Urządzenia sieciowe Labolatorium Numer 6

Transkrypt

1 Urządzenia sieciowe Labolatorium Numer 6 Urządzenia sieciowe to wszystkie urządzenia z których korzystamy w czasie transmisji w sieci. Urządzenia sieciowe mogą być róŝne w zaleŝności z sieci jakiej korzystamy czy to przewodowej czy bezprzewodowej jak i zarówno odległości między nimi czy to sieci LAN, MAN, WAN. W zaleŝności od odległości liczba takich urządzeń będzie się rozrastać w związku z odległością a co za tym idzie ilość urządzeń będzie duŝa. Wyspecjalizowane jednostki wymyśliły sposoby schematów opisu w konkretnej sieci ilości jak i rozmieszczenia oraz opisu typów tych urządzeń. Zacznijmy od początku, wraz rozwojem sieci zapotrzebowanie na informacje rosło coraz większe odległości np. uczelnie chciały wymieniać się danymi w konkretnych informacji wersje papierowe zaczęły być uciąŝliwe i stąd zapoczątkowała się idea przesyłu informacji. RównieŜ swoje swój udział zapoczątkowało wojsko które zazwyczaj posiada duŝe ilości nowych technologii. Powracając do tematu mamy duŝą ilość takich urządzeń: modemy, rutery, przełaczniki, repetery, ale równieŝ serwer jest urządzeniem sieciowym itp. Opiszmy sobie parę z tych urządzeń co pozwoli nam zrozumieć lepiej tematykę. Modem Modem (MOdulator-DEModulator) - urządzenie elektroniczne, którego zadaniem jest zamiana danych cyfrowych na analogowe sygnały elektryczne (modulacja) i na odwrót (demodulacja) tak, aby mogły być przesyłane i odbierane poprzez linię telefoniczną (a takŝe łącze telewizji kablowej lub fale radiowe). Jest częścią DCE (Data Communications Equipment), które w całości wykonuje opisane wyŝej czynności. Nieodzowne do współpracy jest DTE (Data Terminal Equipment) i to dopiero stanowi całość łącza przesyłania danych. Dzięki modemowi moŝna łączyć ze sobą komputery i urządzenia, które dzieli znaczna odległość.

2 WyróŜniamy: Modem akustyczny W najstarszych modemach dane były zamieniane na przerywane dźwięki o częstotliwości 5 khz i składały się z przetwornika elektrycznego, głośnika i mikrofonu. W urządzenie to wkładało się zwykłą słuchawkę telefoniczną, która ponownie przetwarzała dźwięki na impulsy elektryczne. W tamtych czasach firmy telefoniczne dopuszczały przesyłanie torem telefonicznym tylko sygnałów o przebiegu sinusoidalnym, co znacznie ograniczało dopuszczalne prędkości transmisji, pierwsze modemy miały prędkość transmisji 300 bodów. Modemy elektryczne Współczesne modemy generują wprost impulsy elektryczne, które przesyłane są bezpośrednio do kabla telefonicznego bez pośrednictwa jakichkolwiek głośników i mikrofonów. Współczesne modemy wykorzystujące sieć telefoniczną nie generują przerywanych dźwięków o stałej częstotliwości lecz sygnał jest kodowany za pomocą modulowanych fal o częstotliwości od 5 do 15 khz. Górna, fizyczna granica szybkości przesyłu informacji od centrali do abonenta przez zwykłe łącze telefoniczne to 56 kb/s, co moŝna osiągnąć za pomocą protokołów takich jak K56Flex i X2. Wartość ta wynika z tego, Ŝe wewnątrz centrali sygnał przesyłany jest cyfrowo w standardzie: poziom - 8 bitów, częstotliwość 8 khz, jeden bit musi być wykorzystany jako zegar i dlatego maksymalna prędkość transmisji jest równa 56 kb/s. Publiczną sieć telefoniczną wykorzystuje się równieŝ do znacznie szybszych połączeń, wymaga to jednak stosowania odpowiednich urządzeń na centrali telefonicznej. Modemy róŝne Inne urządzenia do przesyłania danych cyfrowych w mediach, które pierwotnie lub z głównego załoŝenia nie są cyfrowe takŝe nazywa się modemami. Przykładowo modemy stosuje się do połączeń innych niŝ sieć telefoniczna, jak np. sieć telewizji kablowej, czy łącza dedykowane. Modemy w zaleŝności od rodzajów modemów

