LAN 1 Urządzenia sieciowe host urządzenie końcowe umożliwiające połączenie z siecią może istnieć bez sieci urządzenie sieciowe sprzęt podłączony bezpośrednio do segmentu sieci jest koncentratorem połączeń kablowych zapewnia transport dla danych pomiędzy urządzeniami końcowymi (hostami) steruje przesyłaniem danych zapewnia konwersję pomiędzy formatami danych przykłady: przełącznik (switch), router, wtórnik (repeater), koncentrator (hub), most (bridge), urządzenia działające w sieci rozległej obecnie prawie wyłącznie używa się następujących urządzeń sieciowych karta sieciowa (NIC) w hoście przełącznik (warstwa 2) router przełącznik warstwy 3
LAN 2 KARTA SIECIOWA (NIC Network Interface Card) urządzenie sieciowe przyłączające host do medium sieci działa w warstwie 2 modelu OSI każda karta sieciowa posiada unikalny numer zwany adresem sprzętowym lub adresem MAC - adres ten jest potrzebny w procesie sterowania transferem danych w sieci wybór karty sieciowej musi opierać się na następujących informacjach: o typ magistrali systemowej (np. PCI) o topologia sieci (gwiazda, magistrala, pierścień) o typ medium (skrętka, światłowód, kabel koncentryczny) o pasmo (1-10.000 Mbps) większość kart sieciowych może pracować w trybie pełnodupleksowym (FDX) PRZEŁĄCZNIK urządzenie warstwy drugiej modelu OSI koncentruje połączenia hostów (PC, laptopy, serwery) lub innych urządzeń sieciowych do sieci przełącza ramki Ethernetowe na podstawie docelowego adresu MAC obecnie używane powszechnie (zastąpiły koncentratory=huby) wszystkie porty przełącznika należą do jednej domeny rozgłaszania każdy port przełącznika stanowi jedną domenę kolizyjną (nazywaną mikrosegmentem), domeny te są dwu-punktowe (port przełącznika - port innego urządzenia np. hosta), co eliminuje kolizje lokalne jeden przełącznik tworzy tyle domen kolizyjnych ile jest podłączonych portów (nie przeładowany) przełącznik zapewnia takie samo (nominalne) pasmo na wszystkich podłączonych portach (hub dzielił pasmo pomiędzy porty) jako urządzenie pośredniczące jest przezroczyste dla urządzeń do niego podłączonych tzn. ramka trafiająca do przełącznika nie jest ponownie opakowywana w inne adresy MAC na porcie wyjściowym operacje zalewanie (flooding), inaczej rozgłaszanie jeśli adres MAC celu nie jest przypisany do żadnego portu przełącznika, albo adres MAC jest grupowy, przełącznik wysyła ramkę do każdego portu oprócz portu, z którego ramka przyszła uczenie (learning) przy każdej transmisji ramki przełącznik zapamiętuje adres źródłowy MAC na porcie, na którym ramka ta się pojawiła na danym porcie może być wiele przypisanych adresów MAC zestaw par: adres MAC-numer portu zapisywany jest w tablicy przełączania
LAN 3 przesyłanie (forwarding) inaczej kopiowanie wyuczony przełącznik przełącza ramkę według adresu MAC celu tylko na ten port, do którego adres ten jest przypisany filtrowanie (filtering), inaczej blokowanie polega na braku przesyłania ramki do portów, do których nie przypisano adresu MAC, do którego kierowana jest ramka jeśli adres MAC źródła i celu są przypisane do tego samego portu, ramka jest odrzucana przełączanie przełącznik przetwarza wiele ramek równolegle tablica przełączania to szybka pamięć CAM (Content Addressable Memory) praca CAM: danymi wprowadzanymi jest adres MAC, na wyjściu otrzymujemy adres (numer) portu, do którego adres ten jest przyporządkowany duża szybkość CAM jest możliwa przy użyciu układów ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), składających się z bramek logicznych, które mogą zostać dowolnie zaprogramowane układy ASIC pozwalają zaimplementować algorytmy programowe sprzętowo zapewnia to szybkie