Что такое USB-концентратор: виды и особенности. Сетевой концентратор

ГлавнаяКоллекция «Revolution»Программирование, компьютеры и кибернетикаСетевой концентратор

Качественные характеристики и принцип работы сетевого концентратора. Его основные типы: пассивный, активный, интеллектуальный (intelligent). Диагностика локальной сети. Восстановление некоторых «поврежденных» пакетов, перераспределение отправки остальных.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 14.09.2014
Размер файла 21,1В K

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.Рекомендуем скачать работу.

Коммутатор и концентратор являются устройствами из категории сетевого оборудования. Каждый из них функционирует по своему принципу.

Содержание статьи

Определение

Коммутатор – прибор, служащий для соединения элементов локальной компьютерной сети. Технологии, которые использовались при разработке таких устройств, позволяют называть их многопортовыми мостами.

image
Коммутатор

Концентратор – простой вариант оборудования, применяемого для создания компьютерной сети.

image
Концентратор

к содержанию ↑

Сравнение

Приборы внешне могут выглядеть очень похоже: компактные коробочки, на одной из сторон которых располагаются выходы для подключения соединительных кабелей. Общим для двух устройств является и то, что они связывают только отдельные компьютеры, а не сети, как в случае с маршрутизатором.

Между тем отличие коммутатора от концентратора заключается в том, что второй прибор является довольно примитивным вариантом и обладает меньшими возможностями. Действие концентратора соответствует первому, физическому, уровню согласно модели OSI. Подобное устройство не способно распознавать взаимодействующие с ним компьютеры. Получив от одного из них данные, концентратор отправляет их на все рабочие порты. Таким образом, пакет приходит и по месту назначения, и на остальные компьютеры.

Реклама

Такой подход влечет за собой массу недостатков. В их числе угроза безопасности и зависимость пропускной способности от количества подсоединенных узлов. В определенный момент концентратор выполняет только один вид операций: получение или передачу информации. При этом процесс осуществляется со скоростью наиболее медленно работающего элемента группы. Все это снижает производительность описанного аппарата.

Концентраторы в настоящее время утратили былую актуальность. Для построения сети сейчас в основном используются коммутаторы. Они функционируют на втором, канальном, уровне. Такой прибор настроен на запоминание компьютерных адресов и способен фиксировать, к какому из портов подключен каждый отдельный узел.

Пакет данных, проходящий через коммутатор, доставляется только на нужное устройство. Остальные компьютеры эту информацию не видят. Поскольку здесь отсутствуют ненужные передачи, производительность внутри сети повышается. Связующий прибор работает сразу в двух направлениях: приема и трансляции данных избранным устройствам. К тому же коммутатор отлично справляется с большими объемами информации, обрабатывая и пересылая ее намного быстрей.

В чем разница между коммутатором и концентратором? В том, что именно первое из этих устройств является наиболее эффективным и лучше обеспечивает безопасность сформированной компьютерной сети.

Дата публикации: 22.05.2017 Концентратор и коммутатор — это сетевые устройства, которые похожи и физически используются в качестве звездообразной топологии. Однако между концентратором и коммутатором есть несколько отличий. Предыдущее отличие состоит в том, что логически концентратор работает как шина, где один и тот же сигнал передается на все соединения. С другой стороны, коммутатор может обеспечивать связь между любой парой портов. В результате все порты в концентраторе принадлежат одному домену коллизий, в то время как в коммутаторе порты работают в отдельном домене коллизий.

Сравнительная таблица

Основа для сравнения хаб переключатель
Работает на Физический слой Канальный уровень
Тип передачи Broadcast Одноадресная, многоадресная, широковещательная.
Количество портов 4 (более или менее) 24 — 28 (в зависимости от типа выключателя).
Столкновение домен Только один Разные порты имеют отдельный домен коллизий.
Полудуплекс Полный дуплекс
Нет предоставления фильтрации пакетов Предоставлена
Избегание петель Подвержен переключению петель Можно избежать переключения контуров с помощью STP.

