Виды и способы построения локальных сетей

        Использование  разделяемых  принтеров,  особенно  лазерных  в графическом  режиме  с   высоким   разрешением,   значительно нагружает сеть. Принт-сервер  (сетевой принтер)  желательно подключать к выделенному порту, полный дуплекс ему не  нужен.

         Подключение   принтера   кабелем   параллельного   интерфейса территориально привязывает принтер  к  компьютеру,  поскольку кабель имеет длину 1,5 – 5 м.  Для  принтера  это  не  всегда   удобно. 

                                                                                                                       17

     Сетевые принтеры в дополнение к  локальным  имеют  встроенный сетевой интерфейс Ethernet на 10 или 100 Мбит  в секунду.  В этом случае у них должно присутствовать встроенное программное обеспечение, рассчитанное на тот или иной  сетевой  протокол.

     Сетевой принтер территориально может  располагаться  в  любом месте помещения, где есть розетка кабельной сети.

     Аппаратный  принт-сервер представляет  собой  микроконтроллер, снабженный     сетевым     интерфейсом     и      несколькими последовательными   и   параллельными   портами.   К   портам подключаются обычные  принтеры.

       Встроенное  ПО  обеспечивает выборку заданий из очереди  на  файл  – сервере.  Принт-сервер обычно поддерживает протокол какой-нибудь одной  операционной системы, возможность перезаписи встроенного  ПО  в  некоторых  случаях   позволяет    сменить    протокол    или    улучшить предоставляемый сервис.

                Коммуникационное оборудование

       Коммуникационное  сетевое оборудование  не  является  источником  или конечным    получателем    данных.    Приведем    краткие     характеристики коммуникационного оборудования локальных сетей.

        Повторитель   является   средством   объединения   кабельных сегментов в единый логический сегмент. В сетях на витой  паре  повторитель  является  самым  дешевым  средством  объединения конечных  узлов  и  других  устройств  в  единый  разделяемый сегмент.

              Мост является средством передачи кадров между двумя  и  более логическими сегментами. По  логике  работы  является  частным случаем коммутатора. Скорость обычно 10 Мбит в секунду.

         Коммутатор является средством  организации  виртуальных  цепей для передачи каждого кадра между двумя его портами.  Скорости портов могут быть разными у разных портов одного устройства – 10, 100 или 1000 Мбит/сек.  Реальная  пропускная  способность ниже из-за несимметричности загрузки портов коммутатора.

         Хаб – устройство, к которому  подключаются кабели от множества конечных  узлов  и  коммуникационных  устройств.   Внутренняя структура  может  быть  различной.  Чаще  всего   под   хабом подразумевают  повторитель.   Сегментирующий   хаб   является комбинацией нескольких  повторителей,  между  которыми  может присутствовать мост. 
 
 

                                                                                                                            18

         Концентратор считается синонимом хаба, но может трактоваться шире  (может  включать  набор  повторителей,  коммутаторов  и мостов, соединяющих разные технологии).преобразователь интерфейсов позволяет  осуществлять  переходы из одной среды  передачи  данных  в  другую  без  логического  преобразования сигналов.  Благодаря  усилению  сигналов,  эти  устройства могут позволять преодолевать ограничения на  длину линий  связи.   Используются   для   связи   оборудования   с  разнотипными портами.

          Маршрутизатор  –  устройство   с   несколькими   физическими интерфейсами,   возможно,   различных   сетевых   технологий.

          Выполняет передачу пакетов между  интерфейсами  на  основании информации 3-го уровня.

           Брандмауэр – устройство  (программное   средство),  по  уровню функционирования  аналогичное  маршрутизатору,  но  с   более развитой системой фильтрации и малым (как правило, 2)  числом портов. Для сетевых узлов присутствие брандмауэра  не  должно быть заметно. Используется  для  защиты  локальных  сетей  от несанкционированного     вмешательства     извне.      Обычно устанавливается между маршрутизатором и  внешним  интерфейсом глобальной сети.  Может  быть  встроен  в  маршрутизатор  или коммуникационное оборудование подключенное к глобальной сети.

           Модем – устройство для передачи данных на дальние  расстояния по выделенным или коммутируемым линиям. Интерфейс, обращенный к источнику и приемнику данных, может быть  последовательным, параллельным или даже шиной USB.

           Модемный  пул – сборка  из  нескольких  модемов,   которые объединены общим портом с интерфейсом ЛВС. Каждый модем  пула подключается к  своей  внешней  линии.  Устройство  позволяет одновременно нескольким абонентам локальной сети пользоваться  индивидуальными выходами  во  внешний  мир  или  обеспечивать нескольким пользователям доступ к локальной сети.

            LAN-модем – комбинация модема  и  маршрутизатора,  имеющая   в качестве интерфейса порт Ethernet (иногда  несколько  портов, объединенных    повторителем).     Позволяет     одновременно пользоваться одним выходом во внешний  мир  группе  абонентов локальной сети.

            Концентраторы   могут   иметь   различное    конструктивное исполнение, каждый тип исполнения  имеет  определенную  сферу применения:

      .  Малогабаритные концентраторы  с  фиксированным  числом  портов  (4-16)  – самые дешевые устройства, применяемые в  небольших  сетях.  Они   

                                                                                                                            19

     занимают  мало места и могут устанавливаться на столах, полках или подвешиваться на стену. Самые дешевые из них имеют  выносной  адаптер  питания  –  блок  с трансформатором и выпрямителем, смонтированный прямо на  питающей  вилке.

            Такое подключение питания не предусматривает заземления, что очень плохо.

     Концентраторы с фиксированной  конфигурацией  формата  19”.  Находятся  в средней ценовой категории. Они предназначены для установки в  шкафах  или на  полках.   Блок   питания,   как   правило,   встроенный,   заземление предусмотрено, количество портов до 36.

