Функционирование и преимущества виртуальных локальных сетей

Виртуальные LAN-сети (LAN — VLAN) используются по различным причинам, включая создание отдельных широковещательных доменов в коммутируемой сети. Для передачи информации между различными VLAN-сетями необходимы маршру­тизаторы.

VLAN-сеть может рассматриваться как подсеть. Реализовать VLAN-сеть можно различными способами, однако одним из типичных методов ее реализации является разделение подсетей на отдельные VLAN-сети.

При отсутствии VLAN-сетей запрос на 2-м уровне, такой, как запрос ARP, виден всем узлам коммутируемой сети. В крупной коммутируемой сети такие запросы ARP могут без необходимости потреблять значительную часть полосы пропускания и часть мощности процессора. Обычно распространение таких широковещательных сообще­ний, как запросы ARP, останавливается только маршрутизаторами.

Следует обратить внимание на то, что на рис. 20.3 узлы находятся в различных подсетях, однако запросы протокола ARP принимаются всеми компьютерами. Это может создать проблемы, особенно в сети, в которой работают компьютеры с ОС Windows. Такие компьютеры хранят записи в своих таблицах ARP только 120 секунд. Поэтому, если в течение 120 секунд протокол ARP не свяжется с устройством, то за­пись связывающая IP-адрес с МАС-адресом, будет удалена из таблицы ARP. При следующей попытке узла связаться с тем же самым устройством ему придется посы­лать новый запрос ARP. С другой стороны, компьютеры UNIX обычно хранят запи­си в своих таблицах ARP около 20 минут.

ПРИМЕЧАНИЕ

Из вышеизложенного ясно, что в коммутируемых сетях создание отдельных VLAN-сетей в качестве подсетей не является необходимостью, однако они дают дополнительные преиму­щества при обработке широковещательных сообщений канального (2-го уровня).

Маршрутизируемые протоколы

В предлагаемом обзоре маршрутизируемых протоколов рассмотрены следующие темы, которые также могут встретиться в вопросах экзамена CCNA:

• использование различных классов IP-адресов, включая адрес подсетей и част­ные адреса;

• конфигурирование IP-адресов;

• тестирование схем IP-адресов;

• разработка схем адресации, удовлетворяющих заданным требованиям;

• идентификация основных методов использования различных протоколов уровня приложений стека протоколов TCP/IP;

• преобразование адресов в десятичной, шестнадцатеричной и двоичной формах;

• определение управления потоками и описание трех основных методов работы с сетями;

• описание функций сети TCP/IP и протоколов транспортного уровня.

Использование различных классов ip-адресов, включая адреса подсетей и частные адреса

Каким образом пользователь определяет, какая часть адреса задает сеть, а какая часть — узел? Ответ на этот вопрос начинается с того, как это рассматривалось создате­лями сети Internet, которые понимали, что с ней будут связаны сети различных размеров, в зависимости от количества содержащихся в них узлов, как показывает табл. 20.1.

Предполагалось, что количество крупных сетей будет относительно небольшим, хотя, возможно, они будут насчитывать миллионы компьютеров. Проектировщики предусматривали также большое количество сетей среднего размера, с тысячами компьютеров в каждой. Предполагались также и небольшие сети с несколькими сотнями компьютеров. Соответственно, пространство возможных IP-адресов было подразделено на классы: крупные сети — класс А, средние сети — класс В и малые сети — класс С, как показано в табл. 20.2. Таким образом, класс IP-адреса был пер­вым указанием на то, какая часть адреса относится к сети, а какая указывает номер узла в этой сети.

Задачей протокола IP является пересылка пакетов из сети-источника в сеть- получатель. Поэтому такая схема адресации должна включать в себя идентификато­ры сети-источника и сети-получателя. Используя идентификатор сети-получателя протокол IP может доставить пакет в эту сеть. После того, как пакет поступит на маршрутизатор, связанный с сетью получателя, протокол IP должен определить тре­буемый компьютер-получатель в этой сети. Это можно сравнить с американской почтовой системой. При доставке почты она сначала доставляется с помощью ZIP- кода в почтовое отделение города, где проживает получатель, а затем это почтовое отделение должно найти точное место получателя, используя название улицы и но­мер дома. Таким образом, процесс доставки состоит из двух стадий.

Аналогичным образом каждый IP-адрес состоит из двух частей. Первая часть за­дает сеть, к которой подсоединена система-получатель, а вторая часть указывает конкретную систему данной сети.

Такой тип адресации называется иерархическим, поскольку он включает в себя несколько уровней.

IP-адрес объединяет эти два идентификатора в одном номере. Этот номер долен быть уникальным, поскольку дублирование адресов не допускается. Первая часть идентифицирует сетевой адрес. Вторая часть, называемая частью узла, указывает на конкретную систему данной сети. Первоначальная двухуровневая иерархия предпо­лагала, что каждый сайт будет иметь только одну сеть. Следовательно, каждому сайту потребуется только одно соединение с Internet. Первоначально эти предположения оправдывались. Однако с течением времени количество сетей увеличивалось и сете­вая отрасль приобретала все большее значение. К 1985 году предположение о том, что у организации есть только одна сеть, перестало оправдывать себя, равно как и предположение что она будет иметь только одно соединение с Internet.

По мере того как на сайтах стали создаваться по нескольку сетей, для IETF стало очевидным, что требуется какой-либо механизм для различения нескольких логиче­ских сетей, возникавших как подмножества второго яруса Internet. В противном слу­чае не было бы эффективного способа направить данные на конкретную конечную систему сайта с несколькими сетями.