Концентратори

Ризький Державний техникум.

Реферат мережами на тему:

Концентраторы.

Виконав: учень групи D4−2m.

Пузанів Илья.

РИГА.

Основные та створює додаткові функції концентраторов.

Практично в усіх сучасних технологіях локальних мереж визначено пристрій, що має кілька рівноправних назв — концентратором (concentrator), хаб (hub), повторювач (repeator). Залежно від області застосування цієї влаштування у значною мірою змінюється склад. Його функцій і конструктивне виконання. Незмінною залишається тільки основна функція — це повторення кадру або усім портах (як склала стандарті Ethernet, або тільки що на деяких портах, відповідно до алгоритмом, певним відповідним стандартом. Концентратором зазвичай має низку портів, яких з допомогою окремих фізичних сегментів кабелю підключаються кінцеві вузли мережі — комп’ютери. Концентратором об'єднує окремі фізичні сегменти мережі на єдину поділювану середу, доступом до якій здійснюється відповідно до одним з розглянутих протоколів локальних мереж — Ethernet, Token Ring тощо. п. Оскільки логіка доступу до поділюваної середовищі істотно залежить від технології, то тут для кожного типу технології випускаються свої концентратори — Ethernet; Token Ring; РВП1 і 100VG-AnyLAN. Для конкретного протоколу іноді використовується своє, вузькоспеціалізоване назва цього устрою, більш точно що відбиває його функції або ж использующееся з традицій, наприклад, для концентраторів Token Ring характерно назва MSAU. Кожен концентратором виконує деяку основної функції, певну в відповідному протоколі тієї технології, що він підтримує. Хоча, цю функцію досить докладно визначена у стандарті технології, у її реалізації концентратори різних виробників можуть бути різні такими деталями, як збільшується кількість портів, підтримка кількох типів кабелів тощо. п. Окрім основної функції концентратором може виконувати певна кількість додаткових функцій, що або у стандарті взагалі визначено, або є факультативними. Наприклад, концентратором Token Ring може виконувати функцію відключення некоректно працюючих портів і переходу на резервне кільце, хоча у стандарті такі його можливості не описані. Концентратором виявився зручним пристроєм до виконання додаткових функцій, які полегшують контроль і експлуатацію мережі. Розглянемо особливості реалізації основний функції концентратора на прикладі концентраторів Ethernet. У технології Ethernet устрою, об'єднувальні кілька фізичних сегментів коаксіального кабелю на єдину поділювану середу, використовувалися що й дістали назву «повторювачів» зі своєї основний функції — повторення усім своїх портах сигналів, отриманих на вході однієї з портів. У мережах з урахуванням коаксіального кабелю звичайними були двухпортовые повторювачі, що з'єднують лише 2 сегмента кабелю, тому термін концентратором до них звичайно застосовувався. З появою специфікації 10Base-T для кручений пари повторювач став невід'ємною частиною мережі Ethernet, оскільки ж без нього зв’язок можна було організувати лише двома вузлами мережі. Многопортовые повторювачі Ethernet на кручений парі почали називати концентраторами чи хабами, позаяк у одному устрої справді концентрувалися зв’язок між великим кількістю вузлів мережі. Концентратором Ethernet зазвичай має від 8 до 72 портів, причому переважна більшість портів варта підключення кабелів на кручений парі. На рис. 4.5 показаний типовий концентратором Ethernet, розрахований освіту невеликих сегментів поділюваної середовища. Вона має 16 портів стандарту 10Base-T із розніманнями RJ-45, і навіть один порт AUI для підключення зовнішнього трансивера. Зазвичай до цього порту підключається трансивер, працюючий на коаксиал чи оптоволокно. З допомогою цього трансивера концентратором підключається до магістральному кабелю, що з'єднує кілька концентраторів між собою, або в такий спосіб забезпечується підключення станції, віддаленій від концентратора понад 100 м.

Рис. 4.5. Концентратором Ethernet.

Для сполуки концентраторів технології 10Base-T між собою у ієрархічну систему коаксіальний чи опто-волоконний кабель необов’язковий, можна використовувати самі порти, що у підключення кінцевих станцій, з урахуванням не одна обставина. Річ у тім, що звичайний порт RJ-45, готовий до підключення мережного адаптера і званий MDI-X (кроссированный MDI), має інвертовану розведення контактів розняття, щоб мережевий адаптер можна було залучити до концентратору з допомогою стандартного з'єднувального кабелю, не кроссирующего контакти (рис. 4.6). Що стосується сполуки концентраторів через стандартний порт MDI-X доводиться використовувати нестандартний кабель з перехресним з'єднанням пар. Тому деякі виробники постачають концентратором виділеним портом MDI, в якому немає кроссирования пар. Отже, два концентратора можна з'єднати звичайним некроссированным кабелем, якщо це робити через порт MDIX одного концентратора і порт MDI другого. Частіше один порт концентратора може працювати як порт MDI-X, як і порт MDI, залежно від становища кнопкового перемикача, як і показано у нижній частині рис. 4.6. Многопортовый повторитель-концентратор Ethernet може по-різному розглядатися під час використання правила 4-х хабів. У багатьох моделей все порти пов’язані з блоком повторення, і за проходженні сигналу між двома портами повторителя блок повторення вносить затримку лише раз. Тому такий концентратором слід вважати одним повторителем з обмеженнями, накладываемыми правилом 4-х хабів. Але є й інші моделі повторювачів, у яких сталася на кілька портів є також блок повторення. У разі кожен блок повторення слід вважати окремим повторителем й уміти враховувати його окремо у правилі 4-х хабов.

Рис. 4.6. Сполуки типу «станция—концентратор» і «концентратор—концентратор» на кручений парі Деякі відмінності можуть демонструвати моделі концентраторів, працюючі на одномодовый волокняно-оптичний кабель. Дальність сегмента кабелю, підтримуваного концентратором FDDI, такому кабелі може значно відрізнятися залежно від потужності лазерного випромінювача — від 10 до 40 км. Але якщо існуючі відмінності і під час основний функції концентраторів менш великі, їх значно перевищує розкид в можливостях реалізації концентраторами додаткових функций.

Отключение портов.

Дуже корисною при експлуатації мережі є здатність концентратора відключати некоректно працюючі порти, ізолюючи цим решту мережі від які з’явились у вузлі проблем. Цю функцію називають автосегментацией (autopartitioning). Для концентратора FDDI цю функцію багатьом хибних ситуацій є основним, оскільки визначена у протоколі. У той самий час для концентратора Ethernet чи Token Ring функція автосегментации для багатьох ситуацій є додаткової, оскільки стандарт не описує реакцію концентратора з цього ситуацію. Основною причиною відключення порту стандартах Ethernet і Fast Ethernet є відповіді послідовність імпульсів link test, посылаемых в усі порти кожні 16 мс. І тут несправний порт перетворюється на стан «відключений», але імпульси link test продовжуватимуть посилатися до порту про те, щоб за відновленні устрою роботу з ним була продовжено автоматично. Розглянемо ситуації, у яких концентратори Ethernet і Fast Ethernet виконують відключення порту. • Помилки лише на рівні кадру. Якщо інтенсивність проходження через порт кадрів, мають помилки, перевищує поставлене поріг, то порт відключається, а потім, за відсутності помилок протягом певного часу, включається знову. Такими помилками може бути: зрадлива контрольна сум, зрадлива довжина кадру (більше 1518 байт менше 64 байт), неоформлений заголовок кадру. • Численні колізії. Якщо концентратором фіксує, що джерелом колізії був хоча б порт 60 разів підряд, то порт відключається. Невдовзі порт знову включений. • Тривала передача (jabber). Як багато і мережевий адаптер, концентратором контролює час проходження одного кадру через порт. Якщо цей час довше передачі кадру максимальної довжини в 3 разу, то порт отключается.

Поддержка резервних связей.

Оскільки використання резервних зв’язків в концентраторах визначено лише у стандарті FDDI, то тут для інших стандартів розробники концентраторів підтримують таку функцію з допомогою своїх приватних рішень. Наприклад, концентратори Ethernet/Fast Ethernet можуть утворювати лише ієрархічні зв’язку без петель. Тому резервні зв’язку завжди повинні з'єднувати відключені порти, ніж порушувати логіку роботи мережі. Зазвичай при конфигурировании концентратора адміністратор має визначити, які порти є головними, а які стосовно ним — резервними (рис. 4.7). Якщо з якоїсь причини порт відключається (спрацьовує механізм автосегментации), концентратором робить активним його резервний порт.

Рис. 4.7. Резервні зв’язок між концентраторами Ethernet.

У деяких моделях концентраторів дозволяється використовувати механізм призначення резервних портів лише оптоволоконних портів, вважаючи, що потрібно резервувати лише найважливіші зв’язку, які зазвичай виконуються на оптичному кабелі. А в інших моделях резервним можна зробити будь-який порт.

Захист від несанкціонованого доступа.

Розділюваний середовище надає дуже зручну змога несанкціонованого прослуховування сіті й отримання доступу до переданих даним. І тому досить підключити комп’ютер з сучасним програмним аналізатором протоколів до вільної розніманню концентратора, записати на диск весь проходить через мережу трафік, та був виділення з нього потрібну інформацію. Розробники концентраторів надають певний спосіб захисту даних в поділюваних середовищах. Найпростіший спосіб — призначення дозволених МАС-адресов портам концентратора. У стандартному концентраторе Ethernet порти МАС-адресов не мають. Захист у тому, що адміністратор вручну пов’язує з кожним портом концентратора певний МАС-адрес. Цей МАС-адрес є адресою станції, якої дозволяється підключатися до цього порту. Наприклад, на рис. 4.8 першому порту концентратора призначений МАС-адрес 123 (умовна запис). Комп’ютер з МАС-адресом 123 нормально працює з магазинами через даний порт. Якщо зловмисник отсоединяет цей комп’ютер та приєднує замість нього своє, концентратором помітить, що з старті нового комп’ютера до мережі почали надходити кадри з адресою джерела 789. Оскільки ця адреса неприпустиме на першому порту, то цих кадрів фільтруються, порт відключається, а факт порушення прав доступу то, можливо зафіксовано. Зауважимо, що з реалізації описаного методу захисту даних концентратором треба заздалегідь сконфигурировать. І тому концентратором повинен мати блок управління. Такі концентратори зазвичай називають інтелектуальними. Блок управління є компактний обчислювальний блок зі вбудованим програмним забезпеченням. Для взаємодії адміністратора з блоком управління концентратором має консольний порт (найчастіше К.5−232), якого підключається термінал чи персонального комп’ютера з програмою эмуляции термінала. При приєднання термінала блок управління організує з його екрані діалог, з допомогою якого адміністратор вводить значення МАСадрес. Блок управління може підтримувати та інші операції конфигурирования, наприклад ручне відключення чи включення портів тощо. буд. І тому при підключенні термінала блок управління видає на екран деяке меню, з допомогою якого адміністратор вибирає потрібне действие.

Рис. 4.8. Ізоляція портів: передача кадрів тільки від станцій з Іншим способом захисту даних від несанкціонованого доступу був частиною їхнього шифрация. Однак процес істинної шифрации вимагає великої обчислювальної потужності, й у повторителя, не буферизующего кадр, виконати шифрацию «на льоту» дуже важко. Натомість у концентраторах застосовується метод випадкового спотворення поля даних в пакетах, переданих портам з адресою, відмінними від адреси призначення пакета. Цей метод зберігає логіку випадкового доступу до середовища, бо всі станції бачать зайнятість середовища кадром інформації, але станція, якої посланий цей кадр, може зрозуміти зміст поля даних кадру (рис. 4.9). Задля реалізації цього концентратором також слід ставити інформацією, які МАС-адреса мають станції, підключені його портам. Зазвичай полі даних кадрів, спрямованих станціям, відмінними від адресата, заповнюється нулями.

