лекция 5 адаптеры

1.

Лекция. Коммуникационное
оборудование сетей.
План занятия:
1. Сетевые адаптеры. Функции и характеристики сетевых адаптеров.
2. Классификация сетевых адаптеров.
3. Драйверы сетевых адаптеров.
4. Установка и конфигурирование сетевого адаптера.
5. Концентраторы, мосты, коммутирующие мосты, маршрутизаторы,
шлюзы, их назначение, основные функции и параметры

2. Технические средства коммуникаций составляют кабели (экранированная и неэкранированная витая пара, коаксиальный,

оптоволоконный), коннекторы и терминаторы,
сетевые адаптеры, повторители, разветвители,
мосты, маршрутизаторы, шлюзы, а также
модемы, позволяющие использовать
различные протоколы и топологии в единой
неоднородной системе.

3.

Сетевые адаптеры. Функции и характеристики сетевых
адаптеров.
Сетевой адаптер (сетевая карта,
сетевая плата, NIC) — это устройство,
которое позволяет компьютеру, ноутбуку
или серверу подключаться к сети. Без
него доступ в локальную сеть или
интернет невозможен.
Как и любой контроллер компьютера,
сетевой адаптер работает под
управлением драйвера операционной
системы, и распределение функций
между сетевым адаптером и драйвером
может изменяться от реализации к
реализации.
Современные материнские платы имеют
встроенную сетевую карту.
3

4.

Некоторые функции сетевых адаптеров:
Обеспечение доступа. Устройство обеспечивает физическое
подключение устройств к локальной сети и интернету через порт (для
кабеля) или антенну (для Wi-Fi).
Преобразование данных. Адаптер преобразует цифровые данные из
компьютера в сигналы, а затем выполняет обратное преобразование
для входящих данных.
Буферизация. Для согласования скоростей пересылки данных в
адаптер или из него со скоростью обмена по сети используются
буфера. Во время обработки в сетевом адаптере, данные хранятся в
буфере. Буфер позволяет адаптеру осуществлять доступ ко всему
пакету информации. Использование буферов необходимо для
согласования между собой скоростей обработки информации
различными компонентами ЛВС.
Формирование пакета. Сетевой адаптер должен разделить данные на
блоки в режиме передачи (или соединить их в режиме приема) данных
и оформить в виде кадра определенного формата.
4

5.

Некоторые функции сетевых адаптеров:
Передача или прием импульсов. В режиме передачи закодированные
электрические импульсы данных передаются в кабель (при приеме
импульсы направляются на декодирование).
Уникальная идентификация. У каждой карты есть уникальный MACадрес, который не меняется. Он нужен, чтобы другие сетевые
устройства в локальной сети точно знали, кому отправлять данные.
Обеспечение безопасности. Сетевой адаптер может выполнять
функции по обеспечению безопасности в сети, например, фильтрацию
трафика, шифрование данных, управление доступом путём
использования аутентификации пользователей.
Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением
способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть
из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.
5

6.

Некоторые характеристики сетевых адаптеров:
Скорость передачи данных. Например, мегабитные адаптеры
поддерживают скорость до 100 Мбит/с, гигабитные — до 1 Гбит/с и
выше.
Типы интерфейсов. наиболее распространенные для проводных
это RJ-45, а для беспроводных – USB или PCIe.
Пропускная способность — максимальное количество данных,
которое сетевая карта может передавать за определённое время.
Количество портов. Карты часто имеют один порт, но в некоторых
ситуациях требуется одновременное подключение различных
устройств.
Энергопотребление — сетевые карты способны потреблять
различное количество энергии в зависимости от их типа,
функциональности и режима работы.

7.

Классификация сетевых адаптеров.
Различают:
Интегрированные (встроенные) —
распаяны прямо на материнской плате.
Это стандарт для многих компьютеров и
ноутбуков.
Дискретные (PCI-Express) —
отдельные платы, которые вставляются
в слот PCIe на материнской плате. Их
используют, когда нужно получить более
высокую скорость (например, 2,5, 5 или
10 Гбит/с) или если встроенная карта
вышла из строя.
Внешние (USB) — маленькие
адаптеры, подключаемые через USBпорт. Это вариант для тонких ноутбуков,
в которых нет Ethernet-порта, или для
быстрого подключения к сети без
разборки компьютера.
7

8.

Классификация сетевых адаптеров.
По типу подключения. Выделяют внутренние и внешние адаптеры.
По типу передачи данных. Различают проводные (Ethernet), беспроводные (WiFi) и оптические адаптеры.
По интерфейсам шин. Например, ISA, PCI, PCI-X, PCIe.
По типу портов. Выделяют оптический (с оптоволоконным кабелем), AUI (с
толстым коаксиальным кабелем), BNC (с тонким коаксиальным кабелем) и RJ-45
(с кабелем витой пары) адаптеры.
По скоростям передачи. Адаптеры делятся на группы в зависимости от скорости
передачи информации: для малых локальных сетей (от 10 до 100 Мбит/с),
средних по размеру сетей (до 1 Гбит/с), больших компаний и центров обработки
информации (от 10 Гбит/с).
По направлению использования. Различают адаптеры для ПК и для сервера.
8

9.

Классификация сетевых адаптеров.
Также существует виртуальный сетевой адаптер — не отдельное устройство, а
условный интерфейс, который работает на базе приложения или программного
обеспечения в операционной системе ПК.
Суть работы виртуального сетевого адаптера аналогична его физическому
эквиваленту. Однако, если для каждой физической машины требуется
собственный интернет-адаптер, то для виртуальных машин достаточно только
одной сетевой карты, что значительно упрощает конфигурацию виртуальной сети.
При этом ИТ-инженер может настроить это программное обеспечение таким
образом, чтобы адаптировать работу системы под индивидуальные потребности.
Так, например, для виртуальных машин выстраивают взаимодействие на
канальном уровне – привязывают их к статическим или динамическим IPадресам, которые в рамках VLAN могут быть отдельными или частично
перекрываться. Также можно настроить нюансы подключения к сети – выбрать
маски подсети, шлюзы и другие параметры, которые влияют на
производительность ИТ-системы и защищенность данных.
9

10.

Драйверы сетевых адаптеров.
Последние типы сетевых адаптеров поддерживают Plug and Play (вставляй и
работай) технологию. Если сетевую карту установить в компьютер, то при первой
загрузке система определит тип адаптера и запросит для него драйверы.
Драйвер сетевого адаптера — это программа, которая обеспечивает
взаимодействие между сетевой картой (NIC) и операционной системой. Она
позволяет системе эффективно обрабатывать сигналы и отправлять данные,
распределять ресурсы памяти, обрабатывать пакеты.
Без драйвера работоспособность сетевого оборудования нарушается, и
компьютер не может подключиться к интернету или локальной сети.
Для каждой модели сетевой карты требуется специальный драйвер. Также
существуют программы для автоматического обновления драйверов, например
Driver Booster, Snappy Driver Installer, DriverPack Solution.
10

11.

Драйверы сетевых адаптеров.
Некоторые типы драйверов, которые входят в стандарт NDIS
(Network Driver Interface Specification):
Минипорт-драйверы — драйверы адаптера. Функции: инициализация
устройства, создание, включение, выключение и удаление сетевых
подключений, выдача клиенту или изменение параметров адаптера,
отправка пакетов, получение пакетов, оповещение ОС о состоянии
адаптера, перезагрузка и остановка адаптера.
Промежуточные драйверы — организуют «справедливый» доступ
разных клиентских программ к адаптерам, фильтруют и перехватывают
трафик, маршрутизируют пакеты из одной сети в другую, если эти сети
различаются.
Драйверы протоколов — выделяют ресурсы для соответствующих
пакетов, копируют данные приложений в пакеты и передают их драйверам
нижнего уровня.
11

12.

Установка сетевого адаптера на примере Windows 98 .
Убедитесь, что компьютер выключен. После этого откройте корпус компьютера и осмотрите
его внутренности на предмет подходящих слотов (монтажных разъемов). Выбрав один из них,
выньте заглушку напротив него и вставьте в свободное гнездо сетевую плату.
После включения питания Windows 98 найдет новый сетевой адаптер и, попросив вставить
инсталляционный диск и диск с драйверами для сетевого адаптера, скопирует необходимые
файлы на жесткий диск.
После того как ваш адаптер успешно обнаружен и инсталлирован, Windows 98 автоматически
инсталлирует другие сетевые компоненты: протоколы NetBEUI и IPX/SPX, а также компоненты
«Клиент для сетей Microsoft» и «Клиент для сетей NetWare». Для работы сети под
управлением Windows протокол IPX/SPX и «Клиент для сетей NetWare» не требуются, и
поэтому их следует удалить. «Клиент для сетей NetWare» удаляется автоматически вместе с
IPX/SPX.
Для удаления протокола выполните следующие действия: Нажмите на кнопку «Пуск» и
выберите пункт главного меню «Пуск-> Настройка->Панель Управления->Сеть>Конфигурация->Удалить выбранный протокол».
12

13.

Конфигурирование сетевого адаптера на примере Windows 98.
В диалоговом окне «Сеть», на вкладке
«Конфигурация» (рис.1), щелкните на сетевом
адаптере в списке инсталлированных
компонентов. Затем на кнопке «Свойства».
В появившемся диалоговом окне свойств
адаптера, на вкладке «Тип драйвера», убедитесь,
что установлена опция «Драйвер NDIS для
расширенного режима (32/16 разрядов)».
Перейдите на вкладку «Привязка» и убедитесь,
что к адаптеру привязан протокол NetBEUI.
По завершении конфигурации щелкните на кнопке
«ОК».
13

14.

Концентраторы, мосты, коммутирующие мосты, маршрутизаторы,
шлюзы, их назначение, основные функции и параметры.
Для решения проблемы межсетевого
взаимодействия изготовителями
оборудования предлагаются различные
интерфейсные устройства - повторители
(repeater), мосты (bridge), маршрутизаторы
(router), мосты/маршрутизаторы
(bridge/router) и шлюзы (gateway).
Основное различие между этими
устройствами состоит в том, что
повторители действуют на 1-м
(физическом) уровне в соответствии с
моделью OSI/ISO, мосты - на 2-м уровне,
маршрутизаторы - это устройства, которые
действуют на 3-м (сетевом) уровне, а
шлюзы - на 4-7 уровнях, как показано на
рисунке.
14

15.

Повторители, их назначение, основные функции и
параметры.
Основная функция повторителя (repeater),
как это следует из его названия – повторение
сигналов, поступающих на один из его
портов, на всех остальных портах (Ethernet)
или на следующем в логическом кольце
порте (Token Ring, FDDI) синхронно с
сигналами-оригиналами.
Повторитель улучшает электрические
характеристики сигналов и их синхронность,
и за счет этого появляется возможность
увеличивать общую длину кабеля между
самыми удаленными в сети станциями.
Таким образом, функции репитера
заключаются в физическом разделении
сегментов сети и обеспечении
восстановления пакетов, передаваемых из
одного сегмента сети в другой.
15

16.

Концентраторы, их назначение, основные функции и параметры.
Многопортовый повторитель часто называют
концентратором (hub, concentrator), что
отражает тот факт, что данное устройство
реализует не только функцию повторения
сигналов, но и концентрирует в одном
центральном устройстве функции объединения
компьютеров в сеть. Практически во всех
современных сетевых стандартах
концентратор является необходимым
элементом сети, соединяющим отдельные
компьютеры в сеть.
В зависимости от числа рабочих станций
применяют пассивные и активные
концентраторы. Активные hub содержат
усилитель для подключения от 4 до 32 рабочих
станций, пассивный являются исключительно
разветвительным устройством (максимум на
три рабочие станции).
16

17.

Мосты, коммутирующие мосты, их назначение, основные
функции и параметры.
17

18.

Мосты, коммутирующие мосты, их назначение, основные
функции и параметры.
Мост (bridge), а также его быстродействующий функциональный аналог – коммутатор
(switching hub), делит общую среду передачи данных на логические сегменты.
Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов
(отрезков кабеля) с помощью одного или нескольких концентраторов. Каждый логический
сегмент подключается к отдельному порту моста/коммутатора. При поступлении кадра
на какой-либо из портов мост/коммутатор повторяет этот кадр, но не на всех портах, как
это делает концентратор, а только на том порту, к которому подключен сегмент,
содержащий компьютер-адресат.
Разница между мостом и коммутатором состоит в том, что мост в каждый момент
времени может осуществлять передачу кадров только между одной парой портов, а
коммутатор одновременно поддерживает потоки данных между всеми своими портами.
Другими словами, мост передает кадры последовательно, а коммутатор параллельно.
Мосты используются только для связи локальных сетей с глобальными, то есть как
средства удаленного доступа, поскольку в этом случае необходимость в параллельной
передаче между несколькими парами портов просто не возникает.
18

19.

Мосты, коммутирующие мосты, их назначение, основные
функции и параметры.
Мосты представляют собой устройства для соединения сегментов сети,
функционирующие на подуровне контроля доступа к среде (Media Access Control)
канального уровня модели OSI/ISO. Мосты обладают свойством прозрачности для
протоколов более высоких уровней, то есть осуществляют передачу кадра из одного
сегмента в другой по физическому адресу станции получателя, который выделяется из
заголовка канального уровня, анализируют целостность кадров и отфильтровывают
испорченные.
Мосты могут соединять сегменты, использующие разные типы носителей, например
10BaseT (витая пара) и 10Base2 (тонкий коаксиальный кабель). Они могут соединять
сети с разными методами доступа к каналу, например сети Ethernet (метод доступа
CSMA/CD) и Token Ring (метод доступа TPMA).
К сожалению, эти устройства не могут распределять нагрузку, используя
альтернативные пути в сети, что приводит иногда к перегрузке трафика (потока
информационного обмена в линии связи).
19

20.

Коммутаторы
Коммутатор (Switch) – многопортовое
устройство, обеспечивающее
высокочастотную коммутацию пакетов
между портами.
Он позволяет передавать пакеты
сообщений одновременно между парами
портов в сетях Ethernet. Использует
алгоритм, «прозрачного сегмента».
В начальный момент времени
коммутатор ничего не знает о чужих
подключаемых узлах или сегмента сети
его портах. По мере того, как
подключённые к портам коммутаторы
узлы начинают передачу, он начинает
анализировать содержимое адресов
отправителя, что позволяет делать
выводы о принадлежности того или иного
узла к тому или иному порту
коммутатора.
20

21.

Маршрутизаторы, их назначение, основные функции и
параметры.
Маршрутизаторы — устройства для
соединения сегментов сети, действующие
на сетевом уровне модели OSI/ISO и
использующие маршрутную информацию
сетевого уровня. Маршрутизаторы
обмениваются между собой
информацией о топологии, состоянии
сети, работоспособности каналов и
доступности узлов в целях выбора
оптимального пути для передачи пакета.
Такой процесс выбора маршрута по
адресу абонентской системы, которая
принимает пакет, называют
маршрутизацией.
21

22.

Маршрутизаторы, их назначение, основные функции и
параметры.
Маршрут – последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти от
отправителя до пункта назначения. Задачу выбора маршрута из нескольких возможных
маршрутов решают маршрутизаторы.
Основные функции маршрутизаторов: - чтение заголовков пакетов, сетевых протоколов,
которые принимаются в буфер по каждому порту маршрутизатора; - принятие решений
о дальнейшем маршруте следования; - подключение локальных сетей к
территориально-распределённым сетям.
Маршрутизатор (router) позволяет организовывать в сети избыточные связи,
образующие петли. Он справляется с этой задачей за счет того, что принимает решение
о передаче пакетов на основании более полной информации о графе связей в сети, чем
мост или коммутатор.
В отличие от моста/коммутатора, который не знает, как связаны сегменты друг с другом
за пределами его портов, маршрутизатор видит всю картину связей подсетей друг с
другом, поэтому он может выбрать правильный маршрут и при наличии нескольких
альтернативных маршрутов. Решение о выборе того или иного маршрута принимается
каждым маршрутизатором, через который проходит сообщение.
22

23.

Шлюзы, их назначение, основные функции и параметры.
Шлюзы — устройства,
оперирующие на верхних уровнях
модели OSI (сеансовом,
представления и приложений).
Они представляют метод
подсоединения сетевых сегментов
и компьютерных сетей к
центральным ЭВМ.
Необходимость в применении
шлюзов появляется, когда
объединяют две системы с
совершенно различной
архитектурой для перевода потока
данных, проходящих между этими
системами.
23

24.

Шлюзы, их назначение, основные функции и параметры.
Например, шлюз приходится использовать для соединения сети с
протоколом TCP/IP и большой ЭВМ со стандартом SNA. Эти две
архитектуры не имеют ничего общего, и потому требуется полностью
переводить весь поток данных, проходящих между двумя системами.
В качестве шлюза обычно используется выделенный компьютер, на
котором запущено программное обеспечение шлюза и производятся
преобразования, позволяющие взаимодействовать нескольким системам в
сети. Другой функцией шлюзов является преобразование протоколов. При
получении сообщения IPX/SPX для клиента TCP/IP шлюз преобразует
сообщения в протокол TCP/IP.
Шлюзы сложны в установке и настройке. Шлюзы работают медленнее, чем
маршрутизаторы.
24