Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Мосты, шлюзы и маршрутизаторы




Само название - мост подчеркивает, что объединяются различные сторо­ны чего- либо, в нашем случае это компьютерные сети с различными протоколами физического и канального уровня. При этом предполагается, что на более высоких уровнях объединяемые сети используют одинаковые протоколы. Подобная ситуа­ция наиболее характерна для локальных компьютерных сетей, при объединении которых в основном и используются мосты. В частности в корпоративной сети, представленной на рис. 14.1, с помощью моста объединяются сети Ethernet и Token Ring.

Учитывая важность и широкое использование мостов для объединения локальных сетей стандартом ШЕЕ 802. ID определены основные требования к мос­там, в частности функции и объекты управления в мостах. Так в соответствие с данным стандартом, мост определяется как устройство, обеспечивающее взаимо­связь локальных сетей посредством трансляции кадров подуровня управления дос­тупом к передающей среды одной локальной сети в другую, например, трансляцию кадров между Ethernet и Token Ring (рис. 14.3).

Ethernet Token Ring

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

------------ I 6T о? ёТ ей ааббГ ёб 65Т af аё ------------  
802.2 802.3 802.3 •*- ----- >   802.2 * --- > 802.5 802.5  
I Тпб  
6Эа( пёубёу ёаабТа  
бЁЁ 1 6AN1 бЁЁ 2  
6AN1 6AN2  
бё?ё*апёёё бё?. бё?. бё?ё*апёёё  
  Г Г    

Вёп.14.3.NT Г буазаГ ей п Г Т1 Т и й[> 1 Т поа, ааа: 6AN - 61 бй§ёй ей at nodi Т1 ё пбааа; бЁЁ- <ЯГ бааёаГ ёа ёТ ае*апёё! ёа! аёТ i


Процесс трансляции заключается в преобразовании структуры кадров данных путем изменения их полей. В случае необходимости осуществляется раз­биение или сборка пакетов. Это связано с различной длиной кадров в сетях разных стандартов.

Одним из характерных свойств мостов является их "прозрачность" отно­сительно протоколов верхних уровней и сетевых операционных систем. Как видно из рис. 14.3 протоколы двух нижних уровней взаимодействуют через мост. Прото­колы верхних уровней взаимодействуют непосредственно на уровне абонентских систем, тем самым обеспечивается "прозрачность" этих протоколов относительно мостов.

В процессе работы мост выполняет ряд функций, основными среди кото­рых являются:

• прием кадров из локальной сети;

•проверку состояния и удаление ошибочных кадров;

•преобразование параметров кадра;

•передачу кадров в локальную сеть по новому адресу.

В процессе работы мост осуществляет избирательную трансляцию (фильтрацию) кадров из одной сети в другую. Трансляции подвергаются только кадры данных адресованные абонентским системам других сетей. Тем самым осу­ществляется разделение информационных потоков в рамках объединенной компь­ютерной сети. Это свойство моста часто используется для снижения трафика в компьютерных сетях. Например, с помощью моста локальная сеть (рис.14.4а) мо­жет быть поделена на два (рис. 14.4в) и более сегментов меньших размеров с соот­ветствующим перераспределением сетевого трафика между ними.





и-


s.+s.+s,

<---------- >


A) enoT a! ay гйбёббба naie



S.+ S. «_„:___, S. + S,

 


 


NaU ai 6 1


Na§ ai 62


A) Ba^iaeai ёа пайё fl Т Tl Т u ф i Т пйа

Beft.14.4.ВОТ баааёа! ёа Т Т 6Т ёТ а а пайё, ааа: 6- 6a6i ei айТб; I - 1Т«? S- ТТйТёаа! Г йб.

Это позволяет увеличить эффективную полосу пропускания компьютер­ной сети за счет оптимизации сетевого трафика. Рассмотрим случай при котором доля информационного потока sq незначительна в общем потоке. Допустим, что абонентские системы со второй по m в основном взаимодействуют с первой або­нентской системой, а абонентские системы с (m+2) no n в основном обмениваются информацией с (т+1) абонентской системой. При отсутствии моста (рис. 14.4 а) нагрузка на весь канал передачи данных равна сумме все информационных пото­ков, то есть sq + Si + 82 . Мост (рис. 14.4 б) позволяет разделить информационные потоки, теперь нагрузка в первой подсети будет равна sq + Si, а во второй sq + 82. При определенных обстоятельствах (Si * 82 » S0 ) нагрузка в каждой из подсетей будет существенно меньше чем в исходной сети.


Преимущества моста снижаются по мере того, как увеличивается число проходящих через него пакетов. В самом деле, интенсивный межсегментный тра­фик может значительно перегрузить мост, что приведет к задержкам в сети. Для предотвращения подобной ситуации следует ограничивать межсегментный тра­фик, например, путем оптимального разбиения сети на сегменты.

Для поддержания высокой надежности сети между ее абонентами должно существовать несколько физических путей. В то же время с целью исключения дублирования и изменения порядка поступления пакетов в каждый момент време­ни должен существовать только один маршрут между любыми двумя абонентски­ми системами. Другими словами, кроме физической конфигурации объединенной сети должна существовать и ее логическая конфигурация, называемая активной конфигурацией. Таким образом, в процессе работы мост должен осуществлять формирование и поддержку активной конфигурации, динамически изменяющейся и обеспечивающей единственный маршрут между любыми абонентскими систе­мами сети. С этой целью стандартом ШЕЕ 802.1 определен так называемый прото­кол остовного дерева (spanning tree protocol). Термин позаимствован из теории графов, где остовным называется дерево, обеспечивающее только один путь меж­ду двумя произвольными вершинами графа. Протокол позволяет вводить резерв­ные мосты, обеспечивая в то же время только один активный путь между любыми двумя узлами сети. В случае, если активный путь или мост отказывает, протокол связного дерева автоматически активизирует новый путь через резервный мост.

Мост на основе внутренней таблицы адресов идентифицирует узлы в се­ти. Когда мост принимает пакет данных, он с помощью своей таблицы адресов оп­ределяет на каком из подсоединенных сегментов сети находится абонентская сис­тема - адресат. Если таблица адресов показывает, что отправитель и адресат нахо­дятся на одном и том же ( исходном) сегменте, то мост не передает пакет другим сегментам. Если же отправитель и адресат принадлежат разным сегментам, пакет передается через мост. При отсутствии соответствующего адреса в таблице мар­шрутов и нескольких путей передачи пакет данных посылается через все порты (исключая только порт, через который вошел кадр данных). В дальнейшем осуще­ствляется процедура маршрутизации с помощью которой корректируется таблица маршрутов. Адресная информация сохраняется на протяжении определенного вре­мени, если по его истечении не появляется никаких пакетов данных из данной або­нентской системы, то адрес удаляется. При следующей передачи с данной або­нентской системы восстанавливается значение в таблице адресов восстанавливает­ся.

Кроме снижения нагрузки на компоненты сети использование мостов по­зволяет:

• наращивать локальную сеть, достигшую пределов своей конфигу­
рации;

• повысить надежность за счет предоставления нескольких путей между
абонентскими системами;

• обеспечить защиту сетей, которые он соединяет.

• согласовать передачу информации между локальными сетями с раз­
личной с различной скоростью работы.


Поясним эти положения. Возможность расширения локальной сети обес­печивается за счет свойства моста восстанавливать исходную форму и уровень сигналов в передающей среде. Кроме того в сети Ethernet за счет разделения ин­формационных потоков снижается вероятность столкновения пакетов, что повы­шает эффективность ее функционирования. В сетях Token Ring разделения кольца передачи данных на несколько меньших колец способствует сокращению времени вращения маркера, уменьшая время доступа к передающей среде.

Некоторые мосты дополнительно позволяют регулировать уровень дос­тупности данных в сети. Это достигается за счет внесения во внутреннюю таблицу адресов моста перечень узлов, только которым разрешено связываться через дан­ный мост.

Поскольку мосты поддерживают физический и канальный уровни, они с успехом используются для соединения сетей, различающиеся по быстродействию, но использующие аналогичные протоколы третьего и более высокого уровней. На­пример, с помощью моста можно объединить сеть Token Ring произ­водительностью 4 Мбит/с с сетью Token Ring производительностью 16 Мбит/с. Мосты широко используются для объединения сети 100VG-Any Lan с Ethernet или Token Ring. Однако в процессе согласования скоростей увеличивается вероятность возникновения длительных задержек в передачи данных, так как мосты обладают способностью принимать и направлять пакеты со скоростью более медленного ка­нала. Естественно, если в сети имеется несколько мостов задержки могут наклады­ваться друг на друга.

Улучшить работу корпоративной сети можно за счет использования высо­коскоростной магистрали, связывающей между собой локальные сети. На рис. 14.5 представлена корпоративная сеть, основу которой составляет сеть FDDI. К по­следней с помощью мостов подключаются различные локальные сети, в том числе nlOOVGAnyLAN.


Оёп.14.5.Ё nf Т eutf §й( ё§ §и пТ ёТ пёТ 6Т Т ё i йаёпббйёё ё i Т пбГ § § ёТ 6Т Т бйбёШ Т ё п§бё, аа§: Ё- ёТ f 6§i ббйбГ б; I -i Тпб.

Кратко остановимся на особенностях мостов, используемых в данном примере. Как известно, структура кадров FDDI и Token Ring достаточно схожа, поэтому на соответствующий мост в основном ложится задача по согласованию скоростей передачи информации. В свою очередь форматы кадров Ethernet и FDDI имеют существенные различия, что определяет необходимость в наличие специ­альных алгоритмов и процедур преобразования форматов. Мост используется так­же для подключения сети Ethernet к 100VG Any Lan, однако в этом случае он толь­ко согласовывает скорости передачи, так как сеть 100VG Any Lan сама поддержи­вает формат Ethernet.

В приведенном примере сеть FDDI по существу выполняет роль высоко­скоростного коммутатора. При незначительном удалении локальных сетей друг от друга в качестве связующего элемента часто используется так называемая коллапс-ная магистраль (collapsed backbone). Основу коллапсной магистрали, или шины-


маршрутизатора, составляет быстродействующая объединительная плата (backplane). Коллапсная магистраль обеспечивает скорость передачи пакетов свыше 2 Гбит/с. При использовании коллапсной магистрали сеть, представленная на рис. 14.5, принимает следующий вид (рис. 14.6).




Token Ring

Ethernet


ЁТ eean'i i ay i ааёпбдаёй


100 VG AnyLan


Ethernet


 




 


Den.14.8. Ё ni Т ёй$Т aai ёа ёТ eeani i Т ё i ааёпбдаёё аёу Т auaaei ai ёу ёТ ёаёш и б пабаё, ааа: ё- ёТ i oai оЭабТ д; I -i Т по.

Как известно, локальные и глобальные сети отличаются не только прото­колами двух нижних уровней, но и имеют существенные различия в структуре протоколов верхних уровней, начиная с сетевого. В связи с этим в устройстве, обеспечивающем подключение локальных сетей к глобальным, должны быть реа­лизованы протоколы верхних уровней Эталонной модели взаимодействия откры­тых систем и в первую очередь транспортные протоколы. Устройство, обеспечи­вающее преобразование такого рода получило название - шлюз. Следует отметить, что основная нагрузка по согласованию сетей ложиться на специальный межсете­вой протокол (IP- протокол). В этом смысле шлюз можно рассматривать как уст­ройство преобразования сетевого протокола в межсетевой протокол и обратно.

При наличии нескольких шлюзов, удаленных друг от друга на значитель­ные расстояния, формируется некоторая связующая сеть с единым межсетевым протоколом, называемая интерсетью. К этой сети подключаются различные гло­бальные и локальные компьютерные сети, а также отдельные абоненты. Как прави-


ло для построения инфраструктуры интерсети используются маршрутизаторы. Основное назначение маршрутизатора - выбор оптимального направления передачи информации. В отличие от моста маршрутизатор имеет свой собственный адрес и используется в качестве промежуточного пункта передачи информации. Кроме того маршрутизатор не осуществляет преобразования кадров данных из одной компью­терной сети в другую. Это определяет использование маршрутизаторов, как прави­ло, в рамках однородного участка компьютерной сети. Общим между мостом и маршрутизатором является то, что они оба осуществляют разделение информаци­онных потоков, однако используют при этом различные механизмы. Как уже отме­чалось, мост не является адресуемым элементом сети, он осуществляет селекцию кадров, то есть сам выбирает и транслирует информационные и управляющие кад­ры. Напротив, маршрутизатор является адресуемым элементом сети и выбирает только предназначенные ему кадры. Маршрутизаторы используются как в глобаль­ных, так и в локальных сетях. При использовании маршрутизаторов в локальных сетях, взаимодействие осуществляется на подуровне управления логическим кана­лом (рис. 14.7).

Naoii Naoii

л,_.. . Ethernet Token Ring

 

7 6 -------------       -------------
4 3 -------------   l абоббоёдаоТб   -------------
6ЁЁ 802.2 ЧбЁЁ ГбЁЁ < 802.2 6ЁЁ
  UAN1 ^802.3 *UANl|uAN2!< 802.5^ UAN2
Оёдё+апёёё * ---- -*• Oeg. Oeg. < ----- ». бёдё+апёёё
      '~~~i г"    

Den. 14.7NT Т буаза! ёа ёТ eaeui u б пабаё п ТТ1 tuu|d 1 аб0б66ё5абТба, ааа: 6AN - 6Т бааёа! ёа аТ поэГ Т1 ё пбааа,

6ЁЁ - 6Т бааёа! ёа ёТ ae+aneei ёа! аёП .

В приведенном примере сопрягаются локальные сети Ethernet и Token Ring. Следует заметить, что при использование маршрутизаторов в глобальных сетевых структурах сопряжение осуществляется на сетевом уровне.

В отличие от узла коммутации, маршрутизатор никогда не анализирует принятые пакеты, если только сам не является его конечным получателем.

Рассмотрим основные преимущества применения маршрутизаторов:

• реализуются функции фильтра для одного или нескольких сегментов сети, как
бы воздвигается защитная стенку между ее различными сегментами;

• обеспечивается высокая гибкость для наиболее эффективного построения сети;

• появляется возможность регулирования схемы адресации сети;


• предотвращается проникновение в сеть пакетов с незнакомыми адресами и подключение к ней незарегистрированных устройств, тем самым обеспечивает­ся дополнительная степень зашиты сети.

Однако, использование маршрутизаторов имеет и ряд своих недостатков, среди которых следует отметить определенные трудности конфигурации, обслу­живания и диагностирования по сравнению с концентраторами и мостами.

В настоящее время фирмами - производителями компьютерной техники и сетевого оборудования поставляется на рынок достаточно широкий ассортимент контроллеров, повторителей, концентраторов, мостов и маршрутизаторов. При этом предпочтение отдается многофункциональным устройствам, позволяющим, например, связывать сети различного типа и быстродействия. Широкое распро­странение получили так называемые мультипротокольные устройства. К таким устройствам можно отнести мультипротокольные интеллигентные концентраторы, например, ШМ 8250 и IBM 8260, позволяющие объединять между собой несколько локальных сетей различных типов. В свою очередь многопротокольные маршрути­заторы, например ШМ 2217, обладают свойствами как концентраторов, так и мос­тов. Это позволяет с их помощью напрямую (без дополнительных мостов) подклю­чать локальные сети к глобальным.







Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 626. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.006 сек.) русская версия | украинская версия