Комп'ютерна мережа

Мости використовуються тільки для зв'язку локальних мереж  з глобальними, тобто як засоби видаленого доступу, оскільки в цьому випадку необхідність в паралельній передачі між декількома парами портів просто не виникає.

Коли з'явилися перші  пристрої, що дозволяють роз'єднувати мережу на декілька сегментів вони були двопортовими і дістали назву  мостів (bridge). У міру розвитку цього типу устаткування, вони стали багатопортовими і дістали назву комутаторів (switch). Деякий час обидва поняття існували одночасно, а пізніше замість терміну "міст" стали застосовувати "комутатор". Далі в цій темі використовуватиметься термін "комутатор" для позначення цих обох різновидів пристроїв, оскільки усе сказане нижче в рівній мірі відноситься і до мостів, і до комутаторів. Слід зазначити, що останнім часом локальні мости повністю витиснені комутаторами.

Часто мости наділяються додатковими функціями. Такі мости мають певний інтелект (інтелектом в мережах називають дії, що виконуються пристроями) і фільтрують крізь себе блоки даних, адресовані абонентським системам, розташованим в тій же мережі. Для цього в пам'яті кожного моста є адреси систем, включених в кожну з мереж. Блоки, що проходять через інтелектуальний міст, двічі перевіряються, на вході і виході. Це дозволяє запобігати появі помилок усередині моста.

Часто мости наділяються  додатковими функціями. Такі мости  мають певний інтелект (інтелектом в мережах називають дії, що виконуються пристроями) і фільтрують крізь себе блоки даних, адресовані абонентським системам, розташованим в тій же мережі. Для цього в пам'яті кожного моста є адреси систем, включених в кожну з мереж. Блоки, що проходять через інтелектуальний міст, двічі перевіряються, на вході і виході. Це дозволяє запобігати появі помилок усередині моста.

Мости не мають механізмів управління потоками блоків даних. Тому може виявитися, що вхідний потік  блоків виявиться більшим, ніж вихідний. В цьому випадку міст не впорається з обробкою вхідного потоку, і його буфери можуть переповнюватися. Щоб цього не сталося, надлишкові блоки викидаються. Специфічні функції виконує міст в радіомережі. Тут він забезпечує взаємодію двох радіоканалів, що працюють на різних частотах. Його іменують ретранслятором.

Мости (bridges) оперують даними на високому рівні і мають абсолютно  певне призначення. По-перше, вони призначені для з'єднання мережевих сегментів, що мають різні фізичні середовища, наприклад для з'єднання сегменту з оптоволоконним кабелем і сегменту з коаксіальним кабелем. Мости також можуть бути використані для зв'язку сегментів, що мають різні мережеві протоколи.

3.3 Комутатор

Комутатор (switch) - пристрій, що здійснює вибір одного з можливих варіантів напряму передачі даних. У комунікаційній мережі комутатор є ретрансляційною системою (система, призначена для передачі даних або перетворення протоколів), прозорості (тобто комутація здійснюється тут без якої-небудь обробки даних), що має властивість. Комутатор не має буферів і не може накопичувати дані. Тому при використанні комутатора швидкості передачі сигналів в каналах передачі даних, що сполучаються, мають бути однаковими. На відміну від інших видів ретрансляційних систем, тут, як правило, не використовується програмне забезпечення.

Спочатку комутатори використовувалися лише в територіальних мережах. Потім вони з'явилися і  в локальних мережах, наприклад, приватні установські комутатори. Пізніше  з'явилися комутовані локальні мережі. Їх ядром стали комутатори локальних мереж.

Комутатор (Switch) може сполучати сервери і служити основою для об'єднання декількох робітників груп. Він направляє пакети даних між вузлами мережі. Кожен комутований сегмент дістає доступ до каналу передачі даних без конкуренції і бачить тільки той трафік, який прямує в його сегмент. Комутатор повинен надавати кожному порту можливість з'єднання з максимальною швидкістю без конкуренції з боку інших портів (на відміну від спільно використовуваного концентратора). Зазвичай в комутаторах є один або два високошвидкісні порти, а також хороші інструментальні засоби управління. Комутатором можна замінити маршрутизатор, доповнити їм нарощуваний маршрутизатор або використовувати комутатор як основа для з'єднання декількох концентраторів. Комутатор може служити відмінним пристроєм для напряму трафіку між концентраторами мережі робочої групи і завантаженими файл-серверами.

Комутатор локальної  мережі

Комутатор локальної  мережі (local - area network switch) - пристрій, що забезпечує взаємодію сегментів одній або групи локальних мереж.

Комутатор локальної  мережі, як і звичайний комутатор, забезпечує взаємодію підключених  до нього локальних мереж. Але  на додаток до цього він здійснює перетворення інтерфейсів, якщо з'єднуються різні типи сегментів локальної мережі. У перелік функцій, що виконуються комутатором локальної мережі, входять забезпечення крізної комутації, наявність засобів маршрутизації, підтримка простого протоколу управління мережею, імітація моста або маршрутизатора, організація віртуальних мереж, швидкісна ретрансляція блоків даних.

3.4 Маршрутизатор

Маршрутизатор (router) - ретрансляційна система, що сполучає дві комунікаційні мережі або їх частини. З'єднання пар комунікаційних мереж здійснюється через маршрутизатори, які здійснюють необхідне перетворення вказаних протоколів. Маршрутизатор працює з декількома каналами, направляючи в який-небудь з них черговий блок даних. Маршрутизатори обмінюються інформацією про зміни структури мереж, трафік і їх стан. Завдяки цьому, вибирається оптимальний маршрут дотримання блоку даних в різних мережах від абонентської системи-відправника до системи-одержувача. Маршрутизатори забезпечують також з'єднання адміністративно незалежних комунікаційних мереж. Маршрутизатором може бути як спеціальний електронний пристрій, так і спеціалізований комп'ютер, підключений до декількох мережевих сегментів за допомогою декількох мережевих карт.

 

 

Відмінність між  маршрутизаторами і мостами

Маршрутизатори перевершують мости своєю здатністю фільтрувати і направляти пакети даних на мережі. Маршрутизатори можуть сполучати мережі, що використовують різну мережеву архітектуру, методи доступу до каналів зв'язку і протоколи. Маршрутизатори не мають такої здатності до аналізу повідомлень як мости, та зате можуть приймати рішення про вибір оптимального шляху для даних між двома мережевими сегментами. Мости приймають рішення з приводу адресації кожного з пакетів даних, що поступили, переправляти його через міст або немає залежно від адреси призначення. Маршрутизатори ж вибирають з таблиці маршрутів найкращий для цього пакету. У полі зору маршрутизаторів знаходяться тільки пакети, адресовані до них попередніми маршрутизаторами, тоді як мости повинні обробляти усі пакети повідомлень в сегменті мережі, до якого вони підключені. Тип топології або протоколу рівня доступу до мережі не має значення для маршрутизаторів. Маршрутизатори часто використовуються для зв'язку між сегментами з однаковими протоколами Необхідно запам'ятати, що для роботи маршрутизаторів вимагається один і той же протокол в усіх сегментах, з якими він пов'язаний. При зв'язуванні мереж з різними протоколами краще використовувати мости. Для управління завантаженістю трафіку сегменту мережі також можна використовувати мости.

3.5 Шлюзи

Шлюз (gateway) - ретрансляційна система, що забезпечує взаємодію інформаційних мереж. Шлюз є найбільш складною ретрансляційною системою, що забезпечує взаємодію мереж з різними наборами протоколів. У свою чергу, набори протоколів можуть спиратися на різні типи фізичних засобів з'єднання. У тих випадках, коли з'єднуються інформаційні мережі, то в них частина рівнів може мати одні і ті ж протоколи. Тоді мережі з'єднуються не за допомогою шлюзу, а на основі простіших ретрансляційних систем, наприклад маршрутизаторами і мостами. Необхідність в мережевих шлюзах виникає при об'єднанні двох систем, що мають різну архітектуру. Як шлюз зазвичай використовується виділений комп'ютер, на якому запущено програмне забезпечення шлюзу і проводяться перетворення, що дозволяють взаємодіяти декільком системам в мережі. Іншою функцією шлюзів є перетворення протоколів. Шлюзи складні в установці і налаштуванні. Шлюзи працюють повільніше, ніж маршрутизатори.

Кабелі зв'язку, лінії зв'язку, канали зв'язку

Для організації зв'язку в мережах використовуються наступні поняття:

- кабелі зв'язку;

- лінії зв'язку;

- канали зв'язку.

Кабель зв'язку - це довгомірний виріб електротехнічної промисловості. З кабелів зв'язку і інших елементів (монтаж, кріплення, кожухи і так далі) будують лінії зв'язку. Прокладення лінії усередині будівлі завдання досить серйозне. Довжина ліній зв'язку коливається від десятків метрів до десятків тисяч кілометрів. У будь-яку більш-менш серйозну лінію зв'язку окрім кабелів входять: траншеї, колодязі, муфти, переходи через річки, море і океани, а також грозозащита (так само як і інші види захисту) ліній. Дуже складні охорона, експлуатація, ремонт ліній зв'язку; зміст кабелів зв'язку під надлишковим тиском, профілактика (у сніг, дощ, на вітрі, в траншеї і в колодязі, в річці і на дні моря). Великою складністю є юридичні питання, що включають узгодження прокладення ліній зв'язку, особливо в місті. По вже побудованим лініям організовують канали зв'язку. Причому якщо лінію, як правило, будують і здають відразу усю, то канали зв'язку вводять поступово. Вже по лінії можна дати зв'язок, але таке використання украй дорогих споруд дуже неефективно. Тому застосовують апаратуру каналообразования (чи, як раніше говорили, ущільнення лінії). По кожному електричному ланцюгу, що складається з двох дротів, забезпечують зв'язок не одній парі абонентів (чи комп'ютерів), а сотням або тисячам : по одній коаксіальній парі в міжміському кабелі може бути утворені до 10800 каналів тональної частоти (0,3 - 3,4 КГц) або майже стільки ж цифрових, з пропускною спроможністю 64 Кбит/с.

За наявності кабелів  зв'язку створюються лінії зв'язку, а вже по лініях зв'язку створюються  канали зв'язку. Лінії зв'язку і канали зв'язку заводяться на вузли зв'язку. Лінії, канали і вузли утворюють  первинні мережі зв'язку.

- Можливість легкого розширення мережі. Структурована кабельна система є модульною, тому її легко нарощувати, дозволяючи легко і ціною малих витрат переходити на досконаліше устаткування, що задовольняє зростаючим вимогам до систем комунікацій.

- Забезпечення ефективнішого обслуговування.

 Структурована кабельна  система полегшує обслуговування  і пошук несправностей.

- Надійність. Структурована кабельна система має підвищену надійність, оскільки звичайне виробництво усіх її компонентів і технічний супровід здійснюється однією фірмою-виробником.

3.6 Кабельні системи

Виділяють два великі класи кабелів : електричні і оптичні, які принципово розрізняються за способом передачі по них сигналу.

Відмітна особливість  оптоволоконних систем - висока вартість як самого кабелю (в порівнянні з мідним), так і спеціалізованих настановних елементів (розеток, роз'ємів, з'єднувачів і тому подібне). Правда, головний вклад до вартості мережі вносить ціна активного мережевого устаткування для оптоволоконних мереж.

Оптоволоконні мережі застосовуються для горизонтальних високошвидкісних каналів, а також все частіше стали застосовуватися для вертикальних каналів зв'язку (межэтажных з'єднань).

Оптоволоконні кабелі в  майбутньому зможуть скласти  реальну конкуренцію мідним високочастотним, оскільки вартість виробництва мідних кабелів знижуватися не буде, адже для нього потрібна дуже чиста мідь, запасів якої на землі значно менше, чим кварцевого піску, з якого проводять оптоволокно.

Типи кабелів

Існує декілька різних типів  кабелів, використовуваних в сучасних мережах. Нижче приведені найбільш часто використовувані типи кабелів. Безліч різновидів мідних кабелів складають клас електричних кабелів, використовуваних як для прокладення телефонних мереж, так і для інсталяції комп'ютерних мереж. По внутрішній будові розрізняють кабелі на витій парі і коаксіальні кабелі.

Кабель типу "вита пара" (twisted pair)

Витою парою називається  кабель, в якому ізольована пара провідників скручена з невеликим  числом витків на одиницю довжини. Скручування  дротів зменшує електричні перешкоди ззовні при поширенні сигналів по кабелю, а екрановані виті пари ще більш збільшують міру завадозахищеності сигналів.

Кабель типу "вита пара" використовується в багатьох мережевих  технологіях.

Кабелі на витій парі підрозділяються на: неекрановані (UTP - Unshielded Twisted Pair) і екрановані мідні кабелі. Останні підрозділяються на два різновиди: з екрануванням кожної пари і загальним екраном (STP - Shielded Twisted Pair) і з одним тільки загальним екраном (FTP - Foiled Twisted Pair). Наявність або відсутність екрану у кабелю зовсім не означає наявності або відсутності захисту передаваних даних, а говорить лише про різні підходи до пригнічення перешкод. Відсутність екрану робить неекрановані кабелі гнучкішими і стійкішими до зламів. Крім того, вони не вимагають дорогого контура заземлення для експлуатації в нормальному режимі, як екрановані. Неекрановані кабелі ідеально підходять для прокладення в приміщеннях усередині офісів, а екрановані краще використовувати для установки в місцях з особливими умовами експлуатації, наприклад, поряд з дуже сильними джерелами електромагнітних випромінювань, яких в офісах зазвичай немає.

 

Кабелі класифікуються по категорії, вказаним в таблиці:

Категорія	Частота передаваного сигналу (Мгц)
3	16
4	20
5	100
5+	300
6	200
7	600