       Модульные концентраторы выполняются в виде шасси с пассивной объединяющей шиной. Шасси снабжается источником питания. Количество портов исчисляется сотнями. Это дорогие устройства, который  оправдывают  себя  при  большом количестве портов и высоких требованиях к надежности.

           Стековые концентраторы  представляют  собой  устройства  с  фиксированной конфигурацией, имеющие специальный интерфейс для  объединения  нескольких устройств в стек. Стек подразумевает, что несколько физических  устройств выступают как единое устройство. Стек может быть локальным  –  устройства соединяются   специальными   короткими   кабелями   (0,3   –   1,5)   или  распределенным – устройства соединяются обычным 4-парным  кабелем  длиной до 100м. Распределенный стек возможен только для повторителей 10  Мбит/с.

        Для коммутаторов стековый интерфейс  может стать узким местом.

       Списком приведенных  устройств   не  ограничивается  весь  ассортимент коммуникационного оборудования, которое выпускается множеством фирм.

      3.2  Маршрутизаторы как средство объединения локальных сетей

           Маршрутизатор представляет собой  промежуточную систему  с   несколькими интерфейсами (портами), оперирующую  информацией  пакетов  сетевого  уровня, заключенных в кадры сети. Каждый порт  имеет  свой  физический  адрес  (МАС-адрес), по  которому  к  нему  обращаются  узлы,  нуждающиеся  в  межсетевой передаче пакетов. С каждым из портов связываются один или несколько  сетевых протоколов  (IPX,  IP,  Apple  Talk)  и   одна   или   несколько   подсетей.

     Маршрутизатор  пересылает  между  портами  (подсетями)  только  те   пакеты,которые  предназначаются  адресатам  подсети  выходного  порта.   При   этом возможна  фильтрация  –  передача  пакетов,   удовлетворяющих   определенным критериям.  Маршрутизаторы   используются   и   как   средства   обеспечения безопасности, препятствующие прозрачному  

                                                                                                                            20

     взаимодействию между узлами  разных подсетей. Маршрутизаторы  необходимы  для  связи  пространственно  удаленных подсетей, когда имеются жесткие ограничения на  полосу  пропускания  каналов связи между ними. Маршрутизатор будет посылать в  канал  только  те  пакеты, которые  действительно   предназначены   для   получателей   противоположной стороны.

       Функции  маршрутизатора  рассмотрим  применительно  к  протоколу   IP.

     Маршрутизатор  принимает  адресованный  ему  кадр   во   входной   буфер   и анализирует заключенный в него  пакет.  Для  маршрутизации  интересен  адрес назначения,  Для  фильтрации  могут  анализироваться  и   другие   поля. 

       В зависимости от результата  анализа  пакт  направляется  в  выходную  очередь соответствующего интерфейса или уничтожается.

       У маршрутизатора могут быть порты с разными  сетевыми  технологиями  – переход осуществляется просто вкладыванием  пакета  в  кадр  соответствующей технологии. Изменять протокол маршрутизатор не может. В  случае  обнаружения ошибок в пакете  маршрутизатор  генерирует  соответствующий  пакет-сообщение (для стека TCP/IP пакет ICMP).

           Маршрутизаторы,  как  правило,  имеют   небольшое   число   физических интерфейсов  и  реализуется  на  основе  одного  процессора.  В  отличии  от «прозрачных» устройств 1 – 2-го: все узлы подсети,  желающие  участвовать  в обмене с узлами других подсетей, должны знать сетевой  адрес  маршрутизатора и иметь возможность получения его физического адреса.

           Необходимость  применения  маршрутизатора  может  быть  и  не   всегда очевидна. Однако, если по каким-либо  причинам  приходится  узлы  этой  сети приписывать к  различным  IP-подсетям,  то  для  взаимодействия  между  ними необходим маршрутизатор.

           Хороший маршрутизатор является  очень дорогим  устройством   со  сложной настройкой, производительность которого из-за более  сложных  манипуляций  с кадрами, выполняемых, как правило, одним процессором, гораздо  ниже,  чем  у коммутатора. В результате маршрутизатор в сети с интенсивным  обменом  между подсетями может оказаться узким местом.

          Объединять подсети в более крупную сеть допустимо не всегда, поскольку при увеличении числа узлов подсети возникает  вероятность  широковещательных«штормов».  Выходов  может  быть  два   –   увеличивать   производительность маршрутизатора или по возможности заменять  маршрутизаторы  коммутаторами  с поддержкой ВЛС (виртуальная локальная сеть).

                                                                                                                           21

     3.3 Коммутация 3-го уровня

                                        Fast IP

       Коммутаторы 3-го уровня строятся на определенной архитектуре –  каждый порт имеет собственный  специализированный  процессор  (ASIC),  занимающийся анализом кадров и пакетов для  определения  их  точки  назначения,  и  общий управляющий процессор. Они выполняют  те  же  функции,  что  и  традиционные маршрутизаторы, но с большей скоростью и  дополнительными  возможностями.  У них, как правило, большее количество портов, а подсети можно определять  длягрупп портов

       Кадры, приходящие в порт и адресуемые узлам той же подсети, но другого порта, коммутируются (IP-заголовок не  используется  и  не  модифицируется).

        Кадры, приходящие на MAC-адрес порта,  маршрутизируются  –  порт  назначения определяется по IP-адресу. Отличие от комбинации  отдельного  коммутатора  с обычным   маршрутизатором   заключается   в    масштабировании    пропускной способности каждой подсети:  чем  больше  портов  в  нее  входит,  тем  выше пропускная способность. Кроме  того,  при  коммутации  может  использоваться информация 3-го уровня.