11. Сетевое оборудование локальных сетей

11.1. Сетевые адаптеры

Сетевой адаптер (с драйвером) реализуют физический уровень и подуро- вень MAC канального уровня. Основная функция сетевого адаптера – передача и прием кадров между компьютером и средой передачи (кабелем).

Передача кадра в кабель состоит из следующих этапов:

- прием через интерфейс LLC-кадра и адресной информации (через общие области памяти)

- оформление MAC-кадра (отброс флагов, заполнение адресов, вычисление

CRC)

- логическое кодирование (при использовании избыточных кодов – 4B/5B,

8B/6T, др.) – если есть необходимость

- выдача сигнала в кабель с использованием физического кода (манчестер-

ский, NRZI,MLT-3, др.)

Прием кадра из кабеля:

- выделение сигнала из шума (выделение битовой последовательности)

- логическое декодирование (если оно используется)

- проверка CRC; если ошибка , то кадр отбрасывается, иначе извлекается

LLC-кадр и передается LLC-подуровню (через общую область памяти)

Рабочие станции обычно оснащаются более простыми адаптерами, ос-

новную работу при этом выполняет драйвер. Для серверов разрабатываются более интеллектуальные адаптеры, со встроенными процессорами и т.п.

11.2. Концентраторы

Основная функция концентратора – повторение каждого полученного сигнала на всех (для Ethernet) или на некоторых портах. Соответственно, наи- более общее название для такого рода устройств – повторитель (repeater). Для

10BaseT Ethernet с топологией “звезда” традиционно используется термин

“хаб” (hub). Все эти термины равноправны и взаимозаменяемы. Концентратор работает на физическом уровне модели OSI (поскольку имеет дело с электриче-

скими сигналами, их уровнями, полярностями и т.д.) и на канальном уровне

(повторители Ethernet, например, умеют распознавать коллизии), но не выпол-

няет никакого анализа кадров.

К каждому порту концентратора подключаются либо конечные узлы, ли-

бо другие концентраторы или другие сетевые устройства, либо (например, в

10Base2 Ethernet) целые физические сегменты кабеля.

Концентратор используется, прежде всего, для увеличения диаметра сети и количества подключенных узлов. Основные технологии локальных сетей до- пускают использование несколько концентраторов в одной сети, но при неко-

торых условиях. Например, между любой парой узлов в сети Ethernet может быть не более четырех повторителей (соответственно, максимальный путь включает пять сегментов, причем узлы могут подключаться только к трем из

них – так называемое правило “5-4-3”), задержка распространения сигнала ме-

жду любой парой узлов не должна превышать 25 мкс.

Сеть, построенная на концентраторах, образует единый домен коллизий.

Каждый пакет, выданный любой узлом, должен достичь всех остальных узлов,

и в это время никакой другой узел не может передавать данные.

С увеличением количества узлов в сети растет частота коллизий, и полез-

ная пропускная способность быстро уменьшается. Для технологий Ethernet приемлемой оказывается нагрузка в 40-50% от максимальной пропускной спо- собности. То есть, пока общий объем передаваемых данных не превышает 40-

50% от 10 Мбит/с (для Ethernet), сеть работает нормально, а при росте нагрузки

полезная пропускная способность быстро падает. Приемлемое количество уз-

лов в сети, если передаются не мультимедийные данные, лежит около 30.

Конструктивно концентраторы выпускаются в одном из трех вариантов:

автономные (standalone), стековые, модульные, модульно-стековые.

Автономные и стековые концентраторы выполняются в виде отдельного корпуса с фиксированным количеством и типом портов (обычно до 24). Все

порты, как правило, поддерживают одну среду передачи. Иногда выделяется

порт для подключения к магистрали или каскадирования. Стековый концентра- тор, кроме того, имеет специальный порт для объединения нескольких таких концентраторов в единое устройство – стек концентраторов. Как правило, в стеке участвует до 8 концентраторов (иногда больше). Модульный концентра- тор состоит из общего шасси и подключаемых к нему модулей. Разные модули могут иметь разное количество портов и поддерживать разные типы физиче- ской среды. Как правило, подключение и отключение модуля не требует вы- ключения концентратора. Обычно модульные концентраторы снабжаются до- полнительным модулем SNMP-управления, резервными источниками питания и устройствами вентиляции. Модульно-стековые концентраторы представляют собой модульные концентраторы на небольшое количество модулей с дополни- тельным портом для соединения их в стек.

Концентраторы могут иметь несколько внутренних шин, образуя не- сколько разделяемых сегментов. Разные порты концентратора связываются (как правило, не аппаратно, а с помощью программного управления) с разными сег- ментами. Сами сегменты никак друг с другом не связываются. Такой концен- тратор называется многосегментным, его способность программно назначать принадлежность портов к сегментам называется конфигурационной комму- тацией (configuration switching). Когда необходимо соединить эти сегменты, применяют мосты, коммутаторы или маршрутизаторы. Развитием многосег- ментных концентраторов стали коммутирующие концентраторы, имеющие внутренний мост, связывающий сегменты.