточно представить путепроводы, которые сходятся в одном центральном месте. В компьютерной сети именно свитч является таким центром.

С его помощью не составит труда соединить несколько узлов (компьютеры, мобильные телефоны, любое сетевое оборудование) с тем условием, что данное соединение не выйдет за пределы сегментов сети.

Хаб или концентратор

Хаб (от анг. Hub) или же сетевой концентратор. Если перевести Hub с английского на русский язык, то получим «узел», «разветвление» или «развилка». Нужен с той целью, чтобы объединить компьютеры и физические серверы отдельно взятой компании в единую локальную сеть. Количество допустимых к подключению устройств зависит от числа разъемов/портов на корпусе сетевого концентратора.

Важно понимать разницу между хабом и коммутатором. Любой концентратор – простое и в некотором роде примитивное оборудование. Поступающий пакет данных хаб отправляет каждому подключенному устройству. Конечный ПК или сервер самостоятельно определяет, является ли он адресатом или нет. Если устройство не выступает таковым, то пакет попросту уничтожается. Подобная методика передачи данных отнюдь не практичная.

Разница между концентратором и коммутатором достаточно ощутимая: последний передает пакет данных конкретному адресату, когда хаб этого не делает.

Роутер или маршрутизатор

Многие задаются вопросом, в чем разница между роутером и маршрутизатором? На самом деле, это одно и то же устройство. Он нужен для установления связи между глобальной и локальной сетью. Это полноценный сетевой компьютер, оснащенный минимум одним сетевым интерфейсом. Маршрутизатором называют данное устройство не просто так.

Кроме того, что в переводе с английского router означает «маршрутизатор» так еще это оборудование занимается распределением трафика. Роутер пересылает пакеты с данными разным сегментам сети, а также принимает решение об отправке данных на основании заданных администратором параметров и информации о топологии сети. Настраивается роутер посредством специального ПО или веб-интерфейса.

Любой маршрутизатор оснащен WAN-портом, обеспечивающим подключение к внешнему источнику связи для выхода в Интернет. Модели роутера премиального класса могут иметь встроенный межсетевой экран, который администратор может настроить по своему усмотрению.

Межсетевой экран или Firewall

Любая сеть нуждается в надежной защите. Если защиты не будет, то высока вероятность столкнуться с различного рода неприятностями – взломом и потерей данных. С целью обеспечения защиты был создан межсетевой экран (МСЭ), осуществляющий мониторинг входящего и исходящего трафика. Администратором устанавливается определенный набор правил, в соответствии с которыми и действует Firewall. Решение может быть таким – пропустить или заблокировать определенный трафик.

Межсетевой экран устанавливают в качестве первой оборонной линии компьютерной сети. Причем с этой задачей он справляется уже более 25 лет. В его задачу входит установка барьера между внутренними сетями с доверием и сетями без доверия – интернет.

Сегодня известно несколько разновидностей межсетевого экрана. Одни представлены в качестве специального ПО и сервисов, они схожи на работу прокси-сервера, соединяющего две сети. Другие являются программно-аппаратным комплексом. Аппаратный межсетевой экран – специальное техническое оборудование, у которого процессор, материнская плата и другие составляющие спроектированы под задачи обработки трафика. Для обеспечения более серьезного уровня сетевой безопасности применяются решения по защите от DDoS-атак.

Отличия сетевых устройств

Теперь можно подытожить все вышесказанное.

Коммутатор (свитч) – создает условия для построения локальных сетей. Взаимодействует с таблицей коммутации и MAC-адресами. Обычно настраивается через консоль. Работа коммутатора происходит на канальном уровне, а общение происходит с помощью кадров. Не может являться DHCP-сервером, раздающим IP-адреса. Как правило, устанавливается на предприятиях, где есть необходимость одновременно подключить несколько сетевых устройств и ПК. Бессмыслен в домашних условиях, поскольку он не предназначен для взаимодействия с глобальной сетью.

Сетевой концентратор (хаб) – устаревшее устройство, которое при отправке сообщения направляет его на все подключенное сетевое оборудование. Функционирует примитивно и не отличается какой-либо сложностью настроек.

Роутер (маршрутизатор) – имеет уже большой перечень настроек. Применяется с целью выстраивания локальной сети и для работы шлюза. Возможно его взаимодействие с несколькими сетями и грамотное распределение трафика. Используется повсеместно: дома, офис, при размещении серверов в дата-центре. Часто применяется для распределения трафика между несколькими сетями.

