Пакет, отправленный компьютером, В компьютеру А, будет передан

Всем рабочим станциям, серверу, принтеру и другим сетевым устройствам.

Рис. 6.1. Пример передачи данных с помощью концентраторов

Отсюда вытекает вторая основная проблема, с ко­торой рано или поздно сталкиваются все администра­торы сетей, применяющие только концентраторы, — очень большое количество столкновений, возрастаю­щее с увеличением числа сегментов и компьютеров в сети (вспомним, что в сети Ethernet используется ме­тод доступа CSMA/CD). Есть даже термин, описыва­ющий такое поведение сети: говорят, что концентра­торы формируют «область столкновений» (Collision Domain). Поэтому сегодня концентраторы в сетях практически не используются — их вытеснили сна­чала мосты, а затем коммутаторы.

Мосты и коммутаторы

Мосты (bridge), а затем икоммутаторы, (switch) были призваны помочь в объединении сетей и устра­нении проблемы возникновения большого числа

Строим сеть: выбор устройств связи

коллизий. Существенным отличием этих устройств от концентраторов является то, что они умеют опре­делять МАС-адреса источника и приемника сигна­лов, а также поддерживать таблицу соответствия своих портов и используемых в сети МАС-адресов. Такую таблицу мост (или коммутатор) формирует сразу после включения по следующему принципу — как только порт получает ответ от устройства с опре­деленным физическим адресом, в таблице появляет­ся строчка соответствия: «МАС-адрес <-> порт».

Таким образом, эти устройства работают не толь­ко на физическом уровне модели OSI, но и на каналь­ном, — точнее, на подуровне управления доступом к среде (MAC). Получив кадр и определив адрес назна­чения, мост или коммутатор транслируют кадр толь­ко в тот порт, с которым этот МАС-адрес сопоставлен

Коммутатор 2

Коммутатор 1

Рабочие станции
С D

Сервер

Принтер

С сетевым

Интерфейсом

Обмен данными между компьютерами А и В никак не влияет

на взаимодействие компьютера С с сервером, а компьютера D и Е —

Друг с другом.

Рис. 6.2. Передача кадров с помощью коммутаторов

76 Глава 6

в таблице соответствий. Кадры, передаваемые между компьютерами одного сегмента, коммутатор получа­ет, но никуда не транслирует (рис. 6.2).

Единственными сигналами, передаваемыми во все порты, являются кадры, предназначенные для адресов, пока не имеющих записей в таблице соот­ветствий, и специальные широковещательные со­общения, предназначенные всем компьютерам ло­кальной сети. Чтобы обозначить эту особенность работы мостов и коммутаторов, говорят, что они формируют «область широковещания» (Broadcast Domain).

Различие между мостами и коммутаторами за­ключается в том, что мост в каждый момент време­ни может передавать только один кадр, обслуживая передачу от одного компьютера к другому (поэтому первые модели мостов были двухпортовыми). Ком­мутатор же умеет выстраивать большое число вир­туальных каналов связи между портами (т. е. ком­мутировать порты друг с другом, отсюда и название устройства), производя параллельную обработку кадров, поступающих с разных портов. Естественно, производительность сетей, построенных на базе коммутаторов, существенно выше.

Подчеркнем, что подавляющее большинство со­временных сетей строится именно на коммутаторах, тогда как встретить концентратор или мост сегодня довольно трудно.

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы работают на еще более высоком уровне модели OSI — сетевом. В их задачу входит анализ адресов, используемых в протоколе этого уровня (например, IP-адресов), и определение наи­лучшего маршрута доставки пакета данных по назначению (подробнее о маршрутизации будет рас­сказано в следующих главах). Конечно, маршрути­заторы работают и на более низких уровнях модели OSI — как концентраторы они восстанавливают уро-

Строим сеть: выбор устройств связи________________________ 77

вень и форму предаваемого сигнала, как мосты и коммутаторы — позволяют избежать столкновений. Однако, в отличие от вышеперечисленных устройств, маршрутизаторы изменяют передаваемые кадры Ethernet — точнее, «разбирают» их до сетевого уровня, а затем формируют заново по определенным правилам. Кстати, без определенной настройки мар­шрутизаторы не передают в другие порты даже ши­роковещательные пакеты, и, таким образом, служат в сетях границами областей столкновений и широ­ковещании.

