Высшая школа печати и медиаиндустрии в составе Московского политехнического университета.

 

Доклад на тему:

 

Специальное коммуникационное оборудование

 

 

Выполнила: студентка 3 курса

факультета журналистики

группа ДКЖБ 3-1

Стеклова Е.А

Научный руководитель: доцент

кафедры информатики и информационных технологий

Иванько А. Ф.

 

Москва, 2016 г.

Пропускная способность локальных сетей сильно зависит от количества включенных в них активно действующих объектов - серверов, рабочих станций, интеллектуальных устройств. В сетях Ethernet при увеличении информационных потоков может резко возрасти время доставки сообщений, а затем наступить полная блокировка: ни одно сообщение не сможет пробиться к адресату.

Для борьбы с этим явлением прежде всего должны использоваться специализированные программные средства и совершенствоваться собственно программное обеспечение серверов и станций. Это требует специального анализа и измерения информационных потоков.

 

В качестве аппаратных мер по предотвращению заторов можно с помощью специального коммуникационного оборудования разделить сеть на части, в которые входят наиболее активно взаимодействующие между собой объекты. Такое деление часто называют сегментацией. Обычно сегментация возникает естественным образом исходя из расположения сетевых объектов и состава групп специалистов, решающих общие задачи. Но возможно проведение сегментации с целью недопущения блокировок, когда замечено, что время реакции сети существенно возрастает.

В компьютерных сетях наиболее распространенным коммуникационным оборудованием являются:

• концентраторы;

• коммутаторы;

• маршрутизаторы.

Для сегментации с целью избежания перегрузок могут служить только коммутаторы и маршрутизаторы.

Концентратор(хаб) - устройство, объединяющее несколько ветвей звездообразной локальной сети и транслирующее пакеты во все ветви сети одинаково. Объединяемых ветвей может быть от двух до тридцати двух по числу портов концентратора. Более того, концентраторы могут связываться друг с другом последовательно в стеки, что еще более увеличивает число объединяемых ветвей.

 

Концентратор позволяет присоединить к нему несколько рабочих станций, логически (по адресам) входящих в одну и ту же сеть. Концентратор обеспечивает возможность использования в ЛВС кабеля "витая пара"

 

Коммутатор(свич) - устройство, объединяющее несколько ветвей звездообразной локальной сети, но, в отличие от концентратора, обеспечивающее трансляцию пакетов в заданные ветви. Это обеспечивает физическое разделение ветвей сети, оптимизацию потоков данных в ней и повышение защищенности от несанкционированного проникновения. Коммутаторы также встречаются с различным количеством портов, могут быть как управляемыми (программируемыми), так и неуправляемыми.

Switch(коммутатор) позволяет увеличить полосу пропускания и уменьшить время задержки обработки информации. С его помощью можно сегментировать локальную сеть на канальном уровне иерархической модели протокола TCP/IP, то есть без использования IР-адресации.

 

Маршрутизатор( роутер) - устройство, выполняющее преобразование данных между различными средами и стандартами передачи, обеспечивающее объединение локальных сетей с глобальными сетями, использующими разнообразные физические технологии передачи данных и интерфейсы.

Маршрутизатор, по сути, является специализированным микрокомпьютером, имеет собственный процессор, оперативную и постоянную память, операционную систему, загружаемую из постоянной памяти. Многие маршрутизаторы имеют модульную структуру, их компоненты - порты - подбираются в соответствии с требованиями к организации передачи данных в сети организации.

 

Маршрутизатор разбивает логически единую по адресации сеть на подсети. Маршрутизатор служит либо для соединения сетей с различными протоколами,либо для соединения сетей TCP/IP с различным простра с различным пространством адресов. В последнем случае его часто называют шлюзом (Gateway). Аппаратные маршрутизаторы обычно бывают многопротокольными и очень дороги. В локальных сетях в качестве маршрутизатора можно использовать не очень мощный компьютер с двумя или более сетевыми картами, что является самым дешевым решением для расширения сети.

Маршрутизаторы предоставляют дополнительные средства защиты данных и контроля трафика. Они играют большую роль в управлении сетью и выявлении нештатных ситуаций.

Помимо кабельного кабельного хозяйства и сетевых адаптеров в локальных сетях на витой паре используются другие сетевые устройства - концентраторы, коммутаторы, мари фуги заторы.

 

 

Коммутаторы

Коммутаторы - это второй уровень модели OSI, они очень близки к мостам, но наиболее бурно развивающийся сейчас семейство промежуточных устройств, поэтому функций становится все больше и больше. Прежде всего: выглядят коммутаторы внешне очень похожи на концентраторы. Отличие коммутаторов от мостов. Во-первых, это специализированные устройства. Мост по своей изначальной cуте это компьютер. Универсальный компьютер, который использовался просто для обслуживания сети. Здесь это специализированные устройства, это значит, что они более быстрые.

Большое количество портов, коммутатор имеет четыре порта, как минимум, дальше - может иметь восемь, шестнадцать, двадцать четыре, бывает тридцать два.

Простая наращиваемость. Конечно, мосты наращивать особо было нельзя, потому что наращивания как такого не было, просто было увеличение количества мостов, каждый из которых работал сам по себе. Здесь можно сделать из нескольких малоразрядных коммутаторов один многопортовый.

Далее - одновременная передача несколько пакетов. Мост не мог передавать несколько пакетов, если он получил пакет из одного порта, он этот пакет обработает и пересылает туда, где он нужен, потом начинает работать со следующим пакетом. Коммутатор может пересылать одновременно несколько пакетов, это, конечно, принципиальное отличие. Простые коммутаторы, первые которые появились, они не поддерживают объедение разнородных сетей. Используются только однородные сети. Хотя сложные современные коммутаторы поддерживают и эту функцию. Простые коммутаторы не поддерживают алгоритм удаления петель. Каждый работал сам по себе и не знал о том, какие еще коммутаторы в сети есть. Сейчас уже сложные коммутаторы выходят на уровень маршрутизаторв, на третий уровень моделей OSI. Маршрутизаторы- это, конечно, другое, но различия между ними в этом смысле уже стирается. Краткие итоги отличий: более быстрые, несколько пакетов и обычно они связывают разные сети.

Как устроен коммутатор?

В основе любого коммутатора лежит перекрестная матрица, такое специализированное устройство, которое представляет из себя несколько перекрестных связей. Сколько строчек и сколько столбцов, столько у него и портов. Коммутатор имеет таблицу адресов.

Есть два типа коммутаторов. Самый первый, который появился, простейший и самый быстрый- это сквозной коммутатор. Они осуществляют коммутацию на лету, они не имеет буфера для всего пакета. Коммутатор, как и мост, анализирует заголовок пакета, то есть адрес отправителя и адрес получателя. В сквозном коммутаторе кроме самого буфера на заголовок пакета больше никакой буферной памяти нет. Соответственно, он дешевый, простой и быстрый. Из минусов- он не обрабатывает некие критические ситуации.

Более сложный, более поздняя разработка- это коммутаторы с накоплением. Они буферируют в буферной памяти весь пакет целиком и только потом его пересылают. Буферирование всего пакета помогает много что сделать. Самое главное - они могут разрешить критические ситуации, которые не может решить сквозной коммутатор. Раз есть буфер на пакет целиком, значит, он может быть принят с одной скоростью, а послан с другой скоростью. Коммутаторы с накоплением могут согласовывать скорости разных сегментов. То есть обеспечивать связь между сегментами со скоростью 10 и со скоростью 100.

Со скоростью 100 и 1000. Кроме того, раз есть накопление пакета целиком, значит, возможно реализация полнодуплексного режима. Концентратор не мог реализовывать полнодуплексный режим, там нет накопления. Сквозной -тоже нет.

Промежуточный тип коммутатора - гибридный или адаптивный, которые работает при малой нагрузке как сквозные, то есть с меньшей задержкой, но менее интеллектуально и при большой нагрузке как коммутаторы с накоплением.

Критические ситуации.

Например, из какого-то порта приходит пакет и одновременно из другого порта приходит пакет, адресованный в этот первый порт. Сквозной коммутатор не может послать пакет, и он просто напросто не пересылается, теряется. Коммутатор с накоплением может запомнить тот пакет, который приходит и потом уже когда передача закончится, переслать этот пакет без всякой коллизии.

Если на коммутатор приходит карликовый пакет.

Пакет, образовавшийся в результате коллизии. Пакет получился меньше минимального размера и чуть больше. Сквозной коммутатор не может, например, отличить, где пакет карликовый, а где нет, потому что анализирует только заголовок. А коммутатор с накоплением может этот пакет весь получить в себя, проанализировать, что это пакет меньше нормы и не пересылать его.

На коммутатор может прийти пакет с неправильной контрольной суммой, искаженный пакет. Зачем его пересылать? Никакого смысла нет, он будет только мешать. Опять же, сквозной коммутатор не может определить правильная сумма или нет, а коммутатор с накоплением запоминает весь пакет, посчитает, что сумма неверна и не будет его пересылать.

 

Роутеры, свичи и хабы.

 

Внешне все эти устройства очень похожи, но разница между ними очень большая.

Хаб - это железная штучка, которая никак не настраивается, не управляется. Нужен для того, чтобы соединить много компьютеров вместе.

Коммутатор (свич) - это штука, которая намного умнее, чем хаб во много раз. Использовав его, можно ограничить доступ между сетями, можно настроить две сети/ три, больше возможностей. Хабы стоят дешевле, чем свичи. Ну и роутер остается разобрать. Есть очень много различных роутеров: роутеры с wi-fi, dsl роутер с wi-fi, роутер -это маршрутизатор. Он служит для того, чтобы соединять вместе две сети. Роутер сделать можно из отдельного компьютера.