Межсетевой экран (Firewall) отделяет локальную сеть от глобальной. Кроме того, он может быть использован для решения такой задачи, как сегментирование данных повышенной важности от данных не особо важных. Это в какой-то мере обеспечивает защищенность от внутреннего вторжения.

Понимание основных отличий играет принципиально важное значение в вопросе выбора подходящего оборудования для компьютерной сети.

Аппаратура коммуникационных узлов

Технические средства компьютерных сетей включают в себя различные функциональные группы оборудования:

• средства линий передачи данных (кабель "витая пара", оптоволоконный и пр.) — реализуют собственно перенос сигнала;
• средства соединения линий передачи с сетевым оборудованием узлов (сетевые платы) — реализуют ввод-вывод данных с оконечного оборудования в сеть;
• средства увеличения дистанции передачи данных — репитеры, модемы и пр. — осуществляют усиление сигналов или преобразования в форму, удобную для дальнейшей передачи;
• средства повышения емкости линий передачи (мультиплексирования) — позволяют реализовывать несколько логических каналов в рамках одного физического соединения путем разделения частот передачи, чередования пакетов во времени и т.д.;
• средства управления информационными потоками в сети (коммутации каналов, коммутации пакетов, разветвления линий передачи) — осуществляют адресацию сообщений;

Сетевые карты и кабельные системы были рассмотрены в лекциях 8 и 9. Модемы будут рассмотрены в лекции 11.

Рассмотрим некоторые виды перечисленных выше групп оборудования, иногда реализующие несколько функций.

Повторитель (англ. Repeater ) — устройство, обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды, расстояние; используется для увеличения протяженности сети.

В локальных сетях любого класса предусмотрены жесткие ограничения на длину участка сети между двумя точками подключения. Данные ограничения связаны, прежде всего, с коэффициентом затухания сигнала в линии передачи данных, который не должен превышать определенного порогового значения: в противном случае уверенный прием информации станет невозможен. Больше всего в этом случае выигрывают сети, построенные с применением линий из оптического волокна. Поскольку коэффициент затухания в этой среде очень мал, оптоволоконный кабель можно прокладывать на значительные расстояния без потери качества связи.

Вместе с тем, оптоволоконные линии связи достаточно дороги. Как быть, если на каком-либо предприятии эксплуатируется стандартная локальная сеть с пропускной способностью в 10 Мбит/с, отдельные участки которой, например, сеть бухгалтерии и склада, находятся на значительном удалении друг от друга, а перед руководством фирмы возникла необходимость объединить их между собой? Именно в этом случае и могут использоваться репитеры.

Репитеры оснащены, как правило, двумя сетевыми портами с одним из стандартных интерфейсов (двумя портами AUI , портами Thinnet и AUI , портами SC и AUI ). Присоединяются они непосредственно к локальной сети на максимально возможном расстоянии от ближайшей точки подключения (для сетей класса 10 BaseT оно составляет 100 м). Получив сигнал с одного из своих портов, репитер формирует его заново с целью исключить любые потери и искажения, произошедшие в процессе передачи, после чего ретранслирует результирующий сигнал на остальные порты. Таким образом, при прохождении сигнала через репитер происходит его усиление и очистка от посторонних помех.

В некоторых случаях повторитель выполняет также функцию разделения ретранслируемых сигналов: если на одном из портов постоянно фиксируется поступление данных с ошибками, это означает, что в сегменте сети, подключенном через данный порт, произошла авария, и репитер перестает принимать сигналы с этого порта, чтобы не передавать ошибки всем остальным сетевым сегментам, т.е. не транслировать из на всю сеть.

Основной недостаток повторителей заключается в том, что в момент прохождения сигналов через это устройство происходит заметная задержка при пересылке данных. Протоколы канального уровня Ethernet , использующие стандарт CSMA/CD , отслеживают сбои в процессе передачи информации, и если коллизия была зафиксирована, передача повторяется через случайный промежуток времени.

В случае, если число репитеров на участке между двумя компьютерами локальной сети превысит некоторое значение, задержки между моментом отправки и моментом прием данных станут настолько велики, что протокол попросту не сможет проконтролировать правильность пересылки данных, и обмен информацией между этими компьютерами станет невозможен. Отсюда возникло правило, которое принято называть "правилом 5-4-3": на пути следования сигнала в сети Ethernet не должно встречаться более 5 сегментов и более 4 репитеров, причем только к 3 из них могут быть подключены конечные устройства.

При этом в целом в локальной сети может присутствовать более 4 повторителей, правило регламентирует только количество репитеров между двумя любыми точками подключения. В некоторых случаях повторители устанавливают парами и объединяют между собой проводом, в этом случае между двумя компьютерами в сети не может присутствовать более двух таких пар.

Конструктивно репитер может быть выполнен либо в виде отдельной конструкции со своим блоком питания, либо в виде платы, вставляемой в слот расширения материнской платы компьютера. Репитер в виде отдельной конструкции стоит дороже, но он может быть использован для соединения сегментов Ethernet , выполненных как на тонком, так и на толстом кабеле, т.к. он имеет и коаксиальные разъемы, и разъемы для подключения трансиверного кабеля. С помощью этого репитера можно даже соединить в единую сеть сегменты, выполненные и на тонком, и на толстом кабеле.

Репитер в виде платы имеет только коаксиальные разъемы и поэтому может соединять только сегменты на тонком коаксиальном кабеле. Однако он стоит дешевле и не требует отдельной розетки для подключения электропитания. Один из недостатков встраиваемого в рабочую станцию репитера заключается в том, что для обеспечения круглосуточной работы сети станция с репитером также должна работать круглосуточно. При выключении питания связь между сегментами сети будет нарушена.

Концентратор (англ. Hub ) — разветвительное устройство, служащее центральным звеном в локальных сетях, имеющих топологию "звезда". Концентратор имеет несколько портов для подключения отдельных компьютеров и для соединения с другими хабами.

Фактически хаб представляет собой мультипортовый репитер, т.е. его основная задача — получение данных от подключенных к портам концентратора компьютеров или других хабов, реформирование сигнала одновременно с его усилением, и его дальнейшая ретрансляция на другие порты. На переднюю панель концентратора выводится информация о состоянии сети (перегрузка сети или отдельного порта, включение питания, коллизии).

Функции данных устройств различны: от простых концентраторов проводных линий до крупных устройств, являющихся центральным узлом сети, поддерживающих функции управления и целый ряд стандартов ( Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI и т.д.). Существует также концентраторы, играющие важную роль в системе защиты сети. Кроме того, концентраторы служат центральной точкой для подключения кабелей, изменения конфигурации, поиска неисправностей и централизованного управления, упрощая выполнение всех этих операций. В основном же функция концентратора состоит в объединении пользователей в один сетевой сегмент.

Концентраторы подразделяются на 10-, 100- и 10/100-Мбит, активные и пассивные. Многие 10-Мбит хабы имеют разъемы и под витую пару ( RJ-45) , и под коаксиальный кабель ( BNC или AUI ).

В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабочими станциями применяют пассивные и активные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения 4, 8, 16 или 32 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Максимальное расстояние от концентратора до рабочей станции составляет 100 метров.

Традиционные концентраторы поддерживают только один сетевой сегмент, предоставляя всем подключаемым к ним пользователям одну и ту же полосу пропускания. При небольшом числе пользователей такая система превосходно работает. В случае увеличения числа пользователей начинает сказываться конкуренция за полосу пропускания, что замедляет трафик в локальной сети.

Как правило, один из разъемов RJ -45 концентратора имеет разводку, позволяющую присоединять его к другим хабам. Наращиваемые (стековые) концентраторы позволяют постепенно увеличивать размер сети. Такие концентраторы соединяются друг с другом гибкими кабелями расширения, ставятся один на другой и функционируют как один концентратор. Такое "многоэтажное" подключение концентраторов друг к другу называют каскадированием. Соответствующий порт обычно обозначается надписью " In ", " Uplink ", " Cascading " или " Cross-Over ".

Двухскоростные концентраторы (dual-speed) можно использовать для создания современных сетей с совместно используемыми сетевыми сегментами. Они поддерживают существующие каналы Ethernet 10 Мбит/с и сети Fast Ethernet 100 Мбит/с, автоматически опознавая скорость соединения, что позволяет не настраивать конфигурацию вручную. Это упрощает модернизацию соединений, переход от сети Ethernet к Fast Ethernet , когда необходима поддержка новых приложений, интенсивно использующих полосу пропускания сети, или сегментов с большим числом пользователей.

Ценовой диапазон концентраторов колеблется в широких пределах. Существует множество различных моделей концентраторов, все они различаются количеством портов, пропускной способностью и другими техническими характеристиками. Самые недорогие варианты для малых локальных сетей стоят $30-70 , более совершенные концентраторы — несколько сотен долларов США.

Коммутатор (англ. Switch) — в переводе с англ. означает переключатель. Это многопортовое устройство, обеспечивающее высокоскоростную коммутацию пакетов между портами. Встроенное в него программное обеспечение способно самостоятельно анализировать содержимое пересылаемых по сети блоков данных и обеспечивать прямую передачу информации между любыми двумя портами, независимо от всех остальных портов устройства.

Одновременно с разработкой новых, более высокоскоростных технологий передачи данных перед производителями компьютерного оборудования по-прежнему стояла задача найти какие-либо способы увеличения производительности локальных сетей Ethernet старого образца, минимизировав при этом как финансовые затраты на приобретение новых устройств, так и технологические затраты на модернизацию уже имеющейся сети. Поскольку класс 10 Base2 был единодушно признан всеми разработчиками "вымирающим", эксперты сосредоточились на технологии 10 BaseT . И подходящее решение вскоре было найдено.

Как известно, стандарт Ethernet подразумевает использование алгоритма широковещательной передачи данных. Это означает, что в заголовке любого пересылаемого по сети блока данных присутствует информация о конечном получателе этого блока, и программное обеспечение каждого компьютера локальной сети, принимая такой пакет, всякий раз анализирует его содержимое, пытаясь "выяснить", стоит ли передать данные протоколам более высокого уровня (если принятый блок информации предназначен именно этому компьютеру) или ретранслировать его обратно в сеть (если блок данных направляется на другую машину). Уже одно это заметно замедляет работу всей локальной сети. А если принять во внимание тот факт, что устройства, используемые в качестве центрального модуля локальных сетей с топологией "звезда" — концентраторы (хабы) — обеспечивают не параллельную, а последовательную передачу данных, то мы обнаруживаем еще одно "слабое звено", которое не только снижает скорость всей системы, но и нередко становится причиной "заторов" в случаях, когда, например, на один и тот же узел одновременно отсылается несколько потоков данных от разных компьютеров-отправителей. Если возложить задачу первоначальной сортировки пакетов на хаб, то эту проблему можно было бы частично решить. Это было проделано, и в результате появилось устройство, названное switch , или коммутатор.

Switch полностью заменяет в структуре локальной сети 10 BaseT хаб, да и выглядят эти два устройства практически одинаково, однако принцип работы коммутатора имеет целый ряд существенных различий. Основное различие заключается в том, что встроенное в switch программное обеспечение способно самостоятельно анализировать содержимое пересылаемых по сети блоков данных и обеспечивать прямую передачу информации между любыми двумя из своих портов независимо от всех остальных портов устройства.

Эту ситуацию можно проиллюстрировать на простом примере. Предположим, у нас имеется коммутатор, оснащенный 16 портами. К порту 1 подключен компьютер А, который передает некую последовательность данных компьютеру С, присоединенному к 16-му порту. В отличие от хаба, получив этот пакет данных, коммутатор не ретранслирует его по всем имеющимся в его распоряжении портам в надежде, что рано или поздно он достигнет адресата, а проанализировав содержащуюся в пакете информацию, передает его непосредственно на 16-й порт. В то же самое время на порт 9 коммутатора приходит блок данных из другого сегмента локальной сети 10 BaseT , подключенного к устройству через собственный хаб. Поскольку этот блок адресован компьютеру В, он сразу отправляется на порт 3, к которому тот присоединен.

Следует понимать, что эти две операции коммутатор выполняет одновременно и независимо друг от друга. Очевидно, что при наличии 16 портов мы можем одновременно направлять через коммутатор 8 пакетов данных, поскольку порты задействуются парами. Таким образом, суммарная пропускная способность данного устройства составит 8 х 10 = 80 Мбит/с, что существенно ускорит работу сети, в то время как на каждом отдельном подключении сохранится стандартное значение 10 Мбит/с. Другими словами, при использовании коммутатора мы уменьшаем время прохождения пакетов через сетевую систему, не увеличивая фактическую скорость соединения.

Итак, в отличие от концентраторов, осуществляющих широковещательную рассылку всех пакетов, принимаемых по любому из портов, коммутаторы передают пакеты только целевому устройству (адресату). В результате уменьшается трафик и повышается общая пропускная способность, а эти два фактора являются критическими с учетом растущих требований к полосе пропускания сети со стороны современных приложений.

Коммутация популярна как простой, недорогой метод повышения доступной полосы пропускания сети. Современные коммутаторы нередко поддерживают такие средства, как назначение приоритетов трафика (что особенно важно при передаче в сети речи или видео), функции управления сетью и управление многоадресной рассылкой.

Приведем некоторые общие характеристики коммутаторов:

• защита с помощью брандмауэров;
• кэширование Web -данных, поддержка высокоскоростных гигабитных соединений;
• расширенные возможности сетевой телефонии;
• защита настольных компьютеров и сетевое управление;
• фильтрация многоадресного трафика для более эффективного использования полосы пропускания при работе с видеотрафиком;
• адаптивная буферизация портов с распределением памяти между буферами портов в реальном времени, обеспечивающая автоматическую оптимизацию производительности в зависимости от сетевого трафика;
• управление потоками на основе стандартов для обеспечения максимальной производительности и минимизации потерь пакетов при большой загрузке сети;
• поддержка объединения каналов для создания единого высокоскоростного канала связи с другим коммутатором или магистральной сетью;
• автоматическое определение полу/полнодуплексного режима на всех портах, обеспечивающее максимальную производительность без ручной настройки;
• порты 10/100 Мбит/с с автоматическим определением скорости передачи для каждого порта автоматически настраиваются на скорость подключенного устройства;
• встроенная система контроля и управления позволяет уполномоченным администраторам осуществлять поиск и устранение неисправностей и настройку стека из любого места;
• поддержка отказоустойчивых соединений, а также дополнительных резервных блоков питания.

Маршрутизатор ( router) — устройство, соединяющее сети одного или разных типов по одному протоколу обмена данными. Маршрутизатор анализирует адрес назначения и направляет данные по оптимально выбранному маршруту.

• подключение локальных сетей к территориально-распределенным сетям;
• соединение нескольких локальных сетей.

Коммутаторы функционируют на канальном уровне и потому могут объединять только сети, использующие одинаковые физические характеристики (на тонком коаксиальном кабеле, витой паре и т.д.). Маршрутизаторы же не зависят от физических характеристик сети, но требуют, чтобы данные обменивались по одному протоколу (например, TCP/IP, IPX, Apple Talk и т.п.), т.е. функционируют на сетевом уровне.

С помощью двух адресов — адреса сети и адреса узла маршрутизатор однозначно выбирает определенную станцию сети.

Маршрутизатор также может выбрать наилучший путь для передачи сообщения абоненту сети, руководствуясь стоимостью, скоростью доставки данных; фильтрует информацию, проходящую через него, направляя в одну из сетей только ту информацию, которая ей адресована.

Кроме того, маршрутизатор обеспечивает балансировку нагрузки в сети, перенаправляя потоки сообщений по свободным каналам связи.

Применяются маршрутизаторы, главным образом, в крупных центрах коммутации компаний и Internet -провайдеров.

Стоят маршрутизаторы несколько тысяч долларов.

Мост ( bridge) — устройство, соединяющее одинаковые сети, имеющие некоторые физические различия (на физическом и канальном уровнях).

Промышленностью выпускается довольно широкая номенклатура мостов. Среди них — "самообучающиеся" мосты, которые позволяют регулировать доступ к каждой из объединяемых сетей и трафик обмена между ними, а также используются для расширения сети, достигшей своего топологического предела. Некоторые из "самообучающихся мостов" применяются для объединения с помощью арендуемой линии связи локальной сети и удаленной сети в единую сеть, элементы которой могут быть рассредоточены на территории в сотни и тысячи километров. Есть более сложные мосты, которые одновременно выполняют функции многоканального маршрутизатора.

По своему назначению и функциональным возможностям современные мосты, маршрутизаторы и коммутаторы довольно близки друг к другу. Однако каждый из типов этих устройств разрабатывался не с целью вытеснения других устройств, они имеет свои области применения. Мосты обеспечивают сегментацию сети на физическом уровне, поэтому их "интеллектуальные" возможности ограничены. Маршрутизаторы, интегрируя физические и логические сегменты сети в единое целое, решают при этом ряд "интеллектуальных" функций, но отличаются невысокой латентностью, что негативно отражается на оперативности управления трафиком. Коммутаторы идеально приспособлены для поддержки высокопроизводительной коллективной работы. В очень крупных сетях, насчитывающих тысячи узлов, мосты и маршрутизаторы обеспечивают более эффективное управление трафиком, чем коммутаторы. В сетях с небольшим числом пользователей целесообразно применять высокоскоростную коммутацию с малым временем задержки.

При формировании больших сетей масштаба предприятия наиболее удачным является комбинированный вариант использования мостов, маршрутизаторов и коммутаторов, умелое их сочетание, позволяющее создать действительно гибкую сетевую архитектуру.