Устаткування для сервера локальної мережі. Устаткування для мереж. Активне та пасивне обладнання

Відповідно до ГОСТ Р 51513-99, активне обладнання - це обладнання, що містить електронні схеми, що отримує живлення від електричної мережі або інших джерел та виконує функції посилення, перетворення сигналів та інші. Це означає здатність такого обладнання обробляти сигнал за спеціальними алгоритмами. У мережах відбувається пакетна передача даних, кожен пакет даних містить також технічну інформацію: відомості про його джерело, мету, цілісність інформації та інші, що дозволяють доставити пакет за призначенням. Активне мережеве обладнання не тільки вловлює і передає сигнал, але й обробляє цю технічну інформацію, перенаправляючи і розподіляючи потоки, що надходять відповідно до вбудованих в пам'ять пристрою алгоритмів. Ця «інтелектуальна» особливість, поряд із живленням від мережі, є ознакою активного обладнання. Наприклад, до складу активного обладнання включаються такі типи приладів:

мережевий адаптер- плата, яка вставляється в комп'ютер і забезпечує його підключення до ЛОМ

репітер- прилад, як правило, з двома портами, призначений для повторення сигналу з метою збільшення довжини мережного сегмента

концентратор(Активний хаб, багатопортовий репітер) - прилад з 4-32 портами, що використовується для об'єднання користувачів в мережу

міст - прилад з 2 портами, що зазвичай використовується для об'єднання кількох робочих груп ЛОМ, дозволяє здійснювати фільтрацію мережевого трафіку, розбираючи мережеві (MAC) адреси

комутатор (світч)- прилад з кількома (4-32) портами, що зазвичай використовується для об'єднання кількох робочих груп ЛОМ (інакше називається багатопортовий міст)

маршрутизатор(Роутер) - використовується для об'єднання кількох робочих груп ЛОМ, дозволяє здійснювати фільтрацію мережевого трафіку, розбираючи мережеві (IP) адреси

медіаконвертер- прилад, як правило, з двома портами, що зазвичай використовується для перетворення середовища передачі даних (коаксіал-кручена пара, кручена пара-оптоволокно)

мережевий трансівер- прилад, як правило, з двома портами, який зазвичай використовується для перетворення інтерфейсу передачі даних (RS232-V35, AUI-UTP).

Зазначимо, деякі фахівці не включають до складу активного обладнання повторювач (репітер) і концентратор (хаб), оскільки ці пристрої просто повторюють сигнал збільшення відстані з'єднання чи топологічного розгалуження та обробки його за якимось алгоритмам не проводять. Але керовані хаби і при цьому підході відносяться до активного мережного обладнання, оскільки можуть бути наділені «інтелектуальною особливістю».

Пасивне мережеве обладнання

ГОСТ Р 51513-99 визначає пасивне обладнання, як обладнання, яке не отримує живлення від електричної мережі або інших джерел, та виконує функції розподілу або зниження рівня сигналів. Наприклад, кабельна система: кабель (коаксіальний і кручена пара), вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45), патч-панель, балун для коаксіальних кабелів (RG-58) і т. д. Також, до пасивного обладнання іноді відносять обладнання траси для кабелів: кабельні лотки, монтажні шафи та стійки, телекомунікаційні шафи.

Розглянемо докладніше активне мережеве обладнання:

Функції та характеристики мережевих адаптерів

Мережевий адаптер (Network Interface Card (або Controller), NIC) разом зі своїм драйвером реалізує другий, канальний рівень моделі відкритих систем (OSI) у кінцевому вузлі мережі – комп'ютері. Більш точно, в мережній операційній системі пара адаптер і драйвер виконує тільки функції фізичного та MAC-рівнів, тоді як рівень LLC зазвичай реалізується модулем операційної системи, єдиним для всіх драйверів і мережевих адаптерів. Власне так воно і повинно бути відповідно до моделі стека протоколів IEEE 802. Наприклад, в ОС Windows NT рівень LLC реалізується в модулі NDIS, загальному для всіх драйверів мережевих адаптерів, незалежно від того, яку технологію підтримує драйвер.

Мережевий адаптер спільно з драйвером виконують дві операції: передачу та прийом кадру. Передача кадру з комп'ютера в кабель складається з наведених нижче етапів (деякі можуть бути відсутні, залежно від прийнятих методів кодування):

Прийом кадру даних LLC через міжрівневий інтерфейс разом із адресною інформацією MAC-уровня. Зазвичай, взаємодія між протоколами всередині комп'ютера відбувається через буфери, розташовані в оперативній пам'яті. Дані передачі у мережу поміщаються у ці буфери протоколами верхніх рівнів, які витягують їх з дискової пам'ятіабо з файлового кешу за допомогою підсистеми введення-виводу операційної системи.

Оформлення кадру даних MAC-рівня, який інкапсулюється кадр LLC (з відкинутими прапорами 01111110). Заповнення адрес призначення та джерела, обчислення контрольної суми.

Формування символів кодів під час використання надлишкових кодів типу 4В/5В. Скремблювання кодів для більш рівномірного спектра сигналів. Цей етап використовується не у всіх протоколах – наприклад, технологія Ethernet 10 Мбіт/с обходиться без нього.

Видача сигналів у кабель відповідно до прийнятого лінійного коду - манчестерського, NRZI, MLT-3 тощо.

Прийом кадру з кабелю комп'ютер включає такі действия:

Прийом із кабелю сигналів, що кодують бітовий потік.

Виділення сигналів на тлі шуму. Цю операцію можуть виконувати різні спеціалізовані мікросхеми або сигнальні DSP процесори. В результаті в приймачі адаптера утворюється деяка бітова послідовність, що з великим ступенем ймовірності збігається з тією, яка була надіслана передавачем.

Якщо дані перед відправкою в кабель піддавалися скремблированию, вони пропускаються через дескремблер, після чого в адаптері відновлюються символи коду, надіслані передавачем.

Перевіряє контрольну суму кадру. Якщо вона неправильна, то кадр відкидається, а через міжрівневий інтерфейс нагору протоколу LLC передається відповідний код помилки. Якщо контрольна сумавірна, то з MAC-кадра витягується кадр LLC і передається через міжрівневий інтерфейс вгору протоколу LLC. Кадр LLC міститься у буфер оперативної пам'яті.

Розподіл обов'язків між мережним адаптером та його драйвером стандартами не визначається, тому кожен виробник вирішує це питання самостійно. Зазвичай мережні адаптери поділяються на адаптери клієнтських комп'ютерів і адаптери для серверів.

У адаптерах для клієнтських комп'ютерів значна частина роботи перекладається драйвер, тим самим адаптер виявляється простіше і дешевше. Недоліком такого підходу є високий рівень завантаження центрального процесора комп'ютера рутинними роботами з передачі кадрів з оперативної пам'яті комп'ютера в мережу. Центральний процесор змушений займатися цією роботою замість виконання прикладних завдань користувача.

Тому адаптери, призначені для серверів, зазвичай постачаються власними процесорами, які самостійно виконують більшу частину роботи з передачі кадрів з оперативної пам'яті в мережу та у зворотному напрямку. Прикладом такого адаптера може бути мережний адаптер SMC EtherPower із вбудованим процесором Intel i960.

Залежно від того, який протокол реалізує адаптер, адаптери діляться на Ethernet-адаптери, Token Ring-адаптери, FDDI-адаптери тощо. концентратора, багато адаптери Ethernet сьогодні підтримують дві швидкості роботи і мають у своїй назві приставку 10/100. Цю властивість деякі виробники називають авточутливістю.

Перед встановленням комп'ютера необхідно конфігурувати мережний адаптер. При конфігуруванні адаптера зазвичай задаються номер переривання IRQ, що використовується адаптером, номер каналу прямого доступу до пам'яті DMA (якщо адаптер підтримує режим DMA) та базову адресу портів вводу-виводу.

Якщо мережний адаптер, апаратура комп'ютера та операційна система підтримують стандарт Plug-and-Play, конфігурування адаптера та його драйвера здійснюється автоматично. В іншому випадку потрібно спочатку налаштувати мережний адаптер, а потім повторити параметри конфігурації для драйвера. У загальному випадку деталі процедури конфігурування мережного адаптера та його драйвера багато в чому залежать від виробника адаптера, а також від можливостей шини, для якої розроблений адаптер.

Якщо мережний адаптер працює некоректно, може відбуватися флапінг порту.

Репітер (повторювач)

Однією з перших завдань, що стоїть перед будь-якою технологією транспортування даних, є можливість передачі на максимально велику відстань. Фізичне середовище накладає цей процес своє обмеження - рано чи пізно потужність сигналу падає, і прийом стає неможливим. Але ще більше значення має те, що спотворюється «форма сигналу» - закономірність, відповідно до якої миттєве значення рівня сигналу змінюється у часі. Це відбувається внаслідок того, що дроти, якими передається сигнал, мають власну ємність та індуктивність. Електричні та магнітні поля одного провідника наводять ЕРС в інших провідниках (довга лінія).

Звичне для аналогових системпосилення не підходить для високочастотних цифрових сигналів. Зрозуміло, при його використанні якийсь невеликий ефект може бути досягнутий, але зі збільшенням відстані викривлення швидко порушать цілісність даних.

Проблема не нова, і у таких ситуаціях застосовують не посилення, а повторення сигналу. При цьому пристрій на вході повинен приймати сигнал, далі розпізнавати його початковий вигляд, і генерувати його на виході точну копію. Така схема теоретично може передавати дані на скільки завгодно великі відстані(Якщо не враховувати особливості поділу фізичного середовища в Ethernet).

Спочатку в Ethernet використовувався коаксіальний кабель з топологією "шина", і потрібно було з'єднувати між собою лише кілька протяжних сегментів. Для цього зазвичай використовувалися повторювачі (repeater), що мали два порти. Дещо пізніше з'явилися багатопортові пристрої, звані концентраторами (concentrator). Їх фізичний сенс був такий самий, але відновлений сигнал транслювався на всі активні порти, крім того, з якого прийшов сигнал.

З появою протоколу 10baseT (крученої пари) для уникнення термінологічної плутанини багатопортові повторювачі для кручений пари стали називатися мережевими концентраторами(хабами), а коаксіальні - повторювачами (репітерами), принаймні, у російськомовній літературі. Ці назви добре прижилися і використовуються зараз дуже широко.

Мережевий концентратор

Концентратор працює на першому (фізичному) рівні мережевої моделі OSI, ретранслюючи вхідний сигнал з одного з портів у сигнал на всі інші (підключені) порти, реалізуючи таким чином властиву Ethernet топологію загальна шина, c поділом пропускної здатності мережі між усіма пристроями та роботою в режимі напівдуплексу. Колізії (тобто спроба двох і більше пристроїв розпочати передачу одночасно) обробляються аналогічно мережі Ethernetна інших носіях - пристрої самостійно припиняють передачу та відновлюють спробу через випадковий проміжок часу, говорячи сучасною мовою, концентратор об'єднує пристрої в одному домені колізій.

