Сетевые устройства: типы сетевых устройств и их функции

Содержание

• 1 Сетевые устройства
• 2 Типы сетевых устройств
  • 2.1 Сетевые карты
  • 2.2 Повторители
  • 2.3 Концентраторы
    • 2.3.1 Свойства концентраторов
    • 2.3.2 Функции концентраторов
  • 2.4 Мосты
    • 2.4.1 Свойства мостов
    • 2.4.2 Функции мостов
  • 2.5 Коммутаторы
  • 2.6 Маршрутизаторы
    • 2.6.1 Функции маршрутизаторов
  • 2.7 Брандмауэры
  • 2.8 Голосовые устройства, DSL-устройства, кабельные модемы и оптические устройства
  • 2.9 Беспроводные сетевые адаптеры
  • 2.10 Точки беспроводного доступа
  • 2.11 Беспроводные мосты
• 3 Выводы

В современных сетях используются различные сетевые устройства. Каждое сетевое устройство выполняет специфические функции. Далее я рассматриваю основные виды устройств и их функции. В статье много иллюстраций (картинки кликабельны).

Сетевые устройства

Устройства, подключенные к какому-либо сегменту сети, называют сетевыми устройствами. Их принято подразделять на 2 группы:

1. Устройства пользователя. В эту группу входят компьютеры, принтеры, сканеры и другие устройства, которые выполняют функции, необходимые непосредственно пользователю сети;
2. Сетевые устройства. Эти устройства позволяют осуществлять связь с другими сетевыми устройствами или устройствами конечного пользователя. В сети они выполняют специфические функции.

Ниже более подробно описаны типы устройств и их функции.

Типы сетевых устройств

Сетевые карты

Устройства, которые связывают конечного пользователя с сетью, называются также оконечными узлами или станциями (host). Примером таких устройств является обычный персональный компьютер или рабочая станция (мощный компьютер, выполняющий определенные функции, требующие большой вычислительной мощности. Например, обработка видео, моделирование физических процессов и т.д.). Для работы в сети каждый хост оснащен платой сетевого интерфейса (Network Interface Card — NIC), также называемой сетевым адаптером. Как правило, такие устройства могут функционировать и без компьютерной сети.

Сетевой адаптер представляет собой печатную плату, которая вставляется в слот на материнской плате компьютера, или внешнее устройство. Каждый адаптер NIC имеет уникальный код, называемый MAC-адресом. Этот адрес используется для организации работы этих устройств в сети. Сетевые устройства обеспечивают транспортировку данных, которые необходимо передавать между устройствами конечного пользователя. Они удлиняют и объединяют кабельные соединения, преобразуют данные из одного формата в другой и управляют передачей данных. Примерами устройств, выполняющих перечисленные функции, являются повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы и маршрутизаторы.

Сетевой адаптер (NIC)

Повторители

Повторители (repeater) представляют собой сетевые устройства, функционирующие на первом (физическом) уровне эталонной модели OSI. Для того чтобы понять работу повторителя, необходимо знать, что по мере того, как данные покидают устройство отправителя и выходят в сеть, они преобразуются в электрические или световые импульсы, которые после этого передаются по сетевой передающей среде. Такие импульсы называются сигналами (signals). Когда сигналы покидают передающую станцию, они являются четкими и легко распознаваемыми. Однако чем больше длина кабеля, тем более слабым и менее различимым становится сигнал по мере прохождения по сетевой передающей среде. Целью использования повторителя является регенерация и ресинхронизация сетевых сигналов на битовом уровне, что позволяет передавать их по среде на большее расстояние. Термин повторитель (repeater) первоначально означал отдельный порт ‘‘на входе’’ некоторого устройства и отдельный порт на его ‘‘выходе’’. В настоящее время используются также повторители с несколькими портами. В эталонной модели OSI повторители классифицируются как устройства первого уровня, поскольку они функционируют только на битовом уровне и не просматривают другую содержащуюся в пакете информацию.

Повторитель (Repeater)

Концентраторы

Концентратор — это один из видов сетевых устройств, которые можно устанавливать на уровне доступа сети Ethernet. На концентраторах есть несколько портов для подключения узлов к сети. Концентраторы — это простые устройства, не оборудованные необходимыми электронными компонентами для передачи сообщений между узлами в сети. Концентратор не в состоянии определить, какому узлу предназначено конкретное сообщение. Он просто принимает электронные сигналы одного порта и воспроизводит (или ретранслирует) то же сообщение для всех остальных портов.

Для отправки и получения сообщений все порты концентратора Ethernet подключаются к одному и тому же каналу. Концентратор называется устройством с общей полосой пропускания, поскольку все узлы в нем работают на одной полосе одного канала.

Концентраторы и повторители имеют похожие характеристики, поэтому концентраторы  часто называют многопортовыми повторителями (multiport repeater). Разница между повторителем и концентратором состоит лишь в количестве кабелей, подсоединенных к устройству. В то время как повторитель имеет только два порта, концентратор обычно имеет от 4 до 20 и более портов.

Концентратор Cisco Fasthub 108T

Свойства концентраторов

Ниже приведены наиболее важные свойства устройств данного типа:

• концентраторы усиливают сигналы;
• концентраторы распространяют сигналы по сети;
• концентраторам не требуется фильтрация;
• концентраторам не требуется определение маршрутов и коммутации пакетов;
• концентраторы используются как точки объединения трафика в сети.

Функции концентраторов

Концентраторы считаются устройствами первого уровня, поскольку они всего лишь регенерируют сигнал и повторяют его на всех своих портах (на выходных сетевых соединениях). Сетевой адаптер узла принимает только сообщения, адресованные на правильный MAC-адрес. Узлы игнорируют сообщения, которые адресованы не им. Только узел, которому адресовано данное сообщение, обрабатывает его и отвечает отправителю.

Для отправки и получения сообщений все порты концентратора Ethernet подключаются к одному и тому же каналу. Концентратор называется устройством с общей полосой пропускания, поскольку все узлы в нем работают на одной полосе одного канала.

Через концентратор Ethernet можно одновременно отправлять только одно сообщение. Возможно, два или более узла, подключенные к одному концентратору, попытаются одновременно отправить сообщение. При этом происходит столкновение электронных сигналов, из которых состоит сообщение.

Столкнувшиеся сообщения искажаются. Узлы не смогут их прочесть. Поскольку концентратор не декодирует сообщение, он не обнаруживает, что оно искажено, и повторяет его всем портам. Область сети, в которой узел может получить искаженное при столкновении сообщение, называется доменом коллизий.

Внутри этого домена узел, получивший искаженное сообщение, обнаруживает, что произошла коллизия. Каждый отправляющий узел какое-то время ждет и затем пытается снова отправить или переправить сообщение. По мере того, как количество подключенных к концентратору узлов растет, растет и вероятность столкновения. Чем больше столкновений, тем больше будет повторов. При этом сеть перегружается, и скорость передачи сетевого трафика падает. Поэтому размер домена коллизий необходимо ограничить.

————————————

Мосты

Мост (bridge) представляет собой устройство второго уровня, предназначенное для создания двух или более сегментов локальной сети LAN, каждый из которых является отдельным коллизионным доменом. Иными словами, мосты предназначены для более рационального использования полосы пропускания. Целью моста является фильтрация потоков данных в LAN-сети с тем, чтобы локализовать внутрисегментную передачу данных и вместе с тем сохранить возможность связи с другими
частями (сегментами) LAN-сети для перенаправления туда потоков данных. Каждое сетевое устройство имеет связанный с NIC-картой уникальный MAC-адрес. Мост
собирает информацию о том, на какой его стороне (порте) находится конкретный MAC-адрес, и принимает решение о пересылке данных на основании соответствующего списка MAC-адресов. Мосты осуществляют фильтрацию потоков данных на основе только MAC-адресов узлов. По этой причине они могут быстро пересылать данные любых протоколов сетевого уровня. На решение о пересылке не влияет тип используемого протокола сетевого уровня, вследствие этого мосты принимают решение только о том, пересылать или не пересылать фрейм, и это решение основывается лишь на MAC-адресе получателя. Ниже приведены наиболее важные свойства мостов.

Свойства мостов

• Мосты являются более «интеллектуальными» устройствами, чем концентраторы. «Более интеллектуальные» в данном случае означает, что они могут анализировать входящие фреймы и пересылать их (или отбросить) на основе адресной информации.
• Мосты собирают и передают пакеты между двумя или более сегментами LAN-сети.
• Мосты увеличивают количество доменов коллизий (и уменьшают их размер за счет сегментации локальной сети), что позволяет нескольким устройствам передавать данные одновременно, не вызывая коллизий.
• Мосты поддерживают таблицы MAC-адресов.

Сетевой мост

Функции мостов

Отличительными функциями моста являются фильтрация фреймов на втором уровне и используемый при этом способ обработки трафика. Для фильтрации или выборочной доставки данных мост создает таблицу всех MAC-адресов, расположенных в данном сетевом сегменте и в других известных ему сетях, и преобразует их в соответствующие номера портов. Этот процесс подробно описан ниже.

Этап 1.	Если устройство пересылает фрейм данных впервые, мост ищет в нем MAC-адрес устройства отправителя и записывает его в свою таблицу адресов.
Этап 2.	Когда данные проходят по сетевой среде и поступают на порт моста, он сравнивает содержащийся в них MAC-адрес пункта назначения с MAC-адресами, находящимися в его адресных таблицах.
Этап 3.	Если мост обнаруживает, что MAC-адрес получателя принадлежит тому же сетевому сегменту, в котором находится отправитель, то он не пересылает эти данные в другие сегменты сети. Этот процесс называется фильтрацией (filtering). За счет такой фильтрации мосты могут значительно уменьшить объем передаваемых между сегментами данных, поскольку при этом исключается ненужная пересылка трафика.
Этап 4.	Если мост определяет, что MAC-адрес получателя находится в сегменте, отличном от сегмента отправителя, он направляет данные только в соответствующий сегмент.
Этап 5.	Если MAC-адрес получателя мосту неизвестен, он рассылает данные во все порты, за исключением того, из которого эти данные были получены. Такой процесс называется лавинной рассылкой (flooding). Лавинная рассылка фреймов также используется в коммутаторах.
Этап 6.	Мост строит свою таблицу адресов (зачастую ее называют мостовой таблицей или таблицей коммутации), изучая MAC-адреса отправителей во фреймах. Если MAC-адрес отправителя блока данных, фрейма, отсутствует в таблице моста, то он вместе с номером интерфейса заносится в адресную таблицу. В коммутаторах, если рассматривать (в самом простейшем приближении) коммутатор как многопортовый мост, когда устройство обнаруживает, что MAC-адрес отправителя, который ему известен и вместе с номером порта занесен в адресную таблицу устройства, появляется на другом порту коммутатора, то он обновляет свою таблицу коммутации. Коммутатор предполагает, что сетевое устройство было физически перемещено из одного сегмента сети в другой.

Коммутаторы

Коммутаторы используют те же концепции и этапы работы, которые характерны для мостов. В самом простом случае коммутатор можно назвать многопортовым мостом, но в некоторых случаях такое упрощение неправомерно.

Коммутатор Ethernet используется на уровне доступа. Как и концентратор, коммутатор соединяет несколько узлов с сетью. В отличие от концентратора, коммутатор в состоянии передать сообщение конкретному узлу. Когда узел отправляет сообщение другому узлу через коммутатор, тот принимает и декодирует кадры и считывает физический (MAC) адрес сообщения.

В таблице коммутатора, которая называется таблицей MAC-адресов, находится список активных портов и MAC-адресов подключенных к ним узлов. Когда узлы обмениваются сообщениями, коммутатор проверяет, есть ли в таблице MAC-адрес. Если да, коммутатор устанавливает между портом источника и назначения временное соединение, которое называется канал. Этот новый канал представляет собой назначенный канал, по которому два узла обмениваются данными. Другие узлы, подключенные к коммутатору, работают на разных полосах пропускания канала и не принимают сообщения, адресованные не им. Для каждого нового соединения между узлами создается новый канал. Такие отдельные каналы позволяют устанавливать несколько соединений одновременно без возникновения коллизий.

Поскольку коммутация осуществляется на аппаратном уровне, это происходит значительно быстрее, чем аналогичная функция, выполняемая мостом с помощью программного обеспечения (Следует обратить внимание, что мост считается устройством с программной, коммутатор с аппаратной коммутацией.). Каждый порт коммутатора можно рассматривать как отдельный микромост. При этом каждый порт коммутатора предоставляет каждой рабочей станции всю полосу пропускания передающей среды. Такой процесс называется микросегментацией.

Микросегментация (microsegmentation) позволяет создавать частные, или выделенные сегменты, в которых имеется только одна рабочая станция. Каждая такая станция получает мгновенный доступ ко всей полосе пропускания, и ей не приходится конкурировать с другими станциями за право доступа к передающей среде. В дуплексных коммутаторах не происходит коллизий, поскольку к каждому порту коммутатора подсоединено только одно устройство.

Однако, как и мост, коммутатор пересылает широковещательные пакеты всем сегментам сети. Поэтому в сети, использующей коммутаторы, все сегменты должны рассматриваться как один широковещательный домен.

Некоторые коммутаторы, главным образом самые современные устройства и коммутаторы уровня предприятия, способны выполнять операции на нескольких уровнях. Например, устройства серий Cisco 6500 и 8500 выполняют некоторые функции третьего уровня.

Коммутаторы Cisco серии Catalyst 6500

Иногда к порту коммутатора подключают другое сетевое устройство, например, концентратор. Это увеличивает количество узлов, которые можно подключить к сети. Если к порту коммутатора подключен концентратор, MAC-адреса всех узлов, подключенных к концентратору, связываются с одним портом. Бывает, что один узел подключенного концентратора отправляет сообщения другому узлу того же устройства. В этом случае коммутатор принимает кадр и проверяет местонахождение узла назначения по таблице. Если узлы источника и назначения подключены к одному порту, коммутатор отклоняет сообщение.

Если концентратор подключен к порту коммутатора, возможны коллизии. Концентратор передает поврежденные при столкновении сообщения всем портам. Коммутатор принимает поврежденное сообщение, но, в отличие от концентратора, не переправляет его. В итоге у каждого порта коммутатора создается отдельный домен коллизий. Это хорошо. Чем меньше узлов в домене коллизий, тем менее вероятно возникновение коллизии.

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы (router) представляют собой устройства объединенных сетей, которые пересылают пакеты между сетями на основе адресов третьего уровня. Маршрутизаторы способны выбирать наилучший путь в сети для передаваемых данных. Функционируя на третьем уровне, маршрутизатор может принимать решения на основе сетевых адресов вместо использования индивидуальных MAC-адресов второго уровня. Маршрутизаторы также способны соединять между собой сети с различными технологиями второго уровня, такими, как Ethernet, Token Ring и Fiber Distributed Data Interface (FDDI — распределенный интерфейс передачи данных по волоконно»оптическим каналам). Обычно маршрутизаторы также соединяют между собой сети, использующие технологию асинхронной передачи данных ATM (Asynchronous Transfer Mode — ATM) и последовательные соединения. Вследствие своей способности пересылать пакеты на основе информации третьего уровня, маршрутизаторы стали основной магистралью глобальной сети Internet и используют протокол IP.

Маршрутизатор Cisco 1841

Функции маршрутизаторов

Задачей маршрутизатора является инспектирование входящих пакетов (а именно, данных третьего уровня), выбор для них наилучшего пути по сети и их коммутация на соответствующий выходной порт. В крупных сетях маршрутизаторы являются главными устройствами, регулирующими перемещение по сети потоков данных. В принципе маршрутизаторы позволяют обмениваться информацией любым типам компьютеров.

Как маршрутизатор определяет нужно ли пересылать данные в другую сеть? В пакете содержатся IP-адреса источника и назначения и данные пересылаемого сообщения. Маршрутизатор считывает сетевую часть IP-адреса назначения и с ее помощью определяет, по какой из подключенных сетей лучше всего переслать сообщение адресату.

Если сетевая часть IP-адресов источника и назначения не совпадает, для пересылки сообщения необходимо использовать маршрутизатор. Если узел, находящийся в сети 1.1.1.0, должен отправить сообщение узлу в сети 5.5.5.0, оно переправляется маршрутизатору. Он получает сообщение, распаковывает и считывает IP-адрес назначения. Затем он определяет, куда переправить сообщение. Затем маршрутизатор снова инкапсулирует пакет в кадр и переправляет его по назначению.

——————————————

Брандмауэры

Термин брандмауэр (firewall) используется либо по отношению к программному обеспечению, работающему на маршрутизаторе или сервере, либо к отдельному аппаратному компоненту сети.

Брандмауэр защищает ресурсы частной сети от несанкционированного доступа пользователей из других сетей. Работая в тесной связи с программным обеспечением маршрутизатора, брандмауэр исследует каждый сетевой пакет, чтобы определить, следует ли направлять его получателю. Использование брандмауэра можно сравнить с работой сотрудника, который
отвечает за то, чтобы только разрешенные данные поступали в сеть и выходили из нее.

