 |
Аппаратное обеспечение сетей. Сетевые адаптеры. Назначение, структура и принципы функционирования.
|
|
|
|
Сетевые адаптеры (карты), или NIC (Network Interface е. Card), являются теми устройствами, которые физически соединяют компьютер с сетью. Сетевые адаптеры – это сетевое оборудование, обеспечивающие функционирование сети на физическом и канальном уровнях.
Сетевые адаптеры производят следующие основные операции при приёме или передаче сообщения.
1. Гальваническая развязка с коаксиальным кабелем или витой парой. Для этой цели используется импульсные трансформаторы. Иногда для развязки используются оптроны.
2. Приём (передача) данных. Данные передаются из ОЗУ ПК в адаптер или из адаптера в память ПК через программируемый канал ввода / вывода, канал прямого доступа или разделяемую память.
3. Буферизация. Для согласования скоростей пересылки данных в адаптер или из него со скоростью обмена по сети используются буфера. Во время обработки в сетевом адаптере данные хранятся в буфере. Буфер позволяет адаптеру осуществлять доступ ко всему пакету информации. Использование буферов не обходимо для согласования между собой скоростей обработки информации различными компонентами ЛВС.
4. Формирование пакета. Сетевой адаптер должен разделить данные на блоке в режиме передачи (или соединить их в режиме приема) данных и оформить в виде кадра определенного формата. Кадр включает несколько служебных полей, среди которых имеется адрес компьютера назначение и контрольная сумма кадра, по которой сетевой адаптер станции назначения делает вывод о корректности доставленной по сети информации.
5. Доступ к каналу связи. Набор правил, обеспечивающих доступ к среде передачи. Выявление конфликтных ситуаций и контроль состояния сети.
6. Идентификация своего адреса в принимаемом пакете. Физический адрес адаптера может определятся установкой переключателей, хранится в специальном регистре или прошиваться в ППЗУ.
|
|
|
7. Преобразование параллельногокода последовательный код при передаче данных, и из последовательного кода в параллельный при приеме. В режиме передачи данных передается по каналу связи в последовательном коде.
8. Кодирование и декодирование данных. На этом этапе должны быть сформированы электрические сигналы, используемые для представления данных. Большинство сетевых адаптеров для этой цели используют манчестерское кодирование. Этот метод не требует передачи синхронизирующих для распознавания единиц и нулей по уровням сигналов, а в место этого для представления 1 и 0 используется перемена полярности сигнала.
9. Передача или прием импульсов. В режиме передачи, закодированные электрические импульсы данных передаются в кабель (при приеме импульсы направляются на декодирование).
Сетевой адаптер относится к периферийному устройству компьютера, непосредственно взаимодействующему со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами. Это устройство решает задачи надежного обмена двоичными данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по внешним линиям связи. Как и любой контроллер компьютера, сетевой адаптер работает под управлением драйвера операционной системы, и распределение функции между сетевым адаптером и драйвером может изменяться от реализации к реализации.
Компьютер, будь то сервер или рабочая станция, подключается к сети с помощью внутренней платы – сетевого адаптера(хотя бывают и внешние сетевые адаптеры, подключаемые к компьютеру через параллельный порт). Сетевой адаптер вставляется в гнездо материнской платы. Карты сетевых адаптеров устанавливаются на каждой рабочей станции и на файловом сервере. Сетевые адаптеры преобразуют параллельные коды, используемые внутри компьютера и представленные маломощными сигналами, в последовательный поток мощных сигналов для передачи данных по внешней сети. Сетевые адаптеры должны быть совместимы с кабельной системой сети, внутренней информационной шиной ПК и сетевой операционной системой. Простота или сложность их установки и настройки зависит от типа сетевого адаптера, который предполагается использовать. Для некоторых конфигураций достаточно просто вставить адаптер в подходящий слот материнской платы компьютера. Автоматически конфигурирующиеся адаптеры, а также адаптеры, отвечающие стандарту Plug and Play (Вставь и работай), автоматически производят свою настройку. Если сетевой адаптер не отвечает стандарту Plug and Play, требуется настроить его запрос на прерывание IRQ(Interrupt Request) и адрес ввода/вывода(Input/Output adress).
|
|
|
Аппаратное обеспечение сетей. Коммутаторы и концентраторы. Назначение, структура и принципы функционирования.