Мережевий концентратор також забезпечує безперебійну роботу мережі при відключенні пристрою від одного з портів або пошкодження кабелю, на відміну, наприклад, від мережі на коаксіальному кабелі, яка припиняє роботу повністю.

Мережевий комутатор

Комутатор зберігає у пам'яті (т.зв. асоціативної пам'яті) таблицю комутації, у якій вказується відповідність MAC-адреси вузла порту комутатора. При включенні комутатора ця таблиця порожня, і працює у режимі навчання. У цьому режимі дані, що надходять на який-небудь порт, передаються на всі інші порти комутатора. При цьому комутатор аналізує кадри (кадри) і, визначивши MAC-адресу хоста-відправника, заносить його в таблицю на деякий час. Згодом, якщо на один з портів комутатора надійде кадр, призначений для хоста, MAC-адреса якого вже є в таблиці, цей кадр буде переданий тільки через порт, вказаний в таблиці. Якщо MAC-адреса хоста-одержувача не асоційований з будь-яким портом комутатора, то кадр буде відправлено на всі порти, за винятком того порту, з якого він був отриманий. Згодом комутатор будує таблицю всіх активних MAC-адрес, у результаті трафік локалізується. Варто відзначити малу латентність (затримку) та високу швидкість пересилання на кожному порту інтерфейсу.

Режими комутації:

Існує три способи комутації. Кожен із них - це комбінація таких параметрів, як час очікування та надійність передачі.

З проміжним зберіганням (Store and Forward). Комутатор читає всю інформацію у кадрі, перевіряє його відсутність помилок, вибирає порт комутації і після цього посилає до нього кадр.

Наскрізний (cut-through). Комутатор зчитує в кадрі лише адресу призначення і виконує комутацію. Цей режим зменшує затримки передачі, але в ньому немає методу виявлення помилок.

Безфрагментний (fragment-free) або гібридний. Цей режим є модифікацією наскрізного режиму. Передача здійснюється після фільтрації фрагментів колізій (перші 64 байти кадру аналізуються на наявність помилки і за її відсутності кадр обробляється в наскрізному режимі).

Затримка, пов'язана з «прийняттям комутатором рішення», додається до часу, який потрібний кадру для входу на порт комутатора та виходу з нього, і разом із ним визначає загальну затримку комутатора.

Маршрутизатор

Зазвичай маршрутизатор використовує адресу одержувача, вказану в пакетних даних, і визначає по таблиці маршрутизації шлях, яким слід передати дані. Якщо в таблиці маршрутизації адреси немає описаного маршруту, пакет відкидається.

Існують і інші способи визначення маршруту пересилання пакетів, коли, наприклад, використовується адреса відправника, використовувані протоколи верхніх рівнів та інша інформація, що міститься в заголовках пакетів мережного рівня. Нерідко маршрутизатори можуть здійснювати трансляцію адрес відправника і одержувача, фільтрацію транзитного потоку даних на основі певних правил з метою обмеження доступу, шифрування/розшифрування даних і т.д.

Таблиця маршрутизаціїмістить інформацію, на основі якої маршрутизатор приймає рішення про подальше пересилання пакетів. Таблиця складається з деякої кількості записів - маршрутів, у кожній з яких міститься адреса мережі одержувача, адреса наступного вузла, якому слід передавати пакети, адміністративна відстань - ступінь довіри до джерела маршруту та деяка вага запису - метрика. Метрики записів у таблиці грають роль обчисленні найкоротших маршрутів до різних одержувачам. Залежно від моделі маршрутизатора і протоколів маршрутизації, що використовуються, в таблиці може міститися деяка додаткова службова інформація.

Таблиця маршрутизації може складатися двома способами:

статична маршрутизація- коли записи в таблиці вводяться та змінюються вручну. Такий спосіб вимагає втручання адміністратора щоразу, коли відбуваються зміни у топології мережі. З іншого боку, він є найбільш стабільним і вимагає мінімум апаратних ресурсів маршрутизатора для обслуговування таблиці.

динамічна маршрутизація- коли записи в таблиці оновлюються автоматично за допомогою одного або декількох протоколів маршрутизації - RIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS, BGP та ін. Крім того, маршрутизатор будує таблицю оптимальних шляхів до мереж призначення на основі різних критеріїв - кількості проміжних вузлів, пропускну здатність каналів, затримки передачі і т. п. Критерії обчислення оптимальних маршрутів найчастіше залежить від протоколу маршрутизації, і навіть задаються конфігурацією маршрутизатора. Такий спосіб побудови таблиці дозволяє автоматично тримати таблицю маршрутизації у актуальному стані та обчислювати оптимальні маршрути на основі поточної топології мережі. Однак динамічна маршрутизація надає додаткове навантаження на пристрої, а висока нестабільність мережі може призводити до ситуацій, коли маршрутизатори не встигають синхронізувати свої таблиці, що призводить до суперечливих відомостей про топологію мережі в різних її частинах і втрату даних.

Найчастіше для побудови таблиць маршрутизації використовують теорію графів.

Медіаконвертер

Традиційно, стосовно мережевих технологій, медіаконвертери здійснюють свою роботу на 1-му рівні Моделі OSI. І тут неможливо перетворення швидкості передачі між двома середовищами, і навіть неможлива інша інтелектуальна обробка даних. У цьому випадку медіаконвертери також можуть називатися трансіверами. З розвитком технологій медіаконвертери забезпечили додатковими інтелектуальними можливостями, щоб забезпечити стикування старих пристроїв із новими. Медіаконвертери стали працювати на 2-му рівні моделі OSI і отримали можливість перетворювати не тільки середовище, а також швидкість передачі даних, мати інші сервісні функції, як оповіщення про обрив лінії зв'язку на протилежній стороні, контроль за потоком передачі даних, іншими технічними можливостями.

Мережевий трансівер

Трансівер дозволяє станції передавати та отримувати із загального мережевого середовища передачі. Додатково, трансівери Ethernet визначають колізії у середовищі та забезпечують електричну ізоляцію між станціями. 10BASE2і10BASE5трансівери підключаються безпосередньо до середовища передачі (кабель) загальна шина. Хоча перший зазвичай використовує внутрішній трансівер, вбудований у схему контролера іТ-коннектор для підключення до кабелю, а другий (10Base5) використовує окремий зовнішній трансівер іAUI-кабель або трансіверний кабель для підключення до контролера.10BASE-F,10BASE-T,FOIRL трансівери. Треба сказати, що існують також зовнішні трансівери для 10Base2, 10BaseF, 10baseT та FOIRL, які можуть окремо підключатися до порту AUI або безпосередньо, або через AUI-кабель.

Якщо трансівер є сполучною ланкою між оптичним і мідним кабелями, його часто називають медиаконвертером.

Управління та налаштування комунікаційного обладнання.

Комутаційне обладнання ділиться на кероване і кероване.

Ми розглянемо кероване обладнання.

При конфігуруванні обладнання можуть бути доступні такі параметри:

номер лінії запиту на апаратне переривання IRQ

номер каналу прямого доступу до пам'яті DMA (якщо підтримується)

базова адреса введення/виводу

базова адреса пам'яті ОЗП (якщо використовується)

підтримка стандартів автоузгодження дуплексу/напівдуплексу, швидкості

підтримка теггрованих пакетів VLAN (801.q) з можливістю фільтрації пакетів заданого VLAN ID

параметри WON (Wakeupon LAN) Залежно від потужності та складності мережевої карти вона може реалізовувати обчислювальні функції (переважно підрахунок та генерацію контрольних сум3 кадрів) апаратно або програмно (драйвером мережної карти з використанням центрального процесора)

Принципи маршрутизації. Методи формування таблиць маршрутизації. Алгоритми маршрутизації у мережах IP. Протокол RIP. Протокол OSPF.

Завдання маршрутизації включає дві підзадачі:

Визначення маршруту;

Оповіщення мережі про вибраний маршрут.

Визначити маршрутозначає вибрати послідовність транзитних вузлів та їх інтерфейсів, якими треба передавати дані, щоб доставити їх адресату. Визначення маршруту - складне завдання, особливо коли конфігурація мережі така, що між парою мережевих інтерфейсів, що взаємодіють, існує безліч шляхів. Найчастіше вибір зупиняють на одному оптимальномуза деяким критерієм маршрут. Як критерії оптимальності можуть виступати, наприклад, номінальна пропускна здатність і завантаженість каналів зв'язку; затримки, що вносяться каналами; кількість проміжних транзитних вузлів; надійність каналів та транзитних вузлів.

Але навіть у тому випадку, коли між кінцевими вузлами існує лише одиншлях, при складній топології мережі його знаходження може бути нетривіальним завданням.

Маршрут може визначатися емпірично («вручну») адміністратором мережі на підставі різних міркувань, що часто не формалізуються. Серед спонукальних мотивів вибору шляху можуть бути: особливі вимоги до мережі з боку різних типів додатків, рішення передавати трафік через мережу певного постачальника послуг, припущення пікових навантажень деякі канали мережі, міркування безпеки.

Однак емпіричний підхід до визначення маршрутів мало придатний для великої мережі зі складною топологією. І тут використовуються автоматичні методи визначення маршрутів. Для цього кінцеві вузли та інші пристрої мережі оснащуються спеціальними програмними засобами, які організують взаємний обмін службовими повідомленнями, що дозволяє кожному вузлу скласти своє уявлення про мережу. Потім з урахуванням зібраних даних програмними методами визначаються раціональні маршрути.

При виборі маршруту часто обмежуються лише інформацією про топологію мережі. Цей підхід ілюструє рис. 11.1. Для передачі трафіку між кінцевими вузлами А та С існує два альтернативні маршрути: А-1-2-3-Сі А-1-3-С.Якщо ми враховуємо лише топологію, то вибір очевидний – маршрут А-1-3-С,який має менше транзитних вузлів.

Мал. 11.1. Вибір маршруту

Рішення було знайдено шляхом мінімізації критерію, якою у цьому прикладі виступала довжина маршруту, виміряна кількістю транзитних вузлів. Однак, можливо, наш вибір був не найкращим. На малюнку показано, що канали 1-2 і 2-3 мають пропускну здатність 100 Мбіт/с, а канал 1-3 - лише 10 Мбіт/с. Якщо ми хочемо, щоб наша інформація передавалася по мережі з максимально можливою швидкістю, нам слід вибрати маршрут А-1-2-3-С,хоча він і проходить через Велика кількістьпроміжних вузлів. Тобто можна сказати, що маршрут А-1-2-3-Св даному випадку виявляється «короткішим».

Абстрактний спосіб виміру ступеня близькості між двома об'єктами називається метрикою. Так, для вимірювання довжини маршруту можуть бути використані різні метрики - кількість транзитних вузлів, як у попередньому прикладі, лінійна довжина маршруту і навіть його вартість у грошах. Для побудови метрики, що враховує пропускну спроможність, Часто використовують наступний прийом: довжину кожного каналу-дільниці характеризують величиною, зворотної його пропускної спроможності. Щоб оперувати цілими числами, вибирають деяку константу, явно більшу, ніж пропускні здібності каналів у мережі. Наприклад, якщо ми як така константа виберемо 100 Мбіт/с, то метрика кожного з канатів 1-2 і 2-3 дорівнює 1, а метрика каналу 1-3 становить 10. Метрика маршруту дорівнює сумі метрик складових його каналів, тому частина колії 1-2-3 має метрику 2, а альтернативна частина шляху 1-3 - метрикою 10. Ми вибираємо більш «короткий» шлях, тобто шлях А-1-2-3-С.

Описані підходи до вибору маршрутів не враховують поточний рівень завантаженості каналів трафіком. Використовуючи аналогію з автомобільним трафіком, можна сказати, що ми вибирали маршрут по карті, враховуючи кількість проміжних міст та ширину дороги (аналог пропускної спроможності каналу), віддаючи перевагу швидкісним магістралям. Але ми не стали слухати радіо чи телевізійну програму, яка повідомляє про поточні пробки на дорогах. Так що наше рішення виявляється аж ніяк не найкращим, коли за маршрутом А-1-2-3-Свже передається велика кількість потоків, а маршрут А-1-3-Спрактично вільний.

Після того, як маршрут визначено (вручну або автоматично), треба оповіститипро нього всі пристрої мережі. Повідомлення про маршрут має нести кожному транзитному пристрою приблизно таку інформацію: «кожен раз, коли пристрій надійдуть дані, що стосуються потоку п,їх слід передати для подальшого просування на інтерфейс F».Кожне подібне повідомлення про маршрут обробляється пристроєм, у результаті створюється новий записв таблиці комутації.У цій таблиці локальною або глобальною ознакою (ознаками) потоку (наприклад, міткою, номером вхідного інтерфейсу або адресою призначення) ставиться у відповідність номер інтерфейсу, на який пристрій повинен передавати дані, що відносяться до цього потоку.

Таблиця 2.1 є фрагментом таблиці комутації, що містить запис, зроблений на підставі повідомлення про необхідність передачі потоку пна інтерфейс F.

Звичайно, детальний опис структури повідомлення про маршрут та вміст таблиці комутації залежить від конкретної технології, проте ці особливості не змінюють сутності аналізованих процесів.

Передача інформації транзитним пристроям про вибрані маршрути, як і визначення маршруту, може здійснюватися вручну або автоматично. Адміністратор мережі може зафіксувати маршрут, виконавши в ручному режимі конфігурування пристрою, наприклад, жорстко скомутувавши на тривалий час певні пари вхідних та вихідних інтерфейсів (як працювали телефонні панночки на перших комутаторах). Він може також з власної ініціативи внести запис про маршрут до таблиці комутації.

Однак оскільки топологія та склад інформаційних потоків можуть змінюватися (відмови вузлів або поява нових проміжних вузлів, зміна адрес або визначення нових потоків), гнучке вирішення завдань визначення та завдання маршрутів передбачає постійний аналізстану мережі та оновлення маршрутів та таблиць комутації. У разі завдання прокладання маршрутів, зазвичай, неможливо знайти вирішені без досить складних програмних і апаратних засобів.

Алгоритми маршрутизації у мережахIP

Алгоритми маршрутизації застосовуються визначення оптимального шляху пакетів від джерела до одержувачу і є основою будь-якого протоколу маршрутизації.

Алгоритми маршрутизації можуть бути класифіковані за типами:

Статичні чи динамічні. Статичні алгоритми є зведенням правил роботи зі статичними таблицями маршрутизації, які налаштовуються адміністраторами мережі. Добре працюють у разі передбачуваного трафіку у мережах стабільної конфігурації. Динамічні алгоритми маршрутизації підлаштовуються до обставин мережі, що змінюються, в масштабі реального часу. Вони виконують це шляхом аналізу повідомлень про оновлення маршрутизації. Якщо в повідомленні вказується, що змінилася мережа, програми маршрутизації перераховують маршрути і розсилають нові повідомлення про коригування маршрутизації. Такі повідомлення пронизують мережу, стимулюючи маршрутизатори знову проганяти свої алгоритми і відповідним чином змінювати таблиці маршрутизації. Динамічні алгоритми маршрутизації можуть доповнювати статичні маршрути, де це доречно.

Одномаршрутні або багатомаршрутніалгоритми. Деякі складні протоколи маршрутизації забезпечують безліч маршрутів до одного і того ж пункту призначення. Такі багатомаршрутні алгоритми уможливлюють мультиплексну передачу трафіку по численних лініях, одномаршрутні алгоритми не можуть робити цього. Багатомаршрутні алгоритми можуть забезпечити значно більшу пропускну здатність та надійність.

Однорівневі чи ієрархічніалгоритми. Відрізняються за принципом взаємодії друг з одним. В однорівневій системі маршрутизації всі рутери рівні по відношенню один до одного. У ієрархічної системимаршрутизації пакети даних переміщуються від роутерів нижнього рівня до базових, які здійснюють основну маршрутизацію. Як тільки пакети досягають загальної області пункту призначення, вони перемежовуються вниз ієрархією до хоста призначення.

Алгоритми з маршрутизацією від джерела. У системах маршрутизації від джерела роутери діють просто як пристрої зберігання та пересилання пакета, без жодних роздумів відсилаючи його до наступної зупинки, вони припускають, що відправник розраховує та визначає весь маршрут сам. Інші алгоритми припускають, що хост відправника нічого не знає про маршрути. При використанні такого роду алгоритмів роутери визначають маршрут через мережу, базуючись на своїх розрахунках.

Внутрішньодоменні або міждоменніалгоритми. Деякі алгоритми маршрутизації діють лише у межах доменів; інші - як у межах доменів, і між ними.

Алгоритми стану каналу та дистанційно-векторні. Алгоритми стану каналу направляють потоки маршрутної інформації на всі вузли мережі. Кожен роутер відсилає лише частину відомої йому інформації, яка визначає стан його власних каналів, але всім вузлам маршрутизації. Дистанційно-векторні вимагають від кожного роутера пересилання всієї чи частини його таблиці, але тільки сусідам.

Маршрутизація за вектором відстані. Внутрішній протокол маршрутизації RIP

Цей протокол маршрутизації призначений для порівняно невеликих та відносно однорідних мереж. Маршрут характеризується вектором відстані до призначення. Передбачається, що кожен маршрутизатор є відправною точкою декількох маршрутів до мереж, з якими він пов'язаний. Описи цих маршрутів зберігається у спеціальній таблиці, званої маршрутної. Таблиця маршрутизації RIP містить по запису на кожну машину, що обслуговується (на кожний маршрут). Запис повинен включати:

IP-адреса призначення.

Метрика маршруту (від 1 до 15; кількість кроків до місця призначення).

IP-адреса найближчого маршрутизатора (gateway) на шляху до місця призначення.

Таймери маршруту.

Періодично (раз на 30 с) кожен маршрутизатор посилає широкомовно копію своєї маршрутної таблиці всім сусідам-маршрутизаторам, з якими пов'язаний безпосередньо. Маршрутизатор-одержувач переглядає таблицю. Якщо в таблиці є новий шлях або повідомлення про більш короткий маршрут, або відбулися зміни довжин шляху, ці зміни фіксуються одержувачем у своїй маршрутній таблиці. Протокол RIP повинен бути здатний обробляти три типи помилок:

Циклічні маршрути.

Для придушення нестабільностей RIP має використовувати мале значення максимально можливої ​​кількості кроків (трохи більше 16).

Повільне поширення маршрутної інформації через мережу створює проблеми при динамічній зміні маршрутної ситуації (система не встигає за змінами). Мале граничне значення метрики покращує збіжність, але не усуває проблему.

Невідповідність маршрутної таблиці реальної ситуації типово не тільки для RIP, але характерно для всіх протоколів, що базуються на векторі відстані, де інформаційні повідомлення актуалізації несуть у собі лише кілька кодів: адресу місця призначення та відстань до нього.

Основна перевага алгоритму вектора відстаней – його простота. Справді, у процесі роботи маршрутизатор спілкується лише з сусідами, періодично обмінюючись із нею копіями своїх таблиць маршрутизації. Отримавши інформацію про можливі маршрути від усіх сусідніх вузлів, маршрутизатор обирає шлях із найменшою вартістю та вносить його до своєї таблиці.

Маршрут за замовчуванням має адресу 0.0.0.0 (це і для інших протоколів маршрутизації). Кожному маршруту ставиться у відповідність таймер тайм-ауту та "збирача сміття". Тайм-аут-таймер скидається щоразу, коли маршрут ініціалізується чи коригується. Якщо з часу останньої корекції пройшло 3 хвилини або отримано повідомлення, що вектор відстані дорівнює 16, маршрут вважається закритим. Але запис про нього не стирається, поки не закінчиться час "прибирання сміття" (2хв). При появі еквівалентного маршруту перемикання на нього не відбувається, таким чином блокується можливість осциляції між двома або більше рівноцінними маршрутами.

Формат повідомлення протоколу RIP має вигляд:

Поле команда визначає вибір згідно з наступною таблицею

Поле версіядля RIP одно 1 (для RIP-2 двом). Поле набір протоколів мережі iвизначає набір протоколів, що використовуються у відповідній мережі (для Інтернет це поле має значення 2).

Поле відстань до мережі iмістить цілу кількість кроків (від 1 до 15) до цієї мережі. В одному повідомленні може бути інформація про 25 маршрутів. При реалізації RIP можна виділити такі режими:

Ініціалізація, визначення всіх "живих" інтерфейсів шляхом надсилання запитів, отримання таблиць маршрутизації з інших маршрутизаторів. Часто використовуються широкомовні запити.

Отримано запит. Залежно від типу запиту надсилається одержувачу повна таблицямаршрутизації або проводиться індивідуальна обробка.

Отримано відгук. Проводиться корекція таблиці маршрутизації (видалення, виправлення, додавання).

Регулярні корекції. Кожні 30 секунд вся чи частина таблиці маршрутизації надсилається всім сусіднім маршрутизаторам. Можуть надсилатись і спеціальні запити при локальній зміні таблиці.

Недоліки RIP:

RIP не працює з адресами субмереж. Якщо нормальний 16-біт ідентифікатор ЕОМ класу B не дорівнює 0, RIP не може визначити чи є нульова частина cубсетевим ID, або повною IP-адресою.

RIP вимагає багато часу для відновлення зв'язку після збою в маршрутизаторі (хвилини). У процесі встановлення режиму можливі цикли.

Число кроків важливий, але не єдиний параметр маршруту, та й 15 кроків не є межею для сучасних мереж.

Алгоритми стану зв'язків. Протокол OSPF (алгоритм Дейкстри)

Протокол OSPF (Open Shortest Path Firs) є реалізацією алгоритму стану зв'язків (він прийнятий у 1991 році) і має багато особливостей, орієнтованих на застосування у великих гетерогенних мережах.

Протокол OSPF обчислює маршрути в IP-мережах, зберігаючи інші протоколи обміну маршрутною інформацією.