Рис. 4.9. Спотворення поля даних кадрів, не виділені на прийому станциями Многосегментные концентраторы При розгляді деяких моделей концентраторів виникає запитання — навіщо у цій моделі є така дуже багато портів, наприклад 192 чи 240? Чи має сенс розділяти середу 10 чи 16 Мбіт/с між таким великим кількістю станцій? Можливо, десять — п’ятнадцять років як розв’язано відповідь в окремих випадках міг бути і позитивним, наприклад, тим мереж, в яких комп’ютери користувалися мережею лише відправки невеликих поштових повідомлень або заради переписування невеликого текстового файла. Сьогодні таких мереж залишилося взагалі обмаль, і навіть 5 комп’ютерів можуть повністю завантажити сегмент Ethernet чи Token Ring, а окремих випадках — і сегмент Fast Ethernet. Навіщо тоді концентратором з великим кількістю портів, коли ними практично неможливо скористатися через обмежень за пропускну здатність, що припадає однією станцію? Відповідь у тому, що у таких концентраторах є кілька незв’язаних внутрішніх шин, призначених до створення кількох поділюваних середовищ. Наприклад, концентратором, зображений на рис. 4.10, має три внутрішні шини Ethernet. Якщо, наприклад, у тому концентраторе 72 порту, то кожен із портів може бути зв’язаний з кожного із трьох внутрішніх шин. На малюнку перші двоє комп’ютера пов’язані з шиною Ethernet 3, а третій і четвертий комп’ютери — з шиною Ethernet 1. Перші дві комп’ютера утворюють один поділюваний сегмент, а третій і четвертий — інший поділюваний сегмент.

Рис. 4.10. Многосегментный концентратор

Поміж себе комп’ютери, підключені різним сегментам, спілкуватися через концентратором що неспроможні, оскільки шини всередині концентратора неможливо пов’язані. Многосегментные концентратори потрібні до створення поділюваних сегментів, склад яких може легко змінюватися. Більшість многосегментных концентраторів, наприклад System 5000 компанії Nortel Networks чи PortSwitch Hub компанії 3Com, дозволяють виконувати операцію сполуки порту з однією з внутрішніх шин суто програмним способом, приміром, із допомогою локального конфигурирования через консольний порт. Через війну адміністратор мережі може приєднувати комп’ютери користувачів до будь-яких портам концентратора, та був з допомогою програми конфигурирования концентратора управляти складом кожного сегмента. Якщо завтра сегмент 1 стане перевантаженим, його комп’ютери можна розподілити між які залишилися сегментами концентратора. Можливість многосегментного концентратора програмно змінювати зв’язку портів з внутрішніми шинами називається конфигурационной комутацією (configuration switching).

УВАГА Конфигурационная комутація немає нічого спільного з комутацією кадрів, що виконують мости і коммутаторы.

Многосегментные концентратори — це програмована основа великих мереж. Для сполуки сегментів між собою потрібні устрою іншого типу — мосты/коммутаторы чи маршрутизатори. Таке межсетевое пристрій має підключатися до кількох портам многосегментного концентратора, подсоединенным до найрізноманітніших внутрішнім шинам, і виконувати передачу кадрів чи пакетів між сегментами точно як і, коли б вони створили окремими пристроямиконцентраторами. Для великих мереж многосегментный концентратором ж виконує функцію інтелектуального кросового шафи, який виконує нове з'єднання не з допомогою механічного переміщення виделки кабелю у новий порт, а й за рахунок програмного зміни внутрішньої конфігурації устройства.

Управление концентратором за протоколом SNMP.

Як очевидно з описи додаткових функцій, чимало їх вимагають конфигурирования концентратора. Це конфигурирование може здійснюватися локально, через інтерфейс RS-232C, що є в кожного концентратора, має блок управління. Крім конфигурирования у великих мережі дуже корисна функція контролю над станом концентратора: працездатний чи він, що не стані знаходяться під його порты.

При велику кількість концентраторів та інших комунікаційних пристроїв в мережі постійний нагляд станом численних портів і зміною їх параметрів стає дуже обтяжливим заняттям, коли вона має виконуватися з допомогою локального підключення термінала. Тому більшість концентраторів, підтримують інтелектуальні додаткові функції, можуть управлятися централізовано через мережу з допомогою популярного протоколу управління SNMP (Simple Network Management Protocol) з стека TCP/IP.

