Коммуникационное оборудование что к нему относится

Коммуникационное оборудование сетей их назначение, основные функции и параметры.

К коммуникационному оборудованию (сетевым устройствам) относятся специальные устройства для соединения линий связи, усиления сигнала, образования нужной сетевой топологии, адресной пересылки данных, защиты информации и т. д.

Пассивное коммуникационное оборудование — всевозможные соединители, разъемы, терминаторы (заглушки), система портов и кабелей, оборудование для обслуживания системы портов и кабелей.

К активным оконечным сетевым устройствам относится сетевая карта (сетевой адаптер) и модем — устройства, соединяющие компьютер с линией связи. К активным промежуточным устройствам относятся:

Сетевой адаптер — это устройство, которое позволяет принимать байтовые пакеты информации и преобразовывать их в удобочитаемую форму для операционной системы, установленной на компьютере. вся компьютерная техника может общаться только путём языка нулей и единиц, или по-другому, с помощью «Бинарного кода». С приходом в наш мир сетей, компьютеры научились разговаривать и общаться между собой. Для этого используют два вида подключения:

Но просто так подключить к сети компьютер не получится. Он должен иметь определённое устройство, которое способна не просто принимать и отправлять сигналы в нужной кодировке, но также проверять их на наличие ошибок.

Для этого и был изобретён сетевой адаптер или «Network Adapter». Он, по сути, переводит электрические импульсы от такого-же адаптера в код, который понятен компьютеру. При чем между двумя конечными устройствами, может быть огромное количество коммутатором, маршрутизаторов и других сетевых устройств.

Репитер GSM — повторитель и усилитель сигналов сотовой связи (приемо — передающее устройство), предназначенный для локального расширения её зоны покрытия. Представляет собой сложное активное радиоэлектронное устройство, функционирующее в комплекте с антеннами и радиочастотными кабелями. Репитер GSM является двунаправленным усилителем, связывающим донорную антенну с сервисной антенной, одновременно с усилением производится коррекция формы сигнала. При этом донорная антенна принимает сигналы базовой станции, репитер передаёт их в усиленном виде на сервисную антенну, сервисная антенна передаёт их на телефонный аппарат абонента; ответный сигнал аппарата абонента принимается сервисной антенной, усиливается репитером и передаётся донорной антенной к базовой станции. Для правильного функционирования репитера необходимо наличие хорошей электромагнитной развязки между донорной и сервисной антеннами, для того чтобы не возник эффект самовозбуждения, когда сигнал от сервисной антенны улавливается донорной антенной, усиливается и вновь подаётся на сервисную, циркулируя таким образом по кругу. Эффект аналогичен свисту в колонках при их близком расположении к микрофону и приводит к глушению сигналов сотовой связи для всех рядом расположенных абонентов. Развязка между антеннами обеспечивается путём разнесения их на значительное расстояние, экранированием строительными конструкциями, применением направленных антенн и направлением их в разные стороны. Кроме репитеров некоторое распространение получили более совершенные устройства — Ретрансляторы GSM, в них приём и передача на антеннах производятся на разных частотных каналах, что исключает возможность возникновения самовозбуждения. Большинство современных репитеров сигнала GSM несмотря на свою простоту и надежность оснащены системой защиты от самовозбуждения. Некоторые простые модели сообщают индикацией о необходимости разноса антенн, другие — блокируют работу устройства на временные промежутки и включаются автоматически через заданные интервалы.

Репитер, ретранслятор, бустер — это синонимы для одного вида устройства, которое является двухсторонним линейным усилителем сотового сигнала. Репитер GSM является частью системы усиления сотовой связи, которая состоит:

· Донорная (внешняя) основная антенна — устанавливается на улице и принимает сигнал от базовых станций сотовых операторов и передает сигнал от абонента на базовую станцию оператора связи (двунаправленное излучение).

· Абонентские (внутренние) антенны — находятся внутри помещений и взаимодействуют с абонентскими устройствами, такими как телефоны, планшеты, модемы, роутеры.

· Кабели, разъёмы, делители мощности (разветвители) и пр.

Сетевой концентратор или Хаб — сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна.

В настоящее время почти не выпускаются — им на смену пришли сетевые коммутаторы (свитчи), выделяющие каждое подключенное устройство в отдельный сегмент. Сетевые коммутаторы ошибочно называют «интеллектуальными концентраторами».

Принцип работы

Концентратор работает на физическом уровне сетевой модели OSI , повторяет приходящий на один порт сигнал на все активные порты . В случае поступления сигнала на два и более порта одновременно возникает коллизия , и передаваемые кадры данных теряются . Таким образом , все подключенные к концентратору устройства находятся в одном домене коллизий . Концентраторы всегда работают в режиме полудуплекса , все подключенные устройства Ethernet разделяют между собой предоставляемую полосу доступа .