Безпосередньо пов'язані маршрутизатори називаються "сусідами". Кожен маршрутизатор зберігає інформацію про те, в якому стані, на його думку, знаходиться сусід. Маршрутизатор покладається на сусідні маршрутизатори і передає їм пакети даних тільки в тому випадку, якщо він впевнений, що вони повністю працездатні. Для з'ясування стану зв'язків маршрутизатори-сусіди часто обмінюються короткими повідомленнями HELLO.

Для поширення мережі даних про стан зв'язків маршрутизатори обмінюються повідомленнями іншого типу. Ці повідомлення називаються router links advertisement – ​​оголошення про зв'язки маршрутизатора (точніше, про стан зв'язків). OSPF-маршрутизатори обмінюються не лише своїми, а й чужими оголошеннями про зв'язки, отримуючи врешті-решт інформацію про стан усіх зв'язків мережі. Ця інформація і утворює граф зв'язків мережі, який, природно, той самий для всіх маршрутизаторів мережі.

Окрім інформації про сусідів, маршрутизатор у своєму оголошенні перераховує IP-підмережі, з якими він пов'язаний безпосередньо, тому після отримання інформації про граф зв'язків мережі, обчислення маршруту до кожної мережі проводиться безпосередньо за цим графом за алгоритмом Дейкстри. Більш точно, маршрутизатор обчислює шлях не до конкретної мережі, а маршрутизатора, до якого ця мережа підключена. Кожен маршрутизатор має унікальний ідентифікатор, який передається в оголошенні стану зв'язків. Маршрутизатор обчислює оптимальний маршрут до кожної мережі, що адресується, але запам'ятовує тільки перший проміжний маршрутизатор з кожного маршруту. Таким чином, результатом обчислень оптимальних маршрутів є список рядків, у яких вказується номер мережі та ідентифікатор маршрутизатора, якому потрібно переслати пакет для цієї мережі. Вказаний список маршрутів є маршрутною таблицею.

Формат пакету OSPF

Існує п'ять типів пакетів OSPF. Усі OSPF-пакети починаються зі стандартного 24-баїтного заголовка.

Version (1 байт). Поле означає номер версії OSPF пакета протоколу, що використовує даний пакет.

Type (1 байт). Залежно від типу, пакет виконує ті чи інші функції:

Type = 1 - Hello Відправляється через регулярні інтервали часу для встановлення та підтримки сусідських взаємин.

Type =2 - Database Description Пакети описують вміст бази даних. Обмін цими пакетами провадиться при ініціалізації суміжних маршрутизаторів, тобто мають ідентичні топологічні бази даних.

Type =3 - Link-State Request Запит про стан каналу

Type =4 - Link-State Update Пакети коригування стану каналу – відповідь на пакети запиту про стан каналу.

Type =5 - Link-Sate Acknowledgement Підтвердження стану каналу. Підтверджує пакети коригування стану каналу.

Packet Length (16 біт). Поле довжини пакета (в байтах) разом із стандартним заголовком.

RouterlD (32 біти). Поле ідентифікатора відправника.

ArealD (32 біти). Поле ідентифікує область, до якої належить цей пакет.

Checksum (16 біт). Поле контрольної суми пакета.

Authentication (16 біт). Поле типу аутентифікації. Наприклад, "простий пароль". Усі обміни протоколу OSPF проводяться з автентифікацією відправника та його прав. Тип аутентифікації встановлюється за принципом "окремий кожної області".

Authentication data (64 біти). Поле містить інформацію про аутентифікацію.

Структури кадрів, пакетів у мережах зв'язку.

Інформація в локальних мережах, як правило, передається окремими порціями, шматками, які називаються в різних джерелах пакетами (packets), кадрами (frames) або блоками. Причому гранична довжина цих пакетів строго обмежена (зазвичай величиною кілька кілобайт). Обмежена довжина пакета та знизу (як правило, кількома десятками байт). Вибір пакетної передачі пов'язані з кількома важливими міркуваннями.

Призначення пакетів та їх структура

Інформація в локальних мережах, як правило, передається окремими порціями, шматками, які називаються в різних джерелах пакетами (packets), кадрами (frames) або блоками. Причому гранична довжина цих пакетів строго обмежена (зазвичай величиною кілька кілобайт). Обмежена довжина пакета та знизу (як правило, кількома десятками байт). Вибір пакетної передачі пов'язаний з кількома важливими міркуваннями. Локальна мережа, як зазначалося, повинна забезпечувати якісний, прозорий зв'язок усім абонентам (комп'ютерам) мережі. Найважливішим параметром є так званий час доступу до мережі (accesstime), який визначається як часовий інтервал між моментом готовності абонента до передачі (коли йому є, що передавати) і моментом початку передачі. Цей час очікування абонентом розпочала свою передачу. Звісно, ​​воно має бути занадто великим, інакше величина реальної, інтегральної швидкості передачі між додатками сильно зменшиться навіть за високошвидкісного зв'язку. Очікування початку передачі пов'язане з тим, що в мережі не може відбуватися кілька передач одночасно (принаймні при топологіях шина і кільце). Завжди є лише один передавач та один приймач (рідше – кілька приймачів). В іншому випадку інформація від різних передавачів змішується та спотворюється. У зв'язку із цим абоненти передають свою інформацію по черзі. І кожному абоненту, перш ніж розпочати передачу, треба дочекатися своєї черги. Ось цей час очікування своєї черги і є час доступу. Якби вся необхідна інформація передавалася якимось абонентом одразу, безперервно, без поділу на пакети, то це призвело б до монопольного захоплення мережі цим абонентом на тривалий час. Всі інші абоненти змушені були б чекати закінчення передачі всієї інформації, що в ряді випадків могло б вимагати десятків секунд і навіть хвилин (наприклад, копіювання вмісту цілого жорсткого диска). Для того, щоб зрівняти в правах всіх абонентів, а також зробити приблизно однаковими для них величину часу доступу до мережі та інтегральну швидкість передачі інформації, якраз і застосовуються пакети (кадри) обмеженої довжини. Важливо також те, що з передачі великих масивів інформації ймовірність помилки через перешкод і збоїв досить висока. Наприклад, при характерній для локальних мереж величині ймовірності одиночної помилки в 10-8 пакет довжиною 10 Кбіт буде спотворений з ймовірністю 10-4, а масив довжиною 10 Мбіт - вже з ймовірністю 10-1. До того ж виявити помилку в масиві з кількох мегабайт набагато складніше, ніж у пакеті з кількох кілобайт. А при виявленні помилки доведеться повторити передачу великого масиву. Але і при повторній передачі великого масиву знову висока ймовірність помилки, і цей процес при занадто великому масиві може повторюватися до нескінченності. З іншого боку, порівняно великі пакети мають переваги перед дуже маленькими пакетами, наприклад перед побайтовою (8 біт) або послівною (16 біт або 32 біта) передачею інформації. Справа в тому, що кожен пакет крім власне даних, які потрібно передати, повинен містити кілька службової інформації. Насамперед, це адресна інформація, яка визначає, від кого і кому передається цей пакет (як на поштовому конверті – адреси отримувача та відправника). Якщо порція даних буде дуже маленькою (наприклад, кілька байт), то частка службової інформації стане недозволено високою, що різко знизить інтегральну швидкість обміну інформацією по мережі.

Існує певна оптимальна довжина пакета (або оптимальний діапазон довжин пакетів), коли середня швидкість обміну інформацією по мережі буде максимальна. Ця довжина не є незмінною величиною, вона залежить від рівня перешкод, методу управління обміном, кількості абонентів мережі, характеру інформації, що передається, і від багатьох інших факторів. Є діапазон довжин, близький до оптимуму.

Таким чином, процес інформаційного обміну в мережі є чергуванням пакетів, кожен з яких містить інформацію, що передається від абонента до абонента.

Передача пакетів у мережі між двома абонентами

Малюнок. 12.1. Передача пакетів у мережі між двома абонентами.

В окремому випадку (рис. 12.1) всі ці пакети можуть передаватися одним абонентом (коли інші абоненти не хочуть передавати). Але зазвичай у мережі чергуються пакети, надіслані різними абонентами (рис. 12.2).

Малюнок 12.2. Передача пакетів у мережі між кількома абонентами

Структура та розміри пакета в кожній мережі жорстко визначені стандартом на цю мережу та пов'язані, перш за все, з апаратурними особливостями цієї мережі, обраною топологією та типом середовища передачі інформації. Крім того, ці параметри залежать від протоколу (порядку обміну інформацією).

Але є деякі загальні принципи формування структури пакета, які враховують характерні особливості обміну інформацією з будь-яких локальних мереж.

Малюнок12.3 . Типова структура пакету

Стартова комбінація бітів або преамбула, яка забезпечує попереднє налаштування апаратури адаптера або іншого мережного пристрою на прийом та обробку пакета. Це поле може бути повністю відсутнім або зводитися до єдиного стартового біта.

Мережева адреса (ідентифікатор) абонента, що приймає, тобто індивідуальний або груповий номер, присвоєний кожному приймаючому абоненту в мережі. Ця адреса дозволяє приймачеві розпізнати пакет, адресований йому особисто, групі, до якої він входить, або всім абонентам мережі одночасно (при широкому мовленні).

Мережева адреса (ідентифікатор) абонента, що передає, тобто індивідуальний номер, присвоєний кожному абоненту. Ця адреса інформує абонента, звідки прийшов даний пакет. Включення в пакет адреси передавача необхідно в тому випадку, коли одному приймачеві можуть приходити поперемінно пакети від різних передавачів.

Службова інформація, яка може вказувати на тип пакета, його номер, розмір, формат, маршрут його доставки, те, що з ним треба робити приймачеві і т.д.

Дані (поле даних) – це та інформація, для передачі якої використовується пакет. На відміну від решти полів пакета поле даних має змінну довжину, яка, власне, і визначає повну довжину пакета. Існують спеціальні керуючі пакети, які не мають поля даних. Їх можна як мережеві команди. Пакети, які містять поле даних, називаються інформаційними пакетами. Керуючі пакети можуть виконувати функцію початку та кінця сеансу зв'язку, підтвердження прийому інформаційного пакета, запиту інформаційного пакетуі т.д.

Контрольна сума пакета – це числовий код, який формується передавачем за певними правилами та містить у згорнутому вигляді інформацію про весь пакет. Приймач, повторюючи обчислення, зроблені передавачем з прийнятим пакетом, порівнює їх результат з контрольною сумою і робить висновок про правильність або помилковість передачі пакета. Якщо пакет помилковий, приймач запитує його повторну передачу. Зазвичай використовують циклічну контрольну суму (CRC).

Стопова комбінація служить для інформування апаратури абонента, що приймає, про закінчення пакета, забезпечує вихід апаратури приймача зі стану прийому. Це поле може бути відсутнім, якщо використовується код, що самосинхронізується, що дозволяє визначати момент закінчення передачі пакета.

Малюнок 12.4. Вкладення кадру в пакет

Нерідко у структурі пакету виділяють лише три поля:

Початкове керуюче поле пакета (або заголовок пакета), тобто поле, що включає стартову комбінацію, мережні адреси приймача і передавача, а також службову інформацію.

Поле даних пакет.

Кінцеве поле пакета, що управляє (висновок, трейлер), куди входять контрольна сума і стопова комбінація, а також, можливо, службова інформація.

