Коммутаторы: виды, назначение, функции, характеристики, алгоритм «покрывающего дерева».

 

Сетевой коммутатор (network switch) – это устройство, используемое в сетях передачи пакетов, предназначенное для объединения нескольких сегментов. В отличие от маршрутизатора (router) коммутатор работает на канальном уровне модели OSI, что и определяет главные различия между ними. Коммутатор не занимается расчетом маршрута для дальнейшей передачи пакетов по сети, анализируя различные факторы, как это делает маршрутизатор. Switch только передает данные от одного порта к другому на основе содержащейся в пакете информации. Обычно признаком выбора выходного порта служит MAC-адрес устройства, к которому передаются данные. В свою очередь коммутатор в отличие от концентратора или репитера не просто транслирует порты ко всем выходам, которые у него есть, а к одному, заранее выбранному.

Алгоритм покрывающего дерева (Spanning Tree Algorithm, STA) описан в стандарте IEEE 802.1D и позволяет ликвидировать петли в сети (если в сети есть кольцевые маршруты, это может привести к неправильной работе мостов и коммутаторов). Алгоритм STA из всех связей, имеющихся в сети, выбирает подмножество, образующее дерево, покрывающее все узлы сети. Алгоритм STA состоит из четырех этапов

 

Виды коммутаторов

Неуправляемый коммутатор подходит для построения домашней сети или сети малого офиса. Его отличие от остальных - "коробочная" версия. Т. е., после покупки достаточно настроить подключение к серверу провайдера и можно раздавать интернет.

 

Управляемый коммутатор - это лучшее решение для построение сети в офисах и компьютерных клубах. Данный вид продается в стандартной комплектации и стандартными настройками.

Основные характеристики коммутатора:

Скорость фильтрации определяет скорость, с которой коммутатор выполняет следующие этапы обработки кадров:

· прием кадра в свой буфер,

· просмотр адресной таблицы с целью нахождения порта для адреса назначения кадра,

· уничтожение кадра, так как его порт назначения совпадает с портом-источником.

Скорость продвижения определяет скорость, с которой коммутатор выполняет следующие этапы обработки кадров:

· прием кадра в свой буфер,

· просмотр адресной таблицы с целью нахождения порта для адреса назначения кадра,

· передача кадра в сеть через найденный по адресной таблице порт назначения.

Пропускная способность. Измеряется количеством переданных в единицу времени через порты коммутатора пользовательских данных.

Задержка передачи кадра измеряется как время, прошедшее с момента прихода первого байта кадра на входной порт коммутатора до момента появления этого байта на выходном порту коммутатора. Если коммутация осуществляется "на лету", то задержки обычно невелики и составляют от 10 мкс до 40 мкс, а при полной буферизации кадров - от 50 мкс до 200 мкс.

Максимальная емкость адресной таблицы определяет максимальное количество MAC-адресов, с которыми может одновременно оперировать коммутатор (8-16 Кбайт).

Объем буфера. Внутренняя буферная память коммутатора нужна для временного хранения кадров данных в тех случаях, когда их невозможно немедленно передать на выходной порт. Эта характеристика позволяет избежать потери при переполнении и сглаживать колебания трафика.

Функции маршрутизатора

Основная функция маршрутизатора заключается в считывании и анализе служебной информации пакетов по каждому порту с целью принятия решения о дальнейшем направлении данных по сети.Также на устройство возложены следующие функции:
— создание и ведение таблиц маршрутизации;
— определение маршрутов;
— фильтрация пакетов;
— ведение очередей;
— преобразование сетевых адресов в локальные;
— распределение данных по портам.

 

25. Виртуальные частные сети: развертывание пользовательских виртуальных частных сетей, преимущество применения VPN.

 

 

26. Маршрутизаторы: виды, назначение и функции, таблица маршрутизации, понятие метрики и её видов.

 

Функции маршрутизатора

Основная функция маршрутизатора - чтение заголовков пакетов сетевых протоколов, принимаемых и буферизуемых по каждому порту (например, IPX, IP, AppleTalk или DECnet), и принятие решения о дальнейшем маршруте следования пакета по его сетевому адресу, включающему, как правило, номер сети и номер узла.

-Уровень интерфейсов

Интерфейсы маршрутизатора выполняют полный набор функций физического и канального уровней по передаче кадра, включая получение доступа к среде (если это необходимо), формирование битовых сигналов, прием кадра, подсчет его контрольной суммы и передачу поля данных кадра верхнему уровню, в случае если контрольная сумма имеет корректное значение.

Уровень сетевого протокола

Сетевой протокол в свою очередь извлекает из пакета заголовок сетевого уровня и анализирует содержимое его полей. Прежде всего проверяется контрольная сумма, и если пакет пришел поврежденным, то он отбрасывается. Выполняется проверка, не превысило ли время, которое провел пакет в сети (время жизни пакета), допустимой величины. Если превысило - то пакет также отбрасывается. На этом этапе вносятся корректировки в содержимое некоторых полей, например, наращивается время жизни пакета, пересчитывается контрольная сумма.

-Уровень протоколов маршрутизации

Сетевые протоколы активно используют в своей работе таблицу маршрутизации, но ни ее построением, ни поддержанием ее содержимого не занимаются. Эти функции выполняют протоколы маршрутизации. На основании этих протоколов маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии сети, а затем анализируют полученные сведения, определяя наилучшие по тем или иным критериям маршруты. Результаты анализа и составляют содержимое таблиц маршрутизации.

 

27. Модем: назначение, виды, принцип работы, протоколы модуляции, сжатия данных и коррекции ошибок.

 

 

28. Структурированная кабельная система, понятие, архитектура, выбор типа кабеля для горизонтальных и вертикальных подсистем.

 

29. Технологии xDSL: принципы функционирования, разновидности.

Технология xDSL

xDSL - одна из современных технологий цифровой связи, благодаря которой удается достигать мегабитных скоростей при трансляции данных по медным проводам телефонных линий (POTS).

Для подключения к интернет-сети пользователю достаточно установить модем с цифро-аналоговым преобразованием сигналов, который в значительной степени расширяет используемый частотный диапазон телефонной связи с 300 Гц до 3400 Гц. Технология проводной связи xDSL основана на использовании более широкой частотной полосы медного проводника телефонной линии, что обеспечивает качественный уровень услуг.

Digital Subscribe Line (DSL) – в переводе означает цифровую абонентскую линию. Востребованность технологии объясняется низкой стоимостью оборудования, и качественным высокоскоростным цифровым сигналом. Основной принцип работы заключается в использовании адаптивных методов коррекции искажений и цифровой обработки сигнала, а также эффективных линейных кодов.