Характеристики сетевых концентраторов

· Количество портов — разъёмов для подключения сетевых линий, обычно выпускаются концентраторы с 4, 5, 6, 8, 16, 24 и 48 портами (наиболее популярны с 4, 8 и 16). Концентраторы с большим количеством портов значительно дороже. Однако концентраторы можно соединять каскадно друг к другу, наращивая количество портов сегмента сети. В некоторых для этого предусмотрены специальные порты.

· Скорость передачи данных — измеряется в Мбит/с, выпускаются концентраторы со скоростью 10, 100 и 1000. Кроме того, в основном распространены концентраторы с возможностью изменения скорости, обозначаются как 10/100/1000 Мбит/с. Скорость может переключаться как автоматически, так и с помощью перемычек или переключателей. Обычно, если хотя бы одно устройство присоединено к концентратору на скорости нижнего диапазона, он будет передавать данные на все порты с этой скоростью.

· Тип сетевого носителя — обычно это витая пара или оптоволокно, но существуют концентраторы и для других носителей, а также смешанные, например, для витой пары и коаксиального кабеля.

Маршрутизатор или Роутер— специализированный компьютер, который пересылает пакеты между различными сегментами сети на основе правил и таблиц маршрутизации. Маршрутизатор может связывать разнородные сети различных архитектур. Для принятия решений о пересылке пакетов используется информация о топологии сети и определённые правила, заданные администратором.

Маршрутизаторы работают на «сетевом» (третьем) уровне сетевой модели OSI, в отличие от коммутаторов (свитчей) и концентраторов (хабов), которые работают соответственно на втором и первом уровнях модели OSI.

Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в заголовке пакета, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута — пакет отбрасывается.

Существуют и другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя, фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/расшифровывание передаваемых данных и т. д.

Таблица маршрутизации может составляться двумя способами:

· статическая маршрутизация — когда записи в таблице вводятся и изменяются вручную. Такой способ требует вмешательства администратора каждый раз, когда происходят изменения в топологии сети. С другой стороны, он является наиболее стабильным и требующим минимума аппаратных ресурсов маршрутизатора для обслуживания таблицы.

· динамическая маршрутизация — когда записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации — RIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS, BGP, и др. Кроме того, маршрутизатор строит таблицу оптимальных путей к сетям назначения на основе различных критериев — количества промежуточных узлов, пропускной способности каналов, задержки передачи данных и т. п. Критерии вычисления оптимальных маршрутов чаще всего зависят от протокола маршрутизации, а также задаются конфигурацией маршрутизатора. Такой способ построения таблицы позволяет автоматически держать таблицу маршрутизации в актуальном состоянии и вычислять оптимальные маршруты на основе текущей топологии сети. Однако динамическая маршрутизация оказывает дополнительную нагрузку на устройства, а высокая нестабильность сети может приводить к ситуациям, когда маршрутизаторы не успевают синхронизировать свои таблицы, что приводит к противоречивым сведениям о топологии сети в различных её частях и потере передаваемых данных.

Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети благодаря её разделению на домены коллизий или широковещательные домены, а также благодаря фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например, для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы xDSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.

В качестве маршрутизатора может выступать как специализированное (аппаратное) устройство, так и обычный компьютер, выполняющий функции маршрутизатора. Существует несколько пакетов программного обеспечения (на основе ядра Linux, на основе операционных систем BSD) с помощью которого можно превратить ПК в высокопроизводительный и многофункциональный маршрутизатор, например, Quagga, IPFW или простой в применении PF.

Ранее маршрутизаторы часто называли шлюзами, теперь под шлюзом понимается специальный компьютер или аппаратное устройство на стыке двух сетей. Одной из функций шлюзов является перевод данных между сетями с отличающимися протоколами. Маршрутизация в шлюзах сводится только к соединению двух подсетей.

Сетевой приёмопередатчик или трансивер — устройство для передачи и приёма сигнала между двумя физически разными средами системы связи. Это приёмник-передатчик, физическое устройство, которое соединяет стык ГВМ (главной вычислительной машины) с локальной сетью, такой как Ethernet. Приёмопередатчики Ethernet содержат электронные устройства, передающие сигнал от витой пары к оптоволоконным кабелям и обнаруживающие противоречия.

Приёмопередатчик позволяет станции передавать и получать из общей сетевой среды передачи. Дополнительно, приёмопередатчики Ethernet определяют противоречия в среде и обеспечивают электрическую изоляцию между станциями. 10BASE2 и 10BASE5 приёмопередатчики подключаются напрямую к среде передачи (кабель) общая шина. Хотя первый обычно использует внутренний приёмопередатчик, встроенный в схему регулятора и тройника для подключения к кабелю, а второй (10Base5) использует отдельный внешний приёмопередатчик и AUI-кабель или приёмопередаточный кабель для подключения к регулятору. 10BASE-F, 10BASE-T, FOIRL также обычно используют внутренние приёмопередатчики. Надо сказать, что существуют также внешние приёмопередатчики для 10Base2, 10BaseF, 10baseT и FOIRL, которые могут отдельно подключаться к порту AUI или напрямую, или через AUI-кабель.