Як згадувалося, крім терміна " пакет " (packet) в літературі також нерідко зустрічається термін " кадр " ( frame ). Іноді під цими термінами мають на увазі те саме. Але іноді мається на увазі, що кадр та пакет різняться. Причому єдності у поясненні цих відмінностей немає. У деяких джерелах стверджується, що кадр вкладено в пакет. У цьому випадку всі перелічені поля пакета, крім преамбули та стопової комбінації, відносяться до кадру (рис. 12.4). Наприклад, в описах мережі Ethernet говориться, що в кінці преамбули передається ознака початку кадру. В інших, навпаки, підтримується думка, що пакет вкладений у кадр. І тоді під пакетом мається на увазі лише інформація, що міститься в кадрі, який передається по мережі і забезпечений службовими полями. Щоб уникнути плутанини, в цій книзі термін "пакет" буде використовуватися як більш зрозумілий і універсальний. У процесі сеансу обміну інформацією по мережі між передавальним приймаючим абонентами відбувається обмін інформаційними та керуючими пакетами за встановленими правилами, які називають протоколом обміну. Це дозволяє забезпечити надійну передачу інформації за будь-якої інтенсивності обміну по мережі.

В «Експоцентрі» можна відвідати безліч виставок. У тому числі й виставка «Зв'язок», де буде розказано про найрізноманітніші телекомунікаційні технології та мережі. Крім того, можна буде знайти активне та пасивне мережне обладнання, Розібратися, в чому між ними різниця і для чого воно необхідне.

Зрештою, це корисно для кожного з нас, адже ми живемо серед цього та активно користуємося всіма технологіями, але лише приблизно уявляємо, як усе працює.

Що таке мережеве обладнання?

До цього обладнання відноситься все, що використовується для передачі різноманітних сигналів між пристроями або для їх викиду в мережу.

Все обладнання ділиться на величезні групи, кожна з яких несе певну мету і стабільно її виконує. Деталі та певні моделі можуть удосконалюватися з кожним роком, але принцип залишається незмінним.

Зараз цей список груп виглядає приблизно так:

• Системи комутації. А саме всі моменти та деталі, які відповідають за з'єднання двох абонентів.


• Системи супутникового зв'язку, каналів через супутник, які забезпечують якісний зв'язок у всьому світі.


• Абонентське телекомунікаційне устаткування, т. е. особисте устаткування кожного користувача, лінія, закріплена його.


• Устаткування передачі даних.

Все це одночасно використовується кожним сучасною людиною, а іноді навіть відразу у кількох різноманітних видах. Ми не можемо уявити своє життя без подібних особливостей, хочемо, щоб можна було легко спілкуватися, отримувати інформацію та самому передавати її.

Різноманітність мережного обладнання

Вся різноманітність активного та пасивного мережного обладнання зводиться до трьох різноманітних варіантів.

Насамперед це міські телефони, які вже практично відійшли в минуле, але телефонія продовжує існувати і деякими дуже активно використовується.

Другим моментом стає мобільний зв'язок. Подібні невеликі телефонизараз є навіть у дітей, і активне та пасивне мережеве обладнання дозволяє кожному миттєво з'єднатися із співрозмовником.

Також активно зараз використовується інтернет, який і є найпопулярнішою мережею для спілкування, а також отримання інформації.

Самого обладнання величезна кількість залежно від конкретної техніки. Однак усе воно поділяється на активне та пасивне мережеве обладнання, і ці дві групи відрізняються одна від одної.

Активне обладнання

Серед величезної кількості техніки до активного обладнання відносять комутатори, концентратори, адаптери, маршрутизатори, принт-сервери та багато іншого. Пасивне ж є розетки, різноманітні кабелі, конектори і подібні предмети.

Варто зазначити, що саме активне забезпечує передачу даних, чи то спілкування, чи просто перегляд новин, незалежно від каналу та техніки, яка для цього використовується, комп'ютер чи телефон.

Активне мережеве обладнання відповідає за те, щоб вся інформація була сортована в пакети, а також всі пакети суворо поділялися потрібними каналами. Через величезне навантаження подібні технології повинні вміти самостійно за необхідності створювати канал.

До речі, щоб захистити техніку користувача від поломок, ці різноманітні пристрої забезпечують розподіл навантаження при отриманні та відправлення пакетів.

Пасивне мережеве обладнання являє собою трасу та тракт, а саме це – кабелі та розетки відповідно. І те, й інше обладнання забезпечує з'єднання, але різними способамиОднак один вид без іншого просто не міг би існувати.

Сучасне активне та пасивне мережеве обладнання демонструється на щорічній виставці «ЗВ'ЯЗОК».

Обладнання для локальної мережі- це солідний список різних взаємозалежних елементів та пристроїв, необхідних для функціонування та . Насамперед це мережеві сервери, робочі станції, маршрутизатори, комунікатори, кабелі, мости. Все це та багато іншого в цілому забезпечує високопродуктивне та безперебійне функціонування мережі, тому не можна сказати, що те чи інше обладнання для локальної мережі є важливішим за інше.

Основні види обладнання для локальної мережі та його функціональні завдання

У професійному середовищі прийнято виділяти кілька найважливіших ключових вузлів локальної комп'ютерної мережі:

• Сервери Це найпотужніші комп'ютери, «мозок» ЛОМ. В їх основні завдання входить зберігання файлів, забезпечення розділеного доступу до даних, відстеження безпеки системи, керування мережею та ін.
• Кабелі та дроти. Це «кровоносна система» ЛОМ, через яку електричні комп'ютерні сигнали передаються до інших «органів» мережі. Без проводів не може функціонувати жодна комп'ютерна мережа. Звичайно, існує і бездротовий спосібпередачі даних, однак це ті ж провідні шляхи, тільки віртуальні. До того ж, жодному професіоналу не спаде на думку будувати мережу на основі Wi-Fi, які спочатку є лише «прикладним» способом створення зв'язку між робочими станціями.
• Розподільні шафи, розетки, патч-панелі – це своєрідні «депо» для скупчення (комутації) проводів.
• ІР-телефонія. Якщо ще буквально кілька років тому телефони класифікувалися в телефонну мережу, то тепер це не просто примітивний пристрій, а й свого роду комп'ютер. Ось чому сучасні телефониз розширеними функціями, наприклад, відеотелефони або міні-АТС, посіли своє окреме місце у списку обладнання для локальної мережі.
• Активне обладнання - комутатори, модеми, шлюз тощо - пристрої для поділу або посилення сигналу, виходу в Інтернет і т.п.
• Кінцеве обладнання - це комп'ютери користувачів і периферичні пристрої (принтери, сканери, факси і т. д.) - компоненти, що підключаються до мережі, що потребують постійного обслуговування.
• І, нарешті, до обладнання для локальної мережі належать пристрої, що забезпечують безперебійне електроживлення основних складових мережі.

Фахівці компанії «Флайлінк» розроблять та

До обладнання для мереж відносяться всі пристрої, що об'єднують комп'ютери в єдиний простір для обміну та використання інформації, а також спільного використанняПК.

Особливості мережного обладнання для створення побудови мереж

Для того щоб створити єдину інформаційне середовищеу будь-якій компанії необхідна побудова локальної мережі, що має низку переваг, серед яких:

• безперервність доступу персоналу до загальних ресурсів підприємства;


• забезпечення спільного використання офісної техніки;


• простота додавання нового обладнання чи створення додаткових робочих місць;


• підвищення безпеки комерційної інформації

Щоб користувачі могли безперешкодно користуватися всіма перевагами, локальна мережа повинна:

• бути простим в управлінні;
• надійно захищати всю інформацію від внутрішніх та зовнішніх загроз;


• бути адаптованою під сучасні пристроїта кабелі;


• мати в наявності запасні канали та потенціали для оптимізації та розширення.

Для об'єднання комп'ютерів у локальну мережу необхідно подбати про наявність якісного мережного обладнання.

До мережного обладнання належать:

• маршрутизатори (роутери чи модеми);


• комутатори;


• концентратори;


• повторювачі;


• патч-панелі та багато іншого.

Залежно від призначення мережне обладнання виконує різні дії. Наприклад, роутер або модем використовуються для передачі сигналу абонентам, підключеним до мережі. Точки доступу служать, щоб розширювати зону покриття.

Як додаткове обладнання під час створення локальних мереж можуть використовуватися спеціальні антени, які можуть посилювати спійманий сигнал.

Від якості мережі повністю залежить якість зв'язку та можливості всього колективу користувачів, тому до вибору обладнання необхідно відповідати.

Незважаючи на те, що зараз існує безліч фірм, які пропонують своє обладнання, для побудови локальної мережі краще використовувати лише одного виробника.

Якщо обладнання буде купуватися у різних компаній, існує ризик того, що деякі з приладів не зможуть взаємодіяти між собою.

Заощаджувати при виборі мережного обладнання не варто, тому що від його якості повністю залежатиме якість зв'язку та безперебійність роботи всієї мережі.

Активне та пасивне обладнання

Все мережеве обладнання ділиться на два види: активне та пасивне. До активного мережного обладнання ставляться такі прилади, як концентратори, маршрутизатори, комутатори та багато іншого, а до пасивного розетки, конектори, кабелі та інші подібні предмети.

Активне обладнання необхідне забезпечення передачі, а пасивне - щоб всі прилади функціонували.

Незалежно від того, яке обладнання активне або пасивне необхідне забезпечення з'єднання, ці види пристроїв не можуть функціонувати один без одного.

Мережеве обладнання локальних обчислювальних комп'ютерних мереж

Сьогодні існує безліч елементів мережного обладнання локальних обчислювальних комп'ютерних мереж.

Найчастіше використовуваними елементами є:

• Маршрутизатор - це спеціальні пристрої, які приймають рішення на підставі певних правил або на основі даних про таблиці маршрутизації про розсилку пакетів.


• Комутатори - це спеціалізовані процесори, які обробляють пакети для кожного порту.


• Модеми - це прилади, які забезпечують контакти з іншими робочими станціями. Встановлення контакту відбувається завдяки телефонній або кабельній мережі.


• Концентратори чи хаби - необхідні об'єднання пристроїв на один сегмент. Об'єднання відбувається за кабелем.

Будь-яке апаратне забезпеченнялокальної обчислювальної комп'ютерної мережі має бути оснащено серверною та клієнтською частиною. Сервером у цьому випадку є потужний комп'ютерщо має величезну мережеву значимість. Його функції полягають в обслуговуванні користувачів, обробці кодів та зберіганні інформації.

Сервер обов'язково має бути розташований в окремій прохолодній кімнаті, а доступ до нього мають лише системні адміністраторита керівники компанії.

Устаткування мультисервісної мережі

Останнім досягненням у сфері комунікацій є мультисервісна мережа, що забезпечує передачу даних у фізичному середовищі. До послуг, які забезпечує мультисервісна мережа, належать телебачення, інтернет, дистанційне навчання, телефонія, охорона, сигналізація та багато іншого.