Определение хаба

Концентратор также называется многопортовым повторителем, который передает усиленный сигнал на каждый порт, кроме того, с которого был получен сигнал. Концентратор используется для физического соединения сетевых устройств для связи и успешного создания нескольких иерархий станций. Концентраторы не могут выполнять интеллектуальную пересылку и обрабатывать информацию уровня 2 и уровня 3. Он принимает решение на основе физической адресации, а не аппаратной и логической адресации. Концентратор не может различить тип кадра, поэтому он пересылает одноадресную, многоадресную и широковещательную рассылку на любой другой порт, кроме исходного порта.

Несколько кабелей локальной сети подключаются к концентратору с помощью разъема RJ45. Длина этих кабелей локальной сети не должна превышать 100 метров. Чтобы сформировать огромную сеть из огромных узлов, концентратор может быть связан иерархически. Концентратор работает как связующее устройство, которое работает в полудуплексном режиме, когда хост может одновременно передавать и принимать данные.

Типы HUB

Активный концентратор. Активный концентратор обеспечивает усиление и регенерацию сигналов вместе с соединением.

Пассивный концентратор : пассивный концентратор работает как разъем и соединяет несколько кабелей вместе, но нет усиления и регенерации сигнала.

Определение переключателя

Коммутатор — это не что иное, как мост, который обеспечивает более эффективное соединение. В широком смысле коммутатор — это устройство, которое позволяет устанавливать и прерывать соединения в соответствии с необходимостью. Он обеспечивает множество функций, таких как фильтрация, флуд и передача кадров. Для его функционирования ему нужен адрес назначения кадров, который он узнает из исходного MAC-адреса. В отличие от концентратора, коммутатор может работать в дуплексном режиме.

Каждый порт имеет свой отдельный домен коллизий, поэтому коллизии, возникающие в коммутаторе, значительно меньше, чем в концентраторе. Подобно концентратору, коммутатор также имеет один широковещательный домен, который он может передавать как широковещательный, так и многоадресный на каждый порт, кроме исходного порта, что делает его непригодным для обширной и масштабируемой сети. В заголовке уровня 2 отсутствует механизм, позволяющий различать различные сети; тем не менее, он может дифференцировать отдельные хосты. Интернет не сможет работать, если будет обеспечена только аппаратная адресация. Представьте себе практическую ситуацию, в которой интернет работает как чисто коммутируемая среда уровня 2, тогда коммутатор должен пересылать широковещательную рассылку на каждый порт из множества миллиардов устройств и компьютеров в Интернете. Это может привести к сбою в интернете.

Концентраторы и коммутаторы подвержены коммутационной петле, что может привести к повреждению широковещательного домена. Коммутатор использует протокол связующего дерева, чтобы сделать окружение свободным от петель.

Типы методов пересылки кадров

Сохранение и пересылка — в этом методе весь кадр сохраняется в памяти, затем выполняется циклическая проверка избыточности, чтобы проверить целостность кадра. Задержка в этой технике самая высокая.

Cut-Through (Real Time) — этот метод пересылает пакет в выходной буфер, как только известен адрес назначения. Задержка, производимая этим методом, является наименьшей. Проверка ошибок не производится.

Ключевые различия между концентратором и коммутатором

  1. Концентратор работает на физическом уровне OSI, в то время как коммутатор работает на уровне канала данных OSI.
  2. Концентратор разделяет пропускную способность между портами. С другой стороны, в коммутаторе выделенная полоса пропускания предоставляется портам.
  3. Количество портов, которые могут подключаться к устройству, значительно больше в коммутаторе, но меньше в концентраторе.
  4. Концентратор может иметь один домен коллизий, тогда как в коммутаторе разные порты имеют разные домены коллизий. Как следствие, концентратор вносит больше коллизий, чем коммутатор.
  5. Полудуплексный режим передачи используется в концентраторе. В отличие от этого, коммутатор передает данные в дуплексном режиме.
  6. Коммутатор обеспечивает фильтрацию кадров, так что только выделенное устройство получает перенаправленный кадр. И наоборот, в хабе нет такой концепции фильтрации, которая направляет кадр на каждый порт.
  7. Коммутатор использует протокол Spanning Tree Protocol, чтобы устранить проблему переключения контуров. Напротив, концентратор неспособен избежать контуров переключения.

Заключение

Концентратор и коммутатор являются сетевыми устройствами, которые предоставляют механизм для соединения нескольких устройств для связи друг с другом. Однако концентратор работает на физическом уровне, тогда как коммутатор работает на канальном уровне. Коммутатор преодолевает ограничения концентратора и обеспечивает интеллектуальную переадресацию кадра, изучение аппаратного адреса и предотвращение петель.

Научиться настройке MikroTik можно на онлайн курсе по оборудованию этого производителя. Автор курса является сертифицированным тренером MikroTik. Подробней Вы можете прочитать в конце статьи.

В этой статье мы поговорим о том, как работает коммутатор сети ethernet (switch) или мост. Это базовые знания, которыми должен обладать каждый сетевой инженер. Сетевой коммутатор локальной вычислительной сети является центральным элементом инфраструктуры. Понимание его работы является неотъемлемым навыком любого сетевого инженера.

Если у вас до сих пор не сформировались твердые знания о принципах работы данного класса сетевых устройств, то вы рано или поздно столкнетесь с неразрешимыми проблемами при устранении неполадок в вашей сети, например, широковещательный шторм.

Содержание

Что такое коммутатор сети (ethernet switch / bridge) ?

Сетевой коммутатор (ethernet switch) — это устройство 2 уровня модели OSI, которое используется в качестве концентратора (центральной точки) для подключения других проводных устройств, работающих по технологии ethernet.

Как происходит подключение устройств?

На приведенном ниже рисунке объясняется, как устройства показано подключаются в единую сеть с общей шиной Ethernet и обмениваются друг с другом данными через коммутатор (switch) либо концентратор (hub). Устаревший на сегодняшний день тип устройств с общей шиной из-за снижения пропускной способности пропорционально количеству подключенных устройств.

Насколько дорого использовать коммутаторы в сети?

Своим появлением в 1989 году коммутатор сети ethernet switch обязан компании Kalpana (работала в Кремниевой долине в 1980 и 1990 годах и была поглощена компанией Cisco в 1994 году). Он назывался Kalpana EtherSwitch EPS-1500 и имел на борту 7 портов.

С тех пор идет активное развитие данного типа устройств и с каждым годов снижается стоимость подключения к порту.

Надежность сети при использовании коммутатора (ethernet switch)

Является вы использование коммутатора локальной вычислительной сети в качестве центрального звена сети надежным решением? Если вы сравниваете коммутируемый Ethernet с коаксиальным Ethernet, коммутатор определенно более надежен. До того, как коммутатор был изобретен, компьютеры были подключены в цепь. В конце которой подключался концевик (terminator) для поглощения сигнала. Иначе множественная пересылка сигнала сводила полезный трафик в сети к нулю.

В чем отличие Коммутатора (Switch) от Концентратора (Hub)

Концентратор (Hub) — это сетевое устройство, позволяющее подключать несколько компьютеров к одной сети. Концентраторы могут быть основаны на соединениях Ethernet, Firewire или USB.

Коммутатор (Switch) — устройство управления, которое включает или выключает поток электроэнергии в цепи. Он также может использоваться для маршрутизации информационных шаблонов при потоковой передаче электронных данных, передаваемых по сетям. В контексте сети коммутатор – это компьютерное сетевое устройство, которое соединяет сегменты сети.

Концентратор (Hub) Коммутатор (Switch)
Уровень OSI Физический: концентраторы классифицируются как устройства 1 уровня в соответствии с моделью OSI. Канальный: сетевые коммутаторы работают на 2 уровне модели OSI.
Функционал Для соединения сети персональных компьютеров их можно объединить через центральный концентратор. Позволяет объединять несколько устройств, управлять портами и настройками безопасности VLAN
Форма передачи данных Электрический сигнал или биты Кадр (для L2 Switch) и Пакет ( для L3 switch)
Порты 4/12 портов Коммутатор является многопортовым мостом. 24/48 портов
Тип передачи Концентраторы всегда рассылают кадры на все порты (flooding), кроме того, с которого пришел; рассылка может быть одноадресной (unicast), многоадресной (multicast) или широковещательной (broadcast) Первоначально широковещательная (broadcast) рассылка; затем одноадресная (unicast) и многоадресная (multicast) рассылка по мере необходимости.
Тип устройства Пассивное устройство (без программного обеспечения) Активное устройство (с программным обеспечением)
Used in (LAN, MAN, WAN) LAN LAN
Таблица сетевых адресов (MAC) Сетевой концентратор не может узнавать или сохранять MAC-адрес. Коммутаторы используют CAM-таблицу с доступной памятью, к которой обычно обращается ASIC (специализированные интегрированные микросхемы).
Режим передачи Полудуплекс (Half duplex) Полу-/полный дуплекс (Half/Full duplex)
Широковещательный домен Концентратор имеет один широковещательный домен. Коммутатор имеет один широковещательный домен [если не реализован VLAN]
Определение Электронное устройство, которое соединяет множество сетевых устройств вместе, чтобы устройства могли обмениваться данными Сетевой коммутатор — это компьютерное сетевое устройство, которое используется для соединения множества устройств в компьютерной сети. Коммутатор считается более продвинутым, чем концентратор, потому что он будет отправлять сообщения на нужный порт устройства или запрашивать информацию с него.
Скорость 10Mbps 10/100 Mbps, 1 Gbps
Адрес, используемый для передачи данных Использует MAC-адрес Использует MAC-адрес
Необходимо для подключения к Интернету? Нет Нет
Категория устройства Не интеллектуальное устройство Интеллектуальное устройство
Производители Sun Systems, Oracle, Cisco Cisco, D-link, Juniper, MikroTik
Столкновения (Collisions) Столкновения (Collisions) обычное явления в инфраструктурах, использующих концентраторы. В полнодуплексном коммутаторе не происходит столкновений.
Spanning-Tree Не используется Spanning-Tree Возможно использование множества экземпляров Spanning-Tree

Различия в производительности концентраторов и коммутаторов

Коммутатор является эффективной альтернативой концентратору. Люди, как правило, выигрывают от использования свитча, если в их домашней сети четыре или более компьютеров. Также вы невооруженным взглядом заметите разницу при использовании в своей сети приложений, которые генерируют значительный объем сетевого трафика:

  • таких как многопользовательские игры
  • обмен тяжелыми музыкальными файлами.

Технически говоря, концентраторы работают с использованием широковещательной модели, а коммутаторы — с использованием модели виртуальных каналов. Например, когда четыре компьютера подключены к концентратору, и два из этих компьютеров взаимодействуют друг с другом, концентраторы просто передают весь сетевой трафик на каждый из четырех компьютеров. Коммутаторы, с другой стороны, способны определять пункт назначения каждого отдельного элемента трафика (такого как кадр Ethernet) и выборочно пересылать данные только на один компьютер, который действительно нуждается в этом. Вырабатывая меньше сетевого трафика при доставке сообщений, коммутатор работает лучше, чем концентратор в загруженных сетях.

При добавлении в сетевой обмен дополнительные устройства вы создаете огромное количество коллизий в случае концентратора, потому как устройства не могут одновременно считывать и передавать информацию.

В следующем видео сравниваются концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы.

Почему коммутируемый Ethernet более надежный и эффективный?

При возникновении проблемы в coaxial-ethernet (10base2) трудно определить где ошибка. Инженеру-связисту необходимо проверить все разъемы один за другим, что требует времени. Также необходимо учесть, что из-за хрупкости коаксиального кабеля сеть часто выходит из строя.

Коаксиальный ethernet использует 2 кабеля (внутренний и внешний) для передачи и приема данных в сеть. При полудуплексной связи, компьютер не может одновременно данные принимать и отправлять. Когда сеть загружена возникают множественные коллизии при попытки одновременно вести передачу данных двумя и более станциями. Что почти гарантированно  снижает скорость передачи данных в разы, нередко десятки и сотни раз..

При работе с коммутируемой сетью, если один кабель поврежден, он не будет влиять на других абонентов. Если сломается порт, пользователь может просто подключить кабель к другим работающим портам.

Что касается производительности, механизм внутри коммутатора может обеспечить полнодуплексную связь (full duplex). Поскольку вероятность возникновения коллизий в сети при правильной настройке оборудования практически сведена к нулю, то данный факт повышает производительность всей системы.

Как работает коммутатор локальной сети Ethernet?

Коммутатор локальной сети анализирует заголовок 2 уровня входящего кадра. Каждый ethernet кадр содержит 2 адреса: MAC-адрес источника и MAC-адрес назначения.

Коммутатор вместе с кадром получает MAC-адрес источника и записывает в свою таблицу коммутации напротив номера порта. Эта таблица — волшебный секрет того, как коммутатор  обеспечивает полдуплексную связь.

Затем в таблице коммутации ищется MAC-адрес получателя, и принимается решение о пересылке кадров на определенный порт. Благодаря данному механизму другие сетевые устройства докальной сети не знают о кадрах соседей. Таким образом мы добиваемся работы в полнодуплексном режиме (full duplex).

Процесс пересылки кадра между компьютерами:

  1. Получение коммутатором на 1 порту сообщения от компьютера А с адресом назначения bbbb.bbbb.bbbb
  2. Проверка таблицы коммутации с целью найти порт, к которому подключен адресат с mac-адресом bbbb.bbbb.bbbb
  3. Такой адрес не обнаружен, рассылка запроса на все порты, кроме того, с которого пришло первоначальное сообщение
  4. Ответ от компьютера В компьютеру с адресом aaaa.aaaa.aaaa, так как mac-адрес сетевой карты компьютера В совпадает с заголовком кадра
  5. Заполнение коммутатором свой таблицы ответом от компьютера В
  6. Пересылка ответа от компьютера В компьютеру А

Анимация ниже более наглядно описывает процесс обмена данными между участниками сети:

Вопрос: что произойдет, когда MAC-адрес назначения отсутствует в таблице коммутации свитча, в какой порт следует пересылать  он пересылает?

Ответ: в этом случае коммутатор пересылает кадр во все порты кроме, того с которого получил первоначальное сообщение; ожидая, что станция ответит на сообщение, и коммутатор обновит свою коммутационную таблицу.

Принципы работы коммутаторов сети ethernet раскрыты и теперь необходимо сосредоточиться на выборе класса свитчей для ваших задач.

Как подобрать коммутатор (Switch) для сети компании?

MikroTik: куда нажать, чтобы заработало? При всех своих достоинствах, есть у продукции компании MikroTik один минус – много разобщенной и далеко не всегда достоверной информации о ее настройке. Рекомендуем проверенный источник на русском языке, где все собрано, логично и структурировано – видеокурс «Настройка оборудования MikroTik». В курс входит 162 видеоурока, 45 лабораторных работ, вопросы для самопроверки и конспект. Все материалы остаются у вас бессрочно. Начало курса можно посмотреть бесплатно, оставив заявку на странице курса. Автор курса является сертифицированным тренером MikroTik.

При применении концентратора все пользователи делят между собой полосу пропускания сети. Пакет, принимаемый по одному из портов концентратора, рассылается во все другие порты, которые анализируют этот пакет (предназначен он для них или нет). При небольшом числе пользователей такая система превосходно работает. Между тем в случае увеличения числа пользователей начинает сказываться конкуренция за полосу пропускания, что замедляет трафик в локальной сети.

Традиционные концентраторы поддерживают только один сетевой сегмент, предоставляя всем подключаемым к ним пользователям одну и ту же полосу пропускания. Концентраторы с коммутацией портов или сегментируемые концентраторы (такие как концентраторы семейства SuperStack II PS Hub) позволяют свести данную проблему к минимуму, выделив пользователям любой из четырех внутренних сегментов концентратора (каждый из этих сегментов имеет полосу пропускания 10 Мбит/с). Подобная схема дает возможность гибко распределять полосу пропускания между пользователями и балансировать нагрузку сети.

Двухскоростные концентраторы (dual-speed) можно с выгодой использовать для создания современных сетей с совместно используемыми сетевыми сегментами. Они поддерживают существующие каналы Ethernet 10 Мбит/с и новые сети Fast Ethernet 10 Мбит/с, автоматически опознавая скорость соединения, что позволяет не настраивать конфигурацию вручную. Это упрощает модернизацию соединений — переход от сети Ethernet к Fast Ethernet, когда необходима поддержка новых приложений, интенсивно использующих полосу пропускания сети, или сегментов с большим числом пользователей.

Кроме того, концентраторы служат центральной точкой для подключения кабелей, изменения конфигурации, поиска неисправностей и централизованного управления, упрощая выполнение всех этих операций.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий