Сетевые устройства работа в сети

Сегодня поможем разобраться в теме: "Сетевые устройства работа в сети". Предлагаем полное описание тематики, взятое из источников, заслуживающих доверия, с комментариями специалистов. Если все же остаются вопросы, то их можно задать дежурному консультанту.

Сетевые устройства в компьютерных сетях – как это работает

Планета постепенно покрывается компьютерными сетями различных типов. Понимание основ работы этих сетей помогает узнать, как их лучше использовать, а также повышает нашу осведомленность об изменяющемся мире вокруг нас.

В этой статье рассматриваются устройства компьютерной сети – аппаратные системы, которые подключаются к сети и взаимодействуют друг с другом.

Что делает сетевое устройство

Не каждый компьютер, портативный гаджет или другое оборудование может подключаться к сети. Сетевое устройство обладает аппаратными средствами связи, чтобы осуществить физическое соединение с другими устройствами. Большинство современных сетевых устройств имеют встроенную коммуникационную электронику на своих платах.

Некоторые ПК, старые игровые приставки Xbox и другие старые устройства не имеют встроенного коммуникационного оборудования, но их можно настроить как сетевые устройства, подключив отдельные сетевые адаптеры в виде периферийных устройств USB. Очень старым настольным ПК потребуется физически подключить отдельные большие карты расширения в материнскую плату – NIC.

Новые поколения потребительских устройств и гаджетов создаются как сетевые устройства, а старые поколения – нет. Например, традиционные домашние термостаты не содержат какого-либо коммуникационного оборудования и не могут быть подключены к домашней сети через периферийные устройства.

Наконец, некоторые виды оборудования вообще не поддерживают работу в сети. К числу потребительских устройств, которые не имеют встроенного сетевого оборудования и не поддерживают периферийные устройства, относятся старые Apple iPod, многие телевизоры и тостеры.

Роли устройств в компьютерных сетях

Устройства в компьютерных сетях выполняют различные роли. Две наиболее распространенные роли – это клиенты и серверы. Примерами сетевых клиентов являются ПК, телефоны и планшеты, а также сетевые принтеры. Клиенты, как правило, делают запрос и используют данные, хранящиеся на серверах, то есть устройствах с большим объемом памяти и/или дискового пространства, и высокопроизводительными процессорами для лучшей поддержки клиентов.

Примеры сетевых серверов включают в себя веб-сервера и игровые сервера. Сети, как правило, поддерживают гораздо больше клиентов, чем серверов. И клиенты, и серверы иногда называют сетевыми узлами.

Сетевые устройства также могут функционировать и как клиенты, и как серверы. В одноранговой сети, например, пары устройств могут обмениваться файлами или другими данными друг с другом, одно из которых действует в качестве сервера, предоставляя некоторые данные, одновременно работая в качестве клиента и запрашивая различные данные от других устройств сети.

Сетевые устройства специального назначения

Клиентские и серверные узлы могут быть добавлены или удалены из сети, не блокируя связь других устройств, которые всё ещё остаются в сети. Однако, некоторые другие типы сетевого оборудования существуют с единственной целью – обеспечить работу сети:

  • Сетевой концентратор позволяет любому узлу, подключенному к нему, напрямую отправлять данные другим устройствам
  • Сетевые коммутаторы выполняют ту же функцию, что и концентраторы, но включают дополнительную аппаратную логику, которая открывает несколько каналов связи, позволяя нескольким подключенным узлам отправлять данные непосредственно друг другу, а не всем остальным в сети, как в концентраторах
  • Сетевые маршрутизаторы ещё больше расширяют возможности сетевых коммутаторов, поддерживая соединения, исходящие от себя к другим сетям, соединяя их вместе, не нарушая функциональность каждой из них в отдельности.
  • Сетевые повторители принимают физический сигнал, передаваемый по сетевому соединению и усиливает их мощность для того, чтобы сигнал мог достичь отдаленных устройств
  • В настоящее время устройство менее распространенным типом устройств являются сетевые мосты , которые соединяют два разных типа физических сетевых соединений вместе, например, мосты позволяют беспроводным устройствам подключаться к проводной сети. (Современные мостовые технологии часто физически интегрированы в другие типы устройств.)

Источник: http://webznam.ru/blog/setevye_ustrojstva/2019-09-13-1222

Информатика. Сетевые устройства: типы сетевых устройств и их функции

В современных сетях используются различные сетевые устройства. Каждое сетевое устройство выполняет специфические функции. Рис. 1 Сетевые коммутаторы

Устройства, подключенные к какому-либо сегменту сети, называют сетевыми устройствами. Их принято подразделять на 2 группы:

1. Устройства пользователя. В эту группу входят компьютеры, принтеры, сканеры и другие устройства, которые выполняют функции, необходимые непосредственно пользователю сети;

2. Сетевые устройства. Эти устройства позволяют осуществлять связь с другими сетевыми устройствами или устройствами конечного пользователя. В сети они выполняют специфические функции.

