Типовий склад устаткування ЛВС

1. Типовий склад устаткування локальної мережі

Фрагмент обчислювальної мережі (рис. 1.7) включає основнітипи комунікаційного обладнання, яке використовується сьогодні для освіти
локальних мереж і з'єднання їх черезглобальні зв'язки один з одним. Для побудови локальних зв'язків між комп'ютерами використовуються різні види кабельних систем,мережеві адаптери, концентратори-повторювачі, мости, комутатори імаршрутизатори. Для підключення локальних мереж до глобальних зв'язків використовуються спеціальні виходи (WAN-порти) мостів імаршрутизаторів, а також апаратура передачі даних по довгих лініях --модеми (при роботі по аналогових лініях) або ж пристрої підключення доцифровим каналам (TA - термінальні адаптери мереж ISDN,пристрої обслуговування цифрових виділених каналів типу CSU/DSU і т.п.).

Рис. 1.7. Фрагмент мережі

2. Роль кабельної системи

Для побудови локальних зв'язків в обчислювальних мережах в даний часвикористовуються різні види кабелів - коаксіальний кабель, кабель на основіекранованого і неекранованої витої пари і оптичне волокно.
Найбільш популярним видом середовища передачі даних на невеликі відстані (до
100 м) стає неекранована кручена пара, яка включена практичноу всі сучасні стандарти і технології локальних мереж і забезпечуєпропускну здатність до 100 Мб/с (на кабелях категорії 5). Оптоволоконнийкабель широко застосовується як для побудови локальних зв'язків, так і дляосвіти магістралей глобальних мереж. Оптоволоконний кабель можезабезпечити дуже високу пропускну здатність каналу (до декількох Гб/с)і передачу на значні відстані (до декількох десятків кілометрівбез проміжного посилення сигналу).
В якості середовища передачі даних в обчислювальних мережах використовуються такожелектромагнітні хвилі різних частот - КВ, УКВ, СВЧ. Проте, поки влокальних мережах радіозв'язок використовується тільки в тих випадках, коливиявляється неможливою прокладання кабелю, наприклад, у будинках, які єпам'ятниками архітектури. Це пояснюється насамперед недостатньоюнадійністю мережевих технологій, побудованих на використанніелектромагнітного випромінювання. Для побудови глобальних каналів цей видсередовища передачі даних використовується ширше - на ньому побудовані супутниковіканали зв'язку та наземні радіорелейні канали, які працюють у зонах прямоївидимості у НВЧ-діапазонах.
Згідно з закордонним досліджень (журнал LAN Technologies), 70% часупростоїв обумовлено проблемами, що виникли внаслідок низької якостізастосовуваних кабельних систем. Тому так важливо правильно побудуватифундамент мережі - кабельну систему. Останнім часом як такийнадійної основи все частіше використовується структурована кабельна система.
Структурована кабельна система (Structured Cabling System, SCS) - ценабір комутаційних елементів (кабелів, роз'ємів, конекторів, кросовихпанелей і шаф), а також методика їх спільного використання, якадозволяє створювати регулярні, легко розгортаються структури зв'язків уобчислювальних мережах.
Переваги структурованої кабельної системи:

. Універсальність. Структурована кабельна система при продуманій організації може стати єдиною середовищем для передачі комп'ютерних даних у локальній обчислювальній мережі, організації локальної телефонної мережі, передачі відеоінформації і навіть передачі сигналів від датчиків пожежної безпеки або охоронних систем. Це дозволяє автоматизувати багато процесів з контролю, моніторингу та управління господарськими службами і системами життєзабезпечення.

. Збільшення терміну служби. Термін старіння добре структурованої кабельної системи може становити 8-10 років.

