Различные классы сетевых устройств Ethernet


Николай Малых,  


Повторители

Повторители Ethernet, в контексте сетей 10Base-T часто называемые концентраторами или хабами, работают в соответствии со стандартом IEEE 802.3. Повторитель просто передает полученные пакеты во все свои порты независимо от адреса получателя. Хотя все устройства, подключенные к повторителю Ethernet (включая другие повторители), ⌠видят■ весь сетевой трафик, получить пакет должен только тот узел, которому он адресован. Все остальные узлы должны игнорировать этот пакет. Некоторые сетевые устройства (например, анализаторы протоколов) работают на основе того, что сетевая среда (типа Ethernet) является общедоступной, и анализируют весь сетевой трафик. Для некоторых сред, однако, способность каждого узла видеть все пакеты неприемлема, по соображениям безопасности.

С точки зрения производительности повторители просто передают пакеты с использованием всей полосы канала. Задержка, вносимая повторителем, весьма мала (в соответствии с IEEE 802.3 ≈ менее 3 микросекунд). Сети, содержащие повторители, имеют полосу 10 Мб/с (или 100 Мб/с); они прозрачны для большинства сетевых протоколов, таких, как TCP/IP и IPX.

Коммутаторы

Коммутаторы обеспечивают организацию динамических соединений между портами на основе адресов, содержащихся в кадрах. Получив кадр через один из портов, коммутатор анализирует адрес и направляет пакет только в тот порт, с которым соединен получатель. За счет способности динамической организации соединений между портами коммутатор позволяет предоставить каждой станции полную полосу среды передачи, поскольку в каждом из динамически организуемых соединений присутствуют только две станции ≈ одна из них является передатчиком, вторая ≈ приемником. Возможность организации соединений между парами портов позволяет коммутатору повысить эффективную производительность сети в n/2 раз (n ≈ число портов). А поскольку наличие в каждом соединении только двух станций позволяет организовать по двум парам кабеля полнодуплексный обмен данными, это может обеспечить дополнительный рост производительности сети (теоретически, вдвое).

Мосты

Мосты функционируют в соответствии со стандартом IEEE 802.1d. Подобно коммутаторам Ethernet, мосты не зависят от протокола и передают пакеты только порту, к которому подключен адресат. Однако, в отличие от большинства коммутаторов Ethernet, мосты не передают фрагменты пакетов при возникновении коллизий и пакеты с ошибками, поскольку все пакеты буферизуются перед их пересылкой в порт адресата. Буферизация пакетов (store-and-forward) приводит к возникновению задержки по сравнению с коммутацией на лету. Мосты могут обеспечивать производительность, равную пропускной способности среды, однако внутренняя блокировка несколько снижает скорость их работы.

Маршрутизаторы

Работа маршрутизаторов зависит от сетевых протоколов и определяется связанной с протоколом информацией, передаваемой в пакете. Подобно мостам, маршрутизаторы не передают адресату фрагменты пакетов при возникновении коллизий. Маршрутизаторы сохраняют пакет целиком в своей памяти прежде, чем передать его адресату, следовательно, при использовании маршрутизаторов пакеты передаются с задержкой. Маршрутизаторы могут обеспечивать полосу, равную пропускной способности канала, однако для них характерно наличие внутренней блокировки. В отличие от повторителей, мостов и коммутаторов маршрутизаторы изменяют все передаваемые пакеты.

Резюме

Основные различия между сетевыми устройствами показаны в таблице.

Характеристика Повторитель
Ethernet
Коммутатор
Ethernet
Мост Маршрутизатор
Скорость передачи между портами Скорость среды  во всех случаях   До скорости   передачи среды До скорости   передачи среды
Суммарная производительность 10 Мб/с Высокая Высокая Высокая
Задержка при передаче между портами Ethernet < 3 мкс (коммутация на лету) < 40 мкс (для устройств с буферизацией зависит от размера пакета) 50-1500 мкс 50-1500 мкс (в зависимости от протокола задержка может возрастать)
Решение о передаче
на основе аппаратных адресов
+ +
Независимость от
протокола
+ + +
Изменение пакетов
Ethernet
+ + +
Уровень модели OSI Физический Канальный Канальный Сетевой

КОМПЬЮТЕР-ИНФОРМ ╧  23