Как работает концентратор. Концентраторы, что это такое

Это многопортовый повторитель информации в сети с автосигментацией.

Все порты равноправны. Получив сигнал из одной подключенной станции, hab трансформирует информацию во все активные порты. Если на одном из портов обнаружена неисправность этот порт автоматически отключается или сегментируется. После устранения ошибки он снова делается активным. Обработка коллизии, контроль состояния каналов осуществляется самим концентратором. Существует возможность создавать объединение концентраторов для увеличения размера подсети, либо создавать между концентраторами магистральные каналы связи.

Автосигментация используется для повышения надежности сети.

Назначением концентраторов является объединение отдельных рабочих мест в рабочую группу в составе локальной сети. Для данной рабочей группы должны быть характерны следующие особенности:

определенная территориальная сосредоточенность;

коллектив рабочей группы решает сходные задачи;

используется однотипное программное обеспечение и общие информационные базы;

в пределах рабочей группы существуют общие требования по обеспечению безопасности и надежности;

совместно используются периферийные устройства.

Все концентраторы разрабатываются по стандарту IEEE 802.3.

Функционирование концентраторов осуществляется на 1-ом уровне модели ВОС, поэтому они не чувствительны к протоколам верхних уровней. Для концентратора не является важным работа на локальных ЭВМ.

Характеристики концентраторов.

Все концентраторы обладают следующими характеристиками:

Оснащены светодиодным индикатором указывающим состояние портов, наличие коллизий, активность канала передачи, наличие неисправностей;

При включении питания концентратор выполняет процедуру самотестирования, а в процессе функционирования самодиагностику;

Обеспечивает автосигментацию портов для изоляции неисправных портов;

Имеют стандартный размер для монтирования;

Обнаруживает ошибку полярности при использовании кабеля на витой паре и автоматически переключают полярности.

RJ 45 разъем по функционированию витой пары. Кабель витой пары состоит из проводов следующих цветов:

Бело-оранжевый;

Бело-синий;

Бело-коричневый;

Бело-зеленый.

При реализации применяются подключения А и В.Эти виды подключений зависят от последовательности проводов внутри разъема. Вся техника маркируется по А и по В.

Подключение по А:

Подключение по В:

Полярность А-В возможна только в switch.

Под сменой полярности подразумевается изменение первого с восьмым, второго с седьмым, третьего с шестым, четвертого с пятым.

Пары б/с, с, б/к, к не используются в стандартной сети Ethernet. Поэтому в современных сетях можно использовать четырех жильный.

Пары б/с, с, б/к, к используются для передачи питания устройства по сети Ethernet.

Виды концентраторов.

Начального уровня – это конденсаторы пяти – восьми портовые. Не имеют возможности управления через консольный порт и не позволяют управлять концентраторам подсети. Стоимость устройств низкая.

Среднего класса – 12,16-24 –х портовые. Имеют консольный порт, порт для подключения BNC для коаксиального кабеля, позволяют управлять сетью и настраивать уровни безопасности.

CNMP управляемые концентраторы.12, 16, 24, 48 – портов, консольный порт, а так же существует возможность сбора статистики по сети. Так же позволяет обнаруживать ошибки и устранять.

BNC – концентраторы – это многопортовые повторители для тонких коаксиальных кабелей для применения в сети стандарта 10BASE 2, то есть состоят из BNC конекторов, которые позволяют сегментировать порты, поддерживается работа для длины сегмента 185 метров на каждый порт. На каждый порт может быть подключено 30 узлов.

10/100 Мбитные концентраторы позволяют подключать устройства со скоростью либо 10, либо 100 мбит.

Hub являются широковещательными устройствами поэтому обеспечение секретности является сложной задачей, но при необходимости доступны следующие средства обеспечения секретности:

блокировка не используемых портов;

установка пароля на консольный порт;

установка шифрования информации на каждом порту.

Современный hub обычно интегрируется в другие устройства. Например, в маршрутизаторы, устройство организации тоннеля.

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.

Концентраторы

В структурированной кабельной конфигурации все входящие в сеть ПК взаимодействуют с концентратором (или коммутатором).

Hub (хаб; концентратор) - устройство множественного доступа, выполняющее роль центральной точки соединения в топологии "физическая звезда". Наряду с традиционным названием "концентратор" в литературе встречается также термин "хаб".

Соединенные с концентратором ПК образуют один сегмент локальной сети. Такая схема упрощает подключение к сети большого числа пользователей, даже если они часто перемещаются. В основном функция концентратора состоит в объединении пользователей в один сетевой сегмент. Концентраторы бывают разных видов и размеров и обеспечивают соединение разного числа пользователей - от нескольких сотрудников в небольшой фирме до сотен ПК в сети, охватывающей комплекс зданий. Функции данных устройств также различны: от простых концентраторов проводных линий до крупных устройств, выполняющих функции центрального узла сети, поддерживающих функции управления и целый ряд стандартов (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI и т.д.). Существуют также концентраторы, играющие важную роль в системе защиты сети.

Концентратор начального уровня (базовый концентратор) - это простое, автономное устройство, которое может стать для многих организаций хорошей "отправной точкой".

Наращиваемые (стековые) концентраторы позволяют постепенно увеличивать размер сети. Такие концентраторы соединяются друг с другом гибкими кабелями расширения, ставятся один на другой и функционируют как один концентратор. Благодаря низкой стоимости в расчете на порт наращиваемые концентраторы стали особенно популярны.

При применении концентратора все пользователи делят между собой полосу пропускания сети. Пакет, принимаемый по одному из портов концентратора, рассылается во все другие порты, которые анализируют этот пакет (предназначен он для них или нет). При небольшом числе пользователей такая система превосходно работает. Между тем в случае увеличения числа пользователей начинает сказываться конкуренция за полосу пропускания, что замедляет трафик в локальной сети.

Традиционные концентраторы поддерживают только один сетевой сегмент, предоставляя всем подключаемым к ним пользователям одну и ту же полосу пропускания. Концентраторы с коммутацией портов или сегментируемые концентраторы (такие как концентраторы семейства SuperStack II PS Hub) позволяют свести данную проблему к минимуму, выделив пользователям любой из четырех внутренних сегментов концентратора (каждый из этих сегментов имеет полосу пропускания 10 Мбит/с). Подобная схема дает возможность гибко распределять полосу пропускания между пользователями и балансировать нагрузку сети.

Двухскоростные концентраторы (dual-speed) можно с выгодой использовать для создания современных сетей с совместно используемыми сетевыми сегментами. Они поддерживают существующие каналы Ethernet 10 Мбит/с и новые сети Fast Ethernet 10 Мбит/с, автоматически опознавая скорость соединения, что позволяет не настраивать конфигурацию вручную. Это упрощает модернизацию соединений - переход от сети Ethernet к Fast Ethernet, когда необходима поддержка новых приложений, интенсивно использующих полосу пропускания сети, или сегментов с большим числом пользователей.

Кроме того, концентраторы служат центральной точкой для подключения кабелей, изменения конфигурации, поиска неисправностей и централизованного управления, упрощая выполнение всех этих операций.

Коммутаторы (Switch ).

Switch – многопортовое устройство, обеспечивающее высокоскоростную коммутацию пакетов между портами.

В сети с коммутацией пакетов - устройство, направляющее пакеты, обычно на один из узлов магистральной сети. Такое устройство называется также коммутатором данных (data PABX).

Коммутатор предоставляет каждому устройству (серверу, ПК или концентратору), подключенному к одному из его портов, всю полосу пропускания сети. Это повышает производительность и уменьшает время отклика сети за счет сокращения числа пользователей на сегмент. Как и двухскоростные концентраторы, новейшие коммутаторы часто конструируются для поддержки 10 или 100 Мбит/с, в зависимости от максимальной скорости подключаемого устройства. Если они оснащаются средствами автоматического опознавания скорости передачи, то могут сами настраиваться на оптимальную скорость - изменять конфигурацию вручную не требуется.

В отличие от концентраторов, осуществляющих широковещательную рассылку всех пакетов, принимаемых по любому из портов, коммутаторы передают пакеты только целевому устройству (адресату), так как знают MAC-адрес (Media Access Control) каждого подключенного устройства (аналогично тому, как почтальон по почтовому адресу определяет, куда нужно доставить письмо). В результате уменьшается трафик и повышается общая пропускная способность, а эти два фактора являются критическими с учетом растущих требований к полосе пропускания сети современных сложных бизнес приложений.

Концентратор (хаб) – многопортовое устройство, объединяющее несколько устройств в один сегмент. Фактически хаб представляет собой мультипортовый репитер, то есть в его основную функциональную задачу входит получение данных от подключённых к портам концентратора компьютеров или других хабов, реформирование сигнала одновременно с его усилением, и его дальнейшая ретрансляция на другие порты.

Принцип действия концентратора следующий: компьютер посылает концентратору сигнал, который передаётся всем рабочим станциям, подключённым к нему. Когда компьютер, которому адресовано сообщение, получает такой сигнал, он посылает запрашиваемую информацию обратно концентратору, который снова пересылает её всем компьютерам, хотя только один компьютер будет ее обрабатывать.

Концентратор используется в сетях с топологией «звезда». К портам концентратора можно подключать узлы сети: компьютер, сетевой принтер, накопитель, другой концентратор и т.п. Концентратор может иметь порты RJ-45 и BNC, что позволяет использовать коаксиальный кабель в качестве магистрального, последовательно соединяя несколько хабов в цепочку

Конструктивное устройство, алгоритмы работы, функции и характеристики концентраторов зависят от области их применения. Поэтому для каждой технологии построения сети производят свои концентраторы (Ethernet, Token Ring, FDDI), предназначенные для работы именно по этой технологии (концентратор в сети Ethernet выполняет повторение кадра для всех портов, в сети 100VG-AnyLAN повторяет кадра только в порт, к которому подключён адресат кадра).

Концентраты бывают двух типов:

пассивный – выполняет только соединение узлов в сегменте среды передачи данных, без регенерации сигналов. При использовании такого концентратора каждый сегмент кабеля может иметь длину не более половины максимально возможной для используемой технологии (неэкранированная витая пара позволяет сигнал между устройствами на расстоянии до 300 метров, поэтому каждый сегмент от пассивного концентратора до сетевого устройства может иметь не более 150 м). При использовании пассивного концентратора каждое сетевое устройство получает сигналы, посланные всеми другими устройствами, подключёнными к концентратору;

активный – восстанавливает и усиливает принимаемые сигналы, что позволяет увеличить максимальную длину подключаемых к концентратору сегментов кабеля. Также с помощью активного концентратора можно создавать сложные иерархические сетевые структуры. Активные концентраторы также называют переключающиеся.

В зависимости от области применения концентраторы могут быть:

с фиксированным количеством портов – выполнен в виде отдельного корпуса с определённым количеством портов (5, 8, 16, 24), элементами индикации и управления. Два крайних разъёма используются для подключения к другим концентраторам с помощью специальных магистральных кабелей, а к остальным разъёмам подключаются абоненты с помощью адаптерных кабелей;

модульный на основе шасси – имеет общее шасси с внутренней шиной, к которой подключают модули с фиксированным количеством портов. При этом модули могут различаться количеством портов и типом поддерживаемой физической среды;

стековая конструкция – выполнен в виде отдельного корпуса, но имеет специальные порты для объединения несколько таких корпусов в единый. Скорость работы внутренней шины такого концентратора выше, чем скорость, с которой он может передавать данные, поэтому скорость взаимодействия стековых концентраторов между собой будет выше, чем при соединении через порт. При этом число сегментов сети ограничено, поэтому объединение четырёх стековых концентраторов воспринимается как один.

Помимо основной функции (повторение и ретрансляция пакетов) концентратор может иметь дополнительные возможности:

две скорости при соединении разных типов сетей. Большинство моделей концентраторов являются двухскоростными, но бывают и устройства исключительно с одной скоростью;

беспроводная точка доступа – современный коммутатор имеет встроенную беспроводную точку доступа, используемую для беспроводной сети;

порт uplink – позволяет подключать концентратор к другим концентраторам (можно не заменять при недостатке подключений). Один из разъёмов RJ-45 концентратора имеет разводку, позволяющую присоединять его к другим хабам – каскадирование. Этот порт обозначается In, Uplink, Cascading, Cross-Over. В некоторых случаях рядом с таким портом имеется переключатель MDI/MDI-X, позволяющий включать порт в обычный режим или режим каскадирования. Если порт не оснащён переключателем, но к нему требуется подключить ещё один компьютер (все порты заняты), используют кабель «cross-over» для соединения по принципу «точка-точка». Порт uplink также используется для подключения концентратора к маршрутизатору или шлюзу, обеспечивающему доступ сети к Internet; при использовании нескольких концентраторов все они подключаются непосредственно к маршрутизатору или шлюзу, а не последовательно друг к другу.

C применением кабельной инфраструктуры типа витая пара . В настоящее время вытеснены сетевыми коммутаторами .

Сетевые концентраторы также могли иметь разъёмы для подключения к существующим сетям на базе толстого или тонкого коаксиального кабеля.

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

Как подключить интернет через свитч

Чем отличается свитч от хаба

Интернет с компьютера по кабелю через свитч нескольким пользователям. Локальная домашная сеть.

Субтитры

Принцип работы

Концентратор работает на первом (физическом) уровне сетевой модели OSI , ретранслируя входящий сигнал с одного из портов в сигнал на все остальные (подключённые) порты, реализуя, таким образом, свойственную Ethernet топологию общая шина , c разделением пропускной способности сети между всеми устройствами и работой в режиме полудуплекса. Коллизии (то есть попытка двух и более устройств начать передачу одновременно) обрабатываются аналогично сети Ethernet на других носителях - устройства самостоятельно прекращают передачу и возобновляют попытку через случайный промежуток времени, говоря современным языком, концентратор объединяет устройства в одном домене коллизий .

Сетевой концентратор также обеспечивает бесперебойную работу сети при отключении устройства от одного из портов или повреждении кабеля, в отличие, например, от сети на коаксиальном кабеле, которая в таком случае прекращает работу целиком.

Преимущества и недостатки

В сравнении с повторителем

Концентратор является логическим продолжением повторителя . Различные производители реализуют некоторые из перечисленных ниже функций :

• Возможность объединять сегменты сетей с разной физической средой (например, коаксиальный кабель и витая пара)
• Автоматическое отключение портов при возникновении на них ошибок
• Поддержка резервных связей

В сравнении с коммутатором

Единственное преимущество концентратора - низкая стоимость - было актуально лишь в первые годы развития сетей Ethernet. По мере совершенствования и удешевления электронных микропроцессорных компонентов данное преимущество концентратора полностью сошло на нет, так как стоимость вычислительной части коммутаторов и маршрутизаторов составляет лишь малую долю на фоне стоимости разъёмов, разделительных трансформаторов, корпуса и блока питания, общих для концентратора и коммутатора.

Недостатки концентратора являются логическим продолжением недостатков топологии общая шина, а именно - снижение пропускной способности сети по мере увеличения числа узлов. Кроме того, поскольку на физическом уровне узлы не изолированы друг от друга, все они будут работать со скоростью передачи данных самого худшего узла. Например, если в сети присутствуют узлы со скоростью 100 Мбит/с и всего один узел со скоростью 10 Мбит/с, то все узлы будут работать на скорости 10 Мбит/с, даже если узел 10 Мбит/с вообще не проявляет никакой информационной активности. Ещё одним недостатком является вещание сетевого трафика во все порты, что снижает уровень сетевой безопасности и даёт возможность подключения снифферов .

Коммутаторы

Появившиеся позже интеллектуальные устройства, работающие на втором (канальном) уровне по модели OSI (в отличие от концентраторов, работающих только на первом (физическом) уровне) - коммутаторы , способные обеспечивать независимую и выборочную передачу кадров Ethernet между портами за счёт вскрытия заголовков кадров и пересылки их по нужным портам в соответствии с