Многопортовый повторитель или концентратор - устройство, имеющее несколько портов, куда подключается несколько компьютеров для создания единой сети.

После подключения устройство будет контролировать доставку сетевого трафика до всех машин. Если на каком-то из портов возникнет ошибка, происходит его автоматическое отключение.

После устранения неисправности или сегментирования концентратор вновь подключит оборудование к сети. Концентраторы еще называют хабами (hub), используют автономно или соединяют в крупную сеть.

Свойства и особенности концентраторов

Концентратор - устройство первого уровня, которое необходимо для регенерации сигнала и повторения его на всех портах. Его сетевой адаптер принимает сообщение, адресованное определенному идентификатору, игнорируя адресованный не ему. После этого узел обрабатывает информацию и отправляет ответ отправителю.

Многопортовые повторители - широковещательное оборудование, с которым обеспечить секретность передаваемой информации достаточно сложно. Чтобы защитить сеть от доступа посторонних лиц устанавливают пароль на консольный порт, блокируют неиспользуемые порты или шифруют на них информацию.


Виды концентраторов

Основные свойства концентраторов:

  • не нуждаются в фильтрации;
  • усиливают сигнал и распространяют его по сети;
  • не нуждаются в коммутации пакетов и определении маршрутов.

В зависимости от количества портов и набора функций различают следующие виды многопортовых повторителей:

  • Начального класса с 5, 8, 12 или 16 портами, дополнительным BNC-портом, иногда с встроенным AUI-портом. Устройство компактное, недорогое и простое в управлении, идеально подходит для организации небольшой сети.

  • Среднего уровня, с 12, 16, 24 или 48 портами, незаменимы для построении локальных сетей среднего диапазона и выше. Устройства собирают и управляют данными, используя протоколы IPX и SNMP/IP. Оснащены RS-232 консольным портом управления.

  • Многопортовые ThinLAN- или BNC-концентраторы с портами AUI, BNC, зачастую поддерживающие SNMP-протоколы. Устройства для коаксиальных тонких кабелей, в основном используются для усовершенствования устаревших сетей стандарта 10Base2, расширения функционала и повышения их надежности.

Учитывая сложность шифрования данных в сетевом концентраторе, при организации сети их все чаще заменяют коммутаторами или свитчами. Их главная особенность - способность различать МАС-адреса компьютеров, объединенных в единую сеть, и возможность отправления данных только через порт, выбранный пользователем.

Сетевой концентратор или хаб (жарг. от англ. hub - центр деятельности) - сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети . Устройства подключаются при помощи витой пары , коаксиального кабеля или оптоволокна . Термин концентратор (хаб) применим также к другим технологиям передачи данных : USB , FireWire и пр.

В настоящее время хабы почти не выпускаются - им на смену пришли сетевые коммутаторы (свитчи), выделяющие каждое подключённое устройство в отдельный сегмент. Сетевые коммутаторы ошибочно называют «интеллектуальными концентраторами».

Принцип работы

Концентратор работает на физическом уровне сетевой модели OSI , повторяет приходящий на один порт сигнал на все активные порты. В случае поступления сигнала на два и более порта одновременно возникает коллизия, и передаваемые кадры данных теряются. Таким образом, все подключённые к концентратору устройства находятся в одном домене коллизий . Концентраторы всегда работают в режиме полудуплекса , все подключённые устройства Ethernet разделяют между собой предоставляемую полосу доступа.

Многие модели концентраторов имеют простейшую защиту от излишнего количества коллизий, возникающих по причине одного из подключённых устройств. В этом случае они могут изолировать порт от общей среды передачи. По этой причине, сетевые сегменты, основанные на витой паре, гораздо стабильнее в работе сегментов на коаксиальном кабеле, поскольку в первом случае каждое устройство может быть изолировано концентратором от общей среды, а во втором случае несколько устройств подключаются при помощи одного сегмента кабеля, и, в случае большого количества коллизий, концентратор может изолировать лишь весь сегмент.

В последнее время концентраторы используются достаточно редко, вместо них получили распространение коммутаторы - устройства, работающие на канальном уровне модели OSI и повышающие производительность сети путём логического выделения каждого подключённого устройства в отдельный сегмент, домен коллизии.

