9

Лекция 11

Тема 4. Средства построения объединенных сетей.

Принципы межсетевых взаимодействий. Мост: назначение, область применения, функции, пример соединения. Различие между мостами и повторителями. Разновидности мостов. Формат блоков данных, формат заявки мостов. Шлюз. Назначение, область применения, функции. Пример соединения ЛВС с хост-компьютером и ЛВС с ЛВС с помощью шлюза. Типы шлюзов

При построении небольших сетей, состоящих из 10-30 узлов, использование стандартных технологий на разделяемых средах передачи данных приводит к экономичным и эффективным решениям. Во всяком случае, это утверждение справедливо для очень большого числа сегодняшних сетей, даже для тех, в которых передаются большие объемы мультимедийной информации, - появление высокоскоростных технологий со скоростью обмена 100 и 1000 Мбит/с решает проблему качества транспортного обслуживания таких сетей.

Эффективность разделяемой среды для небольшой сети:

• Простая топология сети, допускающая легкое наращивание узлов;

• Отсутствие потерь кадров из-за переполнения буферов коммуникационных устройств, т.к. новый кадр не передается в сеть, пока не принят предыдущий;

• Простота протоколов, обеспечивающая низкую стоимость сетевых устройств.

Однако справедливым является и другое утверждение – крупные сети, насчитывающие сотни и тысячи узлов, не могут быть построены на основе одной разделяемой среды даже такой скоростной технологии, как Gigabit Ethernet. И не только потому, что все технологии ограничивают количество узлов в разделяемой среде. Даже сеть средних размеров, состоящая из 50-100 компьютеров и укладывающаяся в разрешенный максимум количества узлов, чаще всего будет плохо работать на одной разделяемой среде.

Основные недостатки сети на одной разделяемой среде начинают проявляться при превышении некоторого порога количества узлов, подключенных к разделяемой среде, и состоят в следующем. Даже та доля пропускной способности разделяемого сегмента, которая должна в среднем доставаться одному узлу, очень часто узлу не достается. Причина заключается в случайном характере метода доступа к среде, используемом во всех технологиях локальных сетей.

В результате даже сеть средних размеров трудно построить на одном разделяемом сегменте так, чтобы она работала эффективно при изменении интенсивности генерируемого станциями трафика. Кроме того, при использовании разделяемой среды проектировщик сети сталкивается с жесткими ограничениями максимальной длины сети, которые для всех технологий лежат в пределах нескольких километров, и только технология FDDI позволяет строить локальные сети, длина которых измеряется десятками километров.

Ограничения, возникающие из-за использования общей разделяемой среды, можно преодолеть, разделив сеть на несколько разделяемых сред и соединив отдельные сегменты сети такими устройствами, как мосты, коммутаторы или маршрутизаторы.

Перечисленные устройства передают кадры с одного своего порта на другой, анализируя адрес назначения, помещенный в этих кадрах. Мосты и коммутаторы выполняют операцию передачи кадров на основе плоских адресов канального уровня, т.е. МАС-адресов, а маршрутизаторы – на основе номера сети. При этом единая разделяемая среда, созданная концентраторами, делится на несколько частей, каждая из которых присоединена к порту моста, коммутатора или маршрутизатора.

Говорят, что при этом сеть делится на логические сегменты или сеть подвергается логической структуризации. Логический сегмент представляет собой единую разделяемую среду. Деление сети на логические сегменты приводит к тому, что нагрузка, приходящаяся на каждый из вновь образованных сегментов, почти всегда меньше, чем нагрузка, которую испытывала исходная сеть.

Следовательно, крупные сети никогда не строятся без 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 и шлюзы.

Необходимо вспомнить про объединение сегментов при помощи повторителей. Повторитель усиливает сигнал сетевого кабеля для передачи его другому сегменту. Он работает на физическом уровне, не требует программного обеспечения и практически не вносит задержки пакета.

Мост работает на канальном уровне, оперирует физическими адресами компьютеров и позволяет одному компьютеру обращаться через мост к компьютеру другой сети.

Маршрутизатор работает на сетевом уровне, оперирует межсетевыми адресами и позволяет определить кратчайший путь между каждой парой отправитель – адресат.

Шлюз работает на прикладном уровне или на 5 – 7 уровнях и обеспечивает работу сетей, которые используют несовместимые протоколы.