Базовые компоненты сети сегодня

Трансивер оптический может  быть сменным или встроенным  в сетевое устройство.

Представлен несколькими  модулями: SFP, XFP, XENPAK, X2.

SFP – Small Form Factor Pluggable является  общепризнанным промышленным форматом производства сменных трансиверов. Большинство наиболее известных мировых производителей приняли SFP формат и производят оборудование в соответствии с ним. Такое оборудование позволяет осуществлять передачу данных со скоростью 1250Mbit/s.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оптические трансиверы различают  по следующим признакам:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Повторители

 

При прохождении электрических  сигналов по кабелю происходит их ослабление и искажение. Этот эффект называется затуханием (attenuation). По мере увеличения длины кабеля эффект затухания усугубляется. По достижении некоторой длины кабеля эффект затухания делает сигнал окончательно неузнаваемым, что приводит к ошибкам передачи данных по сети. Специальное устройство, повторитель (repeater), позволяет увеличить путь прохождения сигнала посредством его усиления и передачи на следующий сегмент кабельной линии. Повторитель принимает слабый сигнал с одного кабеля, регенерирует его и передает на следующий кабель. При этом повторитель не выполняет развязку присоединенных к нему сегментов. В каждый момент времени во всех связанных повторителем сегментах поддерживается обмен данными только между двумя станциями. Важно понимать, что повторители являются всего лишь усилителями (или регенераторами сигнала) и не производят трансляцию или фильтрацию сетевых сигналов. Для нормальной работы повторителя необходимо, чтобы оба соединенных посредством него кабеля использовали одинаковые кадры (frames), логические протоколы и методы доступа.

 

Концентраторы

 

Сетевой концентратор или хаб (жарг. от англ. hub — центр деятельности) — сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети.В структурированной кабельной конфигурации все входящие в сеть ПК взаимодействуют с концентратором (или коммутатором). Соединенные с концентратором ПК образуют один сегмент локальной сети. Такая схема упрощает подключение к сети большого числа пользователей, даже если они часто перемещаются. В основном функция концентратора состоит в объединении пользователей в один сетевой сегмент. Концентраторы бывают разных видов и размеров и обеспечивают соединение разного числа пользователей - от нескольких сотрудников в небольшой фирме до сотен ПК в сети, охватывающей комплекс зданий. Функции данных устройств также различны: от простых концентраторов проводных линий до крупных устройств, выполняющих функции центрального узла сети, поддерживающих функции управления и целый ряд стандартов (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI и т.д.). Существуют также концентраторы, играющие важную роль в системе защиты сети.

 

Концентратор начального уровня (базовый концентратор) - это  простое, автономное устройство, которое  может стать для многих организаций  хорошей "отправной точкой".

 

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. Благодаря низкой стоимости в расчете на порт наращиваемые концентраторы стали особенно популярны.

 

Концентраторы в стоечном исполнении состоят из корпуса (стойки) с отсеками расширения для подключаемых модулей концентраторов и объединительной  панели, связывающей модули. Концентраторы  такого типа обычно применяются для  развертывания сетей в крупных организациях с большим числом пользователей.

 

Как работает концентратор?

 

При применении концентратора все  пользователи делят между собой  полосу пропускания сети. Пакет, принимаемый  по одному из портов концентратора, рассылается  во все другие порты, которые анализируют этот пакет (предназначен он для них или нет). При небольшом числе пользователей такая система превосходно работает. Между тем в случае увеличения числа пользователей начинает сказываться конкуренция за полосу пропускания, что замедляет трафик в локальной сети.

Традиционные концентраторы поддерживают только один сетевой сегмент, предоставляя всем подключаемым к ним пользователям одну и ту же полосу пропускания. Концентраторы с коммутацией портов или сегментируемые концентраторы позволяют свести данную проблему к минимуму, выделив пользователям любой из четырех внутренних сегментов концентратора (каждый из этих сегментов имеет полосу пропускания 10 Мбит/с). Подобная схема дает возможность гибко распределять полосу пропускания между пользователями и балансировать нагрузку сети.

Двухскоростные концентраторы (dual-speed) можно с выгодой использовать для создания современных сетей с совместно используемыми сетевыми сегментами. Они поддерживают существующие каналы Ethernet 10 Мбит/с и новые сети Fast Ethernet 10 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.

Кроме того, концентраторы служат центральной точкой для подключения кабелей, изменения конфигурации, поиска неисправностей и централизованного управления, упрощая выполнение всех этих операций.

В настоящее время хабы почти  не выпускаются — им на смену  пришли сетевые коммутаторы (свитчи), выделяющие каждое подключённое устройство в отдельный сегмент. Сетевые коммутаторы ошибочно называют «интеллектуальными концентраторами».

 

Коммутаторы

 

Коммутатор предоставляет каждому  устройству (серверу, ПК или концентратору), подключенному к одному из его портов, всю полосу пропускания сети. Это повышает производительность и уменьшает время отклика сети за счет сокращения числа пользователей на сегмент. Если они оснащаются средствами автоматического опознавания скорости передачи, то могут сами настраиваться на оптимальную скорость - изменять конфигурацию вручную не требуется.

В отличие от концентраторов, осуществляющих широковещательную рассылку всех пакетов, принимаемых по любому из портов, коммутаторы  передают пакеты только целевому устройству (адресату), так как знают MAC-адрес (Media Access Control) каждого подключенного устройства. В результате уменьшается трафик и повышается общая пропускная способность, а эти два фактора являются критическими с учетом растущих требований к полосе пропускания сети современных сложных бизнес-приложений.

Коммутация завоевывает популярность 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.

Различают два способа коммутации: без промежуточного накопления (коммутация на лету) и с промежуточным накоплением.

 

• Коммутация без промежуточного накопления

Передача начинается, как только декодирован адрес назначения, содержащийся в заголовке кадра. Основной недостаток - появление испорченных кадров. Способ дает наибольший эффект, если трафик коммутируется между портами  с одинаковой скоростью обмена.

Архитектура коммутации на лету реализуется двояко:

1. Cross-bar ("перекрестный"). Коммутатор читает адрес назначения и незамедлительно начинает продвижение пакета по маршруту к ожидающему выходному буферу. Возможно возникновение задержки, если другой кадр уже загружается в выходной буфер.

2. Cell-backplane ("снабженный шиной, передающей ячейки"). Кадр фрагментируется на несколько небольших ячеек фиксированной длины. Каждая ячейка помечается специальным заголовком, который содержит адрес назначения. Ячейки накапливаются в буфере порта назначения и вновь объединяются в исходный кадр, который передается в сегмент назначения. Коммутаторы этого типа являются более предпочтительными в сетях с особо напряженным трафиком.

 

• Коммутация с промежуточным накоплением 

Передача кадра осуществляется только после его полного приема и проверки. При выборе коммутатора данного типа важно учесть размер таблицы коммутатора.

Достоинство: обеспечивает более надежное обнаружение ошибок, чем устройства, коммутирующие на лету.

Недостаток: увеличивается задержка пропорционально размеру пакета.

 

Мосты.

 

Мост (bridge) - устройство, соединяющее  локальные или удаленные сегменты сети. Мосты функционируют на канальном  уровне (втором в модели OSI) и прозрачны  для протоколов более высоких  уровней, т.е. принимают решения о передаче кадра из одного сегмента в другой только на основании информации из заголовка канального уровня, в частности, физического адреса станции-получателя. В отличие от повторителей мост анализирует целостность кадров и испорченные фильтрует. Классификация мостов

 Мосты можно  классифицировать по типу и  принципу передачи пакетов. 

 

Типы мостов:

• Sourse Routing (маршрутизация источника). Требуют, чтобы узел-отправитель пакета размещал в нем информацию о пути его маршрутизации, т.е. каждая станция должна иметь встроенные функции по маршрутизации пакетов.
• Transparent Bridges (прозрачные мосты). Обеспечивают прозрачную связь станций, расположенных в разных ЛВС, и все функции по маршрутизации выполняют сами мосты. Прозрачный мост хранит таблицы с адресами станций, находящимися по разные стороны от него. Мост передает кадр в другой сегмент в том случае, если адрес получателя отсутствует в таблице, относящейся к сегменту отправителя.

 В сегментах, соединяемых  мостом, могут применяться как одинаковые, так и разные канальные протоколы. В последнем случае мост конвертирует кадр из одного формата в другой.

Когда на один из портов моста приходит пакет данных, мост должен или переправить  его на тот порт, к которому подключен  узел назначения пакета, или отфильтровать его, если узел назначения находится на том же самом порту, с которого пришел пакет.

 

По принципу передачи пакетов мосты разделяются на:

• Encapsulating Bridges, пакеты физического уровня одной ЛВС целиком переносятся в пакеты физического уровня другой ЛВС. Такие мосты позволяют связать, например, FDDI-магистралью две ЛВС Ethernet, однако FDDI будет использоваться только как среда передачи, и станции, подключенные к сетям Ethernet, не будут видеть станций, подключенных к FDDI;
• Translational Bridges, выполняют преобразование из одного протокола физического уровня в другой. Они удаляют заголовок и служебную информацию одного протокола и переносят данные в другой протокол, т.е. в данном случае FDDI можно использовать не только как среду передачи, но и для непосредственного подключения сетевого оборудования, полностью видимого станциями, подключенными к сетям Ethernet.

 

Алгоритм работы моста проверяет:

1) занесен ли в его внутреннюю  таблицу адрес узла отправителя  пакета. Если нет, то мост заносит его в свою таблицу адресов и связывает с ним номер порта, на который поступил пакет;

2) занесен ли в таблицу адрес  узла назначения. Если нет, то  мост передает принятый пакет  во все сети, подключенные ко  всем остальным его портам. Если  адрес есть, мост проверяет, подключена ли ЛВС узла назначения к тому же самому порту, откуда пришел пакет. Если да, то пакет отфильтровывается, если нет, передается адресату.

Главные параметры  моста:

• размер внутренней адресной таблицы (типовое значение 500 - 2000 адресов);
• скорость фильтрации;
• скорость маршрутизации.

 

Достоинства мостов:

• очень просты в установке;
• их присутствие прозрачно для пользователя;
• автоматически адаптируются к изменению конфигурации сети;
• могут соединять сети, работающие с разными протоколами сетевого уровня;
• образуют логически единую сеть, т.е. все соединенные сегменты имеют один и тот же сетевой адрес. По этой причине перемещение компьютера из одного сегмента сети в другой не требует изменения его сетевого адреса;
• обеспечивают высокую производительность при относительно низкой цене.

 

Недостатки мостов:

• не могут использовать альтернативные пути в сети, распределяя по ним нагрузку. Из возможных путей всегда выбирают один;
• могут способствовать значительным всплескам трафика в сети (пакет, чей адрес еще не содержится в таблице, передается во все сегменты);
• не могут предотвращать "штормы широковещательных сообщений", вызываемые некоторыми протоколами;
• не представляют средств для изоляции ошибочно функционирующих сегментов.

 

Различия между коммутаторами и мостами

В общем случае коммутатор (свитч) и мост аналогичны по функциональности; разница заключается во внутреннем устройстве: мосты обрабатывают трафик, используя центральный процессор, коммутатор же использует коммутационную матрицу (аппаратную схему для коммутации пакетов). В настоящее время мосты практически не используются (так как для работы требуют производительный процессор).