Компютърни мрежи - теория - 4/5
6. Периферни устройства за изграждане на мрежа.
а) концентратори
Hub, или както е прието в България, концентратор, представлява от себе си многопортов (от 4 до 16 и повече) повторител (repeater) на мрежа с автоматична сегментация, предназначен най-вече за свързване на отделни работни места, оборудвани с мрежови карти, в една мрежа, като отделните работни места могат да работят под управлението на различни операционни системи и да бъдат от различен тип (работещи на различна скорост, например). Всички портове на концентратора по правило имат един и същ приоритет, така че при получаването на сигнал на единия от портовете концентратора го препредава към всички свои активни портове.
При положение, че логиката на концентратора открие някаква неизправност във някой от подвключените към портовете мрежови сегменти, концентраторът автоматично се изключва, като след като при някой от следващите цикли установи, че повредата е отстранена, отново започва да функционира нормално.
Концентраторите са автономни устройства, които могат да бъдат свързвани едно с друго с цел увеличаване на физическия брой подвключени устройства и разширяване топологията на една мрежа. Hub-овете би трябвало да отговарят на стандарта IEEE 802.3, работейки в съответствие с ниво 1 (физическо) на модела OSI (Open System Interconnect), което ще рече че те не се влияят от типа на протоколите от по-високо ниво. Процесът, при който концентраторът изключва някой от портовете при откриване на неизправност се нарича сегментация.
Мрежите, в които се използват най-често концентратори, са на базата на кабели с усукана двойка (UTP) - 10Base-T или 100Base-TX/T4, но има концентратори за мрежи 10Base-2 с коаксиален кабел и 10Base-F с оптичен кабел, както и други. Десет-мегабитовите хъбове често имат портове с конектор RJ-45, така и за коаксиален кабел (BNC) или AUI, което позволява сегментите с коаксиален или оптичен кабел да се използват като главна магистрала (Backbone) между концентраторите.
Основната (и съществена) разлика между концентраторите (Hub) и значително по-разпространените напоследък комутатори (Switch) е в това, че концентраторите нямат възможност да буферират пропусканите през тях пакети с данни, а комутаторите - могат. Това на практика довежда до по-високи скорости на обмен на данни в мрежи, изградени с комутатори, отколкото с концентратори.
"Неумението" на концентратора да буферира пакетите води и до невъзможността му да синхронизира работещи на различни скорости портове, макар че не е изключено да има разработени чипове, които да се справят успешно с този проблем. Липсата на синхронизация по скорост довежда до там, че ако към концентратора има комутирани работни станции, работещи при скорост 10- и 100- мегабита, всички портове на концентратора ще работят на 10 MBit.
б) комутатори
Първите LAN комутатори (switch) са се появили някъде в края на миналия, като те са били устройства от ниво 2 (OSI Layer2) и главната им цел бе да заменят хъбовете в по-големите мрежи. По-точно, първоначално технологията за комутиране на сегментите бе предложена от фирмата Kalpana през 1990 г., когато се появяват и първите устройства, отговарящи на Layer 2 от модела OSI (Open System Interconnect) с елементи на Layer 3 и Layer2+Layer3 (multilayer).
В самото начало, когато първите двупортови switch-ове все още не се различаваха много-много от концентраторите (hub), те се наричаха мостове (bridges), като в процеса на еволюцията станаха многопортови, придобиха нови функции и вместо термина "мост" започнаха да отговарят на името "комутатор".
Комутаторите позволяват всяка една работна станция да предава данните през комуникационната среда без да се конкурира с другите. Комутацията де-факто преобразува Ethernet от общодостъпна среда с конкурентна борба за използването на канала за връзка в система с адресирано и регулиране предаване на данните.
Благодарение на това, че комутаторите могат да управляват трафика в съответствие с ниво 2 на протокола на канално ниво на физическия модел OSI те имат възможност да контролират MAC-адресите (Media Access Control Address) на включените към него устройства, както и да транслират пакетите с данни от един стандарт в друг (Ethernet в FDDI, например), като тази функция е свойствена в пълен обем на комутаторите, поддържащи OSI Level3, и по този начин, доближаващи се до маршрутизаторите.
С помощта на комутатор могат да бъдат свързани, освен няколко отделни устройства, и няколко отделни сегмента на една мрежа, всеки един от които може да има включени към него други крайни устройства. Сегмент - това е част от мрежовия кабел, ограничена чрез мостове/комутатори (bridges/switches), маршрутизатори (routers), повторители (repeaters) или терминатори (terminators).
Основната разлика между концентратора (hub) и комутатора (switch) идва от възможността на последния да буферира пакетите с данни. Комутатора не винаги буферира преминаващите през него данни, а само тогава, когато е необходимо да се съгласува скоростта на предаване на пакетите между две устройства, когато адресът на получателя не се намира в адресната таблица, или когато портът, където трябва да се изпрати пакетът, е зает. Хубавото в случая е това, че комутаторът може да започне да получава пакета с данни едновременно с анализирането на адреса на пакета, който се намира в заглавието му и на който той трябв ада бъде препратен. По този начин комутаторът започва да буферира данните (store-and-forward) още преди да е установил параметрите на връзка с приемника й (освен в случаите, когато данните не се буферират и преминават "on the fly": cut-though). При това двойката портове изпращач-получател динамично се комбинират във виртуални канали, което увеличава пропусквателната способност на мрежата в сравнение със случая, когато се използват концентратори.
Много популярен е начинът на свързване, когато сървърите се включват към по-високоскоростните портове на комутатора, а работните станции - към по-нискоскоростните. При този начин на свързване в идеалния случай всяка от работните станции има максимално висока скорост на връзка със сървъра, ограничена само от възможностите на мрежовия адаптер на станцията.
Комутаторите комуникират един с друг в режим на пълен дуплекс (full duplex), което означава, че данните се приемат и предават едновременно: нещо невъзможно в обикновена ethernet мрежа. При това скоростта на предаване на данни е максимална за възможностите на LAN NIC-овете и е двойно по-голяма, отколкото при half duplex режима на работа, зависейки от конкретния модел комутатор.
Теоретичните и практическите познания за комутаторите позволяват да се направи един много логичен извод относно това, дали обемът на вградената в чиповете на комутатора памет влияе върху скоростите на предаване на данни през портовете им. Точно с това може да бъде обяснена разликата в цените на външно еднакво изглеждащите устройства: просте те използват различни чипове, с различен обем памет, бързодействие и функционалност.