До обладнання мультисервісної мережі належить таке:

• телепорти - вони необхідні для створення, передачі, обробки та управління даними;


• транспортні мережі - використовуються передачі даних. Вони складаються з кабелів оптоволокна та підключаються безпосередньо до телепортів або кластерів;


• кластери – це спеціальні групи користувачів, які входять до інтерактивної розподільної мережі.

Устаткування мережі зв'язку

Основним компонентом мереж зв'язку є базові станції. Вони необхідні для того, щоб здійснювати передачу сигналу абонентам. Безпосередньо у базової станціївміщені всі інші елементи, які необхідні для її безперебійної та коректної роботи.

Базові станції можуть бути провідними або бездротовими. Завдяки цьому скрізь є можливість виконати монтаж базової станції та встановити комунікацію із центром управління.

Устаткування для оптичних мереж

Оптичні мережі останнім часом мають величезну популярність. Це обумовлено не лише низькою вартістю обладнання, але також високою якістюпередачі даних.

Залежно від різновиду оптичні мережі бувають аналоговими та цифровими.

Обладнання для оптичних мереж ділиться на пасивне та активне.

До пасивного обладнання відносяться різні сполучні елементи, розгалужувачі, муфти та інші елементи необхідні для налагодження, а до активного все інше обладнання, яке переробляє та розподіляє пакети даних.

Устаткування електричної мережі

Особлива увага приділяється обладнанню електричних мереж. Тут головною умовою є безпека та безперебійна робота, тому для кожного вузла вибираються виключно спеціалізовані компоненти. До такого обладнання відносяться різні роз'єднувачі, вимикачі, запобіжники, короткозамикачі, відокремлювачі та заземлювачі.

Підключення допоміжного обладнання до електричної мережі

Підключення допоміжного обладнання до електричної мережі виконується фахівцями, які мають групу ІІІ, що експлуатує цю електричну мережу.

При підключенні потрібно перевірити комплектність та надійність кріплень, кабелю, штепсельних виделок, деталей корпусів, захисних кожухів, чіткості роботи вимикача та провести тестування, а також справність ланцюгів заземлення.

Електричне обладнання електростанцій та мереж

Електричному обладнанню електростанцій та мереж приділяється особлива увага.

До такого обладнання належать:

• генератори;


• синхронні компенсатори;


• електродвигуни;


• силові трансформатори;


• масляні шунтуючі ректори;


• розподільні пристрої;


• акумуляторні та конденсаторні установки;


• повітряні лінії електропередач; силові кабельні лінії;


• релейний захист, електроавтоматика, різні заземлюючі пристрої;


• освітлення та електролізні установки.

Технічне обслуговування електричних мереж та обладнання електричних підстанцій

При експлуатації електричних мереж та підстанцій в обов'язковому порядку повинні проводитися роботи з них технічного обслуговування. Дані роботи необхідні підтримки працездатності та своєчасного виявлення несправностей.

До таких робіт належать:

• щомісячні обходи та огляди;


• позачергові огляди, які обов'язково повинні проводитись після аварій, повінь, морозів чи пожеж поблизу об'єкта;


• профілактичні випробування.

Система планово-попереджувального ремонту обладнання та мереж промислової енергетики

У структурі будь-якого підприємства енергетична служба має відповідальне та специфічне значення. Вона насамперед повністю забезпечує безперебійне та безпечне постачання всіма енергоносіями.

Для того щоб запобігти різноманітним поломкам необхідно систематично проводити планово-попереджувальний ремонт обладнання. Для цього необхідно подбати про створення системи ППР обладнання та мереж промислової енергетики.

Система ППР - це комплекс заходів з технічного обслуговування та ремонту обладнання та мереж.

Виробники та постачальники обладнання для мереж

В даний час існує безліч фірм, які займаються виробництвом мережного обладнання.

"4аFora" - ця компанія випускає всім відомі медіаконвертори та SFP-модулі. Продукція цієї компанії відрізняється не лише якістю, а й досить прийнятними цінами на обладнання.

«A-GEAR» - компанія виробляє активне та пасивне обладнання, а також мережеві карти, трансівери та багато іншого. Обладнання відрізняється не тільки величезним асортиментом, а й чудовою якістю.

«Acer» - ця компанія вже досить давно займається виробництвом якісної комп'ютерної технікита супутніх товарів.

«AEG» - цей німецький бренд знайомий усьому світу вже досить давно. Компанія займається виробництвом обладнання для резервного та безперебійного живлення, різних стабілізаторів та іншого обладнання для мереж.

"Alcatel-Lucent" - компанія виробляє комп'ютерне та телекомунікаційне обладнання. Організація зарекомендувала себе як виробника доступного за вартістю обладнання для мереж.

Сучасне обладнання мереж: локальних, глобальних, комп'ютерних, оптичних, електричних; демонструються на щорічній виставці "Зв'язок".

Ця стаття присвячена основ локальної мережі, тут будуть розглянуті такі теми:

• Концепція локальної мережі;
• Влаштування локальної мережі;
• Устаткування для локальної мережі;
• Топологія мережі;
• протоколи TCP/IP;
• IP-адресація.

Концепція локальної мережі

Мережа -група комп'ютерів, з'єднаних один з одним за допомогою спеціального обладнання, що забезпечує обмін інформацією між ними. З'єднання між двома комп'ютерами може бути безпосереднім ( двоточкове з'єднання) або з використанням додаткових вузлів зв'язку.

Існує кілька типів мереж, і локальна мережа лише одна з них. Локальна мережа є, по суті, мережа, що використовується в одному будинку або окремому приміщенні, такому як квартира, для забезпечення взаємодії комп'ютерів і програм, що використовуються в них. Локальні мережі, які у різних будинках, можуть бути з'єднані між собою з допомогою супутникових каналів зв'язку чи волоконно-оптичних мереж, що дозволяє створити глобальну мережу, тобто. мережу, що включає кілька локальних мереж.

Інтернет є ще одним прикладом мережі, яка вже давно стала всесвітньою і всеосяжною, що включає сотні тисяч різних мереж і сотні мільйонів комп'ютерів. Незалежно від того, як ви отримуєте доступ до Інтернету за допомогою модему, локального або глобального з'єднання, кожен користувач Інтернету є фактично мережевим користувачем. Для роботи в Інтернеті використовуються найрізноманітніші програми, такі як браузери Інтернету, клієнти FTP, програми для роботи з електронною поштою та багато інших.

Комп'ютер, підключений до мережі, називається робочою станцією ( Workstation). Як правило, із цим комп'ютером працює людина. У мережі є і такі комп'ютери, на яких ніхто не працює. Вони використовуються як керуючі центри в мережі і як накопичувачі інформації. Такі комп'ютери називають серверами,
Якщо комп'ютери розташовані порівняно недалеко один від одного і з'єднані за допомогою високошвидкісних мережевих адаптерів, такі мережі називаються локальними. При використанні локальної мережі комп'ютери, як правило, розташовані в межах однієї кімнати, будівлі або у близько розташованих будинках.
Для об'єднання комп'ютерів або цілих локальних мереж, які розташовані на значній відстані один від одного, використовуються модеми, а також виділені або супутникові канализв'язку. Такі мережі звуться глобальні. Зазвичай швидкість передачі у таких мережах значно нижча, ніж у локальних.

Пристрій локальної мережі

Існують два види архітектури мережі: однорангова ( Peer-to-peer) та клієнт/сервер ( Client/Server), на Наразіархітектура клієнт/сервер практично витіснила однорангову.

Якщо використовується однорангова мережу, всі комп'ютери, що входять до неї, мають однакові права. Відповідно, будь-який комп'ютер може виступати в ролі сервера, що надає доступ до своїх ресурсів, або клієнта, який використовує ресурси інших серверів.

У мережі, побудованої на архітектурі клієнт/сервер, є кілька основних комп'ютерів - серверів. Інші комп'ютери, які входять до мережі, звуться клієнтів, чи робочих станцій.

Серверце комп'ютер, який обслуговує інші комп'ютери у мережі. Існують різноманітні види серверів, що відрізняються один від одного послугами, які вони надають; сервери баз даних, файлові сервери, принт-сервери, поштові сервери, веб-сервери і т.д.

Однорангова архітектура набула поширення в невеликих офісах або в домашніх локальних мережах. У більшості випадків, щоб створити таку мережу, вам знадобиться пара комп'ютерів, які мають мережні карти, і кабель. Як кабель використовують кручена парачетвертої чи п'ятої категорії. Віта пара отримала таку назву тому, що пари проводів усередині кабелю перекручені ( це дозволяє уникнути перешкод та зовнішнього впливу). Досі можна зустріти досить старі мережі, які використовують коаксіальний кабель. Такі мережі морально застаріли, а швидкість передачі у яких вбирається у 10 Мбіт/с.

Після того, як мережа буде створена, а комп'ютери з'єднані між собою, потрібно налаштувати всі необхідні параметри програмно. Перш за все переконайтеся, що на комп'ютерах, що з'єднуються, були встановлені операційні системи з підтримкою роботи в мережі ( Linux, FreeBSD, Windows)

Усі комп'ютери в одноранговій мережі об'єднуються у робочі групи, які мають свої імена ( ідентифікатори).
У разі використання архітектури мережі клієнт/сервер управління доступом здійснюється лише на рівні користувачів. У адміністратора з'являється можливість дозволити доступ до ресурсу лише деяким користувачам. Припустимо, що ви робите принтер доступним для користувачів мережі. Якщо ви не хочете, щоб будь-хто друкував на вашому принтері, слід встановити пароль для роботи з цим ресурсом. При одноранговій мережі будь-який користувач, який дізнається пароль, зможе отримати доступ до вашого принтера. У мережі клієнт/сервер можна обмежити використання принтера для деяких користувачів незалежно від того, знають вони пароль чи ні.

Щоб отримати доступ до ресурсу в локальній мережі, побудованій на архітектурі клієнт/сервер, користувач має ввести ім'я користувача (Login - логін) та пароль (Password). Слід зазначити, що ім'я користувача є відкритою інформацією, а пароль - конфіденційною.

Процес перевірки імені користувача називається ідентифікацією. Процес перевірки відповідності введеного пароля імені користувача – автентифікацією. Водночас ідентифікація та аутентифікація становлять процес авторизації. Часто термін « автентифікація» - Використовується в широкому сенсі: для позначення автентифікації.

З усього сказаного можна дійти невтішного висновку у тому, що єдина перевага одноранговой архітектури — це її простота і низька вартість. Мережі клієнт/сервер забезпечують більше високий рівеньшвидкодії та захисту.
Досить часто той самий сервер може виконувати функції декількох серверів, наприклад файлового та веб-сервера. Звичайно, загальна кількість функцій, які виконуватиме сервер, залежить від навантаження та його можливостей. Чим вище потужність сервера, тим більше клієнтів він зможе обслужити і тим більше послуг надати. Тому як сервер практично завжди призначають потужний комп'ютер з великим обсягом пам'яті і швидким процесором ( як правило, для вирішення серйозних завдань використовуються багатопроцесорні системи)

Устаткування для локальної мережі

У найпростішому випадку для роботи мережі достатньо мережевих карток та кабелю. Якщо вам необхідно створити досить складну мережу, то знадобиться спеціальне мережне обладнання.

Кабель

Комп'ютери в локальній мережі з'єднуються за допомогою кабелів, які передають сигнали. Кабель, що з'єднує два компоненти мережі ( наприклад, два комп'ютери), називається сегментом. Кабелі класифікуються залежно від можливих значень швидкості передачі та частоти виникнення збоїв і помилок. Найчастіше використовуються кабелі трьох основних категорій:

• Кручена пара;
• Коаксіальний кабель;
• Оптоволоконний кабель,

Для побудови локальних мереж зараз найширше використовується кручена пара. Усередині такий кабель складається з двох або чотирьох пар мідного дроту, перекручених між собою. Віта пара також має свої різновиди: UTP ( Unshielded Twisted Pair - неекранована кручена пара) та STP ( Shielded Twisted Pair - екранована кручена пара). Ці різновиди кабелю здатні передавати сигнали на відстань близько 100 м. Як правило, у локальних мережах використовується саме UTP. STP має плетену оболонку з мідної нитки, яка має вищий рівень захисту та якості, ніж оболонка кабелю UTP.

У кабелі STP кожна пара проводів додатково екранувала ( вона обгорнута шаром фольги), що захищає дані, що передаються, від зовнішніх перешкод. Таке рішення дозволяє підтримувати високі швидкостіпередачі на більш значні відстані, ніж у разі використання кабелю UTP, Віта пара підключається до комп'ютера за допомогою роз'єму RJ-45 ( Registered Jack 45), який дуже нагадує телефонний роз'єм RJ-11 ( Regi-steredjack). Віта пара здатна забезпечувати роботу мережі на швидкостях 10100 і 1000 Мбіт/с.

Коаксіальний кабельскладається з мідного дроту, покритого ізоляцією, що екранує металевою обплетенням і зовнішньою оболонкою. По центральному дроту кабелю передаються сигнали, які попередньо були перетворені дані. Такий провід може бути як цілісним, так і багатожильним. Для організації локальної мережі застосовуються два типи коаксіального кабелю: ThinNet ( тонкий, 10Base2) та ThickNet ( товстий, 10Base5). В даний момент локальні мережі на основі коаксіального кабелю практично не трапляються.

В основі оптоволоконного кабелюзнаходяться оптичні волокна (світловоди), дані по яких передаються у вигляді імпульсів світла. Електричні сигнали оптоволоконному кабелю не передаються, тому сигнал не можна перехопити, що практично виключає несанкціонований доступ до даних. Оптоволоконний кабель використовують для транспортування великих обсягів інформації на максимально доступних швидкостях.

Головним недоліком такого кабелю є його крихкість: його легко пошкодити, а монтувати та з'єднувати можна лише за допомогою спеціального обладнання.

Мережеві карти

Мережеві карти уможливлюють з'єднання комп'ютера та мережного кабелю. Мережева карта перетворює інформацію, яка призначена для відправлення, на спеціальні пакети. Пакет - логічна сукупність даних, до якої входять заголовок з адресними відомостями та інформація. У заголовку присутні поля адреси, де знаходиться інформація про місце відправлення та пункт призначення даних, Мережева плата аналізує адресу призначення отриманого пакета та визначає, чи дійсно пакет направлявся даному комп'ютеру. Якщо висновок буде позитивним, плата передасть пакет операційній системі. В іншому випадку пакет не оброблятиметься. Спеціальне програмне забезпечення дозволяє обробляти всі пакети, які проходять у мережі. Таку можливість використовують системні адміністратори, коли аналізують роботу мережі, та зловмисники для крадіжки даних, що проходять нею.

Будь-яка мережна карта має індивідуальну адресу, вбудовану в її мікросхеми. Ця адреса називається фізичною, або MAC-адресою ( Media Access Control - керування доступом до середовища передачі).

Порядок дій, що здійснюються мережевою картою, такий.

1. Отримання інформації від операційної системи та перетворення її на електричні сигнали для подальшого відправлення по кабелю;
2. Отримання електричних сигналів по кабелю і перетворення їх у дані, з якими здатна працювати операційна система;
3. Визначення, чи призначений пакет даних для цього комп'ютера;
4. Управління потоком інформації, що проходить між комп'ютером та мережею.

Концентратори

Концентратор (хаб) - пристрій, здатний об'єднати комп'ютери у фізичну зіркоподібну топологію. Концентратор має кілька портів, що дозволяють підключити мережеві компоненти. Концентратор, що має лише два порти, називають мостом. Міст потрібен для з'єднання двох елементів мережі.

Мережа разом із концентратором є « загальну шину». Пакети даних під час передачі через концентратор будуть доставлені на всі комп'ютери, підключені до локальної мережі.

Існує два види концентраторів.

Пасивні концентратори. Такі пристрої надсилають отриманий сигнал без його попередньої обробки.
Активні концентратори ( багатопостові повторювачі). Приймають вхідні сигнали, обробляють їх та передають у підключені комп'ютери.

Комутатори

Комутатори необхідні для організації тіснішого мережного з'єднанняміж комп'ютером-відправником та кінцевим комп'ютером. У процесі передачі даних через комутатор у пам'ять записується інформація про MAC-адреси комп'ютерів. За допомогою цієї інформації комутатор складає таблицю маршрутизації, в якій для кожного комп'ютера вказано його належність певному сегменту мережі.

При отриманні комутатором пакетів даних він створює спеціальне внутрішнє з'єднання ( сегмент) між двома своїми Портами, використовуючи таблицю маршрутизації. Потім надсилає пакет даних у відповідний порт кінцевого комп'ютера, спираючись на інформацію, описану в заголовку пакета.

Таким чином, це з'єднання виявляється ізольованим від інших портів, що дозволяє комп'ютерам обмінюватися інформацією з максимальною швидкістю, яка доступна для цієї мережі. Якщо у комутатора присутні лише два порти, він називається мостом.

Комутатор надає такі можливості:

• Надіслати пакет з даними з одного комп'ютера на кінцевий комп'ютер;
• Збільшити швидкість передачі.

Маршрутизатори

Маршрутизатор за принципом роботи нагадує комутатор, проте має більший набір. функціональних можливостейВін вивчає не тільки MAC, але і IP-адреси обох комп'ютерів, що беруть участь у передачі даних. Транспортуючи інформацію між різними сегментами мережі, маршрутизатори аналізують заголовок пакета і намагаються визначити оптимальний шлях переміщення даного пакета. Маршрутизатор здатний визначити шлях до довільного сегменту мережі, використовуючи інформацію з таблиці маршрутів, що дозволяє створювати загальне підключення до Інтернету або глобальної мережі.
Маршрутизатори дозволяють зробити доставку пакета найшвидшим шляхом, що дозволяє підвищити пропускну здатність великих мереж. Якщо якийсь сегмент мережі перевантажений, потік даних піде іншим шляхом,

Топологія мережі

Порядок розташування та підключення комп'ютерів та інших елементів у мережі називають мережевою топологією. Топологію можна порівняти з картою мережі, на якій відображено робочі станції, сервери та інше мережеве обладнання. Вибрана топологія впливає на загальні можливості мережі, протоколи та мережеве обладнання, які будуть застосовуватись, а також можливість подальшого розширення мережі.

Фізична топологіяце опис того, яким чином буде з'єднано фізичні елементи мережі. Логічна топологія визначає маршрути проходження пакетів даних у мережі.

Виділяють п'ять видів топології мережі:

• Загальна шина;
• Зірка;
• Кільце;

Загальна шина

У цьому випадку всі комп'ютери підключаються до одного кабелю, який називається шиною даних. При цьому пакет прийматиметься всіма комп'ютерами, які підключені до цього сегменту мережі.

Швидкодія мережі багато в чому визначається кількістю підключених до загальної шини комп'ютерів. Що більше таких комп'ютерів, то повільніше працює мережа. Крім того, подібна топологія може стати причиною різноманітних колізій, що виникають, коли кілька комп'ютерів одночасно намагаються передати інформацію до мережі. Імовірність появи колізії зростає із збільшенням кількості підключених до шини комп'ютерів.

Переваги використання мереж з топологією загальна шина» наступні:

• Значна економія кабелю;
• Простота створення та управління.

Основні недоліки:

• ймовірність появи колізій зі збільшенням числа комп'ютерів у мережі;
• обрив кабелю призведе до вимкнення безлічі комп'ютерів;
• низький рівень захисту інформації, що передається. Будь-який комп'ютер може отримати дані, що передаються через мережу.

Зірка

При використанні зіркоподібної топології кожен кабельний сегмент, що йде від будь-якого комп'ютера мережі, буде підключатися до центрального комутатора або концентратора. Усі пакети будуть транспортуватися від одного комп'ютера до іншого через цей пристрій. Допускається використання як активних, так і пасивних концентраторів. У разі розриву з'єднання між комп'ютером та концентратором решта мережі продовжує працювати. Якщо концентратор вийде з ладу, то мережа працювати перестане. За допомогою зіркоподібної структури можна підключати одна до одної навіть локальні мережі.

Використання даної топології зручно під час пошуку пошкоджених елементів: кабелю, мережевих адаптерів чи роз'ємів, « Зірканабагато зручніше загальної шини» та у разі додавання нових пристроїв. Слід врахувати і те, що мережі зі швидкістю передачі 100 та 1000 Мбіт/с побудовані за топологією. зірка».

Якщо в самому центрі зірки» Розташувати концентратор, то логічна топологія зміниться на «загальну шину».
Переваги « зірки»:

• простота створення та управління;
• високий рівень надійності мережі;
• висока захищеність інформації, що передається всередині мережі ( якщо у центрі зірки розташований комутатор).

Основний недолік - поломка концентратора призводить до припинення роботи всієї мережі.

Кільцева топологія

У разі використання кільцевої топології всі комп'ютери мережі підключаються до єдиного кабелю кільця. Пакети проходять по кільцю в одному напрямку через усі мережеві плати підключених до мережі комп'ютерів. Кожен комп'ютер посилюватиме сигнал і відправлятиме його далі по кільцю.

У представленій топології передача пакетів за кільцем організована маркерним методом. Маркер є певну послідовністьдвійкових розрядів, що містять дані, що управляють. Якщо мережевий пристріймає маркер, то з'являється право на відправку інформації в мережу. Усередині кільця може передаватися лише один маркер.

Комп'ютер, який збирається транспортувати дані, забирає маркер із мережі та відправляє запитану інформацію по кільцю. Кожен наступний комп'ютер передаватиме дані далі, поки цей пакет не дійде до адресата. Після отримання адресат поверне підтвердження про отримання комп'ютера-відправника, а останній створить новий маркер і поверне його до мережі.

Переваги цієї топології такі:

• ефективніше, ніж у випадку із загальною шиною, обслуговуються більші обсяги даних;
• кожен комп'ютер є повторювачем: він посилює сигнал перед відправкою наступній машині, що дозволяє значно збільшити розмір мережі;
• можливість встановити різні пріоритети доступу до мережі; при цьому комп'ютер, який має більший пріоритет, зможе довше затримувати маркер та передавати більше інформації.

