Комп’ютерні мережі

Концентратор з фіксованою кількістю портів — це найбільш просте конструктивне виконання, коли концентратор - це окремий корпус із усіма необхідними елементами (портами, органами індикації і керування, блоком живлення), які замінювати неможливо. Звичайно усі порти такого концентратора підтримують одне середовище передачі, загальна кількість портів змінюється від 4-8 до 24. Один порт може бути спеціально виділений для підключення концентратора до магістралі чи мережі, або для об'єднання концентраторів.

Модульний концентратор виконується у вигляді окремих модулів з фіксованою кількістю портів, встановлених на загальному шасі. Шасі має внутрішню шину для об'єднання окремих модулів у єдиний повторювач. Часто такі концентратори є багатосегментними. Для модульного концентратора можуть існувати різні типи модулів, які відрізняються кількістю портів і типом підтримуваного фізичного середовища. Модульні концентратори дозволяють більш точно підібрати необхідну для конкретного застосування конфігурацію концентратора, а також гнучко і з мінімальними витратами реагувати на зміни конфігурації мережі.

Оскількі корпоративні модульні концентратори виконують дуже відповідальну роботу, вони забезпечуються модулем керування, системою терморегулювання, додатковими джерелами живлення і можливістю заміни модулів “на ходу”.

Недоліком концентратора на основі шасі є висока початкова вартість такого пристрою для випадку, коли підприємству на першому етапі створення мережі потрібно встановити всього 1-2 модуля. Висока вартість шасі викликана тим, що воно поставляється разом із усіма загальними пристроями, такими як додаткові джерела живлення і т.ін. Тому для мереж середніх розмірів велику популярність отримали стекові концентратори.

Стековий концентратор, як і концентратор з фіксованим числом портів, виконується у вигляді автономного корпусу без можливості заміни окремих його модулів. Стековими вони називаються тому, що мають спеціальні порти і кабелі для об'єднання декількох таких корпусів у єдиний повторювач, який має загальний блок повторення, забезпечує загальну ресинхронизацію сигналів для усіх своїх портів і тому з погляду “правила 4-х хабів” вважається одним повторювачем. Якщо стекові концентратори мають кілька внутрішніх шин, то при з'єднанні в стек ці шини поєднуються і стають загальними для всіх пристроїв стека.

 

Мости (Bridges)

При використанні повторювачів максимальна довжина мережі складає 2500 метрів. Для подолання цього обмеження потрібні інші пристрої, так звані мости (bridge). Мости мають багато відмінностей від повторювачів. Повторювачі передають усі мережні пакети, а мости тільки ті, які потрібні в конкретному сегменті.  Якщо пакет не треба передавати в інший сегмент, він фільтрується. Для мостів існують численні алгоритми (правила) передачі і фільтрації пакетів. Мінімальною вимогою є фільтрація пакетів за адресою одержувача. 

Іншою важливою відмінністю мостів від повторювачів є те, що сегменти, підключені до повторювача, утворюють одне передаюче середовище, яке розділяється, а сегменти, підключені до кожного порту моста утворюють своє окреме середовище .

При використанні моста користувачі одного сегмента розділяють смугу перепускання, а користувачі різних сегментів використовують незалежні середовища. Отже, міст забезпечує переваги як з погляду розширення мережі, так і забезпечення більшої смуги перепускання для кожного користувача. 

Мости не залежать від протоколу і передають пакети порту, до якого підключений адресат. Усі пакети буферизуються перед їхнім пересиланням у порт адресата. Буферизація пакетів (store-and-forward) приводить до виникнення затримки в порівнянні з комутацією на ходу. Мости можуть забезпечувати продуктивність, рівну пропускній здатності середовища, однак внутрішнє блокування трохи знижує швидкість їхньої роботи. 

Наприкінці 80-х років почалося широке поширення мереж на основі кабеля  “скручена пара”. Нова технологія 10Base-T стала дуже популярною і привела до трансформації топології мереж від шинної магістралі до організації з'єднань типу "зірка". Вимоги до повторювачів і мостів для таких мереж істотно змінилися в порівнянні з простими двопортовими пристроями для мереж із шинною топологією. Сучасні мости і повторювачі це складні багатопортові пристрої. Мости дозволяють сегментувати мережі на менші частини, у яких загальне середовище передавання розділяє невелике число користувачів.

 

Комутатори  (Switches)

Зменшення числа вузлів в мережі називається сегментацією. Вона здійснюється за рахунок поділу великої мережі на менші частини - сегменти. Оскільки користувачам, як правило, необхідно мати доступ до ресурсів всіх сегментів, потрібні механізми забезпечення  міжсегментного обміну з досить високою швидкістю. Пристрої, які називаються комутаторами, надають такі можливості.

Комутатори подібно мостам і маршрутизаторам здатні сегментувати мережі.  Як і багатопортові мости, комутатори передають пакети між портами на основі адреси одержувача, яка включена до кожного пакета. Реалізація комутаторів звичайно відрізняється від мостів у частині можливості організації одночасних з'єднань між будь-якими парами портів пристрою - це значно розширює сумарну пропускну здатність мережі. Більше того, мости у відповідності із стандартом IEEE 802.1d,  повинні прийняти весь  пакет  до того моменту, як він почне передаватись адресату, а комутатори можуть почати передачу пакета, не прийнявши його повністю.

Технологія комутації сегментів Ethernet була запропонована фірмою Kalpana у 1990 році у відповідь на зростаючі потреби у підвищенні пропускної здатності зв'язків високопродуктивних серверів із сегментами робочих станцій.

Віртуальні з'єднання. Комутатор Ethernet підтримує внутрішню таблицю, яка зв'язує порти з адресами підключених до них пристроїв. Цю таблицю адміністратор мережі може створити самостійно або задати її автоматичне створення засобами комутатора. 

  

Використовуючи таблицю адрес і адресу одержувача, що міститься в пакеті, комутатор організує віртуальне з'єднання порту відправника з портом одержувача і передає пакет через це з'єднання. На Рис.1.1 вузол А посилає пакет вузлу D. Знайшовши адресу одержувача у своїй внутрішній таблиці, комутатор передає пакет у порт 4.

Рис.1.1  Віртуальне з’єднання

 

Віртуальне з'єднання між портами комутатора зберігається на час  передачі одного пакета, тобто для кожного пакета віртуальне