5.3 Аппаратура для логической структуризации сети

Сеть с типовой топологией ("Общая шина", "Звезда", "Кольцо"), в которой все физические сегменты рассматриваются в качестве одной разделяемой среды, оказываются неадекватны структуре информационных потоков в большой сети.

Пусть есть сеть с топологией Звезда (рис.5.4.), состоящая из 4-х сегментов, соответствующих четырем отделам некоторой фирмы. Априори два ПК (А и В) из первого отдела фирмы гораздо больше работают друг с другом, чем с ПК из других отделов. В сетях Ethernet, если один ПК передает данные, то все остальные ПК работают только в режиме приема. Допустим, ПК А посылает данные для ПК В. Концентраторы распространяют любой кадр по всем сегментам сети. Поэтому, пока ПК В не получит данные от А, ни один ПК сети не может передавать данные.

В результате, например, два ПК из отдела 4 вынуждены ждать пока закончат обмен пара ПК (А и В) из первого отдела. При этом обмены между ПК из разных отделов занимают гораздо меньше времени, чем взаимодействие ПК в одном отделе.

Рисунок 5.4. Организация сети с использованием HUB

Это происходит из-за того, что логическая структура сети однородная.

Желательно сделать так, чтобы кадры выходили ли бы за пределы сегмента отдел 1 только, если эти кадры адресованы ПК из других сегментов. Это называется локализация трафика.

Таким образом, логическая структуризация сети – это процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафикам.

Для логической структуризации сети используются мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

5.4 Мост

Мост (bridge) – это устройство для соединения сетевых сегментов. Мост – это усовершенствованный повторитель, т. к. он уменьшает загрузку сети.

Предназначены для соединения сетевых сегментов имеющих различные физические среды. Мосты так же могут быть использованы для связи сегментов имеющих различные протоколы низкого уровня (физического и канального). Возможно применение мостов для связи сегментов ЛВС, как с одинаковыми протоколами, так и для связи сегментов осуществляющих соединение с различными протоколами.

Задачи мостов:

1 Передача пакетов из одной сети в другую и наоборот. В процессе передачи мост регенерирует пакет, что позволяет передавать данные вдоль сети на значительное расстояние.

2 Просматривает каждый пакет и решает какой из двух сетей принадлежит тот или иной пакет.

3 В процессе передачи какого-либо пакета мост отслеживает адреса приемника и передатчика информации.

4 Мост определяет, какой сети принадлежит тот или иной пакет благодаря просмотру информации уровня управления доступом к среде передачи, которые содержатся в каждом пакете за счет протокола нижнего уровня.

Причина применения мостов:

1 При повышении производительности ЛВС уменьшается трафик (нагрузка) путем деления одной большой сети на две части, т.е. осуществляется регулировка трафика между сегментами сетей.

2 Осуществляется сопряжение аппаратных средств с различными кабельными соединениями.

Мосты представляют собой одноранговые программно-аппаратные комплексы.

Сущность четырех типов мостов:

1 Прозрачные мосты. Нужны для объединения сетей с одинаковыми протоколами на канальном и физическом уровне 10 Base 2 (рис. 5.5). Эти мосты не нагружают работой остальные устройства, им не надо учувствовать в выборе маршрута и фильтрации пакета так, как с точки зрения сетевых устройств они находятся в одной большой сети с единым сетевым адресом и разными МАС адресами.

Работа:

- мост, используя протокол канального и физического уровня сегмента А считывает из заголовков пакетов передаваемых из этого сегмента МАС адрес назначения;

- игнорирует пакеты, адресованные в сегмент А;

- используя протоколы канального и физического уровня, которые общие в обеих сегментах, мост передает пакеты из сегмента А в сегмент В. Он должен обладать знаниями о месте нахождения сетевых устройств и передает пакеты в соответствии со своей базой данных;

- когда мост получает пакет, то он сравнивает адрес назначения в базе данных, называемой таблицей передач. Если такого адреса в базе данных нет, то он передает пакет по всем направлениям. Если в базе данных адрес значится, то он сравнивает значения направления из базы данных и от пришедшего пакета. Их совпадение означает, что адреса отправителя и получателя расположены в одном сегменте сети. В этом случае пакет транслировать не нужно и мост его игнорирует, когда же оказывается, что адрес отправителя и получателя расположены на разных направлениях мост отправляет пакет в нужный сегмент сети.

Рисунок 5.5 - Соединение сетей с использованием прозрачного моста

2 Транслирующие мосты. Это специальная форма прозрачного моста, он используется для объединения сетей с разными протоколами на канальном и физическом уровне (рис. 5.6). Этот мост объединяет сети путем манипуляции конвертами, ассоциированными с каждой из сетей.

Механизм функционирования заключается в следующем:

Так, как конверты Ethernet, Token Ring, FDDI практически идентичны, но трудность заключается в том, что разные сети поступают пакеты разной длины, а так, как транслирующий мост не может разбивать пакеты на части, то каждое сетевое устройство должно быть сконфигурировано для передачи пакета с одинаковой длиной. Кроме того, необходимо сконфигурировать мосту один формат пакета в другой в зависимости от того, в какую сеть передается пакет.

Рисунок 5.6. - Соединение сетей с использованием транслирующего моста

3 Инкапсулирующие мосты. Данные мосты объединяют сети с одинаковыми протоколами канального и физического уровней и сеть магистральную FDDI (рис. 5.7.), у которой протокол отличается от Ethernet. В отличие от транспортных мостов, которые преобразуют конверты одного типа в другой, инкапсулирующий мост вкладывает полученные пакеты внутрь другого конверта, который используется в магистральной сети и передает пакет по магистрали другим мостам для доставки в места назначения.

Работа инкапсулирующего моста при передаче сообщения из сегмента А в сегмент В:

- мост 1 (М 1) использует протоколы канального и физического уровня, считывает из заголовков пакетов передаваемых из сети А МАС адрес назначения;

- игнорирует все пакеты, адресованные в сеть А;

- вкладывает все пакеты, адресованные другим сетям в конверты FDDI, адресованные всем мостам магистрали (через коллективный адрес называемый широковещательным) и посылает этот пакет по магистрали;

- мост 2 (М 2) получив пакет, раскрывает его и сравнивает адресные значения со своей базой данных адресов. Если адрес не для этой сети пропускает пакет дальше;

- мост 3 (М 3) получив конверт, раскрывает его и в свою очередь так же сравнивает адресные значения со своей базой данных адресов. Так, как адрес назначения находится в его сети мост использует протоколы канального и физического уровней в сети Ethernet и передает пакет по адресу назначения;

- мост 4 (М 4) производит такие же действия, что и мост 2 и посылает конверт дальше;

- удаляет конверт из сети FDDI, определяет, что данные скопированы и адрес опознан.

Рисунок 5.7. - Соединение сетей с использованием транслирующего моста

4 Мосты с маршрутизацией от источника. Маршрутизация от источника требует от устройства посылающего пакет (не моста) поддерживать информацию, использующую для такой доставки пакета по адресу назначения, что бы она была точной (рис. 5.8.). В сети с маршрутизацией от источника мостам не требуется иметь базу данных с адресами, они вычисляют путь прохождения пакета по тому или иному направлению основываясь на информации хранящейся в конверте пакета.

Механизм функционирования заключается в следующем:

Поле обнаружения маршрута станция отправитель сети запоминает его и использует всегда для отправки пакетов на станцию в сети. Пакеты данных при отправке вкладываются в специальные конверты понятные для мостов с маршрутизацией от источника. Мосты, получая конверты, просто находят для себя запись в списке маршрута (то есть тот мост, который прописан в конверте) и передают пакет в нужном направлении.

Рисунок 5.8. - Соединение сетей с использованием моста с маршрутизацией от источника

Для реализации возможностей сбора и обмена информацией существует два базовых типа мостов: внутренний и внешний. Если мост располагается в файловом сервере – это внутренний, если в рабочей станции - внешний мост.

Рисунок 5.9. Логическая структуризация сети с помощью моста

На рисунке 5.9.показана логическая структуризация сети с помощью моста.

Здесь мост локализует трафик. Недостаток моста в том, что он не учитывает точной топологии связей между сегментами сети, т. к. работает только с аппаратными адресами ПК (адрес сетевых карт – HWA). Из-за этого мост можно применять только в сетях, где сегменты не должны образовывать замкнутые контуры.