Если приёмопередатчик является связующим звеном между оптическим и медным кабелями, то его часто называют средопреобразователем.

Ретранслятор — оборудование связи, которое соединяет два или более радиопередатчика, удалённых друг от друга на большие расстояния.

В случае использования космических средств связи говорят о спутниках связи или о спутниках-ретрансляторах.

Активные ретрансляторы

Ретранслятор активный — приёмо-передающее радиотехническое устройство, располагающееся на промежуточных пунктах линий радиосвязи, усиливающее принимаемые сигналы и передающее их дальше.

В качестве промежуточного пункта может использоваться как неподвижный объект (башня радиорелейной линии, здание), так и подвижный объект (например, автомобиль, самолёт, корабль, спутник связи и т. д.), оборудованные аппаратурой ретрансляции сигнала.

Активный ретранслятор имеет антенну (или несколько антенн), радиоприёмник, радиопередатчик, источник электрического питания, средства дистанционного управления и контроля оборудования, средства автоматизации.

Современная аппаратура ретранслятора обычно выполнена на полупроводниковых приборах, однако мощные каскады передатчиков чаще конструируются с применением ламп (бегущей волны, магнетронов, клистронов и т. п.)

Широко распространенные ретрансляторы сигнала мобильной связи (такие как Aileron, D-Link, Energy, TP-Link и прочие) выполнены с использованием дуплексов, усилителей входного и выходного сигнала, приемо-передающих антенн. Системы усиления сотовой отличаются коэффициентом усиления и выходной мощностью.

В отличие от пассивных ретрансляторов, активные имеют ограничения на число линий связи и пропускную способность, определяемые его оборудованием.

Чтобы избежать взаимных помех на приёмных и передающих концах аппаратуры, применяется разделение сигналов:

Для повышения надёжности ретранслятора в него обычно встраивается система контроля, не допускающая перегрузки передатчика выходным сигналом, и резервный комплект оборудования, включаемый автоматически или дистанционно.

В проводных системах связи аналогичные устройства (отличие только в среде распространения сигнала) обычно называются повторителями, репитерами (в цифровых системах) и линейными усилителями (в аналоговых). В смешанных и комбинированных сетях эти термины (ретранслятор, репитер, повторитель, линейный усилитель) могут применяться как обобщающие синонимы в соответствующем контексте.

Пассивные ретрансляторы

Ретранслятор пассивный — устройство, определённой формы механическая конструкция, электропроводящая среда или небесное тело заранее известной или специально созданной формы, способное рассеивать или направленно отражать электромагнитное излучение рабочего диапазона частот линии связи и используемое в качестве промежуточного пункта этой линии.

В отличие от активных устройств, пассивные отражатели успешно обслуживают сети связи из практически неограниченного числа линий с различными частотами радиосигналов, так как взаимные помехи на отражателе с линейными характеристиками отсутствуют.

При работе через пассивный ретранслятор необходимый уровень перепринимаемого сигнала обеспечивают:

· увеличением мощности радиопередатчика

· увеличением размеров и эффективности антенн передающей и принимающей станций

· сужением используемой полосы частот

· понижением скорости передачи информации.

На линиях радиорелейной связи в качестве таких ретрансляторов используются плоские и Уголковые отражатели, антенные системы (зеркальные антенные комплексы).

В космической связи применяются пассивные спутники связи. Таков, в частности, американский «Эхо-2», представляющий собой надувной шар диаметром 40 м из полимерной плёнки, покрытый алюминием.

Исследуется возможность применения искусственных облаков из паров металла, ионизируемых солнечным излучением или радиоизлучением с Земли.

Также неоднократно проводились эксперименты по использованию поверхности Луны.

В отношении пассивных ретрансляторов применяется также термин «зеркало», вне зависимости от их практической конструкции.

Пояс иголок

Пояс иголок — искусственное космическое образование, созданное на околоземной орбите из большого количества коротких кусков тонкой металлической проволоки, выброшенных из контейнера искусственного спутника Земли;

Основное применение — может служить пассивным ретранслятором с ненаправленным рассеянием. Два пояса иголок на высоте около 4000 км — в экваториальной и полярной плоскостях — обеспечивают связь между любыми наземными пунктами.

Служит такой ретранслятор несколько лет, чрезвычайно надёжен и дешёв, однако:

· обладает малой предельной скоростью передачи сообщения (из-за очень большой протяжённости в пространстве).

