Соединяет несколько узлов компьютерной сети в одном или нескольких сегментах сети

Обновлено: 04.07.2024

Существует специальное оборудование, обеспечивающее эффективное и действенное функционирование сети. Все эти аппаратные средства являются усовершенствованием сетевого протокола Ethernet. В большинстве современных сетевых устройств используется витая пара или оптоволоконный кабель.

Концентратор служит центральным узлом или устройством в компьютерной сети, соединяя несколько сегментов Ethernet, компьютеров и устройств вместе и рассматривая их как один сегмент. Концентратор предоставил первый метод, при котором компьютеры могли совместно использовать одно подключение к Интернету. Концентраторы работают с максимальной скоростью 100 миллионов бит в секунду или 100 Мбит/с.

Он соединяет компьютеры друг с другом через так называемую общую среду. Одновременно с хабом может общаться только один компьютер, и этот компьютер не может одновременно отправлять и получать данные.

Концентратор не может различать, кто или что подключено к каждому из его портов. Когда он получает данные от данного соединения (см. рис. 1), эти данные рассылаются каждому подключенному сегменту/устройству (см. рис. 2). Именно этот метод связи позволяет концентратору напоминать единый сегмент. Устройство может либо принять, либо отклонить фрагменты данных. Однако постоянная передача информации всем сторонам создает конфликты данных, которые прерывают и ухудшают качество обслуживания, а также представляют угрозу безопасности. Например, если одно подключенное устройство получает вирус, все они получают вирус.

Рисунок 1. Пакет данных, отправленный в концентратор.

Рисунок 2. Пакет данных, передаваемый всем подключенным узлам.

Переключить

Коммутаторы — это более продвинутые версии концентраторов. В отличие от концентраторов, коммутаторы не используют общую среду, сохраняя все соединения отдельными. Например, если компьютеры A, B, C и D подключены к коммутатору, коммутатор позволит компьютерам A и B взаимодействовать, не отправляя незапрошенные данные на C и D. Поскольку коммутатор не будет отправлять данные непредусмотренным получателям, они более безопасны, чем концентраторы. Поддержание отдельных получателей и контроль данных между ними называется разведкой.

Рисунок 3. Пакет отправлен на коммутатор

Рисунок 4. Пакет отправлен адресуемому узлу

Маршрутизатор

Маршрутизатор – это специализированный компьютер, который управляет перемещением данных между сетями, а не внутри них. В то время как коммутаторы доставляют информацию, которую им дают, по определенным путям, маршрутизаторы могут определять, по какому пути должны следовать данные, на основе таблицы конфигурации маршрутизации. В этой таблице отслеживаются все подключения к маршрутизатору и все возможные пути, существующие между сетями. Это позволяет маршрутизатору выбирать самый быстрый/наилучший путь для данных.

Различные типы маршрутизаторов:

Общий доступ к подключению к Интернету — это когда у вас есть несколько компьютеров, соединенных вместе через концентратор или коммутатор, но один из этих компьютеров подключен к Интернету в дополнение к концентратору или коммутатору. Этот компьютер может совместно использовать подключение к Интернету с другими компьютерами, а затем действовать как маршрутизатор для остальных компьютеров.
Домашние широкополосные маршрутизаторы используются для соединения нескольких компьютеров в домашних условиях. Они являются отдельными устройствами и имеют специализированное программное обеспечение только для маршрутизации данных между домашней сетью компьютеров и Интернетом. В эти устройства могут быть встроены другие функции, такие как оборудование для беспроводного подключения, программное обеспечение для выполнения NAT или программное обеспечение брандмауэра.
Маршрутизаторы офисной сети используются для соединения более двух компьютеров в офисе. Обычно они представляют собой отдельные устройства и содержат некоторые элементарные протоколы безопасности для защиты сети от атак низкого уровня безопасности.
Маршрутизаторы с основным трафиком используются в точках связи в Интернете, которые должны проверять и передавать очень большие объемы данных.

Рис. 5. Пакет данных отправляется на NAT-маршрутизатор.

Рис. 6. Маршрутизатор NAT транслирует/пересылает пакет данных.

Брандмауэр

Брандмауэр – это аппаратное или программное обеспечение, которое предотвращает несанкционированный вход или выход из сети. Брандмауэр будет использовать набор правил, чтобы определить, разрешено ли прохождение определенного фрагмента связи.Физическим брандмауэром может быть компьютер или другое интеллектуальное устройство, фильтрующее весь сетевой трафик. Брандмауэр также может быть частью программного обеспечения, которое запускается на отдельном компьютере, как правило, для личного использования.

Рис. 7. Пакеты данных, отправленные на узел с брандмауэром.

Рис. 8. Брандмауэр разрешает или блокирует пакеты на основе правил.

Главы учебника

Свяжитесь с нами

Если есть проблема с информацией в учебнике, или вы хотели бы увидеть дополнение информации, заполните Форму ошибок и дополнений в учебнике.

Если у вас есть вопросы по любому материалу формы E 115, напишите по электронной почте одному из инструкторов лаборатории или приходите в рабочее время.

Чтобы построить надежную сеть и защитить ее, вам необходимо понимать устройства, входящие в ее состав.

Что такое сетевые устройства?

Сетевые устройства или сетевое оборудование — это физические устройства, необходимые для связи и взаимодействия между оборудованием в компьютерной сети.

Типы сетевых устройств

Вот общий список сетевых устройств:

Центр
Переключиться
Маршрутизатор
Мост
Шлюз
Модем
Повторитель
Точка доступа

Концентраторы соединяют несколько компьютерных сетевых устройств вместе. Концентратор также действует как повторитель, поскольку он усиливает сигналы, которые ухудшаются после прохождения больших расстояний по соединительным кабелям. Концентратор является самым простым в семействе сетевых устройств, поскольку он соединяет компоненты локальной сети с одинаковыми протоколами.

Концентратор можно использовать как с цифровыми, так и с аналоговыми данными, при условии, что его настройки настроены для подготовки к форматированию входящих данных. Например, если входящие данные имеют цифровой формат, концентратор должен передавать их в виде пакетов; однако, если входящие данные являются аналоговыми, то концентратор передает их в форме сигнала.

Концентраторы не выполняют функции фильтрации или адресации пакетов; они просто отправляют пакеты данных на все подключенные устройства. Концентраторы работают на физическом уровне модели взаимодействия открытых систем (OSI). Существует два типа концентраторов: простые и многопортовые.

Переключить

Коммутаторы обычно играют более интеллектуальную роль, чем концентраторы. Коммутатор — это многопортовое устройство, повышающее эффективность сети. Коммутатор поддерживает ограниченную маршрутную информацию об узлах внутренней сети и позволяет подключаться к таким системам, как концентраторы или маршрутизаторы. Нити локальных сетей обычно подключаются с помощью коммутаторов. Как правило, коммутаторы могут считывать аппаратные адреса входящих пакетов, чтобы передавать их соответствующему адресату.

Использование коммутаторов повышает эффективность сети по сравнению с концентраторами или маршрутизаторами благодаря возможности виртуальных каналов. Коммутаторы также улучшают сетевую безопасность, поскольку виртуальные каналы труднее исследовать с помощью сетевых мониторов. Вы можете думать о коммутаторе как об устройстве, которое сочетает в себе лучшие возможности маршрутизаторов и концентраторов. Коммутатор может работать либо на канальном уровне, либо на сетевом уровне модели OSI. Многоуровневый коммутатор может работать на обоих уровнях, что означает, что он может работать и как коммутатор, и как маршрутизатор. Многоуровневый коммутатор — это высокопроизводительное устройство, поддерживающее те же протоколы маршрутизации, что и маршрутизаторы.

Коммутаторы могут подвергаться распределенным атакам типа "отказ в обслуживании" (DDoS); защита от наводнений используется для предотвращения остановки коммутатора вредоносным трафиком. Безопасность портов коммутатора важна, поэтому обязательно защитите коммутаторы: отключите все неиспользуемые порты и используйте отслеживание DHCP, проверку ARP и фильтрацию MAC-адресов.

Маршрутизатор

Маршрутизаторы помогают передавать пакеты к месту назначения, прокладывая путь через море взаимосвязанных сетевых устройств, использующих различные сетевые топологии. Маршрутизаторы — это интеллектуальные устройства, и они хранят информацию о сетях, к которым они подключены. Большинство маршрутизаторов можно настроить для работы в качестве брандмауэров с фильтрацией пакетов и использования списков контроля доступа (ACL). Маршрутизаторы в сочетании с блоком обслуживания канала/блоком обслуживания данных (CSU/DSU) также используются для перевода из кадрирования LAN в кадрирование WAN. Это необходимо, поскольку локальные и глобальные сети используют разные сетевые протоколы. Такие маршрутизаторы называются граничными маршрутизаторами. Они служат внешним соединением локальной сети с глобальной сетью и работают на границе вашей сети.

Маршрутизатор также используется для разделения внутренних сетей на две или более подсети. Маршрутизаторы также можно внутренне подключать к другим маршрутизаторам, создавая зоны, работающие независимо. Маршрутизаторы устанавливают связь, поддерживая таблицы о пунктах назначения и локальных соединениях.Маршрутизатор содержит информацию о подключенных к нему системах и о том, куда отправлять запросы, если пункт назначения неизвестен. Маршрутизаторы обычно передают маршрутную и другую информацию, используя один из трех стандартных протоколов: протокол маршрутной информации (RIP), протокол пограничного шлюза (BGP) или протокол открытия кратчайшего пути (OSPF).

Маршрутизаторы — это ваша первая линия защиты, и они должны быть настроены так, чтобы пропускать только тот трафик, который разрешен сетевыми администраторами. Сами маршруты могут быть настроены как статические или динамические. Если они статичны, их можно настроить только вручную, и они останутся такими до тех пор, пока не будут изменены. Если они динамические, они узнают о других маршрутизаторах вокруг них и используют информацию об этих маршрутизаторах для построения своих таблиц маршрутизации.

Маршрутизаторы – это устройства общего назначения, которые соединяют две или более разнородных сетей. Обычно они предназначены для компьютеров специального назначения с отдельными входными и выходными сетевыми интерфейсами для каждой подключенной сети. Поскольку маршрутизаторы и шлюзы являются основой больших компьютерных сетей, таких как Интернет, у них есть специальные функции, которые обеспечивают им гибкость и способность справляться с различными схемами сетевой адресации и размерами кадров посредством сегментации больших пакетов на более мелкие пакеты, соответствующие новой сети. компоненты. Каждый интерфейс маршрутизатора имеет собственный модуль протокола разрешения адресов (ARP), собственный адрес локальной сети (адрес сетевой карты) и собственный адрес интернет-протокола (IP). Маршрутизатор с помощью таблицы маршрутизации знает маршруты, по которым пакет может пройти от источника к месту назначения. Таблица маршрутизации, как и в мосте и коммутаторе, динамично растет. При получении пакета маршрутизатор удаляет заголовки и трейлеры пакета и анализирует заголовок IP, определяя адреса источника и получателя и тип данных, а также отмечая время прибытия. Он также обновляет таблицу маршрутизаторов новыми адресами, которых еще нет в таблице. Информация о заголовке IP и времени прибытия вводится в таблицу маршрутизации. Маршрутизаторы обычно работают на сетевом уровне модели OSI.

Мост

Мосты используются для соединения двух или более хостов или сегментов сети вместе. Основная роль мостов в сетевой архитектуре заключается в хранении и пересылке кадров между различными сегментами, которые соединяет мост. Они используют адреса аппаратного управления доступом к среде (MAC) для передачи кадров. Просматривая MAC-адреса устройств, подключенных к каждому сегменту, мосты могут пересылать данные или блокировать их передачу. Мосты также можно использовать для соединения двух физических локальных сетей в более крупную логическую локальную сеть.

Мосты работают только на физическом уровне и уровне канала данных модели OSI. Мосты используются для разделения больших сетей на более мелкие участки, располагаясь между двумя физическими сегментами сети и управляя потоком данных между ними.

Мосты во многом похожи на концентраторы, включая тот факт, что они соединяют компоненты локальной сети с одинаковыми протоколами. Однако мосты фильтруют входящие пакеты данных, известные как кадры, по адресам перед их пересылкой. Поскольку он фильтрует пакеты данных, мост не вносит изменений в формат или содержимое входящих данных. Мост фильтрует и пересылает кадры по сети с помощью таблицы динамического моста. Таблица мостов, которая изначально пуста, содержит адреса LAN для каждого компьютера в LAN и адреса каждого интерфейса моста, который соединяет LAN с другими LAN. Мосты, как и концентраторы, могут быть простыми или многопортовыми.

В последние годы мосты в основном потеряли популярность и были заменены коммутаторами, которые предлагают больше функций. На самом деле коммутаторы иногда называют «многопортовыми мостами» из-за того, как они работают.

Шлюз

Шлюзы обычно работают на транспортном и сеансовом уровнях модели OSI. На транспортном уровне и выше существует множество протоколов и стандартов от разных поставщиков; шлюзы используются для борьбы с ними. Шлюзы обеспечивают преобразование между сетевыми технологиями, такими как Open System Interconnection (OSI) и протокол управления передачей/Интернет-протокол (TCP/IP). По этой причине шлюзы соединяют две или более автономные сети, каждая со своими алгоритмами маршрутизации, протоколами, топологией, службой доменных имен, а также процедурами и политиками сетевого администрирования.

Шлюзы выполняют все функции маршрутизаторов и даже больше. По сути, маршрутизатор с добавленным функционалом трансляции является шлюзом. Функция, выполняющая преобразование между различными сетевыми технологиями, называется преобразователем протоколов.

Модем

Модемы (модуляторы-демодуляторы) используются для передачи цифровых сигналов по аналоговым телефонным линиям. Таким образом, цифровые сигналы преобразуются модемом в аналоговые сигналы различных частот и передаются на модем в месте приема.Принимающий модем выполняет обратное преобразование и предоставляет цифровой выход устройству, подключенному к модему, обычно компьютеру. Цифровые данные обычно передаются на модем или с него по последовательной линии через стандартный промышленный интерфейс RS-232. Многие телефонные компании предлагают услуги DSL, а многие кабельные операторы используют модемы в качестве оконечных терминалов для идентификации и распознавания домашних и личных пользователей. Модемы работают как на физическом уровне, так и на канальном уровне.

Повторитель

Ретранслятор – это электронное устройство, усиливающее принимаемый сигнал. Вы можете думать о повторителе как об устройстве, которое принимает сигнал и ретранслирует его на более высоком уровне или с большей мощностью, так что сигнал может покрывать большие расстояния, более 100 метров для стандартных кабелей LAN. Повторители работают на физическом уровне.

Точка доступа

Хотя точка доступа (AP) технически может включать проводное или беспроводное соединение, обычно это беспроводное устройство. Точка доступа работает на втором уровне OSI, уровне канала передачи данных, и может работать либо как мост, соединяющий стандартную проводную сеть с беспроводными устройствами, либо как маршрутизатор, передающий данные от одной точки доступа к другой.

Точки беспроводного доступа (WAP) состоят из передатчика и приемника (приемопередатчика), используемых для создания беспроводной локальной сети (WLAN). Точки доступа обычно представляют собой отдельные сетевые устройства со встроенной антенной, передатчиком и адаптером. Точки доступа используют сетевой режим беспроводной инфраструктуры для обеспечения точки соединения между WLAN и проводной локальной сетью Ethernet. У них также есть несколько портов, что дает вам возможность расширить сеть для поддержки дополнительных клиентов. В зависимости от размера сети для обеспечения полного покрытия может потребоваться одна или несколько точек доступа. Дополнительные точки доступа используются для обеспечения доступа к большему количеству беспроводных клиентов и расширения диапазона беспроводной сети. Каждая точка доступа ограничена своим диапазоном передачи — расстоянием, на котором клиент может находиться от точки доступа, при этом получая пригодную для использования скорость обработки сигнала и данных. Фактическое расстояние зависит от стандарта беспроводной связи, препятствий и условий окружающей среды между клиентом и точкой доступа. Точки доступа более высокого класса оснащены мощными антеннами, что позволяет им увеличить дальность распространения беспроводного сигнала.

Точки доступа также могут предоставлять множество портов, которые можно использовать для увеличения размера сети, возможностей брандмауэра и службы протокола динамической конфигурации хоста (DHCP). Таким образом, мы получаем точки доступа, которые являются коммутатором, DHCP-сервером, маршрутизатором и брандмауэром.

Для подключения к беспроводной точке доступа вам потребуется имя идентификатора набора услуг (SSID). Беспроводные сети 802.11 используют SSID для идентификации всех систем, принадлежащих к одной сети, и клиентские станции должны быть настроены с использованием SSID для аутентификации в точке доступа. Точка доступа может транслировать SSID, позволяя всем беспроводным клиентам в зоне видеть SSID точки доступа. Однако из соображений безопасности точки доступа можно настроить так, чтобы они не транслировали SSID, а это означает, что администратору необходимо предоставить клиентским системам SSID, а не разрешить его автоматическое обнаружение. Беспроводные устройства поставляются с SSID по умолчанию, настройками безопасности, каналами, паролями и именами пользователей. Из соображений безопасности настоятельно рекомендуется изменить эти настройки по умолчанию как можно скорее, поскольку на многих интернет-сайтах указаны настройки по умолчанию, используемые производителями.

Точки доступа могут быть толстыми или тонкими. Толстые точки доступа, иногда еще называемые автономными точками доступа, необходимо вручную настраивать сетевыми параметрами и параметрами безопасности; затем их, по сути, оставляют в покое для обслуживания клиентов до тех пор, пока они не перестанут функционировать. Тонкие точки доступа допускают удаленную настройку с помощью контроллера. Поскольку тонкие клиенты не нужно настраивать вручную, их можно легко перенастроить и контролировать. Точки доступа также могут быть на основе контроллера или автономными.

Заключение

Понимание типов доступных сетевых устройств может помочь вам спроектировать и построить безопасную сеть, которая будет хорошо служить вашей организации. Однако, чтобы обеспечить постоянную безопасность и доступность вашей сети, вам следует внимательно следить за своими сетевыми устройствами и активностью вокруг них, чтобы вы могли быстро обнаруживать проблемы с оборудованием, проблемы с конфигурацией и атаки.

Джефф — бывший директор по разработке глобальных решений в Netwrix. Он давний блогер Netwrix, спикер и ведущий. В блоге Netwrix Джефф делится лайфхаками, советами и рекомендациями, которые могут значительно улучшить ваш опыт системного администрирования.

Концентратор — это сетевое устройство, позволяющее подключать несколько компьютеров к одной сети. Концентраторы могут быть основаны на соединениях Ethernet, Firewire или USB. Выключатель — это блок управления, который включает или выключает поток электричества в цепи. Его также можно использовать для маршрутизации информационных шаблонов в потоковых электронных данных, отправляемых по сетям.В контексте сети коммутатор — это компьютерное сетевое устройство, соединяющее сегменты сети.

Сравнительная таблица

Сравнительная таблица концентратора и коммутатора < td >Полудуплексный/полный дуплекс< th scope='row'>Spanning-Tree

	Концентратор	Коммутатор
Слой	Физический слой. Концентраторы классифицируются как устройства уровня 1 согласно модели OSI.	Уровень канала передачи данных. Сетевые коммутаторы работают на уровне 2 модели OSI.
Функция	Чтобы соединить сеть персональных компьютеров, их можно подключен через центральный концентратор.	Разрешить подключения к нескольким устройствам, управлять портами, управлять настройками безопасности VLAN
Форма передачи данных	Электрический сигнал или биты	Кадр (коммутатор L2) Кадр и пакет (коммутатор L3)
Порты	4/12 портов	Коммутатор представляет собой многопортовый мост. 24/48 портов
Тип передачи	Концентраторы всегда выполняют лавинную рассылку кадров; может быть одноадресной, многоадресной или широковещательной	Первая широковещательная рассылка; затем одноадресная и многоадресная рассылка по мере необходимости.
Тип устройства	Пассивное устройство (без программного обеспечения)	Активное устройство (с программным обеспечением) и сетевое устройство
Используется в (LAN, MAN, WAN)	LAN	LAN
Table	Сетевой концентратор не может узнать или сохранить MAC-адрес.	Коммутаторы используют доступную для содержимого память Таблица CAM, к которой обычно обращается ASIC (специализированные интегральные микросхемы).
Режим передачи	Полудуплекс
Домен широковещательной рассылки	Концентратор имеет один домен широковещательной рассылки.	Коммутатор имеет один домен широковещательный домен [если не реализована VLAN]
Определение	Электронное устройство, которое соединяет множество сетевых устройств вместе, чтобы устройства могли обмениваться данными< /td>	Сетевой коммутатор — это компьютерное сетевое устройство, которое используется для подключения множества устройств к вместе в компьютерной сети. Коммутатор считается более продвинутым, чем концентратор, потому что коммутатор отправляет сообщение на устройство, которое в нем нуждается, или запрашивает его
Скорость	10 Мбит/с	10/100 Мбит/с, 1 Гбит/с
Адрес, используемый для передачи данных	Использует MAC-адрес< /td>	Использует MAC-адрес
Необходим для подключения к Интернету?	Нет.	Нет
Категория устройств	не интеллектуальное устройство	интеллектуальное устройство
Производители	Sun Systems, Oracle и Cisco	Cisco и D-link Juniper
Конфликты	Конфликты часто возникают при использовании концентраторов.	В полнодуплексном коммутаторе коллизий не происходит.
Нет Spanning-Tree	Возможно много Spanning-Tree

Различия в производительности концентраторов и коммутаторов

Коммутатор – это более производительная альтернатива концентратору. Люди, как правило, выигрывают от переключения через концентратор, если в их домашней сети четыре или более компьютеров или если они хотят использовать свою домашнюю сеть для приложений, которые генерируют значительный объем сетевого трафика, таких как многопользовательские игры или обмен тяжелыми музыкальными файлами. С технической точки зрения концентраторы работают с использованием широковещательной модели, а коммутаторы — с использованием модели виртуальных каналов. Например, когда четыре компьютера подключены к концентратору и два из этих компьютеров взаимодействуют друг с другом, концентраторы просто пропускают весь сетевой трафик к каждому из четырех компьютеров. Коммутаторы, с другой стороны, способны определять назначение каждого отдельного элемента трафика (например, кадра Ethernet) и выборочно пересылать данные тому компьютеру, которому они действительно нужны. Создавая меньший сетевой трафик при доставке сообщений, коммутатор работает лучше, чем концентратор, в загруженных сетях.

В следующем видео сравниваются концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы.

Функции коммутатора и концентратора

Коммутатор используется для соединения различных сегментов сети. Сетевой коммутатор – это небольшое аппаратное устройство, которое объединяет несколько компьютеров в одну локальную сеть (LAN).

Концентратор соединяет несколько устройств Ethernet вместе, заставляя их работать как единый сегмент.

Подключения к концентраторам и коммутаторам

Сетевые концентраторы в настоящее время доступны с подключением USB, Ethernet, Firewire и Wireless. Наиболее популярным среди них по-прежнему является Ethernet, для которого требуется специальная сетевая карта на ПК или Ethernet-соединение, встроенное в материнскую плату.Также доступны переключатели для сетей USB, Ethernet, Firewire и Wireless, а простые переключатели, такие как кнопка включения/выключения, могут применяться для управления и обслуживания больших компьютерных сетей. Как и в случае с концентраторами, Ethernet-реализации сетевых коммутаторов являются наиболее распространенными. Сетевые коммутаторы Mainstream Ethernet поддерживают стандарты Ethernet 10 Мбит/с, 100 Мбит/с или 10/100 Мбит/с. С другой стороны, концентраторы включают ряд портов, к каждому из которых подключается сетевой кабель. Концентраторы большего размера содержат восемь, 12, 16 и даже 24 порта.

Производители концентраторов и коммутаторов

Некоторыми ведущими производителями компьютерных концентраторов для сетей являются Sun Systems, Oracle и Cisco. Эти компании также производят коммутаторы, такие как коммутаторы локальных сетей и маршрутизаторы данных, а также другое оборудование, необходимое для крупномасштабных компьютерных сетей. Для домашних сетей или сетей малого бизнеса существует большое количество международных компаний, специализирующихся на производстве коммутаторов и концентраторов, таких как Belkin, Linksys и Net Gear.

Стоимость концентратора и стоимость коммутатора

Концентраторы стоят меньше, чем коммутатор, а средний концентратор Ethernet стоит менее 30 долларов США.

Сеть — это взаимосвязь между различными коммуникационными элементами, соединенными различными коммуникационными каналами для обмена информацией. Когда два или более элемента связаны в ограниченной географической области для обмена своими ресурсами и информацией, говорят, что они находятся в сети. Мы можем видеть примеры сети почти во всех областях вокруг нас.

Но в этом блоге мы в основном сосредоточимся на компьютерных сетях. Мы также изучим узлы, присутствующие в сети, классификации, цели и приложения сети.

Компьютерная сеть

Компьютерная сеть — это система, в которой несколько компьютеров подключены друг к другу для обмена информацией и ресурсами. Другими словами, это сеть различных сообщающихся устройств или элементов, соединенных коммуникационными линиями. Элементами связи могут быть компьютер, мобильный телефон, маршрутизатор, коммутатор и т. д., а линиями связи могут быть оптоволоконный кабель, коаксиальный оптоволоконный кабель, беспроводная локальная сеть и т. д.

В компьютерной сети один процесс на одном устройстве может отправлять/получать данные по крайней мере от одного процесса, находящегося на удаленном устройстве. Интернет — это сеть сетей. Он не управляется одной организацией.

Узел

В компьютерной сети узел является точкой подключения, точкой перераспределения или точкой связи. Другими словами, узел относится к точке или соединению, где происходит соединение.

Это может быть компьютер или устройство, являющееся частью сети. Как правило, для формирования сетевого соединения требуется два или более узла. Определение узла зависит от уровня сети и протокола.

Узел может быть оборудованием для передачи данных (которое может использоваться для установления связи, например, модем, концентратор, мост, коммутатор и т. д.) или терминальным оборудованием для передачи данных (которое может быть конечным устройством, например цифровым телефоном). , телефон, принтер, хост-компьютер и т. д.).

Физический сетевой узел – это активное электронное устройство, подключенное к сети. Он может отправлять, получать или пересылать информацию по каналу связи.

Каждое устройство в сети, имеющее уникальный логический или IP-адрес (интернет-протокол), также может называться узлом. При подключении к сети каждый узел в сети должен иметь MAC-адрес. MAC-адрес — это уникальный идентификатор, назначаемый производителями устройств контроллеру сетевого интерфейса (NIC) для связи в сети. NIC — это аппаратный компонент компьютера, который соединяет компьютер с компьютерной сетью. При подключении к Интернету или интрасети узлы называются интернет-узлами. Эти узлы идентифицируются по их IP-адресам.

Некоторые устройства канального уровня (коммутаторы, мосты, точки доступа WLAN и т. д.) не имеют IP-адреса. Таким образом, они являются физическими, а не интернет-узлами.

В распределенной сети узлы могут быть клиентами, серверами или одноранговыми узлами. Он также может использовать некоторые виртуальные узлы для обеспечения прозрачности. В облачных вычислениях каждый пользовательский компьютер, подключенный к облаку, может рассматриваться как конечный узел.

Степень связности узла — это мера количества соединений, которые узел имеет с другими узлами.

Классификация компьютерных сетей

Компьютерную сеть можно классифицировать на основе средств связи, функциональных взаимосвязей, топологии и масштаба сети.

Теперь просмотрите все эти классификации одну за другой.

Классификация на основе средств коммуникации:

Компьютерные сети можно разделить на следующие две категории в зависимости от средств связи:

Проводная сеть: может быть реализована с использованием коаксиального кабеля, оптоволоконного кабеля и т. д.
Беспроводная сеть: может быть реализована с использованием наземной микроволновой связи, спутников связи, беспроводных локальных сетей.

Классификация по шкале:

Компьютерные сети можно разделить на следующие три категории в зависимости от масштаба или площади сети:

LAN: это аббревиатура от Local Area Network. Он ограничен небольшой географической областью, например библиотекой, зданием колледжа и т. д.
MAN: это аббревиатура от Metropolitan Area Network. Он ограничен большой географической областью, такой как город или поселок.
WAN: аббревиатура от Wide Area Network. Он ограничен очень большой географической областью, такой как страна или даже весь мир.

Классификация на основе топологии сети:

Компьютерные сети можно разделить на следующие пять категорий в зависимости от топологии сети, т. е. в зависимости от того, как узлы соединены в сети:

Шина. В этой топологии сети каждый узел подключен к одному кабелю, также называемому шиной.
Звезда. В этой топологии сети все устройства подключены к одному концентратору через кабель. Этот концентратор является центральным узлом. Хаб может быть активным или пассивным по своей природе.
Кольцо. В этой сетевой топологии кольцо формируется между различными узлами, которые соединяют устройство ровно с двумя соседними устройствами.
Сетка. В этой топологии сети каждый узел подключен к другому узлу через определенный канал.
Гибрид. Эта топология сети представляет собой комбинацию двух или более топологий.

Классификация на основе функциональных отношений:

Компьютерные сети можно разделить на следующие три категории в зависимости от функциональной взаимосвязи:

Активная сеть: позволяет пакетам, проходящим через телекоммуникационную сеть, динамически изменять операции сети.
Сеть клиент-сервер. Это сеть, в которой клиент запускает программу и получает доступ к данным, хранящимся на сервере.
Peer-to-Peer Networking: эта сеть упрощает передачу информации от одного узла к другому без использования центрального сервера.

Цели компьютерной сети

Основная цель компьютерной сети в основном связана с взаимосвязью и обменом информацией. Вот некоторые основные цели компьютерной сети:

Совместное использование ресурсов. Все устройства, присутствующие в компьютерной сети, могут делиться своими ресурсами друг с другом.
Надежность. Компьютерная сеть делает систему надежной. Если один узел выйдет из строя, это не повлияет на работу всех узлов.
Экономичность. В компьютерной сети узлы могут совместно использовать аппаратные и программные компоненты друг с другом, что делает ее рентабельной.
Масштабируемость. Компьютерная сеть делает систему масштабируемой. Мы можем добавлять или удалять узлы из сети по своему усмотрению.

Применения компьютерной сети

Компьютерная сеть может применяться в различных областях. Вот некоторые из областей применения:

Бизнес-приложения. В бизнесе компьютерная сеть может использоваться для связи B2B и B2C.
Домашние приложения. Доступ к домашним приложениям компьютерной сети можно получить для получения удаленной информации, личного общения, электронной коммерции и т. д.
Мобильные приложения. Мобильные приложения компьютерных сетей могут быть мобильным банкингом, связью и т. д.
Социальные приложения. Социальные приложения компьютерных сетей могут быть различными приложениями социальных сетей, такими как facebook, twitter и т. д.

Это все о компьютерных сетях и их узлах. Надеюсь, сегодня вы узнали что-то новое.

В этом блоге все.

Делитесь этим блогом со своими друзьями, чтобы распространять информацию. Посетите наш канал YouTube для получения дополнительной информации. Другие блоги можно прочитать здесь .

Мартин Уильямс/IDGNS

Сегодня сети необходимы для поддержки бизнеса, обеспечения связи и развлечений — этот список можно продолжать и продолжать. Основным общим элементом сетей является сетевой коммутатор, который помогает подключать устройства для совместного использования ресурсов.

Что такое сетевой коммутатор?

Сетевой коммутатор — это устройство, работающее на канальном уровне модели OSI — уровне 2. Он принимает пакеты, отправляемые устройствами, подключенными к его физическим портам, и снова отправляет их, но только через порты. которые ведут к устройствам, для которых предназначены пакеты. Они также могут работать на сетевом уровне — уровне 3, где происходит маршрутизация.

Коммутаторы являются распространенным компонентом сетей на основе Ethernet, Fibre Channel, асинхронного режима передачи (ATM) и InfiniBand, среди прочих.Однако в большинстве современных коммутаторов используется Ethernet.

Как работает сетевой коммутатор?

После того как устройство подключается к коммутатору, коммутатор записывает свой адрес управления доступом к среде (MAC) — код, встроенный в карту сетевого интерфейса (NIC) устройства, которая подключается к кабелю Ethernet, подключенному к коммутатору. Коммутатор использует MAC-адрес, чтобы определить, с какого подключенного устройства отправляются исходящие пакеты и куда доставлять входящие пакеты.

Таким образом, MAC-адрес идентифицирует физическое устройство, а не IP-адрес сетевого уровня (уровень 3), который может динамически назначаться устройству и изменяться с течением времени.

Когда устройство отправляет пакет другому устройству, он поступает на коммутатор, и коммутатор считывает его заголовок, чтобы определить, что с ним делать. Он сопоставляет адрес или адреса назначения и отправляет пакет через соответствующие порты, ведущие к устройствам назначения.

Чтобы снизить вероятность коллизий между сетевым трафиком, входящим и исходящим от коммутатора и подключенным устройством, большинство коммутаторов поддерживают полнодуплексный режим, при котором пакеты, поступающие от устройства и направляющиеся к нему, имеют доступ к полной полосе пропускания. соединения коммутатора. (Представьте, что два человека разговаривают по мобильному телефону, а не по рации).

Несмотря на то, что коммутаторы действительно работают на уровне 2, они также могут работать на уровне 3, который необходим им для поддержки виртуальных локальных сетей (VLAN), логических сетевых сегментов, которые могут охватывать подсети. Чтобы трафик попадал из одной подсети в другую, он должен проходить между коммутаторами, и этому способствуют встроенные в коммутаторы возможности маршрутизации.

Коммутаторы и концентраторы

Концентратор также может соединять несколько устройств вместе для совместного использования ресурсов, а совокупность устройств, подключенных к концентратору, называется сегментом локальной сети.

Концентратор отличается от коммутатора тем, что пакеты, отправляемые с одного из подключенных устройств, транслируются на все устройства, подключенные к концентратору. При использовании коммутатора пакеты направляются только на тот порт, который ведет к устройству, которому адресованы пакеты.

Коммутаторы обычно соединяют сегменты локальной сети, поэтому к ним подключаются концентраторы. Коммутаторы отфильтровывают трафик, предназначенный для устройств в том же сегменте локальной сети. Благодаря этому интеллекту коммутаторы более эффективно используют собственные вычислительные ресурсы, а также пропускную способность сети.

Коммутаторы и маршрутизаторы

Коммутаторы иногда путают с маршрутизаторами, которые также обеспечивают переадресацию и маршрутизацию сетевого трафика, отсюда и их название. Но делают они это с другой целью и в другом месте.

Маршрутизаторы работают на уровне 3 — сетевом уровне — и используются для соединения сетей с другими сетями.

Простой способ понять разницу между коммутаторами и маршрутизаторами – это представить себе локальные и глобальные сети. Устройства подключаются локально через коммутаторы, а сети подключаются к другим сетям через маршрутизаторы. Если вы подумаете об общем пути, по которому пакет может добраться до Интернета, например: устройство > концентратор > коммутатор > маршрутизатор > Интернет, это тоже должно помочь.

Конечно, бывают случаи, когда функции коммутации встроены в аппаратное обеспечение маршрутизатора, и маршрутизатор также выполняет функции коммутатора.

Проще всего представить себе домашний беспроводной маршрутизатор. Он направляет широкополосное соединение через свой порт WAN, но обычно также имеет дополнительные порты Ethernet, которые можно использовать для подключения кабеля Ethernet к компьютеру, телевизору, принтеру или даже игровой консоли. В то время как другие устройства в сети, такие как другие ноутбуки и телефоны, подключаются через маршрутизатор Wi-Fi, он по-прежнему предлагает функции переключения через локальную сеть. Таким образом, маршрутизатор, по сути, также является коммутатором. Вы даже можете подключить к маршрутизатору отдельный коммутатор, чтобы обеспечить доступ к Интернету и локальной сети для дополнительных устройств.

Типы переключателей

Коммутаторы различаются по размеру в зависимости от того, сколько устройств вам нужно подключить в определенной области, а также от типа скорости/пропускной способности сети, требуемой для этих устройств. В небольшом офисе или домашнем офисе обычно достаточно четырех- или восьмипортового коммутатора, но для более крупных развертываний обычно используются коммутаторы до 128 портов. Форм-фактор меньшего коммутатора — это устройство, которое можно разместить на рабочем столе, но коммутаторы также можно монтировать в стойку для размещения в коммутационном шкафу, центре обработки данных или ферме серверов. Размеры устанавливаемых в стойку коммутаторов варьируются от 1U до 4U, но также доступны коммутаторы большей площади.

Коммутаторы также различаются по предлагаемой скорости сети: Fast Ethernet (10/100 Мбит/с), Gigabit Ethernet (10/100/1000 Мбит/с), 10 Gigabit (10/100/1000/10000 Мбит/с) и даже 40 /100 Гбит/с скорости. Выбор скорости зависит от пропускной способности, необходимой для поддерживаемых задач.

Коммутаторы также различаются по своим возможностям. Вот три типа.

Неуправляемый

Неуправляемые коммутаторы — это самые простые коммутаторы с фиксированной конфигурацией.Как правило, они работают по принципу plug-and-play, что означает, что у пользователя практически нет вариантов выбора. У них могут быть настройки по умолчанию для таких функций, как качество обслуживания, но их нельзя изменить. Положительным моментом является то, что неуправляемые коммутаторы относительно недороги, но отсутствие функций делает их непригодными для большинства корпоративных целей.

Управляемый

Управляемые коммутаторы предлагают больше функций и возможностей для ИТ-специалистов и чаще всего используются в бизнесе или на предприятии. Управляемые коммутаторы имеют интерфейсы командной строки (CLI) для их настройки. Они поддерживают агенты простого протокола управления сетью (SNMP), предоставляющие информацию, которую можно использовать для устранения неполадок в сети.

Они также могут поддерживать виртуальные локальные сети, параметры качества обслуживания и IP-маршрутизацию. Безопасность также лучше, защищая все типы трафика, который они обрабатывают.

Благодаря расширенным функциям управляемые коммутаторы стоят намного дороже, чем неуправляемые коммутаторы.

Умные или интеллектуальные коммутаторы

Интеллектуальные или интеллектуальные коммутаторы – это управляемые коммутаторы, некоторые функции которых выходят за рамки возможностей неуправляемого коммутатора, но их меньше, чем у управляемого коммутатора. Таким образом, они более сложны, чем неуправляемые коммутаторы, но при этом дешевле, чем полностью управляемые коммутаторы. Как правило, они не поддерживают доступ через telnet и имеют веб-интерфейс, а не интерфейс командной строки. Другие варианты, такие как VLAN, могут иметь не так много функций, как те, которые поддерживаются полностью управляемыми коммутаторами. Но поскольку они дешевле, они могут хорошо подойти для небольших сетей с меньшими финансовыми ресурсами и меньшими потребностями в функциях.

Функции управления

Полный список функций и функций сетевого коммутатора зависит от производителя коммутатора и предоставленного дополнительного программного обеспечения, но в целом коммутатор предлагает профессионалам следующие возможности:

Включать и отключать определенные порты на коммутаторе.
Настройте параметры дуплекса (половинного или полного), а также пропускную способность.
Установите уровни качества обслуживания (QoS) для определенного порта.
Включите фильтрацию MAC-адресов и другие функции контроля доступа.
Настройте SNMP-мониторинг устройств, включая состояние канала.
Настройте зеркальное отображение портов для мониторинга сетевого трафика.

Другое использование

В больших сетях коммутаторы часто используются для разгрузки трафика в аналитических целях. Это может быть важно для безопасности, поскольку коммутатор может быть размещен перед маршрутизатором глобальной сети до того, как трафик пойдет в локальную сеть. Это может облегчить обнаружение вторжений, анализ производительности и межсетевой экран. Во многих случаях зеркалирование портов используется для создания зеркального отображения данных, проходящих через коммутатор, перед их отправкой, например, в систему обнаружения вторжений или анализатор пакетов.

Однако, по сути, сетевому коммутатору достаточно просто быстро и эффективно доставить пакеты с компьютера А на компьютер Б, независимо от того, расположены ли эти компьютеры в другом конце коридора или на другом конце света. Несколько других устройств вносят свой вклад в эту доставку по пути, но коммутатор является важной частью сетевой архитектуры.

Присоединяйтесь к сообществам Network World на Facebook и LinkedIn, чтобы комментировать самые важные темы.

Кит Шоу – независимый цифровой журналист, который пишет о мире ИТ более 20 лет.

Читайте также: