Аппаратные средства работы сети. Коммутация в сетях

Расширение локальных сетей. Компоненты сети

Под понятием INTRANET понимают сети различного рода предприятий, корпораций. Рост компании всегда приводит к расширению ее сети. В целом, локальные сети имеют свойство перерастать свои проекты. Это становится очевидным, когда:

· трафик сети достиг предела пропускной способности;

· увеличилось время ожидания обработки заданий на печать;

· увеличилось время отклика интенсивно работающих с сетью приложений, таких как базы данных.

Такие сети нельзя назвать глобальными, но и локальными их тоже называть уже нельзя. Для таких сетей вводится понятие INTRANET — внутренней сети. Технологии расширения локальных сетей называют технологиями INTRANET. В работе каждого администратора рано или поздно наступает момент, когда он должен увеличить размер сети или улучшить ее производительность. Сети не могут бесконечно расширяться за счет простого добавления новых компьютеров и прокладки дополнительного кабеля. Любая топология или архитектура имеет свои ограничения. Тем не менее, существуют устройства, назначение которых — увеличить размер сети в действующей среде. Эти компоненты могут:

· сегментировать локальные сети так, что каждый сегмент становится самостоятельной локальной сетью;

· объединять две локальные сети в одну;

· подключать сеть к другим сетям и компьютерным средам для объединения их в большую разнородную систему.

Итак, к устройствам, которые позволяют расширить сеть, относятся:

· повторители;

· мосты;

· маршрутизаторы;

· мосты-маршрутизаторы;

· шлюзы.

В этом разделе будет подробно рассмотрено каждое из перечисленных устройств.

Повторители

При распространении по кабелю сигнал искажается, поскольку уменьшается его амплитуда. Причина этого явления — затухание. В результате, если кабель имеет достаточную длину, затухание может исказить сигнал до неузнаваемости. Чтобы этого не произошло, устанавливают повторители. Благодаря повторителям сигналы способны распространяться на большие расстояния.

Повторитель работает на Физическом уровне модели OSI, восстанавливая сигнал и передавая его в другие сегменты.

Рис. 48 — Повторители восстанавливают

ослабленные сигналы

Повторитель принимает затухающий сигнал из одного сегмента, восстанавливает его и передает в следующий сегмент. Чтобы данные — через повторитель — поступали из одного сегмента в другой, каждый сегмент должен использовать одинаковые пакеты и протоколы Logical Link Control (LLC). Это означает, например, что повторитель не позволяет обмениваться данными между сетями 802.3 LAN (Ethernet) и 802.5 LAN (Token Ring).

Повторители не имеют функций преобразования и фильтрации. Чтобы повторитель работал, оба соединяемые им сегмента должны иметь одинаковый метод доступа. Наиболее распространенные методы доступа — CSMA/CD и передача маркера. Таким образом, повторитель не может соединять сегмент, использующий CSMA/CD, с сегментом, который использует передачу маркера. Другими словами, они не могут транслировать пакеты Ethernet в пакеты Token Ring.

Однако повторители могут передавать пакеты из одного типа физического носителя в другой. Если повторитель имеет соответствующие разъемы, он примет пакет Ethernet, приходящий из сегмента на тонком коаксиальном кабеле, и передаст его в сегмент на оптоволокне.

Концентраторы работают как многопортовые повторители, соединяющие различные типы носителя.

С одной стороны, повторители — самый дешевый способ расширить сеть. Их использование является правильным начальным шагом. С другой стороны, они остаются низкоуровневыми компонентами расширения сети. Применение повторителей оправдано, когда при расширении сети необходимо преодолеть ограничения по длине сегмента или по количеству узлов, причем ни один из сегментов не генерирует повышенный трафик, а материальные затраты должны быть минимальны.

Повторители передают из сегмента в сегмент каждый бит данных, даже если данные состоят из искаженных пакетов или из пакетов, не предназначенных для этого сегмента. В результате проблемы одного сегмента могут повредить всем остальным сегментам. Повторители, кроме того, будут передавать из сегмента в сегмент и лавину широковещательных пакетов, распространяя их по всей сети. Когда количество широковещательных пакетов приблизится к ширине полосы пропускания сети, ее производительность резко снизится. Производительность сети также падает, когда устройство отвечает на пакеты, непрерывно циркулирующие по сети, или пакеты постоянно пытаются достичь устройства, которое никогда не отзывается.

Таким образом, повторители расширяют возможности сети, разделяя ее на сегменты и уменьшая за счет этого количество компьютеров на один сегмент. Повторитель:

· соединяет сегменты, использующие одинаковые или разные типы среды передачи;

· восстанавливает сигнал, тем самым увеличивая дальность передачи;

· функционирует на Физическом уровне модели OSI;

· передает весь трафик в обоих направлениях.

Мосты

Мост (bridge), как и повторитель, может соединять сегменты или локальные сети рабочих групп. Однако, в отличие от повторителя, мост позволяет разбить сеть на несколько сегментов, изолировав за счет этого часть трафика или возникшую проблему. Например, если трафик компьютеров какого-то отдела «наводняет» сеть пакетами, уменьшая ее производительность в целом, то с помощью моста можно выделить эти компьютеры в отдельный сегмент и изолировать его от сети. Мосты обычно решают следующие задачи:

· Увеличивают размер сети.

· Увеличивают максимальное количество компьютеров в сети.

· Устраняют узкие места, появляющиеся в результате подключения избыточного числа компьютеров и, как следствие, возрастания трафика.

Мосты разбивают перегруженную сеть на отдельные сегменты с уменьшенным трафиком. В итоге каждая подсеть будет работать более эффективно.

· Соединяют разнородные физические носители, такие, как витая пара и коаксиальный кабель.

Соединяют разнородные сегменты сети, например, Ethernet и Token Ring, и переносят между ними пакеты.

Мосты работают на Канальном уровне модели OSI, поэтому им недоступна информация, содержащаяся на более высоких уровнях этой модели. Мосты допускают использование в сети всех протоколов (не отличая при этом один протокол от другого), поэтому каждый компьютер должен определять, с какими протоколами он работает. Канальный уровень имеет два подуровня: Управление логической связью и Управление доступом к среде. Мосты функционируют на подуровне Управления доступом к среде, поэтому иногда их называют мостами уровня Управления доступом к среде.

Мост подуровня Управления доступом к среде выполняет следующие действия:

· «слушает» весь трафик;

· проверяет адреса источника и получателя каждого пакета;

· строит таблицу маршрутизации;

· передает пакеты.

Передача пакетов осуществляется следующим образом. Если адресат не указан в таблице маршрутизации, мост передает пакет во все сегменты. Если адресат указан в таблице маршрутизации, мост передает пакет в этот сегмент (если сегмент получателя не совпадает с сегментом источника).

Работа моста основана на принципе, согласно которому каждый узел сети имеет уникальный адрес, — мост передает пакеты, исходя из адреса узла назначения.

Можно сказать, что мосты обладают некоторым «интеллектом», поскольку изучают, куда следует направить данные. Когда пакеты передаются через мост, данные об адресах компьютеров сохраняются в оперативной памяти моста. Он использует эти данные для построения таблицы маршрутизации (рис. 49).

В начале работы таблица маршрутизации моста пуста. Затем, когда узлы передают пакеты, адрес источника копируется в таблицу маршрутизации. Имея эти данные, мост изучает расположение компьютеров в сегментах сети.

Мосты строят таблицы маршрутизации на основе адресов компьютеров, которые передавали данные в сеть. Говоря точнее, мосты используют адреса источников — адрес устройства, инициировавшего передачу, — для создания таблицы маршрутизации.

Рис. 49 — Таблица маршрутизации хранит

список адресов

Принимая пакет, мост ищет адрес источника в таблице маршрутизации. Если адрес источника не найден, он добавляет его в таблицу. Затем мост сравнивает адреса назначения с базой данных таблицы маршрутизации.

· Если адрес получателя есть в таблице маршрутизации и адресат находится в одном сегменте с источником, пакет отбрасывается. Эта фильтрация уменьшает сетевой трафик и изолирует сегменты сети.

· Если адрес получателя есть в таблице маршрутизации, а адресат и источник находятся в разных сегментах, мост передает пакет адресату через соответствующий порт.

· Если адреса получателя нет в таблице маршрутизации, мост передает пакет во все свои порты, исключая тот, через который пакет был принят.

Короче говоря, если мост знает о местонахождении узла-адресата, он передает пакет ему. Если адресат неизвестен, мост транслирует пакет во все сегменты.