Для расширения и повышения эффективности передачи данных между устройствами по сравнению с простыми одноранговыми сетями проектировщики сетей используют специализированные сетевые устройства, такие как концентраторы, мосты и коммутаторы, маршрутизаторы и беспроводные точки доступа.
Концентраторы
Концентраторы, показанные на рисунке 1, расширяют охват сети путем приема данных на порту, их последующей перестройки и отправки на все другие порты. Концентратор также может выполнять функции повторителя. Повторитель расширяет зону охвата сети, перестраивая сигнал, что позволяет преодолеть негативные последствия снижения качества данных по мере удаления от источника. Концентратор также можно подключать к другому сетевому устройству, например к коммутатору или маршрутизатору, который в свою очередь подключен к другим сегментам сети.
Сегодня концентраторы используются реже, поскольку коммутаторы являются более эффективными и менее дорогостоящими. Концентраторы не выполняют сегментацию сетевого трафика, следовательно, сокращают количество пропускной способности, доступной для всех подключенных к ним устройств. Кроме того, поскольку концентраторы не могут фильтровать данные, большие объемы ненужного сетевого трафика постоянно перемещаются между всеми подключенными к ним устройствами.
Мосты и коммутаторы
Перед передачей по сети файлы разбиваются на небольшие фрагменты данных, которые называются пакетами. Этот процесс позволяет выполнять проверку на наличие ошибок, а также упрощает повторную передачу в случае потери или повреждения пакета. Перед передачей в начало и в конец пакетов добавляется дополнительная информация. Информация о физических адресах добавляется в начало. Пакет вместе с информацией о физических адресах называется кадром.
Локальные сети часто разделяются на сектора, называемые сегментами, подобно тому, как компания разделяется на отделы или школа на классы. Границы сегментов можно определить с помощью моста. Мост выполняет фильтрацию сетевого трафика между сегментами локальной сети. Мосты фиксируют все устройства в каждом сегменте, к которому подключен мост. При получении кадра мост проверяет адрес назначения и определяет, следует ли передать кадр в другой сегмент или проигнорировать его. Мост также помогает повысить эффективность потока данных, ограничивая кадр пределами сегмента, к которому он принадлежит.
Коммутаторы, показанные на рисунке 2, иногда называют многопортовыми мостами. Типичный мост имеет два порта, подключенные к двум сегментам одной сети. Коммутатор имеет несколько портов в зависимости от того, сколько сетевых сегментов требуется подключить. Коммутатор является более сложным устройством по сравнению с мостом.
В современных сетях коммутаторы заменили собой концентраторы, став центральной точкой подключений. Как и при использовании концентратора, скорость коммутатора определяет максимальную скорость сети. Однако коммутаторы осуществляют фильтрацию и сегментацию сетевого трафика, отправляя данные только на определенное устройство. Такой подход обеспечивает повышение пропускной способности, выделенной для каждого устройства в сети.
Коммутаторы поддерживают таблицу коммутации. Таблица коммутации содержит список всех MAC-адресов сети, а также список портов коммутации, которые можно использовать для доступа к устройству с определенным MAC-адресом. Таблица коммутации выполняет запись MAC-адресов, проверяя MAC-адрес каждого входящего кадра, а также порт, на который поступает кадр. После этого коммутатор создает таблицу коммутации, в которой MAC-адреса сопоставляются исходящим портам. При получении кадра, предназначенного для определенного MAC-адреса, коммутатор с помощью таблицы коммутации определяет, какой порт следует использовать для доступа к этому MAC-адресу. Кадр пересылается из порта по месту назначения. Отправка кадров только из одного порта непосредственно в пункт назначения позволяет избежать воздействия на другие порты.
Питание через Ethernet (PoE)
Для питания устройств PoE коммутатор PoE вместе с данными передает небольшое количество постоянного тока по кабелю Ethernet. Питание на низковольтные устройства, поддерживающие технологию PoE, такие как точки доступа Wi-Fi, устройства видеонаблюдения и сетевые интерфейсные платы, можно подавать из удаленных местоположений. Устройства с поддержкой технологии PoE могут получать питание по подключениям Ethernet с расстояния до 100 м.