Недоліки:

• обрив мережевого кабелю призводить до непрацездатності всієї мережі;
• довільний комп'ютер може отримати дані, що передаються через мережу.

Протоколи TCP/IP

Протоколи TCP/IP ( Transmission Control Protocol/Internet Protocol — Протокол керування передачею даних/Інтернет протокол) є основними міжмережевими протоколами і керують передачею даних між мережами різної конфігурації та технології. Саме це сімейство протоколів використовується передачі інформації у мережі Інтернет, і навіть у деяких локальних мережах. Сімейство протоколів TPC/IP включає всі проміжні протоколи між рівнем додатків та фізичним рівнем. Загальна їхня кількість становить кілька десятків.

Основними серед них є:

• Транспортні протоколи: TCP - Transmission Control Protocol ( протокол управління передачею даних) та інші - управляють передачею даних між комп'ютерами;
• Протоколи маршрутизації: IP - Internet Protocol ( протокол Інтернету) та інші - забезпечують фактичну передачу даних, обробляють адресацію даних, визначає найкращий шлях до адресата;
• Протоколи підтримки мережевої адреси: DNS - Domain Name System ( доменна система імен) та інші - забезпечує визначення унікальної адреси комп'ютера;
• Протоколи прикладних сервісів: FTP - File Transfer Protocol ( протокол передачі файлів), HTTP - HyperText Transfer Protocol (Протокол передачі гіпертексту), TELNET та інші - використовуються для отримання доступу до різним послугам: передачі файлів між комп'ютерами, доступу до WWW, віддаленого термінального доступу до системи та ін;
• Шлюзові протоколи: EGP - Exterior Gateway Protocol ( зовнішній шлюзовий протокол) та інші – допомагають передавати по мережі повідомлення про маршрутизацію та інформацію про стан мережі, а також обробляти дані для локальних мереж;
• Поштові протоколи: POP — Post Office Protocol ( протокол прийому пошти) — використовується для отримання повідомлень електронної пошти, SMPT Simple Mail Transfer Protocol ( протокол передачі пошти) — використовується для надсилання поштових повідомлень.

Усі основні мережеві протоколи ( NetBEUI, IPX/SPX та ТСРIР) є протоколами, що маршрутизуються. Але вручну доводиться налаштовувати лише маршрутизацію ТСРІР. Інші протоколи маршрутизуються операційною системою автоматично.

IP-адресація

При побудові локальної мережі на основі протоколу TCP/IP кожен комп'ютер отримує унікальну IP-адресу, яка може призначатися або DHCP-сервером спеціальною програмоюна одному з комп'ютерів мережі, або засобами Windows, або вручну.

DHCP-сервер дозволяє гнучко роздавати IP-адреси комп'ютерам та закріпити за деякими комп'ютерами постійні, статичні IP-адреси. Вбудований засіб Windows не має таких можливостей. Тому якщо в мережі є DHCP-сервер, то засобами Windows кращене користуватися, встановивши в налаштуваннях мережі операційної системи автоматичне ( динамічний) призначення IP-адреси. Встановлення та налаштування DHCP-сервера виходить за рамки цієї книги.

Слід зазначити, що при використанні для призначення IP-адреси DHCP-сервера або засобів Windows завантаженнякомп'ютерів мережі та операції призначення IP-адрес вимагає тривалого часу, тим більше, ніж більше мережа. Крім того, комп'ютер із DHCP-сервером повинен включатися першим.
Якщо ж вручну призначити комп'ютерам статичні мережі ( постійні, що не змінюються) IP-адреси, то комп'ютери будуть завантажуватись швидше і відразу ж з'являтися в мережевому оточенні. Для невеликих мережцей варіант є найкращим, і саме його ми будемо розглядати в цьому розділі.

Для зв'язування протоколів TCP/IP базовим є протокол IP, оскільки він займається переміщенням пакетів даних між комп'ютерами через мережі, використовують різні мережеві технології. Саме завдяки універсальним характеристикампротоколу IP стало можливим саме існування Інтернету, що складається з величезної кількості різноманітних мереж.

Пакети даних протоколу IP

Протокол IP є службою доставки всього сімейства протоколів ТСР-iР. Інформація, що надходить від інших протоколів, упаковується в пакети даних протоколу IP, до них додається відповідний заголовок, і пакети починають свою подорож через мережу

Система IP-адресації

Одними з найважливіших полів заголовка пакета даних IP є адреси відправника та одержувача пакета. Кожна IP-адреса має бути унікальною в тому міжмережевому об'єднанні, де вона використовується, щоб пакет потрапив за призначенням. Навіть у всій глобальній мережі Інтернет неможливо зустріти дві однакові адреси.

IP-адреса, на відміну від звичайної поштової адресискладається виключно з цифр. Він займає чотири стандартні осередки пам'яті комп'ютера - 4 байти. Оскільки один байт (Byte) дорівнює 8 біт (Bit), то довжина IP-адреси становить 4 х 8 = 32 біта.

Біт є мінімально можливою одиницею зберігання інформації. У ньому може міститися лише 0 ( біт скинутий) або 1 ( біт встановлено).

Незважаючи на те, що IP-адреса завжди має однакову довжину, записувати її можна по-різному. Формат запису IP-адреси залежить від системи числення. При цьому одна і та ж адреса може виглядати зовсім по-різному:

Двійкове число 10000110 перетворюється на десяткове наступним чином: 128 + 0 + 0 + 0 + 0 + 4 + 2 + 0 =134.
Найкращим варіантом, з погляду зручності читання людиною, є формат написання IP-адреси в точково-десятковій нотації. Цей форматскладається з чотирьох десяткових чисел, розділених крапками. Кожне число, зване октетом (Octet), є десяткове значення відповідного байта в IP-адресі. Октет називається так оскільки один байт у двійковому вигляді складається з восьми біт.

При використанні точково-десяткової нотації запису октетів на адресу IP слід мати на увазі такі правила:

• Допустимими є лише цілі числа;
• Числа повинні бути в діапазоні від 0 до 255.

Старші біти в IP-адресі, розташовані ліворуч, визначають клас та номер мережі. Їхня сукупність називається ідентифікатором підмережі або мережевим префіксом. При призначенні адрес всередині однієї мережі префікс завжди залишається незмінним. Він ідентифікує належність IP-адреси цієї мережі.

Наприклад, якщо IP-адреси комп'ютерів підмережі 192.168.0.1 – 192.168.0.30, то перші два октети визначають ідентифікатор підмережі – 192.168.0.0, а наступні два – ідентифікатори хостів.

Скільки саме біт використовується у тих чи інших цілях, залежить від класу мережі. Якщо номер хоста дорівнює нулю, то адреса вказує не на один конкретний комп'ютер, а на всю мережу в цілому.

Класифікація мереж

Існують три основні класи мереж: А, В, С. Вони відрізняються один від одного максимально можливою кількістю хостів, які можуть бути підключені до мережі даного класу.

Загальноприйнята класифікація мереж наведена в наступній таблиці, де вказано найбільшу кількість мережевих інтерфейсів, доступних для підключення, які IP-адреси використовуються для мережевих інтерфейсів (*), а які - залишаються незмінними (N).

Наприклад, в мережах найпоширенішого класу С не може бути більше 254 комп'ютерів, тому для нумерації мережевих інтерфейсів використовується лише один наймолодший байт IP-адреси. Цьому байту відповідає крайній правий октет у точково-десятковій нотації.

Виникає законне питання: чому до мережі класу С можна підключити лише 254 комп'ютери, а не 256? Справа в тому, що деякі внутрішньомережеві IP адреси призначені для спеціального використання, а саме:

Про - ідентифікує саму мережу;
255 - широкомовний.

Сегментування мереж

Адресний простір усередині кожної мережі допускає розбиття на дрібніші за кількістю хостів підмережі ( Subnets). Процес розбиття на підмережі називається сегментуванням.

Наприклад, якщо мережа 192.168.1.0 класу С розбити на чотири підмережі, їх адресні діапазони будуть наступними:

• 192.168.1.0-192.168.1.63;
• 192.168.1.64-192.168.1.127;
• 192.168.1.128-192.168.1.191;
• 192.168.1.192-192.168.1.255.

У разі для нумерації хостів використовується не весь правий октет з восьми біт, лише 6 молодших їх. А два старших біта, що залишилися, визначають номер підмережі, який може приймати значення від нуля до трьох.

Як звичайний, так і розширений мережеві префікси можна ідентифікувати за допомогою маски підмережі ( Subnet Mask), яка дозволяє також відокремити в IP-адресі ідентифікатор підмережі від ідентифікатора хоста, маскуючи за допомогою числа ту частину IP-адреси, яка ідентифікує підмережу.

Маска є комбінацією чисел, по зовнішньому виглядунагадує IP-адресу. Двійковий запис маски підмережі містить нулі в розрядах, що інтерпретуються як номер хоста. Інші біти, встановлені в одиницю, вказують на те, що ця частина адреси є префіксом. Маска підмережі завжди застосовується в парі з IP-адресою.

За відсутності додаткового розбиття на підмережі маски стандартних класів мереж мають такі значення:

Коли використовується механізм розбиття на підмережі, маска змінюється відповідним чином. Пояснимо це, використовуючи вже згаданий приклад із розбиттям мережі класу С на чотири підмережі.

У цьому випадку два старші біти в четвертому октеті IP-адреси використовуються для нумерації підмереж. Тоді маска в двійковій формібуде виглядати так: 11111111.11111111.11111111.11000000, а в точково-десятковій -255.255.255.192.

Діапазони адрес приватних мереж

Кожен комп'ютер, підключений до мережі, має свою унікальну IP-адресу. Для деяких машин, наприклад серверів, ця адреса не змінюється. Така постійна адреса називається статичною (Static). Для інших, наприклад, клієнтів, IP-адреса може бути постійною (статичною) або призначатися динамічно, при кожному підключенні до мережі.

Щоб отримати унікальну статичну, тобто постійну IP-адресу в мережі Інтернет, потрібно звернутися до спеціальної організації InterNIC — Internet Network Information Center ( Мережевий інформаційний центр Інтернету). InterNIC призначає лише номер мережі, а подальшою роботоюзі створення підмереж та нумерації хостів мережевий адміністратор повинен займатися самостійно.

Але офіційна реєстраціяв InterNIC для отримання статичної IP-адреси зазвичай потрібно для мереж, що мають постійний зв'язок з Інтернетом. Для приватних мереж, які не входять до складу Інтернету, спеціально зарезервовано декілька блоків адресного простору, які можна вільно, без реєстрації в InterNIC, використовувати для присвоєння IP-адрес:

Однак ці адреси використовуються лише для внутрішньої адресації мереж і не призначені для хостів, які безпосередньо з'єднуються з Інтернетом.

Діапазон адрес LINKLOCAL не є класом мережі у звичайному розумінні. Він використовується Windows при автоматичному призначенні особистих адрес IP комп'ютерам в локальній мережі.

Сподіваюся Ви тепер маєте уявлення про локальну мережу!