Сетевой концентратор. Принцип работы

Hub или концентратор - многопортовый повторитель сети с автосегментацией. Все порты концентратора равноправны. Получив сигнал от одной из подключенных к нему станций, концентратор транслирует его на все свои активные порты. При этом, если на каком-либо из портов обнаружена неисправность, то этот порт автоматически отключается (сегментируется), а после ее устранения снова делается активным. Обработка коллизий и текущий контроль за состоянием каналов связи обычно осуществляется самим концентратором. Концентраторы можно использовать как автономные устройства или соединять друг с другом, увеличивая тем самым размер сети и создавая более сложные топологии. Кроме того, возможно их соединение магистральным кабелем в шинную топологию. Автосегментация необходима для повышения надежности сети. Ведь Hub, заставляющий на практике применять звездообразную кабельную топологию, находится в рамках стандарта IEEE 802.3 и тем самым обязан обеспечивать соединение типа МОНОКАНАЛ.

Назначение концентраторов - объединение отдельных рабочих мест в рабочую группу в составе локальной сети. Для рабочей группы характерны следующие признаки: определенная территориальная сосредоточенность; коллектив пользователей рабочей группы решает сходные задачи, использует однотипное программное обеспечение и общие информационные базы; в пределах рабочей группы существуют общие требования по обеспечению безопасности и надежности, происходит одинаковое воздействие внешних источников возмущений (климатических, электромагнитных и т.п.); совместно используются высокопроизводительные периферийные устройства; обычно содержат свои локальные сервера, нередко территориально расположенные на территории рабочей группы.

На настоящий момент использование концентраторов в локальных компьютерных сетях практически прекратилось. На их место пришли более скоростные и "умные" устройства - коммутаторы (Switch).

Что такое Коммутатор?

Когда появились первые устройства, позволяющие разъединять сеть на несколько доменов коллизий (по сути фрагменты ЛВС, построенные на hub-ах), они были двух портовыми и получили название мостов (bridge-ей). По мере развития данного типа оборудования, они стали многопортовыми и получили название коммутаторов (switch -ей). Некоторое время оба понятия существовали одновременно, а поздее вместо термина "мост" стали применять "коммутатор".

Обычно, проектируя сеть, с помощью коммутаторов соединяют несколько доменов коллизий локальной сети между собой. В реальной жизни в качестве доменов коллизий выступают, как правило, этажи здания, в котором создается сеть. Их обычно более 2-х, а в результате обеспечивается гораздо более эффективное управление трафиком чем у прародителя комутатора - моста. По меньшей мере, он может поддерживать резервные связи между узлами сети.

Благодаря тому, что коммутаторы могут управлять трафиком на основе протокола канального уровня (Уровня 2) модели OSI, он в состоянии контролировать МАС адреса подключенных к нему устройств и даже обеспечивать трансляцию пакетов из стандарта в стандарт (например Ethernet в FDDI и обратно). Особенно удачно результаты этой возможности представлены в коммутаторах Уровня 3, т.е. устройствах, возможности которых приближаются к возможностям маршрутизаторов. Коммутатор позволяет пересылать пакеты между несколькими сегментами сети. Он является обучающимся устройством и действует по аналогичной технологии. В отличие от мостов, ряд коммутаторов не помещает все приходящие пакеты в буфер. Это происходит лишь тогда, когда надо согласовать скорости передачи, или адрес назначения не содержится в адресной таблице, или когда порт, куда должен быть направлен пакет, занят, а коммутирует пакеты "на лету". Коммутатор лишь анализирует адрес назначения в заголовке пакета и, сверившись с адресной таблицей, тут же (время задержки около 30-40 микросекунд) направляет этот пакет в соответствующий порт. Таким образом, когда пакет еще целиком не прошел через входной порт, его заголовок уже передается через выходной. К сожалению, типичные коммутаторы работают по алгоритму "устаревания адресов". Это означает, что, если по истечении определенного промежутка времени, не было обращений по этому адресу, то он удаляется из адресной таблицы. Коммутаторы поддерживают при соединении друг с другом режим полного дуплекса. В таком режиме данные передаются и принимаются одновременно, что невозможно в обычных сетях Еthегnеt. При этом скорость передачи данных повышается в два раза, а при соединении нескольких коммутаторов можно добиться и большей пиковой производительности.

hub - центр деятельности) - сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары , коаксиального кабеля или оптоволокна .

