6. Основные устройства коммутации

6. Основные устройства коммутации

В общем виде основные элементы сети передачи данных, предназначенные для коммутации узлов сети, можно подразделить на следующие группы:

• коммутаторы;
• концентраторы;
• мультиплексоры;
• мосты;
• маршрутизаторы;
• шлюзы;
• абонентские устройства.

Физически реализованные устройства могут представлять собой интегральные комбинации, выполняющие функции нескольких элементов сети различного типа,

Коммутатор - это элемент сети передачи данных, реализующий функции коммутации канала, пакетов и (или) сообщений. В общем случае коммутаторы подразделяются на коммутаторы каналов, коммутаторы пакетов, коммутаторы сообщений.

Коммутатор каналов реализует процесс, который по запросу осуществляет соединение двух или более ООД, и обеспечивает монопольное использование канала передачи данных до тех пор, пока соединение не будет разъединено.

Коммутатор сообщений реализует процесс пересылки данных, включающий прием сообщения, хранение, маршрутизацию и дальнейшую передачу сообщения, не нарушая его целостности.

Коммутатор пакетов аналогичен коммутатору сообщений, представленных в виде адресуемых пакетов. Канал передачи занимается только во время передачи пакета и по ее завершении освобождается для передачи других пакетов.

Коммутатор, который иногда называют «свитч» (жарг. от англ. switch - переключатель), соединяет несколько узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались. Коммутаторы принимают интеллектуальные решения о том, куда направить сетевой трафик (поток информации, передаваемой по сети), исходя из адреса назначения пакета. В результате таких решений коммутаторы могут значительно снизить ненужный трафик.

Одна из важнейших особенностей коммутаторов - это способность к сегментации сети. Коммутаторы делят сеть на сегменты - логически или физически обособленные части сети, давая им возможность связаться друг с другом, что сокращает число коллизий и увеличивает доступную пропускную способность в расчете на один узел. Под коллизией понимается попытка двух или более абонентов сети одновременно передать пакет информации (сообщение) в канал связи или более кратко - столкновение пакетов в сети.

Путем соединения сегментов через коммутаторы формируется единая вычислительная локальная сеть с потенциальной пропускной способностью, значительно превышающей первоначальную пропускную способность односегментной ЛВС. Каждый порт коммутатора фактически является входом в отдел сегмента локальной вычислительной сети, Этот сегмент может быть совместно использован многими станциями, присоединенными концентраторами, а также может быть выделен для одного устройства, например сервера, или мощной рабочей станции. Пример сегментированной сети приведен на рис.

Концентратор, сетевой концентратор или «хаб» (жарг. от англ. hub - центр деятельности) - это элемент сети передачи данных, реализующий функцию концентрации данных, поступивших от источников, число которых повышает число одновременно имеющихся в передающей среде каналов, с целью передачи по данной физической среде, т. е. это устройство, которое расширяет радиус действия сети путем ретрансляции сигналов. Концентраторы иногда называют многопортовыми повторителями (жарг. - репитер от англ. repeater).

Концентратор предназначен для объединения нескольких компьютеров в общий сегмент сети. Устройства подключаются к концентратору при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна. Концентратор работает на физическом уровне, повторяет приходящий на один порт сигнал на все активные порты. В случае одновременного поступления сигнала на два порта и более возникает коллизия, и передаваемые кадры данных теряются. Концентраторы всегда работают в режиме полудуплекса, все подключенные к ним устройства разделяют между собой предоставляемую полосу доступа.

Многие модели концентраторов имеют простейшую защиту от излишнего количества коллизий, причиной возникновения которых может служить одно из подключенных устройств. В этом случае они могут изолировать порт этого устройства от общей среды передачи. Сетевые сегменты, основанные на витой паре, гораздо стабильнее сегментов на коаксиальном кабеле, поскольку в первом случае каждое устройство может быть изолировано концентратором от общей среды, а во втором - несколько устройств подключаются при помощи одного сегмента кабеля, и при большом количестве коллизий концентратор может изолировать лишь весь сегмент.

Концентраторы позволяют повысить коэффициент использования пропускной способности канала путем применения системы разделения, учитывающей статистику приема (передачи) сообщений и предоставляющей канал, основываясь на статистической информации. В настоящее время простые концентраторы почти не используются - им на смену пришли сетевые коммутаторы (свитчи), выделяющие каждое подключенное сетевое устройство (например, компьютер) в отдельный сегмент.