Аппаратные средства компьютерных сетей

Для создания компьютерной сети необходимо в каждом компьютере иметь сетевую плату и средства коммуникации между сетевыми платами. К средствам коммуникации относятся кабели и коммутаторы. Кабели можно подразделить на электрические и оптоволоконные. Электрические кабели делятся на коаксиальные и витые пары. Структура коаксиального кабеля приведена на рис. 1.1, витая пара показана на рис 1.2.

Рис. 1.1. Коаксиальный кабель

На рис. 1.1 цифрами обозначено: 1– внутренний проводник, 2 – изоляция, 3 – внешний проводник, 4 – оболочка.

 

Рис. 1.2. Витая пара

В настоящее время, витая пара является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей благодаря своей надежности дешевизне и лёгкости в монтаже. Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи разъёма 8P8C (8 Position 8 Contact), показанного на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Разъём 8P8C

Присоединение кабеля к разъему называется обжимом, для этого используется специальный обжимной инструмент, показанный на рис. 1.4.

 

Рис. 1.4. Обжимной инструмент

Если в сети более двух компьютеров, то следует использовать концентратор или коммутатор.

Сетевой концентратор или хаб (от англ.hub – центр) работает на физическом уровне, ретранслируя входящий сигнал с одного из портов в сигнал на все остальные порты, реализуя, таким образом топологию общая шина, c разделением пропускной способности сети между всеми. Сетевой концентратор также обеспечивает бесперебойную работу сети при отключении устройства от одного из портов или повреждении кабеля, в отличие, например, от сети на коаксиальном кабеле, которая в таком случае прекращает работу целиком. Внешний вид сетевого концентратора показан на рис. 1.5. В настоящее время сетевые концентраторы в основном вытеснены сетевыми коммутаторами.

 

Рис. 1.5. Сетевой концентратор

Сетевой коммутатор или свич от англ. switch – переключатель – работает на канальном уровне. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю (исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети и трафик для устройств, для которых не известен исходящий порт коммутатора). Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались. Внешний вид сетевого коммутатора показан на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Сетевой коммутатор

Если в сети небольшое кол-во компьютеров и расположены на небольшом расстоянии друг от друга (не более 100 метров), то указанных устройств достаточно для создания сети методом подключения всех компьютеров к коммутатору или концентратору. Такая сеть называется одноранговой, однако если компьютеров много (больше чем разъемов у коммутатора или концентратора) или расположены они на достаточно удаленном расстоянии, то требуется создание многоранговой сети. Структура многоранговой сети показана на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Структурная схема многоранговой сети

Предположим, что нам нужно передать данные с одной рабочей станции на другую, находящуюся в другом сегменте сети. В этом случае данные должны пройти через несколько коммутирующих устройств. Коммутатор, как правило, не может определить цепочку коммутирующих устройств, через которые нужно передавать данные. Вместо коммутатора следует использовать маршрутизатор. 

Маршрутиза́ тор или ро́ утер от англ. router – специализированный сетевой компьютер, пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети. Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетных данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Внешний вид сетевого маршрутизатора показаны на рис. 1.8 и 1.9.

Рис. 1.8. Маршрутизатор для магистральных каналах

 

Рис. 1.9. Маршрутизатор для дома и малого офиса с Wi-Fi интерфейсом

Если компьютеры, которые нужно связать в сеть расположены на достаточно далеком расстоянии друг от друга, то следует либо использовать усилители сигнала (до нескольких километров) либо отказаться от использования проводного электрического сигнала в пользу оптоволокна или радиосигнала.

Оптоволокно – вид кабеля, основанный на передаче информации с помощью световых лучей. Лучи, входящие под разными углами в оптоволокно называются модами, а волокно, поддерживающее несколько мод – многомодовым. На рис. 1.10 показаны одномодовое и многомодовое оптоволокна.

Рис. 1.10. Сверху одномодовое, снизу – многомодовое оптоволокна

Оптоволокно обладает высокой скоростью передачи информации и пропускной способностью, а также позволяет передавать информацию на большие расстояния (сотни и тысячи километров). Однако имеет и недостаток – на больших расстояниях возможны обрывы оптоволокна. Несколько большей надежностью обладает радиоканал. Схема подключения с помощью радиоканала показана на рис. 1.11.

 

Рис. 1.11. Схема подключения по радиоканалу

Для подключения по радиоканалу не требуются кабели, в качестве носителя информации является радиоволна. Для передачи большого кол-ва информации требуется радиоволна высокой частоты (не менее 90 МГц). Волны этого диапазона не огибают землю, поэтому приемник и передатчик должны находиться в пределах прямой видимости. При дальности более 20 км следует ретранслировать сигнал с помощью радиорелейнойлинии или через спутник.

123456Следующая ⇒

Поделиться: