На коммуникационных станциях используется большое количество оборудования. Основные устройства и комплектующие коммуникационной станции :

1. сетевые адаптеры (сетевые карты);
2. сетевые кабели;
3. трансиверы;
4. повторители;
5. концентраторы;
6. коммутаторы;
7. мосты;
8. маршрутизаторы;
9. шлюзы

Теперь разберемся, что же это за устройства и как они работают.
Для начала рассмотрим, что такое сетевой адаптер . Сетевой адаптер представляет собой устройство обеспечивающее передачу информации между компьютером и вычислительной сетью. Также сетевой адаптер играет роль временного хранилища информации. Иными словами, служит для буферизации информации. Но основная функция сетевого адаптера — это обеспечение соединения между компьютером и сетью. Сетевой адаптер выполняет процессы физического уровня.

Сетевой адаптер как мини-компьютер, оснащён собственным процессором и памятью. Чаще всего в магазинах сетевые адаптеры называют сетевыми картами . В большинстве случаев сетевые карты классифицируются на различные типы. Наиболее часто встречается классификация по типу порта , через который происходит соединение с компьютером. Выделяют такие виды:
1. ISA
2. PCI
3. USB
Самыми популярными являются сетевые карты с PCI выходом. PCI разъём расположен на материнской карты компьютера. В зависимости от модели и марки компьютера PCI слоты могут отличаться. После того, как сетевую карту подключили к материнской плате, к сетевой карте подключается кабель с разъёмом RJ-45 или BNC .

В зависимости от места использования сетевые карты могут двух видов:
1. для персональных компьютеров;
2. для серверов
Благодаря современным технологиям, сетевые карты обеспечивают скорость от 10 до 1000 Мбит/с.

Следующим пунктом идут сетевые кабели. Для соединения персонального компьютера и коммуникационной сети используют три основных вида кабеля:
1. Витая пара
2. Коаксиальный кабель
3. Оптический кабель
Самыми лучшими характеристиками обладает оптический кабель, но и цена оптического кабеля значительно ниже, чем у аналогов.

Следующие семь пунктов можно объединить в одну категорию «промежуточное коммуникационное оборудование». Промежуточное оборудование включает в себя:

1. Трансиверы
2. Повторители
3. Концентраторы
4. Коммутаторы
5. Мосты
6. Маршрутизаторы
7. Шлюзы

Дополнительное оборудование используют в качестве усилителей и преобразователей сигнала. Оборудование применяется для увеличения быстродействия и эффективности кабельной сети, а также соединяет все части коммуникационной сети в единое целое.
Выполняется физическая структуризация коммуникационных систем, тем самым, объединяя все персональные компьютеры с сетью. Дополнительное оборудование позволяет персональному компьютеру быстро подключаться к сети и поддерживать высокую скорость передачи данных.
Такие части системы, как трансиверы и повторители служат для усиления и преобразования сигнала. А концентраторы и коммутаторы объединяют определённое количество компьютеров в локальную конфигурацию коммуникационной сети.

Концентратор играет роль устройства для структуризации вычислительной сети. А затем, коммутатор принимает сигнал и разделяет его на логические сегменты. Это делается для того, чтобы избежать системных ошибок и сбоев.

Для процесса взаимодействия всех частей коммуникационной сети и в качестве межсетевого интерфейса применяются коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и шлюзы.
Повторители представляют собой аппаратное устройство для поддержания стабильного сигнала. Функции повторителя заключаются в том, чтобы восстанавливать и усиливать сигнал. Данное оборудование используют с целью увеличения длинны кабельной сети.
Трансиверы и теплопередатчики представляют собой устройства для двунаправленной передачи между адаптером и сетевым кабелем или двумя сегментами кабеля. Главная функция устройства заключается в усилении сигнала. Также трансивер может использоваться в качестве преобразователя сигнала. Такое устройство может электрический импульс преобразовать в радиосигнал либо оптический импульс. Это позволяет совершать передачу информации на другие устройства передачи информации.
Концентраторы – это аппаратные устройства множественного доступа, которые объединяют в одной точке отдельные физические отрезки кабеля. Они образуют общую среду передачи данных или физические сегменты сети.

Важным элементом коммуникационной сети является коммутатор. Коммутатор представляет собой сложное устройство, производящее деление всей сети на логические элементы. Каждый логический элемент взаимодействует с сетевой картой и коммуникационной сетью.

