13.3.2 Переваги логічної структуризації мережі

Обмеження, що виникають через використання загального поділюваного середовища, можна перебороти, розділивши мережу на кілька поділюваних середовищ і з'єднавши окремі сегменти мережі такими пристроями, як мости, комутатори або маршрутизатори (мал. 4.16).

Мал. 4.16. Логічна структуризація мережі

Перераховані пристрої передають кадри з одного свого порту на інший, аналізуючи адресу призначення, що поміщена в цих кадрах. (На відміну від концентраторів, які повторюють кадри на всіх своїх портах, передаючи їх в усі приєднані до них сегменти, незалежно від того, у якому з них перебуває станція призначення.) Мости й комутатори виконують операцію передачі кадрів на основі плоских адрес канального рівня, тобто Мас-адрес, а маршрутизатори - на основі номера мережі. При цьому єдине поділюване середовище, створене концентраторами (або в граничному випадку - одним сегментом кабелю), поділяється на декілька частин, кожна з яких приєднана до порту моста, комутатора або маршрутизатора.

Говорять, що при цьому мережа ділиться на логічні сегменти або мережа піддається логічній структуризації. Логічний сегмент являє собою єдине поділюване середовище. Розподіл мережі на логічні сегменти приводить до того, що навантаження, що доводиться на кожний зі знову утворених сегментів, майже завжди виявляються менше, ніж навантаження, що випробовувала вихідна мережа. Отже, зменшуються шкідливі ефекти від поділу середовища: знижується час очікування доступу, а в мережах Ethernet - і інтенсивність колізій.

Для ілюстрації цього ефекту розглянемо мал. 4.17. На ньому зображені два сегменти, що з'єднані мостом. Усередині сегментів є повторювачі. До розподілу мережі на сегменти весь трафік, генерований вузлами мережі, був загальним (представимо, що місце міжмережевого пристрою також займав повторювач) і враховувався при визначенні коефіцієнта використання мережі. Якщо позначити середню інтенсивність трафіка, що йде від вузла I до вузла J через С_ij, то сумарний трафік, що повинна була передавати мережа до розподілу на сегменти, дорівнює C_сумма⁼ 2С_ij (вважаємо, що сумування здійснюється по всіх вузлах).

Після поділу мережі на сегменти навантаження кожного сегмента змінилося. При його обчисленні тепер потрібно враховувати тільки внутрісегментний трафік, тобто трафік кадрів, який циркулює між вузлами одного сегмента, а також міжсегментний трафік, що або направляється від вузла даного сегмента вузлу іншого сегмента, або приходить від вузла іншого сегмента у вузол даного сегмента. Внутрішній трафік іншого сегмента тепер навантаження на даний сегмент не створює.

Тому навантаження, наприклад, сегмента S1 стало дорівнювати Cs1 + C_s1-s2. де C_s1 — внутрішній трафік сегмента S1, a Csi-s2 — міжсегментний трафік. Щоб показати, що навантаження сегмента S1 зменшилося, позначимо, що загальне навантаження мережі до поділу на сегменти можна записати в такій формі: Ссуммарное = C_s1⁺ C_s1-s2 + C_s2, а виходить, навантаження сегмента S1 після поділу стали дорівнювати Ссуммарное= Cs2, тобто зменшилось на величину внутрішнього трафіка сегмента S2. А раз навантаження на сегмент зменшилось, то відповідно до графіків, наведеними на мал. 4.14 й 4.15, затримки в сегментах також зменшилися, а корисна пропускна здатність сегмента в цілому й корисній пропускній здатності, що доводиться на один вузол, збільшилися.

Мал. 4.17. Зміна навантаження при розподілі мережі на сегменти

Вище було сказано, що розподіл мережі на логічні сегменти майже завжди зменшує навантаження в нових сегментах. Слово "майже" враховує дуже рідкий випадок, коли мережа розбита на сегменти так, що внутрішній трафік кожного сегмента дорівнює нулю, тобто весь трафік є міжсегментним. Для приклада з мал. 4.17 це означало б, що всі комп'ютери сегмента S1 обмінюються даними тільки з комп'ютерами сегмента S2, і навпаки.

Такий випадок є, природно, екзотичним. На практиці на підприємстві завжди можна виділити групу комп'ютерів, які належать співробітникам, що виконують загальні завдання. Це можуть бути співробітники однієї робочої групи, відділу, іншого структурного підрозділу підприємства. У більшості випадків їм потрібен доступ до ресурсів мережі їхнього відділу й тільки іноді - доступ до додаткових ресурсів. І хоча вже згадане емпіричне правило, що говорить про те, що можна розділити мережу на сегменти так, що 80 % трафіка становить звертання до локальних ресурсів і тільки 20 % - до віддалених, сьогодні трансформується в правило 50 на 50 % і навіть 20 на 80 %, однаково внутрісегментний трафик існує. Якщо його немає, то тоді виходить, що мережа розбита на логічні підмережі невірно.

Більшість великих мереж розробляється на основі структури із загальною магістраллю, до якої через мости й маршрутизатори приєднуються підмережі. Ці підмережі обслуговують різні відділи. Підмережі можуть поділятися й далі на сегменти, призначені для обслуговування робочих груп.

У загальному випадку розподіл мережі на логічні сегменти підвищує продуктивність мережі (за рахунок розвантаження сегментів), а також гнучкість побудови мережі, збільшуючи ступінь захисту даних, і полегшує керування мережею.

Сегментація збільшує гнучкість мережі. При побудові мережі як сукупності підмереж кожна підмережа може бути адаптована до специфічних потреб робочої групи або відділу. Наприклад, в одній підмережі може використовуватись технологія Ethernet й ОС NetWare, а в інший Token Ring й OS-400, відповідно до традицій того або іншого відділу або потребами наявних додатків. Разом з тим, у користувачів обох підмереж існує можливість обмінюватися даними через міжмережевий пристрій, такий як міст, комутатор, маршрутизатор. Процес розбивки мережі на логічні сегменти можна розглядати й у зворотному напрямку, як процес створення великої мережі з модулів - уже наявних підмереж.

Підмережі підвищують безпеку даних. При підключенні користувачів до різних фізичних сегментів мережі можна заборонити доступ певних користувачів до ресурсів інших сегментів. Встановлюючи різні логічні фільтри на мостах, комутаторах і маршрутизаторах, можна контролювати доступ до ресурсів, чого не дозволяють зробити повторювачі.

Підмережі спрощують керування мережею. Побічним ефектом зменшення трафіка й підвищення безпеки даних є спрощення керування мережею. Проблеми дуже часто локалізуються усередині сегмента. Як й у випадку структурованої кабельної системи, проблеми однієї підмережі не роблять впливу на інші підмережі. Підмережі утворюють логічні домени керування мережею.

Мережі повинні проектуватися на двох рівнях: фізичному й логічному. Логічне проектування визначає місця розташування ресурсів, додатків і способи групування цих ресурсів у логічні сегменти.