Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών Εργαστήριο Ενότητα 5 9 3

ΕΝΟΤΗΤΑ 9.3
Ενεργές συσκευές
δικτύου

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
n 9.3.1 Συγκεντρωτές (Hubs).
n 9.3.2 Γέφυρες (Bridges).
n 9.3.3 Μεταγωγείς (Switches).
n 9.3.4 Δρομολογητές (Routers).
n Εργαστηριακές ασκήσεις.

11/27/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ 1708 2

ΕΙΣΑΓΩΓΗ
n Οι ενεργές συσκευές χρησιμοποιούνται για τη
διασύνδεση των σταθμών που απαρτίζουν
ένα δίκτυο, προκειμένου να
πραγματοποιήσουν, την επανάληψη, τη
μεταγωγή, τη δρομολόγηση της πληροφορίας,
ή το συνδυασμό των παραπάνω.
n Ο κάθε τύπος ενεργής συσκευής δρα σε
διαφορετικό επίπεδο του μοντέλου OSI και
κατά συνέπεια οι λειτουργίες της καθορίζονται
από τις αντίστοιχες λειτουργίες του επιπέδου
στο οποίο ανήκουν

9.3.1 Συγκεντρωτές HUB’s
n Οι συγκεντρωτές Hub’s (δεν πωλούνται πια) λειτουργούν
στο πρώτο επίπεδο του OSI, κάθε σταθμός, για να αποκτήσει
πρόσβαση στο δίκτυο θα πρέπει να συνδεθεί σε μια από τις
θύρες του (ports).
n Δεν κάνουν τίποτε περισσότερο από το να προωθούν την
πληροφορία στο φυσικό μέσο μετάδοσης, χωρίς να
ενδιαφέρονται για το περιεχόμενο της.
n Στο εσωτερικό τους υλοποιούν τοπολογίες αρτηρίας (bus)
αλλά ή καλωδιακή διάταξη των συνδεδεμένων σταθμών
μπορεί να είναι ακτινωτή (star).
n Κάθε σταθμός συνδέεται με UTP καλώδιο στην θύρα και σε
περίπτωση βλάβης μόνο ο σταθμός σε αυτήν την θύρα θα
τεθεί εκτός λειτουργίας ενώ οι υπόλοιποι θα εξακολουθούν να
επικοινωνούν κανονικά.

n Εξωτερικά σε έναν ασυγκέντρωτη διακρίνουμε:
n Τις θύρες. Οι οποίες χαρακτηρίζονται συχνά και ως θύρες
αντιστροφής (crossed) και σημειώνονται με Χ. σ’ αυτές στο
εσωτερικό γίνεται αντιστροφή των καλωδίων.
n Τις θύρες άνωθεν διασύνδεσης (uplink ports). Πρόκειται για
τις θύρες που χρησιμοποιούνται όταν συνδέουμε δύο ή
περισσότερους συγκεντρωτές μεταξύ τους και σημειώνονται
με =. Δεν πραγματοποιούν αντιστροφή καλωδίωσης.
n Γενικά με δύο τρόπους μπορούμε να συνδέσουμε δυο
συγκεντρωτές μεταξύ τους.
n = με X χρησιμοποιώντας κανονικό καλώδιο UTP.
n Χ με Χ χρησιμοποιώντας αντεστραμμένο καλώδιο UTP
crossover.


n Και τις ενδεικτικές φωτοδιόδους (led). Για κάθε
θύρα υπάρχει μια ενδεικτική φωτοδίοδος.
n Led σβηστή δεν υπάρχει επικοινωνία.
n Led πράσινη υπάρχει επικοινωνία.
n Led πράσινη και αναβοσβήνει σύμφωνα με την
συχνότητα αποστολής και λήψης δεδομένων.
n Υπάρχουν και led που παρέχουν πληροφορία
σχετικά με το φόρτο χρήσης (utilization) και ποσοστό
συγκρούσεων (collisions)
n Ο αριθμός των θυρών είναι πολλαπλάσιος του 4.

9.3.2 Γέφυρες (bridges)
n (χρησιμοποιούνται σήμερα μόνο σε υψηλού κόστους και
επιδόσεων δίκτυα)
n Λειτουργούν σε όλα τα επίπεδα του OSI πάνω από το πρώτο.
n Συνδέουν δύο ή περισσότερα φυσικά τμήματα δικτύου,
φροντίζοντας για την μεταφορά της πληροφορίας από το ένα
στο άλλο, μόνο όταν είναι αναγκαίο.
n Μπορούν να συνδέσουν ετερογενή δίκτυα (διαφορετικού
τύπου).
n Ένα βασικό πλεονέκτημα τους είναι ότι από την στιγμή που η
γέφυρα «αναγνωρίσει τις φυσικές διευθύνσεις όλων των
σταθμών, μεταξύ των σταθμών κάθε φυσικού τμήματος
μπορεί να γίνεται ταυτόχρονη μετάδοση και λήψη χωρίς
σύγκρουση


n Η βασική λειτουργία της γέφυρας, είναι να μετάγει
πλαίσια στην κατάλληλη θύρα της και για να το
καταφέρει αυτό χρησιμοποιεί δύο διαδικασίες.
a) Την εκμάθηση (learning).
b) Την προώθηση (forwarding).
n Η γέφυρα διατηρεί μια βάση προώθησης στοιχείων
(forwarding database) και καταγράφει τις
πληροφορίες που συγκεντρώνει από κάθε σταθμό
με την μορφή εγγραφής τριών πεδίων.
a) Της διεύθυνσης του σταθμού (station MAC address).
b) Μιας «χρονοτιμής» που προσδιορίζει το χρόνο
διατήρησης της παρούσας εγγραφής σταθμού (age). Και
c) Του αναγνωριστικού θύρας (port ID) της γέφυρας που
είναι συνδεδεμένος ο σταθμός.

9.3.3. Μεταγωγείς (Switches)
n Οι μεταγωγείς είναι σήμερα η μοναδικές
χρησιμοποιούμενες συσκευές.
n Ενσωματώνουν όλα τα πλεονεκτήματα των γεφυρών
και των συγκεντρωτών.
n Η λειτουργία τους στηρίζεται στην τεχνική της
ταχύτατης μεταγωγής (switching) πλαισίων από τη
μία θύρα στην άλλη και γίνεται βάσει των τεχνικών
εκμάθησης και προώθησης των γεφυρών.
n Κάθε φορά που ένας σταθμός αποστέλλει ένα
πλαίσιο σε έναν άλλον, ο μεταγωγέας το διαβιβάζει
μόνο στη θύρα που βρίσκεται ο σταθμός
παραλήπτης.

n Με αυτόν τον τρόπο δεν επιβαρύνεται το
υπόλοιπο δίκτυο.
n Πολλοί σταθμοί μπορούν να στέλνουν
ταυτόχρονα, αρκεί να απευθύνονται σε
διαφορετικό παραλήπτη.
n Παρέχουν όλες τις δυνατές ταχύτητες.
n Και μπορούν να συνδεθούν τόσο μεταξύ τους
όσο και με μικρότερης ταχύτητας συσκευές.


9.3.4. Δρομολογητές (Routers).
n Οι δρομολογητές λειτουργούν στο τρίτο
επίπεδο του OSI, το επίπεδο δικτύου (ή
επίπεδο IP).
n Χρησιμοποιούν ειδικές τεχνικές και
αλγορίθμους και σύμφωνα με ειδικά
πρωτόκολλα δρομολόγησης, ρυθμίζουν τον
τρόπο διακίνησης των πακέτων πληροφορίας
μεταξύ των δικτύων.
n Η διαδρομή που ακολουθούν τα πακέτα
εξαρτάται από διάφορους παράγοντες.


n Ανεξάρτητα από το χρησιμοποιούμενο
πρωτόκολλο, ο σχεδιασμός του δικτύου και η
διαμόρφωση των χαρακτηριστικών των
δρομολογητών του πρέπει να ακολουθούν
ορισμένες βασικές αρχές.
1. Κάθε εξυπηρετούμενο δίκτυο έχει το δικό του
αναγνωριστικό δικτύου και το δικό του εύρος
διευθύνσεων IP.
2. Ο δρομολογητής έχει τόσες κάρτες δικτύου (θύρες) όσα
και τα δίκτυα στα οποία συνδέεται.
3. Σε κάθε κάρτα δικτύου του δρομολογητή αποδίδεται μία
διεύθυνση IP από τις διαθέσιμες του δικτύου, στο οποίο
συνδέεται.

4. Όταν ένας σταθμός θελήσει να αποστείλει δεδομένα σε
έναν άλλο, η διεύθυνση προορισμού ελέγχεται από το
σταθμό. Αν αποδειχθεί ότι ο προορισμός ανήκει σε άλλο
δίκτυο, τα πακέτα προωθούνται στην θύρα του
δρομολογητή.
n (θυμηθείτε ότι η συμπλήρωση του πεδίου «πύλη»
ή «gateway» κατά την διαμόρφωση TCP/IP, ορίζει
ακριβώς τη διεύθυνση IP της κάρτας δικτύου του
δρομολογητή).
n Κάθε δρομολογητής διατηρεί έναν πίνακα
δρομολόγησης (routing table) που περιέχει
στοιχεία για τον τρόπο δρομολόγησης των
πακέτων στα δίκτυα που εξυπηρετεί, συνδυάζει τις
διευθύνσεις των δικτύων προορισμού με τις θύρες
του.

n Η συμπλήρωση του πίνακα δρομολόγησης μπορεί να γίνει με
δύο τρόπους :
n Ο διαχειριστής του δικτύου, γνωρίζοντας καλά την τοπολογία
του, συμπληρώνει κάθε πίνακα δρομολόγησης. Αυτή είναι η
περίπτωση της στατικής δρομολόγησης (static routing)
και χρησιμοποιείται συνήθως σε απλά δίκτυα.
n Σε κάθε δρομολογητή ενεργοποιείται ένα πρωτόκολλο
δρομολόγησης, που με ανταλλαγή ειδικών μηνυμάτων και
χρήση κάποιου μαθηματικού αλγόριθμου, μέσα σε σύντομο
χρονικό διάστημα, ενημερώνει αυτόματα τους πίνακες
δρομολόγησης όλων των δρομολογητών του δικτύου. Αυτή
είναι η περίπτωση της δυναμικής δρομολόγησης (dynamic
routing) και χρησιμοποιείται σε πολύπλοκα δίκτυα.


n Δρομολογητής μπορεί να είναι :
n Συσκευή που εκ κατασκευής χρησιμοποιείται μόνο
σαν δρομολογητής.
n Ένας υπολογιστής στον οποίο δίνονται δυνατότητες
δρομολόγησης. Συνήθως τοποθετούνται στον Η/Υ
δύο κάρτες δικτύου.
n Τα Windows NT (και γενικά server) περιέχουν το
κατάλληλο λογισμικό με το οποίο δίνουν την
δυνατότητα στον υπολογιστή να παίξει το ρόλο του
δρομολογητή.
n Επίσης ο διαχειριστής πρέπει να επιτρέψει την
προώθηση πακέτων (forwarding) μεταξύ των
καρτών.

Εργαστηριακές Ασκήσεις
n Θα χρησιμοποιήσουμε το πρόγραμμα Packet
Tracer. Και θα το κάνουμε και στην πραγματικότητα.
n Άσκηση 1.
n Διαμορφώστε δύο υπολογιστές Α και Β με τα
ακόλουθα χαρακτηριστικά :
Α Β
Πρωτόκολλο TCP/IP TCP/IP

Κάρτα δικτύου 10BaseT 10BaseT
Διεύθυνση IP 192.168.100.10 192.168.100.20
Μάσκα δικτύου 255.255.255.0 255.255.255.0

n 1η ΑΣΚΗΣΗ
n Για κάθε μία από τις παρακάτω περιπτώσεις :
A. Ελέγξτε με την εντολή IPCONFIG τα χαρακτηριστικά
κάθε Η/Υ.
B. Διακριβώστε με την εντολή PING ότι οι Η/Υ
επικοινωνούν.
n Περίπτωση 1.
n Διασυνδέστε τους δύο Η/Υ Α και Β σε δίκτυο,
χωρίς τη χρήση συγκεντρωτή. Λόγω απουσίας
συγκεντρωτή θα χρησιμοποιήσουμε
«αντεστραμμένο” UTP καλώδιο (crossover).

n Διασυνδέστε τους δύο Η/Υ Α και Β σε δίκτυο, με
τη χρήση ενός μόνο συγκεντρωτή Σ1.
n Συνδέστε τον Α στον συγκεντρωτή Σ1 και το Β
στον συγκεντρωτή Σ2.
n Χρησιμοποιήστε και τους δύο τρόπους
διασύνδεσης των συγκεντρωτών (με κανονικό και
με crossover) για να συνδέσετε τον Σ1 με τον Σ2.


n 2η ΑΣΚΗΣΗ
n Σχεδιάστε και υλοποιήστε δύο συνδεόμενα
μεταξύ τους εργαστηριακά δίκτυα Ethernet
TCP/IP.
n Το πρώτο δίκτυο να εξυπηρετεί τους Η/Υ
του εργαστηρίου 1 (ER-1) και το δεύτερο
τους Η/Υ του εργαστηρίου 2 (ER-2).
a) Στο (ER-1) θα τοποθετηθούν αρχικά δυο Η/Υ με
πρόβλεψη μέχρι και δέκα.
b) Στο (ER-2) θα τοποθετηθούν αρχικά δυο Η/Υ με
πρόβλεψη μέχρι και πέντε.

n Θα χρειαστούμε :
a) Τέσσερεις Η/Υ, τους A,B,C,D που θα παίξουν το
ρόλο των απλών σταθμών εργασίας.
b) Έναν δρομολογητή.
c) Έναν ή δύο συγκεντρωτές ή μεταγωγείς.
n Έστω, ότι από το διαχειριστή του δικτύου
έχει αποδοθεί για χρήση εντός του σχολείου
το εύρος διευθύνσεων IP, 195.134.50.0, με
μάσκα 255.255.255.224.


n Αυτό συνεπάγεται ότι :
Πρώτη Τελευταία
Δίκτυο Μάσκα Broadcast
Διευθ. Διευθ.

195.134.50.
195.134.50.0 255.255.255.224 195.134.50.1 195.134.50.30
31

n Πρέπει να δημιουργήσουμε δύο
διαφορετικά δίκτυα.
n Διαχωρίζουμε το σύνολο των διαθέσιμων
διευθύνσεων σε υποδίκτυα,
χρησιμοποιώντας την τεχνική subnetting.

Τελευταία #
Υποδίκτυο Μάσκα Πρώτη IP Broadcast
IP IPs

ER-1 255.255.255 195.134.50 195.134.50 195.134.50.
16
195.134.50.0 .224 .1 .14 15

ER-2 255.255.255 195.134.50 195.134.50 195.134.50.
8
195.134.50.16 .248 .17 .22 23

Ελεύθερο
195.134.50.24


n Το υποδίκτυο ER-1 έχει εύρος διευθύνσεων
16 και το ER-2 εύρος 8.
A. Εξηγήστε γιατί επιλέξαμε με τέτοιο τρόπο τα
υποδίκτυα και για πιο λόγο οι τελικές διαθέσιμες
διευθύνσεις είναι λιγότερες, 14 και 6 αντίστοιχα.
B. Παρατηρήστε επίσης ότι περισσεύει ένα
ελεύθερο τμήμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί
μελλοντικά, από 195.134.50.24 έως
195.134.50.31.
C. Σε ποια επιμέρους υποδίκτυα θα μπορούσε να
χωριστεί;


n Εγκαθιστούμε και αποδίδουμε στους
υπολογιστές τις ακόλουθες διευθύνσεις.

Υπολογιστής IP Διεύθυνση Μάσκα

A 195.134.50.1 255.255.255.240

B 195.134.50.2 255.255.255.240

C 195.134.50.17 255.255.255.248

D 195.134.50.18 255.255.255.248

n Για την φυσική διασύνδεση μπορούμε να
χρησιμοποιήσουμε τα εξής εναλλακτικά σχήματα.
A. Όλοι οι Η/Υ να συνδεθούν στον ίδιο συγκεντρωτή – μεταγωγέα.


n Για την φυσική διασύνδεση μπορούμε να
χρησιμοποιήσουμε τα εξής εναλλακτικά σχήματα.
B. Οι Η/Υ κάθε δικτύου να συνδεθούν σε διαφορετικούς
συγκεντρωτές - μεταγωγείς.


n Πολλές φορές, αυτό που ονομάζουμε φυσικό
τμήμα δικτύου είναι διαφορετικό από το IP δίκτυο.
n Στο δεύτερο σχήμα κάθε φυσικό τμήμα δικτύου
έχει και το αντίστοιχο IP δίκτυο.
n Αντίθετα στο πρώτο σχήμα και τα δύο IP δίκτυα
λειτουργούν πάνω στο ίδιο φυσικό τμήμα δικτύου.
n Παρατηρήστε, ότι φροντίσαμε να συνδέσουμε σε
θύρες μεγάλων ρυθμών μετάδοσης τις συσκευές
που έχουν τέτοια ανάγκη, π.χ. το δρομολογητή.


n Δοκιμάζουμε αν οι υπολογιστές του ίδιου δικτύου
επικοινωνούν. Χρησιμοποιώντας την εντολή
PING.
n Για παράδειγμα ο Η/Υ A θα πρέπει να μπορεί να
κάνει PING στον B. Ομοίως C στον D και
αντίστροφα.
n Αν προσπαθήσουμε να κάνουμε το ίδιο μεταξύ
των Η/Υ A και C που βρίσκονται σε διαφορετικά IP
δίκτυα θα διαπιστώσουμε ότι συμπεριφέρνονται
σαν να μην υπάρχει σύνδεση.
n Στην οθόνη του θα πάρουμε το μήνυμα : Request
timed out.

n Αυτό συμβαίνει διότι, όταν ο Η/Υ Α θελήσει
να στείλει πακέτα στον C εκτελεί την λογική
πράξη AND μεταξύ της μάσκας δικτύου του
και της διεύθυνσης προορισμού.
n Διαπιστώνοντας ότι ο παραλήπτης δεν
ανήκει στο δικό του δίκτυο θα πρέπει να
στείλει το πακέτο στην πύλη (gateway) του
δρομολογητή, που τον συνδέει με τον «έξω
κόσμο».


n Θα πρέπει λοιπόν στον δρομολογητή να
γίνουν οι παρακάτω ενέργειες σε ότι αφορά
τα χαρακτηριστικά των καρτών δικτύου του.

Κάρτα IP Διεύθυνση Μάσκα

Προς ER-1 195.134.50.14 255.255.255.240

Προς ER-2 195.134.50.22 255.255.255.248


n Κατά την απόδοση διευθύνσεων στις κάρτες του
δρομολογητή, χρησιμοποιούμε συνήθως (χωρίς αυτό να
είναι δεσμευτικό) τις πρώτες ή τις τελευταίες διευθύνσεις
από κάθε συνδεδεμένο υποδίκτυο.
n Επίσης στους Η/Υ των υποδικτύων πρέπει να γίνουν
ρυθμίσεις στο σημείο αναφοράς της πύλης (gateway) του
πρωτοκόλλου TCP/IP.
n Τώρα πλέον ο κάθε Η/Υ προωθεί τα πακέτα «αγνώστων
προορισμών¨ στον δρομολογητή ο οποίος γνωρίζει που θα
τα προωθήσει στην συνέχεια.
n Ξαναπροσπαθήστε με την εντολή PING.
Υποδίκτυο / Η/Υ Πύλη (Gateway)
ER-1 / A,B 195.134.50.14
ER-2 / C,D 195.134.50.22

Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών Εργαστήριο Ενότητα 5 9 3

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών Εργαστήριο Ενότητα 5 9 3

Similar to Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών Εργαστήριο Ενότητα 5 9 3 (20)

More from Theodoros Leftheroudis

More from Theodoros Leftheroudis (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών Εργαστήριο Ενότητα 5 9 3