. Зменшення вартості додавання нових користувачів та зміни їх розташування. Вартість кабельної системи в основному визначається не вартістю кабелю, а вартістю робіт з його прокладці. Тому вигідніше провести одноразову роботу з прокладання кабелю, можливо з великим запасом по довжині, ніж кілька разів виконувати прокладку, нарощуючи довжину кабелю. Це допомагає швидко і дешево змінювати структуру кабельної системи при переміщеннях персоналу або зміні додатків.

. Можливість легкого розширення мережі. Структурована кабельна система є модульною, тому її легко нарощувати, дозволяючи легко і ціною малих витрат переходити на більш досконале обладнання, яке задовольняє зростаючим вимогам до систем комунікацій.

. Забезпечення більш ефективного обслуговування. Структурована кабельна система полегшує обслуговування та пошук несправностей в порівнянні з шинної кабельної системою.

. Надійність. Структурована кабельна система має підвищену надійність оскільки зазвичай виробництво всіх її компонентів і технічний супровід здійснюється однією фірмою-виробником.

3. Мережеві адаптери

Мережний адаптер (Network Interface Card, NIC) - це периферійний пристрійкомп'ютера, безпосередньо взаємодіє із середовищем передачі даних,яка прямо чи через інше комунікаційне обладнання пов'язує йогоз іншими комп'ютерами. Цей пристрій вирішує завдання надійного обмінудвійковими даними, представленими відповідними електромагнітнимисигналами, по зовнішніх лініях зв'язку. Як і будь-контролер комп'ютера,мережний адаптер працює під управлінням операційної системи і драйверарозподіл функцій між мережним адаптером та драйвером може змінюватисявід реалізації до реалізації.
У перших локальних мережах мережевий адаптер з сегментом коаксіального кабелюявляв собою весь спектр комунікаційного обладнання, за допомогоюякого організовувався взаємодія комп'ютерів. Мережевий адаптеркомп'ютера-відправника-теля безпосередньо по кабелю взаємодіяв змережним адаптером комп'ютера-одержувача. У більшості сучаснихстандартів для локальних мереж передбачається, що між мережевимиадаптерами взаємодіючих комп'ютерів встановлюється спеціальнекомунікаційне пристрій (концентратор, міст, комутатор абомаршрутизатор), яка бере на себе деякі функції з управлінняпотоком даних.
Мережевий адаптер зазвичай виконує такі функції:

. Оформлення інформації, що передається у вигляді кадру певного формату.

Кадр включає кілька службових полів, серед яких є адреса комп'ютера призначення і контрольна сума кадру, за якою мережевий адаптер станції призначення робить висновок про коректність доставленої по мережі інформації.

. Отримання доступу до середовища передачі даних. У локальних мережах в основному застосовуються колективні між групою комп'ютерів канали зв'язку (загальна шина, кільце), доступ до яких надається за спеціальним алгоритмом (найбільш часто застосовуються метод випадкового доступу або метод з передачею маркера доступу по кільцю). В останніх стандартах та технологіях локальних мереж намітився перехід від використання розділяється середовища передачі даних до використання індивідуальних каналів зв'язків комп'ютера з комунікаційними пристроями мережі, як це завжди робилося в телефонних мережах, де телефонний апарат пов'язаний з комутатором АТС індивідуальною лінією зв'язку. Технологіями, що використовують індивідуальні лінії зв'язку, є 100VG-AnyLAN, ATM і комутуючі модифікації традиційних технологій - switching Ethernet, switching Token Ring і switching

FDDI. При використанні індивідуальних ліній зв'язку у функції мережевого адаптера часто входить встановлення з'єднання з комутатором мережі.

. Кодування послідовності біт кадру послідовністю електричних сигналів при передачі даних і декодування при їх прийомі. Кодування повинно забезпечити передачу вихідної інформацію по лініях зв'язку з певною смугою пропускання і певним рівнем перешкод таким чином, щоб приймаюча сторона змогла розпізнати з високим ступенем вірогідності надіслану інформацію. Так як в локальних мережах використовуються широкополосні кабелі, то мережеві адаптери не використовують модуляцію сигналу, необхідну для передачі дискретної інформації з вузькосмуговим лініях зв'язку (наприклад, телефонних каналах тональної частоти), а передають дані за допомогою імпульсних сигналів.

Уявлення ж двійкових 1 і 0 може бути різним.

. Перетворення інформації з паралельної форми на послідовну і назад. Ця операція пов'язана з тим, що для спрощення проблеми синхронізації сигналів і здешевлення ліній зв'язку в обчислювальних мережах інформація передається в послідовній формі, біт за бітом, а не побайтно, як усередині комп'ютера.

. Синхронізація бітів, байтів і кадрів. Для стійкого прийому інформації, що передається необхідна підтримка постійного синхронізм приймача і передавача інформації. Мережевий адаптер використовує для вирішення цього завдання спеціальні методи кодування, які не використовують додаткової шини з тактовими синхросигналами. Ці методи забезпечують періодичну зміну стану переданого сигналу, яке використовується тактовим генератором приймача для підстроювання синхронізм. Крім синхронізації на рівні бітів, мережевий адаптер вирішує задачу синхронізації і на рівні байтів, і на рівні кадрів.
Мережеві адаптери розрізняються по типу і розрядності використовуваної вкомп'ютері внутрішньої шини даних - ISA, EISA, PCI, MCA.
Мережеві адаптери розрізняються також за типом прийнятої в мережі мережевийтехнології - Ethernet, Token Ring, FDDI і т.п. Як правило, конкретнамодель мережевого адаптера працює за певною мережевої технології
(наприклад, Ethernet). У зв'язку з тим, що для кожної технології заразє можливість використання різних середовищ передачі даних (той же
Ethernet підтримує коаксіальний кабель, неекрановану виту пару іоптичне волокно), мережевий адаптер може підтримувати як одну, так іодночасно кілька середовищ. У випадку, коли мережевий адаптер підтримуєтільки одне середовище передачі даних, а необхідно використовувати іншу,застосовуються трансивери і конвертори.
Трансивер (приймач, transmitter + receiver) - це частина мережевогоадаптера, його кінцевий пристрій, що виходить на кабель. У першому стандарті
Ethernet, що працює на товстому коаксіалі, трансивер розташовувавсябезпосередньо на кабелі і зв'язувався з іншою частиною адаптера,розташовувалася усередині комп'ютера, за допомогою інтерфейсу AUI (attachmentunit interface). В інших варіантах Ethernet'а виявилося зручним випускатимережеві адаптери (та й інші комунікаційні пристрої) з портом AUI, доякому можна приєднати трансивер для необхідної середовища.
Замість підбору відповідного трансівера можна використовувати конвертор, якийможе узгодити вихід приймача, призначеного для однієїсередовища, з іншого середовищем передачі даних (наприклад, вихід на виту паруперетворюється у вихід на коаксіальний кабель).

4. Фізична структуризація локальної мережі.

Повторювачі та концентратори

Для побудови найпростішої односегментной мережі досить мати мережевіадаптери і кабель відповідного типу. Але навіть в цьому простому випадку частовикористовуються додаткові пристрої - повторювачі сигналів, що дозволяютьподолати обмеження на максимальну довжину кабельного сегмента.
Основна функція повторювача (repeater), як це випливає з його назви --повторення сигналів, що надходять на один з його портів, на всіх іншихпортах (Ethernet) або на наступному в логічному кільці порте (Token Ring,
FDDI) синхронно з сигналами-оригіналами. Повторювач поліпшує електричніхарактеристики сигналів та їх синхронність, і за рахунок цього з'являєтьсяможливість збільшувати загальну довжину кабелю між самими віддаленими в мережістанціями.
Багатопортовий повторювач часто називають концентратором (hub,concentrator), що відображає той факт, що даний пристрій реалізує нетільки функцію повторення сигналів, але й концентрує в одному центральномупристрої функції об'єднання комп'ютерів в мережу. Практично у всіхсучасних мережевих стандартах концентратор є необхідним елементоммережі, що з'єднує окремі комп'ютери в мережу.
Відрізки кабелю, що з'єднують два комп'ютери або будь-які два іншихмережевих пристрої називаються фізичними сегментами. Таким чином,концентратори і повторювачі, які використовуються для додавання новихфізичних сегментів, є засобом фізичної структуризації мережі.
Концентратори утворюють з окремих фізичних відрізків кабелю загальну середупередачі даних - логічний сегмент (рис. 1.8). Логічний сегмент такожназивають доменом колізій, оскільки при спробі одночасної передачіданих будь-яких двох комп'ютерів цього сегмента, хоча б і належатьрізними фізичними сегментами, виникає блокування передавальної середовища. Слідособливо підкреслити, що яку б складну структуру не утворюваликонцентратори, наприклад, шляхом ієрархічного з'єднання (рис. 1.9), всекомп'ютери, підключені до них, утворюють єдиний логічний сегмент, уякому будь-яка пара взаємодіючих комп'ютерів повністю блокуєможливість обміну даними для інших комп'ютерів.

Рис. 1.8. Повторювач Ethernet синхронно повторює біти кадру на всіх своїх портах

Рис. 1.9. Логічний сегмент, побудований з використанням концентраторів
Поява пристроїв, централізують з'єднання між окремими мережевимипристроями, що потенційно дозволяє поліпшити керованість мережі та їїексплуатаційні характеристики (модифікованості, ремонтопридатність ітощо). З цією метою розробники концентраторів часто вбудовують в своїприлади, крім основної функції повторювача, ряд допоміжнихфункцій, вельми корисних для поліпшення якості мережі.
Різні виробники концентраторів реалізують у своїх пристрояхрізні набори допоміжних функцій, але найбільш часто зустрічаютьсянаступні:

. Об'єднання сегментів з різними фізичними середовищами (наприклад, коаксіал, кручена пари і оптоволокно) в єдиний логічний сегмент.

. Автосигментацією портів - автоматичне відключення порту за його некоректну поведінку (пошкодження кабелю, інтенсивна генерація пакетів помилковою довжини і т.п.).

. Підтримка між концентраторами резервних зв'язків, які використовуються при відмові основних.

. Захист переданих по мережі даних від несанкціонованого доступу

(наприклад, шляхом спотворення поля даних у кадрах, повторюваних на портах, що не містять комп'ютера з адресою призначення).

. Підтримка засобів керування мережами - протоколу SNMP, баз керуючої інформації MIB.

5. Логічна структуризація мережі. Мости й комутатори

Незважаючи на появу нових додаткових можливостей основною функцієюконцентраторів залишається передача пакетів із загальної розділяється середовищі.
Колективне використання багатьма комп'ютерами загальної кабельної системи врежимі поділу часу призводить до істотного зниженняпродуктивності мережі при інтенсивному трафіку. Загальна середа перестаєсправлятися з потоком переданих кадрів та в мережі виникає чергукомп'ютерів, які очікують доступу. Це явище характерне для всіх технологій,що використовують колективні середовища передачі даних, незалежно від використовуванихалгоритмів доступу (хоча найбільш потерпають від перевантажень трафіка мережі
Ethernet з методом випадкового доступу до середовища).
Тому мережі, побудовані на основі концентраторів, не можуть розширюватисянеобхідних межах - за певної кількості комп'ютерів в мережі або припояві нових програм завжди відбувається насичення передавальної середовища, ізатримки в її роботі стають неприпустимими. Ця проблема може бутивирішена шляхом логічної структуризації мережі за допомогою мостів, комутаторіві маршрутизаторів.
Міст (bridge), а також його швидкодіючий функціональний аналог --комутатор (switching hub), ділить загальну середу передачі даних на логічнісегменти. Логічний сегмент утворюється шляхом об'єднання кількохфізичних сегментів (відрізків кабелю) за допомогою одного або декількохконцентраторів. Кожний логічний сегмент підключається до окремого портумоста/комутатора (рис. 1.10). При надходженні кадру на який-небудь зпортів міст/комутатор повторює цей кадр, але не на всіх портах, як церобить концентратор, а тільки на тому порту, до якого підключений сегмент,містить комп'ютер-адресат.
Різниця між мостом і комутатором полягає в тому, що міст в кожен моментчасу може здійснювати передачу кадрів тільки між однією парою портів,а комутатор одночасно підтримує потоки даних между усіма своїмипортами. Іншими словами, міст передає кадри послідовно, а комутаторпаралельно. (Для спрощення викладу далі в цьому розділі будевикористовуватися термін "комутатор" для позначення цих обохрізновидів пристроїв, оскільки все сказане нижче в рівній мірівідноситься і до мостів, і до комутаторів.) Слід зазначити, що останнімчас локальні мости повністю витіснені комутаторами. Мости використовуютьсятільки для зв'язку локальних мереж з глобальними, тобто як засобувіддаленого доступу, оскільки в цьому випадку необхідність у паралельнійпередачу між декількома парами портів просто не виникає.

