CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии

Коммутаторы тоже используются для объединения разнородных локальных сетей. Например, сети Ethernet и Fast Ethernet можно объединить с помощью коммутатора. Некоторые коммутаторы поддерживают коммутацию «на лету» (cut through switching), что сокращает задержки при передаче, тогда как мосты поддерживают только коммутацию с буферизацией (store-and-forward switching). И, наконец, коммутаторы сокращают количество конфликтов доступа в сети, поскольку обеспечивают выделенную полосу пропускания для каждого сетевого сегмента.

Современная реализация сетей Ethernet зачастую ничем не напоминает свой исторический прототип, приведенный в наброске Боба Меткалфа. Если раньше в рамках шинной топологии множество станций подключались к длинному коаксиальному кабелю, то в современных сетях Ethernet в рамках радиальной (звездообразной) топологии используется витая пара или оптоволоконный кабель. Прежде сети Ethernet передавали данные со скоростью 10 Мбит/с, тогда как современные сети Ethernet имеют скорость 100, 1000 или даже 10000 Мбит/с.

Коммутация в сетях Ethernet открыла дорогу дуплексной связи. Термин «дуплексная связь» обозначает возможность одновременно принимать и отсылать данные. Первоначально сети Ethernet были полудуплексными, то есть станция в определенный период времени могла только принимать или только передавать данные. В полностью коммутируемых сетях узлы напрямую обмениваются информацией только с коммутаторами и никогда между собой, то есть обмен информацией между ними всегда идет через коммутатор. Также коммутируемые сети используют витую пару или оптоволоконный кабель, в которых для приема и для передачи данных применяется отдельный проводник. В этом случае станции уже не тратят время на разрешение конфликтов доступа к среде и могут передавать данные, когда потребуется, так как они имеют монопольный доступ к среде. Это позволяет станциям передавать данные на коммутатор, когда он сам передает им данные без конфликтов доступа к среде.

Маршрутизаторы для логической сегментации сети

Мосты и коммутаторы могут снизить загрузку сети, позволяя вести одновременную передачу данных в разных сегментах, но и у них есть свои ограничения при сегментировании сети.

Одна из важных особенностей мостов заключается в том, что они пересылают широковещательные данные во все сегменты, с которыми они соединены. Это необходимо, так как эти данные предназначены для всех узлов сети, но также это может привести к серьезным проблемам, когда сети, соединенные мостом, разрастаются. При большом количестве станций, которые ведут широковещательную передачу, перегрузка в сети может стать такой же значительной, как если бы все станции находились в одном сегменте.

Маршрутизаторы представляют собой уже «интеллектуальные» сетевые устройства, которые делят сеть на две логически разделенные сети. Хотя при широковещательной передаче данные легко проходят через мосты, так как они посланы для каждого узла сети, через маршрутизаторы они не проходят, потому что маршрутизатор формирует логическую границу сети.

Маршрутизаторы работают на базе протоколов, которые не зависят от специфических сетевых технологий, таких, как Ethernet или Token ring. Это позволяет маршрутизаторам соединять сети с различными сетевыми технологиями, локального или глобального уровня, и привело к широкому распространению этих сетевых устройств, которые используются для объединения сетей в глобальную сеть Интернет.

Сетевые порты

Сетевой порт представляет собой интерфейс обмена с компьютерной программой по сети. Сетевые порты обычно нумеруются, и сетевые протоколы, такие, как TCP или UDР связывают номер порта с передаваемыми данными. При получении этих данных номер связанного с ними порта позволяет определить, для какой компьютерной программы они предназначены. Комбинацию порта и сетевого адреса (IP-адреса) часто называют сокетом (socket).

Всего в сетевом устройстве используется 65,536 портов, так как для адресации номеров портов применяется 16 бит (2¹⁶).