Мосты – это проводники сигнала, соединяющие все локальные сети в единую сеть.
Функция мостов:
1. Структуризация сетей
2. Соединение схожих сетей, обладающих небольшими функциональными различиями

Мост контролирует трафик одной части сети и трафик другой части, повышая общую производительность передачи данных. Обеспечивает ровный и непрерывный поток данных.

Шлюзы представляют собой устройство объединения разнородных коммуникационных сетей с различными протоколами обмена информации. Шлюзы адаптируют всю приходящую информацию для своей сети.
Завершающим элементом системы является маршрутизатор. Маршрутизатор представляет собой устройство для коммуникации устройства с несколькими сетями.
Маршрутизаторы предназначены для связи однородных сетей и в разветвленных сетях, имеющих несколько параллельных маршрутов. Что позволяет обеспечить быструю синхронизацию между сетями.

Мы рассмотрели основные составляющие стандартной коммуникационной сети. На современных коммуникационных станциях используются и многие другие типы устройств и оборудования.

В наше время коммуникационное оборудование - это неотъемлемая часть повседневной жизни 99% жителей планеты Земля. Большинство современных приборов содержат элементы какого-либо коммуникационного оборудования.

Особенности коммуникационного оборудования

Коммуникационное оборудование - это устройства, при помощи которых осуществляется связь между несколькими пунктами сети (сеть может быть локальная или глобальная).

Главная особенность коммуникационного оборудования заключается в том, что для обеспечения связи необходима разная аппаратура, включающая:

• оконечные приборы для данных - терминальные устройства (компьютеры, приёмник сигналов глобальной навигационной системы, устройство сбора данных);
• оконечные устройства линии связи - аппаратура канала данных (модемы);
• сетевое оборудование - маршрутизаторы, концентраторы, кабеля, патч-панели и другое.

Коммуникационное оборудование подразделяется и по набору функций на активные и пассивные устройства. Связь в сети не может существовать, если отсутствуют оба вида этих устройств.

Пассивными называют механизмы работы сети, которые не содержат интеллектуальных функций.

Активные устройства - это механизмы, работа которых содержит интеллектуальные детали. Активные устройства выполняют несколько функций, могут самостоятельно переключаться между этими функциями и сообщать пользователю о неисправностях и состоянии сети.

Перечень оборудование для информационно-коммуникационных технологий

Активное:

• сетевой адаптер;
• репитер;
• репитер на несколько портов (концентратор);
• маршрутизатор;
• трансивер для сети;
• конвертер медиафайлов;
• ретранслятор.

Пассивное:

• система портов и кабелей;
• оборудование для обслуживания системы портов и кабелей.

Производство коммуникационного оборудования

Производство коммуникационного оборудования классифицируется по нескольким кодам ОКВЭД: 26.30.1, 26.30.11, 26.30.12, 26.30.13, 26.30.3, 26.30.19 и другими. Вся группа 26.30 относится к производству разного вида коммуникационного оборудования.

За счет того, что полный комплект включает разные типы аппаратуры, кабелей и других устройств, созданием необходимых элементов занимаются самые разные производители.

Производители коммуникационного оборудования

Сейчас на данном рынке находится огромное количество сильных и развитых компаний, с которыми почти невозможно конкурировать. Самыми известными мировыми брендами являются: Acer, Asus, Canon, Dell, HP, Huawei, Intel, TP-link и Ipcom. Продукция любой из этих компаний хорошо известна массовому потребителю. За долгие годы эта продукция успела зарекомендовать себя с наилучшей стороны.

Из отечественных компаний можно отметить:

• «Eltex» - разработчика и производителя телекоммуникационного оборудования Ethernet коммутаторов, VoIP шлюзов (FXS/FXO и SMG), MSAN, Softswitch, Wi-Fi точки доступа;
• ЗАО «Москабель-Фуджикура» занимается производством оптических кабелей;
• завод “Кирскабель” - одно из самых молодых предприятий кабельной промышленности;
• «НетАП» - компания, занимающиеся ISP-биллингом, OSS/BSS-систем и IPTV-решениями.