Рис. 1.10. Поділ мережі на логічні сегменти
При роботі комутатора середу передачі даних кожного логічного сегментазалишається загальною тільки для тих комп'ютерів, які підключені до цьогосегменту безпосередньо. Коммутатор здійснює зв'язок середовищ передачіданих різних логічних сегментів. Він передає кадри між логічнимисегментами тільки при необхідності, тобто тільки тоді, коливзаємодіючі комп'ютери знаходяться в різних сегментах.
Поділ мережі на логічні сегменти покращує продуктивність мережі, якщов мережі є групи комп'ютерів, переважно обмінюютьсяінформацією між собою. Якщо ж таких груп немає, то введення в мережукомутаторів може тільки погіршити загальну продуктивність мережі, тому щоухвалення рішення про те, чи потрібно передавати пакет з одного сегмента віншого, вимагає додаткового часу.
Однак навіть у мережі середніх розмірів такі групи, як правило, є.
Тому поділ її на логічні сегменти дає виграш упродуктивності - трафік локалізується в межах груп, і навантаження на їхколективні кабельні системи істотно зменшується.
Комутатори приймають рішення про те, на який порт потрібно передати кадр,аналізуючи адресу призначення, поміщений в кадрі, а також на підставіінформації про належність того чи іншого комп'ютера певногосегменту, підключеному до одного з портів комутатора, тобто напідставі інформації про конфігурацію мережі. Для того, щоб зібрати іобробити інформацію про конфігурацію підключених до нього сегментів,комутатор повинен пройти стадію "навчання", тобто самостійновиконати певну попередню роботу з вивчення проходить черезнього трафіку. Визначення належності комп'ютерів сегментами можливо зарахунок наявності в кадрі не тільки адреси призначення, а й адреси джерела,згенерованого пакет. Використовуючи інформацію про адресу джерела,комутатор встановлює відповідність між номерами портів та адресамикомп'ютерів. У процесі вивчення мережі міст/комутатор просто передаєщо з'являються на входах його портів кадри на всі інші порти, працюючидеякий час повторювачем. Після того, як міст/комутатор дізнається проприналежності адрес сегментах, він починає передавати кадри міжпортами тільки у випадку межсегментной передачі. Якщо, вже після завершеннянавчання, на вході комутатора раптом з'явиться кадр з невідомим адресоюпризначення, то цей кадр буде повторений на всіх портах.
Мости/комутатори, що працюють описаним способом, звичайно називаютьсяпрозорими (transparent), оскільки поява таких мостів/комутаторів вмережі зовсім не помітно для її кінцевих вузлів. Це дозволяє не змінюватиїх програмне забезпечення при переході від простих конфігурацій,використовують тільки концентратори, до більш складних, сегментованим.
Існує й інший клас мостів/комутаторів, що передають кадри міжсегментами на основі повної інформації про межсегментном маршруті. Цюінформацію записує в кадр станція-джерело кадру, тому говорять, щотакі пристрої реалізують алгоритм маршрутизації від джерела (sourcerouting). При використанні мостів/комутаторів з маршрутизацією відджерела кінцеві вузли повинні бути в курсі ділення мережі на сегменти імережеві адаптери, в цьому випадку мають у своєму програмному забезпеченнімати компонент, який займається вибором маршруту кадрів.
За простоту принципу роботи прозорого моста/комутатора доводитьсярозплачуватися обмеженнями на топологію мережі, побудованої звикористанням пристроїв даного типу - такі мережі не можуть мати замкнутихмаршрутів - петель. Міст/комутатор не може правильно працювати в мережі зпетлями, при цьому мережа засмічується зациклюються пакетами та їїпродуктивність знижується.
Для автоматичного розпізнавання петель в конфігурації мережі розробленийалгоритм покриває дерева (Spanning Tree Algorithm, STA). Цей алгоритмдозволяє мостах/комутаторів адаптивно будувати дерево зв'язків, коли вонививчають топологію зв'язків сегментів за допомогою спеціальних тестових кадрів.
При виявленні замкнутих контурів деякі зв'язки оголошуються резервними.
Міст/комутатор може використовувати резервну зв'язок тільки при відмові будь -або основний. У результаті мережі, побудовані на основімостів/комутаторів, що підтримують алгоритм покриває дерева, володіютьдеяким запасом надійності, але підвищити продуктивність за рахуноквикористання декількох паралельних зв'язків у таких мережах не можна.

6. Маршрутизатори

Маршрутизатор (router) дозволяє організовувати в мережі надлишкові зв'язку,утворюють петлі. Він справляється з цим завданням за рахунок того, що приймаєрішення про передачу пакетів на підставі більш повної інформації про графазв'язків у мережі, ніж міст або комутатор. Маршрутизатор має у своємурозпорядженні базу топологічної інформації, яка говорить йому, наприклад,про те, між якими підмережами загальної мережі є зв'язку і в якому стані
(працездатному чи ні) вони знаходяться. Маючи таку картку мережі,маршрутизатор може вибрати один з декількох можливих маршрутів доставкипакету адресату. У даному випадку під маршрутом розуміють послідовністьпроходження пакетом маршрутизаторів. Наприклад, на малюнку 1.11 для зв'язкустанцій L2 мережі LAN1 і L1 мережі LAN6 є два маршрути: М1-М5-М7 і М1-М6-
М7.
На відміну від моста/комутатора, який не знає, як пов'язані сегменти одинз одним за межами його портів, маршрутизатор бачить всю картину зв'язківпідмереж один з одним, тому він може вибрати правильний маршрут і принаявність кількох альтернативних маршрутів. Рішення про вибір того чиіншого маршруту приймається кожним маршрутизатором, через який проходитьповідомлення.
Для того, щоб скласти карту зв'язків у мережі, маршрутизатори обмінюютьсяспеціальними службовими повідомленнями, в яких міститься інформація про тізв'язках між підмережами, про які вони знають (ці підмережі підключені до нихбезпосередньо або ж вони дізналися цю інформацію від іншихмаршрутизаторів).

Рис. 1.11. Структура інтермережі, побудованої на основі маршрутизаторів
Побудова графа зв'язків між підмережами і вибір оптимального з якого-небудькритерієм маршруту на цьому графі являють собою складну задачу. При цьомуможуть використовуватися різні критерії вибору маршруту - найменшекількість проміжних вузлів, час, вартість або надійність передачіданих.
Маршрутизатори дозволяють об'єднувати мережі з різними принципамиорганізації в єдину мережу, яка в цьому випадку часто називається интерсеть
(internet). Назва интерсеть підкреслює ту особливість, щоутворене за допомогою маршрутизаторів об'єднання комп'ютерів представляєсобою сукупність декількох мереж, які зберігають велику ступіньавтономності, ніж кілька логічних сегментів однієї мережі. У кожній змереж, що утворюють интерсеть, зберігаються властиві їм принципи адресаціївузлів і протоколи обміну інформацією. Тому маршрутизатори можутьоб'єднувати не тільки локальні мережі з різною технологією, а й локальнімережі з глобальними.
Маршрутизатори не тільки об'єднують мережі, але і надійно захищають їх один відодного. Причому ця ізоляція здійснюється набагато простіше і надійніше, ніж здопомогою мостів/комутаторів. Наприклад, при вступі кадру з неправильнимадресою міст/комутатор зобов'язаний повторити його на всіх своїх портах, щоробить мережа незахищеною від некоректно працюючого вузла. Маршрутизатор жв такому випадку просто відмовляється передавати "неправильний" пакет далі,ізолюючи дефектний вузол від іншої мережі.
Крім того, маршрутизатор надає адміністратору зручні засобифільтрації потоку повідомлень за рахунок того, що сам розпізнає багато поляслужбової інформації в пакеті і дозволяє їх іменувати зрозумілимадміністратору чином. Потрібно зауважити, що деякі мости/комутаторитакож здатні виконувати функції гнучкої фільтрації, але задавати умовифільтрації адміністратор мережі повинен сам у двійковому форматі, що достатньоскладно.
Крім фільтрації, маршрутизатор може забезпечувати пріоритетний порядокобслуговування буферізованние пакетів, коли на підставі деяких ознакпакетів надаються переваги при виборі з черги.
В результаті, маршрутизатор виявляється складним інтелектуальнимпристроєм, побудованим на базі одного, а іноді й кількох потужнихпроцесорів. Такий спеціалізований мультипроцесор працює, якправило, під управлінням спеціалізованої операційної системи.

7. Модульні багатофункціональні концентратори

При побудові складної мережі можуть бути корисні всі типи комунікаційнихпристроїв: і концентратори, і мости, і комутатори, маршрутизатори і
(мережеві адаптери виключені з цього списку тому, що вони необхіднізавжди). Найчастіше окреме комунікаційний пристрій виконує тількиодну основну функцію, представляючи собою або повторювач, або міст, абокомутатор, або маршрутизатор. Але це не завжди зручно, тому що вдеяких випадках більш раціонально мати в одному корпусібагатофункціональний пристрій, що може поєднувати ці базові функціїі тим самим дозволяє розробнику мережі використовувати його більш гнучко.
В ідеалі можна уявити собі універсальне комунікаційний пристрій,має достатню кількість портів для підключення мережних адаптерів,які об'єднуються в групи з програмованими функціями взаємовідносинміж собою (за алгоритмом повторювача, комутатора або маршрутизатора).
Однак відомо, що будь-яка універсалізація завжди шкодить якостівиконання вузьких спеціальних функцій і, можливо тому, на сучасномурівні розвитку техніки таке повністю універсальний пристрій поки нез'явилося, хоча окреме поєднання функцій в одному пристрої інодівиконується.
Так маршрутизатори часто можуть працювати і в якості мостів, в залежностівід того, як налаштоване адміністратором їх програмне забезпечення. Аось функції повторювача вимагають високої швидкодії, яке може бутидосягнуто тільки на суто апаратному рівні. Тому функції повторювачане поєднуються з функціями моста або маршрутизатора.
Для поєднання функцій може бути використаний інший підхід. У спеціальнихпристроях - модульних концентраторах - окремі компоненти, що виконуютьодну з трьох описаних основних функцій, реалізовані у вигляді модулів,встановлюються в загальному корпусі. При цьому міжмодульних зв'язку організовуютьсяне зовнішнім чином, як це робиться, коли модулі являють собоюокремі пристрої, а за внутрішніми шинам єдиного пристрою.
Модульні багатофункціональні пристрої часто називають концентраторами,підкреслюючи їх централізують роль в мережі. При цьому термін "концентратор"використовується не як синонім терміна повторювач, а в більш широкому сенсі.
Потрібно добре розуміти в кожному конкретному випадку функціональне призначенняокремих модулів такого концентратора. Залежно від комплектаціїмодульний багатофункціональний концентратор може поєднувати функції іповторювача (причому різних технологій), і мосту, і комутатора, імаршрутизатора, а може виконувати і лише одну з них.

