Мрежови устройства

В. Търново 2007

История на развитие на междумрежовите технологии История на развитие на междумрежовите технологии

ПовторителиRepeaters

МаршрутизаториRouters

МостовеBridges

Многопротоколни маршрутизаториMultiprotocol Routers

ШлюзовеGateways

1980 1984 1986 1987 1993

Коммутатори на ЛМLAN Switches

Трансийвър

Трансийвърът (Приемо - предавател) се поставя непосредственно на кабела и се захранва от мрежовата карта на компютъра. С мрежовата карта трансивърът се свързва с интерфейсен кабел AUI (Attachment Unit Interface). Той служи като регенератор и възстановява нивото и формата на сигнала.

Повторители(repeaters):

Повторителите служат за свързване на два мрежови сегмента или за наставяне на кабела, като повторителят не прехвърля просто сигнала

от единия кабел към другия – той го регенерира. Поради тази причина, ако сигналът е отслабнал поради ефекта на затихването, той се усилва, а

ефективната дистанция на кабела се увеличава.

Повоторителите могат да се използват за свързване на различни

типове преносни среди, като например 10Base2 сегмент в 10Base5 сегмент. И

двете архитектури са Ethernet и използват един и същи метод за достъп

до преносната среда.

Повторителите не могат да се използват за свързване на сегменти използващи различни архитектури или методи за достъп. Например, не можете да свържете

Ethernet сегмен и Token Ring сегмент(който използва предаване на маркер).

Повторителят е устройство, действащо на физическо ниво, предназначено за компенсация на затихването в средата за предаване на данните чрез усилване на сигналите при големи разстояния. Повторителите не филтрират преминаващите през тях сигнали, те регенерират всички сигнали, включително бродкастните съобщения, шума и смущенията, предавайки ги нанатък.

Концентратор

Концентратор се нарича повторител, който има няколко порта и съединява няколко физически линии за връзка. Концентраторът винаги изменя физическата топология на мрежата, но при това остава без изменение нейната логическа топология. Ако на даден негов порт постъпи съобщение, той го препраща на всички останали портове.

Пример за концентратор с три порта

T R T R T R

R T R T R T

Концентратор

Компютър

Мрежова карта

Обозначение: Т-предавател; R-приемник

Мостовете представляват устройства за съединяване на сегментите на мрежата. Мостовете осъществяват предаването на пакетите от един сегмент в друг по физическия адрес на станцията-получател, който се определя от каналното ниво, анализира целостността на пакетите и филтрира загубените. Сегментите на мрежата, които се съединяват с моста, могат да използват както еднакви, така и различни канални протоколи. В последния случай мостът превежда пакетите от единия формат в друг.  Мостовете автоматически се адаптират към измененията на конфигурацията на мрежата и могат да свързват мрежи с различни протоколи на мрежово ниво.

Мост (Bridge)

Мост (Bridge)

Мостът дели физическата среда на предаване в мрежата на части, предавйки информацията от един сегмент в друг само в този случай, ако адреса на компютъра – получател се намира в другата подмрежа.

Работят с MAC адресиАко приемника е на същия сегмент пакета не се пропуска да преминеАко приемника е на друг сегмент пакета се пропускаАко не се знае адреса на приемника пакета се изпраща към всички сегменти

Един традиционен мост (наричан също прост прозрачен мост –поради това , че компютрите в една Ethernet мрежа не знаят за неговото присъствие.

) свързва два мрежови сегмента и извършва филтриране на трафика, като се базира на МАС (media access control) адресите в пакетите. Когато се използва правилно, това ви позволява да намалите претоварването.

Изградената от моста таблица от адреси се нарича маршрутна таблица (routing table), защото се използва за определяне към коя страна трябва да бъдат маршрутизирани пакетите.Маршрутизиращата таблица на моста използва хардуерни адреси, докато тази на маршрутизатора се базира на IP адреси.