[Править] Упрощённое описание принципа работы

Хаб работает по следующему принципу: копирует все полученные пакеты во все порты. При этом может возникнуть проблема, при которой по двум и более портам приходят пакеты в одно и то же время. Другая проблема - безопасность - все пакеты доходят до всех компьютеров сети, поэтому существует возможность несанкционированного доступа к информации. И, наконец, ещё одной проблемой является то, что копирование пакетов повышает нагрузку на сеть, причём весьма существенно - весь трафик сегмента сети поступает к каждому из компьютеров и тем самым загружает сеть.

[Править] Характеристики сетевых концентраторов

    Количество портов - разъёмов для подключения сетевых линий, обычно выпускаются концентраторы с 4, 5, 6, 8, 12, 16, 24 и 48 портами (наиболее популярны с 4, 8 и 16). Концентраторы с большим количеством портов значительно дороже. Однако концентраторы можно соединять каскадно друг к другу, наращивая количество портов сегмента сети. В некоторых для этого предусмотрены специальные порты.

    Скорость передачи данных - измеряется в Мбит/с, выпускаются концентраторы со скоростью 10, 100 и 1000. Кроме того, в основном распространены концентраторы с возможностью изменения скорости, обозначаются как 10/100/1000 Мбит/с. Скорость может переключаться как автоматически, так и с помощью перемычек или переключателей. Обычно, если хотя бы одно устройство присоединено к концентратору на скорости нижнего диапазона, он будет передавать данные на все порты с этой скоростью.

    Тип сетевого носителя - обычно это витая пара или оптоволокно , но существуют концентраторы и для других носителей, а также смешанные, например для витой пары и коаксиального кабеля .

    Тип питания - концентраторы без внешнего питания называются «пассивными», с внешним питанием - «активными». Пассивные сетевые концентраторы до сих пор нередко применяются для построения малых сетей в условиях частого отключения электричества (при условии наличия у всех рабочих станций автономного питания - например, если они являются портативными компьютерами).

Тренинг по работе с розничными сетями - какой Тренинг.

Подробности

Принцип работы сетевого концентратора (хаба)

Или сетевой хаб - это устройство для подключения нескольких Ethernet устройств между собой, в дальнейшем устройства работают как один сегмент сети.

Имеет несколько портов ввода/вывода. Сигнал подаётся на один из портов ввода и выводится на все остальные, кроме входного порта. Данное устройство работает на физическом уровне сетевой модели OSI . Сетевой хаб является одним из видов повторителя (repeater), участвующий в обнаружении коллизий (переполнений), возобновляет передачу данных в порт через случайный интервал времени, если выявлено столкновение. В последнее время концентраторы стали менее актуальны, в связи с высокой популярностью сетевых коммутаторов .

Сетевой хаб является простым устройством. В нём нет функции управления трафиком, каждый пакет данных, который приходит в в порт, автоматически ретранслируется во все остальные. Устройство не отслеживает источник передачи и точку назначения. Хотя, при желании можно воспользоваться специальным программным обеспечением, которое контролирует и фиксирует поток переданной информации в своей базе данных. Данную информацию можно просмотреть в текстовом виде, например с помощью Ворда. А скачать Ворд 2003 бесплатно в интрнете можно легко. Данный мониторинг движения данных через сетевой концентратор очень удобен для системных администраторов.

Характеристики сетевого концентратора (хаба)

  • Количество портов: 2-48. Часто используются 4,8,16 портовые.
  • Скорость передачи данных. 10 Мбит/с или 100 Мбит/с.
  • Наличие разных интерфейсов подключения (оптические, коаксиальные)

Преимущества и недостатки сетевого концентратора (хабов)

Преимущества

  • Низкая стоимость устройства

Недостатки

  • При увеличении подключаемых устройств - уменьшается пропускная способность, которая делится на все задействованные устройства.
  • Так как порты в сетевом концентраторе являются не изолированными, то весь сегмент сети работает на скорости, которую поддерживает самый низкоскоростное устройство.
  • Низкая безопасность.

Почти во всех сетях определенно одно устройство, которое имеет несколько названий — концентратор, хаб, повторитель . В зависимости от типа применения, функции могут меняться. Неизменным действием остается — повторение кадра либо на некоторых портах либо на всех в зависимости от алгоритма. Не зная всех функций устройства, могут возникать .

Концентратор имеет несколько портов, К которым с помощью кабелей подключаются конечные узлы — компьютеры. Концентраторы используются в сетях — Ethernet(), Token Ring и тд, для объединения отдельных сегментов сети в единую среду. В технологии Token Rink концентратор может выполнять функцию отключения некорректно работающих портов и перехода на резервное кольцо. В технологии Ethernet() используют повторители, для объединения несколько физических сегментов кабеля в одну среду. В сетях для объединения коаксиального кабеля являются двух портовые повторители , поэтому слово концентратор к ним не применяется. На рис.1 показано стандартный концентратор Ethernet, который располагает 16 портов с разъемами RJ-45 и один порт AUI для внешнего трансивера.

Рисунок 1

Также на рис.2 показано соединение типа станция-концентратор — концентратор-концентратор на витой паре. Выбор соединений должен быть описан в .

Рисунок 2

В большинстве типах повторителей порты связаны одним блоков повторения, и когда сигнал проходит между двома портами повторителя блок вносит задержку один раз. Это называется правило 4 хабов (задержка в сегменте зависящая от двух повторителей).

Также в концентратора реализована функция автосегментация — она отключает некорректно работающие порты. Одной из причин отключение портов является отсутствие ответа. Также ниже описаны следующие моменты когда концентратор отключает порт:

  • Ошибки на уровне кадра .Если число кадров с ошибками превышает некий порог, то порт закрывается на некое время. Такими ошибками может быть неверные поля заголовка.
  • Множественные коллизии . Если концентратор проанализировал, что более 60 раз подряд источником коллизии был некий порт, он отключается на время.
  • Затянувшаяся передача . Если время прохождение пакета через порт превышает в 3 раза, тот порт отключается.

Ошибки закрытия порта могут возникать из-за:

  • неправильной ;
  • неизученных ;
  • неизученных ;
  • использования не правильно в сетях;
  • типа сети — или .
  • методы защиты информации

Поддержка резервных связей . Так как реализация резервных каналов определено только в FDDI, остальные разработчики стандартов решают такую проблему в частных ситуациях. К примеру концентраторы Ethernet могут реализовывать иерархические каналы без петель. Поэтому резервные каналы всегда должно соединять только отключенные порты, что бы не нарушать логику работы сети. Если по какой-то причине порт отключается, срабатывает автосегментация и концентратор делает активным резервный порт. Это показано на рис.3. Для различные поддержки резервных связей очень играет большую роль.

Рисунок 3

Концентраторы могут использовать ряд методов защиты информации передаваемых по локальным сетям. Защита от несанкционированного доступа . Локальные сети дают возможность несанкционированно подслушивать и дают доступ к транслируемым данным. Для этого нужно всего лишь включить на конечному узле сети программный анализатор протоколов. Разработчики реализовали несколько средств защиты в локальных сетях. Самое просто средство — использование разрешаемых MAC-адресов портам концентратора. Средство заключается в том, что админ в ручную прописывает адреса концентратору адреса конечных узлов. При этом факт несанкционированного подключения может быть зафиксирован. Это показано на рис.4. Это достигается путем, что злоумышленник отключая конечный узел и подключая свой ПК меняет MAC-адрес конечного узла. Концентратор это видит и принимает определенные действия. Для этой реализации концентратор должен иметь блок управления.

Рисунок 4

Другое средство защиты это шифрование. Однако само шифрование в реальном времени требует большой мощности для повторителя. Поэтому концентратор случайно искажает пакет передаваемые всем кроме адресата назначения. Этот принцип показано на рис.5. Такой принцип уменьшает шанс угроз информационной безопасности.

Hub или концентратор - многопортовый повторитель сети с автосегментацией. Все порты концентратора равноправны. Получив сигнал от одной из подключенных к нему станций, концентратор транслирует его на все свои активные порты. При этом, если на каком-либо из портов обнаружена неисправность, то этот порт автоматически отключается (сегментируется), а после ее устранения снова делается активным. Обработка коллизий и текущий контроль за состоянием каналов связи обычно осуществляется самим концентратором. Концентраторы можно использовать как автономные устройства или соединять друг с другом, увеличивая тем самым размер сети и создавая более сложные топологии. Кроме того, возможно их соединение магистральным кабелем в шинную топологию. Автосегментация необходима для повышения надежности сети. Ведь Hub, заставляющий на практике применять звездообразную кабельную топологию, находится в рамках стандарта IEEE 802.3 и тем самым обязан обеспечивать соединение типа МОНОКАНАЛ.

Назначение концентраторов - объединение отдельных рабочих мест в рабочую группу в составе локальной сети. Для рабочей группы характерны следующие признаки: определенная территориальная сосредоточенность; коллектив пользователей рабочей группы решает сходные задачи, использует однотипное программное обеспечение и общие информационные базы; в пределах рабочей группы существуют общие требования по обеспечению безопасности и надежности, происходит одинаковое воздействие внешних источников возмущений (климатических, электромагнитных и т.п.); совместно используются высокопроизводительные периферийные устройства; обычно содержат свои локальные сервера, нередко территориально расположенные на территории рабочей группы.

На настоящий момент использование концентраторов в локальных компьютерных сетях практически прекратилось. На их место пришли более скоростные и "умные" устройства - коммутаторы (Switch).

Что такое Коммутатор?

Когда появились первые устройства, позволяющие разъединять сеть на несколько доменов коллизий (по сути фрагменты ЛВС, построенные на hub-ах), они были двух портовыми и получили название мостов (bridge-ей). По мере развития данного типа оборудования, они стали многопортовыми и получили название коммутаторов (switch -ей). Некоторое время оба понятия существовали одновременно, а поздее вместо термина "мост" стали применять "коммутатор".

Обычно, проектируя сеть, с помощью коммутаторов соединяют несколько доменов коллизий локальной сети между собой. В реальной жизни в качестве доменов коллизий выступают, как правило, этажи здания, в котором создается сеть. Их обычно более 2-х, а в результате обеспечивается гораздо более эффективное управление трафиком чем у прародителя комутатора - моста. По меньшей мере, он может поддерживать резервные связи между узлами сети.

Благодаря тому, что коммутаторы могут управлять трафиком на основе протокола канального уровня (Уровня 2) модели OSI, он в состоянии контролировать МАС адреса подключенных к нему устройств и даже обеспечивать трансляцию пакетов из стандарта в стандарт (например Ethernet в FDDI и обратно). Особенно удачно результаты этой возможности представлены в коммутаторах Уровня 3, т.е. устройствах, возможности которых приближаются к возможностям маршрутизаторов. Коммутатор позволяет пересылать пакеты между несколькими сегментами сети. Он является обучающимся устройством и действует по аналогичной технологии. В отличие от мостов, ряд коммутаторов не помещает все приходящие пакеты в буфер. Это происходит лишь тогда, когда надо согласовать скорости передачи, или адрес назначения не содержится в адресной таблице, или когда порт, куда должен быть направлен пакет, занят, а коммутирует пакеты "на лету". Коммутатор лишь анализирует адрес назначения в заголовке пакета и, сверившись с адресной таблицей, тут же (время задержки около 30-40 микросекунд) направляет этот пакет в соответствующий порт. Таким образом, когда пакет еще целиком не прошел через входной порт, его заголовок уже передается через выходной. К сожалению, типичные коммутаторы работают по алгоритму "устаревания адресов". Это означает, что, если по истечении определенного промежутка времени, не было обращений по этому адресу, то он удаляется из адресной таблицы. Коммутаторы поддерживают при соединении друг с другом режим полного дуплекса. В таком режиме данные передаются и принимаются одновременно, что невозможно в обычных сетях Еthегnеt. При этом скорость передачи данных повышается в два раза, а при соединении нескольких коммутаторов можно добиться и большей пиковой производительности.