Rodzaje łączy i ich właściwości

Rodzaje łączy i ich właściwości. Składniki okablowania.

Okablowanie jest bardzo istotnym elementem sieci. Musi spełniać zarówno obecne jak i przyszłe wymagania odnośnie warunków transmisji danych, charakterystyki elektrycznej i topologii. W transmisji danych stosowane są dwa rodzaje mediów:

a)         media przewodowe - obejmują przewody metalowe (najczęści 11211t194l ej miedziane) oraz światłowodowe;

b)        media bezprzewodowe - termin ten odnosi się do metod przesyłania sygnałów w powietrzu lub przestrzeni kosmicznej, kategoria ta obejmuje transmisję w podczerwieni i mikrofale;

W większości instalacji sieciowych stosuje się kable miedziane. Są stosunkowo niedrogie i umożliwiają w miarę szybkie transmisje.

Właściwości kabli metalowych.

Kable metalowe przewodzące sygnały elektryczne dzieli się na symetryczne (zrównoważone) i niesymetryczne (niesymetryczne). Te pierwsze składają się z dwóch przewodów, w których płyną prądy o takim samym natężeniu, ale w przeciwnych kierunkach. Pomaga to w wyeliminowaniu szumów i zakłóceń zewnętrznych. Przykładem kabla symetrycznego jest skrętka. Kable niesymetryczne to medium transmisyjne, w którym prąd płynie przez przewód sygnałowy. Drugi przewód jest uziemieniem. Kablem niesymetrycznym jest kabel koncentryczny, w którym uziemieniem jest siatka ekranująca.

Poniżej scharakteryzowano niektóre parametry elektryczne kabli metalowych.

a)         tłumienie - polega na spadku amplitudy sygnału w medium transmisyjnym, co związane jest m.in. z impedancją kabla. Występowanie tłumienia stanowi główną przyczynę różnego rodzaju ograniczeń dotyczących długości kabli używanych w sieciach komputerowych. Jeśli sygnał ulegnie nadmiernemu osłabieniu to odbiornik może zinterpretować go błędnie lub wcale;

Rys. 13.Osłabienie sygnału na skutek tłumienia.

b)        pojemności pasożytnicze - prowadzą do zniekształceń przesyłanego sygnału. Im dłuższy kabel i im grubszy izolator tym pojemności pasożytnicze są większe i większe stają się wnoszone przez nie zniekształcenia;

c)         impedancja i zniekształcenia opóźnieniowe - impedancja powoduje, że różne składniki częstotliwościowe sygnału po dotarciu do odbiornika będą wzajemnie przesunięte. Przesunięcia są tym większe im większa jest częstotliwość przesyłanego sygnału;

d)        szum tła - różne źródła zewnętrzne (lampy jarzeniowe, kuchenki mikrofalowe, telefony, komputery, itd.), inne linie transmisyjne lub sam nadajnik może wprowadzać szum, który nakłada się na transmitowany sygnał. Jeżeli nawet amplituda szumu jest niewielka w porównaniu z amplitudą sygnału właściwego, to tłumienie może obniżyć amplitudę sygnału do poziomu zbliżonego szumom. W celu określenia wpływu szumu na transmisję wprowadza się współczynnik sygnał-szum, którego wartość powinna być jak najwyższa. W skrętce głównym źródłem szumu są przesłuchy, czyli zakłócenia spowodowane przez sygnały z sąsiednich przewodów.

Rodzaje kabli metalowych (miedzianych).

a)         kabel prosty (straight cable) - zbudowany jest z miedzianych przewodów otoczonych izolacją. Kabli tego typu używa się do łączenia urządzeń peryferyjnych w transmisjach na niewielkie odległości, z małymi prędkościami. Kabli tego typu nie stosuje się w sieciach komputerowych;

b)        skrętka (twisted pair cable) - zbudowana jest z izolowanych przewodów, dwa przewody są splecione i tworzą medium, którym mogą być przesłane dane. Kabel jest złożony z pojedynczej pary takich przewodów lub z większej liczby takich par. W sieci telefonicznej stosuje się skrętkę nieekranowaną (Unshielded Twisted Pair - UTP). Skrętka ekranowana (Shielded Twisted Pair) zabezpieczona jest przed przesłuchami z zewnątrz. Przewody muszą być skręcone aż do samych punktów końcowych. Specyfikacja skrętki zawarta jest w standardzie EIA/TIA 586 Commercial Building Wiring odnoszącym się do okablowania budynków. Zdefiniowano tam następujące właściwości kabli:

