Rodzaje łączy i ich właściwości
Rodzaje
łączy i ich właściwości. Składniki okablowania
Okablowanie jest bardzo istotnym elementem sieci. Musi spełniać
zarówno obecne jak i przyszłe wymagania odnośnie warunków transmisji danych,
charakterystyki elektrycznej i topologii. W transmisji danych stosowane sÄ… dwa
rodzaje mediów:
a)
media przewodowe - obejmują przewody metalowe (najczęściej miedziane)
oraz światłowodowe;
b)
media bezprzewodowe - termin ten odnosi się do metod przesyłania sygnałów
w powietrzu lub przestrzeni kosmicznej, kategoria ta obejmuje transmisjÄ™ w
podczerwieni i mikrofale;
W większości instalacji sieciowych stosuje się kable
miedziane. Są stosunkowo niedrogie i umożliwiają w miarę szybkie transmisje.
1.
Właściwości kabli metalowych.
Kable metalowe przewodzące sygnały elektryczne dzieli się na
symetryczne
(zrównoważone) i niesymetryczne (niesymetryczne). Te pierwsze składają się z
dwóch przewodów, w których płyną prądy o takim samym natężeniu, ale w
przeciwnych kierunkach. Pomaga to w wyeliminowaniu szumów i zakłóceń zewnętrznych.
Przykładem kabla symetrycznego jest skrętka. Kable niesymetryczne to medium
transmisyjne, w którym prąd płynie przez przewód sygnałowy. Drugi przewód
jest uziemieniem. Kablem niesymetrycznym jest kabel koncentryczny, w którym
uziemieniem jest siatka ekranujÄ…ca.
Poniżej scharakteryzowano niektóre parametry elektryczne
kabli metalowych.
a)
tłumienie - polega na spadku amplitudy sygnału w medium
transmisyjnym, co związane jest m.in. z impedancją kabla. Występowanie tłumienia
stanowi główną przyczynę różnego rodzaju ograniczeń dotyczących długości
kabli używanych w sieciach komputerowych. Jeśli sygnał ulegnie nadmiernemu osłabieniu
to odbiornik może zinterpretować go błędnie lub wcale;
Rys. 13.Osłabienie
sygnału na skutek tłumienia.
b)
pojemności pasożytnicze - prowadzą do zniekształceń przesyłanego
sygnału. Im dłuższy kabel i im grubszy izolator tym pojemności pasożytnicze
są większe i większe stają się wnoszone przez nie zniekształcenia;
c)
impedancja i zniekształcenia opóźnieniowe - impedancja
powoduje, że różne składniki częstotliwościowe sygnału po dotarciu do
odbiornika będą wzajemnie przesunięte. Przesunięcia są tym większe im większa
jest częstotliwość przesyłanego sygnału;
Rys. 14.Współczynnik sygnał-szum.
b)
szum tła - różne źródła zewnętrzne (lampy jarzeniowe,
kuchenki mikrofalowe, telefony, komputery, itd.), inne linie transmisyjne lub
sam nadajnik może wprowadzać szum, który nakłada się na transmitowany sygnał.
Jeżeli nawet amplituda szumu jest niewielka w porównaniu z amplitudą sygnału
właściwego, to tłumienie może obniżyć amplitudę sygnału do poziomu zbliżonego
szumom. W celu określenia wpływu szumu na transmisję wprowadza się współczynnik
sygnał-szum, którego wartość powinna być jak najwyższa. W skrętce głównym
źródłem szumu są przesłuchy, czyli zakłócenia spowodowane przez sygnały
z sąsiednich przewodów.
2.
Rodzaje kabli metalowych (miedzianych).
