Оборудование сегментов LAN

Оборудование узловых пунктов

Оборудование узловых пунктов носит название «коммуникационное оборудование». Тип коммуникационного оборудования определяется функцией, которую необходимо реализовать в узловом пункте (концентрация, мультиплексирование, коммутация, маршрутизация), сетевой технологией, уровнем иерархической принадлежности узлового пункта, а также масштабом сегмента.

В физических нагруженных сегментах, объединяющих оконечные устройства сети с использованием разделяемой среды, в качестве коммуникационного оборудования применяются повторители и концентраторы (называемые также хабами).

Повторитель – двух портовое устройство, предназначенное для объединения физических сегментов коаксиального кабеля в единую разделяемую среду с целью увеличения ее физической длины. Оконечные устройства подключаются методом прокалывания с помощью штырей («вампиров»).

Концентратор (хаб) представляет собой многопортовый повторитель. Принцип его работы заключается в побитовом повторении кадра на всех либо некоторых портах в зависимости от конкретного алгоритма, определенного соответствующим стандартом используемой сетевой технологии. Это равносильно распространению сигнала в общем кабеле. Концентраторы отличаются типом сетевой технологии, для которой они предназначены, наличием дополнительных функций (поддержка резервных связей, защита от несанкционированного доступа), конструктивным исполнением (много сегментные, стековые).

Сегмент LAN с коммутируемой топологией образуется в результате логической структуризации физического сегмента с общей разделяемой средой. С этой целью используется коммуникационное оборудование, обеспечивающее передачу кадра с одного своего порта на другой на основе анализа адреса назначения, помещенного в кадр. К указанному оборудованию относятся устройства следующего типа.

Мост ( Bridge). Работает на канальном уровне. Является средством передачи кадров на основе физического адреса между двумя сегментами, использующими, как правило, одинаковые протоколы физического и канального уровней. Таким образом, мосты обеспечивают расширение сети, которое не требует программных модификаций на рабочих станциях, работающих в локальных сегментах. Все станции, работающие в сегментах, используют при взаимодействии уникальные адреса и не обязаны явно различать станции собственного сегмента и станции других сегментов. Об этом заботятся мосты. Мост должен знать, какие адреса канального уровня (МАС-адреса) принадлежат каждому сегменту, чтобы определять какие кадры пропускать, а какие возвращать в свой сегмент. Для этого у него имеется схема работы с адресами. Если же несколько сегментов связаны несколькими мостами, то каждый мост должен иметь также и таблицу маршрутов прохождения через мосты. Для обеспечения работы в условиях, когда кадры пребывают быстрее, чем они могут быть переданы, мост должен иметь достаточный объем буфера.

Коммутатор (Switch). Работают на канальном уровне модели OSI/ISO и также использует адреса канального уровня. С помощью коммутаторов выполняется логическая структуризация и обеспечивается подключение хостов.

Тип коммутатора определяется сетевой технологии и уровнем иерархической принадлежности узлового пункта (доступа, распределения, ядра).

Каждый порт коммутатора оснащен специализированным процессором, который отрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от процессоров других портов. За счет этого общая производительность коммутатора намного выше, чем у моста, имеющего один процессорный блок.

Кадры с широковещательными МАС-адресами и неизвестными адресами назначения передаются коммутатором на все порты. Таким образом, наличие коммутаторов в сети не препятствует распространению широковещательных кадров во все сегменты. В тех случаях, когда широковещательный режим работы в сегменте не предусмотрен, и адрес назначения кадра искажен в результате программных либо аппаратных сбоев, кадр с неизвестным адресом воспринимается коммутатором как широковещательный и передается во все сегменты. Если такие кадры генерируются интенсивно, возникает ситуация, которая получила название «широковещательный шторм». В результате сеть может быть перегружена.

Еще одним недостатком коммутаторов является возможность поддержки только древовидной структуры связей в сегменте.

Защитить сеть от широковещательного шторма и поддерживать петлеобразную структуру связей в отличие от коммутатора может маршрутизатор.

Маршрутизатор (router) в отличие от коммутатора поддерживает протоколы не только физического и канального уровней, но и сетевого. Протоколы сетевого уровня обеспечивают сбор информации о топологии соединений между логическими сетями и построение таблиц маршрутизации с маршрутами ко всем известным маршрутизатору логическим сетям. (Методы определения маршрутов, оптимальных по заданным критериям рассматриваются в следующем разделе). На основе таблиц маршрутизации маршрутизатор выполняет передачу пакетов из одной сети в другую и может принимать решения по выбору наиболее рационального маршрута передачи информации в сложных топологиях связи (топологиях с петлями).

Имеет несколько физических интерфейсов, в том числе, различных сетевых технологий, а также может обеспечивать экономичный доступ к территориальным сетям, поскольку более эффективно изолирует локальный трафик. Если маршрутизатор способен поддерживать несколько протоколов сетевого уровня, он называется мультипротокольным маршрутизатором.

В круг функциональных задач маршрутизатора входит также буферизация, фильтрация и фрагментация пакетов. Поэтому он является типичным вычислительным устройством с одним или даже несколькими процессорами и со сложным программным обеспечением реального времени. Поскольку каждый пакет обрабатывается маршрутизатором отдельно, его производительность значительно проигрывает производительности коммутатора. Может оказаться узким местом, тормозящим прохождение трафика, если устанавливается на уровне ядра.

Роль маршрутизатора может выполнять серверный компьютер в том случае, если сетевой уровень его операционной системы поддерживает передачу пакетов. Универсальные ОС семейства Unix или Windows включают программный модуль, обеспечивающий настройку режима «маршрутизатор».

Брандмауэр (firewall) – устройство(или программный продукт) по уровню функционирования аналогично маршрутизатору, но с более развитой системой фильтрации и малым (как правило 2) числом портов. Используется для защиты локальных сетей от несанкционированного внешнего вмешательства (пакетов нежелательного трафика или умышленного взлома). Обычно устанавливается между маршрутизатором и внешним интерфейсом глобальной сети. Может быть встроен в маршрутизатор или другое оборудование подключения к глобальной сети.

Шлюз (Gateway) – граничное устройство, которое используется для объединения логических сетей, построенных на существенно разных программных и аппаратных платформах. Например, шлюз может позволить пользователям, работающим в сегментах с разными типами системного программного обеспечения (Unix и Windows), взаимодействовать друг с другом.

Дата добавления: 2014-01-11