ŁĄCZENIE SIECI JEDNOSTKOWYCH - URZĄDZENIA AKTYWNE
Łączenia takich sieci jednostkowych dokonuje się gdy:
z potrzeb użytkownika wynika konieczność zwiększenia ilości stacji ponad granice wyznaczone przez parametry konkretnej, zastosowanej sieci lokalnej
połączenia za pomocą sieci lokalnej wymagają dwie lub kilka grup użytkowników z których każda oddalona jest od pozostałych na odległość przekraczającą możliwości pojedynczej sieci jednostkowej
należy scalić w jedną, logiczną całość dwie (lub więcej) dotychczas użytkowane sieci jednostkowe
stacje sieci lokalnej wymagają dołączenia do wspólnej infrastruktury komunikacyjnej (np. sieci rozległej WAN lub sieci miejskiej MAN)
W zależności od konkretnych potrzeb, do łączenia sieci używa się następujących urządzeń, czy klas systemów pośredniczących, od dawna zresztą znanych w telekomunikacji:
repeater (regenerator)
bridge (mostek)
router
gateway (brama, śluza)
REGENERATOR
Regenerator łączy dwa segmenty sieci lokalnej tego samego typu na poziomie warstwy fizycznej. Służy do rozszerzenia obszaru obsługiwanego przez sieć, przez niwelowanie efektów niedoskonałości odcinka medium. Przykładowo za pomocą tego typu urządzeń (maksymalnie czterech) można łączyć segmenty sieci Ethernet aż do uzyskania rozpiętości przewidzianej standardem, ale nigdy ponad to ograniczenie. Odtwarza i przywraca pierwotną postać sygnałom analogowym lub cyfrowym, zbyt słabym do dalszej transmisji. Sprzęga poszczególne segmenty sieci, zwiększając jej zasięg.
MOSTEK
Mostek łączy sieci na poziomie warstwy MAC (w ogólności na poziomie warstwy łącza danych w strukturze ISO OSI)
Generalną zasadą pracy mostka, tzw. przezroczystego (transparent) jest to że odbiera on (kopiuje) wszystkie ramki nadawane w każdym dołączonym segmencie sieci, analizuje adresy MAC w każdej odebranej ramce i na tej podstawie decyduje o natychmiastowym „zapomnieniu” tej ramki bądź nadaniu jej w pozostałych segmentach (ramka z błędem zapominana jest od razu). Mostek nigdy nie nadaje skopiowanej ramki w segmencie, z którego ją otrzymał.
Mostek dokonuje „selekcji negatywnej”: nadaje w pozostałych segmentach sieci tylko ramki zaadresowane do stacji, o których wiadomo, że nie znajdują się w segmencie, w którym daną ramkę nadano. Przy podejmowaniu takich decyzji mostek posługuje się tablicami rutingu, związanymi z poszczególnymi dołączonymi sieciami i zawierającymi adresy S.A. odczytane z podglądanych ramek. Tablice adresowe są uaktualniane na bieżąco, co oznacza że mostek uczy się położenia poszczególnych stacji, czyli popełnia coraz mniej błędów.
W rozbudowanej sieci połączeń funkcje uczenia się i transferu ramek nie będą wykonywane poprawnie, jeśli pomiędzy dowolnymi dwiema sieciami jednostkowymi wystąpi więcej niż jedna droga przepływu ramek. Należy zatem odłączyć wszelkie drogi alternatywne, czyli rozpiąć drzewo na grafie sieci - struktura połączeń bez pętli. Tej operacji dokonuje algorytm STA (spanning tree algorithm) wykonywany autonomicznie przez wszystkie mostki w sieci. Podczas realizacji tego algorytmu mostki wymieniają pomiędzy sobą informacje, zawarte w ramkach służbowych. Fizycznie nadmiarowość ścieżek pozostaje bez zmian. Algorytm tworzy pojedynczą ścieżkę do adresu MAC.
ROUTER
Router łączy sieci na poziomie warstwy sieciowej. Jest to urządzenie znane od dawna w telekomunikacji pod nazwą NLR, bądź IWU. Należy uświadomić sobie fakt, że router jako klasa urządzeń pośredniczących ma bardzo mało wspólnego z sieciami LAN. Jest to po prostu węzeł komunikacji pakietów, będący zwykle urządzeniem składowym (systemem pośredniczącym) w pakietowych sieciach rozległych (WAN). Router łączy ze sobą jednostkowe sieci LAN. Aby było możliwe użycie routera, dołączony system końcowy (np. sieć LAN) musi również stosować ten sam protokół warstwy sieci.
GŁÓWNE ZADANIA ROUTERA TO:
wybór drogi pakietu poprzez odcinki łączy i systemy pośredniczące (generyczna funkcja warstwy sieci)
obsługa adresów: konwersja adresów sieciowych NSAP (doecelowo - globalnie jednolitych dla komunikujących się systemów wszelkich typów) na adresy jednostek warstwy LLC i MAC
segmentacja i składanie zbyt długich pakietów
buforowanie, obsługa błędów, sterowanie przepływem
Za pomocą routerów można kierować pakiety do odległej sieci LAN za pomocą dowolnej innej sieci prywatnej lub publicznej a także łączyć sieci lokalne o zupełnie różnych własnościach.
Szczególnym urządzeniem jest brouter, łączący w sobie funkcje mostka i routera. W razie otrzymania pakietu „nierutowalnego” brouter zachowuje się jak mostek, a w razie wykrycia pakietu zgodnego z protokołem warstwy sieciowej - jak router.
GATEWAY - BRAMA
Brama służy do łączenia sieci o radykalnie różnych zestawach protokołów, np. zbudowanych na bazie różnych modeli, jak SNA i OSI. Połączenie następuje na poziomie warstwy aplikacji. Każda z „połówek” bramy odpowiada swoją architekturą strukturze danej sieci, zaś wspólną płaszczyznę stanowią usługi (programy transferu danych), wykorzystujące warstwę aplikacji. Z powodu konieczności obsługi wielu warstw protokołów śluza stanowi potencjalne wąskie gardło sieci.
KONCENTRATORY
Koncentrator - multiplekser, obsługujący wiele kanałów, wykorzystywanych przez różne urządzenia. Kanały mogą pracować jednocześnie. Z ich transmisji konstruowany jest jeden kanał wyjściowy. Pojęcie bardziej telekomunikacyjne niż informatyczne.
HUBY
Wieloportowy regenerator dla ethernetu bazującego na technologii 10BaseT
Rodzaje hubów:
pasywne - sygnał z dowolnego portu wejściowego przekazywany jest na wszystkie wyjścia
inteligentne - może filtrować pakiety i je kontrolować
przełączające - porty - odczytuje adres i kieruje ramkę tylko do 1 portu ramki - switch. Huby przełączające segmentują sieci LAN - budują kilka oddzielnych domen kolizyjnych. W Hubie przełączającym porty każde wydzielone pasmo danych (grupa portów) jest obsługiwane przez niezależny repeater. Całością steruje elektroniczna krosownica.
Prosty hub pracuje jako regenerator, najczęściej z jednym portem podłączonym do sieci szkieletowej i wieloma portami wyjściowymi.
SWITCHE
Urządzenia wieloportowe, pozwalające na poprawę parametrów pracy sieci, dzięki efektywnej segmentacji na domeny kolizyjne, bez zmian w okablowaniu i kartach sieciowych.
Oferują możliwość tworzenia wirtualnych sieci (VLAN), czyli logicznego grupowania użytkowników, niezależnie od ich fizycznej lokalizacji.
DOMENY ROZGŁOSZENIOWE:
Domena kolizyjna - zestaw „kart” sieciowych, dla których może wystąpić kolizja
Domena rozgłoszeniowa - zestaw „kart” sieciowych odbierających ramkę rozgłoszeniową
TRYBY PRACY SWITCHA
STORE AND FORWARD - komutacja ramek - odbierana jest cała ramka. Transmisja na port docelowy możliwa jest tylko wtedy gdy ramka jest poprawna. Opóźnienia związane są z długością transmitowanych ramek.
Zalety: błędne pakiety są wychwytywane i odrzucane, możliwa jest prosta konwersja danych na poziomie warstwy MAC - most translacyjny
FRAGMENT FREE - Analizy minimalnej długości ramki. Transmisja następuje dopiero po odebraniu pierwszych 64 bajtów ramki - zabezpiecza to przed transmisją ramek kolizyjnych.
CUT - THROUGH - (skróconej analizy adresu) - przełącznik czyta jedynie adres docelowy ramki i natychmiast retransmituje ją na port wyjściowy. Gwarantuje minimalne opóźnienia. Wadą jest brak analizy ramki i retransmisja ramek błędnych.
INTELLIGENT SWITCHING - przełączanie inteligentne - łączy algorytmy S-F i C-T. Przy małym ruchu i niskim poziomie stopy błędów wykorzystuje algorytm CT, w przypadku wzrostu kolizji następuje przełączenie na algorytm SF.