a)
kabel prosty (straight
cable) - zbudowany jest z miedzianych przewodów otoczonych izolacją. Kabli
tego typu używa się do łączenia urządzeń peryferyjnych w transmisjach na
niewielkie odległości, z małymi prędkościami. Kabli tego typu nie stosuje
siÄ™ w sieciach komputerowych;
a)
skrętka (twisted pair
cable) - zbudowana jest z izolowanych przewodów, dwa przewody są splecione
i tworzą medium, którym mogą być przesłane dane. Kabel jest złożony z
pojedynczej pary takich przewodów lub z większej liczby takich par. W sieci
telefonicznej stosuje się skrętkę nieekranowaną (Unshielded Twisted Pair - UTP). Skrętka ekranowana (Shielded
Twisted Pair) zabezpieczona jest przed przesłuchami z zewnątrz. Przewody
muszą być skręcone aż do samych punktów końcowych. Specyfikacja skrętki
zawarta jest w standardzie EIA/TIA 586 Commercial
Building Wiring odnoszącym się do okablowania budynków. Zdefiniowano tam
następujące właściwości kabli:
·
kategoria 1: tradycyjna, nieekranowana skrętka telefoniczna,
odpowiednia do przesyłania głosu, nie przystosowana do transmisji danych;
·
kategoria 2: nieekranowana skrętka, służąca do przesyłania
danych z prędkościami do 4 Mbit/s, kable tej kategorii zbudowane są z dwóch
par skręconych przewodów;
·
kategoria 3: kable tego typu pozwalają na transmisję z szybkością
do 10 Mbit/s, kable tej kategorii zbudowane są z czterech par skręconych
przewodów, z jednym zwojem na 10 cm;
·
kategoria 4: kable z maksymalną szybkością transmisji określoną
na 16 Mbit/s, kabel jest zbudowany z czterech par przewodów;
·
kategoria 5: miedziana skrętka o rezystancji 100 W,
pozwalająca (pod warunkiem poprawnego zainstalowania) na przesyłanie danych z
szybkością 100 Mbit/s, charakteryzuje się małą pojemnością i niskim
poziomem szumów;
Kable kategorii 5 oraz konstruowane zgodnie z opracowywanymi
aktualnie (1994 r., USA) pozwalają na transmisję rzędu setek Mbit/s.
c)
kabel koncentryczny (coaxial
cable) - zbudowany jest z litego miedzianego przewodu, otoczonego izolacjÄ…,
przewodu ekranującego i zarazem uziemiającego oraz z zewnętrznej koszulki
ochronnej. Kabel koncentryczny może przekazywać dane w sieci z prędkością
do 350 Mbit/s. Dawniej kabel koncentryczny gwarantował większe szybkości
transmisji niż skrętka. Obecne właściwości skrętki pozwalają na osiągnięcie
takich szybkości jak przy wykorzystaniu kabla koncentrycznego, a nieraz nawet
większych. Jednak za pomocą kabla koncentrycznego wciąż można wykonywać połączenia
dłuższe niż z wykorzystaniem skrętki. Kabel koncentryczny nadaje się do
sieci szerokopasmowych i pracujących w paśmie podstawowym;
3.
Kable światłowodowe.
Światłowód nie posiada licznych wad, które występowały w
kablach metalowych: pojemność przewodu, tłumienie amplitudy sygnału (bardzo
małe), przesłuch, odporny jest na elektromagnetyczne zakłócenia zewnętrzne,
sam nie wytwarza pola elektromagnetycznego wokół siebie. Ta ostatnia cecha
uniemożliwia monitorowanie (podsłuchiwanie) transmisji z zewnątrz.
Rys.
15.Dyspersja
światła w światłowodzie.
Transmisja światłowodowa polega na przepuszczaniu przez włókno
szklane światła. Szkło jest bardzo czyste (okno o grubości 1/8 cala wykonane
ze zwykłego szkła wprowadza takie zniekształcenia obrazu jak okno ze szkła
światłowodowego o grubości trzech mil). Optyczny rdzeń światłowodu
wykonany jest z czystego dwutlenku krzemu. Nadajnikiem może być dioda świecąca
lub laser, odbiornikiem jakiś fotodetektor. Kluczowym elementem światłowodu
jest szklana powłoka rdzenia, która odbija światło do wewnątrz rdzenia. Światło
przechodząc przez światłowód wielokrotnie odbija się od powłoki rdzenia.
Im większy kąt odbicia tym światło dłużej przechodzi między końcami
przewodu. Mimo, że opóźnienie wynosi miliardowe części sekundy (rzędu
kilku, kilkudziesięciu nanosekund na kilometr), to długość światłowodu
musi zostać ograniczona. Szybkość transmisji danych sięga Gbit/s.
Rodzaje światłowodów:
a)
plastikowy - działa na długościach obliczanych w metrach,
tani, nie wymaga drogiego oprzyrzÄ…dowania;
b)
powlekany plastikiem światłowód krzemiankowy - nieznacznie
lepszy od plastikowego;
c)
włókno jednomodowe - prowadzi jedną wiązkę światła o
jednej długości fali, używany do szczególnie długich połączeń, rdzeń ma
małą średnicę i zapewnia dużą przepustowość na długich dystansach. Źródłem
światła jest laser. Przewód najdroższy, najtrudniejszy w obsłudze, zapewnia
jednak największe szybkości transmisji i umożliwia realizację najdłuższych
segmentów połączeń;
d)
wielomodowy światłowód o skokowej zmianie współczynnika odbicia
- prowadzi wiele wiązek światła o różnych częstotliwościach, cechuje się
znaczną średnicą rdzenia i wysoką dyspersją (typowo: 15-30 nanosekund na
kilometr). Wykorzystywany jest głównie w LSK, nadajnikiem jest dioda LED;
e)
wielomodowy o stopniowe zmianie współczynnika odbicia -
wykonany jest z kilku warstw szkła o dyspersji pozwalającej na pokonanie długich
dystansów (typowo: 1 nanosekunda na kilometr);
4.
Połączenia bezprzewodowe.
Połączenia bezprzewodowe realizowane są przy wykorzystaniu
nadajników i odbiorników rozmieszczonych na terenie np. firmy i będących jej
własnością. Radiowe urządzenie nadawczo-odbiorcze nazywane jest transceiverłem
(transmitter/receiver).
Bezprzewodowe połączenia w sieci lokalnej eliminują konieczność układania
kabli, co przydatne jest w sieciach utworzonych tymczasowo. Użytkownicy z
komputerami przenośnymi mogą poruszać się po obszarze objętym zasięgiem transceiverła.
Przykładowa konfiguracja bezprzewodowej sieci lokalnej może wyglądać tak,
jak to pokazano na rysunku.
Bezprzewodowa transmisja danych może być realizowana przy użyciu
jednej z trzech metod:
a)
transmisja w podczerwieni - metoda ta udostępnia szerokie pasmo
transmisyjne, pozwala na przesyłanie sygnałów z bardzo dużą częstotliwością.
Transmisja wykorzystująca promienie podczerwone realizowana jest wzdłuż linii
widoczności, dlatego zarówno nadajnik jak i odbiornik muszą być skierowane
do siebie lub też promienie muszą być wzajemnie zogniskowane. Tak więc przy
instalowaniu tego typu sieci należy uwzględnić strukturę i wzajemne położenie
pomieszczeń. Ponieważ transmisja realizowana jest przy użyciu promieni
podczerwonych, to może być zakłócona silnym światłem pochodzącym z innych
źródeł. Typowa szybkość transmisji osiąga tutaj 10 Mbit/s;
b)
transmisja radiowa wÄ…skopasmowa - metoda ta jest podobna do
metod stosowanych w klasycznej radiofonii: zarówno nadajnik jak i odbiornik
pracują w jednym wąskim paśmie częstotliwości. Sygnał rozprzestrzenia się
na znacznym obszarze i może przenikać przez przeszkody - nie jest więc
konieczne ogniskowanie sygnału. Mankamentem tej metody jest możliwość występowania
zakłóceń spowodowanych odbiciami sygnału. Ponadto dla uniknięcia zakłóceń
powodowanych przez inne urządzenia radionadawcze konieczne jest dokładne
dostrojenie nadajnika i odbiornika na wybraną częstotliwość. Szybkość
transmisji jest tutaj rzędu kilkunastu kbit/s;
c)
transmisja radiowa szerokopasmowa - sygnał generowany jest w
szerokim paśmie częstotliwości. Chwilowy rozkład częstotliwości określany
jest za pomocą kodu - wspólnego dla nadajnika i odbiornika. Moc sygnału
emitowanego tą techniką jest niewielka. Szybkość transmisji kształtuje się
na poziomie 250 kbit/s;
d)
transmisja mikrofalowa - transmisja tą metodą może się odbyć,
gdy zapewniona jest wzajemna widoczność nadawcy i odbiorcy, może to być np.
połączenie satelity ze stacją naziemną, łączność między dwoma
budynkami, łączność na dużych otwartych obszarach, gdzie położenie kabla
nie jest opłacalne (pustynie, bagna, duże jeziora). System transmisyjny
wykorzystujący mikrofale składa się z dwóch anten kierunkowych, skierowanych
na siebie, wysyłających wiązkę fal elektromagnetycznych i ogniskujących
odebraną wiązkę fal. Maksymalna odległość między antenami nie powinna
przekraczać 45 km. W przeciwieństwie do klasycznej transmisji radiowej anteny
mikrofalowe skierowane są na jeden punkt. Stosowane częstotliwości transmisji
zawierają się w przedziale 2 GHz - 25 GHz, przy czym wyższe częstotliwości
wykorzystywane są prywatnie, na krótkich dystansach;
5.
