Активное оборудование локальных вычислительных сетей

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Активное оборудование локальных вычислительных сетей

Активное оборудование изменяет (формирует, восстанавливает, перераспределяет, анализирует) сигналы, передаваемые в локальных сетях. Активное оборудование используется на различных уровнях управления. К активному оборудованию относятся: сетевые адаптеры, повторители, хабы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы (роутеры), концентраторы. Сетевые адаптеры (сетевые карты, интерфейсные карты, Network Interface Card (NIC)) располагаются внутри центральных стоек компьютера. Остальное оборудование является промежуточным между оконечными устройствами сети и выполняет сборку (концентрацию) кабельных разводок. Часто эти устройства называются концентраторами, что говорит о неустойчивости существующей терминологии. Структура активного оборудования, выполняемые ими функции, конструктивные особенности связаны с типом сети, в которой они используются, уровнем интеллекта и с особенностями целевого назначения. Здесь рассматривается оборудование для сетей Ethernet. Однако и здесь следует различать оборудование для сетей Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Ниже, с учетом используемого уровня управления, рассматриваются основные характеристики названного активного оборудования, которые необходимо учитывать при его выборе.

1 Сетевые адаптеры (NIC)

NIC обеспечивает выполнение функций 1-го и 2-го (иногда и 3-го) уровней управления, имеет передающую и приемную части, которые могут поддерживать полный дуплекс.

Функции передающей части – принять от центрального процессора (ЦП) пакет данных           и адрес назначения и занести их в собственный локальный буфер, сформировать кадр,             организовать доступ к среде передачи, с учетом возможных коллизий организовать          передачу кадра, сообщить ЦП о результатах передачи.

Функции приемной части – выбрать из среды передачи “свой” кадр (со своим адресом)        и занести его в локальный буфер, проверить кадр на отсутствие ошибок, сообщить ЦП            о принятом кадре, передать принятый кадр из локального буфера в системную память            компьютера, возможно собрать статистику о отвергнутых кадрах.

Основные узлы NIC – интерфейс подключение к среде передачи, схемы организации доступа CSMA/CD, буферная память для кадров, схема прерываний для сообщения     ЦП об асинхронных событиях (передача, прием кадров), средства обмена данными      между буфером кадров и системной памятью компьютера, устройство работой адаптера, ПЗУ удаленной загрузки (Boot ROM) и модуль антивирусного контроля     обращения по записи в системную область жесткого диска (Master Boot и Boot Record), средства “пробуждения” по сети (Wake On LAN).

Подключение NIC – к LPT-порту (подключение без вскрытия ПК, не нужны системные     ресурсы, но загружается ЦП и низкая скорость передачи – до 10 Мбит/с), к шинам     ISA, EISA, MCA, VLB, PCI, PC Card.

Средства доставки в системную память – каналы прямого доступа к памяти (DMA),           программный ввод-вывод (PIO, при передаче полностью загружается ЦП), прямое управление шиной (для интеллектуальных адаптеров, имеющих свой процессор,     нагрузка ЦП минимальная, что особенно важно для серверов).

Скорости обмена данными:

   - 16-битная шина ISA – до 4 МВ/c., передача максимального кадра занимает 2.6 мс;

   - 16-битная интеллектуальная шина ISA – до 8 МВ/c;

   - 32-битная шина PCI при частоте 33 Мгц – до 132 МВ/c;

   - 64-битная шина PCI при частоте 66 Мгц – до 500 МВ/c.

Размер буферной памяти –

   - для шины ISA          – до 64 КВ;

- для шины PCI         – для сети Fast Ethernet до 2КВ;

- для сети Gigabit Ethernet до 256 КВ.

Целевое использование адаптера – адаптеры для рабочих станций или для серверов.

   -Адаптеры для рабочих станций – скорость до 100 Мбит/c, могут обеспечить полный дуплекс, не критичны к загрузке ЦП, имеют ПЗУ удаленной загрузки (Boot ROM) и средства “пробуждения” по сети (Wake On LAN), поддерживают интерфейс DMI (Desktop Management Interface – интерфейс управления настольным компьютером) и протокол SNMP (Simple Network Management Protocol – простой протокол управления сетевыми ресурсами). Наиболее распространены двухскоростные карты 10/100 Мбит/с.

   - Адаптеры для серверов – критичны к загрузке ЦП, должны иметь прямое управление шиной и параллельную работу узлов , используют высокоскоростную шину PCI 32/64 бит, поддерживают управление потоком, могут поддерживать установку приоритета трафика, режим VLAN (VLAN – виртуальная локальная сеть) с маркированными кадрами (tagged VLAN), Fast IP, аппаратный подсчет контрольных сумм IP-пакетов, резервирование линий (Resilient Link – применяются резервные адаптеры и специальные программные драйверы), “самоизлечивающиеся” драйверы (Self-Healing Drivers). Для конфигурирования и резервирования применяются многопортовые адаптеры. Адаптеры могут поддерживать протоколы SNMP и RMON (Remote MONitoring – зонт для мониторинга). Типовая скорость серверных карт составляет 100 Мбит/с.

Используемые интерфейсные разъемы – BNC, AUI, RJ-45 MID (порт абонента Ethernet          на витой паре), SC, ST. Возможны сочетания – BNC + AUI, RJ-45 + AUI, RJ-45 + RJ-    45, BNC + AUI + RJ-45. Многопортовые имеею несколько адаптеров со своими           интерфейсами.

Используемые системные ресурсы компьютера:

   - пространство ввода-вывода – 4-32 смежных адреса 10-битных (для ISA) или 16-битных (для PCI) для обращения к регистрам адаптера;

   - запрос прерывания – одна линия (IRQ 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12 или 15), возбуждаемая при приеме кадра и окончании его передачи;

   - канал прямого доступа к памяти (DMA) – используется для шины ISA;