Спарринг трея и стандарт IEEE 802.1d.

Алгоритм STA определяет активную конфигурацию сети за 3 этапа:

1 этап - определение корневого коммутатора (Road Switch), от которого строится дерево, при автоматическом назначении корневого коммутатора корневым становится тот коммутатор, у которого меньше МАС адрес.

2 этап - для каждого коммутатора определяется корневой порт (Road Port) - это порт который имеет кротчайшее расстояние до корневого коммутатора.

3 этап - для каждого сегмента выбирается назначенный порт, это порт который имеет минимальное расстояние от данного сегмента до корневого коммутатора.

Для автоматического определения начальной активной конфигурации дерева все коммутаторы обмениваются специальными пакетами BPDU, которая рассылается широковещательно.

Когда пакет BPDU проходит через коммутатор, он добавляет этому пакету время жизни равное времени задержки служит для выявлении устаревших связей из устаревших сообщений.

 

Виртуальные локальные сети - называется группа устройств трафик которой в том числе и широковещательной на канальном уровне полностью изолирован от других узлов сети.

Эта сеть построена на базе коммутационных устройств.

Свич позволяет создавать полностью изолированные сегменты программным путем, не прибегая к физической коммутации.

IEEE 802.1q - определяет базовые правила построения виртуальных локальных сетей, которые не зависят от протокола канального уровня.

Виртуальная сеть на основе одного коммутатора

 

Группирование на основе МАС адресов.

Недостаток: большая ручная работа администратора по созданию таблицы коммутации.

Коммутаторы с группировкой портов требует столько портов сколько виртуальных сетей они поддерживают. Пример такой сети: интернет.

 

Повторители (хабы) работают на канальном уровне. Хабы выполняют функцию усилителя, при передаче на большое расстояние и защищают сигнал от помех.

Мосты - эта коммутирующие устройства сетевого уровня, кадры обрабатывают последовательно, выполняя фильтрацию кадра в соответствии с адресом получателя. Мост может объединять сети разных топологий, но работающий под управлением одной операционной системы.

Мосты могут быть локальные (на ограниченной территории) и может соединять сети удалённые друг от друга.

Коммутаторы - коммутационные устройства сетевого уровня, выполняющие коммутацию станции в сети. Могут выполнят функцию: усиления сигналов, и трансляцию. Коммутаторы третьего поколения - выполняют функцию маршрутизаторов.

Маршрутизаторы - устройства сетевого уровня, обеспечивающие соединение логически не связанных сетей. Работают с протоколами сеансового уровня и более высоких уровней (представительного и прикладного). Они анализируют сообщение и определяют его путь. Создают нужный логический канал и передают сообщение дальше. Они более сложные чем коммутаторы и обеспечивают больший уровень сервиса, то есть соединяют сети с разными методами доступа (свободный, маркерный). Они перераспределяют нагрузку в линиях связи, направляя сообщение в обход наиболее загруженных линий.

Шлюзы - устройства позволяющие объединять сети использующие различные протоколы OSI.

Они выполняют протокольное преобразование для 7ми уровневой модели OSI, преобразовывают формат пакетов, выполняют перекодирование. Это важно для объединения неоднородных сетей.

 

Мосты, маршрутизаторы и шлюзы - это как правило выделенные компьютеры со своим программным обеспечением.

 

Локальные сети объединяются на базе сетевого уровня, который решает следующие задачи:

1. Передача пакетов между станциями.

2. Выбор маршрута передачи пакетов оптимального по некоторому критерию.

3. Согласование разных протоколов канального уровня, использующихся в отдельных подсетях одной составной сети.

Протоколы сетевого уровня реализуются в виде программных модулей выполняются на конечных станциях, которые могут быть названы хостами, а также на промежуточных узлах - маршрутизаторах, роутерах или мостах. Роутеры ещё называются шлюзами, которые позволяют объединять узлы разной конфигурации.

В решении этой задачи сеть рассматривается как совокупность нескольких сетей и называется либо составной сетью или интерсетью.

А сети входящие в интерсеть называются подсетями и объединяются в маршрутизаторы.

Подсетями могут быть как локальные (LAN) так и глобальные (WAN), или территориальные (MAN).

Все узлы в пределах одной подсети взаимодействуют используя единую для них технологию.

Для организации взаимодействия любой пары узлов требуются дополнительные средства.

Такие средства предоставляет СЕТЕВОЙ уровень.

Сетевой уровень выступает в качестве организатора, организующего работу всех подсетей, для продвижения пакета составной сети. Продвижение пакетов может осуществляться на основе МАС адресов, или на основе сетевой адресации (IP адреса), который представляет собой пару - номер сети и номер узла. Такая схема адресации является универсальным на базе стека TCP/IP.

Если адресация осуществляется на канальном уровне (в стандартах локальной сети), то пакеты сетевого уровня упаковываются в кадры канального уровня.

Если адресация осуществляется на сетевом уровне, то передаваться будут пакетами.

Поел заголовка задержит: номер сети адресата; номер фрагмента пакета; время жизни пакета, которое используется для уничтожения заблудших пакетов; качество услуги (критерий выбора маршрута при межсетевых передачах) (например отправитель может передать пакет с максимальной надежностью, но в ущерб времени доставки; или минимальным временем доставки). Когда 2 или более сети организуют совместную транспортную службу, то такой режим взаимодействия называют межсетевым взаимодействием - интернет воркинг.

Маршрутизаторы имеют несколько портов (до 8), и каждый порт имеет свой сетевой адрес (TCP/IP) и собственный локальный адрес (МАС). Например: маршрутизатор 1 имеет 3 порта, к которому подключаются сети S1, S2, S3. Адреса этих портов M1(1), M1(2), M1(3).

 

рис.4.5 Маршрутизация составной сети.

Как самостоятельное устройство маршрутизатор не имеет ни отдельного сетевого адреса, ни локального адреса. Адресуются только порты. Если маршрутизатор имеет блок управления SNMP, то этот блок имеет собственный сетевой и собственный локальный адрес.

Маршрут - это последовательность маршрутизаторов, которые проходит пакет от отправителя до получателя. В сложных сетях, или в интерсетях есть несколько альтернативных маршрутов. Задачу выбора маршрута решают маршрутизатор, просматривая таблицу маршрутизации, и конечные узлы, и станции. Критерием выбора маршрута является: время задержки прохождения по маршруту отдельными пакетами, пропускная способность данного маршрута, трафик, количество маршрутизаторов на данном маршруте. Выбор маршрута осуществляется просмотром таблицы маршрутизации.

Таблица маршрутизации конечного узла соответствует таблице маршрутизации маршрутизатора.

Таблица маршрутизации должна всё время корректироваться для того чтобы таблица была небольшая. Таблица маршрутизации создается автоматически, обмениваясь между соседями служебными сведениями.

Станции часто работают без таблицы маршрутизации, имея только сведения об адресе маршрутизации по умолчанию.

Маршрутизаторы обычно автоматически создают свои таблицы маршрутизации. А для станции часто эти таблицы создаёт администратор и они хранятся в памяти. Таблицы маршрутизации на маршрутизаторах могут изменятся. Повторяющиеся записи - вычеркиваются. Каждая запись имеет время жизни. Маршрут вычеркивается до тех пор пока на этом маршруте есть передача.

Каждый маршрут имеет своё время жизни. Если маршрут не используется и время неиспользования маршрута превышает это время TTL, то этот маршрут вычёркивается. Этот маршрут восстанавливается когда он необходим для передачи. Таблица маршрутизации создается автоматическим опросом соседей. Часто возникают ситуации когда повторяется запись, и эта повторная запись вычеркивается.

 

Рис. 4.5 Принцип маршрутизации составной сети.

 

Протоколы маршрутизации. Есть протоколы: RIP; OSPF, NLSP.

RIP и OSPF передают по сети чисто служебную информацию о возможных маршрутах.

NLSP - предназначен для передачи данных.

Все эти протоколы выполняют функцию сетевого уровня.

Функции маршрутизатора очень близки и сходны с функцией моста и коммутатора. Однако если мосты и коммутаторы работают с МАС адресами, то маршрутизаторы работают с IP адресами.

Создание таблиц маршрутизаторов отличается от создания таблиц коммутаторами и мостами. В то время как мост и коммутатор строит пассивную таблицу коммутаторов, а маршрутизатор строит активную таблицу маршрутизаторов. Если в коммутаторах устанавливается только топология связей, то маршрутизаторы прописывают пропускную способность и состояние связей. Это позволяет маршрутизаторам более быстро адаптироваться к изменению состояния сети, и адаптироваться к изменениям топологии сети, допускающей замкнутые маршруты. На основании протоколов маршрутизации составляется карта связей сети.

Маршрутизаторы есть одношаговые, и есть многошаговые (составляется полный маршрут движения пакетов)

Одношаговые маршрутизаторы работают на разный алгоритмах:

1. Алгоритм с фиксированной или статической маршрутизацией - все записи в таблице маршрутизации не изменяются и заносит администратор.

2. Алгоритм простой маршрутизации - таблица маршрутизации вообще может не строится. Бывает 3 типа простой маршрутизации:

А) Пакет отправляется первым случайным направлением, кроме исходного.

Б) Лавинная маршрутизация - отправляется всем.

В) Маршрутизация по предыдущему опыту - когда просматривается таблица маршрутизации и выбирается маршрут.

3. Алгоритм адаптивной (динамической) маршрутизации - которая автоматически обновляет таблицу маршрутизации. Маршрутизатор собирает информацию о топологии сети и оперативно отрабатывает все изменения. В записях существует время жизни данного направления, которая стирается при превышении его. TTL - время жизни маршрута.

В настоящее время стали использоваться серверы маршрутов, которые собирают маршрутную информацию. А затем раздают её по запросам маршрутизатора. Используемый протокол NHRP.

Здесь используются адаптивные протоколы, которые делятся на 2 группы: дистанционно векторный алгоритм (DVA) и алгоритм состояния связей (LSA).

Дистанционно векторный алгоритм - каждый маршрутизатор передаёт вектор направления и состояния. Под расстоянием понимается число Хопов. Алгоритм DVA хорошо работает только в небольших сетях.

RIP - протокол с дистанционно векторный.

RSA - алгоритм состояния связей LSA.

 

Рис. 5.3. Функциональная модель маршрутизатора.

3 уровень (уровень интернета). IP - первый сетевой протокол.

4 уровень. Маршрутизатор должен подключить к себе любую другу сеть. Этот уровень нельзя определить раз и навсегда. При появлении новых технологий они должны быть сразу включены в общую структуру глобальной сети.

5 уровень - межсетевого взаимодействия. Именно этот уровень выбирает маршрут, который в данный момент будет наиболее рационален, этот уровень называется уровень интернета. Его функция передать пакет по составной сети. Протокол IP хорошо работает в сетях со сложной топологией, экономно расходуя пропускную способность этих сетей. IP является деинтаграмным протоколом. Он не гарантирует доставку пакетов до адресата, но старается.

Протокол ARP - протокол разрешения адресов, который ведет широковещательный опрос сети, собирая адреса и составляя адресную таблицу.

Протоколы RIP и OSPF - собирают и передаю по сети служебную информацию о возможных маршрутах, а ARP ведет и обслуживает таблицу маршрутизации.

Протокол ISMP - предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами и узлом источника пакета. С помощью этого пакета ISMP станции сообщается о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни пакета, о состоянии сети и т.д.

Транспортный уровень - объединяет транспортный и сеансовый уровень и обеспечивает надежную доставку пакета. Он выполняет функцию коммутации пакета, то есть разбивает пакеты на сегменты, каждому сегменту присваивает своё имя и отсылает по адресу и собирает сегменты в единый пакет.

Протокол управления передачей - TCP (транспортный протокол) - обеспечивает надежную передачу каждого сегмента, разбивает на сегменты передаваемый пакет, передает пакет своим путем, собирает сегменты и выдаёт станции назначения весь пакет.

UDP - протокол деинтаграмм пользователя. Обеспечивает передачу пакетов деинтаграмным способом и выполняет функцию связующего звена или мультиплексора между сетевыми протоколами и протоколами пользователей прикладного уровня.

Прикладной уровень - включает протоколы приложений. Этот уровень работает над созданием пакета и не занимается вопросами передачи данных по сети.

Все эти уровни тесно связанны друг с другом и один протокол может решать вопросы нескольких уровней.

Чтобы обеспечить все услуги каждого последующего уровня

По мере продвижение вниз по уровням к ним присоединяются подзаголовки каждого уровня.

Каждый уровень эталонной модели зависит от услуг нижележащего уровня.

Инкапсуляция - по мере перемещения данных вниз по уровням OSI, к ним будут присоединяться дополнительные заголовки и трейлеры.