Глава 7. Интеграция компьютерных сетей. Мультисети
7.1. Межсетевые устройства интеграции
Рано или поздно, но логика развития и роста существующих ЛКС приводит к необходимости их объединения (или иначе интеграции) с целью получения некоторых дополнительных выгод или сервиса для абонентов сети. Результатом интеграции отдельных ЛКС является более сложный сетевой “организм”, который получил название мультисеть или интерсеть (internet)16.
Функции объединения отдельных ЛКС в мультисеть выполняют специальные межсетевые устройства интеграции (МУИ). Сложность МУИ и особенности их функционирования зависят от степени различия объединяемых сетей и уровня OSI, на котором производится объединение.
При объединении различных ЛКС следует придерживаться правила: “Объединение необходимо выполнять на первом аналогичном для объединяемых ЛКС уровне OSI”. Например, если уровни 1 и 2 в сетях различны, а уровень 3 и все вышележащие уровни одинаковы, то интеграцию необходимо выполнять на уровне 3.
Именно уровнем OSI, на котором производится объединение, и определяются особенности и различия всех существующих МУИ.
Рассмотрим основные типы существующих МУИ с указанием уровня OSI.
1. Повторитель, ретранслятор (Repeater). Этот элемент (рис. 7.1) расширяет дальность действия одной ЛКС. Единственная выполняемая функция–компенсации ухудшения качества сигнала. Если эксплуатируется некоторая ЛКС и требуется увеличить протяженность используемого канала сверх максимально–допустимого значения в рамках используемой сетевой технологии, то можно для этой цели использовать повторитель. Когда устанавливается повторитель, он создает физический разрыв в кабеле. Сигнал воспринимается с одной стороны повторителя, регенерируется и направляется к следующему сегменту кабеля. Физические процессы объединяют части повторителя в единое целое и выполняют взаимодействие соединяемых сегментов.
Рис. 7.1. Интеграция ЛКС с помощью повторителя
2. Мост (Bridge). Соединяет две, в основном идентичные, ЛКС, которые имеют некоторые различия на уровнях 1 и 2 (рис. 7.2). Все, что находится выше третьего уровня, должно быть идентичным.
Мост простого типа (рис. 7.3, 7.4) анализирует поле адреса пункта назначения пакета и сравнивает этот адрес с таблицей, в которой указаны адреса всех рабочих станций данного сегмента сети. Если адрес не соответствует ни одному из указанных в таблице, мост передает пакет в следующий сегмент. Такая передача производится от моста к мосту до тех пор, пока пакет не достигнет
Рис. 7.2. Интеграция ЛКС с помощью моста
Рис. 7.3. Интеграция ЛКС с помощью моста, организованного на базе сервера NetWare с помощью двух сетевых адаптеров Ethernet
сегмента сети, содержащей станцию с указанным адресом пункта назначения. Мосты, участвующие в таком процессе анализа таблиц адресов и передачи пакетов, называются прозрачными мостами. Мосты “не понимают” протоколов более высокого уровня и не связаны с ними. Они функционируют на MAC–подуровне канального уровня OSI. Мост преобразует физический (1A, 1B) и
Рис. 7.4. Интеграция ЛКС Ethernet и Token Ring с помощью моста, организованного на базе сервера NetWare с помощью двух сетевых адаптеров
канальный (2A, 2B) уровни различных типов. Канальные процессы моста объединяют разнотипные каналы передачи данных (A, B) в один общий. Если обе сети соответствуют стандартам управления логическим каналом IEEE 802.2, то мост может их связать независимо от различий в средах передачи и методах доступа.
Помимо простых мостов существуют и интеллектуальные, отличающиеся от первых дополнительными возможностями. Так, например, интеллектуальные мосты можно программировать на фильтрацию пакетов по определенным критериям.
3. Маршрутизатор, роутер (Router). Это устройство (рис. 7.5) обеспечивает достаточно сложный уровень сервиса. Например, маршрутизатор может объединять сеть Ethernet (метод доступа CSMA/CD) и сеть ARCNet (метод доступа Token Bus) с другими типами ЛКС (рис.7.6, 7.7). Маршрутизатор, интегрирующий две ЛКС, имеет 2 секции, каждая из которых может принимать, передавать и обрабатывать. Сообщение, поступающее в маршрутизатор из одной сети, направляется в буфер для временного хранения и затем над ним выполняется некоторое протокольное преобразование, чтобы сделать пришедшее сообщение совместимым с другой (объединяемой) сетью.
Далее сообщение передается в другую сеть. Маршрутизатор реализует протоколы физического (1A, 1B), канального (2A, 2B) и сетевого (3A, 3B) уровней. Сетевые процессы объединяют части маршрутизатора в единое целое и выполняют взаимодействие соединяемых сетей.
Маршрутизатор должен иметь некоторый встроенный «интеллект», чтобы определить наилучший путь для передачи сообщения. Если линия связи между двумя сетями не качественна или вышла из строя, маршрутизатор должен перенаправить сообщение по другому маршруту (может быть более длинному, чем исходный). Перемаршрутизация очень важна, так как обеспечивает возможность дополнительных маршрутов в сети.
а
б
Рис. 7.5. Интеграция ЛКС с помощью маршрутизатора: а– общая схема; б– на примере ЛКС NetWare (LAN1, LAN2)
Рис. 7.6. Интеграция ЛКС Ethernet, Token Ring, ARCnet с помощью сервера NetWare и выделенного маршрутизатора
Рис. 7.7. Интеграция ЛКС FDDI, Ethernet, Token Ring, ARCnet, Local Talk с помощью многопротокольного маршрутизатора
Говорят, что маршрутизаторы «расщепляют сеть», читая каждый пакет в сети и направляя их другую сеть. Кроме того, маршрутизаторы могут управлять уровнем трафика в сети. Если в одной из линий связи трафик слишком интенсивный, то маршрутизатор может передать часть трафика другим маршрутизаторам и линиям связи, т.е. перераспределить трафик.
4.Шлюз (Gate-Way). Это устройство (рис. 7.8) предназначено для объединения совершенно различных сетей с различными протоколами (1A–7A), (2B–7B) и выполняет протокольное преобразование для всех 7 уровней модели OSI. Прикладные процессы объединяют части шлюза в единое целое и выполняют взаимодействие соединяемых сетей.
Обычные сферы применения шлюзов:
интеграция нескольких ЛКС;
интеграция нескольких ГКС17;
интеграция нескольких ЛКС и ГКС.
Рис. 7.8. Интеграция ЛКС с помощью шлюза