Не все порты сетевого устройства относятся к известным, но существует общее деление портов на три группы:

— «Известные» порты (Well-Known Ports) имеют номера от 0 до 1023

— «Зарегистрированные» порты (Registered Ports) имеют номера от 1024 до 49151

— «Динамические» и/или «частные» порты имеют номера от 49152 до 65535

Например, некоторые из «известных портов» имеют следующие номера:

— 20 — FTP: протокол передачи файлов (данные)

— 21 — FTP: протокол передачи файлов (служебная информация)

— 22 — SSH: протокол удалённого управления, передачи файлов (scp, sftp) и тунеллинга

— 23 — Telnet: протокол для удалённого доступа без шифрования

— 25 — SMTP: (E-mail)

— 53 — DNS: Domain Name System

— 80 — HTTP: протокол передачи гипертекста (www)

— 110 — РОР3: Post Office Protocol (E-mail)

— 143 — IMAP4: Internet Message Access Protocol (E-mail)

— 443 — HTTPS: расширение протокола HTTP с шифрованием

Порты могут быть закрыты в зависимости от специфических требований, а также их закрывают, чтобы минимизировать риск внешних хакерских атак. В некоторых сетях, которые тщательно контролируются, определенные порты, которые нужны для работы некоторых сетевых функций цифровых видеорегистраторов (например, для удаленного доступа), будут закрыты. В этом случае вам нужно решать вопрос с системным администратором этой сети, который может открыть вам нужный порт, если вы убедите его в такой необходимости.

Наша жизнь напоминает сети

Для того чтобы суммировать изложенный материал и все вышеперечисленные сетевые концепции, технологии и устройства, что для многих специалистов видеонаблюдения может показаться немного сложным, мне бы хотелось предложить вам небольшое сравнение сети с нашей повседневной жизнью.

Вы увидите, что аналогий здесь более чем достаточно.

Давайте представим, что мы переехали жить в небольшой красивый городок. Этот городок у нас будет глобальной сетью (WAN), тогда как район, в котором мы поселились, станет локальной сетью. Каждый дом, магазин или учреждение будет сетевым устройством со своим собственным адресом, то есть IP-адресом сети. Все дома на вашей улице имеют разные номера, но на каждом также написано и название улицы, что очень похоже на адресацию в локальной сети, где первые три октета IP-адреса одинаковы у всех устройств, а последний октет уникален. Ни один из домов на одной и той же улице не будет иметь повторяющийся номер. Поживите немного на этой улице, и некоторые дома вы будете уже помнить не по номеру, а по имени владельца, магазину или учреждению, которое там располагается, что будет аналогично именам DNS, которые используются вместо IP-адреса.

В нашем городе немало различных улиц, проспектов и переулков, по которым разъезжают машины в разных направлениях. Каждая дорога напоминает среду сети Ethernet (кабель), по которой перемещаются пакеты данных, как машины. Некоторые дороги с односторонним движением очень узки и мы стараемся ими пользоваться реже, другие дороги с двусторонним движением пошире, но мы не можем ехать по ним быстрее, чем впереди идущий транспорт, и используем при этом не всю ширину дороги. Не правда ли, напоминает полудуплексную связь в сетевых коммуникациях. Если на перекрестках нет светофоров, то мы имеем дело с концентраторами, которые не регулируют дорожное движение. Мы можем повернуть с одной улицы на другую, но нам придется подождать, так как множество машин движется в разных направлениях. Типичный конфликт доступа, если воспользоваться терминологией Ethernet.

По пути в супермаркет мы выезжаем на прекрасный проспект с несколькими полосами движения (100-мегабитная сеть), по которому мы очень быстро можем добраться до пункта назначения, так как не так много пробок (конфликтов доступа), а дорога широка и разделена на полосы (дуплексный Ethernet). Когда вы достигнете перекрестка со светофором, то он напоминает нам сетевой мост. Если же мы оказались на крупной дорожной развязке, где, например, сходится пять дорог, то система управления дорожным движением здесь будет так же сложна, как работа сетевого коммутатора.