В настоящее время почти не выпускаются - им на смену пришли сетевые коммутаторы (свитчи), выделяющие каждое подключенное устройство в отдельный сегмент. Сетевые коммутаторы ошибочно называют «интеллектуальными концентраторами».

Принцип работы

Концентратор работает на физическом уровне сетевой модели OSI , повторяет приходящий на один порт сигнал на все активные порты. В случае поступления сигнала на два и более порта одновременно возникает коллизия, и передаваемые кадры данных теряются. Таким образом, все подключенные к концентратору устройства находятся в одном домене коллизий . Концентраторы всегда работают в режиме полудуплекса , все подключенные устройства Ethernet разделяют между собой предоставляемую полосу доступа.

Многие модели концентраторов имеют простейшую защиту от излишнего количества коллизий, возникающих по причине одного из подключенных устройств. В этом случае они могут изолировать порт от общей среды передачи. По этой причине, сетевые сегменты, основанные на витой паре гораздо стабильнее в работе сегментов на коаксиальном кабеле, поскольку в первом случае каждое устройство может быть изолировано концентратором от общей среды, а во втором случае несколько устройств подключаются при помощи одного сегмента кабеля, и, в случае большого количества коллизий, концентратор может изолировать лишь весь сегмент.

В последнее время концентраторы используются достаточно редко, вместо них получили распространение коммутаторы - устройства, работающие на канальном уровне модели OSI и повышающие производительность сети путём логического выделения каждого подключенного устройства в отдельный сегмент, домен коллизии.

Характеристики сетевых концентраторов

• Количество портов - разъёмов для подключения сетевых линий, обычно выпускаются концентраторы с 4, 5, 6, 8, 16, 24 и 48 портами (наиболее популярны с 4, 8 и 16). Концентраторы с большим количеством портов значительно дороже. Однако концентраторы можно соединять каскадно друг к другу, наращивая количество портов сегмента сети. В некоторых для этого предусмотрены специальные порты.
• Скорость передачи данных - измеряется в Мбит/с, выпускаются концентраторы со скоростью 10, 100 и 1000. Кроме того, в основном распространены концентраторы с возможностью изменения скорости, обозначаются как 10/100/1000 Мбит/с. Скорость может переключаться как автоматически, так и с помощью перемычек или переключателей. Обычно, если хотя бы одно устройство присоединено к концентратору на скорости нижнего диапазона, он будет передавать данные на все порты с этой скоростью.
• Тип сетевого носителя - обычно это витая пара или оптоволокно , но существуют концентраторы и для других носителей, а также смешанные, например для витой пары и коаксиального кабеля .

Ссылки

• Работа с Web-сервисами в корпоративных SOA: Часть 3. Объедините свои SOA в трехмерный единый сетевой концентратор (хаб)

Сетевое оборудование

Wikimedia Foundation . 2010 .

Тренинг по работе с розничными сетями - какой Тренинг.

Подробности

Принцип работы сетевого концентратора (хаба)

Или сетевой хаб - это устройство для подключения нескольких Ethernet устройств между собой, в дальнейшем устройства работают как один сегмент сети.

Имеет несколько портов ввода/вывода. Сигнал подаётся на один из портов ввода и выводится на все остальные, кроме входного порта. Данное устройство работает на физическом уровне сетевой модели OSI . Сетевой хаб является одним из видов повторителя (repeater), участвующий в обнаружении коллизий (переполнений), возобновляет передачу данных в порт через случайный интервал времени, если выявлено столкновение. В последнее время концентраторы стали менее актуальны, в связи с высокой популярностью сетевых коммутаторов .

