Коммуникационное оборудование сетей. Часть 2. Сетевой мост. Коммутатор

1.

Лекция 2 Коммуникационное оборудование сетей (часть 2)
Рассматриваемые вопросы
1.Сетевой мост
2. Коммутатор (switch)
3.Ethernet коммутатор
4.Типы коммутаторов : по конструкции
5.Типы коммутаторов : по способу коммутации
портов

2.

1.Сетевой мост
Беспроводный
Основной функцией сетевого моста является разделение среды
передачи данных в сети на несколько частей. Увеличивается
количество персональных компьютеров во внутренней сети. Это
приводит к уменьшению полосы пропускания канала и понижению
скорости передачи данных по сети. Для решения проблем,
связанных с полосой пропускания линий связи выделяют два
подхода:
1. расширение полосы пропускания линии связи
2. уменьшение количества узлов в определенном участке сети
(сегментация)
Второй подход и реализуется с помощью коммуникационного
оборудования - сетевой мост.
Отличительным признаком сетевых мостов от повторителей (репитеров)
является то, что повторители образуют одну сплошную среду, а сетевые мосты
образуют несколько различных настраиваемых сегментов сети.
2

3.

2. Коммутатор (switch)
Коммутатор (switch) является мостом нового поколения, где каждый порт
в устройстве оснащен собственным процессором. Естественно, что общая
производительность в нашей сети резко возрастает, причем в гораздо большей
степени, чем при использовании сетевых мостов.
Мост не может начинать передачу, пока полностью не получит
сообщение (на данном уровне кадр). А вот коммутатор (switch) назначает отправку
сразу, узнав пункт назначения (т.е. адрес узла). И без разницы полностью ли
поступил кадр или нет. Так же коммутатор (switch) значительно повышает
пропускную способность канала (линии) связи, путем создания нескольких
параллельных соединений. Правда нельзя создавать такие соединения к одному и
тому же порту, но это незначительное упущение.
3

4.

3.Ethernet коммутатор
Что б лучше понять принцип работы коммутатора, давайте рассмотрим
Ethernet коммутатор. В сети Ethernet каждый порт коммутатора поступает в
распоряжение процессору пакетов Ethernet - EPP (Ethernet Processor Packet).
Рассматриваемый коммутатор имеет в наличии модуль, который следит за всеми
выполняемыми процессорами EPP.
Кадры в Ethernet коммутаторе передаются от порта к порту по абсолютно
той же технологии, что и в обычных телефонных соединениях. Давайте рассмотрим
попунктно принцип действия:
1. на порт приходит несколько байт кадра
2. процессор EPP считывает информацию о пункте
назначения
3. EPP сравнивает полученное значение, что бы отправить
кадр на нужный порт
4. происходит немедленная отправка поступивших байт
кадра на нужные адрес, не дожидаюсь остальных байт
4

5.

4.Типы коммутаторов : по конструкции
Выделяют следующие типы коммутаторов, которые имеют отличия в
своей конструкции:
1.
2.
3.
4.
модульные коммутаторы
стековые коммутаторы
стеково-модульные коммутаторы
с фиксированным количество портов
Характеристики коммутаторов
Давайте рассмотрим основные характеристики коммутаторов,
которые непосредственно влияют на производительность (ведь именно этот
фактор, как мы уяснили в предыдущей лекции, отличает коммутатор от
сетевого моста). И так:
1.
2.
3.
4.
пропускная способность
задержка при передаче кадра
скорость передвижения кадра по сети
фильтрация и ее скорость
А вот на эти основные характеристики коммутаторов влияет: и размер
буфера, и производительность шины, и производительность процессоров на
портах, и размер таблицы с адресами. Т.е. множество факторов влияет на
характеристики коммутаторов. Кроме характеристик, так же коммутаторы
различаются по типу. Но давайте по порядку .
5

6.

5.Типы коммутаторов : по способу коммутации портов
1. с общей шиной
2. на основе матрицы (коммутационной)
3. с разделяемой памятью
4. комбинированные коммутаторы
Среди представленных типов коммутаторов самым быстрым является
на основе матрицы. Правда, она реализуется только для коммутаторов с
фиксированным числом портов. Так же сложность разработки схемы возрастает
от количества портов, возведенного в квадрат. В данной и предыдущей лекциях
представлены все основные моменты, которые нужно знать поверхностно о
коммутаторах. Да и это поможет вам выбрать себе хороший коммутатор для
дома.
Интернет маршрутизатор сети
В данной лекции речь пойдет об интернет маршрутизаторе или
маршрутизаторе сети. Приведенные названия являются абсолютно
равнозначными, поэтому я их буду чередовать для того, что бы в голове
сохранилось оба. Интернет маршрутизатор служит в первую очередь для
объединения локальных сетей (в которых могут содержаться различные
коммутаторы, сетевые мосты, концентраторы, повторители) в одну большую и
мощную сеть.
6

7.

Если обобщать, то маршрутизатор сети отделяют трафик различных
частей локальной сети друг от друга по правилам, которые сильно различаются
от алгоритмов, используемых сетевыми мостами и коммутаторами. Интернет
маршрутизатор является более надежным, так как включает в себя явную
адресацию сегментов.
Получается, что поле у маршрутизатора сети состоит из обязательного
MAC-адреса и адреса подсети (номера).
Надо так же заметить, что Интернет маршрутизаторы используют
децентрализованную систему, а не древовидную, так как в этом варианте можно
выстроить различные маршруты, что значительно ускорит процесс доставки.
Давайте взглянем на важные функции маршрутизатора, правда уже в следующей
лекции.
7

8.

6.Функции маршрутизатора
Основной функцией маршрутизатора является хранение и
обслуживание таблицы маршрутизации, которая хранит возможные маршруты.
Так же в обязательном порядке функцией маршрутизатора является доставка
пакетов данных по самому оптимальному пути следования, используя таблицу
маршрутизации. Но не все так просто, как кажется на первый взгляд, ведь для
успешного воплощения данной функции маршрутизатора необходимо
разобраться со следующими подзадачами:
1. необходимо узнать о всех существующих интернет
маршрутизаторах в сети
2. записать всю существующую информацию о
маршрутах в сети
3. рассчитать самый оптимальный маршрут для
отправки данных по нему
8

9.

Все представленные подзадачи выполняются с помощью протоколов
маршрутизации (Интернет протокол TCP), в которых заложены алгоритмы
маршрутизации (ПО у маршрутизаторов сети, отвечающее за выбор выходного
интерфейса) Существует и другая функция маршрутизатора - объединение всех
сетей, построенных на различных сетевых технологиях, в единую. Например,
локальную технологию Ethernet и глобальную X.25. Надо заметить, что данная
функция не выполнима при использовании другого коммуникационного
оборудования. Так же у интернет маршрутизаторов есть специальное защитное
ПО - межсетевой экран, который контролирует доступ пользователей к
определенным ресурсам сети.
7.Обзор маршрутизаторов
Перейдем к обзору маршрутизаторов по областям применения:
1. магистральные маршрутизаторы – выполняют построение,
магистрали в сети. В данных маршрутизаторах важной составляющей
является скорость обработки поступающих пакетов при различных
интерфейсах локальных сетей (ethernet, Token Ring, FDDI) или глобальных
сетей ( SDH, ATM, TI/EI).Большое значение в данных маршрутизаторах
отводиться надежности, т.е. содержаться различные терморегулирующие
модули и прочие встроенные помощники при, разного рода, ошибках в
работе.
9

10.

2. маршрутизаторы
региональных
отделений
простая
версия
магистрального маршрутизатора, а основной функцией является объединение
региональных отделений в одну общую сеть.
3. маршрутизаторы удаленных офисов - соединяет с центральной сетью
компании какой-то отдаленный офис по глобальной связи, конечно же. В
локальных сетях используются интерфейсы (FastEthernet и Ethernet), а в
глобальных – выделенную.
Шлюз интернета - программный продукт, входящий в пакет модулей
маршрутизатора сети (интернет маршрутизатора). Основным применением шлюза
интернета является контроль доступа в глобальную сеть из локальной. Системный
администратор пользуется данной программой для учета трафика фирмы
(исходящего или входящего)..
Cетевой шлюз - интернет маршрутизатор сети (аппаратным). Сетевой
шлюз используется для объединения различных протоколов в сети, например
ethernet протокол (локальная сеть) и FDDI (глобальная сеть). С помощью сетевого
шлюза происходит преобразование формата, который используется в локальной
сети в всем известный формат WWW, ну и, конечно же, происходит и обратное
преобразование данного формата в локальный с помощью все того же сетевого
шлюза.
10

11.

8.Функции шлюза
Сетевые шлюзы и шлюзы интернета поддерживают работоспособность на
всех известных операционных системах (ОС), будь то Linux, Windows, MacOS. Вы
можете подумать, что сетевой шлюз это такая примочка не совсем нужная. Но данное
коммуникационное оборудование является самостоятельно рабочей единицей,
которая работает чуть медленнее своих коллег (коммутаторов, роутеров, сетевых
мостов). Однако, именно Шлюз интернета (сетевой шлюз) открывает выход
пакетам в другую сеть. Давайте перечислим рассмотренные выше основные функции
шлюза:
1. функция маршрутизации пакетов по различных неоднородным
сетевым интерфейсам;
2. локализация всего обрабатываемого трафика (данная функция
шлюза является точной задачей, которая поставленная каждому
межсетевому экрану).
Надо заметить, что вторая функция шлюза обычно выполняется
специальным программным обеспечением (ОС), а иногда является программным
модулем интернет браузера. Данная тема, как и рассмотрение всех используемых
Коммуникационных устройств в сети подходит к своему логическому завершению.
Помните, что именно сетевое оборудование является самым дорогим
приобретением в построении своей локальной сети, поэтому к данному вопросу
нужно подходить с полным багажом знаний.
11