10. Мосты.

Назначение. Функции выполняемые мостами.

Процедура передачи кадра через мост.

Мосты обеспечивают соединение локальных сетей 2х типов. Мост имеет два порта, к которому подключаются две сети, которые после объединения называются сегментами.

БП – буферная память. Каждый порт моста – сетевой адаптер без своего адреса, тк он ему не нужен.

Мост работает следующим образом:

При передаче кадра станции 1, кадр поступит на вход первого порта. Порт номер 1 принимает заголовок этого кадра и смотрит адрес станции назначения, то есть извлекает его. После этого он с помощью адресной таблицы, в которой указаны адреса станций и номера портов, к которым подключены эти станции, к какому порту подключена станция назначения.

Предположим, что станция назначения – M. Если станция назначения подключена к тому же порту, на который пришел кадр, то мост его никуда не передает, а просто отбрасывает. Потому что станция назначения сама примет кадр и мост тут вообще не нужен, тк от него ничего не требуется. Такая операция называется фильтрацией кадров.

Если станция назначения подключена к другому порту, то порт номер 1 продолжает прием кадра и передает его на другой порт. Второй порт, прежде чем начать передачу кадра в свой сегмент сети, должен получить допуск к этому сегменту, то есть проверить, свободен ли он, т.е. что нет передачи кадров в этом сегменте. Если сегмент занят, то порт должен ожидать освобождения сегмента, а поступающий кадр будет записываться в буферную память. После получения доступа ко второму сегменту, порт начнет передачу кадра.

Если станция назначения подключена к другому порту, то порт номер 1 продолжает прием кадра и передает его на другой порт. Второй порт, прежде чем начать передачу кадра в свой сегмент сети, должен получить допуск к этому сегменту, то есть проверить, свободен ли он, те что нет передачи кадров в этом сегменте. Если сегмент занят, то порт должен ожидать освобождения сегмента, а поступающий кадр будет записываться в буферную память. После получения доступа ко второму сегменту, порт начнет передачу кадра. Это приводит к уменьшению вероятности коллизий, так как коллизии могут происходить только внутри сегментов, но не между сегментами.

Сегменты, в случае передачи кадров внутри каждого сегмента, могут работать параллельно или одновременно, что приводит к повышению производительности сети в 2 раза.

11. Коммутаторы локальных сетей.

Назначение. Функции выполняемые коммутаторами.

Процедура передачи кадров через коммутатор.

Коммутаторы – это многопортовые мосты.

Каждый порт коммутатора – это мост без второго порта. Он имеет свой приемо-передатчик, УУ и буферную память. Кроме портов у коммутатора есть системный модуль, который содержит общую адресную таблицу коммутатора и может управляться по протоколу SNMP. Также имеется коммутационная матрица, обеспечивающая соединение между портами.

Структура коммутатора:

Если на вход порта коммутатора приходит кадр, ком-р принимает его заголовок и просматривает адрес назначения кадра. После этого он просматривает свою адресную таблицу и, если станция назначения подключена к этому же порту, то порт прекращает прием кадра. Это фильтрация кадров. Если станция назначения подключена к другому порту, то входной порт устанавливает соединение с наружным выходным портом с помощью коммутационной матрицы.

Если выходной порт занят другим соединением, то входной порт не может подключиться к выходному и ждет освобождения выходного порта. В это время байты приходящего кадра записываются в буферную память входного порта. При освобождении выходного порта входной порт соединяется с выходным и начинает передавать принятый кадр. Выходной порт должен полчить доступ к своему сегменту (проверить, свободен ли сегмент от передачи кадров). Если сегмент занят, порт записывает принимаемый кадр в свою буферную память. После получения оступа к сегменту он начинает передачу кадра в свой сегмент.

Комутатор позволяет замкнуть нагрузку внутри сегментов. Коммутатор может обеспечить параллельную передачу кадров между несколькими портами, если соединения не пересекаются. В этом случае производительность сети возрастает в н/2 раз, где н – количество портов коммутатора. При полнодуплексной работе, когда к порту подключается 1 компьютер, возможна одновременная передача и прием кадров. В этом случае производительность сети возрастает в н раз.

Если порт не находит станции назначения, то он обращается к общей адресной таблие коммутатора, находящейся в системном модуле. Если данный адрерс находится в общей адресной таблице, то он передается порту и записывается в адресной таблице этого порта. Если адреса станции назначения нет в адресной таблице, то этот кадр передают на все порты.

Адресные таблицы могут создаваться автоматически. В этом случае порты еоммутатора не знают, какие станции подключены к сети, к каким портам, поэтому при поступлении кадра на вход порта он записывает адрес станции отправления и отмечает, что станция подключена к этому порту. Данный адрес также записывается в общую адресную таблицу системного модуля. По мере активизации станций заполняются адресные таблицы портов.

При перемещении станции из одного сегмента в другой и ее активизации в новом сегменте соответствующий порт внесет новую запись в адресную таблицу (как свою, так и системного модуля).

Полнодуплексная работа коммутатора.

Коммутаторы при работе по витой паре соединены со станциями при помощи двух тактов. В этому случае возникает возможность одновременной передачи и приема кадров, если к порту коммутатора подключена одна станция (компьютер) В этом случае не возникает коллизии. Ограничений по это причине на длину сети нет.

В этом режиме у станции нет необходимости получать доступ к сети. Она в любой момент может начать передачу кадров. Может возникнуть перегрузка отдельных входных портов, к которым часто обращаются другие порты. Это приводит к перегрузке буфера выходного порта, что приводит к потере кадров. Для избежания перегрузки может использоваться управление потоком данных, то есть могут передаваться команы приостановить и возобновить передачу данных. В качествве которых используются служебные символы 4В5В.

Управление потоком кадров при полнодуплексной работе.

Если при полнодупексной работе сегмент сети создает чрезмерную нагрузку на свой порт коммутатора, то коммутатор с целью приостановления поступления кадров может передавать jam последовательность для создания коллизии, тем самым снижая интенсивность поступления кадров. Такой метод называется методом противодавления (обр. давления) .

Адресные таблицы коммутатора могут создаваться администратором сети с помощью протокола SNMP

Виртуальные сети.

Коммутаторы позволяют в одной общей сети организовать отдельные самостоятельные сети., не связанные между собой (используя возможности фильтрации кадров). Такие сети называются виртуальными (VLAN).

Виртуальной сетью называется группа станций, передача кадров между которыми полностью изолирована от других конечных станций сети. В тоже время внутри виртуальной сети кадры передаются как обычные на основе адреса сетевого адаптера.

Сами виртуальные сети м.б. созданы с помощью маршрутизатора.

При создании виртуальной сети в адресной таблице коммутаторов указывается, что станция с данным адресом относиться к определенной виртуальной сети. И коммутатор получив кадр сравнивает адреса станций назначения и отправления (относятся ли они к одной виртуальной сети). Если они относятся к одной сети, то кадр передается. Если нет – не передается.

Дополнительные возможности коммутатора по фильтрации трафика.

Администратор сети может составлять адресные таблицы коммутатора, может указать адреса станций, чьи кадры не должны передаваться в другие сегменты.

Приоритетная обработка кадров:

Использование коммутатора позволяет организовать приоритетную обработку кадров. В этом случае коммутатор может организовать для каждого входного и выходного порта несколько очередей в своей буферной памяти. При этом каждой очереди может быть присвоен свой приоритет. В этом случае кадры с меньшим приоритетом будут передаваться через несколько кадров с большим приоритетом. Это существенно при передаче кадров, существенных к задержке: голоса и другой мультимедийной информации. Для этого заголовок кадра увеличивается на 2 байта, в которых три бита указывают приоритет (с 0 по 7)

При этом, если сетевой адатпер станции назначения не поддерживает стандарт с увеличенным заголовком кадра на 2 байта, то вых порт может убрать эти 2 байта.

При использовании увеличения заголовка на 2 байта, кроме трех бит приоритета может указываться № виртуальной сети размеров в 12 бит, к которой относится данный кадр.