Krosownica (Patch Panel).
Składa się z rzędów punktów zakończeniowych dla stacji
roboczych. Administrator sieci może w łatwy sposób łączyć, przesuwać,
testować i rozłączać elementy sieci (np. stacje robocze) - poprzez zmianę
połączeń w krosownicy.
6.
Koncentrator (Concentrator
Device).
Koncentrator jest urządzeniem służącym za centralny punkt
przyłączenia terminali, komputerów lub urządzeń komunikujących. Może to
być centralny punkt, w którym zbiegają się kable. Koncentrator łączy określoną
liczbę linii wejściowych z pewną liczbą linii wyjściowych albo udostępnia
jedno centralne połączenie komunikacyjne większej liczbie urządzeń.
Koncentratory mogą być łączone ze sobą w struktury hierarchiczne. Oto urządzenia,
które są koncentratorami:
a)
procesory
czołowe (front-end) - jest to
komputer realizujący funkcje koncentratora, zazwyczaj z większą szybkością
i obsługujący większą liczbę dołączonych urządzeń;
b)
huby
(hubs) - koncentratory w sieciach lokalnych (opisane dalej);
c)
jednostki
wspólnego dostępu do portu i selektory (port
sharing units) - umożliwiają większej liczbie odległych terminali
korzystanie ze wspólnego połączenia modemowego z komputerem lub systemem host. Jednostka taka działa pomiędzy terminalami a modemem;
d)
multipleksery
- urządzenia, które przesyłają po jednej linii dane napływające z wielu
innych urządzeń. Istnieje wiele typów multiplekserów, np.: multipleksery z
podziałem czasu (przydziela kolejnym urządzeniom odcinki czasu w strumieniu
danych), multipleksery z podziałem częstotliwości (wydzielają dla każdego
urządzenia osobny kanał częstotliwości);
7.
Huby (Hubs).
Rys. 16.Hub
aktywny.
Istnieje wiele urządzeń, które mogą być określane mianem
"hub". W najprostszej postaci hub jest urządzeniem, w którym zbiegają się
przewody od stacji roboczych. IstniejÄ… huby pasywne oraz aktywne:
a)
hub pasywny - posiada kilka portów do podłączenia komputerów,
terminali i innych urządzeń. Cechą huba pasywnego jest to, że nie wzmacnia
sygnałów - jest tylko skrzynką łączącą - i nie wymaga zasilania. Hubem
pasywnym może być po prostu panel łączeniowy, czyli krosownica;
b)
hub aktywny - zazwyczaj posiada więcej portów od huba
pasywnego. Regeneruje sygnały przechodzące od jednego urządzenia do drugiego.
Może być używany jako regenerator sygnału (repeater);
Huby sÄ… zazwyczaj Å‚Ä…czone z innymi hubami w strukturÄ™
hierarchicznÄ….
Rys. 17.Okablowanie
strukturalne(struktura hierarchiczna).
Huby umożliwiają budowę okablowania strukturalnego i oferują
następujące udogodnienia:
a)
umożliwiają łatwą przebudowę sieci;
b)
umożliwiają łatwą rozbudowę sieci;
c)
możliwość zastosowania w wielu technologiach sieciowych;
d)
umożliwiają scentralizowane zarządzanie i automatyczne zbieranie
informacji o ruchu w sieci;
e)
realizują funkcje obsługi błędów;
f)
pozwalają na zwiększanie zasięgu sieci;
NaturalnÄ… topologiÄ… (patrz dalej) sieci wykorzystujÄ…cej huby
jest gwiazda.
Konstrukcja hubów przeszła długą ewolucję: od pierwszych
hubów powtarzających do obecnego ich znaczenia - centralnego elementu
okablowania strukturalnego, zapewniającego zarządzanie i monitorowanie całej
sieci. Moduły wtykowe pozwalają na wykonanie podłączeń sieci lokalnych i
rozległych. Umożliwiają wykorzystanie huba jako centrum okablowania dla piętra,
budynku, osiedla czy sieci globalnej. Takie huby
instalacyjne (wiring hubs)
stanowią szkielet sieci. Ponieważ szkielet ten zamyka się w obrębie jednej
skrzynki to określa się go mianem szkieletu skupionego (collapsed
backbone). Huby instalacyjne są platformą łączącą wiele typów
sieciowych modułów komunikacyjnych, posiadają funkcje administracyjne oparte
na okienkowym interfejsie użytkownika. Funkcje te pozwalają na obrazowanie całej
sieci lub jej fragmentu w aspekcie statystyki i informacji kontrolnych. Pulpity
administracyjne dołączane są do hubów za pośrednictwem specjalnych łączy,
dzięki czemu zarządzanie nimi jest możliwe nawet w wypadku awarii reszty
sieci.
Huby pierwszej generacji były zwykłymi repeaterłami operującymi tylko z jednym medium transmisyjnym.
Generalnie nie było możliwości obsługi protokołów zarządzania takich jak
np. SNMP (Simple Network Managment
Protocol). Huby te są wciąż obecne na rynku, stosowane są w małych
sieciach lokalnych. Istnieją huby, które można umieścić bezpośrednio w złączu
rozszerzającym serwera. Z tyłu takiej karty-huba podłącza się specjalny
kabel pozwalający na przyłączenie stacji roboczych.
Huby drugiej generacji określa się jako huby inteligentne, gdyż
realizują funkcje zarządzające. Huby te wyposażone są w płyty główne z
kilkoma magistralami, dzięki czemu mają zdolność współpracy z różnymi
mediami, pomiędzy którymi pełnią funkcje mostów (patrz dalej). Spotyka się
magistrale dla różnego typu sieci lub magistrale wielokanałowe - uniwersalne.
Płyty zarządzane są zazwyczaj przez wydajne procesory RISCłowe. Huby te umożliwiają
zbieranie informacji statystycznych na temat ruchu w poszczególnych modułach.
Wśród hubów tej generacji zaczęły się pojawiać urządzenia realizujące
funkcje protokołu SNMP. Nie zaimplementowano jeszcze funkcji pozwalających na
organizowanie wewnątrz huba logicznych segmentów sieci lokalnej, co jest
korzystne ze względów administracyjnych i wydajnościowych.
Huby trzeciej generacji to inaczej huby korporacyjne. SÄ… one
zdolne do obsługi wszelkich typów komunikacji międzysieciowej i okablowania.
Są to urządzenia inteligentne, z szybkimi płytami głównymi, o znacznym
stopniu modułowości. Zdolne są do obsługi szeregu modułów wtykowych, w tym
dla połączeń z sieciami rozległymi i umożliwiających realizację
zaawansowanych funkcji zarzÄ…dzajÄ…cych. Huby te sÄ… bardzo niezawodne. Wiele z
nich używa płyt z komutacją komórek, z prędkościami rzędu Gbit/s. Inne
cechy hubów trzeciej generacji:
a)
segmentowanie płyty głównej w celu obsługi kilku sieci lokalnych;
b)
szybkie połączenia szkieletowe, realizujące połączenia międzysieciowe;
c)
zdolności komutacyjne, pozwalające na mikrosegmentację sieci lokalnej
pomiędzy pojedyncze stacje robocze;
d)
dedykowane połączenia punkt-punkt pomiędzy węzłami sieci, pozwalające
na transmisję wielkich ilości danych lub transmisji uzależnionych od czasu;
Rys.
18.Metoda
łączenia hubów pośredniczących.
a)
funkcje zarządzania rozproszonego wbudowane w każdy z modułów,
pozwalające na poprawianie wydajności sieci w warunkach znacznego obciążenia;
Inny podział hubów:
a)
huby dla grup roboczych - np. koncentrator w postaci karty
rozszerzajÄ…cej dla serwera;
b)
huby pośredniczące - np. skrzynka przyłączeniowa na każdym
z pięter budynku. Ich zastosowanie jest opcjonalne, ale mogą stanowić bazę
dla późniejszej rozbudowy sieci;
c)
huby korporacyjne - centralne miejsce, w którym zbiegają się
połączenia od wszystkich segmentów końcowych. Pełnią ponadto rolę
routera, mostka, umożliwiają łączenie z sieciami rozległymi.
Płyta główna huba jest funkcjonalnie podobna do płyty głównej
komputera, ale znacznie przewyższa ją rozwiązaniami technicznymi. Udostępnione
są na niej punkty przyłączania modułów rozszerzających. Konfiguracja płyty
głównej jest całkiem odmienna od komputerowej. Musi posiadać większą liczbę
kanałów komunikacyjnych, umożliwiających łączenie odmiennych modułów
(związanych z różnymi typami sieci).
Możliwe są różne typy magistral:
a)
standardowe - szyna EISA lub nowsza (jak w komputerach osobistych) Moduły
mają dostęp do magistrali po wygenerowaniu odpowiedniego przerwania. Raczej
nie używana w hubach korporacyjnych;
b)
zwielokrotnione - płyta główna posiada kilka magistral, każda obsługuje
inny rodzaj ruchu. Typowa magistrala zwielokrotniona posiada oddzielne szyny dla
różnych typów sieci. Do każdej z szyn można podłączyć wiele modułów,
które obsługują odpowiedni rodzaj sieci;
c)
segmentowa - magistrala podzielona jest na segmenty spojone złączami.
Do złączy wstawiane są moduły, tworzące wraz z innymi modułami logiczny
segment sieci. Dowolny port w każdym z modułów może stać się częścią
segmentu sieci. Warunkiem jest, aby port był pasujący do danego typu sieci;
d)
multipleksowana - pojedyncza magistrala zostaje podzielona za pomocÄ…
techniki multipleksowania na kilka magistral logicznych;
Rys. 19.Układ
płyty głównej huba.
Większość hubów posiada szynę zarządzającą, która
posiada dostęp do każdego z modułów. Ponieważ nie jest ona częścią głównej
magistrali na płycie jej funkcje sterujące i monitorujące nie są ograniczone
przez ruch danych. Bez tej szyny nie byłoby możliwe monitorowanie sieci w
momentach największego ruchu.
Moduły są osobnymi urządzeniami, które umieszcza się w płycie
głównej huba w celu umożliwienia podłączenia stacji roboczych oraz
mostkowania, routingu i funkcji administracyjnych. Oto typowe przykłady modułów:
a)
rezerwowe zasilacze;
b)
moduły Ethernet pozwalające na podłączenie stacji roboczych pracujących
w sieci Ethernet (patrz dalej);
c)
moduły Token Ring pozwalające na podłączenie stacji roboczych pracujących
w sieci Token Ring (patrz dalej);
d)
moduły FDDI pozwalające na podłączenie stacji roboczych pracujących
w sieci FDDI (patrz dalej);
e)
moduły mostkujące i realizujące funkcje routingu, pozwalające
organizować połączenia międzysieciowe przy użyciu różnych protokołów;
f)
moduły zarządzające, obsługujące standard SNMP lub inny;
g)
urządzenia do monitorowania protokołów, np. analizatory protokołów;
Moduły powinny posiadać wbudowane wskaźniki optyczne, dające
operatorowi możliwość kontrolowania stanu poszczególnych portów.
Segmentacja jest naturalnÄ… cechÄ… huba. Segmentem jest grupa
stacji wspólnie korzystających z tej samej sieci i przesyłających między
sobą pakiety. Do łączenia dwóch segmentów potrzebny jest most (omówiony
dalej). Segmenty o dużej liczbie stacji roboczych mogą zostać zablokowane w
wyniku dużego ruchu i dlatego dzieli je się na mniejsze segmenty. Do segmentu
powinni należeć użytkownicy korzystający z tych samych zasobów i tworzący
tę samą grupę roboczą oraz te urządzenia, które często wymieniają ze sobą
duże ilości danych. Liczba możliwych do skonfigurowania segmentów jest
ograniczona przez liczbę możliwych kanałów na płycie głównej huba.
Ograniczenie to może być zniwelowane dzięki przełącznikom, pozwalającym na
dzielenie kanałów na wiele segmentów.
Alternatywnym rozwiązaniem są huby z komutacją portów (huby
przełączające). Wykorzystano w nich technikę przełączania (komutowania)
portów. Funkcja ta pozwala administratorowi dysponującemu odpowiednim
oprogramowaniem przemieszczać użytkowników między segmentami sieci. Technika
hubów przełączających polega na wprowadzeniu mikrosegmentacji, czyli
przydzieleniu do jednego segmentu zaledwie jednej stacji roboczej, co eliminuje
współzawodnictwo o dostęp do medium transmisyjnego (patrz dalej). Huby przełączające
są budowane jako oddzielne urządzenia, choć nowsze rozwiązania są modułami
umieszczanymi w innych hubach. Hub przełączający posiada określoną liczbę
portów, z których każdy stanowi oddzielny segment sieci i do których mogą
być podłączone huby grupy roboczej lub pojedyncze stacje. Przesyłanie danych
między stacjami realizowane jest za pomocą wewnętrznej tablicy przełączników
(matrix switch) i działa na poziomie
podwarstwy dostępu do łącza fizycznego. Urządzenie przełączające działa
jak most i ustanawia tymczasowe połączenie między segmentami: gdy pakiet
dociera do przełącznika sprawdzany jest jego adres przeznaczenia i zestawiane
jest połączenie z odpowiednim segmentem końcowym. Następne pakiety przepływają
przez przełącznik bez potrzeby ich rejestracji (co ma miejsce w mostach).
