Повторители, концентраторы и мосты
Повторители, концентраторы и мосты - это устройства, предназначенные для соединения сетевых кабелей на двух нижних уровнях эталонной модели OSI. В зависимости от возможностей устройства и уровня, на котором оно функционирует, результатом его работы может быть увеличение длины сети, поддержка большего числа компьютеров или обеспечение большей пропускной способности для каждой системы в сети.
Повторители
При передаче сигнала по кабелю он постепенно слабеет, пока не станет неразличим. Чем длиннее кабель, тем слабее сигнал. Это ослабевание сигнала называется "затухание" (attenuation) и в той или иной степени является проблемой для всех типов кабеля. Эффект затухания зависит от типа кабеля. Медный кабель, например, значительно больше подвержен затуханию, чем оптоволоконный. Это одна из причин, по которой сегмент оптоволоконного кабеля может быть намного длиннее, чем сегмент медного. Стандарты, согласно которым создаются компьютерные сети, задают минимальную и максимальную длину кабеля, соединяющего компьютеры. Если необходимо проложить кабель на более длинную дистанцию, то для этого применяется приспособление, называемое повторителем (repeater), которое усиливает сигнал. Благодаря усилению сигнал преодолевает большее расстояние без затухания до той границы, где он становится не читаем системой-получателем. В простейшей форме, повторитель – это электрическое устройство, которое получает сигнал через одно кабельное соединение, усиливает полученный сигнал и передает его через другое соединение. Из-за своих чисто электрических функций повторитель функционирует только на физическом уровне. Повторитель не может прочитать содержимое передаваемых по сети пакетов, даже если он знает, что это пакеты. Устройство просто усиливает входящие электрические сигналы и передает их дальше. Повторители также не могут выполнять какую-либо фильтрацию пересылаемых по сети данных. Как следствие, два сегмента, соединенные повторителем, формируют единую область коллизий. (Областью коллизий
|
|
|
Глава 5. Повторители, концентраторы и мосты или доменом коллизий называется часть сети, в которой рабочие станции и
103 промежуточные узлы используют общую среду передачи.) В современной сети очень редко можно увидеть отдельно стоящий повторитель. В большинстве случаев его функции встроены в другое устройство, такое как концентратор или коммутатор. В сети, проложенной коаксиальным кабелем, такой как тонкий или толстый Ethernet, отдельно стоящие повторители могут увеличить длину сегмента до 185 метров и выше (для тонкого Ethernet) или 500 метров (для толстого Ethernet). Этот тип повторителей представляет собой отдельное устройство, состоящее из корпуса с двумя разъемами для коаксиального кабеля и штепселя для источника питания. Установка такого повторителя заключается в присоединении к нему двух сегментов кабеля. Существуют другие факторы, ограничивающие дистанцию прохождения сигнала. В сетях Ethernet, например, пакет, отправленный одним из компьютеров, должен достигнуть других компьютеров в локальной сети, прежде чем будет отправлен его последний бит. Таким образом, нельзя неограниченно удлинять сеть за счет увеличения количества повторителей. Путь в сети 10 Мбит/с Ethernet может иметь до пяти сегментов, соединенных четырьмя повторителями. Сети Fast Ethernet в этом смысле более ограничены, в них допускается применять не более двух повторителей.
|
|
|
Концентраторы
Концентратор (hub) - это устройство, которое выполняет функции связующего звена для кабеля в сети с топологией "звезда". Каждый компьютер отдельным кабелем подключен к центральному концентратору. Концентратор отвечает за распространение трафика, пришедшего на любой из портов, через все остальные порты. В зависимости от сетевой среды в устройстве концентратора могут быть применены электрические схемы, оптические компоненты или другие технологии для распределения входящего сигнала между всеми выходными портами. Концентратор для оптоволокна, например, использует зеркала для того, чтобы расщепить световые импульсы. Внешне концентратор представляет собой коробку, либо стоящую отдельно, либо смонтированную в стойке, с пронумерованными портами, к которым подключается кабель. Порты могут быть: стандартными гнездами RJ-45 для сетей на основе витой пары, гнездами под ST-коннекторы для оптоволоконного кабеля или разъемами под любые другие виды коннекторов, применяемых в сетях с топологией "звезда". Термин "концентратор" употребляется при описании сетей Ethernet, в сетях Token Ring аналогичное устройство называется модулем множественного доступа (multistation access unit). Внутреннее функционирование этих двух устройств различно, но их основное назначение одно: объединять совокупность компьютеров в единую область коллизий.
