Аппаратные компоненты локальных компьютерных сетей

Любая компьютерная сеть представляет собой довольно слож­ный комплекс программных и аппаратных средств, осуществляю­щих связь компьютеров и других устройств между собой.

В основе аппаратной части локальной сети лежат стандарти­зованные компьютерные платформы различных классов — от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Ис­пользование тех или иных компьютерных платформ, а также про­чих аппаратных средств обосновывается набором задач, на реше­ние которых ориентирована создаваемая сеть.

Кроме того, к аппаратной составляющей компьютерной сети относятся кабельные системы линий связи и коммуникационное оборудование, позволяющее объединять отдельные сегменты се­ти и организовывать информационные потоки.

Аппаратные компоненты локальных компьютерных сетей

Борисов В.А.

КАСК – филиал ФГБОУ ВПО РАНХ и ГС

Красноармейск 2011 г.

Компьютерная сеть

• Сложный комплекс программных и аппаратных средств, осуществляющих связь компьютеров и других устройств между собой.

Структурированная кабельная

система

Кабельная система

• Является базой для любой сети.

Структурированная кабельная система (СКС)

• Набор коммутационных элементов, совместное использование которых закреплено определенной методикой.

СКС

• Строится из стандартных элементов, модулей, позволяющих достаточно просто менять конфигурацию связей и подключений кабеля.

СКС подразумевает

• Единую среду и единую структуру для передачи практически любых видов данных.

Сетевые

адаптеры

Сетевой адаптер (Network Interface Card — NIC)

• Периферийное устройство компьютера, взаимодействующее со средой передачи данных, которая прямо или через коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами.

Виды адаптеров

• Ethernet-адаптеры,
• Token Ring-адаптеры,
• FDDI-адаптеры и т. д.

Функции сетевых адаптеров

• гальваническая развязка компьютера и кабеля локальной сети;
• кодирование и декодирование данных;
• опознавание принимаемых кадров;
• буферизация передаваемой и принимаемой информации в буферной памяти адаптера;
• организация доступа к сети в соответствии с принятым методом доступа к среде передачи данных.

Главная задача сетевых адаптеров

• Прием и передача данных.

Поколения сетевых адаптеров

Адаптеры первого поколения

• Были выполнены на дискретных логических микросхемах.
• Имели буферную память только на один кадр.
• Конфигурирование адаптера происходило вручную.
• Для каждого типа адаптеров использовался свой драйвер.

Адаптеры второго поколения

• Строились на основе микросхем с высокой степенью интеграции.
• Драйверы были основаны на стандартных спецификациях.
• Обладали более высокой производительностью.

Адаптеры третьего поколения

Адаптеры четвертого поколения

• В них входит специализированная интегральная схема, выполняющая большое количество дополнительных функций по обработке и пересылке данных.

Концентраторы

Концентратор или хаб (от англ, hub)

• Специальное многопортовое устройство, основная функция которого — повторение кадра с одного из портов на другие.

Дополнительные функции концентраторов

• Отключение неработающих портов или усиление передаваемых сигналов.

Виды концентраторов

• с фиксированным количеством портов;
• модульные устройства на основе шасси;
• со стековой конструкцией.

Концентратор с фиксированным количеством портов

• Представляет собой отдельный корпус с расположенными на нем портами, элементами индикации и управления.

Модульный концентратор

• Имеет общее шасси с внутренней шиной, к которой подключаются модули, имеющее фиксированное количество портов.

Стековый концентратор

• Выполнен в виде отдельного корпуса без возможности замены отдельных его модулей.

«Правило 4 хабов»

• Объединение стековых концентраторов воспринимается как один концентратор.

Мосты

Мост (bridge)

• Специальное устройство, ретранслирующее получаемые из одного сегмента сети кадры в другой сегмент.

Сети с прозрачным мостом

• Адаптеры не предпринимают дополнительных действий для продвижения кадра через мост.
• Обработка кадров происходит последовательно по мере их поступления.
• В ходе работы мост самообучается.
• После самообучения мост передает кадры только в сегмент назначения.

Метод «маршрутизация по источнику»

• Станция-отправитель помещает в пересылаемый в другое кольцо-кадр адресную информацию о промежуточных мостах и кольцах, которые должен пройти кадр перед тем, как попасть в кольцо, к которому подключена станция-адресат.

Коммутаторы

Коммутатор (switch [свич], коммутирующий концентратор)

• Многопортовое устройство, позволяющее объединить несколько отдельных сегментов в одну сеть.

Отличие коммутаторов от мостов

• Коммутаторы позволяют осуществлять параллельную обработку кадров, продвигая кадры сразу между всеми парами своих портов.

Работа коммутатора основана на использовании:

• коммутационной матрицы;
• общей шины;
• разделяемой памяти.

Коммутационная матрица

• Обеспечивает передачу кадров между портами и работает по принципу коммутации каналов.

Коммутатор с общей шиной

• Порты связывает высокоскоростная шина, по которой передаются кадры.
• Передача происходит небольшими порциями.

Коммутаторы разделяемой памяти

• Память поочередно соединяется с буферами портов для записи или чтения.
• Поступающие кадры записываются в буфер порта, откуда попадают в разделяемую память.