Ремонт компьютеров и коммуникационного оборудования

Компании, предоставляющие услугу по ремонту компьютеров и коммуникационного оборудования, в большинстве случаев являются представителями самих производителей. Ремонтом занимаются специализированные сервисные центры. Информация о том, в какую организацию следует обратиться при неполадках в работе, содержится в паспорте используемых гаджетов или в договоре.

Сам процесс ремонта обычно занимает не слишком много времени. Если речь идет о пассивных деталях сети, то обычно требуется просто замена проводов. Активные детали сети требуют большего внимания в случае поломки.

3. Коммуникационные устройства локальных сетей

Ранее было показано, что работа в составе локальной сети требует корректного и эффективного выполнения определенных процедур канального уровня, начиная от формирования кадра с учетом алгоритмов контроля данных и восстановления искаженных или утерянных в процессе передачи данных (LLC подуровень) и заканчивая управлением доступом к разделяемой среде передачи данных (MAC подуровень). Все эти задачи канального уровня должны решаться каждым узлом локальной сети, поэтому все узлы обязательно содержат коммуникационные устройства (в компьютерных сетях – сетевые адаптеры, в CAN-сети – CAN-контроллеры), реализующие эти процедуры канального уровня. Зачастую задачи, решаемые этими устройствами, выходят за пределы канального уровня и, например, включают достаточно сложные процедуры контроля и диагностики работы элементов сети.

В локальных сетях, даже без разделения на логические сегменты, может потребоваться применение дополнительных коммуникационных устройств. Например, преобразование физической топологии «звезда» в логическую топологию «общая шина» или «кольцо» производится концентраторами (хабами). Хаб – наиболее простое коммуникационное устройство, его функции заключаются в ретрансляции поступающих на один из входных портов сообщений на другие выходные порты. Выполняя такие операции, хаб изменяет логическую топологию сети. Обычно порты хаба двунаправленные (вход / выход) и таких портов – несколько. Естественно, что хаб должен работать строго в соответствии с MAC-процедурами. Как правило, хабы выполняют дополнительные контрольные функции и могут отключать порты с некорректно работающими узлами сети. Хаб не является полноценным узлом локальной сети, т.е. он не имеет собственного MAC-адреса и не может быть ни отправителем, ни получателем сообщений. Таким образом, хаб объединяет отдельные физические сегменты сети в единую разделяемую среду передачи данных в соответствии с используемой сетевой технологией.

Для разделения единой среды передачи данных на логические сегменты в локальных сетях применяют более сложные коммуникационные устройства: мосты и коммутаторы. Мосты и коммутаторы также реализуют только MAC-процедуры и, следовательно, являются устройствами для решения задач канального уровня. Как правило, они тоже не имеют самостоятельных MAC-адресов и не могут быть ни отправителями, ни получателями сообщений. В отличие от хабов мосты и коммутаторы обеспечивают селективную ретрансляцию поступающих сообщений, разделяя локальную сеть на относительно самостоятельные логические сегменты. Если получатель сообщения находится в одном логическом сегменте с отправителем, поступившее сообщение не передается на другие выходные порты. Если поступившее сообщение адресовано в другой сегмент, оно либо повторяется на всех выходных портах, либо только на том, который соответствует адресуемому логическому сегменту. Для такой селективной ретрансляции мосты и коммутаторы должны производить анализ MAC-адресов всех поступающих сообщений. Очевидно, что эта необходимость существенно усложняет работу этих коммуникационных устройств. Обычно мост содержит один общий процессор обработки сообщений для всех портов и поэтому выполняет обработку сообщения только одного логического сегмента (порта). Остальные порты должны в это время принимать поступающие сообщения в буферные ЗУ и ожидать в очереди на обработку. Это может существенно снижать производительность сети.

Коммутаторы содержат процессоры обработки сообщений в каждом порту и поэтому обеспечивают независимую и одновременную обработку сообщений каждого логического сегмента (порта). Коммутаторы могут производить обработку сообщений с полной буферизацией или «на лету». Из-за относительно низкой производительности мосты в настоящее время практически не применяются.

Достаточно часто возникает необходимость в использовании в разных логических сегментах сети различных сетевых технологий. В этих случаях коммуникационные устройства должны на разных выходных портах реализовывать различные MAC-процедуры. Устройств, позволяющие объединять в единую сеть сегменты с разными сетевыми технологиями, принято называть шлюзами (gate way). Шлюзы, кроме функций коммутаторов, должны выполнять преобразование форматов сообщений и реализовывать необходимые MAC-процедуры для каждого сегмента. Особенно актуальны такие задачи в сложных составных сетях.

