6. Физическая структуризация сетей эвм

Построение больших сетей ЭВМ, объединяющих более 30-ти абонент­ских систем, на основе унифицированных типовых топологических структур порождает различные ограничения, наиболее существенными из которых яв­ляются:

• ограничения на длину связи между узлами;

• ограничения на количество узлов в сети;

• ограничения на интенсивность трафика, порождаемого узлами сети.

Для снятия этих ограничений используются специальные методы струк­туризации сети и специальное структурообразующее оборудование - повтори­тели, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы. Такое оборудова­ние также называют коммуникационным.

Простейшим из коммуникационных устройств является повторитель (re­peater). Повторители используются для физического соединения различных сег­ментов кабеля локальной сети ЭВМ с целью увеличения общей длины сети. Повторитель передает сигналы, приходящие из одного сегмента сети, в другие ее сегменты. Повторитель позволяет преодолеть ограничения на длину линий связи за счет улучшения качества передаваемого сигнала — восстанов­ления его мощности и амплитуды, улучшения фронтов и т. п.

Терминатор Повторитель Повторитель Терминатор

Повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов, называется концентратором или хабом. В данном уст­ройстве сосредоточиваются все связи между сегментами сети.

В работе концентраторов различных типов и технологий много общего - они повторяют сигналы, пришедшие с одного из своих портов, на других своих портах. Разница состоит в том, на каких именно портах повторяются входные сигналы. Так, концентратор Ethernet повторяет входные сигналы на всех своих портах, кроме того, с которого сигналы поступают. А концентратор Token Ring повторяет входные сигналы, поступающие с некоторого порта, только на одном порту – на том, к которому подключена следующая в кольце АС.

Концентратор всегда изменяет физическую топологию сети, но при этом оставляет без изменения ее логическую топологию.

Под физической топологией понимается конфигурация связей, образо­ванных отдельными частями кабеля, а под логической — конфигурация ин­формационных потоков между компьютерами сети. Во многих случаях физиче­ская и логическая топологии сети совпадают (рис. 3.3а). Однако это выполняет­ся не всегда. Сеть на рис. 3.3 б, демонстрирует пример несовпадения физиче­ской и логической топологии. Физически компьютеры соединены по топологии общая шина, а логически - по кольцевой топологии.

Физическая структуризация сети с помощью концентраторов целесооб­разна не только для увеличения расстояния между узлами сети, но и для повышения ее надежности.

7. Логическая структуризация сетей эвм

Логическая структуризация сети - это разбиение сети на сегменты с ло­кализованным трафиком.

Под локализацией трафика понимается распространение трафика, предна­значенного для абонентских систем конкретного сегмента сети, только в преде­лах этого сегмента.

Локализация трафика позволяет значительно повысить общую эффектив­ность сети, так как позволяет организовать информационный обмен одновре­менно внутри всех сегментов сети.

Для логической структуризации сети используются специальные комму­никационные устройства, такие как мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

Мост (Bridge) делит сеть на логические сегменты. Адреса абонентских систем внутри одного сегмента принадлежат заданному диапазону. Передача информации из одного сегмента сети в другой возможна лишь при условии, ес­ли адресуемая абонентская система принадлежит другому логическому сегмен­ту, т.е. мост изолирует трафики логических сегментов друг от друга, повышая общую производительность передачи данных в сети. Одновременно мост мо­жет обеспечивать информационный обмен только между двумя сегментами се­ти. Локализация трафика также снижает вероятность несанкционированного доступа к передаваемым по сети данным, так как кадры не выходят за пределы своего сегмента и их сложнее перехватить злоумышленнику.

Логическая структуризация сети с помощью моста. Абонентская система А (сегмент 1) передает информационный кадр абонент­ской системе В (сегмент 2).

Коммутатор (Switch) по принципу обработки информационных кадров полностью аналогичен мосту. Основное его отличие от моста состоит в том, что он способен осуществлять информационный обмен одновременно между не­сколькими парами логических сегментов сети, так как каждый его порт осна­щен специализированным процессором, который обрабатывает кадры по алго­ритму моста независимо от процессоров других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше производительности традиционного моста, имеющего один процессорный блок.

Маршрутизатор (Router) - коммуникационное устройство с расширенны­ми интеллектуальными возможностями по сравнению с мостами и коммутато­рами. Маршрутизаторы реализуют более эффективные методы разграничения трафика отдельных логических сегментов сети. Это достигается за счет исполь­зования составных числовых адресов и явной адресации логических сегментов сети.

Кроме локализации трафика маршрутизаторы способны выполнять еще ряд задач, наиболее важными из которых являются выбор из нескольких воз­можных наиболее рационального маршрута передачи информационного кадра и организация взаимодействия сегментов сети, реализованных на основе раз­личных сетевых технологий.

Логическая структуризация сети с помощью маршрутизаторов представ­лена на рисунке. Особенностью данной сети является наличие дополнительной связи между сегментами 1 и 2, которая может благодаря наличию маршрутиза­торов использоваться как для повышения производительности сети, так и для повышения ее надежности. В данной сети информационный обмен осуществля­ется одновременно между двумя парами абонентских систем А и В, С и D.

Коммуникационные устройства шлюзы (Gateway) также способны локализовывать трафик и логически структурировать сети, однако основное их предназначение - объединять сети с разными типами системного и прикладно­го программного обеспечения.

Крупные сети практически никогда не строятся без физической и логиче­ской структуризации. Для отдельных сегментов и подсетей характерны типо­вые однородные топологии базовых технологий, и для их объединения всегда используется оборудование, обеспечивающее локализацию трафика, — мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы и т.п.