Urządzenia sieciowe Labolatorium Numer 6

Urządzenia sieciowe Labolatorium Numer 6
Urządzenia sieciowe to wszystkie urządzenia z których korzystamy w czasie transmisji w
sieci.
Urządzenia sieciowe mogą być róŜne w zaleŜności z sieci jakiej korzystamy czy to
przewodowej czy bezprzewodowej jak i zarówno odległości między nimi czy to sieci LAN,
MAN, WAN. W zaleŜności od odległości liczba takich urządzeń będzie się rozrastać w
związku z odległością a co za tym idzie ilość urządzeń będzie duŜa. Wyspecjalizowane
jednostki wymyśliły sposoby schematów opisu w konkretnej sieci ilości jak i rozmieszczenia
oraz opisu typów tych urządzeń. Zacznijmy od początku, wraz rozwojem sieci
zapotrzebowanie na informacje rosło coraz większe odległości np. uczelnie chciały
wymieniać się danymi w konkretnych informacji wersje papierowe zaczęły być uciąŜliwe i
stąd zapoczątkowała się idea przesyłu informacji. RównieŜ swoje swój udział zapoczątkowało
wojsko które zazwyczaj posiada duŜe ilości nowych technologii. Powracając do tematu mamy
duŜą ilość takich urządzeń: modemy, rutery, przełaczniki, repetery, ale równieŜ serwer jest
urządzeniem sieciowym itp. Opiszmy sobie parę z tych urządzeń co pozwoli nam zrozumieć
lepiej tematykę.
Modem
Modem (MOdulator-DEModulator) - urządzenie elektroniczne, którego zadaniem jest
zamiana danych cyfrowych na analogowe sygnały elektryczne (modulacja) i na odwrót
(demodulacja) tak, aby mogły być przesyłane i odbierane poprzez linię telefoniczną (a takŜe
łącze telewizji kablowej lub fale radiowe). Jest częścią DCE (Data Communications
Equipment), które w całości wykonuje opisane wyŜej czynności. Nieodzowne do współpracy
jest DTE (Data Terminal Equipment) i to dopiero stanowi całość łącza przesyłania danych.
Dzięki modemowi moŜna łączyć ze sobą komputery i urządzenia, które dzieli znaczna
odległość.
WyróŜniamy:
Modem akustyczny
W najstarszych modemach dane były zamieniane na przerywane dźwięki o
częstotliwości 5 kHz i składały się z przetwornika elektrycznego, głośnika i mikrofonu. W
urządzenie to wkładało się zwykłą słuchawkę telefoniczną, która ponownie przetwarzała
dźwięki na impulsy elektryczne. W tamtych czasach firmy telefoniczne dopuszczały
przesyłanie torem telefonicznym tylko sygnałów o przebiegu sinusoidalnym, co znacznie
ograniczało dopuszczalne prędkości transmisji, pierwsze modemy miały prędkość transmisji
300 bodów.
Modemy elektryczne
Współczesne modemy generują wprost impulsy elektryczne, które przesyłane są
bezpośrednio do kabla telefonicznego bez pośrednictwa jakichkolwiek głośników i
mikrofonów. Współczesne modemy wykorzystujące sieć telefoniczną nie generują
przerywanych dźwięków o stałej częstotliwości lecz sygnał jest kodowany za pomocą
modulowanych fal o częstotliwości od 5 do 15 kHz. Górna, fizyczna granica szybkości
przesyłu informacji od centrali do abonenta przez zwykłe łącze telefoniczne to 56 kb/s, co
moŜna osiągnąć za pomocą protokołów takich jak K56Flex i X2. Wartość ta wynika z tego, Ŝe
wewnątrz centrali sygnał przesyłany jest cyfrowo w standardzie: poziom - 8 bitów,
częstotliwość 8 kHz, jeden bit musi być wykorzystany jako zegar i dlatego maksymalna
prędkość transmisji jest równa 56 kb/s. Publiczną sieć telefoniczną wykorzystuje się równieŜ
do znacznie szybszych połączeń, wymaga to jednak stosowania odpowiednich urządzeń na
centrali telefonicznej.
Modemy róŜne
Inne urządzenia do przesyłania danych cyfrowych w mediach, które pierwotnie lub z
głównego załoŜenia nie są cyfrowe takŜe nazywa się modemami. Przykładowo modemy
stosuje się do połączeń innych niŜ sieć telefoniczna, jak np. sieć telewizji kablowej, czy łącza
dedykowane.
Modemy w zaleŜności od rodzajów modemów
Modem moŜe być tzw. zewnętrzny, czyli znajdujący się poza komputerem i połączony
z nim (lub innym odbiornikiem) przy uŜyciu przewodu (interface : RS-232, USB, LPT,
ethernet) oraz charakteryzujący się pełną samodzielnością sprzętową, albo wewnętrzny kiedy
mamy do czynienia ze specjalną kartą rozszerzeń montowaną wewnątrz komputera (PCI,
ISA), zazwyczaj wykorzystującą w pewnym stopniu procesor komputera.
Inną klasyfikację dokonuje się ze względu na medium.
WyróŜniamy modemy:
telefoniczne (klasyczne i xDSL)
kablowe
radiowe
Rys. Modem pracujący w technologii DSL [2]
Rys. Modem kablowy [2]
Rys. Modem z technologią 3G GSM jako karta PCMCIA [2]
Ruter (trasownik)
Rys. Router Linksys BEFSR41 [2]
Rys. Router Cisco 7603 [2]
Router po polsku – ruter, trasownik urządzenie sieciowe pracujące w warstwie modelu
OSI, pełniące rolę węzła komunikacyjnego, słuŜącego do rozdzielenia sygnału i rozgałęzienia
połączeń internetowych. Proces kierowania ruchem nosi nazwę trasowania, routingu lub
rutowania. Trasowanie jest najczęściej kojarzone z protokołem IP, choć procesowi trasowania
moŜna poddać datagramy dowolnego protokołu trasowanego np. protokołu IPX w sieciach
obsługiwanych przez NetWare (sieci Novell).
Budowa rutera
Pierwsze routery z lat sześćdziesiątych były komputerami ogólnego przeznaczenia.
Choć w roli routerów moŜna uŜywać zwykłych komputerów, to nowoczesne modele są
wysoce wyspecjalizowanymi urządzeniami, w których interfejsy sieciowe połączone są
bardzo szybką magistralą wewnętrzną. Dodatkowo obecne są w nich elementy takie jak
szybka pamięć podręczna czy układy pakujące i rozpakowujące ramki warstwy drugiej (łącza
danych), odciąŜające główny procesor przy typowych czynnościach, takich jak
przekazywanie pakietów.
Wprowadza się teŜ dodatkowe rozwiązania, takie jak zasilanie bateryjne, czy pamięci
trwałe zamiast magnetycznych, w celu zwiększenia niezawodności. Nowoczesne routery
zaczynają więc przypominać centrale telefoniczne, obie te technologie coraz bardziej się
upodabniają.
Przełączniki wielowarstwowe Szczególnym przypadkiem routera jest przełącznik warstwy
trzeciej, czyli urządzenie posiadające tylko jeden interfejs sieciowy (routery posiadają
przynajmniej dwa), które ustala trasy między dwiema lub większą liczbą sieci wydzielonych
logicznie na pojedynczym interfejsie. Dla sieci Ethernet są to sieci wirtualne (VLAN), dla
sieci ATM czy Frame Relay – kanały PVC/SVC (ang. Permanent Virtual Circuit/Switched
Virtual Circuit – stałe/komutowane kanały wirtualne).Jak działa ruter?Trasowanie musi
zachodzić między co najmniej dwiema podsieciami, które moŜna wydzielić w ramach jednej
sieci komputerowej. Urządzenie tworzy i utrzymuje tablicę trasowania, która przechowuje
ścieŜki do konkretnych obszarów sieci oraz metryki z nimi związane (odległości od siebie
licząc kolejne routery).
Skuteczne działanie routera wymaga wiedzy na temat otaczających go urządzeń,
przede wszystkim innych routerów oraz przełączników. MoŜe być ona dostarczona w sposób
statyczny przez administratora, wówczas nosi ona nazwę tablicy statycznej lub moŜe być
pozyskana przez sam router od sąsiadujących urządzeń pracujących w trzeciej warstwie,
tablice tak konstruowane nazywane są dynamicznymi. Podczas wyznaczania tras
dynamicznych router korzysta z róŜnego rodzaju protokołów trasowania i polega przede
wszystkim na odpytywaniu sąsiednich urządzeń o ich tablice trasowania, a następnie
kolejnych w zaleŜności od zapotrzebowań ruchu, który urządzenie obsługuje
Najczęściej uŜywanymi protokołami są .
RIP,
IGRP,
EIGRP,
OSPF,
IS-IS,
BGP.
