10. Основные типы аппаратных сетевых устройств: назначение, принципы функционирования, характеристики.

Любая сеть состоит из компьютера, оснащенного сетевым адаптером+ сетевое оборудование. Проблемы:- расстояние и скорость; количество компов в сети; оптимизация трафика. Сетевые адаптеры: стандарты, шины. Сетевое оборудование: Мост и концентратор (устаревшие), коммутаторы и маршрутизаторы (современное оборудование +_точка доступа). Свитч решает 1 и 2 проблемы, роутер - 3.

Сетевой адаптер и его драйвер ответственны за реализацию большинства функций протоколов канального и физического уровней, необходимых для связи между компьютером и сетью. Сетевой адаптер кодирует информацию на физическом уровне, преобразуя двоичные данные (сгенерированные на сетевом уровне) в электрические сигналы, световые импульсы или другие сигналы (в зависимости от вида сетевой среды), а также преобразует принятые сигналы в двоичные данные для дальнейшего использования на вышележащих уровнях.

Свитч — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю, исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Принцип работы коммутатора.

Коммутатор хранит в памяти таблицу коммутации (хранящуюся в ассоциативной памяти), в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры (фреймы) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется. Стоит отметить малую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порту интерфейса.

Маршрутизатор (router) – это устройство, подключенное к двум или нескольким сетям и пересылающее пакеты из одной сети в другую. Маршрутизаторы функционируют на сетевом уровне и поэтому способны соединять сети, работающие с различными протоколами канального уровня и на различных сетевых средах. В небольшой интерсети задача маршрутизатора довольно проста. Если с его помощью соединены, например, две ЛВС, ему достаточно получать пакеты от одной и при необходимости переправлять их во вторую. В крупных интерсетях к одному маршрутизатору подключается множество локальных сетей, а к одной сети может подключаться несколько маршрутизаторов. Поэтому к одной и той же цели пакеты могут добираться различными путями. Если один или несколько маршрутизаторов выходят из строя, пакеты все равно должны доходить до места назначения по обходным или резервным маршрутам.

В сложных интерсетях перед маршрутизатором стоит еще одна задача – выбор наиболее эффективного пути для доставки пакета. Обычно это маршрут, позволяющий пакету достичь целевой системы с минимальным количеством транзитов, то есть встретив на своем пути наименьшее число маршрутизаторов. Маршрутизаторы обмениваются между собой информацией о сетях, к которым они подключены. В результате строится составная картина интерсети. Маршрутизатор может быть реализован как в виде самостоятельного устройства, так и в виде обычного компьютера. Если компьютер используется как IP-маршрутизатор, все установленные на нем сетевые адаптеры должны иметь собственные IP-адреса, соответствующие сети, к которой они подключены. Маршрутизатор, реализованный в виде отдельного устройства, в сущности также представляет собой специализированный компьютер. В его состав входят несколько встроенных сетевых адаптеров, процессор и память для хранения информации о маршрутах и буферизации пакетов. Важнейшей составляющей любого маршрутизатора является таблица маршрутизации. Она содержит информацию, которую маршрутизатор использует для отправки пакетов по назначению.