Мост (Bridge)

Мостът изгражда таблица от адреси, изпълнявайки следните стъпки: 1 Когато по мрежата се изпрати пакет, мостът проверява адреса източник и

адреса местоназначение (т.е. МАС адреса). Таблицата казва на моста в кой сегмент (т.е. от коя страна на моста) е разположен всеки адрес.

2 Ако адресът местоназначение на даден пакет не се намира в таблицата на моста, мостът го препраща и в двата сегмента. В случай че адресът източник не е в таблицата, мостът го добавя в нея.

3 В случай че адресът местоназначение се намира в таблицата, мостът препраща пакета към подходящия сегмент освен ако компютърът подател и компютърът приемник се намират в един и същ сегмент.

4 Ако таблицата показва, че източникът и местоназначението са в един и същ сегмент, мостът не препраща пакета.

Мост (Bridge)

За разлика от повторителите, някои мостове могат да свързват мрежови сегменти, използвайки различни методи за достъп до преносната среда (например Ethernet и FDDI), стига да използват един и същ мрежов протокол (например ТСР/IР). Това се наричат транслационни мостове (translation bridges) или капсулиращи мостове (encapsulation bridges).

Транслационният мост преобразува Ethernet адресите в FDDI адреси. Можете да свързвате чрез мост и съвсем различни мрежи, като използвате капсулиращи мостове, при които Ethernet фреймовете се капсулират, или обвиват, в FDDI фреймове.

Мостът с маршрутизация от източника (source routing bridge) е специален тип мост, използван в Token Ring мрежи. Той се различава от стандартните прозрачни мостове, защото разчита на хост компютъра, за да вземе решение за маршрутизиране.

Мост (Bridge)

Пример за използване на мост

Възел Порт1 12 23 14 2

Hub 2

2

4

Hub 1

1

3

Bridge 1 Bridge 2

1000 м

1 2 1 2

Комутатор

COMPEX SRX1216 Dual Speed Switch 16 port 10/100 MBit/S (16UTP) RM

Комутатора по предназначение не се отличава от моста, но притежава по-висока производителност тъй като моста във всеки момент от време може да осъществи предаване на кадри само между една двойка портове, а комутаторът едновременно поддържа потокци от данни между всички свои портове.

Пример за използване на комутатор

Технология: Ethernet 10/100 Мбит/сСреда за предаване: Коаксиал/Усукана двойка

10 Мбит/с

10 Мбит/с

100 Мбит/с

10 Мбит/с

10 Мбит/с

1 2

3 4

5

6

12

34

5

Възел Порт1 12 13 54 25 46 3

Хъб(Hub)

 Това, до колко е полезен един хъб зависи от няколко фактора:

броя на портовете, които поддържа bandwith (честотна лента)рейтинга производителя и репутацията му, когато става въпрос за качество

       Хъбовете могат да бъдат активни (често се наричат многопортови повторители Активните хъбове изискват ел. захранване) и интелигентни (не само регенерират сигнала, но разполагат с процесор, който позволява да се извърши диагностика и да се разбере дали има проблем с даден порт). Хъбовете работят във физическия слой на OSI модела.

 

Хъб(Hub)

Хъб(Hub)

Суич (Switch)

• Основната функционалност на един суич (комутатор) е измамливо проста: да избере път, по който да изпрати данните до тяхното местоназначение.

• Ethernet суичовете се превръщат в популярно решение за свързване, при това поради следната причина - те увеличават производителността (скоростта) и са сравнително евтини.

Суичовете използват една от двете схеми за комутиране: Комутация без буфериране на пакетите (cut-through

switching) .Суичът започва да препредава пакета до неговото местоназначение, преди пакетът да е пристигнал изцяло. Този метод е по-бърз, но може да доведе до преминаването на лоши пакети.

Комутация с промеждутъчно съхранение (store-and-forward switching) - Суичът не изпраща пакета, докато не го получи напълно и не провери неговия интегритет. Това е по-бавно, но по-надеждно.

Суич (Switch)

Съществуват различни типове суичове. Суичовете понякога се категоризират на базата на OSI слоя, на който те работят. Ще дискутираме разликите между Layer 2, Layer 3 и Layer 4 комутирането.

Стандартните Layer 2 суичове действат като хъбове - но с една важна разлика Докато един хъб изпраща съобщенията до всички портове, суичът (наричан комутиращ хъб - switching hub) е достатъчно „умен", за да определи кой порт свързан към компютъра, за който е предназначено съобщението, при което го изпраща само на този порт. Тези комутиращи хъбове се наричат също портови суичове (port swiches), защото към всеки порт се свързва мрежово устройство или компютър. Всяко устройство си има свой собствен посветен път до суича.

Суич (Switch)

Сегментен суич (segment switch) e този който позволява към всеки от портовете да се свърже цял мрежов сегмент

Суичовете могат да се използват за създаване на виртуални LAN мрежи (VLAN), които разделят физическата мрежа свързана към един суич, в множество логически мрежи.

Layer 3 суичовете работят в мрежовия слой и те са маршрутизатори, но от специален тип (комутиращ маршрутизатор – switched router) и изпълнява същите функции, като специализиран маршрутизатор, като използва маршрутизиращи протоколи. Layer 3 суичовете са полесни за установяване и конфигуриране от маршрутизанторите и могат да се използват в повече ситуации в рамките ва една ЛМ.

Суич (Switch)

Layer 4 суичовете работят в транспортния слой, но са способни да използват информация и от по - горните слоеве. Layer 4 суичовете са способни да управляват разпределението на честотната лента за реализиране качество на услугата и балансиране на натоварването. Layer 4 комутирането осигурява ACL(access control list – списък за контрол на достъпа).

Суич (Switch)

Структура на достъп

Интернет

Маршрутизаторна провайдера

Маршрутизаторна потребителя

Модем

Модем

Proxy-сървър

линия

Локална мрежа на потребителите

Маршрутизатори (routers)

Маршрутизаторите могат да се използват за свързване на множество мрежи в една по-голяма, както и да разделят една голяма мрежа на няколко по-малки .

Подобно на моста, маршрутизаторът филтрира трафик. За разлика от моста обаче, маршрутизаторът прави това, използвайки логически мрежови адреси (IP или IPX адреси) вместо физическите хардуерни адреси. Маршрутизаторите са по-интелигентни от мостовете; те вземат сложни решения, избирайки най-добрия маршрут до дадена дестинация измежду множество възможни пътища.

Маршрутизатори (routers)

Маршрутизатори (routers)

Маршрутизаторите са компютри със специално предназначение, те съдържат микропроцесори и изпълняват своя собствена операционна система. Всеки компютър може да бъде конфигуриран да действа като маршрутизатор, ако операционната система поддържа IP или IPX препращане.

Маршрутизаторите поддържат маршрутни таблици, съдържащи мрежовите адреси на други маршрутизатори. Един маршрутизатор трябва да притежава поне два мрежови интерфейса, защото той служи като шлюз (gateway) между мрежите.

Адресът на интерфейса на маршрутизатора, който обслужва конкретна под-мрежа, се нарича подразбиращ се шлюз (default gateway) за тази подмрежа.

3абележете, че терминът „шлюз" се използва и за описание на софтуер и устройства, работещи в по-високите слоеве на OSI, където се извършва транслиране между протоколи.

Маршрутизатори (routers)

Когато пакет с данни пътува от един маршрутизатор до друг, хедърите на каналния слой (т.е. парчетата адресна информация) се премахват и създават на ново. Това позволява на маршрутизаторите да обменят пакети между нееднакви мрежи, като например Ethernet и Token Ring.

Когато в дадена мрежа съществуват множество пътища, мостът избира един от тях и винаги използва него, за да достигне до специфична дестинация .

Маршрутизаторите взимат под внимание всички налични пътища за всеки изпратен пакет и взимат решение за всеки отделен пакет.

Маршрутизатори (routers)

Друго преимущество на маршрутизатора е неговата способност да филтрира бродкастни пакети.

По подразбиране маршрутизаторите не препращат съобщения, изпратени до бродкастния IP адрес (255.255.255.255). Това значително намалява мрежовия трафик

Маршрутизаторите работят само с маршрутизируеми (routable) протоколи, включващи IP, IPX, OSI, XNS, DECnet и DDP. Един немаршрутизируем протокол, какъвто например е NetBEUI, не използва схема за адресиране, позволяваща на маршрутизатора да идентифицира мрежата; ето защо протоколът не може да бъде маршрутизиран .

Маршрутизатори (routers)

Съществуват два основни начина на маршрутизиране:

Статично маршрутизиране - Това изисква администраторът ръчно да въвежда адреси в маршрутната таблица и да я поддържа актуална.

Динамично маршрутизиране - Използват се протоколи като Routing Information Protocol (RIP), Open Shortest Path First (OSPF) или NetWare Link Services Protocol (NLSP), за да могат маршрути-заторите автоматично и динамично да обменят информацията в маршрутните си таблици един с друг.

Маршрутизатори (routers)

Пример за използване на маршрутизатор

S 2 S 3 S 4

S 1

1 2

1 2

1 2 1 2

M 1

M 2 M 3 M 4

1

2 3

1

2 343

1

2 1 2

S1 М1(1) - 0S2 М1(2) М2(1) 1S3 М1(3) М3(1) 1S4 М1(3) М3(1) 2

Таблица на маршрутизация

Типове адреси при мрежовите устройства:адрес на канално ниво (MAC адрес)логически адрес на мрежово ниво (напр., IP адрес)символен адрес (напр., символно домейн име)

Адрес на приемника. Broadcast адрес (пакет с такъв адрес се обработва от всички станции в мрежата) Группов Multicast (приема се и се обработва от група станции)Уникален Unicast (пакета е предназначен само за определен възел)

Традиционна схема на глобална адресация (мрежово ниво на модела OSI/RM) - йерархическа A.B.C...Z. В Интернет – всеки хост има 32 битов IP адрес. Всеки адрес се състои от адреса на мрежата и адреса на компютъра (хоста, интерфейса). Полето от цифрови значения се разделя с точки (десетично-точкова нотация). Примери: 192.168.1.250, 10.0.0.35, 117.255.13.2.

Адресация в мрежитеАдресация в мрежите

Изходна последователност

Т

Ethernet

T - Заглавие TCP; I - Заглавие IPЕ - Заглавие Ethernet; S – Заглавие на радио-пакетаР – Заглавие на пакета РРР; R – Заглавие Token Ring

Т

IТ IТ

EIТ EIТ

Т Т

IТ IТ

RIТ RIТ

Възстановенапоследователност

Token Ring

EIТ

PIТ

RIТ

SIТ

Процес на преминаване на информационния пакет

Маршрутизатор Маршрутизатор Маршрутизатор

А В

Шлюзове

     Шлюзовете са устройства, опериращи на горните нива на модела OSI. Те представляват метод за съединяване на мрежовите сегменти и компютърните мрежи към централния компютър. Необходимостта от шлюз се появява, когато се обединяват две системи със съвършено различна архитектура. Те могат да се реализират, както хардуерно, така и софтуерно.

Порт и сокет TCP-съединение 1 Адрес на клиента: 72.20.187.22 Адрес на сървъра: 10.12.45.56 Порт на клиента: 1045 Порт на сървъра: 80

Клиент 1

Сървър

Клиент 2TCP-съединение 2 Адрес наклиента:172.20.187.22 Адрес на сървъра: 10.12.45.56 Порт на клиента: 1046 Порт на сървъра: 80

Порт – това е цяло число, определящо приложния процес запуснат на компютъра.

Сокет – съвкупност от IP-адреси и портове на клиента и сървъра, идентифициращ TCP-съединение

Свързване на мрежи