Концентраторы Ethernet

Сетевые концентраторы

Концентратор, или хаб, – устройство, используемое для соединения компьютеров в сетях с топо­логиями «звезда» или «кольцо». Внешне концентратор (рис. 2.14) – это коробка с несколькими разъемами. Концентраторы бывают разных размеров – от 4- или 5-портовых ус­тройств для до­машних сетей и небольших предприятий до больших блоков на специальных стойках, в которых число портов достигает нескольких десятков. Установка концентратора заключается в подключе­нии его к источнику питания и вставке кабелей, соединенных с сетевыми адаптерами компьютеров сети.

Как и сетевые адаптеры, концентраторы связаны с конкретным протоколом канального уровня. Наиболее распространены концен­траторы Ethernet, т. к. Ethernet – самый популярный протокол ка­нального уровня. Но концентраторами являются также модули мно­жественного доступа в сетях To­ken Ring, да и в других протоколах, например, в FDDI, концентраторы тоже используются.

Концентратор Ethernet называют еще многопортовым повторителем. Повторитель (repeater) – это устройство, которое усиливает прохо­дящий через него сигнал, противодействуя его затуханию. На­пример, если в сети типа «тонкий» Ethernet расстояние между компьютерами превышает макси­мально допустимое значение (185 м), для усиления сигнала можно установить между ними повтори­тель с двумя разъема­ми типа BNC (British Naval Connector). Впрочем, в наши дни такие простые устройства почти не используются. Концентраторы, работа­ющие в сетях Ethernet с кабелем UTP, по сути, тоже являются повто­рителями, но не с двумя, а с несколькими портами для разъемов RJ45. Сиг­нал, попадающий в концентратор через любой из портов, уси­ливается и передается во все осталь­ные порты. Так удается создать общую сетевую среду даже в сети с топологией «звезда», когда к каж­дому компьютеру идет отдельный кабель. Сигнал, переданный лю­бым компьютером в сети, с по­мощью концентратора усиливается и ретранслируется на все остальные компьютеры. Максималь­ная дли­на сегмента кабеля UTP в сети Ethernet составляет 100 м (сегментом в данном случае называ­ется расстояние между двумя компьютерами, связанными одним кабелем). Однако максимальное расстояние между компьютерами в сети с одним концентратором возрастает до 200 м.

Прежде всего, отметим, что для получения сложных конфигураций Ethernet из отдельных сегмен­тов применяются концентраторы двух основных типов:

Ø Репитерные концентраторы, которые представляют собой набор репитеров и никак не разде­ляют сегменты, подключенные к ним;

Ø Коммутирующие (switching) концентраторы или коммутаторы, которые представляют со­бой информацию между сегментами, но не передают конфликты с сегмента на сегмент.

В случае более сложных коммутирующих концентраторов конфликты в отдельных сегментах ре­шаются на месте, в самих сегментах, и не распространяются по сети, как в случае более простых ре­питерных концентраторов. Это имеет принципиальное значение для выбора топологии сети Ethernet, так как используемый в ней метод доступа CSMA/CA предполагает наличие конфликтов и их разрешение, причем общая длина сети как раз и определяется размером зоны конфликта, области коллизии (collision domain). Таким образом, применение репитерного концентратора не разделяет зону конфликта, в то время как каждый коммутирующий концентратор делит зону конфликта на части. В случае коммутатора следует оценивать работоспособность для каждой части сети отдельно, а для репитерных концентраторов надо оценивать работоспособность всей системы в целом.

На практике репитерные концентраторы применяются гораздо чаще, так как они проще и дешевле. Концентратор (репитер) класса II – это классический концентратор, использующийся с самого начала в сетях Ethernet. Именно поэтому их применение было разрешено и в сетях Fast Ethernet. Они отличаются тем, что непосредственно повторяют приходящие на них сигналы, передавая их без дальнейших преобразований. Поэтому к ним можно подключать сегменты, использующие только одну систему сигналов. Например, только 10BASE-T или 100BASE-TX. Если подключаются разные сегменты, то они должны использовать один код передачи. Например, 100BASE-TX и 100BASE-FX. Нельзя объединять сегменты с разными системами кодирования, например, 100BASE-TX и 100BASE-T4. Задержка сигналов в концентраторе класса II меньше, чем у класса I. Концентраторы класса II сложнее в производстве и обладают меньшими возможностями, чем концентраторы класса I. Поэтому в настоящее время их вытесняют концентраторы класса I.

Концентраторы класса I характеризуются тем, что они преобразуют приходящие сигналы в цифровую форму прежде, чем передавать их дальше по сети. Они способны преобразовывать коды, применяемые в разных сегментах, поэтому к ним можно подсоединять сегменты разных типов. Так как эти преобразования требуют времени, данные концентраторы более медленные. Концентраторы класса I более гибкие, они имеют большие возможности к наращиванию. Из них строятся сложные концентраторы. К тому же, благодаря внутренним цифровым шинам, они допускают управление с удаленных рабочих станций.