|
|
|
Глава 5
104
Часть II. Сетевое аппаратное обеспечение
Пассивные концентраторы
В отличие от повторителей, концентраторы могут различаться по спектру предоставляемых ими возможностей. В простейшем варианте концентратор обеспечивает кабельные соединения, пропуская все сигналы, пришедшие на любой порт устройства, через все остальные порты. Такое устройство называется пассивным концентратором (passive hub), оно работает на физическом уровне, не обладает "интеллектом" и не модифицирует сигнал. Подобные концентраторы практически уже не применяются в современных сетях.
|
|
|
Ретранслирующие концентраторы Концентраторы, используемые в современных сетях, как минимум поддерживают ретранслирующие функции, т. е. усиливают сигнал, прежде чем передать его через выходные порты. Такие концентраторы иногда называются многопортовыми повторителями (multiport repeaters). В отличие от пассивного концентратора, ретранслирующий (или активный) концентратор требует наличия источника питания для повышения уровня сигнала. Однако такое устройство все еще функционирует на физическом уровне, поскольку имеет дело только с необработанными сигналами. Некоторые концентраторы умеют больше, чем просто ретранслировать, и могут также восстанавливать сигналы и синхронизировать передачу последних через выходные порты. Они применяют принцип "сохрани и передай дальше", который заключается в чтении содержимого пакетов с целью их дальнейшей передачи через конкретные подходящие порты. Концентратор с описанными возможностями может снизить производительность сети для систем, подключенных к нему, из-за задержек, вызванных дополнительной обработкой данных, хотя при этом уменьшаются количество потерь пакетов и число коллизий. Для небольших сетей рабочих групп, подобных сетям, используемым в малом бизнесе и в домашних условиях, можно приобрести в качестве основного ретранслирующий концентратор для 10 Мбит/с Ethernet с восемью Тортами меньше чем за 100 $. Это устройство позволит объединить все компьютеры в единую область коллизий. По той причине, что ретранслирую| Пий концентратор функционирует как повторитель, каждый кабель, соеди119ющий концентратор и один из компьютеров, может достигать длины, не более максимальной допускаемой стандартом протокола. Для сетей Ethernet на базе кабеля из неэкранированной витой пары максимальная дистанция равна 100 метрам. Возможно задействовать в сети несколько концентраторов, соединяя их вместе для того, чтобы сформировать сеть топологии "звезда-шина" или "дерево" (рис. 5.1). Когда для этой цели применяются стандартные ретранслирующие концентраторы, все компьютеры остаются в той же единой об
Глава 5. Повторители, концентраторы и мосты
105
ста
Ласти коллизий, и, следовательно, необходимо придерживаться правил конфигурации сети, предписываемых используемым протоколом Канального уровня. Так же, как и в случае с отдельно стоящими повторителями, рассмотренном ранее в этой главе, путь между двумя любыми компьютерами в 10 Мбит/с Ethernet-сети не может содержать больше, чем четыре повторителя (концентратора).
і по стра
оак ст Ше
пов орп кат
к.
1
С
Жде КОМ Тре ра
Гуте
х тен
Рис. 5.1. Сеть топологии "дерево", использующая несколько концентраторов для расширения области коллизий
Уюотгор не
무효주전
Например, если небольшая 10BaseT сеть для рабочей группы "переросла" установленный концентратор, можно добавить еще один, присоединив его к специальному порту для соединения этих устройств между собой, который присутствует у большинства концентраторов Ethernet. Все компьютеры останутся в единой области коллизий и будут получать все передаваемые по сети пакеты. Такое расширение сети может продолжаться до тех пор, пока не будет достигнут максимум из четырех концентраторов. Если сеть продолжает расти дальше, то можно заменить имеющиеся концентраторы на другие модели с большим количеством портов или разбить сеть на две ЛВС (или области коллизий), применив устройство другого типа, такое как мост, маршрутизатор или коммутатор.
Мечание
Для получения более подробной информации о порте для соединения концентраторов и внутреннем функционировании концентраторов см. разд. "Конфuгурации концентраторов" в этой главе.
