Аппаратные компоненты компьютерных сетей

1.

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ,
СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Санкт – Петербургский государственный университет телекоммуникаций
им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»
Специальность: 09.02.07 «Информационные системы и программирование»
ОП.11 КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ
Преподаватель
Рожков А.И.
Санкт-Петербург 2024

2.

Лекция. Аппаратура компьютерных сетей
План занятия:
1. Концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы,
назначение, основные функции и параметры.
шлюзы,
их

3.

1. Концентраторы,
мосты,
коммутаторы,
маршрутизаторы, шлюзы, их назначение,
основные функции и параметры.
Концентратор, хаб, повторитель (hub) – сетевое устройство,
которое объединяет несколько сегментов сети и повторяет
сигналы, полученные из одного сегмента на все другие сегменты.
Для подключения каждого сегмента используются разъемы,
которые называются портами. Портов может быть от 4 до 48 и
более.

4.

Концентраторы работают на физическом уровне модели OSI,
т.е. обрабатывают электрические сигналы, но не МАС-адреса.
Концентратор получает данные через один порт, а затем
отправляет эти данные через все другие порты. Концентратор
увеличивает дальность сети, поскольку он регенерирует
электрический сигнал.
При использовании концентраторов возникают проблемы
низкой производительности и безопасности – каждый кадр,
отправленный в сеть, попадает всем узлам сети, даже тем,
которым кадр не предназначен.
Концентраторы
относятся
к
устаревшим
устройствам,
в
современных
сетях
они
не
используются,
т.к.
концентраторы
вытеснены
более
совершенными
устройствами – коммутаторами.

5.

Мосты (bridge) используются для разбивки LAN-сети на
сегменты. Мосты регистрируют все устройства, присутствующие
в каждом сегменте. Мост может фильтровать сетевой трафик
между сегментами LAN. Это помогает уменьшить объем трафика
между устройствами. Например, как показано на рисунке, если
компьютеру А нужно отправить задание печати на принтер, то трафик
не будет перенаправляться в сегмент 2. Однако этот трафик с
заданием печати также будет получен сервером.

6.

Коммутатор,
свитч
(switch)
–
сетевое
устройство,
объединяющее сегменты сети и передающее кадры только в
необходимые сегменты.
Таким образом, кадр, попавший на один из портов
коммутатора, будет передан только на тот порт, к которому
присоединен сегмент сети с находящимся в нем узломприемником данного кадра. В этом заключается основное отличие
коммутаторов от концентраторов.

7.

Коммутатор работает на физическом и канальном уровнях
модели OSI и умеет считывать МАС-адреса кадров. Коммутатор не
нужно отдельно настраивать и сообщать ему, в каком сегменте какой
компьютер находится, обнаружение узлов происходит автоматически.
В
нем
хранится
таблица
соответствия «порт – МАС-адрес» и
работает т. н. «алгоритм прозрачного
моста»:
коммутатор
отслеживает
прохождение всех кадров через свои
порты
и
считывает
МАС-адреса
источников кадров. Если на какой-то
порт пришел кадр с определенным МАСадресом,
значит
этот
МАС-адрес
записывается
в
таблице
как
принадлежащий данному порту.

8.

В крупных сетях сетевые администраторы обычно используют
управляемые коммутаторы. Они поддерживают дополнительные
функции, настраиваемые сетевым администратором для повышения
функциональности сети и для обеспечения ее безопасности.
Например, для управляемого коммутатора можно настраивать VLAN и
защиту портов.
Для домашних сетей и сетей небольших компаний управляемые
коммутаторы могут быть излишне сложными и дорогими. Вместо них
вполне могут использоваться неуправляемые коммутаторы. Такие
коммутаторы обычно не используют интерфейс управления. Их
достаточно просто подключить к сети, и они будут выполнять ее
микросегментацию.

9.

Маршрутизатор (router) – сетевое устройство, объединяющее
подсети составной сети и решающее задачу маршрутизации на
сетевом уровне модели OSI.
У маршрутизатора также есть таблица соответствия «порт–
адрес», которая называется таблицей маршрутизации, но
используются не МАС-адреса, а IP-адреса.

10.

Маршрутизаторы могут выполнять все функции коммутатора
или точки беспроводного доступа. Маршрутизаторы используют IPадреса для пересылки данных в другие сети. В крупных сетях
маршрутизаторы подключаются к коммутаторам, которые в свою
очередь подключены к локальным сетям, как, например,
маршрутизатор, показанный на рисунке. Маршрутизатор выступает в
качестве шлюза для работы с внешними сетями.

11.

Маршрутизатор, показанный в левой части рисунка на предыдущем
слайде,
также
называют
многоцелевым
устройством
или
интегрированным маршрутизатором. Он включает в себя коммутатор и
беспроводную точку доступа. Для некоторых сетей удобнее приобрести
и настроить одно устройство, выполняющее все нужные функции, чем
отдельные устройства для выполнения разных функций. Это особенно
актуально для домашних сетей или сетей небольших предприятий.
Многофункциональные устройства также могут включать в себя модем
для выхода в сеть Интернет.

12.

Сетевым шлюзом (networking gateway или просто gateway)
называют аппаратное или программное обеспечение либо их
комбинацию,
обеспечивающую
передачу
данных
между
несовместимыми прикладными программами или между сетями,
использующими различные протоколы. Другими словами это
точка входа в другую сеть, которая выполняет функции
маршрутизации и управления трафиком.
Сетевые шлюзы обеспечивают передачу информации из одной сети
в другую. Если эти сети оказываются гетерогенными (гетерогенная
сеть — это сеть, которая состоит из подсетей, работающих в
разных стандартах и по разным технологиям), то информацию
недостаточно просто передать, ее необходимо преобразовать к виду,
используемому в сети, куда эта информация направляется.

13.

Существует несколько типов шлюзов, которые применяются в
различных сетевых конфигурациях:
• Роутер — это наиболее распространенный тип шлюза, который
связывает несколько сетей и выполняет функции маршрутизации и
управления трафиком.
• Фаервол — это шлюз, который обеспечивает защиту сети от
внешних угроз и контролирует трафик на основе заданных правил.
Он может блокировать доступ к определенным сайтам и сервисам,
фильтровать пакеты данных по IP-адресам, протоколам и другим
параметрам.
• Прокси-сервер (proxy-server, от англ, рroху — уполномоченный,
заместитель, доверенное лицо, передача полномочий) — это шлюз,
который выполняет функцию обработки и пересылки запросов
пользователей в сети. Он может кэшировать некоторые данные,
фильтровать
нежелательный
контент
и
улучшать
производительность сети.

14.

Примеры шлюзов сети:
Сервер предприятия — это шлюз, который связывает локальную
сеть офиса с внешним миром. Он используется для управления
трафиком, фильтрации содержимого и обеспечения безопасности сети.
Сетевой мост — это шлюз, который связывает две локальные сети
и позволяет им обмениваться данными. Он может использоваться,
например, для связи двух отделов одной компании.
Интернет-шлюз — это шлюз, который связывает локальную сеть с
Глобальной Сетью. Он обеспечивает соединение с Интернетом и
управляет трафиком, например, блокирует нежелательные сайты и
сервисы.

15.

Аппаратные межсетевые экраны (брандмауэр, файрволл)интегрированный
маршрутизатор
может
также
служить
аппаратным межсетевым экраном. Аппаратные межсетевые
экраны защищают данные и оборудование в сети от
несанкционированного доступа.
Аппаратный
межсетевой
экран
располагается
между
двумя или более сетями,
как показано на рисунке.
Он
не
использует
ресурсы
компьютеров,
которые
защищает,
следовательно,
не
влияет
на
производительность
обработки данных.

16.

Межсетевые экраны разрешают или запрещают прохождение
пакетов в сетевые сегменты, используя различные технологии
контроля, в том числе списки контроля доступа (Access Control
List, ACL). Список контроля доступа - это файл, используемый
маршрутизатором, в котором содержатся правила, касающиеся
трафика данных между сетями.

17.

Контрольные вопросы
1. Что такое концентратор и его назначение?
2. Что такое мост и его назначение?
3. Что такое коммутатор и его назначение?
4. Что такое маршрутизатор и его назначение?
5. Что такое сетевой шлюз и его назначение?
6. Что такое межсетевой экран и его назначение?