Ниже более подробно описаны типы устройств и их функции.

Сетевые карты.Устройства, которые связывают конечного пользователя с сетью, называются также оконечными узлами или станциями (host). Примером таких устройств является обычный персональный компьютер или рабочая станция (мощный компьютер, выполняющий определенные функции, требующие большой вычислительной мощности. Например, обработка видео, моделирование физических процессов и т.д.). Для работы в сети каждый хост оснащен платой сетевого интерфейса (Network Interface Card — NIC), также называемой сетевым адаптером. Как правило, такие устройства могут функционировать и без компьютерной сети.

Сетевой адаптер представляет собой печатную плату, которая вставляется в слот на материнской плате компьютера, или внешнее устройство. Каждый адаптер NIC имеет уникальный код, называемый MAC-адресом. Этот адрес используется для организации работы этих устройств в сети.Сетевые устройства обеспечивают транспортировку данных, которые необходимо передавать между устройствами конечного пользователя.

Они удлиняют и объединяют кабельные соединения, преобразуют данные из одного формата в другой и управляют передачей данных. Примерами устройств, выполняющих перечисленные функции, являются повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы и маршрутизаторы.

Рис. 2 Сетевой адаптер (NIC)

Рис. 3 Повторитель (Repeater)

Концентраторы. Концентратор — это один из видов сетевых устройств, которые можно устанавливать на уровне доступа сети Ethernet. На концентраторах есть несколько портов для подключения узлов к сети. Концентраторы — это простые устройства, не оборудованные необходимыми электронными компонентами для передачи сообщений между узлами в сети. Концентратор не в состоянии определить, какому узлу предназначено конкретное сообщение. Он просто принимает электронные сигналы одного порта и воспроизводит (или ретранслирует) то же сообщение для всех остальных портов.

Читайте так же:  Взять кредит 2 млн

Для отправки и получения сообщений все порты концентратора Ethernet подключаются к одному и тому же каналу. Концентратор называется устройством с общей полосой пропускания, поскольку все узлы в нем работают на одной полосе одного канала.

Концентраторы и повторители имеют похожие характеристики, поэтому концентраторы часто называют многопортовыми повторителями (multiport repeater). Разница между повторителем и концентратором состоит лишь в количестве кабелей, подсоединенных к устройству. В то время как повторитель имеет только два порта, концентратор обычно имеет от 4 до 20 и более портов.

Источник: http://znatock.org/s532t1.html

Сетевые устройства

Определение понятия сетевых устройств, характеристика и особенности. Внешний вид и функции сетевого адаптера. Работа повторителя и концентратора, процесс регенерации и ресинхронизации сетевых сигналов на битовом уровне, передача их на большие расстояния.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 16.05.2014
Размер файла 77,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Видео (кликните для воспроизведения).

ГБОУ СПО «Лукояновский педагогический колледж А.М.Горького»

Сетевые устройства

Устройства, подключенные к какому-либо сегменту сети, называют сетевыми устройствами. Их принято подразделять на 2 группы:

1. Устройства пользователя. В эту группу входят компьютеры, принтеры, сканеры и другие устройства, которые выполняют функции, необходимые непосредственно пользователю сети;

2. Сетевые устройства. Эти устройства позволяют осуществлять связь с другими сетевыми устройствами или устройствами конечного пользователя. В сети они выполняют специфические функции.

Типы сетевых устройств

Устройства, которые связывают конечного пользователя с сетью, называются также оконечными узлами или станциями (host). Примером таких устройств является обычный персональный компьютер или рабочая станция (мощный компьютер, выполняющий определенные функции, требующие большой вычислительной мощности. Например, обработка видео, моделирование физических процессов и т.д.). Для работы в сети каждый хост оснащен платой сетевого интерфейса (Network Interface Card — NIC), также называемой сетевым адаптером. Как правило, такие устройства могут функционировать и без компьютерной сети.

Сетевой адаптер представляет собой печатную плату, которая вставляется в слот на материнской плате компьютера, или внешнее устройство. Каждый адаптер NIC имеет уникальный код, называемый MAC-адресом. Этот адрес используется для организации работы этих устройств в сети. Сетевые устройства обеспечивают транспортировку данных, которые необходимо передавать между устройствами конечного пользователя. Они удлиняют и объединяют кабельные соединения, преобразуют данные из одного формата в другой и управляют передачей данных. Примерами устройств, выполняющих перечисленные функции, являются повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы и маршрутизаторы.

Повторители (repeater) представляют собой сетевые устройства, функционирующие на первом (физическом) уровне эталонной модели OSI. Для того чтобы понять работу повторителя, необходимо знать, что по мере того, как данные покидают устройство отправителя и выходят в сеть, они преобразуются в электрические или световые импульсы, которые после этого передаются по сетевой передающей среде. Такие импульсы называются сигналами (signals). Когда сигналы покидают передающую станцию, они являются четкими и легко распознаваемыми. Однако чем больше длина кабеля, тем более слабым и менее различимым становится сигнал по мере прохождения по сетевой передающей среде. Целью использования повторителя является регенерация и ресинхронизация сетевых сигналов на битовом уровне, что позволяет передавать их по среде на большее расстояние. Термин повторитель (repeater) первоначально означал отдельный порт «на входе» некоторого устройства и отдельный порт на его «выходе». В настоящее время используются также повторители с несколькими портами. В эталонной модели OSI повторители классифицируются как устройства первого уровня, поскольку они функционируют только на битовом уровне и не просматривают другую содержащуюся в пакете информацию.

Концентратор — это один из видов сетевых устройств, которые можно устанавливать на уровне доступа сети Ethernet. На концентраторах есть несколько портов для подключения узлов к сети. Концентраторы — это простые устройства, не оборудованные необходимыми электронными компонентами для передачи сообщений между узлами в сети. Концентратор не в состоянии определить, какому узлу предназначено конкретное сообщение. Он просто принимает электронные сигналы одного порта и воспроизводит (или ретранслирует) то же сообщение для всех остальных портов. сеть адаптер концентратор повторитель

Для отправки и получения сообщений все порты концентратора Ethernet подключаются к одному и тому же каналу. Концентратор называется устройством с общей полосой пропускания, поскольку все узлы в нем работают на одной полосе одного канала.

Концентраторы и повторители имеют похожие характеристики, поэтому концентраторы часто называют многопортовыми повторителями (multiport repeater). Разница между повторителем и концентратором состоит лишь в количестве кабелей, подсоединенных к устройству. В то время как повторитель имеет только два порта, концентратор обычно имеет от 4 до 20 и более портов.

Выводы

Сегодня сложно найти устройства выполняющие только одну функцию. Все чаще производители интегрируют в одно устройство несколько функций, которые раньше выполнялись отдельными устройствами в сети. Поэтому деление на типы устройств становится условным. Нужно только ясно отличать функции этих составных устройств и область их применения. Ярким примером такой интеграции, являются маршрутизаторы со встроенными DCHP-серверами и т.д.

Источник: http://revolution.allbest.ru/programming/00411541_0.html

Урок 7. Сетевые устройства

В сети работают множество устройств. Каждое устройство выполняет определенное действие и работает на определенном уровне модели OSI.

Работает на физическом уровне, служит только в качестве усилителя сигнала. Никакой анализ заголовков не проводится. Хаб состоит из нескольких портов, обычно не более 8.

Хабы используются только в локальной сети и соединят в одну сеть несколько компьютеров.
Принцип работы основан на том, что при поступлении кадра на один из портов происходит усиление сигнала кадра и последующая передача данного кадра на все оставшиеся порты

То есть хабы не анализируют принятые и передаваемые данные, а просто копируют принятый кадр и передают данные копии на всех имеющиеся порты.

Благодаря данному принципу работы хаб осуществляет передачу данных в полудуплексном режиме (half-duplex).

Что это означает полудуплексный режим?

Это значит, что 2 и более узлов не могут одновременно передавать данные. Только один узел передает в определенный момент времени, в то время как остальные только слушают и принимают данные.

В настоящее время хабы практически не используются.

Работает на канальном уровне, однако существуют модели, которые работают и на сетевом уровне, то есть работают в качестве маршрутизатора. Такие коммутаторы называются L3 Switch.
Помимо усиления сигнала коммутатор анализирует заголовок кадра и перенаправляет кадры определенным хостам на основе адреса канального уровня, то есть устройство знает к какому порту подключено то или иное устройство и не отправляет кадры на все порты, как это делает хаб.

Ниже представленные рисунки иллюстрируют принцип работы коммутаторов.

Но как коммутатор может знать какое устройство подключено к его портам?

Коммутатор содержит таблицу адресов и периодически ее обновляет. Вот как выглядит таблица коммутации (Cam table)

Могут ли хосты, подключенные к коммутатору одновременно передавать и принимать данные?

Конечно, коммутаторы практически предоставляют выделенный канал для каждого хоста, то есть они работают в полнодуплексном режиме (full-duplex).

В чем отличие моста от коммутатора?

Мост имеет только 2 порта, в то время как коммутатор — более 2-х. В настоящее время мосты практически не используются. Коммутаторы полностью заменили хабы и мосты.

Коммутаторы обладают и другими полезными особенностями. Они способны проверить поступивший кадр на наличие ошибок, обеспечивают безопасность сети на уровне порта. То есть, если к нему подключить не авторизованное устройство, например, ноутбук, злоумышленника, то коммутатор сможет это определить и отключить порт.

