П.5 Другое сетевое оборудование

П.4 Межсетевые шлюзы

Межсетевые шлюзы (Gateways) позволяют выполнять обмен данными между различными сетями. Сети могут различаться протоколами, структурами фреймов и кодированием данных. Модели OSI сетей могут существенно различаться, поэтому в межсетевых шлюзах используются все уровни модели OSI с 1-го по 7-й.

В структуре межсетевых шлюзов имеются два специализированных сетевых контроллера, которые реализуют полный стек протоколов обеих сетей.

Для сетей Ethenet, Profibus и других со сложным стеком протоколов выпускаются специализированные микросхемы (ASIC – Аpplication-Specific Integrated Circuit), в которых уже реализован стек протоколов. Каждый интерфейс имеет также буферную память, которая необходима для обмена данными между сетями с разной скоростью передачи данных. Это позволяет принять информацию из одной сети в соответствии с ее стеком протоколов, выделить телеграмму (обычно данные и адрес) на уровне приложений или на одном из нижележащих уровней, затем передать ее сверху вниз через другой стек протоколов в другую сеть.

Шлюзы могут быть использованы для передачи данных, например, между Modbus и Profibus, между Modbus и Ethernet.

Для построения промышленных сетей используются также маршрутизаторы, сетевые адаптеры, коммуникаторы, мосты, мультиплексоры, модемы, сетевые экраны. В каждом конкретном случае системный интегратор должен выбрать необходимый состав оборудования исходя из смысла решаемой задачи.

Маршрутизатор (router) выполняет перемещение информации подсетями (сегментами сети) от источника к приемнику по оптимальному пути, используя 3-й (сетевой) уровень модели OSI. Для определения оптимума используются адрес получателя и таблица маршрутизации, в которой содержится информация о маршрутах и их метрике (предпочтительности).

Таблица маршрутизации может быть составлена статически (вручную) или динамически. При ручном составлении таблица должна корректироваться каждый раз, когда в топологию сети вносятся изменения. При динамической маршрутизации записи обновляются автоматически с помощью одного из стандартных алгоритмов маршрутизации.

Сетевые адаптеры. Для подключения компьютера к промышленной сети можно использовать межсетевой шлюз с интерфейсом RS-232, однако скорость передачи информации в таком случае будет ограничиваться пропускной способностью порта RS-232. Для получения высокой скорости передачи (12Мбит/с для Profibus или 100 Мбит/с для Ethernet) нужно использовать сетевой адаптер в виде платы (сетевой карты), вставляемой в слот шины PCI на материнской плате компьютера.

Коммутаторы (switches) – интеллектуальные многопортовые повторители. Они выполняют роль репитеров и, кроме того, анализируют фреймы, проверяют контрольную сумму, выделяют из фрейма адрес устройства назначения и направляют фрейм в нужный порт в соответствии с адресом.

Мосты (bridges) – устройства для соединения и передачи пакетов между двумя сегментами одной и той же сети. Работают обычно на уровне 1 и 2, иногда до уровня 4 модели OSI, поэтому их иногда называют устройствами канального уровня. Они устанавливают соединение, выполняют анализ контрольной суммы, выполняют повторную передачу после буферизации, но не изменяют структуру фреймов и не выделяют из них данные. Мосты являют устаревшими устройствами и вместо них в последнее время применяют коммутаторы.

Мультиплексор – это устройство, позволяющее передавать по одному каналу связи несколько сигналов (потоков данных) одновременно. На входе канала мультиплексор объединяет несколько потоков данных, поступающих от разных источников, например, от двух разных компьютеров, в один общий поток, который передается по общему каналу с высокой пропускной способностью. При этом используется временное или частотное разделение потоков данных. На противоположном конце канала мультиплексор выполняет обратную операцию выделения данных из общего потока.

Муультиплексоры эффективны, когда пропускная способность канала передачи намного превышает информационную производительность источников данных.

Межсетевой экран (брандмауэр, Firewall) – комплекс аппаратных и программных средств, выполняющих фильтрацию поступающей из сети информации по различным критериям, например с целью защиты от несанкционированного доступа или вирусов. Межсетевой экран может работать на сетевом, сеансовом уровне и уровне приложений модели OS1.

Модем (модулятор-демодулятор) выполняет модуляцию, т.е. изменяет характеристики несущего сигнала с целью внесения в него передаваемой информации, и выполняет демодуляцию для извлечения информации на приемном конце канала связи. Модем используется для передачи данных по телефонным линиям (телефонный модем), кабелям системы коллективного телевидения, проводам для передачи электрической энергии, через спутник (спутниковый модем), радиоканал (радиомодемы), сотовые каналы связи (GSM- модем). Бывают аналоговые (устарели) и цифровые (1SDN, DSL и их модификации).

Дата добавления: 2014-01-07