Аппаратный брандмауэр Cisco PIX серии 535

Голосовые устройства, DSL-устройства, кабельные модемы и оптические устройства

Возникший в последнее время спрос на интеграцию голосовых и обычных данных и быструю передачу данных от конечных пользователей в сетевую магистраль привел к появлению следующих новых сетевых устройств:

• голосовых шлюзов, используемых для обработки интегрированного голосового трафика и обычных данных;
• мультиплексоров DSLAM, используемых в главных офисах провайдеров служб для концентрации соединений DSL»модемов от сотен индивидуальных домашних пользователей;
• терминальных систем кабельных модемов (Cable Modem Termination System — CMTS), используемых на стороне оператора кабельной связи или в головном офисе для концентрации соединений от многих подписчиков кабельных служб;
• оптических платформ для передачи и получения данных по оптоволоконному кабелю, обеспечивающих высокоскоростные соединения.

Беспроводные сетевые адаптеры

Каждому пользователю беспроводной сети требуется беспроводной сетевой адаптер NIC, называемый также адаптером клиента. Эти адаптеры доступны в виде плат PCMCIA или карт
стандарта шины PCI и обеспечивают беспроводные соединения как для компактных переносных компьютеров, так и для настольных рабочих станций. Переносные или компактные компьютеры PC с беспроводными адаптерами NIC могут свободно перемещаться в территориальной сети, поддерживая при этом непрерывную связь с сетью. Беспроводные адаптеры
для шин PCI (Peripheral Component Interconnect — 32-разрядная системная шина для подключения периферийных устройств) и ISA (Industry-Standard Architecture — структура, соответствующая промышленному стандарту) для настольных рабочих станций позволяют добавлять к локальной сети LAN конечные станции легко, быстро и без особых материальных
затрат. При этом не требуется прокладки дополнительных кабелей. Все адаптеры имеют антенну: карты PCMCIA обычно выпускаются со встроенной антенной, а PCI-карты комплектуются внешней антенной. Эти антенны обеспечивают зону приема, необходимую для передачи и приема данных.

Беспроводной сетевой адаптер

Точки беспроводного доступа

Точка доступа (Access Point — AP), называемая также базовой станцией, представляет собой беспроводной приемопередатчик локальной сети LAN, который выполняет функции концентратора, т.е. центральной точки отдельной беспроводной сети, или функции моста — точки соединения проводной и беспроводной сетей. Использование нескольких точек AP позволяет обеспечить выполнение функций роуминга (roaming), что предоставляет пользователям беспроводного доступа свободный доступ в пределах некоторой области, поддерживая при этом непрерывную связь с сетью.

Точка беспроводного доступа Cisco AP 541N

Беспроводные мосты

Беспроводной мост обеспечивает высокоскоростные  беспроводные соединения большой дальности в пределах видимости5 (до 25 миль) между сетями Ethernet.
В беспроводных сетях Cisco любая точка доступа может быть использована в качестве повторителя (точки расширения).

Беспроводной мост Cisco WET200-G5 с интегрированным 5-ти портовым коммутатором

Выводы

Сегодня сложно найти устройства выполняющие только одну функцию. Все чаще производители интегрируют в одно устройство несколько функций, которые раньше выполнялись отдельными устройствами в сети. Поэтому деление на типы устройств становится условным. Нужно только ясно отличать функции этих составных устройств и область их применения. Ярким примером такой интеграции, являются маршрутизаторы со встроенными DCHP-серверами и т.д.

P.S. По мере возможности я постараюсь пополнять эту статью новыми материалами и фактами.

IP адресация, классы IP адресов и значение маски подсети

История создания Интернета или как появился Интернет (+ видео)

3.2.3 Сетевые устройства

При объединении большого числа рабочих станций наиболее целесообразным является создание в отдельных местах локальных сетей, которые затем объединять между собой.

Для соединения между собой различных локальных сетей требуются устройства, которые управляют потоками информации:

• Концентратор (Hub)
• Коммутатор (Switch)
• Маршрутизатор (Router)
• Мост (Bridge)
• Повторитель (Repeater)
• Точка доступа (Access Point)
• Брандмауэр (Firewall).

Самый простой способ построения локальных сетей — это использование повторителей, которые  реализуют сетевоге соединение путём повторения электрического сигнала «один в один». Бывают однопортовые повторители и многопортовые. К портам присоединяются кабели. При этом повторитель должен принимать сигнал, далее распознавать его первоначальный вид, и генерировать на выходе его точную копию. При этом может возникнуть проблема, при которой по двум и более портам приходят пакеты в одно и то же время. Другая проблема - безопасность — все пакеты доходят до всех компьютеров сети, поэтому существует возможность несанкционированного доступа к информации. И, наконец, ещё одной проблемой является то, что копирование пакетов повышает нагрузку на сеть, причём весьма существенно (весь трафик сегмента сети поступает к каждому из компьютеров и тем самым загружает сеть).

Коммутаторы умеют конфигурировать персонально каждый сегмент сети и устанавливать соотвнтствующий режим работы. При приёме/передачи пакетов данных они не отправляют его сразу во все выходные порты, а лишь в те, которые подсоединены к устройствам готовым его принять. Коммутатор хранит в памяти таблицу коммутации, в которой указывается соответствие MAC-адреса (уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице оборудования компьютерных сетей) узла порту коммутатора.  Коммутаторы производят передачу на основании MAC-адресов устройств по таблицам поиска интерфейсов связанных с соответствующим MAC-адресом.  Обычно коммутаторы используют в сетях с простой топологией в виде звезды, при которой рабочая станция связана  напрямую в дуплексном режиме со всеми другими рабочими станциями. Такое решение в настоящее время является наиболее распространённым в локальных сетях (при определённых ограничениях на число рабочих станций).

Маршрутизаторы сетевое устройство, пересылающее пакеты данных между различными сегментами сети и принимающее решения на основании информации о топологии сети. Обычно маршрутизатор использует IP адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации наиболее подходящий путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается. Маршрутизатор объединяет по крайней мере две различные сети.  

Мост — сетевое оборудование, предназначенное для объединения сегментов (подсети) компьютерной сети разных топологий и архитектур. В общем случае коммутатор (свитч) и мост аналогичны по функциональности; разница заключается во внутреннем устройстве: мосты обрабатывают трафик, используя центральный процессор, коммутатор же использует коммутационную матрицу (аппаратную схему для коммутации пакетов). Мост работает в OSI модели на 2 уровне (MAC-уровень) и прозрачен для сетевых устройств более высокого уровня.

Точка доступа — устройство для объединения компьютеров в единую беспроводную сеть.  

Брандмауэр (сетевой экран) есть устройство, препятствующее несанкционированному перемещению данных между сетями. Также сетевые экраны часто называют фильтрами, так как их основная задача — не пропускать (фильтровать) пакеты, не подходящие под критерии, определённые в конфигурации. Современные брандмауэры позволяют настраивать сеть. Например, они могут закрывать порты , которые реально не используются. Брандмауэр может быть как устойством, так и программой, защищающей вход отдельного устройства сети.

Описание сетевых устройств

Чтобы построить надежную сеть и защитить ее, вам необходимо знать, какие устройства входят в ее состав.

Что такое сетевые устройства?

Сетевые устройства или сетевое оборудование — это физические устройства, необходимые для связи и взаимодействия между оборудованием в компьютерной сети.

Типы сетевых устройств

Вот общий список сетевых устройств:

• Концентратор
• Переключатель
• Маршрутизатор
• Мост
• Шлюз
• Модем
• Повторитель
• Точка доступа

Концентратор

Концентраторы соединяют несколько компьютерных сетевых устройств вместе. Концентратор также действует как повторитель, поскольку он усиливает сигналы, которые ухудшаются после прохождения больших расстояний по соединительным кабелям. Концентратор является самым простым в семействе устройств для подключения к сети, поскольку он соединяет компоненты локальной сети с одинаковыми протоколами.

Концентратор может использоваться как с цифровыми, так и с аналоговыми данными, при условии, что в его настройках настроена подготовка к форматированию входящих данных. Например, если входящие данные имеют цифровой формат, концентратор должен передавать их в виде пакетов; однако, если входящие данные являются аналоговыми, то концентратор передает их в форме сигнала.

Концентраторы не выполняют функции фильтрации или адресации пакетов; они просто отправляют пакеты данных на все подключенные устройства. Концентраторы работают на физическом уровне модели взаимодействия открытых систем (OSI). Концентраторы бывают двух типов: простые и многопортовые.

Коммутатор

Коммутаторы обычно выполняют более интеллектуальную роль, чем концентраторы. Коммутатор — это многопортовое устройство, повышающее эффективность сети. Коммутатор поддерживает ограниченную маршрутную информацию об узлах внутренней сети и позволяет подключаться к таким системам, как концентраторы или маршрутизаторы. Нити локальных сетей обычно подключаются с помощью коммутаторов. Как правило, коммутаторы могут считывать аппаратные адреса входящих пакетов, чтобы передавать их в соответствующее место назначения.

Использование коммутаторов повышает эффективность сети по сравнению с концентраторами или маршрутизаторами благодаря возможности виртуальных каналов. Коммутаторы также улучшают сетевую безопасность, поскольку виртуальные каналы труднее исследовать с помощью сетевых мониторов. Вы можете думать о коммутаторе как об устройстве, которое сочетает в себе лучшие возможности маршрутизаторов и концентраторов. Коммутатор может работать либо на канальном уровне, либо на сетевом уровне модели OSI. Многоуровневый коммутатор может работать на обоих уровнях, что означает, что он может работать и как коммутатор, и как маршрутизатор. Многоуровневый коммутатор — это высокопроизводительное устройство, поддерживающее те же протоколы маршрутизации, что и маршрутизаторы.

Коммутаторы могут подвергаться распределенным атакам типа «отказ в обслуживании» (DDoS); защита от наводнений используется для предотвращения остановки коммутатора вредоносным трафиком. Безопасность порта коммутатора важна, поэтому обязательно защитите коммутаторы: отключите все неиспользуемые порты и используйте отслеживание DHCP, проверку ARP и фильтрацию MAC-адресов.

Маршрутизатор

Маршрутизаторы помогают передавать пакеты к месту назначения, прокладывая путь через море взаимосвязанных сетевых устройств, использующих различные сетевые топологии. Маршрутизаторы — это интеллектуальные устройства, и они хранят информацию о сетях, к которым они подключены. Большинство маршрутизаторов можно настроить для работы в качестве брандмауэров с фильтрацией пакетов и использования списков контроля доступа (ACL). Маршрутизаторы в сочетании с блоком обслуживания канала/блоком обслуживания данных (CSU/DSU) также используются для перевода из кадрирования LAN в кадрирование WAN. Это необходимо, поскольку локальные и глобальные сети используют разные сетевые протоколы. Такие маршрутизаторы называются граничными маршрутизаторами. Они служат внешним соединением локальной сети с глобальной сетью и работают на границе вашей сети.

Маршрутизатор также используется для разделения внутренних сетей на две или более подсети. Маршрутизаторы также можно внутренне подключать к другим маршрутизаторам, создавая зоны, работающие независимо. Маршрутизаторы устанавливают связь, поддерживая таблицы о пунктах назначения и локальных соединениях. Маршрутизатор содержит информацию о подключенных к нему системах и о том, куда отправлять запросы, если пункт назначения неизвестен. Маршрутизаторы обычно передают маршрутную и другую информацию, используя один из трех стандартных протоколов: протокол маршрутной информации (RIP), протокол пограничного шлюза (BGP) или открытый кратчайший путь вперед (OSPF).

Маршрутизаторы — это ваша первая линия защиты, и они должны быть настроены для пропуска только трафика, разрешенного сетевыми администраторами. Сами маршруты могут быть настроены как статические или динамические. Если они статичны, их можно настроить только вручную, и они останутся такими до тех пор, пока не будут изменены. Если они динамические, они узнают о других маршрутизаторах вокруг них и используют информацию об этих маршрутизаторах для построения своих таблиц маршрутизации.

Маршрутизаторы — это устройства общего назначения, которые соединяют две или более разнородных сетей. Обычно они предназначены для компьютеров специального назначения с отдельными входными и выходными сетевыми интерфейсами для каждой подключенной сети. Поскольку маршрутизаторы и шлюзы являются основой больших компьютерных сетей, таких как Интернет, у них есть специальные функции, которые обеспечивают им гибкость и способность справляться с различными схемами сетевой адресации и размерами кадров за счет сегментации больших пакетов на более мелкие пакеты, соответствующие новой сети. составные части. Каждый интерфейс маршрутизатора имеет собственный модуль протокола разрешения адресов (ARP), собственный адрес локальной сети (адрес сетевой карты) и собственный адрес интернет-протокола (IP). Маршрутизатор с помощью таблицы маршрутизации знает маршруты, по которым пакет может пройти от источника к месту назначения. Таблица маршрутизации, как и в мосте и коммутаторе, динамично растет. При получении пакета маршрутизатор удаляет заголовки и трейлеры пакета и анализирует заголовок IP, определяя адреса источника и получателя и тип данных, а также отмечая время прибытия. Он также обновляет таблицу маршрутизаторов новыми адресами, которых еще нет в таблице. Информация о заголовке IP и времени прибытия вводится в таблицу маршрутизации. Маршрутизаторы обычно работают на сетевом уровне модели OSI.

Мост

Мосты используются для соединения двух или более хостов или сегментов сети вместе. Основная роль мостов в сетевой архитектуре заключается в хранении и пересылке кадров между различными сегментами, которые соединяет мост. Они используют адреса аппаратного управления доступом к среде (MAC) для передачи кадров. Просматривая MAC-адреса устройств, подключенных к каждому сегменту, мосты могут пересылать данные или блокировать их передачу. Мосты также можно использовать для соединения двух физических локальных сетей в более крупную логическую локальную сеть.

Мосты работают только на физическом и канальном уровнях модели OSI. Мосты используются для разделения больших сетей на более мелкие участки, располагаясь между двумя физическими сегментами сети и управляя потоком данных между ними.

Мосты во многом похожи на концентраторы, включая тот факт, что они соединяют компоненты локальной сети с идентичными протоколами. Однако мосты фильтруют входящие пакеты данных, известные как кадры, по адресам перед их пересылкой. Поскольку он фильтрует пакеты данных, мост не вносит изменений в формат или содержимое входящих данных. Мост фильтрует и пересылает кадры по сети с помощью таблицы динамического моста. Таблица мостов, которая изначально пуста, содержит адреса LAN для каждого компьютера в LAN и адреса каждого интерфейса моста, который соединяет LAN с другими LAN. Мосты, как и концентраторы, могут быть как простыми, так и многопортовыми.

В последние годы мосты в основном потеряли популярность и были заменены переключателями, которые предлагают больше функциональных возможностей. На самом деле коммутаторы иногда называют «многопортовыми мостами» из-за того, как они работают.

Шлюз

Шлюзы обычно работают на транспортном и сеансовом уровнях модели OSI. На транспортном уровне и выше существует множество протоколов и стандартов от разных поставщиков; шлюзы используются для борьбы с ними. Шлюзы обеспечивают преобразование между сетевыми технологиями, такими как Open System Interconnection (OSI) и протокол управления передачей/Интернет-протокол (TCP/IP). Из-за этого шлюзы соединяют две или более автономные сети, каждая со своими собственными алгоритмами маршрутизации, протоколами, топологией, службой доменных имен, а также процедурами и политиками сетевого администрирования.

Шлюзы выполняют все функции маршрутизаторов и даже больше. По сути, маршрутизатор с добавленным функционалом трансляции является шлюзом. Функция, выполняющая преобразование между различными сетевыми технологиями, называется преобразователем протоколов.

Модем

Модемы (модуляторы-демодуляторы) служат для передачи цифровых сигналов по аналоговым телефонным линиям. Таким образом, цифровые сигналы преобразуются модемом в аналоговые сигналы различных частот и передаются на модем в месте приема. Принимающий модем выполняет обратное преобразование и предоставляет цифровой выход устройству, подключенному к модему, обычно компьютеру. Цифровые данные обычно передаются на модем или с него по последовательной линии через стандартный промышленный интерфейс RS-232. Многие телефонные компании предлагают услуги DSL, а многие операторы кабельного телевидения используют модемы в качестве оконечных терминалов для идентификации и распознавания домашних и личных пользователей. Модемы работают как на физическом уровне, так и на канальном уровне.

Повторитель

Повторитель — это электронное устройство, усиливающее принимаемый сигнал. Вы можете думать о повторителе как об устройстве, которое принимает сигнал и ретранслирует его с более высоким уровнем или большей мощностью, так что сигнал может покрывать большие расстояния, более 100 метров для стандартных кабелей LAN. Повторители работают на физическом уровне.

Точка доступа

Хотя технически точка доступа (AP) может включать проводное или беспроводное соединение, обычно это означает беспроводное устройство. Точка доступа работает на втором уровне OSI, уровне канала передачи данных, и может работать либо как мост, соединяющий стандартную проводную сеть с беспроводными устройствами, либо как маршрутизатор, передающий данные от одной точки доступа к другой.

Точки беспроводного доступа (WAP) состоят из передатчика и приемника (приемопередатчика), используемых для создания беспроводной локальной сети (WLAN). Точки доступа обычно представляют собой отдельные сетевые устройства со встроенной антенной, передатчиком и адаптером. Точки доступа используют сетевой режим беспроводной инфраструктуры для обеспечения точки соединения между WLAN и проводной локальной сетью Ethernet. У них также есть несколько портов, что дает вам возможность расширить сеть для поддержки дополнительных клиентов. В зависимости от размера сети для обеспечения полного покрытия может потребоваться одна или несколько точек доступа. Дополнительные точки доступа используются для обеспечения доступа к большему количеству беспроводных клиентов и расширения диапазона беспроводной сети. Каждая точка доступа ограничена своим диапазоном передачи — расстоянием, на котором клиент может находиться от точки доступа и при этом получать пригодную для использования скорость обработки сигнала и данных. Фактическое расстояние зависит от стандарта беспроводной связи, препятствий и условий окружающей среды между клиентом и точкой доступа. Точки доступа более высокого класса имеют мощные антенны, что позволяет им увеличить расстояние, на которое может распространяться беспроводной сигнал.

