Когда электрический сигнал передается по кабелю, то при большой длине кабеля он затухает. Повторитель - это простое устройство, которое усиливает сигнал кабеля таким образом, что вы можете увеличить протяженность сети. Повторитель обычно никак не изменяет сигнал, а просто усиливает его для передачи по дополнительному сегменту кабеля. Повторитель, как правило, представляет собой "неинтеллектуальное" устройство со следующими характеристиками:
· повторитель регенерирует сетевые сигналы, позволяя передавать их дальше;
· повторители используются обычно в линейных кабельных системах, таких как Ethernet;
· повторители работают на физическом уровне - нижнем уровне стека протоколов;
· повторители применяются обычно в одном здании;
· связанные повторителем сегменты становятся частью одной и той же сети и имеют один и тот же сетевой адрес;
· каждый узел в сетевом сегменте имеет свой собственный адрес; узлы в расширенных сегмента не могут иметь те же адреса, что и узлы существующих сегментов, так как становятся частью одного сетевого сегмента.
Повторители работают обычно с той же скоростью передачи, что и сети, которые они связывают. Скорость передачи повторителя лежит в пределах 15000 пакетов в сек. (для типичной сети Ethernet). Цена повторителя может варьироваться от 1500 до 3000$.
При расширении локальной сети число рабочих станций обычно не должно превышать определенной величины (как правило, это 50 станций на сегмент). Если это число превышено, то лучше разбить локальную сеть на несколько сегментов с помощью моста.
По сути дела является набором повторителей, одна сторона которого присоединена к рабочим станциям, серверам и другому оборудованию, а другая объединена в общую шину. Для объединения концентраторов с целью увеличения количества абонентов сети без установки на сервер дополнительных сетевых карт служат специальные входы объединения (Uplink). Многие концентраторы имеют переключатель, при помощи которого вход объединения превращается в обычный.
Мост добавляет к сетевой связи некоторый уровень "интеллектуальности". Мост можно рассматривать как некий "сортировщик почты", который анализирует адреса пакетов и направляет их в соответствующие сетевые сегменты. Каждый сегмент локальной сети может иметь различный тип сети (Ethernet, Token Ring, Arcnet и др.). Встроенные функции передачи через мост распределяют сетевой трафик по различным сегментам локальной сети.
Вы можете создать мост, разбив большую сеть на две или более мелких сети. Это улучшает производительность, сокращая трафик, поскольку пакетам отдельных рабочих станций не нужно путешествовать по всей сети.
Мосты работают на уровне связи данных. Любое устройство, соответствующее спецификации уровня MAC (Media Access Control), может использоваться в качестве моста с другими устройствами уровня MAC. Уровень MAC - это подуровень уровня связи данных. Уровень MAC является модульным. Верхний уровень LLC (Logical Link Control) может использоваться затем в качестве коммутационного блока и моста между модулями на уровне MAC. Обмен пакетов между сетями происходит через уровень LLC. Эта дополнительная обработка вызывает некоторое замедление пропускной способности сети по сравнению с применением повторителя. Однако усовершенствования схемы моста сводят эту проблему производительности к минимуму.
Вы можете связывать с помощью моста устройства, использующие различные протоколы, однако уровень связи данных ничего не знает о наилучшем маршруте к адресату. Здесь нет способа направлять пакеты в сегмент локальной сети, чтобы адресат этого сегмента получал их наиболее быстрым или эффективным способом. Это задача маршрутизатора. Однако мосты могут обеспечивать фильтрацию. Фильтрация предотвращает передачу пакетов в те локальные сегменты, для которых они не предназначены. Это позволяет уменьшить сетевой трафик и улучшить производительность.
Установить мосты может потребоваться по следующим причинам:
· Чтобы расширить существующую сеть, когда достигнуто максимальное расстояние;
· Для устранения "узких мест" в трафике, вызванных слишком большим числом рабочих станций, подключенных к одному сегменту локальной сети.
· Для объединения сетей различных типов сетей, например, Token Ring и Ethernet.
Каждый сегмент локальной сети связывается мостом со своим сетевым адресом.
Коммутатор — это устройство, конструктивно выполненное в виде сетевого концентратора и действующее как высокоскоростной многопортовый мост, причем встроенный механизм коммутации позволяет осуществлять широковещательное сегментирование локальной сети, а также выделять полосу пропускания конечным станциям в сети.
Формально отличие коммутатора от моста состоит в том, что коммутатор является активным устройством, посылающим в сеть не только кадры, поступающие в него, но и кадры, генерируемые им самим для исследования конфигурации сети. Результаты этого исследования используются затем для установления оптимальной (с точки зрения заложенного алгоритма функционирования) конфигурации. Другим существенным отличием коммутатора от моста является возможность параллельной работы нескольких или всех его портов, то есть он может осуществлять обработку нескольких кадров, проходящих по разным путям одновременно.
В настоящее время коммутаторы используют в качестве базовой одну из трех схем взаимодействия своих блоков или модулей:
· коммутационная матрица;
· разделяемая многовходовая память;
· общая шина.
Часто эти три способа взаимодействия комбинируются в одном коммутаторе.
Маршрутизаторы имеют очень важное значение для объединенных и глобальных сетей, в которых используются удаленные коммуникации. Маршрутизаторы обеспечивают оптимальный трафик по сложным маршрутам в разветвленных объединенных сетях. Если используются выделенные или арендуемые линии с низкой пропускной способностью, то важно отфильтровывать ненужные пакеты и не передавать их по этой линии. Кроме того, большие глобальные сети могут иметь избыточные связи. При этом важно найти наилучший маршрут к адресату. Именно здесь могут помочь маршрутизаторы. Они могут анализировать информацию сетевого уровня и определять с ее помощью наилучший маршрут.
Приведем некоторые причины, по которым следует использовать вместо мостов маршрутизаторы:
· Маршрутизаторы обеспечивают усовершенствованную фильтрацию пакетов.
· Маршрутизаторы необходимы при наличии в объединенной сети нескольких протоколов.
· Маршрутизаторы обеспечивают развитые средства маршрутизации, улучшающие производительность. "Интеллектуальный" маршрутизатор знает схему сети и может легко найти для пакета наилучший маршрут.
· Маршрутизатор анализирует информацию сетевого уровня в пакетах и маршрутизирует эти пакеты в соответствующий сетевой сегмент.
· Маршрутизатор обрабатывает только те пакеты, которые ему адресованы, что включает в себя пакеты, адресованные другим маршрутизаторам, с которыми он связан.
· Маршрутизаторы посылают адресату пакеты по наилучшему маршруту. Они поддерживают таблицы связанных с ними маршрутизаторов и сегментов локальных сетей. Когда маршрутизатор получает пакет, он просматривает эти таблицы и определяет, может ли послать пакет непосредственно адресату. Если это не так, то он определяет адрес маршрутизатора, который может передать пакет дальше.
Процесс передачи пакетов уменьшает пропускную способность. Для минимизации издержек, связанных с обработкой пакетов, многие маршрутизаторы независимых обработчиков используют продвинутую обработку.
Маршрутизаторы могут быть ориентированными на конкретные протоколы или обрабатывать несколько протоколов. Маршрутизатор позволяет сегментировать сеть на логические подсети. Эти логические подсети легче обслуживать. Каждый сегмент локальной сети имеет свой собственный номер, а каждая рабочая станция в этом сегменте - свой адрес. Эта информация хранится на сетевом уровне и доступна маршрутизаторам. Сегментация предотвращает перегрузку сети. Такая перегрузка возникает при неправильном соединении узлов, из-за чего сеть насыщается сообщениями, ищущими своего адресата. При сегментации этот эффект можно уменьшить за счет фильтрации и методов определения наилучшего маршрута.