8.Сетевые устройства локальных сетей: маршрутизаторы

Основной задачей сетевого уровня является маршрутизация, т.е. передача пакетов между двумя конечными узлами составной сети. Маршрутизацией называется выбор наиболее оптимального пути (маршрута). Самый короткий путь не всегда самый лучший. Часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных по этому маршруту (оно зависит от пропускной способности каналов связи и интенсивности трафика, который может изменяться с течением времени), надежность передачи, стоимость и другие параметры.

На рисунке показаны четыре сети, связанные тремя маршрутизаторами. Между узлами А и В данной сети пролегают два маршрута: первый через маршрутизаторы 1 и 3, а второй через маршрутизаторы 1, 2 и 3.

Рисунок — Пример составной сети

Маршрут – последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя к получателю. Маршрутизатор (router) — это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Маршрутизатор – сложное многофункциональное устройство, в задачи которого входит: построение таблиц маршрутизации, определение на её основе маршрута, буферизация и фильтрация пакетов, поддержка сетевых интерфейсов.

Функции маршрутизаторов:

1. Маршрутизаторы могут объединять не только локальные сети с различными технологиями, но и локальные сети с глобальными

2. В отличии от коммутаторов маршрутизаторы не распространяют поврежденные пакеты

3. Маршрутизатор позволяет организовывать в сети избыточные связи, образующие петли, т.к. он принимает решение о передаче пакетов на основании более полной инф-ции о топологии сети, чем коммутатор

4. Маршрутизатор может обеспечить приоритетный порядок обслуживания пакетов.

Классификация маршрутизаторов по области применения:

• магистральный предназначен для построения центральных сетей корпорации. Центральная сеть может состоять из большого количества локальных сетей, разбросанных по разным зданиям и использующих самые разнообразные сетевые технологии;

• маршрутизаторы региональных отделений соединяют региональные отделения между собой и с центральной сетью

• маршрутизаторы удаленных офисов соединяют как правило единственную локальную сеть удаленного доступа с центральной сетью

• маршрутизаторы локальных сетей предназначены для разделения крупных локальных сетей на подсети

5.Методы коммутации сетей связи: коммутация каналов, пакетов, сообщений.

Л юбая сеть поддерживает некоторые способы коммутации абонентов между собой. Поскольку предоставление каждой паре абонентов индивидуальных соединений нецелесообразно, то любая сеть использует те или иные способы коммутации. Узлы связи и соединения между ними общие. Различают 3 способа коммутации: КК,КП,КС.

Рисунок - Общая структура сети с коммутацией абонентов(1-8 — компьютеры, A-G — коммутаторы)

Как сети с КК, так и сети с КП можно разделить на 2 класса: сети с динамической коммутацией (сеть позволяет устанавливать соединение по инициативе пользователя сети, т.е. коммутация выполняется на время сеанса связи, а затем по инициативе одного из пользователей коммутация разрывается.) и сети с постоянной коммутацией (сеть не предоставляет пользователю выполнение динамической коммутации с другим произвольным пользователем сети. Вместо этого сеть разрешает паре пользователей заказать соединение на длительный период времени(неделя, месяц). И соединение устанавливается не пользователем, а персоналом обслуживающим сеть).

КК подразумевает образование регулируемого составного физического канала из последовательно соединенных канальных участков для прямой передачи данных между узлами. Отдельные каналы соединяются между собой спец. аппаратурой – коммутаторами. Особенности: равенство скоростей передачи данных в каждом из составляющих физических каналов; в сети с КК перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуры установления соединения в процессе которой и создается составной канал. Пример. Узел 1, чтобы передать данные узлу 7, сначала должен передать специальный запрос на установление соединения коммутатору A, указав адрес назначения узла 7. Коммутатор А должен выбрать маршрут образования составного канала, а затем передать запрос следующему коммутатору (E). Коммутатор E передает запрос коммутатору F, а тот, в свою очередь, передает запрос узлу 7. Если узел 7 принимает запрос на установление соединения, он направляет по уже установленному каналу ответ исходному узлу, после чего составной канал считается скоммутированным, и узлы 1 и 7 могут обмениваться по нему данными.Недостатком является невозможность применения пользовательской аппаратуры, работающей с разной скоростью.

Техника КП была разработана для эффективной передачи компьютерного трафика. При КП все сообщения разбиваются на сравнительно небольшие части (пакеты). Пакеты могут иметь переменную длину. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная инф-ция, необходимая для доставки пакета к узлу назначения, а также № пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения. Пакеты транспортируются в сети как независимые блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от узла источника и на основании адресной инф-ции передают их друг другу до узла назначения. Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что они имеют большую буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого пакета. Достоинства КП: 1. высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика; 2. возможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи между абонентами в соответствии с реальными потребностями их трафика. Недостатки КП: 1. неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети, обусловленная тем, что задержки в очередях буфера сети зависят от общей загрузки сети; 2. возможность потери данных из-за буфера данных.

Под КС понимается передача единого блока данных между транзитными компьютерами сети с временной буферизацией этого блока на диске компьютера. Сообщение имеет произвольную длину, которая определяется содержанием информации, составляющей это сообщение.