106
Часть II. Сетевое аппаратное обеспечение
Модули множественного доступа сети Token Ring Сети Token Ring также применяют концентраторы, хотя здесь они называются модулями множественного доступа (MAU, multistation access unit). Несмотря на то, что MAU, судя по всем внешним проявлениям, выполняет одинаковые сконцентратором Ethernet функции, его внутреннее функционирование достаточно сильно отличается. Вместо параллельной передачи входящего трафика на все порты, как это происходит в концентраторе, MAU раз за разом передает пакеты последовательно через каждый порт. После отправки пакета рабочей станции, MAU ждет, пока последний вернется обратно через тот же самый порт, прежде чем передать этот пакет на выход следующего порта. Так формируется топология "логическое кольцо", от которой получил свое имя соответствующий протокол. MAU также имеют переключатели, которые позволяют исключать из кольца определенные порты в случае возникновения каких-либо неполадок. Это предотвращает нарушения в работе всего кольца, которые могли бы вызвать неисправные рабочие станции.
Интеллектуальные концентраторы Интеллектуальные концентраторы — это устройства, обладающие некоторыми встроенными возможностями управления. Стандартный ретранслирующий концентратор по существу является электрическим устройством, которое передает входящие пакеты всем доступным портам, не различая их. Интеллектуальный концентратор поступает подобным образом, но при этом также отслеживает работу каждого порта. Возможности управления у разных устройств могут сильно отличаться, но большинство интеллектуальных коммутаторов применяют протокол SNMP (Simple Network Management Protocol, простой протокол управления сетями) для передачи информации консоли централизованного управления сетью, такой как Hewlett-Packard's Open View. Другие устройства могут использовать терминал, непосредственно подключенный к концентратору, или HTML-интерфейс для доступа посредством Web-браузера откуда-либо из сети. Встроенные возможности управления предоставляют сетевому администратору централизованный источник информации о концентраторах и системах, подключенных к ним. В большой сети это устраняет необходимость в осмотре службой технической поддержки каждого монтажного шкафа с кабельными соединениями для того, чтобы выявить концентратор или систему, вызвавшую неполадки. Консоль управления обычно отображает графическую модель сети и сообщения для администратора в случае, когда возникает проблема, связанная с любой из подключенных к концентратору систем.
Глава 5. Повторители, концентраторы и мосты
107
В небольших ЛВС явной нужды в таких возможностях нет, но в корпоративных сетях с сотнями или тысячами узлов технология, которая может Точно сообщить, какой порт, и у какого концентратора, неисправен, очень полезна. Степень "интеллекта", встроенного в концентратор, сильно варьируется от модели к модели. Сегодня на рынке встречаются гибридные устройства с интеллектом, выходящим далеко за границы, необходимые для стандартного концентратора, который позволяет этим устройствам также выполнять функции моста, коммутатора или маршрутизатора.
Конфигурации концентраторов Имеется широкий выбор концентраторов, различающихся размерами и дополнительными возможностями, от простых небольших устройств для обслуживания горстки компьютеров до огромных, смонтированных в стойке концентраторов, предназначенных для больших корпоративных сетей. По своему исполнению концентраторы разбиваются на три категории: о автономные концентраторы; онаращиваемые концентраторы; омодульные концентраторы.
Автономные концентраторы Автономный концентратор (standalone hub) — это небольшая коробочка размером с книгу в мягкой обложке, которая имеет от 4 до 16 портов. Как свидетельствует название, устройство устанавливается отдельно, имеет свой собственный шнур питания и легко умещается на столе или под ним. 4- или 5портовые мини-концентраторы хорошо подходят для домашней сети или сети маленькой рабочей группы, и обеспечивают быстрое, специально предусмотренное для этого случая расширение до большой сети. Более крупные по размерам устройства поддерживают большее количество соединений и могут иметь светодиоды, показывающие наличие импульсного сигнала связи в присоединенном кабеле и, возможно, возникновение в сети коллизии. Несмотря на название, автономный концентратор обычно обладает способностью соединения с другими концентраторами в целях расширения сети в пределах единой области коллизий. Следующие разделы посвящены наиболее часто используемым для этой цели механизмам.
Порт для соединения концентраторов Кабель, применяемый в сетях на витой паре, использует прямое соединение. Это означает, что каждый из восьми контактов коннектора RJ-45 на одном Конце кабеля соединен с соответствующим ему контактом на другом конце. Однако, для того, чтобы UTP-соединение между двумя компьютерами работало, передающая схема каждой системы должна быть соединена с принимающими схемами других систем. Таким образом, где-то должно осуществ
108
Часть II. Сетевое аппаратное обеспечение
Ляться перекрещивание и традиционно оно выполняется концентратором. Контакты каждого порта концентратора соединены с контактами всех остальных портов посредством перекрещивающей схемы, которая переставляет сигналы передаваемых и принимаемых данных.
Примечание
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 412; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!