3 Modem moŝe być tzw. zewnętrzny, czyli znajdujący się poza komputerem i połączony z nim (lub innym odbiornikiem) przy uŝyciu przewodu (interface : RS-232, USB, LPT, ethernet) oraz charakteryzujący się pełną samodzielnością sprzętową, albo wewnętrzny kiedy mamy do czynienia ze specjalną kartą rozszerzeń montowaną wewnątrz komputera (PCI, ISA), zazwyczaj wykorzystującą w pewnym stopniu procesor komputera. Inną klasyfikację dokonuje się ze względu na medium. WyróŜniamy modemy: telefoniczne (klasyczne i xdsl) kablowe radiowe Rys. Modem pracujący w technologii DSL [2] Rys. Modem kablowy [2] Rys. Modem z technologią 3G GSM jako karta PCMCIA [2]

4 Ruter (trasownik) Rys. Router Linksys BEFSR41 [2] Rys. Router Cisco 7603 [2] Router po polsku ruter, trasownik urządzenie sieciowe pracujące w warstwie modelu OSI, pełniące rolę węzła komunikacyjnego, słuŝącego do rozdzielenia sygnału i rozgałęzienia połączeń internetowych. Proces kierowania ruchem nosi nazwę trasowania, routingu lub rutowania. Trasowanie jest najczęściej kojarzone z protokołem IP, choć procesowi trasowania moŝna poddać datagramy dowolnego protokołu trasowanego np. protokołu IPX w sieciach obsługiwanych przez NetWare (sieci Novell). Budowa rutera Pierwsze routery z lat sześćdziesiątych były komputerami ogólnego przeznaczenia. Choć w roli routerów moŝna uŝywać zwykłych komputerów, to nowoczesne modele są wysoce wyspecjalizowanymi urządzeniami, w których interfejsy sieciowe połączone są bardzo szybką magistralą wewnętrzną. Dodatkowo obecne są w nich elementy takie jak szybka pamięć podręczna czy układy pakujące i rozpakowujące ramki warstwy drugiej (łącza danych), odciąŝające główny procesor przy typowych czynnościach, takich jak przekazywanie pakietów. Wprowadza się teŝ dodatkowe rozwiązania, takie jak zasilanie bateryjne, czy pamięci trwałe zamiast magnetycznych, w celu zwiększenia niezawodności. Nowoczesne routery

5 zaczynają więc przypominać centrale telefoniczne, obie te technologie coraz bardziej się upodabniają. Przełączniki wielowarstwowe 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 na pojedynczym interfejsie. Dla sieci Ethernet są to sieci wirtualne (VLAN), dla sieci ATM czy Frame Relay kanały PVC/SVC (ang. Permanent Virtual Circuit/Switched Virtual Circuit stałe/komutowane kanały wirtualne).jak działa ruter?trasowanie musi zachodzić między co najmniej dwiema podsieciami, które moŝna wydzielić w ramach jednej sieci komputerowej. Urządzenie tworzy i utrzymuje tablicę trasowania, która przechowuje ścieŝki 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. MoŜe być ona dostarczona w sposób statyczny przez administratora, wówczas nosi ona nazwę tablicy statycznej lub moŝe być pozyskana przez sam router od sąsiadujących urządzeń pracujących w trzeciej warstwie, tablice tak konstruowane nazywane są dynamicznymi. Podczas wyznaczania tras dynamicznych router korzysta z róŝnego rodzaju protokołów trasowania i polega przede wszystkim na odpytywaniu sąsiednich urządzeń o ich tablice trasowania, a następnie kolejnych w zaleŝności od zapotrzebowań ruchu, który urządzenie obsługuje Najczęściej uŝywanymi protokołami są. RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS, BGP. Switch (przełącznik) Przełącznik (switche) są inteligentnie pracującymi węzłami sieci LAN. Przełącznik odbiera pakiety z jednego portu, poddaje je filtrowaniu (uruchamia funkcje bridge i sprawdza

6 w CAM adresy MAC) i wysyła do drugiego portu. Klasyczne przełączniki LAN odczytują adresy zawarte w warstwie MAC, dlatego mogą obsługiwać pakiety generowane przez dowolny protokół operujący w warstwie sieciowej modelu OSI. Słowo klasyczne jest tu uŝyte celowo, poniewaŝ przełączniki pracujące w trybie Layer 3 Switching (zwane teŝ przełącznikami trasującymi) mają juŝ dostęp do adresów sieciowych stacji docelowych (czyli w sieciach Internet). Przełączniki LAN pozwalają na budowanie komputerowych sieci lokalnych w oparciu o polityki logiczne i fizyczne, co pozwala na uniezaleŝnienie hostów od połoŝenia geograficznego w sieci LAN (Local Area Network). [3] Bridge (most) Most (bridge) jest inteligentnym urządzeniem w sieci LAN (Local Area Network), pozwalającym na łączenie kilku segmentów sieci LAN. Mosty są zorientowane na adresy fizyczne MAC, oznacza to, Ŝe ich zadaniem jest zapamiętywanie (uczenie się) adresów fizycznych urządzeń w sieci LAN, znajdujących się na kaŝdym porcie mostu i budowanie tablic przekazywania CAM (Content Addressable Memory), w oparciu o które przekazywane są ramki między źródłem a przeznaczeniem. W klasycznej definicji bridge (most) ma tylko dwa porty, natomiast jego bardziej rozbudowana wersja nosi juŝ nazwę przełącznika switch. [3] Hub (koncentrator) Hub w sieci komputerowej jest niczym innym jak wieloportowym regeneratorem, poniewaŝ odbiera dane od podłączonych do niego komputerów i przekazuje je na wszystkie pozostałe porty. Koncentrator jest specyficznym multiplekserem, obsługującym wiele dołączonych do niego kanałów. Kanały mogą najczęściej pracować jednocześnie, a odbierane z nich dane lub sygnały są kierowane do jednego medium fizycznego. Koncentratory są na przykład uŝywane przez firmy telekomunikacyjne podłączające zdalnych uŝytkowników do Internetu, korzystających z usług łącz komutowanych. Koncentrator odbiera z wielu dołączonych do niego modemów sygnały i przesyła je przez jedno szybko pracujące łącze do węzła sieci Internet. Koncentratory są uŝywane w lokalnych sieciach komputerowych do odbierania danych z wielu stanowisk pracy i kierowania ich do kolejnego segmentu sieci. Tego rodzaju koncentrator pracujący w środowisku sieci LAN jest określany mianem huba (Ethernet) lub urządzenia MAU (Media Access Unit) - sieci Token Ring. Granice między

7 poszczególnymi urządzeniami są płynne i np. pracujący w sieci hub jest teŝ koncentratorem, tyle Ŝe wykonującym ściśle określone zadanie. [3] Repeater Repeater (czyli regenerator) jest to urządzenie sieciowe LAN uŝywane do regenerowania lub replikowania sygnałów. Repeater moŝe odtwarzać (czyli przywracać pierwotną postać) sygnały analogowe lub cyfrowe, które są zbyt słabe, aby je dalej transmitować. Repeatery analogowe pełnią najczęściej rolę prostych wzmacniaczy sygnału, podczas gdy regeneratory cyfrowe odbierają dane i po odpowiedniej obróbce kierują je do kolejnego segmentu sieci komputerowej LAN (Local Area Network). Repeater LAN sprzęga w sieci komputerowej poszczególne segmenty sieci LAN, zwiększając w ten sposób jej zasięg. Segmenty te mogą korzystać z róŝnych protokołów lub uŝywać innego systemu okablowania. Regenerator logicznie jest traktowany jako kabel sieciowy. Po prostu regenerator, odbierając sygnały z sieci, wzmacnia je, poprawia ich parametry czasowe czyli regeneruje je. W dzisiejszych sieciach LAN nie wystepują juŝ regeneratory, ich funkcje są juŝ zaimplementowane w inteligentniejszych urządzeniach sieciowych LAN, jakimi są most, przełącznik, router, które na poziomie kaŝdego portu dokonują regeneracji. [3] Nie są to wszystkie urządzenia sieciowe wymieniliśmy tylko te najbardziej znane i najczęściej uŝywane. DuŜą role np. w sieciach bezprzewodowych mają równieŝ punkty nadawcze i odbiorcze róŝnego typu anteny. Odnośnie sieci bezprzewodowych wymienić moŝemy urządzenia typu: Bezprzewodowe karty sieciowe Radiowa karta sieciowa - Do wyboru mamy trzy rodzaje interfejsów: ISA, PCI i PCMCIA oraz USB. KaŜdy z nich ma swoje wady i zalety. Modele ze złączem ISA zazwyczaj pozwalają na własnoręczną konfiguracje parametrów działania adaptera oraz świetnie nadają się do starszych komputerów, w których kaŝdy slot PCI jest na wagę złota. Jeśli chodzi o karty PCI to są one zgodne ze standardem Plug&Play co jest waŝne dla początkujących uŝytkowników sprzętu. Ponadto naleŝy mieć na względzie iŝ większość nowych płyt głównych prócz AGP posiada tylko i wyłącznie złącza PCI, więc jeśli ktoś zamierza rozwijać swoją konfigurację, rozsądniejszą alternatywą jest właśnie ten standard. USB do którego przyłącza się odpowiedni terminal jest bardzo wygodnym i prostym rozwiązaniem. UmoŜliwia nam w bardzo prosty sposób przyłączenie się do sieci bezprzewodowej. [2]

