Urządzenia sieciowe – klucz do sprawnej komunikacji w sieci

Urządzenia sieciowe to fundament każdej sieci komputerowej. Umożliwiają one przepływ danych i komunikację między połączonymi elementami. Zrozumienie ich roli jest kluczowe dla budowy efektywnej infrastruktury.

Czym jest sieć komputerowa?

Sieć komputerowa to grupa urządzeń. Są one połączone kanałami komunikacyjnymi. Kanały obejmują przewody, kable lub połączenia bezprzewodowe. Urządzeniami w sieci mogą być komputery, drukarki, serwery. Należą do nich także przełączniki i routery. Sieć umożliwia wymianę danych. Pozwala również na współdzielenie zasobów. Głównym przeznaczeniem sieci jest ułatwienie komunikacji między ludźmi. Umożliwia ona szybki dostęp do informacji. Użytkownicy sieci są beneficjentami sieci.

Jakie są typy sieci?

Sieci komputerowe dzielą się ze względu na obszar. Rozróżniamy sieci LAN, WAN, MAN, PAN. Sieci LAN łączą komputery na ograniczonym obszarze. Przykładem jest dom lub biuro. Sieci WAN łączą komputery w różnych lokalizacjach geograficznych. Sieci MAN łączą komputery w obrębie miasta. Sieci PAN łączą urządzenia osobiste. Należą do nich smartfony i laptopy. Główne różnice LAN w porównaniu z WAN to wyższy wskaźnik transferu danych. LAN obejmuje też mniejszy obszar geograficzny. Sieć LAN może być wydzielona fizycznie lub logicznie.

Topologia sieci

Topologia sieci określa wzór połączeń. Dotyczy połączeń między urządzeniami. Obejmuje też połączenia segmentów sieci. Typowe topologie sieci to gwiazda i pierścień. Występuje też topologia magistrali. Popularna jest również siatka i topologia hybrydowa. W topologii gwiazdy komputery podłączone są do punktu centralnego. Topologia magistrali oznacza współdzielenie jednego nośnika kablowego.

Co to są urządzenia sieciowe?

Urządzenia sieciowe to sprzęt. Łączy on komputery, drukarki i inne urządzenia z siecią. Urządzenia mogą być dostępne między sieciami. Mogą też działać wewnątrz nich. Urządzenia sieciowe łączą i zarządzają komunikacją. Odbywa się ona między komputerami i innymi urządzeniami. Są one kluczowymi elementami sieci komputerowych. Umożliwiają przepływ informacji. Bez urządzeń sieciowych komunikacja w sieci byłaby niemożliwa. Pełnią funkcje zarządzania ruchem. Odpowiadają za filtrowanie pakietów. Zapewniają również bezpieczeństwo.

Urządzenia aktywne i pasywne

Elementy składowe sieci komputerowych dzielimy na dwie grupy. Są to urządzenia aktywne i pasywne. Urządzenia aktywne wytwarzają lub modyfikują sygnał. Wymagają one zasilania. Urządzenia pasywne przenoszą sygnał. Nie modyfikują go jednak. Nie wymagają zasilania. Pełnią rolę wspomagającą. Dotyczy to fizycznego połączenia i organizacji infrastruktury. Urządzenia pasywne pełnią fundamentalną rolę. Utrzymują infrastrukturę sieciową.

Przykłady urządzeń aktywnych to routery i przełączniki. Należą do nich także firewalle i punkty dostępowe. Inne przykłady to mosty i modemy. Przykładami urządzeń pasywnych są kable i patch panele. Obejmują one złącza i splittery światłowodowe. Należą do nich również organizery kabli.

Kluczowe typy urządzeń sieciowych

Głównymi typami urządzeń sieciowych są routery, modemy i przełączniki. Ważne są też zapory sieciowe i punkty dostępu. Każde z tych urządzeń pełni specyficzną rolę w sieci.

Routery

Router jest kluczowym urządzeniem sieciowym. Przekazuje dane pomiędzy różnymi sieciami. Działa na zasadzie routingu pakietów. Pełni funkcję bramy domyślnej. Umożliwia połączenie z Internetem. Router łączy sieci i kieruje ruchem pakietów. Może mieć zintegrowany switch. Może zawierać punkt dostępowy Wi-Fi. Czasem posiada też bramkę VoIP. Routery zarządzają ruchem sieciowym. Łączą lokalne sieci z Internetem. Chronią też przed zagrożeniami. Routery zarządzają transferem danych. Regenerują sygnały. Koncentrują połączenia. Łączą sieci WAN i LAN. Mają wiele interfejsów. Obsługują złożone zadania routingowe. Mogą działać jako zapora. Zarządzają tabelami i połączeniami.

Przełączniki (Switche)

Switch to kolejne istotne urządzenie. Przesyła dane między urządzeniami. Działa w obrębie jednej sieci lokalnej (LAN). Działa na podstawie adresów MAC. Switch przechowuje MAC adresy. Wysyła dane tylko do docelowego urządzenia. Zwiększa przez to przepustowość. Przełączniki zarządzają przesyłaniem danych. Nie przekształcają formatów. Są bardziej inteligentne od hubów. Poprawiają wydajność sieci. Zwiększają też bezpieczeństwo. Przełączniki mogą pracować na warstwach OSI łącza danych i sieciowej. Umożliwiają komunikację w obrębie LAN. Tworzą oddzielne domeny kolizyjne. Switche kierują pakiety bezpośrednio. Zwiększają efektywność sieci LAN. Switche łączą różne urządzenia. Działają w sieci LAN lub WAN. Przełącznik warstwy 2 używa adresów MAC. Stosowany jest w sieciach LAN. Przełącznik warstwy 3 działa między różnymi sieciami. Używany jest w sieciach WAN.

Punkty dostępowe (Access Points)

Access Point (AP) to urządzenie. Umożliwia bezprzewodowe połączenie z siecią. Przekształca sygnał przewodowy na radiowy. Umożliwia bezprzewodowy dostęp do sieci. Punkty dostępu bezprzewodowego udostępniają połączenie Wi-Fi. Służy ono urządzeniom mobilnym. AP umożliwiają bezprzewodowe połączenia. Najczęściej działają w sieciach WLAN. AP 802.11n zapewnia szybkość do 600 Mbps. AP 802.11ac osiąga do 1,3 Gbps.

Porównanie maksymalnych prędkości standardów Wi-Fi

Modemy

Modem wysyła i odbiera dane. Wykorzystuje linię telefoniczną lub kablową. Konwertuje dane cyfrowe na analogowe. Dokonuje też konwersji odwrotnej. Modemy konwertują sygnały cyfrowe na analogowe. Używane są w telefonii i DSL. Modemy łączą komputery z internetem. Korzystają z sygnału kablowego lub DSL. Modemy łączą sieć z dostawcą usług internetowych. Modem DSL zapewnia do 100 Mbps. Modem kablowy osiąga do 1 Gbps.

Zapory sieciowe (Firewalle)

Zapory sieciowe chronią sieć. Kontrolują nieautoryzowany ruch. Blokują złośliwe oprogramowanie. Firewall to rodzaj routera. Jest dedykowany do ochrony sieci. Zabezpiecza przed nieautoryzowanym dostępem. Firewalle kontrolują przepływ informacji. Filtrują pakiety. Chronią przed nieautoryzowanymi dostępami. Zapora sieciowa działa na podstawie filtracji pakietów. Blokuje lub przepuszcza dane. Robi to zgodnie z regułami.

Inne ważne urządzenia sieciowe

Inne urządzenia sieciowe pełnią różnorodne funkcje. Wspierają komunikację i zarządzanie siecią.

Koncentratory (Huby)

Koncentrator (hub) rozsyła dane. Wysyła je do wszystkich urządzeń. Powoduje to kolizje. Generuje nadmiarową transmisję danych. Huby wzmacniają sygnały. Łączą urządzenia LAN. Nie przetwarzają ani nie adresują pakietów. Koncentrator koncentruje połączenia. Nie podejmuje decyzji o przekazywaniu pakietów. Koncentratory łączą urządzenia w sieci LAN.

Mosty (Bridge)

Most (bridge) zamienia sygnał Wi-Fi. Przekształca go na połączenie kablowe. Mosty przekształcają formaty transmisji danych. Łączą segmenty sieci. Filtrują pakiety po adresach MAC. Działają na warstwach OSI fizycznej i łącza danych. Mosty łączą różne sieci. Działają w sieciach WAN.

Repeatery

Repeater wzmacnia i retransmituje sygnał sieciowy. Zwiększa przez to zasięg. Repeater Wi-Fi wzmacnia sygnał Wi-Fi. Jest on tłumiony przez ściany.

Serwery

Serwery świadczą usługi. Udostępniają zasoby w sieci. Przykładem są pliki, wydruki, strony internetowe. Serwery udostępniają zasoby sieciowe. Przechowują pliki. Hostują strony. Udostępniają drukarki. Serwer plików może być skonfigurowany. Udostępnia zasoby wybranym użytkownikom. Serwer druku umożliwia drukowanie. Działa z dowolnego urządzenia w sieci. Serwer wydruku obsługuje drukowanie. Zarządza plikami do druku.

Bramy (Gateways)

Bramy łączą różne sieci. Obsługują funkcje routingu. Realizują tłumaczenie protokołów. Działają na warstwach transportu i sesji. Mosty, bramy i serwery służą do łączenia sieci.

Broutery

Router mostkujący (brouter) łączy funkcje mostka i routera. Kieruje pakiety. Filtruje ruch w sieci.

Urządzenia CPE, DCE i DTE

Urządzenia CPE znajdują się u abonenta. Właściciel lub dzierżawi je od dostawcy usług. Połączenie CPE z centralą realizowane jest kablami. Stosuje się kable miedziane lub światłowody. DCE to urządzenia komunikacyjne. Przykładem są modemy. Przesyłają dane przez pętlę lokalną. DTE to urządzenia klienta. Przekazują dane do DCE. Urządzenia DCE i DTE komunikują się. Wykorzystują protokoły warstwy fizycznej. Przykładem są HSSI, V.35.

Adaptery PowerLine

Adaptery PowerLine przesyłają sygnał. Wykorzystują instalację elektryczną. Osiągają prędkość do 100-200 Mb/s. W praktyce prędkość wynosi do 100 Mb/s.

Technologie i standardy w sieciach

W sieciach wykorzystuje się różne technologie. Ważne są też standardy. Zapewniają one kompatybilność i wydajność.

Technologia PoE (Power over Ethernet)

PoE pozwala zasilać sprzęt sieciowy. Wykorzystuje skrętkę komputerową. Umożliwia jednoczesny przesył danych. Urządzenia możliwe do zasilania to kamery, telefony. Należą do nich przełączniki i punkty dostępowe. Standard zasilania PoE ustanowiło IEEE w 2003 roku. To standard 802.3af. Zmodernizowano go w 2009 do 802.3at. Standard 802.3af to typ pierwszy. Standard 802.3at to typ drugi. Ma maksymalną moc 30W. Moc w standardzie 802.3af wynosi do 15.4W na interfejs. Na urządzeniu końcowym to do 12.95W. Moc w standardzie 802.3at wynosi do 30W na interfejs. Na urządzeniu końcowym to do 25.5W. Standard UPoE firmy Cisco zwiększa moc wyjściową do 60W. Dostępne dla urządzeń jest 51W. Długość przewodu w standardach PoE wynosi 100m. PoE korzysta z przewodów kategorii 5e i 6a. Testowanie połączenia odbywa się małym prądem. Sprawdza się rezystancję około 25kΩ. Urządzenia zasilane klasyfikowane są w 5 klasach. Klasy są od 0 do 4. Mają moce od 0.44W do 25.5W. W standardzie 802.3at komunikacja odbywa się w warstwie 2. Wykorzystuje protokół LLDP-MED. Umożliwia to dokładne określenie zapotrzebowania na moc. Pasywne PoE przesyła napięcie zasilania. Nie ma komunikacji. Nie jest zgodne ze standardem IEEE 802.3af/at.

Standard PoE	Maksymalna moc na interfejs (W)	Maksymalna moc na urządzenie końcowe (W)
802.3af (Typ 1)	15.4	12.95
802.3at (Typ 2)	30	25.5
UPoE (Cisco)	60	51

Technologie Wi-Fi

Sieci Wi-Fi wykorzystują fale radiowe. Przesyłają nimi dane. Korzystają z punktu dostępowego (WAP). Zasięg Wi-Fi zależy od siły sygnału. Zależy też od technologii. Najpopularniejsze technologie do budowy sieci LAN to Ethernet oraz Wi-Fi.

Okablowanie i media transmisyjne

Kanały komunikacyjne obejmują przewody i kable. Stosuje się też połączenia bezprzewodowe. Pierwsze okablowanie LAN bazowało na kablach współosiowych. Później rozwinięto kabel Cat3. Powstał model 10Base-T. Obecnie powszechne są światłowody. Wykorzystuje się też technologie Wi-Fi. PoE korzysta z przewodów kategorii 5e i 6a.

Protokoły

Protokół TCP/IP zastąpił starsze standardy. Należały do nich IPX, AppleTalk i NBF w sieciach LAN. Urządzenia bramy obsługują tłumaczenie protokołów. Protokoły warstwy fizycznej to np. HSSI, V.35. W standardzie 802.3at komunikacja odbywa się w warstwie 2. Wykorzystuje protokół LLDP-MED.

Wydajność i specyfikacje urządzeń

Specyfikacje urządzeń sieciowych dostarczają kluczowych informacji. Dotyczą fizycznych i technicznych właściwości. Zawierają dane o rozmiarach i wadze. Informują o portach i poborze mocy. Maksymalny pobór mocy podawany jest w watach (W) lub miliamperach (mA). Specyfikacje zawierają informacje o ilości dostępnych portów. Podają też ich typy. Porty mogą obsługiwać różne prędkości. Przykłady to 10/100/1000 Mbps, SFP, QSFP. Przepustowość podawana jest w Kbps, Mbps, Gbps. Wydajność mierzona jest w Kbps, Mbps, Gbps lub PPS. Urządzenia obsługują wiele równoczesnych sesji. Wspierają protokoły zależne od modułów lub oprogramowania.

Jak oceniać wydajność?

Testy wydajności przeprowadzane są w kontrolowanych warunkach. Mogą różnić się od rzeczywistych wyników. Ruch IMIX uwzględnia różne rozmiary pakietów. Dotyczy to ruchu internetowego. Włączenie funkcji bezpieczeństwa może obniżyć wydajność urządzenia. Testuj wydajność w środowisku. Zrealizuj je na podstawie ruchu IMIX. Uzyskasz realistyczne wyniki. Zwracaj uwagę na funkcje bezpieczeństwa. Mogą one wpływać na wydajność urządzenia.

Bezpieczeństwo sieciowe a urządzenia

Bezpieczeństwo sieci jest bardzo ważne. Wynika z zagrożeń. Są to ataki hakerskie, wirusy, malware. Należą do nich kradzież i uszkodzenia urządzeń. Funkcje bezpieczeństwa obejmują filtrowanie pakietów. Stosuje się listy kontroli dostępu (ACL). Ważne są zabezpieczenia przed DDoS i VPN. Wykorzystuje się systemy wykrywania/zapobiegania intruzjom (IDS/IPS). Zapory sieciowe chronią sieć. Kontrolują nieautoryzowany ruch. Blokują złośliwe oprogramowanie. W zabezpieczeniu sieci kluczowe są urządzenia pasywne i aktywne. Należą do nich firewalle, VPN, IDS/IPS. Odpowiednio zabezpieczaj urządzenia sieciowe. Używaj silnych haseł i zapór. Stosuj szyfrowanie.

Trendy i przyszłość urządzeń sieciowych

Rozwój technologii chmurowej wpływa na przyszłość urządzeń sieciowych. Wzrost znaczenia Internetu Rzeczy (IoT) jest widoczny. Zwiększa się liczba urządzeń IoT. Rozbudowa infrastruktury sieciowej trwa. Wzrost znaczenia sieci bezprzewodowych jest faktem. Rozwój technologii bezprzewodowych postępuje. Zwiększa się bezpieczeństwo urządzeń sieciowych. Poprawia się ich wydajność. Rośnie znaczenie przełączników wielowarstwowych. Wykorzystuje się bramki i routery mostkujące w dużych sieciach. Rozwój technologii światłowodowych jest dynamiczny. Zwiększa się moc zasilania PoE. Osiąga 60W i więcej (UPoE). Rozwijają się standardy pasywne PoE. Dzieje się to mimo braku zgodności ze standardami IEEE. Zastosowanie rozwiązań bezpieczeństwa sieciowego rośnie. Zwiększa się zapotrzebowanie na zarządzanie urządzeniami. Automatyzacja i IoT to ważne trendy. Edukacja zdalna i online zyskuje na znaczeniu. Wzrost roli urządzeń mobilnych i bezprzewodowych w sieciach jest wyraźny.

Podsumowanie

Urządzenia sieciowe są nieodzownym elementem. Umożliwiają komunikację i przesył danych. Dzielą się na aktywne i pasywne. Kluczowe typy to routery, przełączniki, punkty dostępowe, modemy i firewalle. Każde urządzenie ma swoje specyficzne funkcje. Technologie jak PoE czy Wi-Fi wpływają na działanie sieci. Zrozumienie specyfikacji jest ważne. Pozwala dobrać odpowiedni sprzęt. Bezpieczeństwo sieci zależy od właściwego zabezpieczenia urządzeń. Trendy wskazują na rozwój technologii bezprzewodowych i IoT. Rośnie znaczenie bezpieczeństwa i wydajności. Wiedza na temat tych urządzeń jest kluczem. Umożliwia skuteczne funkcjonowanie sieci komputerowej.