· опасен для других космических объектов.

· для эффективного использования требуются значительные мощности наземных передатчиков.

Межсетевой экран (брандмауэр) — это шлюз, фильтрующий трафик, поступающий в сеть, для борьбы с несанкционированным доступом из внешних по отношению к ней сетей.

3.5. Коммуникационное оборудование

Пассивное коммуникационное оборудование — всевозможные соединители, разъемы, терминаторы (заглушки) и т. д. К активным оконечным сетевым устройствам относится сетевая карта (сетевой адаптер) и модем — устройства, соединяющие компьютер с линией связи. К активным промежуточным устройствам (на рис. 10 узлы, обозначенные символом «x») относятся:

повторители и концентраторы — простейшие устройства для усиления сигнала и образования сетевых топологий «звезда» и «дерево»;

мосты и коммутаторы — устройства с функциями концентраторов, дополнительно выполняющие коммутацию (соединение) между станцией-источником и станцией-приемником для увеличения эффективной пропускной способности сети;

маршрутизаторы (роутеры) — сложные программируемые устройства, выполняющие функции маршрутизации — поиска оптимального пути прохождения данных, соединения сетей различных технологий.

Межсетевой экран (брандмауэр) — это шлюз, фильтрующий трафик, поступающий в сеть, для борьбы с несанкционированным доступом из внешних по отношению к ней сетей.

3.6. Модель межсетевого взаимодействия iso/osi

Изложенный в данном пункте материал предназначен для более глубокого понимания процессов сетевого взаимодействия и является первой темой, изучаемой будущими разработчиками сетевого программного обеспечения, сетевым инженерами и системными администраторами.

Поскольку задача передачи информации на большие расстояния и между большим количеством станций сложнее проблемы ввода-вывода в отдельно стоящем компьютере, эта задача разбивается на отдельные подзадачи различного уровня. Процесс разбиения задачи на подзадачи называется её декомпозицией.

Международная Организация по Стандартам (International Standards Organization, ISO) разработала модель, которая определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какую работу должен делать каждый уровень. Эта модель называется моделью взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) или моделью ISO/OSI.

Рис. 11 Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI.

Опишем кратко процесс передачи информации в компьютерных сетях, опираясь на модель OSI (рис. 11).

Уровни 1-2 — это, в основном, коммуникационное оборудование и их драйверы. Уровень 3 представлен маршрутизаторами и сетевым программным обеспечением. Уровни 4-7 — различные сетевые программы.

При появлении в Вычислительной системе 1 (ВС1) необходимости передачи информации по сети для Вычислительной системы 2 (ВС2) сетевая программа в ВС1 автоматически передает ее вниз по уровням, начиная с прикладного. Формат данных, правила их преобразования при переходе между двумя соседними уровнями называются интерфейсом.

При переходе на представительский уровень сообщение преобразуется другой служебной программой. К нему добавляется различная служебная информация в виде заголовков и иногда концевиков, содержащих, в числе прочего, информацию для контроля правильности доставки. Сообщение также может различным образом кодироваться. Затем сообщение передается программе сеансового уровня, на котором также происходит вложение сообщения в «конверт» из заголовка и концевика. Такой процесс вложения называется инкапсуляцией сетевых блоков данных.

То же происходит на транспортном и сетевом уровнях. Здесь для эффективной передачи по сети сообщение может быть разбито на более мелкие блоки — пакеты. В заголовки пакетов, в числе прочего, включается такая важнейшая для доставки информация, как адрес узла назначения — какой станции нужно доставить пакет.

На канальном уровне блоки данных имеют название кадры. На физическом уровне информация кодируется в электромагнитные сигналы, которые передаются по линиям связи. При приеме сигнала в ВС2 происходит обратное прохождение информации по уровням от 1 до 7. Программы и аппаратура ВС2 преобразуют информацию согласно установленным правилам. После прикладного уровня сообщение приобретает вид, пригодный для использования программами или пользователем.

Таким образом, сетевым программам и драйверам каждого из уровней 2-7 не нужно вникать в подробности проблем доставки нижних уровней. Программы ВС1 работают с такими же программами в ВС2, используя виртуальную связь, каждая на своем уровне. Формат данных, правила их передачи между двумя узлами на одном уровне называются сетевым протоколом. Компьютеры с различными протоколами несовместимы для передачи данных. Виды сетевых протоколов будут описаны ниже в этой главе.

Стеком (семейством) протоколов называется стандартизованный набор протоколов, охватывающий нескольких уровней. Раньше фирмы выпускали компьютеры и сетевое оборудование, поддерживающие только свои стеки протоколов, из-за чего возникали проблемы несовместимости. Сейчас все популярные стеки протоколов стали включаться в состав сетевых операционных систем различных производителей. Наиболее распространенные стеки коммуникационных протоколов — TCP/IP, NetBIOS/SMB, IPX/SPX.

Рассмотрим назначение и функции каждого уровня модели OSI более детально. Рекомендуется также доступное объяснение, приведенное в работе [4].

1) Физический уровень 1)определяет электротехнические, механические, процедурные и функциональные характеристики активации, поддержания и дезактивации физического канала связи между конечными системами. Спецификации физического уровня определяют такие характеристики, как уровни напряжений, синхронизацию изменения напряжений, физическую (битовую) скорость передачи информации, максимальные расстояния передачи информации, физические соединители и другие аналогичные характеристики.

Этот уровень имеет дело с передачей сигналов по физическим каналам, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара или оптоволоконный кабель. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие, как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, такие как требования к фронтам импульсов, уровням напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь стандартизуются типы разъемов и назначение каждого контакта.

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются оконечными активными сетевыми устройствами — сетевой картой и модемом. Повторители являются единственным типом оборудования, которое работает только на физическом уровне.

Примером протокола физического уровня может служить спецификация 10Base-T технологии Ethernet, которая определяет в качестве используемого кабеля неэкранированную витую пару категории 3 с волновым сопротивлением 100 Ом, разъем RJ-45, максимальную длину физического сегмента 100 метров, манчестерский код для представления данных на кабеле, и другие характеристики среды и электрических сигналов.

2) Канальный уровень (формально называемый информационно-канальным уровнем) обеспечивает надежный транзит данных через физический канал. Выполняя эту задачу, канальный уровень решает вопросы физической адресации (в противоположность сетевой, логической адресации), топологии сети, линейной дисциплины (каким образом конечной системе использовать сетевой канал), уведомления о неисправностях, упорядоченной доставки блоков данных и управления потоком информации.

Так как на физическом уровне пересылаются просто сигналы, при этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются (разделяются) попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой его задачей является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами (frame). Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность битов в начало и конец каждого кадра, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов.

3) Сетевой уровень — это комплексный уровень, который обеспечивает возможность соединения и выбор маршрута между двумя конечными узлами, подключенными к разным «подсетям», которые могут находиться в разных географических пунктах.

Так как две конечные системы, желающие организовать связь, может разделять значительное географическое расстояние и множество подсетей, важнейшая задача сетевого уровня — маршрутизация. Протоколы маршрутизации выбирают оптимальные маршруты через последовательность соединенных между собой подсетей.

Протокол канального уровня обеспечивает доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией (звезда, кольцо, дерево). Это очень жесткое ограничение, которое не позволяет строить сети с развитой структурой (ячеистые, смешанные), например, сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют избыточные связи между узлами. Для того чтобы с одной стороны сохранить простоту процедур передачи данных для типовых топологий, а с другой стороны допустить использование произвольных топологий, вводится дополнительный сетевой уровень.

На этом уровне вводится более узкое понятие «сеть». В данном случае термин сеть (или подсеть) означает совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии с одной из типовых топологий и использующих для передачи данных один из протоколов канального уровня, определенный для этой топологии.

Таким образом, внутри сети доставка данных регулируется канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень. Блоки данных сетевого уровня принято называть «пакетами» (packet). При организации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие «номер сети». В этом случае адрес получателя состоит из номера сети и номера компьютера в этой сети.

Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами.Маршрутизатор — это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Для того чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач («хопов» – hops) между сетями, каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет.

Проблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией, и ее решение является главной задачей сетевого уровня. Эта проблема осложняется тем, что самый короткий путь не всегда самый лучший. Часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных по этому маршруту; оно зависит от пропускной способности каналов связи и интенсивности трафика, которая может изменяться с течением времени. Некоторые алгоритмы маршрутизации пытаются приспособиться к изменению нагрузки, в то время как другие принимают решения на основе средних показателей за длительное время. Выбор маршрута может осуществляться и по другим критериям, например, надежности передачи.

На сетевом уровне определяется два вида протоколов. Первый вид определяет правила передачи пакетов конечных узлов. Другой вид протоколов — служебные протоколы обмена маршрутной информацией, с помощью которых маршрутизаторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений.

Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями операционной системы, а также программными и аппаратными средствами маршрутизаторов. Начиная с транспортного уровня, все вышележащие протоколы реализуются программными средствами, обычно включаемыми в состав сетевой операционной системы.

Примерами протоколов сетевого уровня являются протокол межсетевого взаимодействия IP стека TCP/IP и протокол межсетевого обмена пакетами IPX стека Novell.

4) Транспортный уровень. Граница между транспортным и сеансовым уровнями может быть представлена как граница между протоколами прикладного уровня и протоколами низших уровней. В то время как прикладной, представительский и сеансовый уровни заняты прикладными вопросами, четыре низших уровня решают проблемы транспортировки данных.

Канальный уровень занимается доставкой данных, сетевой — маршрутизацией, общая задача 2 и 3 уровня — доставка пакета к станции назначения. Одной из важнейших задач 4-го, транспортного уровня является доставка пакета нужному процессу, запущенному на данной станции, так как таких процессов может быть несколько.

Транспортный уровень пытается обеспечить услуги по транспортировке данных, которые избавляют высшие слои от необходимости вникать в ее детали. В частности, заботой транспортного уровня является решение таких вопросов, как выполнение надежной транспортировки данных через объединенную сеть. Предоставляя надежные услуги, транспортный уровень обеспечивает механизмы для установки, поддержания и упорядоченного завершения действия виртуальных каналов, систем обнаружения и устранения неисправностей транспортировки и управления информационным потоком (с целью предотвращения переполнения системы данными из другой системы).

На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, существуют и такие, которые предпочитают сразу иметь дело с надежным соединением. Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням стека — прикладному и сеансовому — передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется.

В качестве примера транспортных протоколов можно привести протоколы TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека Novell.

5) Сеансовый уровень устанавливает, управляет и завершает сеансы взаимодействия между прикладными задачами. Сеансы состоят из диалога между двумя или более объектами представления (сеансовый уровень обеспечивает своими услугами представительский уровень). Сеансовый уровень синхронизирует диалог между объектами представительского уровня и управляет обменом информации между ними. В дополнение к основной регуляции диалогов (сеансов) сеансовый уровень предоставляет средства для отправки информации, класса услуг и уведомления в исключительных ситуациях о проблемах сеансового, представительского и прикладного уровней.

Сеансовый уровень обеспечивает управление диалогом для того, чтобы фиксировать, какая из сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, вместо того, чтобы начинать все с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется

6) Представительский уровень отвечает за то, чтобы информация, посылаемая из прикладного уровня одной системы, была читаемой для прикладного уровня другой системы. В случаях необходимости уровень представления выполняет преобразование форматов данных в некоторый общий формат представления, а на приеме, соответственно, выполняет обратное преобразование. Таким образом, прикладные уровни могут преодолеть, например, синтаксические различия в представлении данных. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных сервисов. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.

7) Прикладной уровень — это самый близкий к пользователю уровень OSI. Прикладной уровень идентифицирует и устанавливает наличие предполагаемых партнеров для связи, синхронизирует совместно работающие прикладные программы, а также устанавливает соглашение по процедурам устранения ошибок и управления целостностью информации. Прикладной уровень также определяет, имеется ли в наличии достаточно ресурсов для предполагаемой связи.

Прикладной уровень — это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).

Существует очень большое разнообразие сервисов прикладного уровня. Приведем в качестве примеров протоколов прикладного уровня хотя бы несколько наиболее распространенных реализаций файловых сервисов: NCP в операционной системе Novell NetWare, SMB в Microsoft Windows NT, NFS, FTP и TFTP, входящие в стек TCP/IP.

Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети, либо к функциям, ориентированным на работу с приложениями.

Три нижних уровня — физический, канальный и иногда сетевой — являются сетезависимыми, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети, с используемым коммуникационным оборудованием. Например, переход на оборудование FDDI означает полную смену протоколов физического и канального уровня во всех узлах сети.

Три верхних уровня — сеансовый, уровень представления и прикладной — ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети и являютсясетезависимыми. На протоколы этих уровней не влияют никакие изменения в топологии сети, замена оборудования или переход на другую сетевую технологию. Так, переход от Ethernet на высокоскоростную технологию АТМ не потребует никаких изменений в программных средствах, реализующих функции прикладного, представительного и сеансового уровней.

Транспортный и сетевой уровни являются промежуточными, они скрывают все детали функционирования нижних уровней от верхних уровней. Это позволяет разрабатывать приложения, независящие от технических средств, непосредственно занимающихся транспортировкой сообщений.

Рис. 11 показывает уровни модели OSI, на которых работают различные элементы сети. Компьютер с установленной на нем сетевой ОС, взаимодействует с другим компьютером с помощью протоколов всех семи уровней. Это взаимодействие компьютеры осуществляют через различные коммуникационные устройства: концентраторы, модемы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры. В зависимости от типа, коммуникационное устройство может работать либо только на физическом уровне (повторитель), либо на физическом и канальном (мост и коммутатор), либо на физическом, канальном и сетевом, иногда захватывая и транспортный уровень (маршрутизатор).

Модель OSI представляет наиболее общую модель коммуникаций. Существуют другие модели и связанные с ними конкретные стеки протоколов, которые отличаются количеством уровней, их функциями, форматами сообщений, сервисами, предоставляемыми на верхних уровнях и прочими параметрами.

