Urządzenia sieciowe w kwalifikacji INF.02: najważniejsze zasady, przykłady i 259 powiązanych pytań w banku.
Urządzenia sieciowe różni to, na której warstwie modelu ISO/OSI podejmują decyzję o przekazaniu danych. Koncentrator powtarza sygnał elektryczny, przełącznik czyta adres MAC z ramki, a router analizuje adres IP z pakietu. Z tej jednej różnicy wynika podział na domeny kolizyjne i rozgłoszeniowe oraz cały sens VLAN-ów. Zadania sprawdzają zwykle dwie rzeczy: przypisanie urządzenia do warstwy i policzenie skutków w konkretnym schemacie sieci.
Koncentrator, przełącznik i router w modelu ISO/OSI
Urządzenie
Warstwa
Na czym decyduje
Skutek
koncentrator
1
nie zagląda do ramki
jedno pasmo, półdupleks, CSMA/CD, wspólna domena kolizyjna
przełącznik
2
adres MAC
każdy port to osobna domena kolizyjna, pełny dupleks
router
3
adres IP
każdy interfejs zaczyna nową domenę rozgłoszeniową
Koncentratorów już się nie instaluje, ale w zadaniach są punktem odniesienia przy liczeniu domen. Router dodatkowo zmniejsza pole TTL i nie przepuszcza rozgłoszeń między interfejsami.
Tablica adresów MAC i zalewanie portów
Przełącznik uczy się z adresu źródłowego przychodzącej ramki i zapisuje parę: adres oraz port. Adres MAC ma 48 bitów, czyli 6 bajtów zapisywanych jako 12 cyfr szesnastkowych; pierwsze trzy bajty to identyfikator producenta OUI. Wpisy dynamiczne wygasają, typowo po 300 sekundach bez ruchu, statyczne nie.
Jeśli docelowego adresu nie ma w tablicy, przełącznik zalewa ramkę na wszystkie porty poza wejściowym. Tak samo traktuje rozgłoszenie FF:FF:FF:FF:FF:FF. Pierwsza ramka do nieznanego hosta trafia więc do całego segmentu, a odpowiedź uzupełnia tablicę i kolejne ramki idą już jednym portem.
Liczenie domen kolizyjnych i rozgłoszeniowych
Przykład: router z dwoma interfejsami LAN, do pierwszego podłączony przełącznik z czterema komputerami, do drugiego koncentrator z trzema komputerami.
1.
Po stronie przełącznika każde aktywne łącze to osobna domena kolizyjna: cztery łącza do komputerów plus jedno do routera daje pięć.
2.
Koncentrator nie dzieli domeny: trzy komputery razem z łączem do routera to jedna domena. W całym schemacie jest ich sześć.
3.
Domeny rozgłoszeniowe wyznaczają interfejsy routera: są dwie. Z VLAN-ami byłoby ich tyle, ile VLAN-ów, plus pozostałe interfejsy routera.
Punkty przepadają zwykle na trzech rzeczach: doliczaniu pustych portów przełącznika, pomijaniu łącza przełącznik-router i liczeniu każdego komputera przy koncentratorze jako osobnej domeny kolizyjnej.
VLAN, port nietagowany, tagowany i trunk
VLAN dzieli jeden przełącznik na kilka domen rozgłoszeniowych, a ruch między nimi musi przejść przez router albo przełącznik warstwy trzeciej; przy jednym łączu do routera robi się to na podinterfejsach.
›
Znacznik 802.1Q ma 4 bajty i wchodzi za adresami MAC, przed polem typu: maksymalna ramka rośnie z 1518 do 1522 bajtów.
›
W znaczniku mieszczą się identyfikator 0x8100, trzy bity priorytetu, bit DEI i 12 bitów numeru VLAN: użyteczne wartości to 1 do 4094, a VLAN 1 jest domyślny.
›
Port nietagowany (dostępowy) należy do jednego VLAN-u i tam wpina się komputer lub drukarkę: urządzenie końcowe nic o znacznikach nie wie.
›
Port tagowany tworzy trunk przenoszący wiele VLAN-ów do drugiego przełącznika albo routera. Ruch VLAN-u natywnego idzie trunkiem bez znacznika, dlatego różne numery VLAN-u natywnego po dwóch stronach łącza powodują przeciek ruchu między sieciami.
Pętla w warstwie drugiej i rola STP
Ramka Ethernet nie ma pola TTL, więc w pętli krąży bez końca, a każdy przełącznik powiela ją dalej. Dwa równoległe połączenia między przełącznikami bez zabezpieczenia dają burzę rozgłoszeniową: łącza i procesory się zapychają, a tablica MAC wariuje, bo każda kopia przypisuje ten sam adres do innego portu.
STP według 802.1D buduje topologię bez pętli i blokuje nadmiarowe porty jako rezerwę. Mostem głównym zostaje urządzenie o najniższym identyfikatorze: priorytet (domyślnie 32768, skok co 4096) plus adres MAC. W klasycznym STP port przechodzi nasłuchiwanie i uczenie się po 15 sekund (przekazywanie po 30 s), a po awarii wykrytej pośrednio dochodzi 20 sekund max age, razem do 50 sekund. Dlatego stosuje się RSTP według 802.1w, zbiegające się w kilka sekund.
Punkt dostępowy, PoE i adres zarządzania
Punkt dostępowy spina sieć bezprzewodową z przewodową w warstwie drugiej i nie tworzy nowej domeny rozgłoszeniowej, w odróżnieniu od domowego routera, który dodatkowo trasuje i wykonuje NAT.
Standard
Moc na porcie
Moc dla odbiornika
802.3af (PoE)
15,4 W
12,95 W
Liczbę zasilanych urządzeń ogranicza łączny budżet mocy przełącznika. Przełącznik niezarządzalny nie ma adresu IP i przełącza od razu po podłączeniu. W zarządzalnym adres nadaje się wirtualnemu interfejsowi VLAN-u zarządzania, a dostęp spoza tej podsieci wymaga bramy domyślnej. Adres służy wyłącznie do zdalnej konfiguracji przez przeglądarkę lub SSH: port konsolowy działa bez niego, a przełączanie ramek odbywa się niezależnie.
Konfigurację routera w zadaniach praktycznych pokazujemy na przykładzie MikroTika, a pełne zadania znajdziesz w arkuszach INF.02.