Триколор 

Реферат: Концентраторы в локальных сетях. Что такое USB-концентратор: виды и особенности

Сетевой концентратор или хаб (жарг. от англ. hub - центр деятельности) - сетевое устройство, для объединения нескольких устройств Ethernet в общий 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».

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.

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.

OSI. Концентраторы работают на физическом уровне (Уровень 1 базовой эталонной модели OSI). Поэтому они не чувствительны к протоколам верхних уровней. Результатом этого является возможность совместного использования различных операционных систем (Novell NetWare, SCO UNIX, EtherTalk, LAN Manager и пр., совместимые с сетями Ethernet или IEEE 802.3). Есть, правда, определенное «давление» на хозяина сети при использовании программ управления сетью: управляющие программы, как правило, используют для связи с SNMP оборудованием протокол IP. Поэтому в части управления сетью приходится использовать только этот протоколы и соответственно операционные оболочки на станциях управления сетью. Но это не очень серьезное давление, ибо протокол IP является, наверное, самым популярным.

Все концентраторы обладают следующими характерными эксплуатационными признаками:

оснащены светодиодными индикаторами, указывающими состояние портов (Port Status), наличие коллизий (Collisions), активность канала передачи (Activity), наличие неисправности (Fault) и наличие питания (Power), что обеспечивает быстрый контроль состояния всего концентратора и диагностику неисправностей;

при включении электропитания выполняют процедуру самотестирования, а в процессе работы — функцию самодиагностики;

имеют стандартный размер по ширине — 19»;

обеспечивают автосегментацию портов для изоляции неисправных портов и улучшения сохранности сети (network integrity);

обнаруживают ошибку полярности при использовании кабеля на витой паре и автоматически переключают полярность для устранения ошибки монтажа;

поддерживают конфигурации с применением нескольких концентраторов, соединенных друг с другом либо посредством специальных кабелей и stack-портов, либо тонкой коаксиальной магистрали, включенной между портами BNC, либо посредством оптоволоконного или толстого коаксиального кабеля подключенного через соответствующие трансиверы к порту AUI, либо посредством UTP кабелей, подключенных между портами концентраторов;

поддерживают речевую связь и передачу данных через один и тот же кабельный жгут;

прозрачны для программных средств сетевой операционной системы;

могут быть смонтированы и введены в действие в течении нескольких минут.

Концентраторы начального уровня — 8-ми, 5-ти, реже 12…16-ти портовые концентраторы. Часто имеют дополнительный BNC, реже AUI порт. Не обеспечивает возможности управления ни через консольный порт (в виду его отсутствия), ни по сети (по причине отсутствия SNMP модуля). Являются простым и дешевым решением для организации рабочей группы небольшого размера.

Концентраторы среднего класса — 12-ми, 16-ти, 24-х портовые концентраторы. Имеют консольный порт, часто дополнительные BNC и AUI порты. Этот тип концентраторов предоставляет возможности для внеполосного управления сетью (out-of-band management) через консольный порт RS232 под управлением какой-либо стандартной терминальной программы, что дает возможность конфигурировать другие порты и считывать статистические данные концентратора. Этот тип концентраторов позиционируют для построения сетей в диапазоне от малых до средних, которые в дальнейшем будут развиваться и потребуют введения программного управления.

SNMP-управляемые концентраторы — 12-ми, 16-ти, 24-х и 48-ми портовые концентраторы. Их отличает не только наличие консольного порта RS-232 для управления, но и возможность осуществления управление и сбор статистики по сети используя протоколы SNMР/IР или IРХ. Владельцу подобного hub-а становятся доступными следующие сбор статистики на узлах сети (концентраторах), ее первичная обработка и анализ: идентифицируются главные источники сообщений /top talkers/, наиболее активные пользователи /heavy users/, источники ошибок и коммуникационные пары /communications pairs/. Эти типы концентраторов целесообразно применять для построения LAN-сетей в диапазоне от средних и выше, которые безусловно будут развиваться. Эти сети всегда требуют программного управления сетью, в том числе удаленного.

BNC-концентраторы или концентраторы ThinLAN — многопортовые повторители для тонких коаксиальных кабелей, используемых в сетях стандартов 10Base2. Они имеют в своем составе порты BNC и, как правило, один порт AUI, часто поддерживают SNMP протоколы. Они, как и hub-ы 10Base-T, сегментируют порты (отключая при этом не одну станцию, а абонентов всего луча) и транслируют входящие пакеты во все порты. На каждый BNC-порт распространяются все те же ограничения, что и на фрагмент сети стандарта 10Base-2: поддерживается работа сегментов тонкого коаксиального кабеля протяженностью до 185 метров на каждый порт, обеспечивается до 30 сетевых соединений на сегмент включая «пустые T-коннекторы», если произойдет нарушение целостности кабельного сегмента, этот сегмент исключается из работы, но остальная часть концентратора будет продолжать функционировать. Сфера применения концентраторов данного типа — модернизация старых сетей стандарта 10Base2 с целью повышения их надежности, модернизация сетей, достигших ограничений на применение репитеров и не требующих частых изменений.

10/100Hub-ы появились в последнее время. Если просто читать рекламу на них, то можно «попасть в засаду». Дело в том, что Hub не умеет буферизировать пакеты, а посему не умеет согласовывать разные скорости. Поэтому, если к такому hub-у подключена хотя бы одна станция стандарта 10Base-T, то все порты будут рабртать на скорости 10. По слухам, уже существуют hub-ы, поддерживающие две скорости одновременно. Я таких не встречал, но считаю, что в этом случае словом «hub» производитель называет некое промежуточное устройство (нечто среднее между hub-ом и switch-ом), как, например, MicroLAN фирмы Cabletron Systems.

Redundant link. Концентраторы среднего класса и SNMP-управляемые концентраторы поддерживают одну избыточную связь (redundant link) на каждый концентратор для создания резервных связь (back up link) между любыми двумя концентраторами. Это обеспечивает отказоустойчивость сети на аппаратном уровне. Резервная связь представляет собой отдельный кабель, смонтированный между двумя концентраторами. Используя консольный порт концентратора, надо просто задать конфигурацию основного канала связи и резервного канала связи одного из концентраторов. Резервный канал связи автоматически деблокируется при отказе основного канала связи двух концентраторов. Не смотря на то, что концентратор может контролировать только одну резервную связь, он может находиться на удаленном конце одной резервной связи и на контролирующем конце резервной связи с другим концентратором! После устранения неисправности на основном кабельном сегменте, основная связь автоматически не возобновит работу. Для возобновления работы главной связи придется использовать консоль концентратора или нажать кнопку Reset (выключить/включить) на концентраторе.

Связной бит у концентраторов представляет собой периодический импульс длительностью 100 нс, посылаемый через каждые 16 мс. Он не влияет на трафик сети. Связной бит посылается в тот период, когда сеть не передает данные. Эта функция осуществляет текущий контроль сохранности UTP канала. Данную функцию следует использовать во всех возможных случаях и блокировать ее только тогда, когда к порту концентратора подсоединяется устройство, не поддерживающее ее, например, оборудование типа HP StarLAN 10.

Обеспечение секретности в сетях, построенных с использованием концентраторов, довольно неблагодарное занятие, т.к. Hub по определению является широковещательным устройством. Но, при необходимости, Вам могут быть доступны следующие средства: блокирование неиспользуемых портов, установка пароля на консольный порт, установка шифрования информации на каждом из портов (некоторые модели имеют эту возможность).

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 8 и 16). Концентраторы с бо́льшим 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.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

    Алексеев А.П. Информатика 2007.–М.: СОЛОН-Р, 2007.

    Ботт Эд. Windows ХР. — М.: Диалектика, 2003.

    Информатика / Под ред. Н.В. Макаровой.–М.: Финансы и статистика, 2004.

    Хомоненко А.Д. Основы современных компьютерных технологий // Учебное пособие для вузов. – С-Пбт: Корона принт, 2008.

    Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя — Уфа: НПО «Информатика и компьютеры», 2006.

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.

Сетевой концентратор или хаб (жарг. от англ. hub - центр деятельности) - сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети . Устройства подключаются при помощи витой пары , коаксиального кабеля или оптоволокна . Термин концентратор (хаб) применим также к другим технологиям передачи данных : USB , FireWire и пр.

В настоящее время хабы почти не выпускаются - им на смену пришли сетевые коммутаторы (свитчи), выделяющие каждое подключённое 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 подключённые к концентратору устройства находятся в одном домене коллизий . Концентраторы всегда работают в режиме полудуплекса , все подключённые устройства Ethernet разделяют между собой предоставляемую полосу доступа.

Многие модели концентраторов имеют простейшую защиту от излишнего количества коллизий, возникающих по причине одного из подключённых 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 подключённого устройства в отдельный сегмент, домен коллизии.

[Править] Упрощённое описание принципа работы

Хаб работает по следующему принципу: копирует все полученные пакеты во все порты. 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.

[Править] Характеристики сетевых концентраторов

    Количество портов - разъёмов для подключения сетевых линий, обычно выпускаются концентраторы с 4, 5, 6, 8, 12, 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 .

    Тип питания - концентраторы без внешнего питания называются «пассивными», с внешним питанием - «активными». Пассивные сетевые концентраторы до сих пор нередко применяются для построения малых сетей в условиях частого отключения электричества (при условии наличия у всех рабочих станций автономного питания - например, если они являются портативными компьютерами).

Многопортовый повторитель или концентратор - устройство, имеющее несколько портов, куда подключается несколько компьютеров для создания единой сети.

После подключения устройство будет контролировать доставку сетевого трафика до всех машин. Если на каком-то из портов возникнет ошибка, происходит его автоматическое отключение.

После устранения неисправности или сегментирования концентратор вновь подключит оборудование к сети. Концентраторы еще называют хабами (hub), используют автономно или соединяют в крупную сеть.

Свойства и особенности концентраторов

Концентратор - устройство первого уровня, которое необходимо для регенерации сигнала и повторения его на всех портах. Его сетевой адаптер принимает сообщение, адресованное определенному идентификатору, игнорируя адресованный не ему. После этого узел обрабатывает информацию и отправляет ответ отправителю.

Многопортовые повторители - широковещательное оборудование, с которым обеспечить секретность передаваемой информации достаточно сложно. Чтобы защитить сеть от доступа посторонних лиц устанавливают пароль на консольный порт, блокируют неиспользуемые порты или шифруют на них информацию.


Виды концентраторов

Основные свойства концентраторов:

  • не нуждаются в фильтрации;
  • усиливают сигнал и распространяют его по сети;
  • не нуждаются в коммутации пакетов и определении маршрутов.

В зависимости от количества портов и набора функций различают следующие виды многопортовых повторителей:

  • Начального класса с 5, 8, 12 или 16 портами, дополнительным BNC-портом, иногда с встроенным AUI-портом. Устройство компактное, недорогое и простое в управлении, идеально подходит для организации небольшой сети.

  • Среднего уровня, с 12, 16, 24 или 48 портами, незаменимы для построении локальных сетей среднего диапазона и выше. Устройства собирают и управляют данными, используя протоколы IPX и SNMP/IP. Оснащены RS-232 консольным портом управления.

  • Многопортовые ThinLAN- или BNC-концентраторы с портами AUI, BNC, зачастую поддерживающие SNMP-протоколы. Устройства для коаксиальных тонких кабелей, в основном используются для усовершенствования устаревших сетей стандарта 10Base2, расширения функционала и повышения их надежности.

Учитывая сложность шифрования данных в сетевом концентраторе, при организации сети их все чаще заменяют коммутаторами или свитчами. Их главная особенность - способность различать МАС-адреса компьютеров, объединенных в единую сеть, и возможность отправления данных только через порт, выбранный пользователем.

Это многопортовый повторитель информации в сети с автосигментацией.

Все порты равноправны. Получив сигнал из одной подключенной станции, hab трансформирует информацию во все активные порты. Если на одном из портов обнаружена неисправность этот порт автоматически отключается или сегментируется. После устранения ошибки он снова делается активным. Обработка коллизии, контроль состояния каналов осуществляется самим концентратором. Существует возможность создавать объединение концентраторов для увеличения размера подсети, либо создавать между концентраторами магистральные каналы связи.

Автосигментация используется для повышения надежности сети.

Назначением концентраторов является объединение отдельных рабочих мест в рабочую группу в составе локальной сети. Для данной рабочей группы должны быть характерны следующие особенности:

    определенная территориальная сосредоточенность;

    коллектив рабочей группы решает сходные задачи;

    используется однотипное программное обеспечение и общие информационные базы;

    в пределах рабочей группы существуют общие требования по обеспечению безопасности и надежности;

    совместно используются периферийные устройства.

Все концентраторы разрабатываются по стандарту IEEE 802.3.

Функционирование концентраторов осуществляется на 1-ом уровне модели ВОС, поэтому они не чувствительны к протоколам верхних уровней. Для концентратора не является важным работа на локальных ЭВМ.

Характеристики концентраторов.

Все концентраторы обладают следующими характеристиками:

    Оснащены светодиодным индикатором указывающим состояние портов, наличие коллизий, активность канала передачи, наличие неисправностей;

    При включении питания концентратор выполняет процедуру самотестирования, а в процессе функционирования самодиагностику;

    Обеспечивает автосигментацию портов для изоляции неисправных портов;

    Имеют стандартный размер для монтирования;

    Обнаруживает ошибку полярности при использовании кабеля на витой паре и автоматически переключают полярности.

RJ 45 разъем по функционированию витой пары. Кабель витой пары состоит из проводов следующих цветов:

    Бело-оранжевый;

    Бело-синий;

    Бело-коричневый;

    Бело-зеленый.

При реализации применяются подключения А и В.Эти виды подключений зависят от последовательности проводов внутри разъема. Вся техника маркируется по А и по В.

Подключение по А:

Подключение по В:

Полярность А-В возможна только в switch.

Под сменой полярности подразумевается изменение первого с восьмым, второго с седьмым, третьего с шестым, четвертого с пятым.

Пары б/с, с, б/к, к не используются в стандартной сети Ethernet. Поэтому в современных сетях можно использовать четырех жильный.

Пары б/с, с, б/к, к используются для передачи питания устройства по сети Ethernet.

Виды концентраторов.

    Начального уровня – это конденсаторы пяти – восьми портовые. Не имеют возможности управления через консольный порт и не позволяют управлять концентраторам подсети. Стоимость устройств низкая.

    Среднего класса – 12,16-24 –х портовые. Имеют консольный порт, порт для подключения BNC для коаксиального кабеля, позволяют управлять сетью и настраивать уровни безопасности.

    CNMP управляемые концентраторы.12, 16, 24, 48 – портов, консольный порт, а так же существует возможность сбора статистики по сети. Так же позволяет обнаруживать ошибки и устранять.

    BNC – концентраторы – это многопортовые повторители для тонких коаксиальных кабелей для применения в сети стандарта 10BASE 2, то есть состоят из BNC конекторов, которые позволяют сегментировать порты, поддерживается работа для длины сегмента 185 метров на каждый порт. На каждый порт может быть подключено 30 узлов.

    10/100 Мбитные концентраторы позволяют подключать устройства со скоростью либо 10, либо 100 мбит.

Hub являются широковещательными устройствами поэтому обеспечение секретности является сложной задачей, но при необходимости доступны следующие средства обеспечения секретности:

    блокировка не используемых портов;

    установка пароля на консольный порт;

    установка шифрования информации на каждом порту.

Современный hub обычно интегрируется в другие устройства. Например, в маршрутизаторы, устройство организации тоннеля.