Понятие петель. Широковещательный шторм.
Понятие петель
Если для обеспечения избыточности между коммутаторами создается несколько соединений, то могут возникнуть петли. Петля предполагает существование нескольких маршрутов по промежуточным сетям, а сеть с несколькими маршрутами между источником и приемником отличается повышенной устойчивостью к нарушениям. Хотя наличие избыточных каналов связи очень полезно, неконтролируемые петли, тем не менее, создают проблемы, самые актуальные из которых:
- широковещательный шторм;
- множественные копии кадров;
- множественные петли.
Широковещательный шторм
Распространение широковещательных сообщений в сетях с петлями представляет серьезную проблему. Предположим, что первый кадр, поступивший от узла 1, является широковещательным. Тогда все коммутаторы будут пересылать кадры бесконечно, как показано на рисунке используя всю доступную полосу пропускания сети и блокируя передачу других кадров во всех сегментах.
.
Виртуальные локальные сети vlan, Tagged и Untagged .
Виртуальной сетью называется логическая группа узлов сети, трафик которой, в том числе и широковещательный, на канальном уровне полностью изолирован от других узлов сети.
Передача кадров между разными виртуальными сетями на основании МАС-адреса невозможна независимо от типа адреса. Внутри VLAN кадры передаются по технологии коммутации, т.е. только на тот порт, который связан с адресом назначения кадра.
С помощью вирт. сетей решается проблема распространения широковещательных пакетов (снижение производительности сети).
Преимущества виртуальных сетей:
- гибкость внедрения;
- возможность контроля широковещательных сообщений, что увеличивает полосу пропускания, доступную для пользователя;
- позволяют усилить безопасность сети (можно определить политику взаимодействия пользователей из разных вирт. сетей)
Типы VLAN
на базе портов;
на базе МАС-адресов
на основе меток в дополнительном поле кадра – стандарт IEEE 802.1Q
Каждый порт устройства может быть настроен как Tagged (маркированный) и Untagged (немаркированный).
Порт, настроенный как Tagged, будет добавлять номер VID, приоритет и другую информацию о VLAN в заголовок всех проходящих через него кадров. Если кадр пришел маркированным, то он не меняется, и т.о. сохраняется информация о VLAN.
Порт, настроенный как Untagged, извлекает тег 802.1Q из всех проходящих через него кадров. Если кадр не содержит такой тег, то он не меняется. Т.о. все принятые и переданные этим портом кадры не будут содержать информацию о VLAN.
Spanning Tree Protocol (IEEE 802.1D), Rapid Spanning Tree Protocol (IEEE 802.1w).
Spanning Tree Protocol — сетевой протокол, работающий на втором уровне модели OSI.
Основной задачей STP является приведение сети Ethernet с множественными связями к древовидной топологии, исключающей циклы пакетов. Происходит это путём автоматического блокирования избыточных в данный момент связей для полной связности портов. Протокол описан в стандарте IEEE 802.1D.
Принцип действия
В сети выбирается один корневой мост (англ. Root Bridge).
Далее каждый, отличный от корневого, мост просчитывает кратчайший путь к корневому. Соответствующий порт называется корневым портом (англ. Root Port). У любого не корневого коммутатора может быть только один корневой порт.
После этого для каждого сегмента сети просчитывается кратчайший путь к корневому порту. Мост, через который проходит этот путь, становится назначенным для этой сети (англ. Designated Bridge). Непосредственно подключенный к сети порт моста — назначенным портом.
Далее на всех мостах блокируются все порты, не являющиеся корневыми и назначенными. В итоге получается древовидная структура (математический граф) с вершиной в виде корневого коммутатора.
Rapid Spanning Tree Protocol
По сравнению с STP уменьшилось время построения топологии, исключена поддержка разделяемой среды передачи данных (коаксиального кабеля).
Принцип работы в общих чертах похож на STP: выбирается корневой коммутатор (англ. root switch), к которому, каждый из участвующих в построении дерева коммутатор, ищет кратчайший маршрут (с учётом пропускной способности канала) через соседние коммутаторы (или напрямую). Линии, не попавшие в маршрут, переводятся в режим ожидания и не используются для передачи данных пока работают основные линии. В случае выхода из строя основных линий, ожидающие линии используются для построения альтернативной топологии, после чего одна из линий становится активной, а остальные продолжают находиться в режиме ожидания.