Urządzenia sieciowe: hub, switch, router, AP — kurs INF.02: Sieci lokalne

Co dziś robimy

1. 2 minLegenda symboli teza, kod i pytanie kontrolne
2. 3 minHub — wspólne medium Dziś: wyparty całkowicie przez switch.
3. 3 minSwitch — każdy port osobno Dwie domeny, które trzeba rozróżniać: domena kolizji to port (switch eliminuje kolizje…
4. 3 minRouter — łączy różne sieci Często mylone z NAT-em i zaporą: NAT to podmiana adresów przy wyjściu do internetu…
5. 3 minRouter domowy — cztery urządzenia w jednej obudowie Ten sam adres 192.168.1.1 działa jako brama dla domyślnej, a serwer DHCP przydziela…
6. 4 minPunkt dostępowy — bezprzewodowy wchodzący do sieci Kilka rzeczy, o których warto pamiętać: punkt dostępowy nie musi mieć internetu ani…
7. 4 minZapora i UTM — filtr ruchu Sprzętowa czy programowa?
8. 3 minSzafa rackowa — wszystkie te urządzenia w jednym miejscu Uklład od góry jest zawsze taki sam: panel kablowy najwyżej, pod nim przełączniki i…
9. 3 minInne urządzenia, które spotkasz w szafie Most i wzmacniacz repeater — repeater odtwarza sygnał w kablu (jak hub, ale między dwoma…
10. 3 minPętle w sieci i protokół STP SNMP — protokół monitorowania urządzeń sieciowych: pozwala odczytać stan przełącznika…
11. 5 minWarstwy w skrócie: L1, L2, L3 L1 — warstwa fizyczna: kable, złącza, koncentrator (hub), wzmacniaki;
12. 3 minNumery norm IEEE 802 — co oznacza który teza, kod i pytanie kontrolne
13. 3 minBibliografia zdjęć Szafa rackowa z urządzeniami — Simeon W (Wellington, Nowa Zelandia), CC BY 2.0: strona…
14. 5 minPodsumowanie bilet wyjściowy i zadanie domowe

Hub — wspólne medium

Jak działa: to wzmacniacz — sygnał z jednego portu powtarza na wszystkich pozostałych. Nie ma w nim żadnej inteligencji, żadnej tabeli adresów. Każda stacja słucha, kto nadaje, a jeśli dwie zaczną naraz, powstaje kolizja (stąd nazwa Ether…

• Dziś: wyparty całkowicie przez switch.
• Cenią go tylko w sieciach audio/video przesyłanych sygnałem analogowym (nagłośnienie PA) oraz w zabawkowych projektach, gdzie celowo chcesz wspólną domenę kolizji.

Switch — każdy port osobno

Jak działa: uczy się adresów MAC z ramek, które przechodzą przez porty, i buduje tablicę MAC (tablicę CAM). Potem wysyła ramkę tylko na port, za którym znalazł ten adres.

• Dwie domeny, które trzeba rozróżniać: domena kolizji to port (switch eliminuje kolizje przez pełny duplex), a domena rozgłoszeniowa obejmuje cały VLAN — ramka…
• To wyjaśnia, dlaczego router „ucina” broadcast: każdy jego interfejs jest osobną domeną rozgłoszeniową.
• Rodzaje: niezarządzany — działa i tyle, cena najniższa; zarządzany — pozwala ustawić VLAN-y, trunk, agregację i monitoring (portów, ruchu, błędów), ma adres zarządzania…
• Jeśli adresu jeszcze nie zna, rozsyła ramkę na wszystkie porty poza tym, z którego przyszła (broadcast i „flooding”) — tak odkrywa sąsiada.

Router — łączy różne sieci

Jak działa: decyduje, do którego interfejsu (portu) wysłać pakiet, patrząc na adres docelowy i tablicę tras. Zmniejsza TTL o jeden przy każdym przekazaniu.

• Często mylone z NAT-em i zaporą: NAT to podmiana adresów przy wyjściu do internetu, zapora to filtrowanie ruchu, a router to samo urządzenie fizyczne, które obie te…
• Router nie jest „zaporą z definicji” — ma domyślnie otwarty ruch powrotny, a zaporę włączasz się jako funkcję.
• Każdy interfejs routera jest osobną siecią, więc router nie przepuszcza rozgłoszeń między nimi — dlatego „broadcast nie wychodzi z routera”.

Router domowy — cztery urządzenia w jednej obudowie

W pudełku z napisem „router Wi-Fi” siedzą zwykle cztery funkcje naraz: router, mały switch (3–4 porty LAN), punkt dostępowy i obsługa modemu (DSL, kablowego albo światłowodowego ONT).

• Ten sam adres 192.168.1.1 działa jako brama dla domyślnej, a serwer DHCP przydziela adresy automatycznie.

Punkt dostępowy — bezprzewodowy wchodzący do sieci

Jak działa: punkt dostępowy jest mostem między dwoma technologiami — bezprzewodową (802.11) i kablową (802.3). Klient widzi zwykłą sieć z DHCP i z dostępem do plików, nie musi wiedzieć, że „bezprzewodowo”.

• Kilka rzeczy, o których warto pamiętać: punkt dostępowy nie musi mieć internetu ani routera — wystarczy switch w sieci; zasilany bywa po kablu (PoE), więc jeden kabel…
• AP z jednym radiem na paśmie 2,4 GHz nie obsłuży tylu klientów co AP dwuzasięgowe — to pierwsza rzecz do sprawdzenia, gdy „Wi-Fi zwalnia”.
• To jest ta sama funkcja co switch, tylko z anteną zamiast portu.

Zapora i UTM — filtr ruchu

Jak działa: zapora filtruje ruch na podstawie reguł (stanowy firewall pamięta, które połączenia otworzyły się z wnętrza, i przepuszcza tylko ich odpowiedzi).

• Sprzętowa czy programowa?
• Zapora sprzętowa stoi osobno; programowa działa w systemie (na przykład nftables w Linuxie) i chroni tylko ten jeden komputer.
• UTM to zapora z dodatkami: antywirus, filtr treści, IDS/IPS, VPN.

Szafa rackowa — wszystkie te urządzenia w jednym miejscu

Szafa rackowa to metalowa obudowa o szerokości 19 cali (48,26 cm), w której urządzenia wisi na dwóch pionowych szynach. Wysokość mierzy się w jednostkach U: 1U = 44,45 mm, tyle ile ma jeden slot.

• Uklład od góry jest zawsze taki sam: panel kablowy najwyżej, pod nim przełączniki i router, na końcu zasilacz awaryjny.
• Kable z pomieszczeń wchodzą od dołu albo z tyłu i kończą się na panelu kablowym; od panelu do urządzeń prowadzą już krótkie patchcordy.
• Zasilacz awaryjny na dole szafy to UPS : podtrzymuje router i przełącznik, kiedy prąd zniknie, więc sprzęt nie resetuje się w trakcie pracy.
• Sam UPS trzeba przetestować — akumulator starzeje się ciszej niż głośno i awaria działa wtedy, gdy jest najmniej potrzebna.

Inne urządzenia, które spotkasz w szafie

Patch panel — nie jest urządzeniem aktywnym: to zorganizowane zakończenia kabli w szafie, do których podłącza się patchcordy. Dzięki niemu zmiana jednego stanowiska to przesadzenie jednego kabla, a nie rozplątywanie wszystkich.

• Most i wzmacniacz repeater — repeater odtwarza sygnał w kablu (jak hub, ale między dwoma segmentami); most łączy dwa segmenty w jedną sieć logiczną.
• Konwerter i Media konwerter — przekształca sygnał między miedzią a światłowodem albo między prędkościami.

Pętle w sieci i protokół STP

Drugą ścieżkę między przełącznikami dodaje się dla niezawodności, ale sama w sobie jest niebezpieczna: ramka rozgłoszeniowa krąży w pętli, mnoży się i w kilka sekund zalewa całą sieć ( burza broadcastowa ).

• SNMP — protokół monitorowania urządzeń sieciowych: pozwala odczytać stan przełącznika, routera czy serwera i wysyłać powiadomienia o awariach.
• RIP — prosty protokół routingu dynamicznego; wybiera trasę po liczbie przeskoków (maksymalnie 15), nadaje się tylko do małych sieci.
• BGP — protokół routingu używany między operatorami i autonomicznymi systemami w internecie; opiera się na politykach, a nie na najkrótszej drodze.
• Dla porządku: OSPF to najczęstszy protokół routingu wewnątrz sieci firmowej, a ICMP odpowiada za komunikaty diagnostyczne, których używa ping .

Warstwy w skrócie: L1, L2, L3

W dokumentacji i na egzaminie warstwy modelu OSI zapisuje się często krótko — literą L i numerem. Warto znać te skróty, bo pojawiają się w pytaniach i opisach sprzętu:

• L1 — warstwa fizyczna: kable, złącza, koncentrator (hub), wzmacniaki;
• L2 — warstwa łącza danych: adresy MAC, ramki, mosty i przełączniki;
• L3 — warstwa sieciowa: adresy IP, pakiety, routery.
• Przełącznik podejmuje decyzje w warstwie łącza danych, więc patrzy na adresy MAC , a nie na adresy IP.

Bibliografia zdjęć

Zdjęcia pochodzą z Wikimedia Commons i mają licencje wolne (Creative Commons lub domena publiczna). Schematy w module są rysunkiem własnym.

• Szafa rackowa z urządzeniami — Simeon W (Wellington, Nowa Zelandia), CC BY 2.0: strona pliku . Zdjęcie zostało przeskalowane do 800 px szerokości.
• Wnętrze szafy — Dsimic, CC BY-SA 4.0: strona pliku .
• Hub HP EtherTwist Hub/8 — Zac67, CC BY-SA 4.0: strona pliku .
• Switch NETGEAR ProSAFE XS716T — Sergklim, CC BY-SA 4.0: strona pliku .

Co zabrać z lekcji

• Atom 01
• Legenda symboli
• Dziś: wyparty całkowicie przez switch.
• Dwie domeny, które trzeba rozróżniać: domena kolizji to port (switch eliminuje kolizje przez pełny duplex), a domena rozgłoszeniowa obejmuje cały VLAN — ramka…