Сетевое коммутационное оборудование

Узлы в средах передачи данных, выполняющие функции связи между частями сложной сети (internetworking), составляют сетевое (коммутационное) оборудование. В сетевое оборудование входят повторители, мосты, концентра­торы, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы, модемы и др.

Повторитель (repeater) — блок взаимодействия, служащий для регенера­ции электрических сигналов, передаваемых между двумя сегментами ЛВС. Повторители используются в случае, если реализация ЛВС на одном сегменте кабеля (отрезке, моноканале) не допускается из-за ограничений на расстоя­ние или на число узлов, причем при условии, что в соседних сегментах исполь­зуются один и тот же метод доступа и одни и те же протоколы. Трафик в сегментах, соединенных повторителем, — общий. Повторитель может быть многопортовым. Сигнал, пришедший на один из портов, повторяется на всех остальных портах.

Концентраторыпредназначены для объединения в сеть многих узлов. Так, концентраторами являются хабы в сетях 10Base-T или Token Ring. Однако такие концентраторы подобно повторителям создают общую среду передачи данных без разделения трафика.

Мост (bridge)— блок взаимодействия, служащий для соединения разных подсетей, которые могут иметь неодинаковые канальные протоколы.

При малых расстояниях между подсетями связь возможна через серверыподсетей, в которых размещаются интерфейсные платы, называемые внутрен­ними мостами, и соответствующее сетевое программное обеспечение. Воз­можно применение внешних мостов — специально выделяемых узлов для це­лей сопряжения по одному в каждой из соединяемых подсетей. Внешние мосты обходятся дороже, но обеспечивают лучшие эксплуатационные характеристи­ки. Важная функция мостов — ограничение трафика, так как локальный трафик одной подсети замыкается в ней, не проходя в другую подсеть.

Обычно мост имеет два порта, хотя существуют и многопортовые мосты. Каждый порт может оказаться входным или выходным.

Коммутаторыв отличие от концентраторов предназначены для объеди­нения в сеть многих узлов или подсетей с разделением трафика между под­сетями. Как и в мостах, пакеты передаются только в ту подсеть, для которой они предназначены, что уменьшает общую загрузку сети. Но в отличие от много­портового моста в коммутаторе возможно одновременно иметь много соеди­нений, т. е. обеспечивается параллельная передача сообщений. Коммутаторы используют также для связи нескольких ЛВС с территориальной сетью.

Маршрутизатор (router) — блок взаимодействия, служащий для выбора маршрута передачи данных в корпоративных и территориальных сетях. С по­мощью маршрутизаторов могут согласовываться не только канальные прото­колы, как это имеет место при применении мостов, но и сетевые протоколы. Маршрутизаторы содержат таблицы и протоколы маршрутизации в отличие от других узлов, которые могут содержать лишь локальные таблицы соответствия IP-адресов физическим адресам сетевых контроллеров в локальной сети. Мар­шрутизаторы могут фильтровать пакеты в соответствии с признаками, отра­женными в заголовке пакета, т. е. выполнять роль брандмауэра — устройства, защищающего сеть от нежелательных вторжений извне.

Использование коммутаторов вместо маршрутизаторов (там, где это воз­можно) позволяет существенно повысить пропускную способность сети.

Шлюз (gateway — межсетевой преобразователь) — блок взаимодействия, служащий для соединения информационных сетей различной архитектуры и с неодинаковыми протоколами. В шлюзах предусмотрено согласование протоко­лов всех семи уровней ЭМВОС. Примерами шлюзов могут быть устройства, соединяющие ЛВС типа Ethernet с сетью SNA, используемой для связи боль­ших машин фирмы IBM. Часто под шлюзом понимают сервер, имеющий един­ственный внешний канал передачи данных.

Упражнения и вопросы для самоконтроля

1.Поясните состав и назначение устройств графической рабочей станции.

2.Что такое «растеризация» и «векторизация»?

3.Что такое «промышленный компьютер»? Каковы его особенности?

4.Дайте сравнительную характеристику методов коммутации каналов и коммута­ции пакетов.

5.В чем заключается сущность методов временного (TDM) и частотного (FDM) разделения каналов?

6.Почему в МДКН/ОК повторные попытки захвата линии разрешаются через слу­чайные интервалы времени?

7.Рассчитайте размер окна столкновений в сети 10Base-5, если линия передачи данных представлена одним сегментом кабеля длиной 500 м.

8.Что такое «стаффинг»?

9.В чем сущность метода предотвращения конфликтов в RadioEthernet?

10. Почему способ кодирования 4b/5b или 8b/10b позволяет увеличить информаци­онную скорость передачи данных?

11. Каким образом реализуется приоритетная передача данных в сети Token Ring?

12. Почему в сетях Ethernet введено ограничение на размер кадра снизу? Рассчитайте нижнюю границу длины кадра для Gigabit Ethernet.

13. Какой может быть максимальная информационная скорость в канале передачи данных с полосой пропускания 4 кГц и отношением сигнал—помеха 130?

14. В чем заключаются преимущества перевода системы сотовой связи в более высо­кочастотный диапазон?

15. Рассчитайте задержку при передаче сигнала в спутниковых системах с использо­ванием геостационарных орбит (высота спутника 36 тыс. км).

16. Сколько телефонных разговоров одновременно можно передавать по каналу Т1?

17. Поясните, как действует схема эхо-компенсации.

18. Каким образом выполняется контроль правильности передачи данных по прото­колу TCP?

19. Почему в IP-пакете имеется контрольный код заголовка, а не всего пакета?

20. Что такое «менеджеры» и «агенты» в сетевом программном обеспечении?

21. Назовите факторы, обусловливающие высокие скорости передачи данных в сетях ATM.

22. Что такое «маршрутизация от источника»?

23. Что понимают под виртуальной ЛВС?

Лекция 4

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