kategoria 1: tradycyjna, nieekranowana skrętka telefoniczna, odpowiednia do przesyłania głosu, nie przystosowana do transmisji danych;

kategoria 2: nieekranowana skrętka, służąca do przesyłania danych z prędkościami do 4 Mbit/s, kable tej kategorii zbudowane są z dwóch par skręconych przewodów;

kategoria 3: kable tego typu pozwalają na transmisję z szybkością do 10 Mbit/s, kable tej kategorii zbudowane są z czterech par skręconych przewodów, z jednym zwojem na 10 cm;

kategoria 4: kable z maksymalną szybkością transmisji określoną na 16 Mbit/s, kabel jest zbudowany z czterech par przewodów;

kategoria 5: miedziana skrętka o rezystancji 100 W, pozwalająca (pod warunkiem poprawnego zainstalowania) na przesyłanie danych z szybkością 100 Mbit/s, charakteryzuje się małą pojemnością i niskim poziomem szumów;

Kable kategorii 5 oraz konstruowane zgodnie z opracowywanymi aktualnie (1994 r., USA) pozwalają na transmisję rzędu setek Mbit/s.

c)         kabel koncentryczny (coaxial cable) - zbudowany jest z litego miedzianego przewodu, otoczonego izolacją, przewodu ekranującego i zarazem uziemiającego oraz z zewnętrznej koszulki ochronnej. Kabel koncentryczny może przekazywać dane w sieci z prędkością do 350 Mbit/s. Dawniej kabel koncentryczny gwarantował większe szybkości transmisji niż skrętka. Obecne właściwości skrętki pozwalają na osiągnięcie takich szybkości jak przy wykorzystaniu kabla koncentrycznego, a nieraz nawet większych. Jednak za pomocą kabla koncentrycznego wciąż można wykonywać połączenia dłuższe niż z wykorzystaniem skrętki. Kabel koncentryczny nadaje się do sieci szerokopasmowych i pracujących w paśmie podstawowym;

Kable światłowodowe.

Światłowód nie posiada licznych wad, które występowały w kablach metalowych: pojemność przewodu, tłumienie amplitudy sygnału (bardzo małe), przesłuch, odporny jest na elektromagnetyczne zakłócenia zewnętrzne, sam nie wytwarza pola elektromagnetycznego wokół siebie. Ta ostatnia cecha uniemożliwia monitorowanie (podsłuchiwanie) transmisji z zewnątrz.

Transmisja światłowodowa polega na przepuszczaniu przez włókno szklane światła. Szkło jest bardzo czyste (okno o grubości 1/8 cala wykonane ze zwykłego szkła wprowadza takie zniekształcenia obrazu jak okno ze szkła światłowodowego o grubości trzech mil). Optyczny rdzeń światłowodu wykonany jest z czystego dwutlenku krzemu. Nadajnikiem może być dioda świecąca lub laser, odbiornikiem jakiś fotodetektor. Kluczowym elementem światłowodu jest szklana powłoka rdzenia, która odbija światło do wewnątrz rdzenia. Światło przechodząc przez światłowód wielokrotnie odbija się od powłoki rdzenia. Im większy kąt odbicia tym światło dłużej przechodzi między końcami przewodu. Mimo, że opóźnienie wynosi miliardowe części sekundy (rzędu kilku, kilkudziesięciu nanosekund na kilometr), to długość światłowodu musi zostać ograniczona. Szybkość transmisji danych sięga Gbit/s.

Rodzaje światłowodów:

a)         plastikowy - działa na długościach obliczanych w metrach, tani, nie wymaga drogiego oprzyrządowania;

b)        powlekany plastikiem światłowód krzemiankowy - nieznacznie lepszy od plastikowego;

c)         włókno jednomodowe - prowadzi jedną wiązkę światła o jednej długości fali, używany do szczególnie długich połączeń, rdzeń ma małą średnicę i zapewnia dużą przepustowość na długich dystansach. Źródłem światła jest laser. Przewód najdroższy, najtrudniejszy w obsłudze, zapewnia jednak największe szybkości transmisji i umożliwia realizację najdłuższych segmentów połączeń;

d)        wielomodowy światłowód o skokowej zmianie współczynnika odbicia - prowadzi wiele wiązek światła o różnych częstotliwościach, cechuje się znaczną średnicą rdzenia i wysoką dyspersją (typowo: 15-30 nanosekund na kilometr). Wykorzystywany jest głównie w LSK, nadajnikiem jest dioda LED;

e)         wielomodowy o stopniowe zmianie współczynnika odbicia - wykonany jest z kilku warstw szkła o dyspersji pozwalającej na pokonanie długich dystansów (typowo: 1 nanosekunda na kilometr);

Połączenia bezprzewodowe.

Połączenia bezprzewodowe realizowane są przy wykorzystaniu nadajników i odbiorników rozmieszczonych na terenie np. firmy i będących jej własnością. Radiowe urządzenie nadawczo-odbiorcze nazywane jest transceiver'em (transmitter/receiver). Bezprzewodowe połączenia w sieci lokalnej eliminują konieczność układania kabli, co przydatne jest w sieciach utworzonych tymczasowo. Użytkownicy z komputerami przenośnymi mogą poruszać się po obszarze objętym zasięgiem transceiver'a. Przykładowa konfiguracja bezprzewodowej sieci lokalnej może wyglądać tak, jak to pokazano na rysunku.

Bezprzewodowa transmisja danych może być realizowana przy użyciu jednej z trzech metod:

a)         transmisja w podczerwieni - metoda ta udostępnia szerokie pasmo transmisyjne, pozwala na przesyłanie sygnałów z bardzo dużą częstotliwością. Transmisja wykorzystująca promienie podczerwone realizowana jest wzdłuż linii widoczności, dlatego zarówno nadajnik jak i odbiornik muszą być skierowane do siebie lub też promienie muszą być wzajemnie zogniskowane. Tak więc przy instalowaniu tego typu sieci należy uwzględnić strukturę i wzajemne położenie pomieszczeń. Ponieważ transmisja realizowana jest przy użyciu promieni podczerwonych, to może być zakłócona silnym światłem pochodzącym z innych źródeł. Typowa szybkość transmisji osiąga tutaj 10 Mbit/s;

b)        transmisja radiowa wąskopasmowa - metoda ta jest podobna do metod stosowanych w klasycznej radiofonii: zarówno nadajnik jak i odbiornik pracują w jednym wąskim paśmie częstotliwości. Sygnał rozprzestrzenia się na znacznym obszarze i może przenikać przez przeszkody - nie jest więc konieczne ogniskowanie sygnału. Mankamentem tej metody jest możliwość występowania zakłóceń spowodowanych odbiciami sygnału. Ponadto dla uniknięcia zakłóceń powodowanych przez inne urządzenia radionadawcze konieczne jest dokładne dostrojenie nadajnika i odbiornika na wybraną częstotliwość. Szybkość transmisji jest tutaj rzędu kilkunastu kbit/s;

c)         transmisja radiowa szerokopasmowa - sygnał generowany jest w szerokim paśmie częstotliwości. Chwilowy rozkład częstotliwości określany jest za pomocą kodu - wspólnego dla nadajnika i odbiornika. Moc sygnału emitowanego tą techniką jest niewielka. Szybkość transmisji kształtuje się na poziomie 250 kbit/s;

d)        transmisja mikrofalowa - transmisja tą metodą może się odbyć, gdy zapewniona jest wzajemna widoczność nadawcy i odbiorcy, może to być np. połączenie satelity ze stacją naziemną, łączność między dwoma budynkami, łączność na dużych otwartych obszarach, gdzie położenie kabla nie jest opłacalne (pustynie, bagna, duże jeziora). System transmisyjny wykorzystujący mikrofale składa się z dwóch anten kierunkowych, skierowanych na siebie, wysyłających wiązkę fal elektromagnetycznych i ogniskujących odebraną wiązkę fal. Maksymalna odległość między antenami nie powinna przekraczać 45 km. W przeciwieństwie do klasycznej transmisji radiowej anteny mikrofalowe skierowane są na jeden punkt. Stosowane częstotliwości transmisji zawierają się w przedziale 2 GHz - 25 GHz, przy czym wyższe częstotliwości wykorzystywane są prywatnie, na krótkich dystansach;

Krosownica (Patch Panel).

Składa się z rzędów punktów zakończeniowych dla stacji roboczych. Administrator sieci może w łatwy sposób łączyć, przesuwać, testować i rozłączać elementy sieci (np. stacje robocze) - poprzez zmianę połączeń w krosownicy.

Koncentrator (Concentrator Device).

Koncentrator jest urządzeniem służącym za centralny punkt przyłączenia terminali, komputerów lub urządzeń komunikujących. Może to być centralny punkt, w którym zbiegają się kable. Koncentrator łączy określoną liczbę linii wejściowych z pewną liczbą linii wyjściowych albo udostępnia jedno centralne połączenie komunikacyjne większej liczbie urządzeń. Koncentratory mogą być łączone ze sobą w struktury hierarchiczne. Oto urządzenia, które są koncentratorami:

a)        procesory czołowe (front-end) - jest to komputer realizujący funkcje koncentratora, zazwyczaj z większą szybkością i obsługujący większą liczbę dołączonych urządzeń;

b)        huby (hubs) - koncentratory w sieciach lokalnych (opisane dalej);

c)         jednostki wspólnego dostępu do portu i selektory (port sharing units) - umożliwiają większej liczbie odległych terminali korzystanie ze wspólnego połączenia modemowego z komputerem lub systemem host. Jednostka taka działa pomiędzy terminalami a modemem;

d)        multipleksery - urządzenia, które przesyłają po jednej linii dane napływające z wielu innych urządzeń. Istnieje wiele typów multiplekserów, np.: multipleksery z podziałem czasu (przydziela kolejnym urządzeniom odcinki czasu w strumieniu danych), multipleksery z podziałem częstotliwości (wydzielają dla każdego urządzenia osobny kanał częstotliwości);

Huby (Hubs).

Istnieje wiele urządzeń, które mogą być określane mianem "hub". W najprostszej postaci hub jest urządzeniem, w którym zbiegają się przewody od stacji roboczych. Istnieją huby pasywne oraz aktywne:

a)         hub pasywny - posiada kilka portów do podłączenia komputerów, terminali i innych urządzeń. Cechą huba pasywnego jest to, że nie wzmacnia sygnałów - jest tylko skrzynką łączącą - i nie wymaga zasilania. Hubem pasywnym może być po prostu panel łączeniowy, czyli krosownica;

b)        hub aktywny - zazwyczaj posiada więcej portów od huba pasywnego. Regeneruje sygnały przechodzące od jednego urządzenia do drugiego. Może być używany jako regenerator sygnału (repeater);

Huby są zazwyczaj łączone z innymi hubami w strukturę hierarchiczną.

Rys. 17.Okablowanie strukturalne(struktura hierarchiczna).

Huby umożliwiają budowę okablowania strukturalnego i oferują następujące udogodnienia:

a)         umożliwiają łatwą przebudowę sieci;

b)        umożliwiają łatwą rozbudowę sieci;

c)         możliwość zastosowania w wielu technologiach sieciowych;

d)        umożliwiają scentralizowane zarządzanie i automatyczne zbieranie informacji o ruchu w sieci;

e)         realizują funkcje obsługi błędów;

f)            pozwalają na zwiększanie zasięgu sieci;

Naturalną topologią (patrz dalej) sieci wykorzystującej huby jest gwiazda.

Konstrukcja hubów przeszła długą ewolucję: od pierwszych hubów powtarzających do obecnego ich znaczenia - centralnego elementu okablowania strukturalnego, zapewniającego zarządzanie i monitorowanie całej sieci. Moduły wtykowe pozwalają na wykonanie podłączeń sieci lokalnych i rozległych. Umożliwiają wykorzystanie huba jako centrum okablowania dla piętra, budynku, osiedla czy sieci globalnej. Takie huby instalacyjne (wiring hubs) stanowią szkielet sieci. Ponieważ szkielet ten zamyka się w obrębie jednej skrzynki to określa się go mianem szkieletu skupionego (collapsed backbone). Huby instalacyjne są platformą łączącą wiele typów sieciowych modułów komunikacyjnych, posiadają funkcje administracyjne oparte na okienkowym interfejsie użytkownika. Funkcje te pozwalają na obrazowanie całej sieci lub jej fragmentu w aspekcie statystyki i informacji kontrolnych. Pulpity administracyjne dołączane są do hubów za pośrednictwem specjalnych łączy, dzięki czemu zarządzanie nimi jest możliwe nawet w wypadku awarii reszty sieci.

Huby pierwszej generacji były zwykłymi repeater'ami operującymi tylko z jednym medium transmisyjnym. Generalnie nie było możliwości obsługi protokołów zarządzania takich jak np. SNMP (Simple Network Managment Protocol). Huby te są wciąż obecne na rynku, stosowane są w małych sieciach lokalnych. Istnieją huby, które można umieścić bezpośrednio w złączu rozszerzającym serwera. Z tyłu takiej karty-huba podłącza się specjalny kabel pozwalający na przyłączenie stacji roboczych.

Huby drugiej generacji określa się jako huby inteligentne, gdyż realizują funkcje zarządzające. Huby te wyposażone są w płyty główne z kilkoma magistralami, dzięki czemu mają zdolność współpracy z różnymi mediami, pomiędzy którymi pełnią funkcje mostów (patrz dalej). Spotyka się magistrale dla różnego typu sieci lub magistrale wielokanałowe - uniwersalne. Płyty zarządzane są zazwyczaj przez wydajne procesory RISC'owe. Huby te umożliwiają zbieranie informacji statystycznych na temat ruchu w poszczególnych modułach. Wśród hubów tej generacji zaczęły się pojawiać urządzenia realizujące funkcje protokołu SNMP. Nie zaimplementowano jeszcze funkcji pozwalających na organizowanie wewnątrz huba logicznych segmentów sieci lokalnej, co jest korzystne ze względów administracyjnych i wydajnościowych.

Huby trzeciej generacji to inaczej huby korporacyjne. Są one zdolne do obsługi wszelkich typów komunikacji międzysieciowej i okablowania. Są to urządzenia inteligentne, z szybkimi płytami głównymi, o znacznym stopniu modułowości. Zdolne są do obsługi szeregu modułów wtykowych, w tym dla połączeń z sieciami rozległymi i umożliwiających realizację zaawansowanych funkcji zarządzających. Huby te są bardzo niezawodne. Wiele z nich używa płyt z komutacją komórek, z prędkościami rzędu Gbit/s. Inne cechy hubów trzeciej generacji:

a)         segmentowanie płyty głównej w celu obsługi kilku sieci lokalnych;

b)        szybkie połączenia szkieletowe, realizujące połączenia międzysieciowe;

c)         zdolności komutacyjne, pozwalające na mikrosegmentację sieci lokalnej pomiędzy pojedyncze stacje robocze;

d)        dedykowane połączenia punkt-punkt pomiędzy węzłami sieci, pozwalające na transmisję wielkich ilości danych lub transmisji uzależnionych od czasu;

e)         funkcje zarządzania rozproszonego wbudowane w każdy z modułów, pozwalające na poprawianie wydajności sieci w warunkach znacznego obciążenia;

Inny podział hubów:

a)         huby dla grup roboczych - np. koncentrator w postaci karty rozszerzającej dla serwera;

b)        huby pośredniczące - np. skrzynka przyłączeniowa na każdym z pięter budynku. Ich zastosowanie jest opcjonalne, ale mogą stanowić bazę dla późniejszej rozbudowy sieci;

c)         huby korporacyjne - centralne miejsce, w którym zbiegają się połączenia od wszystkich segmentów końcowych. Pełnią ponadto rolę routera, mostka, umożliwiają łączenie z sieciami rozległymi.

Płyta główna huba jest funkcjonalnie podobna do płyty głównej komputera, ale znacznie przewyższa ją rozwiązaniami technicznymi. Udostępnione są na niej punkty przyłączania modułów rozszerzających. Konfiguracja płyty głównej jest całkiem odmienna od komputerowej. Musi posiadać większą liczbę kanałów komunikacyjnych, umożliwiających łączenie odmiennych modułów (związanych z różnymi typami sieci).

Możliwe są różne typy magistral:

a)         standardowe - szyna EISA lub nowsza (jak w komputerach osobistych) Moduły mają dostęp do magistrali po wygenerowaniu odpowiedniego przerwania. Raczej nie używana w hubach korporacyjnych;

b)        zwielokrotnione - płyta główna posiada kilka magistral, każda obsługuje inny rodzaj ruchu. Typowa magistrala zwielokrotniona posiada oddzielne szyny dla różnych typów sieci. Do każdej z szyn można podłączyć wiele modułów, które obsługują odpowiedni rodzaj sieci;

c)         segmentowa - magistrala podzielona jest na segmenty spojone złączami. Do złączy wstawiane są moduły, tworzące wraz z innymi modułami logiczny segment sieci. Dowolny port w każdym z modułów może stać się częścią segmentu sieci. Warunkiem jest, aby port był pasujący do danego typu sieci;

d)        multipleksowana - pojedyncza magistrala zostaje podzielona za pomocą techniki multipleksowania na kilka magistral logicznych;

Większość hubów posiada szynę zarządzającą, która posiada dostęp do każdego z modułów. Ponieważ nie jest ona częścią głównej magistrali na płycie jej funkcje sterujące i monitorujące nie są ograniczone przez ruch danych. Bez tej szyny nie byłoby możliwe monitorowanie sieci w momentach największego ruchu.

Moduły są osobnymi urządzeniami, które umieszcza się w płycie głównej huba w celu umożliwienia podłączenia stacji roboczych oraz mostkowania, routingu i funkcji administracyjnych. Oto typowe przykłady modułów:

a)         rezerwowe zasilacze;

b)        moduły Ethernet pozwalające na podłączenie stacji roboczych pracujących w sieci Ethernet (patrz dalej);

c)         moduły Token Ring pozwalające na podłączenie stacji roboczych pracujących w sieci Token Ring (patrz dalej);

d)        moduły FDDI pozwalające na podłączenie stacji roboczych pracujących w sieci FDDI (patrz dalej);

e)         moduły mostkujące i realizujące funkcje routingu, pozwalające organizować połączenia międzysieciowe przy użyciu różnych protokołów;

f)            moduły zarządzające, obsługujące standard SNMP lub inny;

g)         urządzenia do monitorowania protokołów, np. analizatory protokołów;

Moduły powinny posiadać wbudowane wskaźniki optyczne, dające operatorowi możliwość kontrolowania stanu poszczególnych portów.

Segmentacja jest naturalną cechą huba. Segmentem jest grupa stacji wspólnie korzystających z tej samej sieci i przesyłających między sobą pakiety. Do łączenia dwóch segmentów potrzebny jest most (omówiony dalej). Segmenty o dużej liczbie stacji roboczych mogą zostać zablokowane w wyniku dużego ruchu i dlatego dzieli je się na mniejsze segmenty. Do segmentu powinni należeć użytkownicy korzystający z tych samych zasobów i tworzący tę samą grupę roboczą oraz te urządzenia, które często wymieniają ze sobą duże ilości danych. Liczba możliwych do skonfigurowania segmentów jest ograniczona przez liczbę możliwych kanałów na płycie głównej huba. Ograniczenie to może być zniwelowane dzięki przełącznikom, pozwalającym na dzielenie kanałów na wiele segmentów.

Alternatywnym rozwiązaniem są huby z komutacją portów (huby przełączające). Wykorzystano w nich technikę przełączania (komutowania) portów. Funkcja ta pozwala administratorowi dysponującemu odpowiednim oprogramowaniem przemieszczać użytkowników między segmentami sieci. Technika hubów przełączających polega na wprowadzeniu mikrosegmentacji, czyli przydzieleniu do jednego segmentu zaledwie jednej stacji roboczej, co eliminuje współzawodnictwo o dostęp do medium transmisyjnego (patrz dalej). Huby przełączające są budowane jako oddzielne urządzenia, choć nowsze rozwiązania są modułami umieszczanymi w innych hubach. Hub przełączający posiada określoną liczbę portów, z których każdy stanowi oddzielny segment sieci i do których mogą być podłączone huby grupy roboczej lub pojedyncze stacje. Przesyłanie danych między stacjami realizowane jest za pomocą wewnętrznej tablicy przełączników (matrix switch) i działa na poziomie podwarstwy dostępu do łącza fizycznego. Urządzenie przełączające działa jak most i ustanawia tymczasowe połączenie między segmentami: gdy pakiet dociera do przełącznika sprawdzany jest jego adres przeznaczenia i zestawiane jest połączenie z odpowiednim segmentem końcowym. Następne pakiety przepływają przez przełącznik bez potrzeby ich rejestracji (co ma miejsce w mostach). Istotne jest, że ograniczona liczba stacji w segmencie zmniejsza jego obciążenie i ogranicza współzawodnictwo o dostęp do medium.

Uwaga: Nie należy mylić przełączania portów (opisanego poniżej) z hubami przełączającymi. Przełączanie portów jest funkcją zarządzającą pozwalającą na przyporządkowanie stacji roboczych do segmentów. Huby przełączające pozwalają natomiast na ustanawianie bezpośrednich (dedykowanych) połączeń pomiędzy portami.

Przełączanie portów jest stosunkowo nową funkcją oferowaną przez huby. Umożliwia łatwą rekonfigurację stacji roboczych (np. w przypadku gdy pracownik zmienił dział w firmie). W starszych modelach hubów podział sieci lokalnej na segmenty określony był przez moduły, do których przyłączało się stacje robocze. Fizyczne połączenia wewnątrz modułów umożliwiały powielenie sygnału tylko pomiędzy portami dołączonymi do tego modułu. W celu przemieszczenia użytkownika do innego segmentu sieci konieczne było fizyczne przeniesienie kabla do innego modułu. W nowych rozwiązaniach moduły przyłączane są do szybkiej, wielosegmentowej płyty głównej. Każdy port ma połączenie z płytą główną. Administrator organizuje segmenty z konsoli poprzez przydzielenie portów do segmentów. Połączenia mają charakter logiczny, nie fizyczny. Na rysunku pokazano, że porty należą do różnych segmentów sieci. Istotną cechą tego rodzaju płyt jest to, że segmenty mogą obejmować kilka modułów.

Rys. 21.Lokalna sieć wirtualna

Opisana powyżej technologia wirtualnej sieci lokalnej pozwala na łatwą reorganizację grup roboczych. Jedyne ograniczenie polega na tym, że do jednego segmentu nie można podłączyć różnego typu sieci - konieczne jest użycie mostu.

Liczba możliwych do utworzenia segmentów zależy od typu huba i konstrukcji płyty głównej. Sprzęt niektórych producentów umożliwia utworzenie jedynie kilku segmentów, innych - ponad sto. Trzeba sobie zdawać sprawę, że tworzenie wielu małych segmentów powoduje, że trzeba użyć dużej liczby mostów.

Huby muszą być urządzeniami niezawodnymi. W tym celu wprowadza się np.:

a)         zasilanie awaryjne - wbudowane w hub;

b)        moduły wymienne w trakcie pracy - umożliwiają wymianę modułu bez wyłączania systemu;

c)         zarządzanie i zdalne administrowanie - np. za pomocą protokołu SNMP (patrz dalej);

d)        instalacja hubów dublujących;

Huby umożliwiają osiągnięcie wysokiego poziomu bezpieczeństwa pracy sieci. Możliwe jest np. zablokowanie połączeń między określonymi stacjami oraz pomiędzy sieciami. Zapewnione jest filtrowanie adresów, podobnie jak w mostach. Niektóre huby pozwalają na odłączenie "intruzów". Huby dysponujące zaawansowanymi funkcjami bezpieczeństwa umożliwiają powiązanie adresu programowego z adresem sprzętowym karty sieciowej w stacji roboczej. Wykorzystując to można zapewnić obsługę użytkownika tylko pod warunkiem, że działa na określonej stacji roboczej.

Huby realizują, jak wspomniano, różne funkcje zarządzające. Do takich należą: śledzenie pakietów danych i pojawiających się błędów oraz ich składowanie w bazie danych huba (MIB - Managment Information Base). Program zarządzający co pewien czas sięga do tych danych i prezentuje je administratorowi. Po przekroczeniu pewnych zadanych wartości progowych (np. przekroczenie progu natężenia ruchu w sieci), administrator zostaje zaalarmowany i może podjąć kroki zaradcze. Większość hubów zapewnia obsługę protokołu SNMP, niektóre protokołów: CMIP (Common Managment Information Protocol), będący standardem ISO, oraz NetView firmy IBM.

Huby są zwykle zarządzane za pomocą aplikacji graficznych, pozwalających administratorowi na zarządzanie każdym urządzeniem i węzłem sieci z jednej stacji zarządzającej. Oprogramowanie zarządzające bazuje zwykle na systemie UNIX. Funkcje zarządzające huba umożliwiają także usługi:

a)         automatyczne wyłączenie węzłów zakłócających pracę sieci;

b)        izolowanie portów dla potrzeb testów, np. wtedy gdy węzeł wysyła błędne pakiety - izoluje się go;

c)         włączanie i wyłączanie stacji roboczych w określonych godzinach i dniach tygodnia;

d)        zdalne zarządzanie elementami sieci;

Oprogramowanie zarządzające dostarcza wielu narzędzi przetwarzających zebrane informacje i obrazujących je w przystępnej formie wykresów bądź tabel.

Technologia hubów zmierza w kierunku techniki przełączania. Istnieje tendencja do umieszczania w jednej obudowie wieloprotokołowości, routingu, mostkowania, techniki sieci rozległych, funkcji zarządzających oraz funkcji analizowania protokołów. Szybkości przesyłania danych przez urządzenia podłączone do huba wymagają technik coraz szybszego przełączania, np. w sieci ATM, umożliwiającej przesyłanie danych z szybkościami rzędu Gbit/s. Technika ATM została już wprowadzona do hubów korporacyjnych, teraz wprowadza się ją do hubów pośredniczących i hubów grup roboczych.

Regenerator (repeater).

Repeater jest prostym urządzeniem pomocniczym, regenerującym sygnał przesyłany kablem, co pozwala na zwiększenie długości połączenia, a co za tym idzie - zwiększenie rozpiętości sieci. Repeater nie zmienia w żaden sposób struktury sygnału, poza jego wzmocnieniem. Repeater jest nieinteligentnym (dumb) urządzeniem, które charakteryzuje się następującymi cechami:

a)         używany jest głównie w liniowych systemach kablowych;

b)        działa na najniższym poziomie stosu protokołów - na poziomie fizycznym;

c)         dwa segmenty sieci, połączone za pomocą repeater'a, muszą używać tej samej metody dostępu do medium;

d)        segmenty sieci połączone za pomocą repeater'a stają się częścią tej samej sieci i mają te same adresy sieciowe (węzły w segmentach rozszerzających sieć muszą mieć różne adresy od węzłów w segmentach istniejących);

e)         przekazują pakiety z prędkością transmisji w sieci;

W repeater'ach należy raczej widzieć urządzenia, które służą do przyłączenia do sieci stacji dalej położonych, niż urządzenia pozwalające na zwiększenie liczby stacji w sieci.

Przełącznica (matrix switch).

Jest to urządzenie posiadające pewną liczbę portów wejścia oraz portów wyjścia. Służy ona do połączenia wybranego wejścia w określonym wyjściem. Rysunek przedstawia przełącznicę 4 X 4 łączącą linie modemowe z komputerami. Możliwe są oczywiście rozwiązania o większej liczbie portów: 8 X 8, 16 X 16 itd. Przełącznice są obecnie realizowane na poziomie mikroprocesora i umożliwiają utworzenie połączenia w bardzo krótkim czasie. Przełącznica może służyć do łączenia ze sobą segmentów w sieci (np. hub przełączający). Układy te charakteryzują się ponadto bardzo dużą przepustowością.