Istotne jest, że ograniczona liczba stacji w segmencie zmniejsza jego obciążenie
i ogranicza współzawodnictwo o dostęp do medium.
Uwaga: Nie należy
mylić przełączania portów (opisanego poniżej) z hubami przełączającymi.
Przełączanie portów jest funkcją zarządzającą pozwalającą na przyporządkowanie
stacji roboczych do segmentów. Huby przełączające pozwalają natomiast na
ustanawianie bezpośrednich (dedykowanych) połączeń pomiędzy portami.
Przełączanie portów jest stosunkowo nową funkcją oferowaną
przez huby. Umożliwia łatwą rekonfigurację stacji roboczych (np. w przypadku
gdy pracownik zmienił dział w firmie). W starszych modelach hubów podział
sieci lokalnej na segmenty określony był przez moduły, do których przyłączało
się stacje robocze. Fizyczne połączenia wewnątrz modułów umożliwiały
powielenie sygnału tylko pomiędzy portami dołączonymi do tego modułu. W
celu przemieszczenia użytkownika do innego segmentu sieci konieczne było
fizyczne przeniesienie kabla do innego modułu. W nowych rozwiązaniach moduły
przyłączane są do szybkiej, wielosegmentowej płyty głównej. Każdy port ma
połączenie z płytą główną. Administrator organizuje segmenty z konsoli
poprzez przydzielenie portów do segmentów. Połączenia mają charakter
logiczny, nie fizyczny. Na rysunku pokazano, że porty należą do różnych
segmentów sieci. Istotną cechą tego rodzaju płyt jest to, że segmenty mogą
obejmować kilka modułów.
Rys. 20.Wielosegmentowa
płyta główna
Rys. 21.Lokalna
sieć wirtualna
Opisana powyżej technologia wirtualnej
sieci lokalnej pozwala na Å‚atwÄ… reorganizacjÄ™ grup roboczych. Jedyne
ograniczenie polega na tym, że do jednego segmentu nie można podłączyć różnego
typu sieci - konieczne jest użycie mostu.
Liczba możliwych do utworzenia segmentów zależy od typu huba
i konstrukcji płyty głównej. Sprzęt niektórych producentów umożliwia
utworzenie jedynie kilku segmentów, innych - ponad sto. Trzeba sobie zdawać
sprawę, że tworzenie wielu małych segmentów powoduje, że trzeba użyć dużej
liczby mostów.
Huby muszą być urządzeniami niezawodnymi. W tym celu
wprowadza siÄ™ np.:
a)
zasilanie awaryjne - wbudowane w hub;
b)
moduły wymienne w trakcie pracy - umożliwiają wymianę modułu bez wyłączania
systemu;
c)
zarządzanie i zdalne administrowanie - np. za pomocą protokołu SNMP
(patrz dalej);
d)
instalacja hubów dublujących;
Huby umożliwiają osiągnięcie wysokiego poziomu bezpieczeństwa
pracy sieci. Możliwe jest np. zablokowanie połączeń między określonymi
stacjami oraz pomiędzy sieciami. Zapewnione jest filtrowanie adresów, podobnie
jak w mostach. Niektóre huby pozwalają na odłączenie "intruzów". Huby
dysponujące zaawansowanymi funkcjami bezpieczeństwa umożliwiają powiązanie
adresu programowego z adresem sprzętowym karty sieciowej w stacji roboczej.
Wykorzystując to można zapewnić obsługę użytkownika tylko pod warunkiem,
że działa na określonej stacji roboczej.
Huby realizują, jak wspomniano, różne funkcje zarządzające.
Do takich należą: śledzenie pakietów danych i pojawiających się błędów
oraz ich składowanie w bazie danych huba (MIB - Managment
Information Base). Program zarządzający co pewien czas sięga do tych
danych i prezentuje je administratorowi. Po przekroczeniu pewnych zadanych wartości
progowych (np. przekroczenie progu natężenia ruchu w sieci), administrator
zostaje zaalarmowany i może podjąć kroki zaradcze. Większość hubów
zapewnia obsługę protokołu SNMP, niektóre protokołów: CMIP (Common Managment Information Protocol), będący standardem ISO,
oraz NetView firmy IBM.
Huby sÄ… zwykle zarzÄ…dzane za pomocÄ… aplikacji graficznych,
pozwalających administratorowi na zarządzanie każdym urządzeniem i węzłem
sieci z jednej stacji zarzÄ…dzajÄ…cej. Oprogramowanie zarzÄ…dzajÄ…ce bazuje
zwykle na systemie UNIX. Funkcje zarządzające huba umożliwiają także usługi:
a)
automatyczne wyłączenie węzłów zakłócających pracę sieci;
b)
izolowanie portów dla potrzeb testów, np. wtedy gdy węzeł wysyła błędne
pakiety - izoluje siÄ™ go;
c)
włączanie i wyłączanie stacji roboczych w określonych godzinach i
dniach tygodnia;
d)
zdalne zarzÄ…dzanie elementami sieci;
Oprogramowanie zarządzające dostarcza wielu narzędzi
przetwarzających zebrane informacje i obrazujących je w przystępnej formie
wykresów bądź tabel.
Technologia hubów zmierza w kierunku techniki przełączania.
Istnieje tendencja do umieszczania w jednej obudowie wieloprotokołowości,
routingu, mostkowania, techniki sieci rozległych, funkcji zarządzających oraz
funkcji analizowania protokołów. Szybkości przesyłania danych przez urządzenia
podłączone do huba wymagają technik coraz szybszego przełączania, np. w
sieci ATM, umożliwiającej przesyłanie danych z szybkościami rzędu Gbit/s.
Technika ATM została już wprowadzona do hubów korporacyjnych, teraz wprowadza
się ją do hubów pośredniczących i hubów grup roboczych.
8.
Regenerator (repeater).
Repeater jest prostym
urządzeniem pomocniczym, regenerującym sygnał przesyłany kablem, co pozwala
na zwiększenie długości połączenia, a co za tym idzie - zwiększenie rozpiętości
sieci. Repeater nie zmienia w żaden
sposób struktury sygnału, poza jego wzmocnieniem. Repeater jest nieinteligentnym (dumb)
urządzeniem, które charakteryzuje się następującymi cechami:
a)
używany jest głównie w liniowych systemach kablowych;
b)
działa na najniższym poziomie stosu protokołów - na poziomie
fizycznym;
c)
dwa segmenty sieci, połączone za pomocą repeaterła, muszą używać tej samej metody dostępu do medium;
d)
segmenty sieci połączone za pomocą repeaterła stają się częścią tej samej sieci i mają te same
adresy sieciowe (węzły w segmentach rozszerzających sieć muszą mieć różne
adresy od węzłów w segmentach istniejących);
e)
przekazują pakiety z prędkością transmisji w sieci;
W repeaterłach należy
raczej widzieć urządzenia, które służą do przyłączenia do sieci stacji
dalej położonych, niż urządzenia pozwalające na zwiększenie liczby stacji
w sieci.
9.
Przełącznica (matrix switch).
Jest to urządzenie posiadające pewną liczbę portów wejścia
oraz portów wyjścia. Służy ona do połączenia wybranego wejścia w określonym
wyjściem. Rysunek przedstawia przełącznicę 4 X 4 łączącą linie modemowe
z komputerami. Możliwe są oczywiście rozwiązania o większej liczbie portów:
8 X 8, 16 X 16 itd. Przełącznice są obecnie realizowane na poziomie
mikroprocesora i umożliwiają utworzenie połączenia w bardzo krótkim czasie.
Przełącznica może służyć do łączenia ze sobą segmentów w sieci (np.
hub przełączający). Układy te charakteryzują się ponadto bardzo dużą
przepustowością.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Tech tech chem11[31] Z5 06 usrodki ochrony 06[1]06 (184)0606 (35)Plakat WEGLINIEC Odjazdy wazny od 14 04 27 do 14 06 14Mechanika Techniczna I Opracowanie 0606 11 09 (28)06 efekt mpembywięcej podobnych podstron