Sieci komputerowe

6

INTERSIECI -

URZĄDZENIA

6.Łączenie sieci - urządzenia

•

6.1Wzmacniak

•

6.2Koncentrator / przełącznik

•

6.3Most

•

6.4Router

•

6.5Brama sieciowa

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

2

6. Łączenie sieci - urządzenia

• Po połączeniu kilku sieci, o dowolnej topologii

i technologii, powstaje międzysieć (internet),
której najlepszym przykładem jest Internet.

• Oczywiście Internet jest daleko idącym

„uogólnieniem” łączenia różnych typów sieci, w tym
sieci LAN.

• Elementami międzysieci są sieci rozległe, lokalne

oraz pojedyncze komputery i mogą one obejmować
znaczne obszary geograficzne (w przypadku
Internetu jest to sieć globalna). W konsekwencji
trudno mówić o określonej topologii międzysieci,
a także o jakiejś wspólnej technologii.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

3

• Na dodatek należy pamiętać o tłumieniu

sygnałów przesyłanych przez długie łącza,
istniejących zakłóceniach
elektromagnetycznych i konieczności
rozdzielenia ruchu telekomunikacyjnego
wewnątrz współpracujących sieci.

• Istotnym zagadnieniem jest znalezienie drogi

dla przesłania pakietów pomiędzy węzłami
należącymi do różnych sieci i to przy pomocy
łączy przynależnych nie tylko do tych sieci
itd.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

4

• Rozwiązanie powyższych problemów uzyskuje się

poprzez budowę odpowiedniej infrastruktury
technicznej (urządzenia typu most, router,
bramka itp.), a przede wszystkim poprzez
standaryzację protokołów zbudowanych na
podstawie warstwowego modelu ISO/OSI.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

5

6.1 Wzmacniak

• Wzmacniak sieciowy, regenerator,

wtórnik (repeater), zwany często
wzmacniaczem sieciowym, jest to urządzenie
wzmacniające poziomy sygnałów
przesyłanych w łączach telekomunikacyjnych
bez zmiany ich fazy i częstotliwości.

• W sensie logicznym wzmacniak powtarza

(powiela) sygnały wejściowe i jest stosowany
przy łączeniu dwóch odległych segmentów
sieci.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

6

Rys. 6.1   Wzmacniak sieciowy

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

7

• Wzmacniaki działają w warstwie fizycznej sieci (pierwsza

warstwa OSI) i nie próbują interpretować transmitowanych
przezeń danych pod kątem ich poprawności (spójności).

• Regeneratory są stosowane w przypadku transmisji

sygnałów cyfrowych przez wszystkie media oraz w
przypadku różnych technologii,.

• W sieciach lokalnych, np. magistralowych, wzmacniaki

stosuje się do wydłużenia magistrali.

• W sieciach LAN regenerator obecnie rzadko występuje

oddzielnie - częściej jego funkcje są zaimplementowane w
bardziej rozbudowanych urządzeniach, takich jak
koncentrator, router, przełącznik, most, które regenerują
sygnał w każdym porcie.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

8

6.2 Koncentrator / przełącznik

• Koncentrator (hub) – urządzenie łączące wiele

urządzeń sieciowych w sieci komputerowej o topologii
gwiazdy:

• Koncentrator pracuje w warstwie pierwszej (warstwie

fizycznej) przesyłając sygnał z jednego portu do
wszystkich pozostałych. Nie analizuje ramki pod kątem
adresu MAC oraz IP.

• Koncentrator powtarza każdy sygnał elektroniczny

i tworzy jedną domenę kolizyjną.

• Koncentrator najczęściej podłączany jest do routera jako

rozgałęziacz i do niego zaś dopiero podłączane są
pozostałe urządzenia sieciowe: komputery pełniące rolę
stacji roboczych, serwerów, drukarki sieciowe i inne.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

9

Koncentrator a przełącznik

• Obecnie koncentratory wyparte są przez przełączniki

działające w drugiej warstwie modelu ISO/OSI
(warstwa łączy danych) i wykorzystujące adresy MAC
podłączonych urządzeń.

• Koncentrator przenosi sygnał z portu wejściowego do

wszystkich portów wyjściowych bit po bicie, natomiast
przełącznik przesyła ramkę po ramce, co jest powodem
wprowadzania dużych opóźnień (także dodatkowych,
zmiennych, w zależności od długości ramki). Jeżeli
przesyłane mają być dane, dla których zmienne
opóźnienie jest niepożądane (np. strumienie wideo w
Internecie), koncentrator okazuje się lepszym
rozwiązaniem od przełącznika.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

10

6.3 Most

6.5.2014

• Most (bridge) – specjalizowane urządzenie do

łączenia sieci pracujących w tych samych
technologiach (np. Ethernet) i separujących
komunikacje wewnątrzsieciową od międzysieciowej.

• Funkcje realizowane przez most:
1) rozdzielenie komunikacji wewnątrzsieciowej od

międzysieciowej – most porównuje adresy nadawcy
oraz odbiorcy i dopuszcza do ruchu
międzysieciowego jedynie te pakiety, których części
adresów dotyczące sieci różnią się.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

11

Mosty posługują się metodą rozgłoszenia
(broadcasting).
– Rozpoczynając pracę most używa techniki

rozgłoszenia aby rozpoznać komputery podłączone do
sieci

– adresy IP zapamiętuje w pamięci wewnętrznej

urządzenia.

– W momencie nadejścia pakietu sprawdzany jest jego

adres docelowy i porównywany z tablicą adresów IP w
pamięci.

– Pakiet kierowany jest drogą prowadzącą bezpośrednio

do odbiorcy.

2) wzmocnienie przesyłanych sygnałów,

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

12

3)

zwiększenie niezawodności transmisji danych

w sieci poprzez podział magistrali na mniejsze
segmenty dzięki czemu część transmisji pakietów
odbywa się w komunikacji wewnątrzsieciowej. Jest to
szczególnie istotne w dużych sieciach, w których
magistrale są przeciążone dużą liczbą przesyłanych
pakietów, co prowadzi do licznych kolizji.

Dzięki podziałowi dużej sieci na segmenty
wpływ uszkodzenia węzła lub kabla ogranicza się
jedynie do segmentu odciętego mostem –
w przeciwnym razie cała sieć byłaby
unieruchomiona

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

13

Rys. 6.2   Most i jego wpływ na niezawodność sieci

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

14

4) poprawa bezpieczeństwa pracy sieci – w sieciach

o topologii magistrali oraz pierścienia przesyłane
pakiety przechodzą przez wszystkie komputery, co
stwarza niebezpieczeństwo przechwycenie
informacji zawartej w  pakietach. Ciągłe
monitorowanie przesyłanych pakietów jest
nieuniknione i jest ono związane m.in. ze
sprawdzaniem adresu odbiorcy oraz wykrywaniem
błędów transmisji. Dzięki zastosowaniu mostów
izoluje się segmenty sieci, a przesyłane informacje
mają charakter poufny i są niedostępne dla
nieupoważnionych użytkowników.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

15

6.4 Router

• Router (router) – urządzenie do

przekazywania danych pomiędzy
sieciami zrealizowanymi w różnych
technologiach. Router wykorzystuje
się, np. do łączenie sieci Ethernet i
IBM Token Ring oraz do kierowania
ruchem przesyłanych pakietów
w sieci, np. rozległej.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

16

• Router urządzenie sieciowe pracujące w trzeciej

warstwie OSI.

• Służy do łączenia różnych sieci komputerowych i

pełni rolę węzła komunikacyjnego.

• Na podstawie informacji zawartych w pakietach

TCP/IP jest w stanie przekazać pakiety z sieci
źródłowej do sieci docelowej, rozróżniając ją
spośród wielu dołączonych do siebie sieci.

• Proces kierowania ruchem nosi nazwę

trasowania lub routingu.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

17

Funkcje realizowane przez router:
1. łączenie sieci o różnych technologiach – funkcja podobna

do funkcji mostu,

2. dzielenia dużych sieci na mniejsze fragmenty – podsieci -

lepsze zarządzanie komunikacją - funkcja podobna do
mostu,

3. kierowanie ruchem danych (pakietów) w dużych sieciach

(rozległych, międzysieciach itp.)

– routery dobierają trasę (najlepszą lub możliwą w danej chwili)

przesłania pakietu od nadawcy do odbiorcy lub dokładniej od
aktualnego położenia pakietu do punktu przeznaczenia.