Концентраторы
Концентраторы (hub) представляют собой сетевое устройство, служащее в качестве центральной точки соединения сетевой конфигурации «звезда» и действует на физическом уровне сетевой модели OSI. Концентратор также может быть использован для соединения сетевых сегментов. Существуют три основных типа концентраторов:
- Пассивные концентраторы, не требующие электроэнергии, действуют просто как физическая точка соединения, нечего не добавляя проходящему сигналу.
- Активные концентраторы требуют энергии, которую они используют для восстановления и усиления сигнала, проходящего через них.
- Интеллектуальные концентраторы могут выполнять простейшие действия по обнаружению неполадок в сети, то есть определять, с каким узлом отсутствует связь.
В любом случае концентратор передает данные, поступившие от одного из узлов, на все свои порты. То есть данные становятся доступны всем узлам сети, подключенным к этому концентратору.
Коммутаторы
В отличие от концентраторов, которые полностью выполняют в себе идеологию общей разделяемой среды и превращают в сеть единый домен, коммутатор (switch) —это более интеллектуальное устройство, способное анализировать адрес назначения кадра и передавать его не всем станциям сети, а только адресату.
|
|
|
Конструктивно коммутатор представляет собой много портовое устройство, предназначенное для деления сети на множество сегментов. В сетях Ethernet коммутаторы используют в своей работе алгоритм прозрачного моста (transparent bridge), регламентированного в стандарте IEEE 802.1D. Алгоритм прозрачного моста подразумевает, что коммутатор «обучается» в процессе своей работы. Коммутатор строит свою адресную таблицу на основании пассивного наблюдения за трафиком, циркулирующего в сети. В начальный момент времени коммутатор ничего не знает об адресах подключенных к его портам компьютеров или сегментах сети. По мере того как подключенные к портам коммутатора узлы начинают проявлять активность, коммутатор анализирует содержимое адресов отправителя кадров, что позволяет делать вывод о принадлежности того или иного узла к тому или иному порту коммутатора. Адреса отправителей кадров заносятся в таблицу адресов коммутатора.
В начальный момент времени коммутатор работает в неразборчивом режиме, передавая полученные кадры на все порты. Построив таблицу адресов, коммутатор может передавать полученные кадры не на все порты, а только по адресу назначения. Если на порт коммутатора поступает кадр с адресом назначения, приписанные к другому порту коммутатора, то кадр передается между портами. Такой процесс называется продвижением кадра (forwarding). Если же коммутатор определяет, что адрес назначения приписан к тому порту, на который поступил данный кадр, то кадр отбрасывается или отфильтровывается, т.е. удаляется из буфера порта. Такой процесс называется фильтрацией (filtring).
Таким образом, компьютер, передавая данные по сети, указывает в заголовке кадра аппаратный адрес получателя. Коммутатор по этому адресу определяет, на какой порт надо направить данные. В результате общая пропускная способность сети увеличивается. Так как каждый узел может общаться с коммутатором практически независимо от остальных устройств.
|
|
|
Коммутатор работает на нижних уровнях стека протоколов OSI/ISO. Однако существуют коммутаторы, реализующие функции протоколов сетевого уровня для разбиения сети на локальные сегменты. Изоляция локальных сегментов друг от друга происходит на канальном уровне. Это означает, что передача кадров между различными виртуальными сегментами на основании адреса канального уровня невозможна. Поскольку узлы различных виртуальных сегментов изолированы друг от друга на канальном уровне, для объединения таких сетей в единую сеть требуется привлечение сетевого, или 3-го уровня. Понятие 3-го уровня соответствует градации уровней сетевой модели ОСI. Для обеспечения таких связей могут быть использованы маршрутизаторы либо коммутаторы, обеспечивающие функции маршрутизатора. Такие коммутаторы получили название коммутаторов 3-го уровня. По аналогии коммутаторы, работающие только на канальном уровне, иногда называется коммутаторами 2-го уровня.
|
|
|