Эталонная модель OSI не является реализацией конкретной сети. Она только определяет функции каждого уровня. В этом отношении она напоминает план для постройки корабля. Точно так же, как для выполнения фактической работы по плану могут быть заключены контракты с любым количеством кораблестроительных компаний, любое число поставщиков сети могут построить протокол реализации по спецификации протокола. И если этот план не будет предельно понятным, корабли, построенные различными компаниями, пользующимися одним и тем же планом, пусть незначительно, но будут отличаться друг от друга. Примером самого незначительного отличия могут быть гвозди, забитые в разных местах.

Чем объясняется разница в реализациях одного и того же плана корабля (или спецификации протокола)? Частично эта разница вызвана невозможностью учесть в спецификации все возможные детали реализации. Кроме того, разные люди, реализующие один и тот же проект, всегда интерпретируют его немного по-разному. И, наконец, неизбежные ошибки реализации приводят к тому, что изделия разных реализаций отличаются исполнением. Этим объясняется то, что реализация протокола одной компании не всегда взаимодействует с реализацией этого же протокола, осуществленной другой компанией.

Коммуникационное оборудование

коммуникационное оборудование — Виды коммуникационного оборудования Технические средства компьютерных сетей включают в себя различные функциональные группы оборудования: средства линий передачи данных (кабель "витая пара", оптоволоконный и пр.) реализуют собственно… … Справочник технического переводчика

Спецификация PC99 — Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон. PC99 одна из спецификаций PC System Design Guide, которая представляет собой рекомендации и тр … Википедия

Мониторинг и анализ сетей — Мониторинг сетей целенаправленное воздействие на сеть, осуществляемое для организации ее функционирования по заданной программе: включение и отключение системы, каналов передачи данных, терминалов, диагностика неисправностей, сбор… … Википедия

Чехов (город в Московской обл.) — Город Чехов Флаг Герб … Википедия

Чехов (город) — Город Чехов Флаг Герб … Википедия

Codan — Limited Тип Public company Год основания 1 июля 1959 (под настоящим именем с 1970) Расположение … Википедия

ГОСТ Р 53394-2009: Интегрированная логистическая поддержка. Основные термины и определения — Терминология ГОСТ Р 53394 2009: Интегрированная логистическая поддержка. Основные термины и определения оригинал документа: Interactive Electronic Technical Publication 3.3.12 Определения термина из разных документов: Interactive Electronic… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Nokia — У этого термина существуют и другие значения, см. Nokia (значения). Nokia … Википедия

Средства автоматизации и связи — программно вычислительные единицы и комплексы (общего и специального назначения), средства вычислительной техники и коммуникационное оборудование (серверное оборудование, рабочие станции, персональные компьютеры, АТС, каналы связи и канальное… … Толковый словарь «Инновационная деятельность». Термины инновационного менеджмента и смежных областей

массив электропитания — [Интент] Для индивидуальных пользователей единственным устройством, реально нуждающимся в такой защите, является компьютер. В корпоративной среде, кроме ПК, в обеспечении качественного электропитания нуждаются серверы, коммуникационное… … Справочник технического переводчика

Телекоммуникационное оборудование: разбираемся в терминологии и основных отличиях

Сетевое или телекоммуникационное оборудование – класс технических устройств по обеспечению работоспособности различных типов компьютерной сети. Почти в каждую компьютерной сети есть три основных устройства – роутер, коммутатор и межсетевой экран. Каждый вид сетевого оборудования играет свою роль на определенном уровне.

Перечисленные устройства отличаются друг от друга по функционалу, но некоторые отдельно взятые опции могут быть интегрированы в одно оборудование. Путаницу вызывают и разные названия одних и тех же устройств, из-за чего некоторые пользователи испытывают трудности с определением отличий. Например, нередко путают коммутатор с концентратором или маршрутизатор с роутером. Рассмотрим подобнее эти технические устройства и их назначения.

Типы сетевого оборудования

Все оборудование для сетей делят на две группы – активное и пассивное. Устройства из первой группы работают от электричества, но самое главное – принимают активное участие в процессах обработки и передачи данных между другим элементами сети. Фактически такие устройства берут на себя задачу передачи, сортировки и группировки информации. Задача пассивных телекоммуникационных устройств понятна из одного названия: они не принимают активного участия в обработке и передачи данных, но создают условия для работоспособности сети. В эту группу относят розетки, коннекторы, патч-корды, муфты, кроссы и тому подобное.

Коммутатор или свитч

Коммутатор или свитч — устройство, создающее связь между всеми узлами сети с целью организации общей системы и обеспечения доступа пользователя сети ко всем ресурсам.

Чтобы понять роль коммутатора, достаточно представить путепроводы, которые сходятся в одном центральном месте. В компьютерной сети именно свитч является таким центром.

С его помощью не составит труда соединить несколько узлов (компьютеры, мобильные телефоны, любое сетевое оборудование) с тем условием, что данное соединение не выйдет за пределы сегментов сети.

Хаб или концентратор

Хаб (от анг. Hub) или же сетевой концентратор. Если перевести Hub с английского на русский язык, то получим «узел», «разветвление» или «развилка». Нужен с той целью, чтобы объединить компьютеры и физические серверы отдельно взятой компании в единую локальную сеть. Количество допустимых к подключению устройств зависит от числа разъемов/портов на корпусе сетевого концентратора.

Важно понимать разницу между хабом и коммутатором. Любой концентратор – простое и в некотором роде примитивное оборудование. Поступающий пакет данных хаб отправляет каждому подключенному устройству. Конечный ПК или сервер самостоятельно определяет, является ли он адресатом или нет. Если устройство не выступает таковым, то пакет попросту уничтожается. Подобная методика передачи данных отнюдь не практичная.

Разница между концентратором и коммутатором достаточно ощутимая: последний передает пакет данных конкретному адресату, когда хаб этого не делает.

Роутер или маршрутизатор

Многие задаются вопросом, в чем разница между роутером и маршрутизатором? На самом деле, это одно и то же устройство. Он нужен для установления связи между глобальной и локальной сетью. Это полноценный сетевой компьютер, оснащенный минимум одним сетевым интерфейсом. Маршрутизатором называют данное устройство не просто так.

Кроме того, что в переводе с английского router означает «маршрутизатор» так еще это оборудование занимается распределением трафика. Роутер пересылает пакеты с данными разным сегментам сети, а также принимает решение об отправке данных на основании заданных администратором параметров и информации о топологии сети. Настраивается роутер посредством специального ПО или веб-интерфейса.

Любой маршрутизатор оснащен WAN-портом, обеспечивающим подключение к внешнему источнику связи для выхода в Интернет. Модели роутера премиального класса могут иметь встроенный межсетевой экран, который администратор может настроить по своему усмотрению.

Межсетевой экран или Firewall

Любая сеть нуждается в надежной защите. Если защиты не будет, то высока вероятность столкнуться с различного рода неприятностями – взломом и потерей данных. С целью обеспечения защиты был создан межсетевой экран (МСЭ), осуществляющий мониторинг входящего и исходящего трафика. Администратором устанавливается определенный набор правил, в соответствии с которыми и действует Firewall. Решение может быть таким – пропустить или заблокировать определенный трафик.

Межсетевой экран устанавливают в качестве первой оборонной линии компьютерной сети. Причем с этой задачей он справляется уже более 25 лет. В его задачу входит установка барьера между внутренними сетями с доверием и сетями без доверия – интернет.

Сегодня известно несколько разновидностей межсетевого экрана. Одни представлены в качестве специального ПО и сервисов, они схожи на работу прокси-сервера, соединяющего две сети. Другие являются программно-аппаратным комплексом. Аппаратный межсетевой экран – специальное техническое оборудование, у которого процессор, материнская плата и другие составляющие спроектированы под задачи обработки трафика. Для обеспечения более серьезного уровня сетевой безопасности применяются решения по защите от DDoS-атак.

Отличия сетевых устройств

Теперь можно подытожить все вышесказанное.

Коммутатор (свитч) – создает условия для построения локальных сетей. Взаимодействует с таблицей коммутации и MAC-адресами. Обычно настраивается через консоль. Работа коммутатора происходит на канальном уровне, а общение происходит с помощью кадров. Не может являться DHCP-сервером, раздающим IP-адреса. Как правило, устанавливается на предприятиях, где есть необходимость одновременно подключить несколько сетевых устройств и ПК. Бессмыслен в домашних условиях, поскольку он не предназначен для взаимодействия с глобальной сетью.

Сетевой концентратор (хаб) – устаревшее устройство, которое при отправке сообщения направляет его на все подключенное сетевое оборудование. Функционирует примитивно и не отличается какой-либо сложностью настроек.

Роутер (маршрутизатор) – имеет уже большой перечень настроек. Применяется с целью выстраивания локальной сети и для работы шлюза. Возможно его взаимодействие с несколькими сетями и грамотное распределение трафика. Используется повсеместно: дома, офис, при размещении серверов в дата-центре. Часто применяется для распределения трафика между несколькими сетями.

Межсетевой экран (Firewall) отделяет локальную сеть от глобальной. Кроме того, он может быть использован для решения такой задачи, как сегментирование данных повышенной важности от данных не особо важных. Это в какой-то мере обеспечивает защищенность от внутреннего вторжения.

Понимание основных отличий играет принципиально важное значение в вопросе выбора подходящего оборудования для компьютерной сети.