Оборудование локальных вычислительных сетей: активное и пассивное

Введение в сетевое оборудование

Оборудование локальных вычислительных сетей необходимо для функционирования компьютерной сети. Оно делится на активное и пассивное.

Активное оборудование содержит электронные схемы, питается от электрической сети и выполняет функции усиления или преобразования сигналов. Пассивное оборудование не имеет дополнительного источника питания и предназначено для распределения или снижения уровня сигналов.

Пассивное сетевое оборудование

Основой современных ЛВС является витая пара — вид кабеля связи, состоящий из одной или нескольких пар изолированных проводников, скрученных между собой. Каждый проводник защищен пластиковой оболочкой, а в зависимости от категории каждая пара может быть дополнительно экранирована для уменьшения помех. Частота витков каждой скрутки также подобрана для снижения помех.

Витая пара была изобретена в 1881 году американским ученым Александром Беллом, который искал способы снизить помехи при передаче электричества. Для соединения устройств с помощью витой пары на конце провода устанавливаются коннекторы RG45. Монтаж коннектора может производиться двумя способами: прямой обжим (оба конца одинаково) применяется для соединения компьютеров с сетевыми устройствами, а кроссовый обжим — для соединения компьютера с компьютером.

В сетях со скоростью от 100 Мбит/с до 10 Гбит/с задействуются все 8 жил, а в более медленных (до 100 Мбит/с) — только 4 (первая, вторая, третья и шестая). Оставшиеся провода могут использоваться для ремонта кабеля при обрыве одной из жил.

Соединители — пассивное оборудование для ремонта и удлинения проводов. Существуют варианты для соединения двух проводов, для соединения двух обжатых проводов (удлинение патч-корда) и для ремонта обрывов. Разветвители позволяют подключить два устройства к одной розетке, но при этом используются только 4 жилы на каждое устройство, что снижает скорость до 100 Мбит/с.

Структурированные кабельные системы строятся на основе коммутационных панелей (патч-панелей). Панель имеет разъемы на лицевой стороне и контакты на тыльной для фиксированного соединения с кабелями. Панели устанавливаются в коммутационные шкафы, маркируются, а затем с помощью патч-кордов соединяются с сетевым оборудованием. Это упрощает поиск неполадок и изменение структуры сети.

Активное сетевое оборудование

Активное оборудование преобразует сигналы и выполняет дополнительные действия. Сетевая карта устанавливается в компьютер и обеспечивает его взаимодействие с сетью. Современные сетевые карты встроены в материнскую плату, но существуют и подключаемые адаптеры (PCI, PCI Express, USB, USB Type-C).

Репитеры (повторители) усиливают сигнал и передают его дальше, работая на физическом уровне модели OSI. Концентратор (HUB) — многопортовый репитер, который передает полученный сигнал на все остальные порты. Такие устройства подходят только для небольших сетей из-за роста нагрузки и коллизий.

Мосты и коммутаторы работают на втором уровне модели OSI. Каждый порт закреплен за конкретным сегментом сети, имеется система фильтрации, предотвращающая пересылку широковещательных кадров в другие сегменты. Они обеспечивают микросегментацию, передавая сообщения только адресату, и имеют таблицу коммутации для определения порта получателя.

Маршрутизатор предназначен для пересылки пакетов между сетями, выбирает наилучший маршрут, фильтрует трафик и анализирует IP-адреса. Используется для объединения сетей разных типов (например, Ethernet и беспроводных) и для обеспечения доступа в Интернет.

Заключение

Для создания ЛВС также может применяться оптическое волокно, обычно для высокоскоростного соединения удаленных или высокопроизводительных устройств.

При проектировании и монтаже локальной сети необходимо учитывать особенности всего используемого оборудования для создания максимально эффективной сети.

Практика

Чек-лист по материалу

• Определите, какие устройства относятся к активному, а какие к пассивному оборудованию.
• Выберите тип кабеля (витая пара, оптоволокно) в зависимости от требований к скорости и расстоянию.
• При обжиме витой пары используйте схему прямого или кроссового обжима в зависимости от типа соединения.
• Для структурированной кабельной системы используйте патч-панели и маркировку проводов.
• При выборе активного оборудования учитывайте уровень модели OSI, на котором оно работает.
• Для больших сетей используйте коммутаторы вместо концентраторов для уменьшения коллизий.
• Для объединения сетей разных типов используйте маршрутизаторы.

Справка

Термины из видео

Активное сетевое оборудование

Устройства, содержащие электронные схемы, питающиеся от электрической сети или других источников и выполняющие функции усиления или преобразования сигналов.

Пассивное сетевое оборудование

Устройства, не имеющие дополнительного источника питания и предназначенные для распределения или снижения уровня сигналов.

Витая пара

Вид кабеля связи, представляющий собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой для уменьшения помех.

Коннектор RG45

Разъем, используемый для соединения устройств с витой парой в локальных сетях.

Прямой обжим

Способ обжима витой пары, при котором оба конца обжимаются одинаково; применяется для соединения компьютера с сетевыми устройствами.

Кроссовый обжим

Способ обжима витой пары, применяемый для соединения компьютера с компьютером.

Соединитель

Устройство для ремонта и удлинения проводов, позволяет соединять два провода или два обжатых провода.

Разветвитель

Устройство, позволяющее использовать одну розетку для подключения двух устройств, но снижающее скорость до 100 Мбит/с.

Структурированная кабельная система

Набор кабелей и коммутационного оборудования, обеспечивающий регулярные расширяемые структуры связей в локальных сетях.

Патч-панель (коммутационная панель)

Панель с разъемами на лицевой стороне и контактами на тыльной для фиксированного соединения с кабелями.

Сетевая карта

Устройство, устанавливаемое в компьютер для обеспечения его взаимодействия с другими устройствами сети.

Репитер (повторитель)

Устройство, которое усиливает сигнал и передает его дальше, работает на физическом уровне модели OSI.

Концентратор (HUB)

Многопортовый репитер, передает полученный сигнал на все остальные порты.

Коммутатор

Устройство, работающее на втором уровне модели OSI, обеспечивает микросегментацию и передает сообщения только адресату.

Маршрутизатор

Устройство для пересылки пакетов между сетями, выбирает лучший маршрут и может фильтровать трафик.