8. Функціональна відповідність видів комунікаційного обладнання рівнямимоделі OSI

Найкращим способом для розуміння відмінностей між мережевими адаптерами,повторювачами, мостами/комутаторами і маршрутизаторами єрозгляд їх роботи в термінах моделі OSI. Співвідношення між функціямицих пристроїв та рівнями моделі OSI показано на малюнку 1.12.
Повторювач, який регенерує сигнали, за рахунок чого дозволяєзбільшувати довжину мережі, працює на фізичному рівні.
Мережевий адаптер працює на фізичному і канальному рівнях. До фізичнійрівню належить та частина функцій мережного адаптера, що пов'язана зприйомом і передачею сигналів по лінії зв'язку, а одержання доступу дорозділяється середовища передачі, розпізнавання МАС-адресу комп'ютера - це вжефункція канального рівня.
Мости виконують велику частину своєї роботи на канальному рівні. Для нихмережа представляється набором МАС-адрес пристроїв. Вони витягають ці адресиз заголовків, доданих до пакетів на канальному рівні, і використовують їхпід час обробки пакетів для ухвалення рішення про те, на який портвідправити той чи інший пакет. Мости не мають доступу до інформації проадреси мереж, що відноситься до більш високого рівня. Тому вони обмеженіу прийнятті рішень про можливі шляхи або маршрутах переміщення пакетів помережі.

Рис. 1.12. Відповідність функцій комунікаційного устаткування моделі OSI
Маршрутизатори працюють на мережному рівні моделі OSI. Для маршрутизаторівмережа - це набір мережевих адрес пристроїв і безліч мережевих шляхів.
Маршрутизатори аналізують усі можливі шляхи між будь-якими двома вузламимережі і вибирають найкоротший з них. При виборі можуть братися доувагу й інші фактори, наприклад, стан проміжних вузлів і лінійзв'язку, пропускна спроможність ліній або вартість передачі даних.
Для того, щоб маршрутизатор міг виконувати покладені на нього функції йомуповинна бути доступна більш розгорнута інформація про мережу, ніж та,яка доступна мосту. У заголовку пакета мережного рівня крім мережевогоадреси є дані, наприклад, про критерії, який повинен бутивикористаний при виборі маршруту, про час життя пакету в мережі, про те,якого протоколу верхнього рівня належить пакет.
Завдяки використанню додаткової інформації, маршрутизатор можездійснювати більше операцій з пакетами, ніж міст/комутатор. Томупрограмне забезпечення, необхідне для роботи маршрутизатора, єбільш складним.
На малюнку 1.12 показаний ще один тип комунікаційних пристроїв - шлюз,який може працювати на будь-якому рівні моделі OSI. Шлюз (gateway) - цепристрій, що виконує трансляцію протоколів. Шлюз розміщується міжвзаємодіючими мережами і служить посередником, що переводять повідомлення,що надходять з однієї мережі, у формат іншої мережі. Шлюз може бути реалізованийяк чисто програмними засобами, встановленими на звичайному комп'ютері,так і на базі спеціалізованого комп'ютера. Трансляція одного стекапротоколів у другий являє собою складну інтелектуальну задачу,що вимагає максимально повної інформації про мережу, тому шлюз використовуєзаголовки всіх транслюються протоколів.