Коммутаторы используются в локальной сети и объединяют в одну сеть компьютеры, принтеры, серверы и другие устройства.

Маршрутизатор работает на сетевом уровне и оперирует IP адресами. Он способен перенаправлять пакеты через сотни сетевых устройств, находящиеся в разных частях света.

То есть маршрутизаторы знают где в сети может находится определенный хост?

Нет, маршрутизаторы этого знать не могут. Они используют IP адреса самой сети для маршрутизации, потому что с ними легче работать, чем с адресами хостов.

Маршрутизаторы используются как в локальных, так и в глобальных сетях.

Принцип работы заключается в следующем. Каждый маршрутизатор содержит таблицу маршрутизации, в которой хранятся записи об адресах сетей (не хостов) и локальных портах, через которые нужно перенаправить пакеты, чтобы они достигли своего адресата. После того, как пакет передан через локальный порт другому маршрутизатору, текущего маршрутизатора больше не заботит судьба переданного пакета. Маршрут пакетов может проходить через десятки маршрутизаторов и каждый маршрутизатор выполняет одни и те же действия, то есть проверяет таблицу маршрутизации и если адрес получателя присутствует в таблице, то передает пакеты через определенный локальный порт. И так до тех пор, пока пакет не достигнет конечного маршрутизатора.

А что произойдет, если в маршрутизаторе нет записи об адресе получателя, то есть он не знает куда отправить пакет?

Тогда пакет будет уничтожен, а маршрутизатор cгенерирует ICMP сообщение Сеть недостижима (Destination net unreachable) и отправит его отправителю пакета.
Вот как выглядит упрощенный алгоритм работы маршрутизатора

А откуда берется сама таблица маршрутизации?

Таблицу можно создать вручную — данный процесс называется статическая маршрутизация.
Также таблицу можно создать автоматически с помощью специальных протоколов — данный процесс называется динамической маршрутизацией. Вот как выглядит таблица маршрутизации

Работает на сетевом, транспортном и прикладном уровнях. Основные его функции разрешить или заблокировать входящий/исходящий трафик на основе адресов получателя/отправителя и портов TCP/UDP, то есть фильтрация трафика.

Фаерволы (иначе сетевые экраны или пакетные фильтры) работают в локальных сетях и устанавливаются сразу после граничного маршрутизатора, который напрямую подключен к провайдеру/интернету. Такой тип фаервола называется сетевым (Network-based Firewall).
Однако сетевые экраны можно установить и на компьютере. В данном случае имеет место программная разработка. Такие фильтры называются хостовые экраны или брандмауэры (Host-based Firewall).

Фаерволы по сути являются заслоном между локальной и глобальной сетями, препятствуя проникновению в локальную сеть нежелательного трафика

Межсетевые фильтры блокируют/пропускают трафик на основе явно задаваемых правил:

accept — пропустить пакет

deny — отбросить пакет без уведомления ICMP

reject — заблокировать пакет с уведомлением “Destination unreachable”.

Например, рассмотрим 2 правила.

1) заблокировать входящий Telnet трафик с сервера 20.134.35.90
2) разрешить любой входящий HTTP трафик с любого сервера

Вот как будет выглядеть первое правило:

deny tcp host 20.134.35.90 any eq telnet

А так выглядит второе правило

accept tcp any any eq http

То есть за основу блокирования или разрешения трафика берутся следующие данные с IP и TCP/UDP заголовков:

— IP адрес получателя
— IP адрес отправителя
— порт получателя
— порт отправителя

Таких правил можно написать десятки и сотни.

Видео (кликните для воспроизведения).

Существуют 3 типа фаерволов:

— с сохранением состояния (stateful firewall)
— без сохранения состояния (stateless firewall)
— с инспекцией передаваемой полезной нагрузки

Рассмотрим сначала фаервол с сохранением состояния. Представим себе фаервол, который блокирует весь входящий трафик.

Как же пользователи смогут работать в интернете, если фаервол блокирует весь входящий трафик?

Исходящий трафик не блокируется, поэтому пользователь инициирует соединение. Фаервол запоминает, что это внутренний пользователь инициировал соединение, а не удаленный сайт в интернете. Он также знает адрес удаленного сайта, порт и протокол, на котором и осуществляется сеанс связи. Поэтому когда от удаленного сайта поступает ответ на запрос соединения, то фаервол пропускает входящие трафик. Фаервол следит за всем процессом сессии, включая и завершение сеанса связи. После завершения соединения удаленный сайт уже не сможет “пробиться” через фаервол.

Подобные фаерволы анализируют и контрольные биты TCP, которые используются при установлении и завершении соединений.

Рассмотрим небольшой пример. Компьютер Х решил установить HTTP соединение с сервером www.mysite.com . Для этого он сначала отправит пакет с установленным битом SYN.