Сетевой хаб является простым устройством. В нём нет функции управления трафиком, каждый пакет данных, который приходит в в порт, автоматически ретранслируется во все остальные. Устройство не отслеживает источник передачи и точку назначения. Хотя, при желании можно воспользоваться специальным программным обеспечением, которое контролирует и фиксирует поток переданной информации в своей базе данных. Данную информацию можно просмотреть в текстовом виде, например с помощью Ворда. А скачать Ворд 2003 бесплатно в интрнете можно легко. Данный мониторинг движения данных через сетевой концентратор очень удобен для системных администраторов.

Характеристики сетевого концентратора (хаба)

• Количество портов: 2-48. Часто используются 4,8,16 портовые.
• Скорость передачи данных. 10 Мбит/с или 100 Мбит/с.
• Наличие разных интерфейсов подключения (оптические, коаксиальные)

Преимущества и недостатки сетевого концентратора (хабов)

Преимущества

• Низкая стоимость устройства

Недостатки

• При увеличении подключаемых устройств - уменьшается пропускная способность, которая делится на все задействованные устройства.
• Так как порты в сетевом концентраторе являются не изолированными, то весь сегмент сети работает на скорости, которую поддерживает самый низкоскоростное устройство.
• Низкая безопасность.

Концентратор (хаб) – многопортовое устройство, объединяющее несколько устройств в один сегмент. Фактически хаб представляет собой мультипортовый репитер, то есть в его основную функциональную задачу входит получение данных от подключённых к портам концентратора компьютеров или других хабов, реформирование сигнала одновременно с его усилением, и его дальнейшая ретрансляция на другие порты.

Принцип действия концентратора следующий: компьютер посылает концентратору сигнал, который передаётся всем рабочим станциям, подключённым к нему. Когда компьютер, которому адресовано сообщение, получает такой сигнал, он посылает запрашиваемую информацию обратно концентратору, который снова пересылает её всем компьютерам, хотя только один компьютер будет ее обрабатывать.

Концентратор используется в сетях с топологией «звезда». К портам концентратора можно подключать узлы сети: компьютер, сетевой принтер, накопитель, другой концентратор и т.п. Концентратор может иметь порты RJ-45 и BNC, что позволяет использовать коаксиальный кабель в качестве магистрального, последовательно соединяя несколько хабов в цепочку

Конструктивное устройство, алгоритмы работы, функции и характеристики концентраторов зависят от области их применения. Поэтому для каждой технологии построения сети производят свои концентраторы (Ethernet, Token Ring, FDDI), предназначенные для работы именно по этой технологии (концентратор в сети Ethernet выполняет повторение кадра для всех портов, в сети 100VG-AnyLAN повторяет кадра только в порт, к которому подключён адресат кадра).

Концентраты бывают двух типов:

пассивный – выполняет только соединение узлов в сегменте среды передачи данных, без регенерации сигналов. При использовании такого концентратора каждый сегмент кабеля может иметь длину не более половины максимально возможной для используемой технологии (неэкранированная витая пара позволяет сигнал между устройствами на расстоянии до 300 метров, поэтому каждый сегмент от пассивного концентратора до сетевого устройства может иметь не более 150 м). При использовании пассивного концентратора каждое сетевое устройство получает сигналы, посланные всеми другими устройствами, подключёнными к концентратору;

активный – восстанавливает и усиливает принимаемые сигналы, что позволяет увеличить максимальную длину подключаемых к концентратору сегментов кабеля. Также с помощью активного концентратора можно создавать сложные иерархические сетевые структуры. Активные концентраторы также называют переключающиеся.

В зависимости от области применения концентраторы могут быть:

с фиксированным количеством портов – выполнен в виде отдельного корпуса с определённым количеством портов (5, 8, 16, 24), элементами индикации и управления. Два крайних разъёма используются для подключения к другим концентраторам с помощью специальных магистральных кабелей, а к остальным разъёмам подключаются абоненты с помощью адаптерных кабелей;

модульный на основе шасси – имеет общее шасси с внутренней шиной, к которой подключают модули с фиксированным количеством портов. При этом модули могут различаться количеством портов и типом поддерживаемой физической среды;

стековая конструкция – выполнен в виде отдельного корпуса, но имеет специальные порты для объединения несколько таких корпусов в единый. Скорость работы внутренней шины такого концентратора выше, чем скорость, с которой он может передавать данные, поэтому скорость взаимодействия стековых концентраторов между собой будет выше, чем при соединении через порт. При этом число сегментов сети ограничено, поэтому объединение четырёх стековых концентраторов воспринимается как один.

