Сетевое Оборудование

1. Сетевое Оборудование: сервер, роутер, свитч, хаб, модем

2. Введение

Эволюция сетевых устройств: от модемов до облаков
Сервер, Роутер, Свитч, Хаб, Модем: как они изменили мир

3. Что такое сетевое оборудование?

• Определение: Аппаратные устройства,
обеспечивающие связь, взаимодействие и
передачу данных между компьютерами в сети.
• Базовые функции:
• Соединение устройств
• Передача данных
• Управление трафиком
• Преобразование сигналов
• Значимость: Основа современной цифровой
инфраструктуры

4. Хронология развития (1960-1980)

• 1960-е: Появление ARPANET
• Первые эксперименты с сетевыми технологиями
• Прототипы маршрутизаторов
• 1970-е:
• 1972 - Первые Ethernet-технологии (Xerox PARC)
• 1976 - Первые коммерческие модемы (Vadic,
Hayes)
• 1980-е:
• 1984 - Cisco выпускает первый коммерческий
роутер
• 1989 - Стандартизация Ethernet (IEEE 802.3)

5. Хронология развития (1990-2020)

1990-е: Интернет-бум
1991 - Появление World Wide Web
1995 - Массовое распространение домашних модемов
1999 - Появление Gigabit Ethernet
2000-е: Беспроводная революция
2003 - Массовое распространение Wi-Fi
2009 - Появление 4G/LTE
2010-2020: Эра облаков и IoT
2015 - Развитие SDN (программно-определяемых
сетей)
• 2020 - Массовый переход на 5G

6. Модем: История развития

7. Модем

1950-е: Первые модемы для ПВО США
Скорость: 110 бит/с
Размер: целая комната
1962: Bell 103 - первый коммерческий модем
Скорость: 300 бит/с
1981: Hayes Smartmodem 300
Стал отраслевым стандартом
Команды AT (Attention)
1990-е: "Эпоха дозвона"
V.34 (28.8 Кбит/с)
Легендарный звук handshake

8. Модем: Технологическая эволюция

Аналоговые модемы:
56K модемы (V.90) - предел телефонных линий
Кабельные модемы:
1997 - DOCSIS 1.0
Использование ТВ-кабеля
DSL-модемы:
Выделенная телефонная линия
ADSL, VDSL технологии
Современные решения:
Волоконно-оптические (PON)
Спутниковые модемы

9. Принцип работы сегодня

Функции:
Модуляция/демодуляция сигнала
Соединение с провайдером
Преобразование протоколов
Типы подключения:
DSL (через телефонную линию)
Cable (через TV-кабель)
Fiber (оптоволокно)
Wireless (4G/5G)
Современные скорости:
От 100 Мбит/с до 10 Гбит/с

10. Хаб: Рождение простейшей сети

11. Хаб

• 1980-е: Появление первых концентраторов
• Простейшие устройства "звездообразной"
топологии
• На основе многопортовых повторителей
• Принцип работы:
• Получил фрейм → отправил на все порты
• "Глупое" усиление сигнала
• Проблемы:
• Коллизии (столкновения пакетов)
• Низкая безопасность
• Ограничение пропускной способности

12. Хаб: Почему он устарел?

Технические ограничения:
Разделение пропускной способности
Коллизионные домены
Отсутствие управления трафиком
Пример:
10-портовый хаб 100 Мбит/с
Каждое устройство получает ≤ 10 Мбит/с
Современное состояние:
Не производятся с 2000-х годов
Музейные экспонаты
Заменены свитчами

13. Свитч: Интеллектуальная замена хаба

14. Свитч

• 1990-е: Появление первых коммутаторов
• Kalpana - пионер в области Ethernet-коммутаторов
• 1990 - Первый 7-портовый свитч
• Ключевое новшество:
• Таблица MAC-адресов
• Адресная передача данных
• Преимущества:
• Полнодуплексная связь
• Отсутствие коллизий
• Высокая производительность

15. Свитч: Архитектура и типы

Уровни управления:
Unmanaged ("из коробки")
Managed (настраиваемые)
Smart (промежуточные)
Технологии:
Store-and-Forward
Cut-Through
Fragment-Free
Современные возможности:
VLAN поддержка
QoS (качество обслуживания)
Агрегация каналов (LACP)

16. Свитч: Эволюция производительности

• Скоростная хронология:
• 1990: 10 Мбит/с (Ethernet)
• 1995: 100 Мбит/с (Fast Ethernet)
• 1999: 1 Гбит/с (Gigabit Ethernet)
• 2010: 10 Гбит/с (10GbE)
• 2020: 100 Гбит/с (100GbE)
• Современные тренды:
• PoE (Power over Ethernet)
• Multi-Gig (2.5G, 5G)
• SDN-совместимость

17. Роутер: От ARPANET к Интернету

18. Роутер

• 1969: Первые маршрутизаторы в ARPANET
• IMP (Interface Message Processors)
• Размер: шкафы, стоимость: $100,000+
• 1984: Cisco Systems
• Первый коммерческий роутер
• Поддержка multiple protocols
• 1990-е: Рост интернета
• Необходимость сложной маршрутизации
• Появление BGP, OSPF протоколов

19. Роутер: Принципы маршрутизации

Основные функции:
Определение лучшего пути
Межсетевое взаимодействие
NAT (трансляция адресов)
Безопасность (Firewall)
Таблицы маршрутизации:
Статические маршруты
Динамические протоколы (OSPF, BGP)
Типы роутеров:
Core (магистральные)
Distribution (распределительные)
Access (доступа)

20. Роутер: Домашние и корпоративные решения

• Домашние роутеры:
• 1999 - Первые домашние Wi-Fi роутеры
• Все-in-one решения (модем + роутер + свитч + точка
доступа)
• Корпоративные решения:
• Высокая производительность
• Поддержка VPN
• Advanced QoS
• Отказоустойчивость
• Промышленные роутеры:
• Экстремальные условия
• Защищенные исполнения

21. Сервер: Эволюция вычислительных мощностей

22. Сервер

1940-1950: Мейнфреймы
Один компьютер - множество пользователей
1980-е: Файл-серверы
Novell NetWare
Общие файловые хранилища
1990-е: Специализация серверов
Веб-серверы
Серверы приложений
Базы данных
2000-е: Виртуализация
Консолидация серверов
Облачные вычисления

23. Сервер: Классификация и архитектура

По назначению:
Файловые серверы
Веб-серверы
Серверы баз данных
Почтовые серверы
Серверы приложений
По форм-фактору:
Rack-серверы
Blade-серверы
Tower-серверы
Модульные системы

24. Сервер: Современные тренды

• Виртуализация:
• VMware, Hyper-V, KVM
• Контейнеризация (Docker, Kubernetes)
• Облачные технологии:
• IaaS, PaaS, SaaS
• Гибридные облака
• Hyper-converged инфраструктура:
• Объединение вычислений и хранения
• Программно-определяемые ЦОД

25. Сравнительная таблица: Историческая перспектива

Устройство
1980-е
2000-е
2020-е
Модем
2.4 Кбит/с
100 Мбит/с
10 Гбит/с
Хаб
10 Мбит/с
Не используется
Музей
Свитч
10 Мбит/с
1 Гбит/с
100 Гбит/с
Роутер
$50,000
$500
$50 (домашний)
Сервер
Комната
Шкаф
Лезвие

26. Интеграция: Как все работает вместе

• Поток данных:
• Внешний трафик: через модемы
• Маршрутизация: роутеры
• Локальная коммутация: свитчи
• Сервисы: серверы

27. Будущее сетевых устройств

• Программно-определяемые сети (SDN):
• Отделение управления от передачи данных
• Централизованное управление
• Network Function Virtualization (NFV):
• Виртуализация сетевых функций
• Меньше аппаратного обеспечения
• Искусственный интеллект в сетях:
• Самовосстанавливающиеся сети
• Прогнозирование нагрузки
• Автоматическая оптимизация

28. Тенденции развития

Скорости:
Terabit Ethernet (1 Тбит/с)
800G технологии
Беспроводные технологии:
Wi-Fi 7 (802.11be)
6G сети (к 2030 году)
Квантовые сети:
Квантовая криптография
Квантовая телепортация
Энергоэффективность:
Green computing
Оптимизация энергопотребления

29. Заключение: Эволюция в действии

• От простого к сложному:
• Аналоговые модемы → Оптоволокно
• "Глупые" хабы → "Умные" свитчи
• Простые маршрутизаторы → SDN
• Мейнфреймы → Облачные кластеры
• Ключевой тренд:
Конвергенция и виртуализация всех сетевых
функций
• Значение:
Основа цифровой трансформации общества и
экономики