8 Punkty Dostępu Access Point - Punkt dostępowy pozwala na podłączanie wielu klientów bezprzewodowych oraz łączenie sieci Ethernet bez Ŝadnych dodatkowych urządzeń (po zastosowaniu anten zewnętrznych na duŝe odległości), mogą pracować takŝe w funkcji BRIDGE i przedłuŝać zasięg radiolinii. Punkty dostępu posiadają szereg dodatkowych funkcji. Bardzo waŝną cechą jest moŝliwość konfiguracji poprzez dedykowane oprogramowanie SNMP oraz WWW przy czym warto dodać, Ŝe oprogramowanie do zarządzania przez SNMP w przypadku problemów z łącznością sprawdza się o wiele lepiej. Punkty dostępu umoŝliwiają autoryzacje uŝytkowników poprzez listę MAC która modyfikuje administrator. Pozwala to na pracę jedynie autoryzowanym uŝytkownikom czyli tym których adres MAC znajduje się na access liście punktu dostępu. Najczęściej pozwalają na przyłączenie do 50 klientów. Gdy chcemy zwiększyć liczbę uŝytkowników musimy zastosować drugi punkt dostępu. [2] Anteny W transmisji radiowej sygnał z nadajnika jest przesyłany kablem antenowym do anteny, gdzie następuje jego wypromieniowanie w przestrzeń. W zaleŝności od typu anteny sygnał moŝe być nadawany z taką samą mocą we wszystkich kierunkach lub teŝ moŝe zostać skupiony w węŝszej wiązce wypromieniowanej w wybranym kierunku. Emisję sygnału z anteny najlepiej opisuje tzw. charakterystyka anteny przedstawiana zwykle w postaci trójwymiarowej bryły która zawiera wypromieniowaną wiązkę. Charakterystyka anteny ma duŝy wpływ na zysk energetyczny anteny. Zysk ten, mierzony w decybelach [db] określa ile razy silniej antena promieniuje sygnał wzdłuŝ osi zwanej kierunkiem promieniowania w stosunku do promieniowania anteny teoretycznej, która jest pojedynczym punktem promieniującym sygnał z taką samą mocą we wszystkich kierunkach. Anteny szerokokątne (o szerokości wiązki większej niŝ 60 stopni) i dookólne (szerokość wiązki 360 stopni) najlepiej nadają się do stacji bazowych w sieciach typu "punkt-wielopunkt", które muszą swoim zasięgiem "pokryć" wybrany obszar np. halę magazynową, port, lotnisko itp. Anteny kierunkowe są uŝywane przede wszystkim do pojedynczych łącz radiowych o większym zasięgu tzw. radiolinii. [2] KaŜde z wymienionych poniŝej urządzeń ma inny swoje zadanie pamiętając o odpowiednim uŝyciu kaŝdego z nich jesteśmy w stanie zbudować kaŝdą sieć czy to przewodową czy teŝ bez. Nie wyobraŝamy sobie juŝ w dzisiejszych czasach w dobie Internetu sieci bez na przykład rutera jest praktycznie to niemoŝliwością. Nasuwa się za tym myśl Ŝe kaŝda sieć bez urządzeń sieciowych jest nie realna do stworzenia. Szczególną rolę do odegrania mają tutaj

9 administratorzy sieci do nich naleŝy dobór urządzeń sieciowych i ilości jak i specyfikacja do odpowiedniej sieci jak i ilości uŝytkowników. KaŜdy z nas korzystają w jakimkolwiek miejscu z jakiejkolwiek sieci nawet nie uzmysławiając sobie korzysta z urządzeń sieciowych staje się to oczywiste. Jak moŝemy stwierdzić nasze urządzenia spełniają rolę ogniwa moŝe małego w budowaniu całej sieci ale za razem bardzo potrzebnego. [1] [1] Budowa sieci komputerowych na przełącznikach i routerach Cisco Autor: Adam Józefiok [2] [3] Opracował: Adam Kaltenbek