AP также могут предоставлять множество портов, которые можно использовать для увеличения размера сети, возможностей брандмауэра и службы протокола динамической конфигурации хоста (DHCP). Таким образом, мы получаем точки доступа, которые являются коммутатором, DHCP-сервером, маршрутизатором и брандмауэром.

Для подключения к беспроводной точке доступа необходимо имя идентификатора набора услуг (SSID). Беспроводные сети 802.11 используют SSID для идентификации всех систем, принадлежащих к одной сети, и клиентские станции должны быть настроены с использованием SSID для аутентификации в точке доступа. Точка доступа может транслировать SSID, позволяя всем беспроводным клиентам в зоне видеть SSID точки доступа. Однако из соображений безопасности точки доступа можно настроить так, чтобы они не транслировали SSID, а это означает, что администратору необходимо предоставить клиентским системам SSID, а не разрешить его автоматическое обнаружение. Беспроводные устройства поставляются с SSID по умолчанию, настройками безопасности, каналами, паролями и именами пользователей. Из соображений безопасности настоятельно рекомендуется изменить эти настройки по умолчанию как можно скорее, поскольку на многих интернет-сайтах указаны настройки по умолчанию, используемые производителями.

Точки доступа могут быть толстыми или тонкими. Толстые точки доступа, иногда еще называемые автономными точками доступа, необходимо вручную настраивать сетевыми параметрами и параметрами безопасности; затем их, по сути, оставляют в покое для обслуживания клиентов до тех пор, пока они не перестанут функционировать. Тонкие точки доступа допускают удаленную настройку с помощью контроллера. Поскольку тонкие клиенты не нужно настраивать вручную, их можно легко перенастроить и контролировать. Точки доступа также могут быть на основе контроллера или автономными.

Вывод

Четкое понимание типов доступных сетевых устройств может помочь вам спроектировать и построить безопасную сеть, которая будет хорошо служить вашей организации. Однако, чтобы обеспечить постоянную безопасность и доступность вашей сети, вы должны внимательно следить за своими сетевыми устройствами и активностью вокруг них, чтобы вы могли быстро обнаруживать проблемы с оборудованием, проблемы с конфигурацией и атаки.

типов сетевых устройств | 8 основных типов сетевых устройств

В этом посте мы собираемся обсудить различные типы сетевых устройств, но сначала мы узнаем, что такое сетевое устройство. Сетевыми устройствами называются аппаратные устройства, которые соединяют компьютеры, принтеры, факсы и другие электронные устройства с сетью. Такие устройства легко, безопасно и корректно передают данные по той или иной сети. Могут быть доступны межсетевые или внутрисетевые устройства. Некоторые устройства, такие как сетевая карта или разъем RJ45, монтируются на устройстве, а другие являются сетевыми компонентами, такими как маршрутизатор, коммутатор и т. д. Давайте более подробно рассмотрим некоторые из этих телефонов. Модем — это система, которая может отправлять и получать данные по телефону или кабельным линиям с компьютера.

Данные, хранящиеся на устройстве, являются цифровыми, тогда как по телефонной линии или проводу кабеля можно передавать только аналоговые данные. Цифровой сигнал преобразуется в аналоговый и наоборот, что немаловажно в модеме. Модулятор преобразует цифровые данные в аналоговые. Когда процессор отправляет данные, демодулятор преобразует их в цифровые данные.

Различные типы сетевых устройств

Давайте посмотрим на различные типы сетевых устройств и их работу.

1. Точка доступа

Хотя проводное или беспроводное соединение является технологическим в точке доступа, обычно оно означает беспроводное устройство. Точка доступа работает на втором уровне OSI, канальном уровне, и может действовать как мост, соединяющий стандартную беспроводную сеть с беспроводными устройствами, или как маршрутизатор, передающий данные на другую точку доступа. Точки беспроводного подключения (WAP) — это устройство, используемое для создания передатчика и приемника беспроводной локальной сети (WLAN). Точки доступа обычно представляют собой отдельные сетевые машины со встроенной антенной, передатчиком и адаптером.

Чтобы обеспечить связь между WLAN и проводной локальной сетью Ethernet, точки доступа используют режим сети беспроводной инфраструктуры. У них есть несколько портов, которые позволяют расширить сеть для поддержки других клиентов. Полное покрытие может потребоваться одной или нескольким точкам доступа, в зависимости от размера сети. APSAP также могут предоставлять несколько портов, которые можно использовать для увеличения размера сети, возможностей брандмауэра и DHCP. Итак, мы получаем точки доступа на основе коммутаторов, DHCP-серверы, брандмауэр и маршрутизатор.

2. Маршрутизатор

Маршрутизаторы позволяют передавать пакеты адресатам, отслеживая множество сетевых устройств, соединенных с различными сетевыми топологиями. Маршрутизаторы являются интеллектуальными устройствами и хранят данные о сетях, к которым они подключены. Большинство маршрутизаторов можно настроить как брандмауэр для фильтрации пакетов и использовать ACL. Маршрутизаторы также используются для преобразования кадрирования из LAN в WAN в сочетании с блоком управления сетью/блоком обслуживания данных (CSU/DSU). Такие маршрутизаторы называются граничными маршрутизаторами.

Маршрутизаторы — это ваша первая линия защиты, и должен проходить только тот трафик, который одобрен сетевыми администраторами. Маршрутизаторы — это ваша первая линия защиты, и должен проходить только тот трафик, который одобрен сетевыми администраторами.

3. Концентратор

Концентраторы соединяют различные сетевые устройства. Сеть также функционирует как усилитель, усиливая сигналы, которые ухудшаются по кабелям после больших расстояний. Концентратор является самым простым в семействе систем сетевой связи, концентратор является самым простым, так как он связывает компоненты локальной сети с помощью одних и тех же протоколов. Цифровые или аналоговые данные могут использоваться с сервером, пока его конфигурация готова к форматированию входящих данных. Концентраторы не обрабатывают и не адресуют пакеты; они только отправляют пакеты данных на все подключенные устройства. Отправляем пакеты данных. Концентраторы работают на физическом уровне взаимодействия открытых систем (OSI). Существуют два типа концентраторов: простые и множественные.

Существует два типа концентраторов:

1. Активный концентратор
2. Пассивный концентратор

Активный ХАБ: Это хабы, которые могут очищать, поднимать и раздавать сигнал вместе с сетью со своим питанием. Это и повторитель, и кабельный концентратор. Общее расстояние между узлами может быть увеличено.

Пассивный концентратор: Это концентраторы, собирающие кабель от активных сетевых узлов и электричество. Эти концентраторы передают сигналы в сеть без очистки и улучшения, а также нельзя увеличить расстояние между узлами.

4. Мост

Мосты связывают два или более хостов или сегментов сети. Обработка моста и передача кадров между различными мостовыми соединениями являются ключевыми ролями в сетевой архитектуре. Для передачи изображений используется оборудование Media Access Control (MAC). Мосты могут передавать данные или блокировать пересечение, просматривая MAC-адреса устройств, подключенных к каждой линии. Также можно соединить две физические локальные сети с более широкой теоретической локальной сетью с помощью мостов. Мосты функционируют только на физических уровнях OSI и канале передачи данных. Мосты используются для разделения больших сетей на более мелкие участки путем размещения между двумя сегментами физической сети и управления потоками данных между ними.

Мосты во многом похожи на концентраторы, например, связывают компоненты локальной сети с одними и теми же протоколами. Тем не менее, мосты, известные как кадры, фильтруют входящие пакеты данных по адресам перед передачей. Мост не изменяет формат или содержимое входящих данных, когда он фильтрует пакеты данных с помощью динамической таблицы моста; мост фильтрует и пересылает кадры в сеть. Первоначально пустая таблица мостов сохраняет адрес локальной сети каждого компьютера локальной сети и адреса каждого интерфейса моста, которые связывают локальную сеть с другими локальными сетями.

5. Шлюз

Транспортный и сеансовый уровни модели OSI обычно работают в шлюзах. Существует множество руководств и спецификаций для различных поставщиков на транспортном уровне и выше; шлюзы управляют ими. Связь между сетевыми технологиями, такими как OSI и протоколами управления передачей/Интернет-протоколами, такими как TCP/IP, поддерживается шлюзом. Таким образом, шлюзы связывают две или более автономных сетей со своими собственными алгоритмами, протоколами, топологией, системой и политикой доменных имен и сетевым администрированием. Шлюзы выполняют все функции маршрутизации и многое другое. По сути, добавленный маршрутизатор трансляции является шлюзом. Преобразователь протоколов называется функцией, которая выполняет преобразование между различными сетевыми технологиями.

6. Коммутатор

Коммутаторы в целом работают эффективнее, чем концентраторы. Коммутатор увеличивает пропускную способность сети. Коммутатор хранит ограниченную информацию об узлах маршрутизации во внутренней сети и предоставляет ссылки на такие системы, как концентраторы или маршрутизаторы. Обычно пляжи LAN связаны коммутаторами. Коммутаторы обычно считывают аппаратные адреса входящих пакетов, чтобы передать их соответствующим адресатам. Коммутаторы повышают эффективность сети по сравнению с концентраторами или маршрутизаторами благодаря гибкости цифрового канала. Коммутаторы также улучшают защиту сети, поскольку сетевое управление упрощает исследование цифровых цепей.

Коммутатор можно рассматривать как систему, сочетающую в себе одни из лучших маршрутизаторов и концентраторов. Коммутатор может работать на канале передачи данных интерфейса или на сетевом уровне модели OSI. Многоуровневый коммутатор может работать на обоих уровнях, поэтому могут работать как коммутатор, так и маршрутизатор. Высокопроизводительный коммутатор, использующий те же процедуры маршрутизации, что и маршрутизаторы, является многоуровневым коммутатором. DDoS может атаковать коммутаторы; можно использовать средства управления флудом, чтобы предотвратить остановку коммутатора вредоносным трафиком. Защита порта коммутатора имеет решающее значение для того, чтобы убедиться, что все неиспользуемые порты деактивированы, а DHCP, ARP и фильтрация MAC-адресов используются для обеспечения стабильной работы коммутаторов.

7. Модем

Цифровые сигналы передаются по аналоговым телефонным линиям с помощью модемов (модуляторов-демодуляторов). Модем преобразует цифровые сигналы в аналоговые сигналы различных частот и передает их на модем в месте расположения приемника. Приемный модем поворачивается в другую сторону и предоставляет цифровой выход устройству, обычно компьютеру, подключенному к модему. В большинстве случаев цифровые данные передаются через стандартный интерфейс RS-232 на модем последовательной линии или с него. Большинство кабельных операторов используют модемы в качестве конечных терминалов для определения местонахождения и запоминания своих домов и личных клиентов, а многие телефонные компании предоставляют услуги DSL. Все физический уровень и уровень канала передачи данных работают на модемах.

8. Броутер

Маршрутизатор-мост также представляет собой устройство, сочетающее в себе функции моста и маршрутизатора. Его можно использовать на уровне подключения к данным или на сетевом уровне. Он может маршрутизировать пакеты по сетям как маршрутизатор, функционировать как мост и фильтровать сетевой трафик в локальной области.

Заключение

Итак, в этой статье мы рассмотрели разные типы сетевых устройств. Обладая глубокими знаниями о типах сетевых устройств, вы можете разработать и построить безопасную сеть, которая будет полезна для вашей компании.