Билет № 3

1. Устройства для соединения сегментов сетей.

– связь сегментов сетей

– коммутация

– протоколы маршрутизации

После решения проблемы объединения отдельных компьютеров в сеть возникла необходимость объединять сегменты между собой.

Соединение сегментов сети должно осуществляться с помощью специальной аппаратуры: коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы и др.

Сегмент сети – часть сети, которая не содержит соединяющих устройств.

Устройства подразделяются на несколько видов в зависимости от выполняемых ими функций (относительно модели OSI или других моделей, но в основном именно относительно OSI):

1. Физический уровень - усилители, репитеры, хабы;

2. Datalink уровень- мосты, коммутаторы;

3. Сетевой - маршрутизаторы.

На высших уровнях (или вообще на всех) работают шлюзы (gateway).

Хабы, или репитеры.

Сигнал, проходя по кабельным системам, меняется, он расплывается и затухает, поэтому передача ограничена по расстоянию (хотя максимальное расстояние постоянно увеличивается, благодаря совершенствованию сред передачи). Для увеличения этого расстояния и восстановления используют репитеры, которые усиливают и регенерируют сигнал. При этом у дорогого оборудования качественная регенерация, у дешевого – плохая или отсутствует.

Такие устройства никакого анализа информации не производят, запоминает значение сигнала 0 или 1, задерживает сигнал (задержка - latence). Потом регенерирует сигнал и отправляет дальше. Затухание ограничивает количество хабов (например, в старых версиях Ethernet могло быть только могло быть только 5 сегментов).

Мосты

Какие-то компьютеры общаются часто, какие-то редко, а трафик по сети происходит сильный. Тогда имеет смысл разделить трафик (сеть) на сегменты:

Мост – устройство, которое делит трафик, делит кабельную систему.

Сегменты работают по физическим адресам. У кажд станции свой MAC-адрес. Они будут передав фреймы по 2-му уровню по физическим адресам.

Мост опрашивает устройства сети, изучает MAC-адреса опступающих фреймов. Записывает их адреса в таблицу (она называется таблица моста) отдельно для каждого сегмента. Каждый порт приписывает своему сегменту. Если поступил фрейм, который нужно передать из сегмента А в тот же сегмент А, он его отбросит.

Существует три типа протоколов маршрутизации мостов:

1) TR ––Transparent. Прозрачный/обучающийся, еще его называют STA-мост. Использует Spanning Tree Algorithm. Применяется во всех видах Ethernet. Не требует начального программирования. Он анализирует трафик и строит таблицы. Обычно такие мосты обычно применяются в звезде: есть центральный мост и дополнительные мосты. Это называется collapsed backbone (если центральный мост рухнет, то магистраль сломается).

Мосты называют прозрачными, потому что они прозрачны для каждой станции сети, станции работают каждая с каждой.

2) SR –– Source Routing. Маршрутизация от источника. Не используются таблицы, в каждом фрейме находится адрес следующего узла. Как работать определяется в самой формате фрейма. Используется только в сетях IBM. Они применяются в кольце мостов (Token Backbone). Специальный пакет ходит по кольцу и записывает свой маршрут. Такие мосты требуют начального программирования.

3) SRT – Source Routing Transparent – комбинация TR и SR.

И хабы, и мосты очень мало используются.

Достоинства мостов:

– Быстрое, дешёвое устройство

Недостатки мостов:

– Никак не регулирует трафик. Весь широковещательный трафик (broadcast) и трафик для группы (multicast) нужно передавать всем (из-за того, что все прозрачно);

– Невозможность управления;

– Проблемы в сетях с разными скоростями.

Мосты применяют в малых сетях (до 50 пользователей).

Коммутатор (switch)

Коммутатор – мультипортовый мост (делит трафик для многих сегментов). Это основное устройство в сетях. Дает путь от станции к станции (PtP). Работает по MAC-адресам.

Коммутация по MAC-адресам. Однако при помощи протоколов IEEE 802.1 (третьего уровня) коммутаторы стали управляемыми, т.е. можно управлять трафиком (такие коммутаторы называют коммутаторами третьего уровня). Но они все равно работают с физическими адресами, а управление ведется на сетевом уровне. Сейчас все коммутаторы- у-ва, на котрых есть ОС, они программируемые и требуют сопровождения.

Есть 2 типа коммутации:

1. Store-and-Forward (Буферная). Фрейм приходит на порт коммутатора от какой-то станции, коммутатор весь фрейм запоминает в буфере, анализирует адрес назначения, проверит CRC. Медленно и задержка высокая.

2. Cut-through – сквозная, пропускается преамбула (она нужна, чтобы разделить фреймы), читается адрес назначения, другая информация не рассматривается, фрейм отправляется дальше. НО может отправить пакеты вместе с ошибками. Но это не подходит для сетей с разными скоростями, т.к. один будет передавать быстро, другой не будет успевать принимать, в этом случае фреймы нужно задерживать.

Ф-ции коммутаторов:

- согласование скоростей. Посылает команды : XOFF (прекрати передачу), XON (возобновить передачу)

- трансляция протоколов канального ур из одного в другой.

- задавать функции фильтрации фреймов. Устанав фильтры при пом ОС коммутатора, котор ограничивают доступ определенных групп пользователей. Можно задав фильтры по протоколам, или удалять фреймы с определенным MAC-адресом.

– организуется поддержка алгоритма Spanning Tree. 802.1d – определяет стандарт алгоритма Spanning Tree. Препятствует возникновению петель. Это алгоритм связи коммутаторов между собой. Пусть есть соединение трех коммутатором каждый с каждым, т.е. есть петля, пакет может бесконечно ходить по сети. STA (придумал IBM) нужен, чтобы ликвидировать петли. При настройке ОС коммутатора надо включить STA. Он соединяет коммутаторы, как деревья. В сообщениях коммутаторы договариваются, кто корневой, кто является следующим подчиненным и т.д.

- будет исп-ся аппарат виртуальных сетей- VLAN. Стандарт IEEE 802.1q

В VLAN можно объединять пользователей по MAC-адресам, или тех, кто работает с одним портом, или тех, кто работает с одним протоколом.

На коммутирующих у-вах всегда по умолчанию есть 1 VLAN.

Связь сегментов в одну сеть требует протоколов сетевого уровня. Они могут быть в маршрутизаторы или существует Коммутатор 3 уровня- в составе его ПО протоколы сетевого уровня.

- протокол LANE- обеспеч совместимость сетей ITM с сетями Ethernet и Token Ring.

Все построение сети должно осущ-ся на базе соединения у-в 3-х уровней:

- магистральные коммутаторы Backbone

- у-ва распределения backGroup

- уровень доступа, т.е у-ва Standby

Нужно правильно задавать параметры этих коммутаторов.