Рис. 4.11. Структура системи управління з урахуванням протоколу SNMP До блоку управління концентратором вбудовується так званий ЗКМР-агент. Цей агент збирає інформацію про стан контрольованого пристрої і зберігає їх у так званої базі даних керуючої інформації — Management Information Base, MIB. Цю базу даних має стандартну структуру, що дозволяє одного з комп’ютерів мережі, виконує роль центральної станції управління, вимагати у агента значення стандартних змінних бази MIB. У базі MIB зберігаються як дані про стан устрою, а й управляюча інформація, впливаюча цього пристрій. Наприклад, в MIB є змінна, управляюча станом порту, має значення «включити» і «вимкнути». Якщо станція управління змінює значення керуючої перемінної, то агент має виконати це вказівку і впливати на пристрій відповідним чином, наприклад вимкнути порт або змінити зв’язок порти внутрішніми шинами концентратора. Взаємодія між станцією управління (інакше — менеджером системи управління) і умонтованими в комунікаційні устрою агентами відбувається за протоколом SNMP. Концентратором, який управляється за протоколом SNMP, повинен підтримувати основні протоколи стека TCP/IP плюс IPі МАСадреси. Точніше, ці адреси ставляться до агента концентратора. Тому адміністратор, що хоче скористатися перевагами централізованого управління концентраторами через мережу, повинен знати стік протоколів ТСР/IР і сконфигурировать IР-адреса їх агентов.

Конструктивное виконання концентраторов.

На конструктивне пристрій концентраторів великий вплив надає їх сферу застосування. Концентратори робочих груп найчастіше випускаються як устрою з фіксованою кількістю портів, корпоративні концентратори — як модульні устрою з урахуванням шасі, а концентратори відділів можуть мати стековую конструкцію. Такий поділ перестав бути жорстким, і як корпоративного концентратора можна використовувати, наприклад, модульний концентратором. Концентратором з фіксованою кількістю портів — це найбільш просте конструктивне виконання, коли пристрій є окремий корпус з усіма потрібними елементами (портами, органами індикації і управління, блоком харчування), й інші елементи заміняти не можна. Зазвичай, усе порти такого концентратора підтримують одну середу передачі, загальне кількість портів змінюється від 4−8 до 24. Один порт то, можливо спеціально виділено для підключення концентратора до магістралі сіті або для об'єднання концентраторів (як такого порту часто використовується порт з інтерфейсом AUI, у разі застосування відповідного трансивера дозволяє підключити концентратором до практично будь-якого фізичного середовищі передачі). Модульний концентратором виконується як окремих модулів з фіксованим кількістю портів, встановлюваних на загальне шасі. Шасі має внутрішню шину для об'єднання окремих модулів у єдиний повторювач. Часто такі концентратори є многосегментными, тоді межах модульного концентратора працює кілька незв’язаних між собою повторювачів. Для модульного концентратора можуть існувати різні типи модулів, відмінні кількістю портів і типом підтримуваної фізичної середовища. Часто агент протоколу SNMP виконується в вигляді окремого модуля, за умови встановлення якого концентратором перетворюється на інтелектуальне пристрій. Модульні концентратори дозволяють точніше підібрати необхідну конкретного застосування конфігурацію концентратора, і навіть гнучко і з мінімальними витратами реагувати на зміни конфігурації мережі. Через відповідальної роботи, що виконують корпоративні модульні концентратори, їх постачають модулем управління, системою терморегулювання, надмірними джерелами харчування і можливість заміни модулів «в процесі лікування». Недоліком концентратора з урахуванням шасі є висока початкова вартість такого устрою для випадку, коли підприємству першому етапі створити мережу встановити всього 1−2 модуля. Висока вартість шасі викликана тим, що його поставляється разом з усіма загальними пристроями, такі як надлишкові джерела харчування тощо. п. Тож мереж середніх розмірів більшої популярності завоювали стековые концентратори. Стековый концентратором, як і концентратором з фіксованою числом портів, виконаний у вигляді окремого корпусу без можливості заміни окремих його модулів. Типовий вид кількох стековых концентраторів Ethernet показаний на рис. 4.12. Проте стековыми ці концентратори називаються не оскільки вони встановлюються між собою. Така суто конструктивна деталь навряд чи удостоїлася б особливої уваги, оскільки установка кількох пристроїв однакових габаритних розмірів у загальну стійку практикується дуже довго. Стековые концентратори мають спеціальні порти і кабелі для об'єднання кількох таких корпусів у єдиний повторювач (рис. 4.13), який має загальний блок повторення, забезпечує загальну ресинхронизацию сигналів всім своїх портів і тому з погляду правила 4-х хабів вважається одним повторителем. Якщо стековые концентратори мають кілька внутрішніх шин, то, при поєднанні в стік ці шини об'єднуються і стають загальними всім пристроїв стека. Кількість объединяемых в стік корпусів може бути досить великим (зазвичай до 8, але буває більше). Стековые концентратори можуть підтримувати різні фізичні середовища передачі, що зробила їх майже так само гнучкими, як і модульні концентратори, та заодно вартість цих пристроїв для один порт виходить зазвичай нижче, оскільки спочатку підприємство може купити одне пристрій без надлишкового шасі, і потім наростити стік ще кількома аналогічними устройствами.

Рис. 4.13. Об'єднання стековых концентраторів у єдиний пристрій з допомогою спеціальних рознімань задній панелі Стековые концентратори, випущені одним виробником, виконуються в єдиному конструктивному стандарті, що дозволяє легко встановлювати їх одне на друга, створюючи єдине настільна пристрій, чи поміщати в загальну стійку. Економія з організацією стека відбувається і завдяки єдиного для всіх пристроїв стека модуля SNMP-управления (який вставляється одного з корпусів стека як модуль), і навіть загального надлишкового джерела харчування. Модульно-стековые концентратори є модульні концентратори, об'єднані спеціальними зв’язками в стік. Зазвичай, корпусу таких концентраторів розраховані на небагато модулів (1- 3). Ці концентратори поєднують гідності концентраторів обох типов.

Выводы.

. Від продуктивності мережевих адаптерів залежить продуктивність будь-який складної мережі, оскільки дані завжди проходять як через комутатори і маршрутизатори мережі, а й через адаптери комп’ютерів, а результуюча продуктивність послідовно з'єднаних пристроїв визначається продуктивністю самого повільного устрою.. Мережні адаптери характеризуються типом підтримуваного протоколу, продуктивністю, шиною комп’ютера, до котрої я можуть приєднуватися, типом прийомопередавача, і навіть наявністю власного процесора, разгружающего центральний процесор комп’ютера від рутинної роботи.. Мережні адаптери для серверів зазвичай мають власний процесор, а клієнтські мережні адаптери — немає.. Сучасні адаптери вміють адаптуватися до часових параметрів шини і оперативної пам’яті комп’ютера підвищення продуктивності обміну «сеть—компьютер».. Концентратори, окрім основного функції протоколу (побитного повторення кадру усім чи наступному порту), завжди виконують ряд корисних додаткових функцій, визначених виробником концентратора.. Автосегментация — одну з найважливіших додаткових функцій, з допомогою якої концентратором відключає порт для виявлення різноманітних проблеми з кабелем і кінцевим вузлом, підключеним до цього порту.. До додаткових функцій входять функції захисту мережі від несанкціонованого доступу, які забороняють підключення до концентратору комп’ютерів з MAC-адресами, і навіть заповнюють нулями поля даних кадрів, вступників немає станції призначення.. Стековые концентратори поєднують переваги модульних концентраторів і концентраторів з фіксованою кількістю портів.. Многосегментные концентратори дозволяють ділити мережу на сегменти програмним способом, без фізичної перекоммутации пристроїв.. Складні концентратори, виконують додаткові функції, зазвичай можуть управлятися централізовано через мережу за протоколом SNMP.