przełączanie technika (niektóre) przełączniki można łączyć kaskadowo służą do tego dodatkowe szybkie porty np. gigabitowe (tzw. porty uplink) rozwiązanie takie można wykorzystać do dystrybucji sygnału z głównego punktu dystrybucyjnego do pośrednich przełączniki mogą obsługiwać różne technologię: 10 Mbps, 100 Mbps, 1000 Mbps, zazwyczaj w trybie pełnego dupleksu (FDX) VLAN przełącznik może definiować wirtualne sieci lokalne (VLAN) każda sieć VLAN może mieć przypisane porty każda sieć VLAN definiuje swoją tablicę przełączania i jest oddzielną domeną rozgłaszania routing pakietów pomiędzy sieciami VLAN jest możliwy tylko przez urządzenie warstwy 3 OSI
LAN 4 ROUTER router jest urządzeniem warstwy 3 modelu ISO OSI warstwa 1 OSI: jest fizycznie podłączony do medium transmisyjnego i wprowadza/odbiera ramki do/z medium, regeneruje sygnały, koncentruje połączenia, adaptuje różne formaty transmisji danych, kontroluje transmisję danych warstwa 2 OSI: hermetyzuje pakiety w ramkach warstwa 3 OSI: segmentuje domenę rozgłoszeniową operacje routera router łączy różne segmenty sieci router routuje (wybiera drogę do sieci docelowej) według adresu IP celu IP celu jest kluczem do tabeli routingu zwracana jest najlepsza ścieżka do celu (w tym interfejs, przez który pakiet ten ma wyjść lub adres IP następnego routera) zasada działania każde przejście pakietu przez router powoduje wyjęcie pakietu z ramki warstwy 2 OSI na interfejsie wejściowym oraz powtórną enkapsulację (hermetyzację) na interfejsie wyjściowym router przekazuje (forward) pakiet na interfejs (port) do tzw. następnego przeskoku, w stronę sieci docelowej przekazywanie pakietów odbywa się na podstawie adresu docelowego IP tablicę, w której zapisane są adresy sieci (prefiksy) i odpowiadające im adresy następnego przeskoku (lub nazwy interfejsów) nazywa się tablicą routingu router buduje tablicę routingu (trasowania) poprzez wymianę informacji routingu z innymi routerami za pomocą protokołów routingu (routing dynamiczny) lub przez wpisy administratora (routing dynamiczny) aby określić optymalną ścieżkę do celu router używa metryk (metryka to inaczej koszt dotarcia do celu)
LAN 5 sieci rozległe (WAN) router może być przyłączony do sieci rozległej pozwala to łączyć sieci lokalne na dużych odległościach router używa interfejsów szeregowych kiedy router podłączony jest bezpośrednio do operatora usług albo do urządzenia CSU/DSU, które zapewnia sygnał zegarowy; router pracuje jak urządzenie DTE jeśli łączymy ze sobą dwa routery, jeden z nich musi być urządzeniem taktującym DCE a drugi urządzeniem DTE o DTE: urządzenie sieciowe będące punktem końcowym sieci rozległej (WAN) u użytkownika o DCE: urządzenie sieciowe zazwyczaj po stronie operatora/usługodawcy sieciowego, dostarcza sygnał zegarowy dla synchronizacji łącza (CSU/DSUchannel/data service unit) sieci lokalne (LAN) router używa interfejsów (najczęściej) Ethernet w sieci lokalnej router dostarcza usług translacji adresów sieciowych na adresy fizyczne i odwrotnie (ARP i RARP) oraz może dzielić sieć lokalną na podsieci router ogranicza tzw. zalew rozgłoszeniowy (broadcast storm) do jednej domeny rozgłoszeniowej tej, w której znajduje się źródło rozgłoszenia hosty rozdzielone przez router znajdują się w różnych domenach kolizyjnych i rozłoszeniowych korzyści z segmentacji sieci za pomocą routera segmentacja domeny rozgłoszeniowej bezpieczeństwo zarządzanie siecią przełącznik warstwy 2 router warstwy 3 szybkość większa mniejsza adresowanie fizyczne (MAC) logiczne (IP) rozgłoszenia przepuszcza blokuje bezpieczeństwo mniejsze większe
LAN /urządzenia 6 urządzenia sieciowe obecnie rzadko spotykane ADAPTER zamienia jeden typ sygnału lub złącza na inny warstwa 1 OSI WTÓRNIK regeneruje sygnał zniekształcony przez straty tłumienne w medium (nie kopiuje preambuły, ale generuje nową) warstwa 1 OSI posiada 2 porty wejściowy i wyjściowy dla standardu Ethernet 10 Mbps obowiązuje reguła czterech wtórników (Four Repeater Rule): pomiędzy hostami w sieci lokalnej nie mogą być więcej niż cztery wtórniki (dla ograniczenia czasu potrzebnego na przejście przez wtórnik zbyt długi czas przejścia sygnału przez całą sieć zwiększa liczbę tzw. późnych kolizji (late collisions), co ma negatywny wpływ na wydajność sieci) wtórnik powiększa rozmiar domeny kolizyjnej hosty rozdzielone wtórnikami są w tej samej domenie kolizyjnej wtórniki są obecnie nie używane (nie używa się już technologii 10BASE2, 10BASE2) KONCENTRATOR warstwa 1 ISO OSI koncentrator jest nazywany wtórnikiem wieloportowym (4-24 porty) koncentrator zamienia fizyczną topologię sieci z magistrali, gdzie każdy host jest podłączony bezpośrednio do kabla, na topologię gwiazdy koncentrator nie może być używany w trybie pełnodupleksowym (FDX) koncentrator łączy grupę hostów taka grupa hostów jest widziana w sieci jako pojedyncza całość sygnał pojawiający się na jednym z portów jest elektrycznie powielany na wszystkie pozostałe porty (oprócz portu, z którego przyszedł) znaczenie rozszerza długość medium (pozytywne) zwiększa liczbę segmentów Ethernet, ale powiększa rozmiar domeny kolizyjnej: im więcej hostów jest podłączonych do koncentratora, tym prawdopodobieństwo kolizji w sieci jest większe, zatem mniejsza jest wydajność sieci (negatywne) obecnie koncentratorów nie używa się, ponieważ zwiększają rozmiar domeny kolizyjnej i nie zachowują pasma (a popularne przełączniki są tanie)
LAN /urządzenia 7 rodzaje koncentratorów koncentrator bierny o służy tylko jako punkt fizycznego podłączenia do wspólnego medium o nie regeneruje sygnału i nie potrzebuje zasilania koncentrator aktywny o wzmacnia sygnał przed podaniem go do innych portów, nie kopiuje preambuły, ale generuje nową o wymaga zasilania koncentrator inteligentny o pracuje jak koncentrator aktywny o zawiera mikroprocesor i oprogramowanie diagnostyczne o jest droższy niż koncentrator aktywny, ale jest przydatny w sytuacjach diagnozowania błędów kolizje fragment kolizyjne są rozszerzone do minimum 96 bitów po wykryciu kolizji koncentrator generuje na każdym porcie sygnał zagłuszania (jam) wzór zagłuszania jest wyspecyfikowany (IEEE): pierwsze 62 bity (z 96) to 10101010 wtórnik może przetwarzać do 32 kolejnych kolizji MOST urządzenie warstwy 2 OSI most jest prekursorem przełącznika - działa jak przełącznik, ale ma tylko dwa porty tworzy dwie domeny kolizyjne, ale nie ma wpływu na domenę rozgłoszeniową funkcją mostu jest filtracja ruchu w LAN: ruch lokalny jest utrzymywany w danym segmencie sieci, a ruch przeznaczony do innych obszarów sieci jest kierowany poza segment sieci filtracja ruchu odbywa się na podstawie adresu MAC hosta docelowego jak w przełączniku most uczy się i podejmuje decyzje jak przełącznik most nie ma zaawansowanych funkcji przełącznika np. nie da się utworzyć VLAN ów
LAN /urządzenia 8 domena kolizyjna to obszar (zakres urządzeń sieciowych i hostów), w którym, jeśli dwa urządzenia próbują jednocześnie transmitować dane nastąpi kolizja domena rozgłoszeniowa to obszar (zakres urządzeń sieciowych i hostów), w którym rozchodzi się (nie jest blokowane) rozgłoszenie przykład rozgłoszenia: żądanie protokołu ARP, poszukiwanie serwera DHCP, żądanie translacji adresów DNS przykład sieci opartej na koncentratorach: pojedyncza domena kolizyjna zasada przepływu danych przez sieci lokalne: