| Главная | Главная по Компьютерным сетям |
Предыдущая | Оглавление | Следующая
Глава 6. Концентраторы
В процессе разработки оптимальной сетевой среды для организации специалисту придется принять немало ответственных решений. Одним из самых важных решений является выбор топологии сети. Приходится учитывать абсолютно все факторы: предполагаемые уровни производительности и надежности, мероприятия администрирования и профилактики, возможность и способ расширения, а также ущерб, который нанесет бюджету развертывание спроектированной сети.
Во многих случаях одна только мысль о необходимости приобретения концентраторов заставляет людей отказаться от создания сети стандарта 10base-T. Если страх перед неизвестным еще можно понять, то страх перед концентраторами, скорее, напоминает одну из неуправляемых фобий. Если перед вами стоит необходимость модернизации существующей локальной сети стандарта 10base-2, не позвольте дополнительным затратам на приобретение концентраторов заслонить всю прелесть повысившейся производительности и гибкости инфраструктуры, достигнутых в результате установки концентраторов. В действительности, расходы на приобретение концентраторов различного типа составят от 20 до 150 долларов из расчета на одну рабочую станцию. В этой главе мы попытаемся объяснить столь разительный разброс цен - надеемся, что это поможет вам определиться в выборе определенного концентратора. По всей вероятности, на проводку придется затратить больше средств, чем на какое-либо другое оборудование - особенно это справедливо в том случае, когда предполагается развести кабель во всем здании.
Что такое концентратор
Если судить по названию, концентратор (англ, hub - ступица) является эпицентром деятельности. Выражаясь более точно, концентратор является точкой соприкосновения сетей, использующих звездообразную топологию. Arcnet, 10base-T и 10base-F, равно как и многие другие запатентованные сетевые топологии, интенсивно используют концентраторы для соединения различных кабелей и распределения данных по различным сегментам сети. Концентраторы выступают в роли распространителей сигнала. Они снимают сигнал с одного порта и транслируют его на все остальные порты. Одни концентраторы даже ухитряются усиливать слабый сигнал перед ретрансляцией. Другие изменяют временные характеристики сигнала с целью обеспечения действительно синхронного обмена данными между всеми портами. Концентраторы с несколькими разъемами типа 10base-F с помощью зеркал разделяют луч света, направляя его на различные порты.
На рисунке 6.1 показана одна из возможных конфигураций сети стандарта 10base-2. Обратите внимание на способ подключения машин между собой. Помните, что посланные первой системой данные должны быть обработаны всеми системами, расположенными между отправителем и получателем.
На рисунке 6.2 показана та же сеть, что и на рисунке 6.1, но построенная по стандарту 10base-T. Рисунок наглядно иллюстрирует различия в топологии, а также роль концентратора.
РИСУНОК 6.1. Диаграмма сети стандарта 10base-2. Обратите внимание на способ передачи данных между системой отправителя и получателя.
РИСУНОК 6.2. Диаграмма сети стандарта 10base-T. Концентратор объединяет все подключенные к нему устройства.
Например, в соответствии со стандартом 10base-T все устройства должны быть физически подключены к одному или более концентраторам с помощью неэкранированного кабеля из витых пар. Поскольку концентратор имеет несколько портов (возможно, даже разнотипных), можно будет подключить много устройств. Иногда возникает необходимость соединить вместе несколько концентраторов. В этом случае с помощью высокоскоростных портов концентраторов вполне возможно организовать магистраль. Все концентраторы (а возможно, и сетевые серверы) должны быть подключены непосредственно к высокоскоростной магистрали. Поскольку в большинстве локальных сетей наиболее интенсивный трафик наблюдается между рабочими станциями и первичными серверами, магистраль сегмента будет оказывать существенное влияние на общую производительность сети.
На рисунке 6.3 магистраль соединяет несколько концентраторов и серверов непосредственно по выделенному каналу. Такой способ соединения идеально подходит для высокоскоростного Ethernet и волоконно-оптических сетей.
Сети топологии «эстафетное кольцо» также имеют устройства, которые можно считать концентраторами. Устройство множественного доступа (Multistation Access Unit - MSAU) также рассматривается в качестве концентратора, поскольку выполняет те же функции, что и концентратор Ethernet. Однако устройства множественного доступа с помощью механических ключей и реле последовательно адресуют пакеты всем активным устройствам - концентраторы Ethernet выполняют те же действия параллельно. Чтобы не смущать читателя, устройства множественного доступа сетей с архитектурой «эстафетное кольцо» не рассматриваются в этой главе, посвященной концентраторам.
Для чего необходимы концентраторы
Существует несложный способ определения необходимости использования концентратора в локальной сети. Если развертывается сеть звездообразной топологии из более чем двух машин, концентратор необходим. Однако у этого правила есть исключения. Если развертываемая сеть стандарта 10base-T объединяет только две машины, их можно будет соединить и без помощи концентратора. Однако придется воспользоваться специальным кабелем, соединяющим передающие контакты одной системы с принимающими контактами другой системы и наоборот. Кабели такого типа становятся все более распространенными. Если вы не сможете приобрести такой кабель, попробуйте сделать его самостоятельно. Для этого не нужны дорогие материалы - достаточно куска витого кабеля небольшой длины, двух разъемов RJ-45 и простейшего обжимного приспособления. В таблице 6.1 приведен способ распайки разъемов кабеля Ethernet для соединения двух систем без помощи концентратора. Созданный подобным образом кабель Ethernet часто называют кросс-кабелем (cross-over cable).
РИСУНОК 6.3. Диаграмма более сложной сети стандарта 10base-T. В данном случае концентраторы соединены магистралью. Как правило, скорость передачи данных по магистрали выше, чем по каналу FDDI, вследствие чего сервер предпочтительнее подключать непосредственно к магистрали.
Таблица 6.1. Распайка разъемов кабеля Ethernet, позволяющая соединять две системы без помощи концентратора.
| Первый разъем RJ-45 | Второй разъем RJ-45 | |||
| Номер контакта | Функция | Номер контакта | Функция | |
| 1 | Передача + | ¬ ® | 3 | Прием + |
| 2 | Передача - | ¬ ® | 6 | Прием - |
| 3 | Прием + | ¬ ® | 1 | Передача + |
| 6 | Прием - | ¬ ® | 2 | Передача - |
В приведенной таблице проиллюстрирован способ распайки разъемов кабеля Ethernet, позволяющий отказаться от использования концентратора для соединения двух машин. Если возникнет необходимость подключения третьей машины, придется-таки использовать концентратор и два кабеля 10base-T. He выбрасывайте предназначенный для соединения двух систем кабель - вполне возможно, что он еще пригодится.
Типы концентраторов
Вы уже наверняка догадались, что концентраторы являются критическим звеном сети звездообразной топологии. Существуют различные типы концентраторов, каждый из которых предоставляет определенные функциональные возможности. В следующем разделе речь пойдет об общих свойствах концентраторов, различиях между пассивными, активными и интеллектуальными концентраторами, а также о некоторых дополнительных функциональных возможностях современных высокопроизводительных концентраторов.
Основные спецификации
Все концентраторы обладают стандартным набором функциональных возможностей, которые частично определены типом используемого кабеля. Во многих отношениях концентратор является обычным сетевым устройством, которое должно соответствовать стандартным параметрам сети, в которой оно функционирует. Невзирая на то, что концентраторы занимают более привилегированное положение по сравнению с обычными устройствами сопряжения, на них накладываются те же ограничения IEEE.
Большинство соединений с концентратором осуществляется с помощью разъемов RJ-45, которые являются стандартным соединителем во многих сетях Ethernet, использующих проводку из витых пар. Все стандарты от 10base-T до 100base-T используют в качестве проводки между рабочими станциями, принтерами, другими устройствами локальной сети и концентратором один из типов витого кабеля. На концах кабелей обязательно расположены разъемы RJ-45.
ПРИМЕЧАНИЕ
Разъем RJ-45 очень похож на обычный телефонный разъем. Единственное различие в том, что разъем первого типа немного шире. Разъемы RJ-45 используются для соединения витым кабелем устройств не только в сетях Ethernet, но и Token Ring.
Длина кабеля, который может быть подведен к концентратору, ограничена свойствами среды передачи (см. табл. 6.2.). Например, длина кабеля 10base-T не может превышать 100 метров. Это ограничение продиктовано спецификациями стандарта 10base-T комитета IEEE, а не причудами конкретного концентратора. Например, если концентратор с помощью разъема 10base-F предполагается подключить к высокоскоростной магистрали, он не может быть удален от магистрали более чем на 2 километра - это определено спецификациями IEEE для 10base-F.
Таблица 6.2. Определенная спецификациями IEEE максимальная длина кабелей различных стандартов Ethernet.
| Тип Ethernet | Максимальная длина |
| 10base-2 | 185 метров |
| 10base-5 | 500 метров |
| 10base-T | 100 метров |
| 10base-F | 2 километра |
| 10broad-36 | 3 600 метров |
В таблице 6.2 перечислены соответствующие различным стандартам Ethernet максимальные длины кабелей. Имейте в виду, что в случае необходимости длину кабеля можно увеличить с помощью повторителей Ethernet.
Естественно, существуют и другие стандартные требования. Поскольку концентраторы являются электронными устройствами, которые принимают сигнал и ретранслируют его на несколько портов, для их работы необходим источник питания. Большинство концентраторов оборудованы светодиодами, с помощью которых можно отслеживать состояние устройства. Чаще всего светодиоды предоставляют информацию о напряжении питания и осуществлении передачи данных через определенные порты. Некоторые концентраторы оборудованы дополнительными светодиодами, позволяющими отслеживать трафик через определенные порты, а также возникновение конфликтов пакетов в локальной сети.
ПРИМЕЧАНИЕ
Развертывание локальной сети с помощью портативных компьютеров и концентраторов на борту самолета связано с определенным риском. Естественно, перспектива поиграть во время перелета из Нью-Йорка в Лос-Анджелес в Quake или Interstate'76 очень заманчива, но примите во внимание тот факт, что соединенные неэкранированным кабелем устройства будут создавать помехи. Поэтому не удивляйтесь, если милая стюардесса придет в ярость от вида тянущихся между компьютерами кабелей.
Пассивные концентраторы
Пассивные концентраторы являются довольно безучастными к данным, передаваемым устройствами, полностью подтверждающими свое название. Такие концентраторы лишь незначительно повышают производительность локальной сети и никоим образом не облегчают поиск вышедшего из строя оборудования или узкого места системы. Они просто транслируют полученные пакеты во все порты, выполняя простейшую функцию концентратора.
Как правило, в дополнение к разъемам RJ-45 пассивные концентраторы оборудованы одним портом 10base-2. Известно, что стандарт 10base-5 соответствует Ethernet 10 Мбит/с с проводкой из толстого коаксиального кабеля. Этот разъем 10base-2 используется для подключения к магистрали сети. Другие, более современные пассивные концентраторы оборудованы портами AUI, которые можно соединить с ретранслятором и создать более производительную магистраль.
Большинство пассивных концентраторов являются великолепными устройствами начального уровня, которые предпочтительно использовать в случае развертывания небольших сетей Ethernet звездообразной топологии. Восьмипортовые пассивные концентраторы стоят в пределах $200 - их использование в случае перехода от стандарта 10base-2 к недорогому 10base-T позволит в значительной степени повысить производительность, затратив при этом минимум средств.
Активные концентраторы
Активные концентраторы, помимо обычной ретрансляции данных, выполняют и некоторые другие действия. Как правило, они поддерживают функциональные возможности пассивных концентраторов и дополнительно проверяют доставку по назначению отосланных данных. Активные концентраторы играют более значимую роль в сетях Ethernet, поскольку поддерживают так называемую технологию передачи с промежуточным накоплением (store & forward), в соответствии с которой концентраторы анализируют полученные данные перед их ретрансляцией. Это не значит, что концентратор присваивает пакетам данных различные приоритеты - просто предпринимается попытка восстановить «поврежденные» пакеты и одновременно изменить время доставки других пакетов.
Если активный концентратор получил слабый, но четкий сигнал, перед ретрансляцией сигнал будет усилен до необходимого уровня. Эта функциональная возможность позволяет использовать в сети устройства, параметры сигнала которых отличаются от оптимальных. Если сигнал определенного устройства принципиально игнорируется другими устройствами сети, которые подключены через пассивные концентраторы, усиление сигнала с помощью активного концентратора позволит оставить устройство в составе локальной сети. Кроме того, некоторые обладающие функциональными возможностями диагностики активные концентраторы позволяют находить вышедшие из строя устройства.
Активные концентраторы также позволяют изменять порядок доставки принятых пакетов. Некоторые кабели подвержены влиянию электромагнитных помех, которые мешают своевременному получению пакетов концентратором или устройством на другом конце кабеля. В других ситуациях пакеты могли бы не попасть к получателю вообще. Активные концентраторы позволяют компенсировать потерю данных, ретранслируя для этого пакеты только на соответствующие порты и изменяя одновременно временные характеристики для более медленной доставки пакета по зашумленному каналу. Несомненно, подобная процедура снижает производительность всех подключенных к концентратору устройств, но иногда с этим можно мириться - особенно в том случае, когда в результате изменения временных характеристик снижается количество конфликтов в локальной сети. Если не придется слишком часто ретранслировать потерянные данные, сеть будет в состоянии обрабатывать больше новых запросов на обслуживание. В очередной раз обращаем ваше внимание на тот факт, что активные концентраторы упрощают поиск проблемных кабелей, обозначая порт, данные которого постоянно приходится ретранслировать.
Активные концентраторы в некоторой степени повышают производительность сети и в некоторых случаях облегчают задачу поиска проблемного оборудования. Активные концентраторы имеют более высокую стоимость по сравнению с пассивными. Наиболее целесообразно использовать их в сложных конфигурациях.
Интеллектуальные концентраторы
Интеллектуальные концентраторы имеют массу преимуществ по сравнению с пассивными и активными. Организации, предполагающие модернизировать свои сети таким образом, чтобы пользователи получили возможность наиболее эффективно использовать ресурсы, должны обратить внимание именно на интеллектуальные концентраторы. Подобные устройства появились совсем недавно и поэтому еще не столь популярны. Тем не менее интеллектуальные концентраторы уже доказали свое право на существование как технология, позволяющая в значительной степени повысить производительность локальной сети.
В дополнение ко всем преимуществам активных концентраторов включение интеллектуальных устройств в сетевую инфраструктуру предоставит возможность управлять сетью из центральной точки. Если с любым подключенным к интеллектуальному концентратору устройством возникнут проблемы, их можно будет с минимальными усилиями идентифицировать и исправить с помощью предоставленной интеллектуальным концентратором информации. Более того, предварительно концентратор попытается устранить проблему самостоятельно. Это уже большое достижение по сравнению со стандартными активными концентраторами. Процесс поиска неисправности в большой корпоративной сети без инструмента централизованного управления обычно превращается в бестолковую беготню между кабельными коробками в поисках некорректно функционирующего устройства.
Еще одним значительным преимуществом интеллектуальных концентраторов (о котором почему-то часто забывают) является возможность работы с устройствами, которые поддерживают различную скорость передачи данных. Естественно, интеллектуальные концентраторы оборудованы дополнительными портами, позволяющими подключиться к высокоскоростной магистрали - это общая черта всех концентраторов. Однако интеллектуальные концентраторы поддерживают стандартные скорости передачи данных 10, 16 и 100 Мбит/с между настольными системами, использующими стандартные топологии Ethernet, Token Ring или FDDI. Это означает возможность постепенного повышения скорости передачи данных в сети от 10 Мбит/с до 100 Мбит/с, а также возможность пересылки информации устройствам с максимальной скоростью.
В дополнение ко всему вышесказанному с целью повышения гибкости и облегчения управления разнородной сетью, состоящей из различных сред передачи и отличающихся по уровню технологии сегментов, интеллектуальные концентраторы обладают возможностями поддержки других устройств, например, терминальных серверов, мостов, маршрутизаторов и коммутаторов. Кроме того, в комплект поставки современных интеллектуальных концентраторов входит универсальное программное обеспечение, предназначенное для управления сетью и имеющее несложный интерфейс, что делает их основным компонентом большинства универсальных систем управления ресурсами сети.
Дополнительные функциональные возможности
Существует достаточно много дополнительных функциональных возможностей, которые поддерживаются современными концентраторами различных изготовителей. Для функционирования некоторых концентраторов необходимо несколько источников переменного тока. В случае выхода из строя одного из источников, его нагрузка распределяется между остальными и устройство продолжает функционировать. Другие концентраторы имеют встроенные источники постоянного напряжения и будут задействованы в случае отключения внешнего питания. Запасные вентиляторы некоторых концентраторов продолжают охлаждать устройство в случае выхода из строя основных. Большинство интеллектуальных концентраторов автоматически согласуют оконечные сопротивления коаксиальной проводки, позволяют оперативно заменять модули, а также автоматически подстраиваются под полярность неправильно проложенной проводки 10base-T. Некоторые интеллектуальные концентраторы резервируют средства синхронизации и хранения данных конфигурации. Резервирование средств синхронизации позволяет концентратору постоянно арбитрировать процесс своевременной доставки пакетов. Резервирование средств хранения конфигурации позволяет интеллектуальным концентраторам присваивать портам различные параметры. В этом случае каждый концентратор сети должен хранить сведения о конфигурации другого концентратора, возвращая их по запросу. Кроме того, некоторые изготовители дополнительно поставляют предназначенные для выполнения задач маршрутизации и ретрансляции модули, которые интегрируются в корпус концентратора большой корпоративной сети.
Выбор концентратора
Одним из наиболее интересных аспектов компьютерной индустрии являются темпы появления новых продуктов и усовершенствования существующих. Обслуживающий современные сети персонал должен быть в курсе всех новинок. В отличие от других индустрии, где на революционные изменения необходимо от пяти до пятнадцати (а иногда и больше) лет, в сетевой индустрии кардинальные изменения происходят максимум через полтора года - налицо логарифмическая зависимость. Среди причин такого безудержного роста, помимо очевидных факторов спроса, можно назвать необычайно большое количество изготовителей оборудования и разработчиков программного обеспечения, результатом чего является непрестанное совершенствование технологий. Поскольку сетевые технологии уже стали неотъемлемой частью мира бизнеса, нет ничего удивительного в том, с каким упорством создатели программного обеспечение и оборудования пытаются усовершенствовать свои продукты.
Когда наступит ваш черед выбирать изготовителя сетевого оборудования (причем совсем необязательно, что это будут именно концентраторы), обратите внимание на следующие обстоятельства:
n Ассортимент предлагаемых продуктов
n Формы поддержки продуктов
n Соотношение цена/функциональные возможности
Ассортимент предлагаемых продуктов
Начав поиски идеального концентратора, вы, несомненно, найдете множество изготовителей, многие из которых предложат практически аналогичные продукты. Если предполагается объединить в сеть всего несколько машин (скажем, до 12 машин), достаточно приобрести один из пассивных концентраторов, присутствующих на рынке. Если вы ставите перед собой задачу создания для рабочей группы большой, более современной сетевой инфраструктуры, к вопросу выбора оборудования придется подойти более взвешенно. Поиск изготовителя, предлагающего системы интеллектуальных концентраторов, которые можно использовать при развертывании сетей любого масштаба, а также другие устройства, в частности, маршрутизаторы, мосты и сетевые адаптеры, которые в состоянии функционировать в той же системе, представляет собой нелегкую задачу. Приобрести в местном магазине концентратор наобум не представит большого труда, но следует задуматься о перспективах такого поступка. Этот шаг особенно важен в том случае, если предполагается дальнейшее расширение сети или объединение существующих локальных сетей в комбинированную звездообразную топологию. Кроме того, многие изготовители специально оговаривают совместимость своих продуктов с однородной средой.
Формы поддержки продуктов
Крупнейшие изготовители через сеть сертифицированных дистрибьюторов предоставляют доступ к службе технической поддержки. Если перед вами стоит задача развертывания новой сети или модернизации существующей, а времени хватает только на то, чтобы оплатить счета, услуги подобных служб окажутся достаточно заманчивыми. Если же предполагается развернуть локальную сеть, которая не будет длительное время модернизироваться, вы ничего не потеряете в том случае, если выберете соответствующее вашим потребностям оборудование менее известного производителя. Но в этом случае рассчитывать на поддержку квалифицированного персонала уже не приходится. Придется консультироваться со своими коллегами, уже имеющими опыт в обращении с таким оборудованием. Вполне возможно, что общение с ними внесет коррективы в ваши планы. Имейте в виду, что только квалифицированный инженер поможет спроектировать сеть, оптимальным образом соответствующую вашим требованиям.
Соотношение цена/функциональные возможности
Изделия многих известных изготовителей интеллектуальных концентраторов и другого оборудования значительно дороже аналогичных продуктов менее известных фирм. Нет ничего удивительного в том, что пассивные концентраторы начального уровня намного дешевле интеллектуальных, но разница в несколько сотен долларов между устройствами с абсолютно аналогичными характеристиками заставляет задуматься. Однако в зависимости от масштаба проекта или предполагаемой производительности локальной сети дополнительные расходы на аппаратные средства сохранят массу времени, денег и нервов в случае добавления новых сетевых узлов, расширения функциональных возможностей маршрутизирования, попытки устранить проблемы соединения, увеличения скорости вещания определенных систем и даже в повседневной эксплуатации сети. Обязательно следует учитывать то обстоятельство, что дополнительные расходы на оборудование позволят сэкономить средства при модернизации сети.
Резюме
Надеемся, что нам удалось продемонстрировать особое положение, которое занимают концентраторы в инфраструктуре локальной сети. Абсолютно все данные, которые пересылаются сети звездообразной топологии, проходят по крайней мере через один из концентраторов. Самые простые пассивные концентраторы идеально подходят для небольших сетей - даже в случае использования различных протоколов и/или операционных систем. Оборудованные простейшими и недорогими концентраторами сети стандарта 10base-T могут конкурировать в области производительности и предоставляемых услуг даже с дорогостоящими сетями 10base-2. С ростом сети и ваших потребностей все отчетливее будут видны преимущества использования более сложных устройств. Введение в инфраструктуру сети активных концентраторов резко снижает количество конфликтов и ретрансляций данных. Некоторый рост производительности наблюдается даже в сетях с простейшими пассивными концентраторами. Развитие вашей организации (и сетевой инфраструктуры соответственно) быстро исчерпает ресурсы активных концентраторов и заставит осуществить переход на более интеллектуальные концентраторы, предоставляющие новые возможности. Мы не погрешим против истины, заявив о том, что концентратор в состоянии одновременно объединить и разделить сетевые ресурсы.
Предыдущая | Оглавление | Следующая
| Главная | Главная по Компьютерным сетям |