Switch (przełącznik)
Przełącznik (switche) są inteligentnie pracującymi węzłami sieci LAN. Przełącznik
odbiera pakiety z jednego portu, poddaje je filtrowaniu (uruchamia funkcje bridge i sprawdza
w CAM adresy MAC) i wysyła do drugiego portu. Klasyczne przełączniki LAN odczytują
adresy zawarte w warstwie MAC, dlatego mogą obsługiwać pakiety generowane przez
dowolny protokół operujący w warstwie sieciowej modelu OSI. Słowo klasyczne jest tu uŜyte
celowo, poniewaŜ przełączniki pracujące w trybie Layer 3 Switching (zwane teŜ
przełącznikami trasującymi) mają juŜ dostęp do adresów sieciowych stacji docelowych (czyli
w sieciach Internet). Przełączniki LAN pozwalają na budowanie komputerowych sieci
lokalnych w oparciu o polityki logiczne i fizyczne, co pozwala na uniezaleŜnienie hostów od
połoŜenia geograficznego w sieci LAN (Local Area Network). [3]
Bridge (most)
Most (bridge) jest inteligentnym urządzeniem w sieci LAN (Local Area Network),
pozwalającym na łączenie kilku segmentów sieci LAN. Mosty są zorientowane na adresy
fizyczne MAC, oznacza to, Ŝe ich zadaniem jest zapamiętywanie (uczenie się) adresów
fizycznych urządzeń w sieci LAN, znajdujących się na kaŜdym porcie mostu i budowanie
tablic przekazywania CAM (Content Addressable Memory), w oparciu o które przekazywane
są ramki między źródłem a przeznaczeniem. W klasycznej definicji bridge (most) ma tylko
dwa porty, natomiast jego bardziej rozbudowana wersja nosi juŜ nazwę przełącznika switch.
[3]
Hub (koncentrator)
Hub w sieci komputerowej jest niczym innym jak wieloportowym regeneratorem,
poniewaŜ odbiera dane od podłączonych do niego komputerów i przekazuje je na wszystkie
pozostałe porty. Koncentrator jest specyficznym multiplekserem, obsługującym wiele
dołączonych do niego kanałów. Kanały mogą najczęściej pracować jednocześnie, a odbierane
z nich dane lub sygnały są kierowane do jednego medium fizycznego. Koncentratory są na
przykład uŜywane przez firmy telekomunikacyjne podłączające zdalnych uŜytkowników do
Internetu, korzystających z usług łącz komutowanych. Koncentrator odbiera z wielu
dołączonych do niego modemów sygnały i przesyła je przez jedno szybko pracujące łącze do
węzła sieci Internet. Koncentratory są uŜywane w lokalnych sieciach komputerowych do
odbierania danych z wielu stanowisk pracy i kierowania ich do kolejnego segmentu sieci.
Tego rodzaju koncentrator pracujący w środowisku sieci LAN jest określany mianem huba
(Ethernet) lub urządzenia MAU (Media Access Unit) - sieci Token Ring. Granice między
poszczególnymi urządzeniami są płynne i np. pracujący w sieci hub jest teŜ koncentratorem,
tyle Ŝe wykonującym ściśle określone zadanie. [3]
Repeater
Repeater (czyli regenerator) jest to urządzenie sieciowe LAN uŜywane do regenerowania lub
replikowania sygnałów. Repeater moŜe odtwarzać (czyli przywracać pierwotną postać)
sygnały analogowe lub cyfrowe, które są zbyt słabe, aby je dalej transmitować. Repeatery
analogowe pełnią najczęściej rolę prostych wzmacniaczy sygnału, podczas gdy regeneratory
cyfrowe odbierają dane i po odpowiedniej obróbce kierują je do kolejnego segmentu sieci
komputerowej LAN (Local Area Network). Repeater LAN sprzęga w sieci komputerowej
poszczególne segmenty sieci LAN, zwiększając w ten sposób jej zasięg. Segmenty te mogą
korzystać z róŜnych protokołów lub uŜywać innego systemu okablowania. Regenerator
logicznie jest traktowany jako kabel sieciowy. Po prostu regenerator, odbierając sygnały z
sieci, wzmacnia je, poprawia ich parametry czasowe czyli regeneruje je. W dzisiejszych
sieciach LAN nie wystepują juŜ regeneratory, ich funkcje są juŜ zaimplementowane w
inteligentniejszych urządzeniach sieciowych LAN, jakimi są most , przełącznik , router , które
na poziomie kaŜdego portu dokonują regeneracji. [3]
Nie są to wszystkie urządzenia sieciowe wymieniliśmy tylko te najbardziej znane i najczęściej
uŜywane. DuŜą role np. w sieciach bezprzewodowych mają równieŜ punkty nadawcze i
odbiorcze róŜnego typu anteny. Odnośnie sieci bezprzewodowych wymienić moŜemy
urządzenia typu:
Bezprzewodowe karty sieciowe
Radiowa karta sieciowa - Do wyboru mamy trzy rodzaje interfejsów: ISA, PCI i PCMCIA
oraz USB. KaŜdy z nich ma swoje wady i zalety. Modele ze złączem ISA zazwyczaj
pozwalają na własnoręczną konfiguracje parametrów działania adaptera oraz świetnie nadają
się do starszych komputerów, w których kaŜdy slot PCI jest na wagę złota. Jeśli chodzi o
karty PCI to są one zgodne ze standardem Plug&Play co jest waŜne dla początkujących
uŜytkowników sprzętu. Ponadto naleŜy mieć na względzie iŜ większość nowych płyt
głównych prócz AGP posiada tylko i wyłącznie złącza PCI, więc jeśli ktoś zamierza rozwijać
swoją konfigurację, rozsądniejszą alternatywą jest właśnie ten standard. USB do którego
przyłącza się odpowiedni terminal jest bardzo wygodnym i prostym rozwiązaniem.
UmoŜliwia nam w bardzo prosty sposób przyłączenie się do sieci bezprzewodowej. [2]
Punkty Dostępu
Access Point - Punkt dostępowy pozwala na podłączanie wielu klientów bezprzewodowych
oraz łączenie sieci Ethernet bez Ŝadnych dodatkowych urządzeń (po zastosowaniu anten
zewnętrznych na duŜe odległości), mogą pracować takŜe w funkcji BRIDGE i przedłuŜać
zasięg radiolinii. Punkty dostępu posiadają szereg dodatkowych funkcji. Bardzo waŜną cechą
jest moŜliwość konfiguracji poprzez dedykowane oprogramowanie SNMP oraz WWW przy
czym warto dodać, Ŝe oprogramowanie do zarządzania przez SNMP w przypadku problemów
z łącznością sprawdza się o wiele lepiej. Punkty dostępu umoŜliwiają autoryzacje
uŜytkowników poprzez listę MAC która modyfikuje administrator. Pozwala to na pracę
jedynie autoryzowanym uŜytkownikom czyli tym których adres MAC znajduje się na access
liście punktu dostępu. Najczęściej pozwalają na przyłączenie do 50 klientów. Gdy chcemy
zwiększyć liczbę uŜytkowników musimy zastosować drugi punkt dostępu. [2]
Anteny
W transmisji radiowej sygnał z nadajnika jest przesyłany kablem antenowym do anteny, gdzie
następuje jego wypromieniowanie w przestrzeń. W zaleŜności od typu anteny sygnał moŜe
być nadawany z taką samą mocą we wszystkich kierunkach lub teŜ moŜe zostać skupiony w
węŜszej wiązce wypromieniowanej w wybranym kierunku. Emisję sygnału z anteny najlepiej
opisuje tzw. charakterystyka anteny przedstawiana zwykle w postaci trójwymiarowej bryły
która zawiera wypromieniowaną wiązkę. Charakterystyka anteny ma duŜy wpływ na zysk
energetyczny anteny. Zysk ten, mierzony w decybelach [dB] określa ile razy silniej antena
promieniuje sygnał wzdłuŜ osi zwanej kierunkiem promieniowania w stosunku do
promieniowania anteny teoretycznej, która jest pojedynczym punktem promieniującym sygnał
z taką samą mocą we wszystkich kierunkach. Anteny szerokokątne (o szerokości wiązki
większej niŜ 60 stopni) i dookólne (szerokość wiązki 360 stopni) najlepiej nadają się do stacji
bazowych w sieciach typu "punkt-wielopunkt", które muszą swoim zasięgiem "pokryć"
wybrany obszar np. halę magazynową, port, lotnisko itp. Anteny kierunkowe są uŜywane
przede wszystkim do pojedynczych łącz radiowych o większym zasięgu tzw. radiolinii. [2]
KaŜde z wymienionych poniŜej urządzeń ma inny swoje zadanie pamiętając o odpowiednim
uŜyciu kaŜdego z nich jesteśmy w stanie zbudować kaŜdą sieć czy to przewodową czy teŜ
bez. Nie wyobraŜamy sobie juŜ w dzisiejszych czasach w dobie Internetu sieci bez na
przykład rutera jest praktycznie to niemoŜliwością. Nasuwa się za tym myśl Ŝe kaŜda sieć bez
urządzeń sieciowych jest nie realna do stworzenia. Szczególną rolę do odegrania mają tutaj
administratorzy sieci do nich naleŜy dobór urządzeń sieciowych i ilości jak i specyfikacja do
odpowiedniej sieci jak i ilości uŜytkowników. KaŜdy z nas korzystają w jakimkolwiek
miejscu z jakiejkolwiek sieci nawet nie uzmysławiając sobie korzysta z urządzeń sieciowych
staje się to oczywiste. Jak moŜemy stwierdzić nasze urządzenia spełniają rolę ogniwa moŜe
małego w budowaniu całej sieci ale za razem bardzo potrzebnego. [1]
[1] Budowa sieci komputerowych na przełącznikach i routerach Cisco Autor: Adam Józefiok
[2] http://pl.wikipedia.org
[3] http://www.tech-portal.pl
Opracował: Adam Kaltenbek