Кроме того, совместно с программами более вы­сокого уровня модели OSI, маршрутизаторы умеют выполнять целый ряд весьма сложных действий, например обнаруживать проблемы в сети и сооб­щать о них, вести статистику полученных и пере­данных данных, фильтровать пакеты, проводить ав­торизацию пользователей при выходе в Интернет и т. д.

Мощные маршрутизаторы являются довольно сложными и дорогими программно-аппаратными комплексами, поэтому в современных сетях они все чаще заменяются коммутаторами 3-го уровня — устройствами, занимающими промежуточную сту­пень между коммутаторами и маршрутизаторами. От обычных коммутаторов они отличаются тем, что могут выполнять простейшие функции маршрути­зации, оставаясь при этом производительными и не очень дорогими.

Кроме того, следует упомянуть и о такой функ­ции современных коммутаторов, как возможность строить виртуальные локальные сети (Virtual LAN), когда в один логический сегмент сети объединяются компьютеры, физически подключен­ные к разным коммутаторам (рис. 6.3). Критерии для такого объединения могут быть различными, начиная с MAC- или IP-адресов и заканчивая име­нами компьютеров.

Глава 6

Рис. 6.3. Пример формирования локальной виртуальной сети

Шлюзы

Вообще говоря, под шлюзом обычно понимается лю­бое устройство или программа, позволяющие объеди­нять разнородные системы (например, существуют почтовые шлюзы, используемые для связи разных систем электронной почты). Но если речь идет о взаимодействии в сетях, то здесь под шлюзом подра­зумевается устройство, соединяющее разные сетевые архитектуры (пример: шлюз из Ethernet в Token Ring). Важно здесь то, что шлюз должен не только иметь физические порты для подключения разнород­ных систем, но и «понимать» разнородные протоколы, выступая для них в роли «переводчика».

Типичным примером шлюзов являются широко используемые в современных домашних сетях ин­тегрированные устройства, в которых объединены ADSL-модем для подключения к Интернету, беспро-

Строим сеть: выбор устройств связи

Уровни модели OSI

Прикладной

Представительский

Сеансовый

Транспортный

Сетевой

Канальный

Физический

Н

Н

з

Шлюз

Маршрутизатор

Мост/коммутатор, сетевой адаптер

Повторитель

Физические сегменты

Логические сегменты

Сети (подсети)

Интерсети

Рис. 6.4. Соответствие функций коммуникационного оборудования модели OSI

водная точка доступа, работающая по стандарту IEEE 802.11b (или g), и коммутатор Fast Ethernet с поддержкой стандарта IEEE 802.3u.

Сформулируем несколько рекомендаций, которы­ми можно руководствоваться при выборе устройств связи.

Наиболее распространенными устройствами свя­зи в сетях сегодня являются коммутаторы Fast и Gigabit Ethernet, а подключение беспроводных устройств к локальной сети осуществляется с по­мощью шлюзов, объединяющих функции коммута­тора и точки беспроводного доступа, работающей по стандарту 802.llg.

Для домашних и небольших офисных сетей вполне подойдут недорогие 8- и 16-портовые комму­таторы Fast Ethernet, желательно с функцией управления портами. Если передача больших объе-

80 Глава 6

мов данных не планируется, можно остановиться на беспроводных точках доступа, хотя это мобильное ре­шение обойдется дороже и будет менее скоростным.

В крупных сетях основу должны составлять мощ­ные и надежные коммутаторы Gigabit или lOGigabit Ethernet, к которым подключаются коммутаторы подразделений (зданий), а к ним, в свою очередь, — коммутаторы этажей (офисов). Размещение точек доступа в крупных сетях следует тщательно плани­ровать, чтобы пользователь при перемещении по территории предприятия последовательно переклю­чался с одной точки доступа на другую, сохраняя связь с локальной сетью.

Применение маршрутизаторов требуется там, где нужно четко контролировать потоки IP-пакетов в сложной маршрутизируемой сети, а также обеспе­чивать резервные маршруты доставки пакетов, — например, при взаимодействии с удаленным офисом или Интернетом.

При выборе сетевого адаптера для компьютера следует обратить внимание на возможность поддер­жки стандартов Ethernet или Wi-Fi. Лучше всего выбрать несколько более дорогой, но современный сетевой адаптер, например Gigabit Ethernet или Wi-Fi стандарта 802.3g. Поскольку эти стандарты обратно совместимы с предыдущими, такие адап­теры вполне смогут работать со старыми концентра­торами 10Base-T и точками доступа 802.11b, пока не будут заменены указанные устройства связи.

Вопросы и задания

1. Какое устройство обеспечивает интерфейс между
компьютером и сетевым кабелем?

2. Что понимается под названием «устройство
связи»?

3. В чем сходство и различие между концентра­
торами и повторителями?

Строим сеть: выбор устройств связи

4. Что такое каскадирование? Какие преимущест­
ва оно обеспечивает?

5. В чем сходство и различие между мостами и
коммутаторами? Чем они отличаются от концен­
траторов?

6. Что такое маршрутизатор? Может ли он заме­
нить собой концентратор, мост или коммутатор?

7. Для чего предназначены шлюзы?

8. Что такое «точка беспроводного доступа»? Для
чего она предназначена?

9. На каких уровнях модели OSI работает каждый
из изученных вами типов устройств связи?

10.Что такое сетевой адаптер, какие функции он выполняет?

11.Какие устройства отвечают за связь компьютеров с сетью?

12.В чем сходство и различие таких устройств связи, как концентраторы, мосты, коммутаторы и шлюзы?

13. Как правильно выбрать устройство связи?

14. Для чего служит драйвер сетевого адаптера?

15.Верно ли, что MAC адрес назначается производителем адаптера при изготовлении

16.Что можно узнать командой IPCONFIG /ALL

17.Можно ли два компьютера можно соединить без хаба перекрестным кабелем?

18.Верно ли, что в сетях, использующих коак­сиальный кабель, концентраторы (хабы) принято называть повторителями, или репитерами (repeater)

19.Обычно концентратор имеет от 4 до 32 гнезд (портов) для подсоединения коннекторов различ­ных типов. В большинстве случаев это будут, конеч­но, гнезда для коннекторов RJ-45

20.Верно ли, что при каскади­ровании концентраторов существует правило 5-4-3 (в сети не м. б. больше 5 сегментов, соединен­ных 4 репитерами, и только в 3 сегментах допуска­лось подключение компьютеров

21.Под шлюзом подра­зумевается устройство, соединяющее разные сетевые архитектуры (пример: шлюз из Ethernet в Wi Fi)

10. Спроектируйте (в виде примерной структурной схемы) сеть крупной фирмы, состоящей из трех подразделений:

• офис администрации (отдельный этаж здания
в центре Москвы, 10 рабочих мест; см. вопросы
и задания к главам 3 и 4);

• склад (отдельное здание за пределами
МКАД), оснащен 5 стационарными рабочими
станциями;

• торговый центр (рынок стройматериалов боль­
шой площади плюс автостоянки для покупате­
лей), персонал которого при работе с клиента­
ми использует КПК, свободно перемещаясь по
территории торгового центра и стоянок на рас­
стояния до 1,5-2 км.

При этом в пределах офиса и склада подсети должны иметь звездообразную структуру, для офиса администрации необходимо обеспечить возможность выхода в Интернет по каналу ADSL, а связь между подразделениями фирмы осуществляется при помощи оптоволоконного кабеля. Считать определяющими параметры скорости и надежности работы сети, пренебре­гая ее стоимостью.