Фаервол заносит информацию о запросе, а именно:

— адрес отправителя
— адрес получателя
— порт получателя
— порт отправителя
— время отправки пакета
— состояние соединения, в данном случае по биту SYN делает вывод, что это начало 3-х этапного квитирования.

Исходя из этого фаервол ожидает от сервера www.mysite.com пакет с установленными битами SYN/ACK. Пакеты с любыми другими комбинациями битов (кроме RST) фаервол будет блокировать.

После получения этих пакетов фаервол обновит свою таблицу. Работает такой фаервол на сетевом и транспортном уровнях.

Фаервол без сохранения состояния не запоминает кто (внутренний или внешний узлы) устанавливает соединение и вообще не следит за всем процессом сеанса связи. Поэтому, если весь входящий трафик блокируется, то пользователи не смогут получить доступ в интернет и вообще нормально работать.

Поэтому в данном случае лучше явно задавать необходимые правила, чтобы все пользователи имели доступ в интернет.

Работает такой фаервол также на сетевом и транспортном уровнях.

Фаервол на прикладном уровне анализирует тип трафика и передаваемых данных. Поэтому такой тип является наиболее гибким.

Работает на прикладном уровне и используется для фильтрации веб-трафика. Помимо фильтрации веб-трафика поддерживает функции фаервола и преобразования сетевых адресов NAT (Network Address Translation). Фаервол в данном случае называется WAF (Web Application Firewall).

Принцип работы заключается в следующем

Пользователь желает войти на сайт www.mysite.com . Компьютер устанавливает соединение с прокси-сервером, а прокси в свою очередь устанавливает от своего имени соединение с сервером www.mysite.com . Причем сервер www.mysite.com ничего не знает о компьютере пользователя, так как в качестве отправителя используется адрес прокси-сервера.

Кроме того, прокси способен блокировать запросы на подозрительные сайты, которые могут навредить компьютеру пользователя.

Прокси-серверы могут устанавливаться как в локальной, так и в глобальной сетях. Глобальные прокси-серверы нередко используют, когда хотят скрыть свой адрес при посещении закрытого ресурса. Часто их используют офисные работники для обхода корпоративного фаервола, когда хотят посетить заблокированный системным администратором сайт, например Facebook, ВКонтакте или Youtube.

IDS (Intrusion Detection System) — Система обнаружения вторжений.
IPS (Intrusion Prevention System) — Система предотвращения вторжений.

Оба устройства являются сетевым фильтром и работают на прикладном уровне. Устройства способны заглянуть внутрь передаваемых данных и на основе шаблонов сетевых атак (сигнатур) смогут информировать об атаке и даже заблокировать ее.

То есть по сути, данное устройство ищет аномалии в принимаемом и передающем трафике по заранее заданным критериям и условиям. Без явного указания шаблонов или сигнатур аномального трафика IDS/IPS не способно фильтровать трафик.

В чем же отличие фаерволов от IDS/IPS?

Чтобы понять различия, проведем некоторую аналогию с face control на входе в роскошный клуб.

Фаервол — это охранник, который впускает гостей по списку или по знакомствам. То есть список — это те самые правила, которыми руководствуется фаервол, а гости — пакеты данных, их имена — атрибуты пакетов (адреса, порты).

Среди гостей могут быть люди с неадекватным поведением, например, пьяные, буйные. Второй охранник следит за поведением людей и если ему покажется, что их поведение не соответствует нормам клуба, то он может предупредить полицию или выставит их за дверь. Здесь прослеживается аналогия с сигнатурами IDS/IPS.

IDS/IPS устанавливаются сразу после фаервола. Для всех сетевых устройств IDS/IPS являются невидимыми, так как не маршрутизирует и не коммутирует трафик, не уменьшает TTL.

Большой популярностью служат SNORT IDS/IPS. SNORT является специальным языком, с помощью которого пишут сигнатуры. Он является абсолютно бесплатным и поэтому любой сможет настроить свою IDS/IPS на основе SNORT.

В настоящее время граница между фаерволами и системами обнаружения вторжений постепенно стирается, так как появляются фаерволы с функциями IDS/IPS.

Итак, подведем итоги по основным устройствам сети:

Устройство Уровень OSI Описание
Хаб Физический

Мост/Коммутатор Канальный

Усиливает сигнал, передает кадры конкретному хосту, предоставляет функции безопасности на уровни порта

Маршрутизатор Сетевой

Поиск оптимального маршрута до сети назначения

Фаервол без сохранения состояния Сетевой и Транспортный

Бокировка и разрешение трафика на основе IP адресов и портов

Фаервол с сохранением состояния Сетевой, Транспортный и Прикладной

Блокировка и разрешение трафика на основе IP адресов, портов, протоколов прикладного уровня, отслеживание состояния соединения на всех этапах сеанса связи

Прокси-сервер Прикладной

Фильтрация веб трафика, отслеживание состояния соединения на всех этапах сеанса связи

IDS/IPS Прикладной

Фильтрация всех типов трафика на основе определенных сигнатур

В данном уроке приведены лишь краткие сведения о сетевых устройствах. Более подробно мы рассмотрим их в одних из следующих уроках.

Источник: http://easy-network.ru/15-urok-7.html

Сетевые устройства

По мере роста размеров и сложности сети, чтобы соединить всё должным образом требуется сетевые устройства: концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы.

Концентратор (на англ. HUB) – это элемент сетевого оборудования, который необходим при создании или расширении сети, для формирования сети определённой топологии. Бывают различной мощности и с разумными возможностями.

Пассивные концентраторы – простейшие устройства, которые принимают приходящие сигналы и передают их на другие подключённые узлы.

Интеллектуальные концентраторы – не только усиливают поступившие сигналы, но, и позволяет осуществить сложное управление сетью.

Например, некоторые из них предоставляют возможность автоматически переключать соединения для диагностирования кабелей и портов. Другие — способны выявлять неисправности и быстро устранять путём подключения резервного оборудования и т.д.

Коммутаторы (на англ. Switch) – представляет собой управляемое программным обеспечением устройство, куда сходятся все кабели сети. Основное его назначение – сократить сетевой трафик путём создания временных соединений (виртуальных) между узлом – источником и узлом – приёмником данных. Это устройство отфильтровывает трафик, не предназначенный для узла, подключённого к определенному порту и поэтому каждый узел «видит» гораздо меньше сетевого трафика. Коммутатор производит так, подключая и отключая порты по мере необходимости.

Хотя внешне коммутатор похож на концентратор, но он не просто передаёт приходящие данные на каждый порт, а также «помнит» адреса узлов сети, ассоциированные с каждым портом, хранит их в своей внутренней таблице и передаёт пакеты только целевому устройству. В результате уменьшается трафик и повышается общая пропускная способность.

Некоторые коммутаторы способны выполнять восстановление после сбоя, не затронутые сбоем части коммутатора и сети продолжают нормальное функционирование, после того, как пострадавший порт будет отключен, а также современные коммутаторы нередко поддерживают такие средства, как назначение приоритетов трафика, функции управления сетью и управление многоадресной рассылкой.

Сетевые мосты (на англ. Bridge) – это устройства, предназначенные для объединения сетей, позволяя им взаимодействовать друг с другом для расширения возможностей сбора и обмена информацией. Мост не только усиливает сигнал, но вместе с тем он избирательно отфильтровывает пакеты по их адресам.

Пакеты, приходящие на вход моста, пропускаются на выход только в том случае, если они адресованы компьютеру, находящемуся по другую сторону моста.

Мост обычно определяется как соединение между двумя сетями, которые используют одинаковый протокол взаимодействия, одинаковый тип среды передачи и одинаковую структуру адресации, но может быть использован для соединения сегментов с разными топологиями и с разными технологиями.

Маршрутизаторы (на англ. Router)

Основная функция маршрутизатора – это объединение сетей и передача между ними трафика.

Они бывают разлчнычных типов от простейших до очень сложных, это зависит от используемого протокола.

Перед маршрутизатором стоит задача: обработать каждый пакет, полученный от одной из сетей, к которой он подключён, и передать пакет дальше в нужный пункт его назначения через другую сеть, обеспечивая лучший маршрут к месту назначения для каждого пакета.

Кроме того, маршрутизаторы могут управлять балансированной нагрузкой в сети путём равномерного распеределения потоков данных; защитой данных; буферизацией передаваемых данных, а также могут обеспечить возможность быстрого перехода на резервное оборудование в случае отказа части сетевых устройств или соединений.

Шлюзы (на англ. Gateway)

Шлюз представляет собой транслятор, конвертирующий передаваемые данные из одной формы в другую.

Шлюз можно реализовать в виде оборудования, программного обеспечения или комбинации того и другого.

Шлюзы могут выполнять трансляцию между двумя несовместимыми технологиями (например, Ethernet и Token Ring), а также шлюзы могут использовать для трансляции между несовместимыми протоколами (можно сравнить работу шлюзов с работой переводчика с одного языка на другой с необходимыми объяснениями и дополнениями, чтобы добиться передачи и понимания общего смысла).

По своему назначению и функциональным возможностям современные мосты, маршрутизаторы и коммутаторы довольно близки друг другу, но каждый из типов этих устройств разрабатывался не с целью вытеснения других устройств, они имеют свои области применения.

При формировании больших сетей наиболее удачным является комбинирование мостов, маршрутизаторов, коммутаторов, а также шлюзов и концентраторов. Умелое их сочетание позволяет создать действующую гибкую сетевую архитектуру.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: http://studopedia.ru/3_62670_setevie-ustroystva.html

Локальная сеть: основы функционирования компьютерных сетей

Локальная сеть (локальная вычислительная сеть или ЛВС) представляет собой среду взаимодействия нескольких компьютеров между собой. Цель взаимодействия — передача данных. Локальные сети, как правило, покрывают небольшие пространства (дом, офис, предприятие) — чем и оправдывают своё название. ЛВС может иметь как один, так и несколько уровней. Для построения многоуровневой локальной сети применяют специальное сетевое оборудование: маршрутизаторы, коммутаторы. Существует несколько способов объединения компьютеров и сетевого оборудования в единую компьютерную сеть: проводное (витая пара), оптическое (оптоволоконный кабель) и беспроводное (Wi-Fi, Bluetooth) соединения.

Топология локальной сети

Первое к чему нужно приступать при изучении основ функционирования компьютерных сетей, это топология (структура) локальной сети. Существует три основных вида топологии: шина, кольцо и звезда.

Линейная шина

Все компьютеры подключены к единому кабелю с заглушками по краям (терминаторами). Заглушки необходимы для предотвращения отражения сигнала. Принцип работы шины заключается в следующем: один из компьютеров посылает сигнал всем участникам локальной сети, а другие анализируют сигнал и если он предназначен им, то обрабатывают его. При таком взаимодействии, каждый из компьютеров проверяет наличие сигнала в шине перед отправкой данных, что исключает возникновения коллизий. Минус данной топологии — низкая производительность, к тому же, при повреждении шины нарушается нормальное функционирование локальной сети и часть компьютеров не в состоянии обрабатывать либо посылать сигналы.

Кольцо

В данной топологии каждый из компьютеров соединен только с двумя участниками сети. Принцип функционирования такой ЛВС заключается в том, что один из компьютеров принимает информацию от предыдущего и отправляет её следующему выступая в роли повторителя сигнала, либо обрабатывает данные если они предназначались ему. Локальная сеть, построенная по кольцевому принципу более производительна в сравнении с линейной шиной и может объединять до 1000 компьютеров, но, если где-то возникает обрыв сеть полностью перестает функционировать.

Звезда

Топология звезда, является оптимальной структурой для построения ЛВС. Принцип работы такой сети заключается во взаимодействии нескольких компьютеров между собой по средствам центрального коммутирующего устройства (коммутатор или свитч). Топология звезда позволяет создавать высоконагруженные масштабируемые сети, в которых центральное устройство может выступать, как отдельная единица в составе многоуровневой ЛВС. Единственный минус в том, что при выходе из строя центрального коммутирующего устройства рушится вся сеть или её часть. Плюсом является то, что, если один из компьютеров перестаёт функционировать это никак не сказывается на работоспособности всей локальной сети.

Что такое MAC-адрес, IP-адрес и Маска подсети?

Прежде чем познакомиться с основными принципами взаимодействия сетевых устройств, необходимо подробно разобрать, что такое IP-адрес, MAC-адрес и Маска подсети.

MAC-адрес — это уникальный идентификатор сетевого оборудования, который необходим для взаимодействия устройств в локальной сети на физическом уровне. MAC-адрес «вшивается» в сетевую карту заводом изготовителем и не подлежит изменению, хотя при необходимости это можно сделать на программном уровне. Пример записи MAC-адреса: 00:30:48:5a:58:65.

IP-адрес – это уникальный сетевой адрес узла (хоста, компьютера) в локальной сети, к примеру: 192.168.1.16. Первые три группы цифр IP-адреса используется для идентификации сети, а последняя группа для определения «порядкового номера» компьютера в этой сети. Если провести аналогию, то IP-адрес можно сравнить с почтовым адресом, тогда запись будет выглядеть так: регион.город.улица.дом. Изначально, использовались IP-адреса 4-ой версии (IPv4), но когда количество устройств глобальной сети возросло до максимума, то данного диапазона стало не хватать, в следствии чего был разработан протокол TCP/IP 6-ой версии — IPv6. Для локальных сетей достаточно 4-ой версии TCP/IP протокола.

Маска подсети – специальная запись, которая позволяет по IP-адресу вычислять адрес подсети и IP-адрес компьютера в данной сети. Пример записи маски подсети: 255.255.255.0. О том, как происходит вычисление IP-адресов мы рассмотрим чуть позже.

Что такое ARP протокол или как происходит взаимодействие устройств ЛВС?

ARP — это протокол по которому определяется MAC-адрес узла по его IP-адресу. Например, в нашей локальной сети есть несколько компьютеров. Один должен отправить информацию другому, но при этом знает только его IP-адрес, а для взаимодействия на физическом уровне нужен MAC-адрес. Что происходит? Один из компьютеров отправляет широковещательный запрос всем участникам локальной сети. Сам запрос, содержит IP-адрес требуемого компьютера и собственный MAC-адрес. Другой компьютер с данным IP-адресом, понимает, что запрос пришел к нему и в ответ высылает свой MAC-адрес на тот, который пришел в запросе. После чего собственно и инициализируется процесс передачи информационных пакетов.

Сетевой коммутатор и маршрутизатор (роутер)

Для согласования работы сетевых устройств используется специальное сетевое оборудование — коммутаторы и маршрутизаторы. Исходя из рассмотренного выше, важно понять простую истину — коммутаторы работают с MAC-адресами, а маршрутизаторы (или роутеры) с IP-адресами.

Коммутатор содержит таблицу MAC-адресов устройств локальной сети непосредственно подключенных к его портам. Изначально таблица пуста и начинает заполняться при старте работы коммутатора, происходит сопоставление MAC-адресов устройств и портов, к которым они подключены. Это необходимо для того, чтобы коммутатор напрямую пересылал информационные пакеты тем участникам локальной сени, которым они предназначены, а не опрашивал все устройства ЛВС.

Маршрутизатор также имеет таблицу, в которую заносит IP-адреса устройств на основе анализа локальной сети. Роутер может самостоятельно раздавать IP-адреса устройствам ЛВС благодаря протоколу динамического конфигурирования узла сети (DHCP). Таблица маршрутизации позволяет роутеру вычислять наикратчайшие маршруты для отправки информационных пакетов между различными узлами ЛВС. Данные узлы (компьютеры) могут находиться в любом сегменте многоуровневой сети невзирая на архитектуру той или иной подсети. К примеру, маршрутизатор связывает локальную сеть с глобальной (интернет) через сеть провайдера.

Пример маршрутизации

Допустим, в таблице маршрутизации есть такая запись:

Сеть Маска Интерфейс
192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.1.96

Роутер получает пакет, предназначенный для хоста с IP-адресом 192.168.1.96, после чего начинает обход таблицы маршрутизации и обнаруживает, что при наложении маски подсети 255.255.255.0 на IP-адрес 192.168.1.96 вычисляется сеть с IP-адресом 192.168.1.0. Пройдя строку до конца роутер находит IP-адрес интерфейса 192.168.1.96, на который и отправляет полученный пакет.

Как происходит вычисление IP-адреса сети и компьютера?

Для вычисления IP-адреса сети используется маска подсети. Начнем с того, что привычная для наших глаз запись IP-адреса представлена в десятеричном формате (192.168.1.96). На самом деле, сетевое устройство данный IP-адрес видит, как набор нолей и единиц, то есть в двоичной системе исчисления (11000000.10101000.00000001.01100000). Так же выглядит и маска подсети (255.255.255.0 -> 11111111.11111111.11111111.00000000).

IP-адрес назначения 192.168.1.96 11000000 10101000 00000001 01100000
Маска подсети 255.255.255.0 11111111 11111111 11111111 00000000
IP-адрес сети 192.168.1.0 11000000 10101000 00000001 00000000

Что получается? Какой бы у нас не был IP-адрес назначения (к примеру 192.168.1.96 или 192.168.1.54) при наложении на него маски подсети (255.255.255.0) будет получаться один и тот же результат (192.168.1.0). Происходит это из-за поразрядного (побитного) сравнения записей (1х1 = 1, 1х0 = 0, 0х1 = 0). При этом IP-адрес компьютера берётся из последней группы цифр IP-адреса назначения. Также стоит учитывать, что из общего диапазона адресов, в рамках одной подсети, доступно будет на два адреса меньше, потому что 192.168.1.0 – является IP-адресом самой сети, а 192.168.1.255 – служебным широковещательным адресом для передачи общих пакетов запросов.

Что такое NAT?

В последнем пункте данной статьи, рассмотрим, что такое NAT. Как уже упоминалось ранее, маршрутизатор связывает между собой сети не только на локальном уровне, но и взаимодействует с сетью провайдера с целью получения доступа к сети интернет. Для пересылки пакетов во внешнюю сеть, роутер не может использовать IP-адреса компьютеров из локальной сети, так как данные IP-адреса являются «частными» и предназначены только для организации взаимодействия устройств внутри ЛВС. Маршрутизатор имеет два IP-адреса (внутренний и внешний), один в локальной сети (192.168.1.0), другой (к примеру 95.153.133.97) ему присваивает сеть провайдера при динамическом распределении IP-адресов. Именно второй IP-адрес роутер будет использовать для отправки и получения пакетов по сети интернет. Для реализации такой подмены и был разработан NAT.

NAT (Network Address Translation) — механизм преобразование сетевых адресов, является частью TCP/IP-протокола.

Принцип NAT заключается в следующем: при отправке пакета из ЛВС маршрутизатор подменяет IP-адрес локальной машины на свой собственный, а при получении производит обратную замену и отправляет данные на тот компьютер, которому они и предназначались.

Источник: http://2hpc.ru/%D0%BB%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D1%81%D0%B5%D1%82%D1%8C/

Сетевые устройства работа в сети
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here