Aktívne prvky sietí
V prípade aktívnych prvkov sietí ide o elektronické zariadenia, ktoré sa na rôznej úrovni aktívne podieľajú na toku dátových signálov po sieti. Najznámejším aktívnym prvkom je hub (koncentrátor alebo rozbočovač), ktorého úlohou je koncentrovať (združovať) jednotlivé prípojky sieťových zariadení do jedného miesta. Z ďalších aktívnych prvkov predstavím switch (prepínač), ktorý zabezpečuje rozdelenie (a tiež aj spojenie segmentov) rozsiahlych sietí na segmenty pre lepšie využívanie prenosovej kapacity. Ďalej som nezabudol ani na repeater (opakovač) pre zosilňovanie signálu, router (smerovač) pre spojenie rôznych sietí s rôznymi protokolmi a topológiami, bridge (most) pre prepojenie jednotlivých segmentov siete alebo viacerých sietí a gateway (brána), ktorá zabezpečuje komunikáciu medzi celkom rozdielnymi sieťami alebo zariadeniami.
Za aktívne prvky môžem považovať aj sieťové karty, ktoré sú inštalované v pracovných staniciach alebo serveroch.
Je to najpodstatnejšie zariadenie, ktoré musíte mať, ak sa chcete pripojiť
do siete. Sieťová karta je zariadenie, ktoré sa inštaluje do PCI slotu na
základnej doske (staršie sieťovky boli určené pre slot ISA; mnoho dnešných
základných dosiek má sieťovú kartu integrovanú). Sieťové karty dostať za
veľmi slušné ceny už od 250,- Sk. Pri výbere sieťovej karty si treba všimnúť,
aké má konektory - buď BNC (pre koaxiálny kábel), alebo RJ-45 (pre krútenú
dvojlinku). Existujú, samozrejme, aj karty s obidvoma typmi konektorov (takéto
karty sa nazývajú „combo“). Funkcia sieťovej karty - odosielať a prijímať
dáta v sieti.
Toto
zariadenie je po kabeláži najznámejšou časťou sietí pri použití štruktúrovanej
kabeláže. V súčasnosti sú siete s klasickým koaxiálnym káblom používané
stále zriedkavejšie ( len pri veľmi malých sieťach alebo v domácnostiach,
kde je potrebné maximálne ušetriť) a štandardne je používaná štruktúrovaná
kabeláž hviezdicovej topológie. Jej princípom je privedenie všetkých káblov
zo všetkých zásuviek do jedného miesta, ktorým je zvyčajne prepojovací panel
alebo rozvádzač, kde sú umiestnené tiež aktívne prvky a ďalšie sieťové zariadenia
( aj keď bežne sú káble uložené voľne a v mieste ich spojenia vzniká nepríjemné
neprehľadné klbko kabeláže.) Základným prvkom štruktúrovanej kabeláže je hub, uzol siete, ktorý elektronicky prepojuje jednotlivé zásuvky tak, aby všetky pripojené zariadenia mali možnosť spolu komunikovať. V súčasnosti sú tieto zariadenia veľmi lacné, a preto ich môžeme použiť aj na prepojenie dvoch počítačov v domácnosti. V prípade menších sietí môžeme hub použiť aj na pripojenie na hlavnú chrbticu siete, prípadne ho použiť len ako jediný aktívny prvok siete. Hub v prostredí Ethernetu neodstraňuje hlavný problém zdieľaného Ethernetu – množstvo dátových kolízií, a tak nie je vhodný na prepojenie veľkého množstva aktívnych účastníkov ( v takom prípade je vhodné použiť switch).
Hub môže byť z hľadiska spôsobu práce a konfigurácie riaditeľný alebo neriaditeľný. Neriaditeľné sú lacné zariadenia, ktoré pracujú len tak, ako ich nakonfiguroval výrobca. Riaditeľné umožňujú konfiguráciu, riadenie, v mnohých prípadoch aj diaľkovú správu, a taktiež opravu dátových paketov a detekciu chýb na portoch (prípojkách – segmentoch siete). Huby sú k dispozícii pre rôzne druhy sieťových topológií, ako napríklad pre Ethernet, Token Ring a podobne.
Zariadenie
switch (prepínač) prepojuje niekoľko sietí alebo sieťových segmentov a podľa
nakonfigurovaných parametrov medzi nimi prepúšťa dátové pakety. Podľa cieľovej
adresy v hlavičke paketu sa prepínač rozhoduje, či paket zablokuje alebo
prepustí na príslušný port (teda do príslušnej časti siete).Switche rozdeľujeme na jednoprotokolové a viacprotokolové. Viacprotokolový prepínač sa používa v lokálnych sieťach na pripojenie sieťových segmentov k vysokorýchlostnej chrbtici. Jednoprotokolové prepínače sú dobre použiteľné napríklad v ethernetových sieťach, kde spojujú jednotlivé segmenty siete s definovanými pravidlami priechodu paketov. Výsledkom ich činnosti je výrazne lepšia priechodovosť ethernetovej siete, menšie množstvo kolízií a možnosť definovania dátových tokov v sieti. Takáto topológia sa nazýva switched Ethernet (prepínaný Ethernet). Vďaka možnej konfigurácii je možné lepšie využívanie prenosovej kapacity siete a tiež kontrolovaný prístup používateľov jednej skupiny k prostriedkom inej skupiny.
Typické nasadenie switchov je pri pripojení pracovných staníc vyžadujúcich vysokorýchlostný sieťový prenos, ale aj pri pripojení viacerých segmentov siete (intenzívne komunikujúcich) na chrbticu siete a podobne.
V rozľahlých sieťach výkonné switche slúžia ako uzly siete, ku ktorým sa pripájajú lokálne siete, kde prepína pakety vysielané z lokálnej siete cez štruktúru diaľkových spojov do prepínača v mieste určenia a ten zas pakety prepína do cieľovej lokálnej siete.
Tento aktívny prvok slúži na prepojenie počítačovej siete na úrovni fyzickej
vrstvy. Sú to vlastne jednoduché digitálne zosilňovače zosilňujúce signály
utlmené alebo skreslené prenosovou cestou (čiže v kabeláži) a znovu ich
vysielajú do ostatných dátových segmentov. Repeater môže spojovať len segmenty
pracujúce s rovnakou prenosovou rýchlosťou, pretože nemá žiadnu vnútornú
pamäť. Funguje v reálnom čase a prenášajú celú komunikáciu v sieti (skreslený
signál na vstupe „vyrovná“ a pošle na výstup).Ich použitím môžeme obísť niektoré obmedzenia sietí. Napríklad topológia 10Mb Ethernetu má obmedzenia fyzickými spojeniami medzi zariadeniami siete, napríklad maximálna dĺžka segmentu pri použití tenkého koaxiálu je 150 m (aj keď prakticky to môže byť viac), maximálny počet zariadení v ethernetovej sieti je 1024, na jednom segmente koaxiálu 100. Repeater prijíma dáta z jedného segmentu a vysiela do ďalšieho, čím je možné prepojiť viac segmentov, a tým obísť limity v dĺžke segmentov a počte pripojených staníc.
K dispozícii sú aj viacportové repeatre, ktoré umožňujú prepojiť viac ako dva segmenty siete. Pomocou repeatra tiež môžeme spojiť siete používajúce rôzne typy média (napríklad koaxiálny kábel a optické vlákno).
Prepojuje dve alebo viac rôznych sietí alebo sieťových segmentov a v prípade
potreby umožňuje prenos dát z jednej siete do druhej. Router pomocou informácií
zistených z prenášaných paketov a informácií o topológii siete smeruje dátový
paket na ďalšiu cestu – buď ponechá paket v rámci vysielacej siete, alebo
ho čo najefektívnejšou cestou smeruje na príslušnú port do ďalších sietí
alebo segmentov. Opis smerovania a jednotlivých ciest je uložený v jeho
smerovacej tabuľke.Router je teda inteligentné zariadenie, ktoré komunikuje s ďalšími routrami, čím si vytvára obraz stavu siete z hľadiska zaťaženia jednotlivých segmentov, priechodnosti, prípadne poruchy niektorej časti siete. Celý tento proces prebieha na softvérovej úrovni, a tak je router pomalší ako napríklad switch.
Keďže ide aj o pomerne drahé zariadenie, jeho použitie v lokálnych sieťach je zriedkavé (zvyčajne je nahradený lacnejším a rýchlejším switchom). V prípade rozľahlých sietí je router používaný ako uzol siete alebo ako access server (prístupový server). V tomto prípade je použitý v mieste pripojenia lokálnej siete – na jedny porty sú pripojené segmenty lokálnej siete a na druhé uzol rozľahlej siete (napríklad modem, pevná linka, mikrovlnové zariadenie, optický kábel a podobne).
Tieto zariadenia presúvajú dátové pakety z jednej siete do druhej, pričom vykonávajú základnú konverziu signálov a sú schopné filtrovať pakety alebo protokoly, ktoré nie sú potrebné v celej sieti, ale len v jej vymedzenej časti. Dokážu totiž rozpoznať, ktoré dáta patria k sebe, od koho pochádzajú a komu sú určené. Bridge pozná svoje bezprostredné okolie (adresy susedných bridgov a switchov) a podľa adresy v dátach môže dáta poslať na ďalšie zariadenie, ktoré je na najkratšej trase medzi odosielateľom a príjemcom.
Nasadením týchto aktívnych prvkov sa lepšie využíva prenosové pásmo siete (nie je zahltená zbytočnými dátovými paketmi), a tiež sa zvyšuje jej bezpečnosť (dáta určené len pre vyhradené časti siete nemôžu preniknúť do iných častí). Vďaka týmto aspektom je nasadzovanie bridgov čoraz častejšie.
Mnoho súčasných bridgov má implementované mechanizmy rozloženia záťaže a voľby alternatívnych ciest, takže takéto zariadenia optimalizujú dátové toky v jednotlivých sieťach a vedia si poradiť aj s poruchami v častiach siete (vedia ich obísť).
Najdômyselnejšie spojenie dvoch sietí je použitie brány. Pojem „brána” sa často nesprávne používa k označeniu spojenia dvoch rôznych sietí. Tu bude znamenať brána najmä spojenie na úrovni transportnej vrstvy. Zariadenie na tejto vrstve modelu OSI sa nazýva tiež konvertor protokolov.
Brána je komplexné zariadenie, ktoré obsahuje aj technické aj programové vybavenie. Umožňuje spojiť dve rôzne siete, ktoré sa od seba významne líšia spôsobom prevádzky a protokolom. Môže simulovať celkom rôzne siete na obidvoch stranách. Brána príliš nezapadá do modelu OSI a to hlavne preto, že dokáže podporovať i protokoly, ktoré tomuto modelu nezodpovedajú. Sú brány, ktoré spájajú siete DNA (Digital DEC - dnes COMPAQ) a SNA (IBM). Obidve tieto siete sa veľmi líšia architektúrou a tiež nezodpovedajú štandardu OSI.