– Warunkiem koniecznym sterowania ruchem pakietów jest

wyposażenie routerów w adresy sieciowe, dzięki czemu węzły
(routery) nadawcze mogą adresować i przesyłać do nich pakiety.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

18

• Dobór trasy odbywa się w sposób statyczny lub

dynamiczny na podstawie tzw. algorytmu doboru
trasy oraz tabel rozsyłania.

• Statyczne tabele rozsyłania są aktualizowane

ręcznie przez administratora sieci, natomiast
tabele dynamiczne są aktualizowane
automatycznie przez oprogramowanie sieciowe.

• Dynamiczne tabele rozsyłania są szczególnie

przydatne w przypadku wystąpienia w sieci
zatoru (blokady, dead lock), gdyż automatyczna
ich aktualizacja umożliwia taki dobór trasy by
ominąć punkt blokujący komunikację pakietów.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

19

Rys. 6.3   Router łączący sieć Ethernet z siecią Token
Ring

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

20

• Trasowanie zachodzi pomiędzy co najmniej dwoma

podsieciami wydzielonymi w ramach jednej sieci.
Urządzenie tworzy i utrzymuje tablicę trasowania,
która przechowuje ścieżki 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. Może być ona
dostarczona w sposób statyczny przez administratora
(tablice statyczne) lub może być pozyskana przez sam
router od sąsiadujących urządzeń pracujących w
trzeciej warstwie (tablice dynamiczne).

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

21

• Podczas wyznaczania tras

dynamicznych router korzysta z
różnego rodzaju protokołów
trasowania polegające przede
wszystkim na odpytywaniu
sąsiednich urządzeń oraz ich
„następców” o ich tablice
trasowania, a następnie dobierania
trasy wg przyjętych kryteriów
”optymalizacji/kreowania” ruchu.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

22

• Przełącznik wielowarstwowy.

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 w pojedynczym interfejsie.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

23

6.5 Brama sieciowa

• Brama (gateway) – ogólne

określenie urządzenia lub programu
sieciowego służącego do łączenia
sieci komputerowych posługujących
się różnymi protokołami transmisji
danych.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

24

Funkcje bramy odpowiadają funkcjom
realizowanym przez:
1. router,
2. tłumacza danych z jednego protokołu

sieciowego na drugi,

3. aplikacje tłumaczące dane używane przez różne

programy.

Przykład. Przesyłanie poczty od nadawcy
(w sieci A) poprzez Internet do odbiorcy (w sieci
B) - może wystąpić potrzeba przekształcenia
najpierw formatu nadawcy na format
obowiązujący w Internecie, a następnie
z formatu Internetu na format odbiorcy.
W punkcie styku dwóch sieci o różnych
standardach znajduje się brama rozumiana jako
aplikacja tłumacząca przesyłane wiadomości
(dane) na format konieczny do dalszej
transmisji.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

25

•

maszyna podłączona do sieci, za pośrednictwem
której komputery z sieci lokalnej komunikują się
z komputerami w innych sieciach,

•

brama sieciowa jako router – trasuje ruch
pakietów między sieciami TCP/IP lub/i innymi
sieciami wykorzystującymi protokoły
trasowania,.

•

brama może również odbierać adresowane do
siebie pakiety wybranych protokołów i
interpretować je na poziomie aplikacji – zwykle
określa się ją wtedy jako serwer pośredniczący.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

26

• W sieci TCP/IP domyślna brama (default gateway)

oznacza router, do którego komputery sieci LAN wysyłają
pakiety, o ile powinny one być one kierowane w sieć
lokalną lub do innych, znanych im routerów. W typowej
konfiguracji sieci lokalnej TCP/IP wszystkie komputery
korzystają z jednej domyślnej bramy, która zapewnia im
łączność z innymi podsieciami lub z Internetem.

• Ustawienie adresu bramy domyślnej jest – oprócz nadania

maszynie adresu IP i maski podsieci – podstawowym
elementem konfiguracji sieci TCP/IP. Maszyna bez
podanego adresu bramy domyślnej może wymieniać
pakiety tylko z komputerami w tej samej sieci LAN.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

27

• Wobec upowszechnienia się sieci

TCP/IP pojęcie bramy sieciowej stało
się praktycznie tożsame z routerem,
jednak tradycyjnie definiuje się
bramę jako komputer działający
również z innymi protokołami i w
innych warstwach sieciowych.

SieciKom 2014 – 6. Intersieci -

urządzenia

28