4. Техническая реализация коммутаторов

Для эффективной работы в коммутаторах необходимо обеспечить одновременную передачу сообщений между разными портами, т.е. пропускная способность должна соответствовать суммарной пропускной способности портов. Каждый порт должен содержать буферное ЗУ для хранения сообщений в случаях, когда выходной порт (или его канал связи) занят передачей другого сообщения. Наиболее жесткие требования по быстродействию предъявляются к коммутаторам при обработке сообщений «на лету».

В настоящее время используется три основных схемы реализации коммутаторов: коммутационные матрицы, разделяемую память, общую шину. Достаточно часто эти схемы могут комбинироваться в одном коммутаторе. Но в любом варианте реализации все порты коммутатора должны образовывать полносвязаную конфигурацию, т.е. сообщения из каждого порта должны при необходимости поступать в любой другой порт.

Коммутационная матрица (рис. 2) обеспечивает самый быстрый способ взаимодействия портов и представляет собой комбинационную логическую схему, обеспечивающую передачу сигналов от каждого порта к любому другому порту. Очень часто ее строят подобно многоступенчатым матричным дешифраторам, сигналы управляющие направлением передачи формируются на основе анализа MAC – адреса и добавляются к исходному сообщению (так называемый тэг), быстродействие элементов матрицы соизмеримо со скоростью передачи данных. Однако сложность коммутационной матрицы очень существенно возрастает при увеличении количества портов коммутатора.

Рис. 2. Реализация коммутационной матрицы с помощью двоичных переключателей

В коммутаторах с общей шиной (рис. 3) порты связаны высокоскоростной шиной, обеспечивающей производительность большую, чем суммарная производительность портов. Сообщения по внутренней шине должны передаваться небольшими порциями – ячейками, это необходимо для предотвращения задержек передачи других сообщений. Общая шина не предусматривает буферизации ячеек. Каждый порт принимает все ячейки, с помощью тэгов накапливает в буфере те ячейки, которые адресованы ему и передает их в выходной канал.

Рис. 3. Архитектура общей шины

Взаимодействие портов коммутатора можно организовать с помощью двухвходовой разделяемой памяти (рис. 4). Запись в разделяемую память из входных портов осуществляется также ячейками с помощью менеджера очередей, аналогичным образом производится чтение данных для передачи в выходные порты.

Рис. 4. Архитектура разделяемой памяти

Два последних способа предъявляют весьма высокие требования по быстродействию элементов коммутатора.

CAN контроллерами. Эти контроллеры выпускаются либо в виде отдельных интегральных схем, либо являются встроенными элементами более сложных устройств. CAN контроллер в комплекте с ИС CAN трансивера обеспечивает работу локальной сети, реализуя все необходимые функции: от управления доступом к разделяемой среде передачи данных (MAC - процедуры) до передачи сигналов по линии связи. Для HLP протоколов...

Три типа адресов: локальные, IP-адреса и символьные доменные имена. Локальный адрес – это адрес, используемый автономной системой (подсетью составной сети). Предполагается, что каждая автономная система может строиться по своей сетевой технологии, может иметь независимую систему адресации и использовать свои внутренние адреса. Если автономная система также является IP-сетью, локальный (внутренний) ...

Как цели образования, содержание образования, преподаватель, студенты, технологическая подсистема, включающая в себя средства, методы и формы обучения. 2. Повышение качеств знаний с помощью телекоммуникационной среды на уроках информатики В последнее время получают распространение средства «вирту­альных миров» в Интернет, трехмерных объектов, являющихся усовершенствованной...

Подобная программа будет включена в план ФПКП, то оплата труда специалистов, проводящих повышение квалификации, будет производиться из средств ФПКП. Глава 2. Образовательные возможности компьютерной сети 2.1 Электронная почта Наиболее распространенной коммуникационной технологией и соответствующим сервисом в компьютерных сетях стала технология компьютерного способа пересылки и обработки...

Сетевой адаптер – это специальное устройство, которое предназначено для сопряжения компьютера с локальной сетью и для организации двунаправленного обмена данными в сети. Сетевая карта вставляется в свободный слот расширения на материнской плате и оборудована собственным процессором и памятью, а для подключения к сети имеет разъем типа RJ-45. Наиболее распространены карты типа PCI, которые вставляются в слот расширения PCI на материнской плате. В зависимости от применяемой технологии Ethernet, Fast Ethernet или Gigabit Ethernet и сетевой карты скорость передачи данных в сети может быть: 10, 100 или 1000 Мбит/с.

Сетевые кабели . В качестве кабелей соединяющих отдельные ПК и коммуникационное оборудование в локальных сетях применяются:

1. Витая пара – передающая линия связи, которая представляет собой два провода, перекрученных друг с другом с определенным шагом с целью снижения влияния электромагнитных полей.

2. Коаксиальный кабель – кабель, который состоит из одного центрального проводника в изоляторе и второго проводника расположенного поверх изолятора.

3. Оптический кабель – это кабель, в котором носителем информации является световой луч, распространяющийся по оптическому волокну.

Кроме того, в качестве передающей среды в беспроводных локальных сетях используются радиоволны в микроволновом диапазоне.

К коммуникационному оборудованию локальных сетей относятся : трансиверы, повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

Часть оборудования (приемопередатчики или трансиверы, повторители или репитеры и концентраторы или hubs) служит для объединения нескольких компьютеров в требуемую конфигурацию сети . Соединенные с концентратором ПК образуют один сегмент локальной сети, т.е. концентраторы являются средством физической структуризации сети, так как, разбивая сеть на сегменты, упрощают подключение к сети большого числа ПК.

Другая часть оборудования (мосты, коммутаторы) предназначены для логической структуризации сети . Так как локальные сети являются широковещательными (Ethernet и Token Ring), то с увеличением количества компьютеров в сети, построенной на основе концентраторов, увеличивается время задержки доступа компьютеров к сети и возникновению коллизий. Поэтому в сетях, построенных на хабах, устанавливают мосты или коммутаторы между каждыми тремя или четырьмя концентраторами, т.е. осуществляют логическую структуризацию сети с целью недопущения коллизий.

Третья часть оборудования предназначена для объединения нескольких локальных сетей в единую сеть: маршрутизаторы (routers), шлюзы (gateways). К этой части оборудования можно отнести и мосты (bridges), а также коммутаторы (switches).

Повторители (repeater) – устройства для восстановления и усиления сигналов в сети, служащие для увеличения ее длины.

Приемопередатчики (трансиверы) – это устройства, предназначенные для приема пакетов от контроллера рабочих станций сети и передачи их в сеть. Трансиверы (конверторы) могут преобразовывать электрические сигналы в другие виды сигналов (оптические или радиосигналы) с целью использования других сред передачи информации.

Концентраторы или хабы (Hub) – устройства множественного доступа, которые объединяет в одной точке отдельные физические отрезки кабеля, образуют общую среду передачи данных или сегменты сети, т.е. хабы используются для создания сегментов и являются средством физической структуризации сети.

Мосты (bridges) – это программно – аппаратные устройства, которые обеспечивают соединение нескольких локальных сетей между собой. Мосты предназначены для логической структуризации сети или для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые физические различия.

Коммутаторы (switches) - программно – аппаратные устройства являются быстродействующим аналогом мостов, которые делят общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов с помощью одного или нескольких концентраторов. Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту коммутатора. При поступлении данных с компьютера - отправителя на какой-либо из портов коммутатор передаст эти данные, но не на все порты, как в концентраторе, а только на тот порт, к которому подключен сегмент, содержащий компьютер - получатель данных.

Маршрутизаторы (routers). Эти устройства обеспечивают выбор маршрута передачи данных между несколькими сетями, имеющими различную архитектуру или протоколы. Они обеспечивают сложный уровень сервиса, так как могут выполнять “интеллектуальные” функции: выбор наилучшего маршрута для передачи сообщения, адресованного другой сети; защиту данных; буферизацию передаваемых данных; различные протокольные преобразования. Маршрутизаторы применяют только для связи однородных сетей.

Шлюзы (gateway) – устройства (компьютер), служащие для объединения разнородных сетей с различными протоколами обмена. Шлюзы выполняют протокольное преобразование для сети, в частности преобразование сообщения из одного формата в другой.

Эффективность функционирования ЛВС определяется параметрами, выбранными при конфигурировании сети. Конфигурация сети базируется на существующих технологиях и мировом опыте, а также на принятых во всем мире стандартах построения ЛВС и определяется требованиями, предъявляемыми к ней, а также финансовыми возможностями организаций.

Исходя из существующих условий и требований, в каждом отдельном случае выбирается топология сети, кабельная структура, коммуникационное оборудование, протоколы и методы передачи данных, способы организации взаимодействия устройств, сетевая операционная система.

Модемы

Модем предназначен для передачи информации на большие расстояния с использованием телефонных линий и включает в себя модулятор, который преобразует поступающую от компьютера двоичную информацию в аналоговые сигналы, и демодулятор, извлекающий из принятого модулированного сигнала закодированную двоичную информацию и передающий ее в компьютер.

Модем устанавливается между компьютером и телефонной линией, которая соединяет пользователя с провайдером услуг Интернет или с сервером удаленного доступа частной сети. Для доступа в Интернет или корпоративную сеть через телефонную сеть модем пользователя посылает вызов модему, находящемуся на сервере удаленного доступа (Remote Access Server – RAS). Модем любого типа является устройством последовательного действия, в котором биты данных передаются по одному один за другим.

Коммуникационные устройства

Известно много различных коммуникационных или коммутирующих устройств, таких, как повторители, мосты, концентраторы, маршрутизаторы и шлюзы. В табл. 9.2 приведено соответствие коммутирующих устройств уровням стандартной сетевой модели OSI.

Таблица 9.2

Рассмотрение коммутирующих устройств с точки зрения семиуровневой модели OSI позволяет выявить, какая часть информации исходного сообщения используется промежуточными сетевыми устройствами для выбора маршрута в процессе его передачи от отправителя к получателю. Подготовленные отправителем данные (рис. 9.6) последовательно передаются:

Рис. 9.6.

• на транспортный уровень, который добавляет к ним свой заголовок (например, заголовок TCP – протокола управления передачей);
• сетевой уровень, который, в свою очередь, также добавляет свой заголовок (пакета), в результате чего формируется пакет сетевого уровня (например, 1Р-пакет);
• канальный уровень, где формируется кадр путем добавления еще одного заголовка (кадра) и концевика в виде контрольной суммы (CRC-кода);
• физический уровень для транспортировки по сети.

Рассмотрим особенности коммутирующих устройств и выявим, как они соотносятся с пакетами и кадрами.

Повторители (Repeaters) являются коммуникационными устройствами самого нижнего, физического уровня. Простейший повторитель представляет собой двухпортовое аналоговое устройство для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети с целью увеличения общей длины сети (рис. 9.7, а). Каждый порт имеет собственный трансивер, состоящий из передатчика и приемника. Повторитель улучшает качество передаваемого сигнала: восстанавливает амплитуду и мощность выходного сигнала, уменьшает длительность фронтов и т.п. В сети

Рис. 9.7.

Ethernet допускается установка четырех повторителей, что позволяет увеличить длину кабеля до 2500 м.

Концентраторы (Concentrator); или хабы (Hub), как и повторители, работают на физическом уровне, однако отличаются от них тем, что имеют несколько электрически связанных входов/выходов (портов), к которым подключены линии передачи. Все линии должны работать с одинаковыми скоростями. На рис. 9.7, б электрическая связь внутри коммутатора обозначена крупной точкой. Кадры, прибывающие на какую-либо линию (вход), передаются на все остальные линии (выходы). Если одновременно по разным линиям (входам) придут два кадра, то из-за наличия электрической связи в концентраторе произойдет столкновение (коллизия).

Концентраторы Ethernet имеют от 8 до 72 портов. Трансивер каждого порта помимо передатчика и приемника содержит детектор коллизий, с помощью которого можно обеспечить доступ к сети, а также изолировать порт, если на нем обнаруживаются непрерывные ошибки (коллизии).

Логическая структуризация сети осуществляется с помощью мостов, коммутаторов, маршрутизаторов и шлюзов. Рассмотрим мосты и коммутаторы, работающие на канальном уровне.

Мосты (Bridges) соединяют две (см. рис. 9.7, в) или более локальных сетей, называемых также подсетями, сегментами сети или доменами коллизий. Главная функция моста состоит в ретрансляции данных (кадра) из одного сегмента сети в другой. Мост, в отличие от повторителя или концентратора, анализирует адрес назначения кадра, при этом если:

• адрес назначения поступающего кадра относится к тому же сегменту, то кадр мостом игнорируется;
• адрес назначения известен мосту и относится к другому сегменту, то мост транслирует этот кадр в соответствующий порт;
• адрес назначения еще не известен мосту, то кадр транслируется во все порты, кроме того, откуда он пришел, а незнакомый адрес сохраняется для дальнейшего использования, т.е. в ходе работы мост самообучается. После самообучения мост передает кадры только в сегмент назначения, уменьшая тем самым общий объем передаваемых по сети данных.

Широковещательные и многоадресные кадры также транслируются во все порты. Мост позволяет изменять логическую структуру сети при сохранении физического расположения узлов и связей между ними. Логическое деление на подсети повышает безопасность данных, ограничивая доступ к ним отдельных пользователей.

Современные мосты, как и концентраторы, укомплектованы сетевыми платами, рассчитанными обычно на четыре или восемь входов определенного типа. При наличии нескольких плат мост способен работать с сетями разных типов.

Коммутаторы (Switch) являются усовершенствованными мостами и для маршрутизации также используют адреса кадров. Каждый коммутатор оснащен специализированным процессором, благодаря чему общая производительность коммутатора превышает производительность традиционного моста, имеющего один процессорный блок. Однако в отличие от мостов, соединяющих целые сети, коммутаторы чаще всего используются для соединения отдельных компьютеров (см. рис. 9.7, г). Поэтому коммутаторы имеют гораздо больше разъемов для сетевых плат, чем мосты. Каждый порт является областью столкновений (коллизий). Чтобы предотвратить их, каждый порт коммутатора снабжен буфером для хранения пришедших кадров. Поэтому коллизии могут возникнуть только при переполнении буфера. Для предотвращения коллизий современные коммутаторы начинают пересылать кадры сразу после получения их заголовков, т.е. они не используют протоколы с ожиданием. Такие коммутаторы называют сквозными. При этом чаще всего используется аппаратная реализация алгоритма без ожидания, тогда как в мостах традиционно присутствует процессор, программно реализующий маршрутизацию с ожиданием.

Маршрутизаторы (Router) относятся к сетевому уровню модели OSI и имеют существенные отличия от мостов и стандартных концентраторов. Основная функция маршрутизатора состоит в чтении заголовков пакетов сетевых протоколов и в принятии решения о дальнейшем маршруте следования пакета. На маршрутизатор прибывает пакет, сформированный сетевым уровнем (см. на рис. 9.6 выделен темным цветом), в котором отсутствует заголовок кадров и концевик (CRC). Пакет передается программному обеспечению маршрутизатора которое анализирует заголовок пакета и в соответствии с ним выбирает дальнейший путь пакета.

Появление маршрутизаторов обусловлено ограничениями мостов и коммутаторов по топологии связей и другим показателям. Благодаря использованию составных числовых адресов (с указанием номеров подсетей, компьютеров и собственных портов) маршрутизаторы более надежно и эффективно изолируют трафик отдельных частей сети друг от друга. Кроме локализации трафика маршрутизаторы способны выполнить многие другие полезные функции, например они могут работать в сети с замкнутыми контурами, осуществляя при этом выбор рационального маршрута из нескольких возможных, а также связывать в единую сеть подсети, построенные с использованием разных сетевых технологий, например Ethernet и Х.25.

Транспортные шлюзы служат для соединения компьютеров, использующих различные транспортные протоколы, ориентированные на работу с установлением соединения, например TCP/IP и АТМ. В этом случае транспортный шлюз может копировать пакеты, одновременно приводя их к нужному формату.

Шлюзы приложени й работают с форматами и содержимым пакетов на более высоком уровне. Например, шлюз E-Mail может переводить электронные письма в формат SMS-сообщений для мобильных телефонов.

Среды передачи данных

Основной составной частью телекоммуникационных сетей является физическая среда (Medium) или среда передачи данных, по которой передаются сигналы. В качестве такой среды используются коаксиальный кабель, кабель на основе витых пар, оптоволоконный кабель и беспроводная среда (свободное пространство).