15. Концентраторы. Основные и дополнительные функции концентраторов

Сетевой концентратор (хаб) – это контроллер, объединяющий несколько Ethernet-устройств в один сетевой сегмент. 

Устройства подключаются к хабу с помощью оптоволоконного или коаксиального кабеля. Применяется для этого и витая пара. Принцип работы концентратора несложен: он размножает все пришедшие пакеты данных и отсылает их во все подключенные к нему порты. 

Концентратор сетевой, как и остальные типы концентраторов, имеет свои качественные характеристики.  Во-первых, производительность и цена хаба зависят от количества портов. Чем больше Ethernet-устройств к нему подключается, тем выше производительность и стоимость концентратора.  Обычно хаб оснащен четным количеством разъемов, число которых варьируется от четырех до 24, однако некоторые виды имеют пять выходов. Количество портов можно увеличить, каскадно соединив несколько хабов. Для такого подключения в каждом концентраторе предусмотрен специальный разъем.  Имеет сетевой концентратор и еще одну немаловажную характеристику – скорость копирования и передачи пакетов с данными. Некоторые хабы способны изменять свою скорость в диапазоне от десяти до ста мегабит в секунду. В таких устройствах она меняется двумя способами: или автоматически, или вручную, с помощью переключателя. При этом установленная скорость распространяется на все активные порты. Различаются хабы и по типу сетевого носителя. Как правило, эта роль достается либо оптоволоконному кабелю, либо витой паре, но есть концентраторы, поддерживающие и другие типы носителей. Также существуют хабы для смешанных типов, например, поддерживающие «гибрид» витой пары с коаксиальным кабелем.  Принцип работы хабов весьма несовершенен. Пакет данных, пришедший с одного канала, сетевой концентратор копирует во все остальные подключенные к нему каналы, что сильно снижает скорость интернета, поскольку все веб-устройства соединяются с сетью через общий канал. Если два пакета копируются одновременно, может возникнуть коллизия, то есть столкновение одинаковых сигналов, при котором некоторые данные теряются. Некоторые виды концентраторов защищены от слишком большого числа коллизий. Как правило, основаны они на витой паре. В случае сбоя это позволяет изолировать отдельное устройство, тогда как сетевой концентратор, подключенный через коаксиальный кабель, отключает сразу весь сегмент. 

Основные и дополнительные функции концентраторов

Основная функция — это повторение кадра либо на всех портах (как определено в стандарте Ethernet), либо только на некоторых портах, в соответствии с алгоритмом, определенным соответствующим стандартом.  Концентратор объединяет отдельные физические сегменты сети в единую разделяемую среду, доступ к которой осуществляется в соответствии с одним из рассмотренных протоколов локальных сетей — Ethernet, Token Ring и т. п. Каждый концентратор выполняет некоторую основную функцию, определенную в соответствующем протоколе той технологии, которую он поддерживает. Хотя эта функция достаточно детально определена в стандарте технологии, при ее реализации концентраторы разных производителей могут отличаться такими деталями, как количество портов, поддержка нескольких типов кабелей и т. п.  Кроме основной функции концентратор может выполнять некоторое количество дополнительных функций, которые либо в стандарте вообще не определены, либо являются факультативными. Например, концентратор Token Ring может выполнять функцию отключения некорректно работающих портов и перехода на резервное кольцо, хотя в стандарте такие его возможности не описаны. Концентратор оказался удобным устройством для выполнения дополнительных функций, облегчающих контроль и эксплуатацию сети.  Рассмотрим особенности реализации основной функции концентратора на примере концентраторов Ethernet.  В технологии Ethernet устройства, объединяющие несколько физических сегментов коаксиального кабеля в единую разделяемую среду, использовались давно и получили название «повторителей» по своей основной функции — повторению на всех своих портах сигналов, полученных на входе одного из портов. В сетях на основе коаксиального кабеля обычными являлись двухпортовые повторители, соединяющие только два сегмента кабеля, поэтому термин концентратор к ним обычно не применялся.  С появлением спецификации 10Base-T для витой пары повторитель стал неотъемлемой частью сети Ethernet, так как без него связь можно было организовать только между двумя узлами сети. Многопортовые повторители Ethernet на витой паре стали называть концентраторами или хабами, так как в одном устройстве действительно концентрировались связи между большим количеством узлов сети. Концентратор Ethernet обычно имеет от 8 до 72 портов, причем основная часть портов предназначена для подключения кабелей на витой паре. На рис. 4.5 показан типичный концентратор Ethernet, рассчитанный на образование небольших сегментов разделяемой среды. Он имеет 16 портов стандарта 10Base-T с разъемами RJ-45, а также один порт AUI для подключения внешнего трансивера. Обычно к этому порту подключается трансивер, работающий на коаксиал или оптоволокно. С помощью этого трансивера концентратор подключается к магистральному кабелю, соединяющему несколько концентраторов между собой, либо таким образом обеспечивается подключение станции, удаленной от концентратора более чем на 100 м.