Помимо основной функции (повторение и ретрансляция пакетов) концентратор может иметь дополнительные возможности:

две скорости при соединении разных типов сетей. Большинство моделей концентраторов являются двухскоростными, но бывают и устройства исключительно с одной скоростью;

беспроводная точка доступа – современный коммутатор имеет встроенную беспроводную точку доступа, используемую для беспроводной сети;

порт uplink – позволяет подключать концентратор к другим концентраторам (можно не заменять при недостатке подключений). Один из разъёмов RJ-45 концентратора имеет разводку, позволяющую присоединять его к другим хабам – каскадирование. Этот порт обозначается In, Uplink, Cascading, Cross-Over. В некоторых случаях рядом с таким портом имеется переключатель MDI/MDI-X, позволяющий включать порт в обычный режим или режим каскадирования. Если порт не оснащён переключателем, но к нему требуется подключить ещё один компьютер (все порты заняты), используют кабель «cross-over» для соединения по принципу «точка-точка». Порт uplink также используется для подключения концентратора к маршрутизатору или шлюзу, обеспечивающему доступ сети к Internet; при использовании нескольких концентраторов все они подключаются непосредственно к маршрутизатору или шлюзу, а не последовательно друг к другу.

Технология USB, которая изобреталась для соединения компьютерного и телекоммуникационного устройств, сейчас является основным средством для подключения многих гаджетов. Их количество просто удивляет – это клавиатуры, мыши, модемы, кулеры, внешние жесткие диски, принтеры, флешки, даже кофеварки и лампы. И поскольку все эти устройства нужно подключать к компьютеру, то в настоящее время банально не хватает USB-портов.

Решить данную проблему можно двумя способами. Самый простой способ – это подключать только те устройства, которые нужны в данный момент, а неиспользующиеся устройства отсоединять, освобождая тем самым USB-порты. А второй способ – это приобрести оригинальное приспособление, именуемого USB-концентратоом (USB-хаб).

USB-хаб представляет собой небольшое устройство, в котором есть несколько USB-портов. Оно подсоединяется к одному из USB-портов компьютера (занимая тем, самым всего, один USB разъем), и дает возможность использовать несколько USB-устройств. Таким образом, USB-концентратор увеличивает количество USB разъемов на компьютере, снижает их износ, а также облегчает процесс использования многочисленных устройств.

Виды USB-концентраторов

Существует четыре вида USB-концентраторов. Первый – это карта USB PCI, которая подсоединяется в слот PCI на материнской плате. Для этого придется открывать системный блок, и если вы не разбираетесь в этом, то лучше этот вид USB-хаба не использовать.

Второй вид – это не питаемый USB-концентратор. Это простое устройство подсоединяется к одному из внешних USB-портов компьютера. После этого к нему можно будет подключать любые другие устройства. Такие USB-концентраторы очень компактны и отлично подходят как для компьютеров, так и для ноутбуков. Но у них есть небольшой минус. Некоторые USB-устройства (принтер, цифровая камера, сканер и т.д.) нуждаются в электропитании, и данный вид концентратора не сможет обеспечить их нужным количеством электроэнергии, особенно если подключить сразу несколько устройств.

Третий вид – питаемый USB-концентратор. Он также очень компактный и подключается к внешнему USB-разъему компьютера. Кроме того, такой USB-концентратор можно подключить напрямую в розетку. Это дает возможность подсоединять к нему любые виды USB-устройств.

И четвертый вид – это компьютерная карта USB. Если в работе используется ноутбук, а также нужно постоянно перемещаться с ним, то отличной альтернативой USB-хабу будет именно такая карта USB. Она подключается к USB-разъему на боковой стороне ноутбука и дает возможность подключить еще два дополнительных устройства.