Мосты и маршрутизаторы Ethernet и Fast Ethernet

Мостыимаршрутизаторы, строго говоря, не совсем правильно относить к специфическому сетевому оборудованию. Изначально они представляли собой универсальные компьютеры, работающие в сети и выполняющие специфическую функцию соединения двух или более частей сети. Правда, сейчас уже существуютмостыимаршрутизаторы, жестко специализированные на работе в сети. В частности,маршрутизаторывыпускаются рядом фирм в виде модулей, устанавливаемых вконцентраторына базе шасси. Их стоимость ниже, чеммаршрутизаторовна базе компьютеров, а быстродействие выше, так как они узко специализированы.

Функции мостов

Мостыдо недавнего времени были основными устройствами, применявшимися для разбиения сети на части (то есть для сегментирования сети). Их стоимость меньше, чеммаршрутизаторов, а быстродействие выше, к тому же они, как икоммутаторы, прозрачны для протоколов второго уровня модели OSI. Абоненты сети могут не знать о наличии в сетимостов, и все их пакеты доходят до нужного адресата по сети без всяких проблем.

По функциям мосточень близок ккоммутатору, но медленнее, чемкоммутатор.

Мостобычно имеет от двух до четырех портов, причем каждый из них соединен с одним из сегментов сети. В случае, когдамоствыполняется на базе универсального компьютера, в этот компьютер просто устанавливается нужное числосетевых адаптеров, и к каждому изадаптеровподключается сегмент сети.Коммутаторв этом смысле гораздо удобнее, он имеет значительно больше портов (не менее 8).

Как и в случае коммутаторов, конфигурация сети смостамиможет быть довольно сложной (рис. 13.9), но в ней ни в коем случае не должно быть замкнутых маршрутов (петель), то есть альтернативных путей доставки пакетов (рис. 13.10). Это связано в первую очередь с тем, чтомосты, как икоммутаторыпрозрачны для широковещательных пакетов. Если в сети есть петли, то в результате многократного прохождения широковещательных пакетов по замкнутому маршруту возникают перегрузки сети (так называемые широковещательные штормы) и ряд других проблем.

Рис. 13.9.Сеть с мостами

Рис. 13.10.Петля в сети с мостами

Для того, чтобы этого не происходило, в мостахпредусматривается так называемыйалгоритм остовного дерева (spanning tree), который позволяет отключать порты, участвующие в создании петель (например, оба портамоста2 нарис. 13.10) в результате диалога (обмена управляющими пакетами) между всемимостамисети. Благодаря этому, можно специально дублировать соединение сегментов посредствоммостов(создавать петли) с тем, чтобы при отказе одной из линий связи автоматически восстанавливать целостность сети по альтернативному маршруту.

Коммутаторыобычно не поддерживаюталгоритм остовного дереваза исключением самых сложных и дорогих. Так что в этом смыслемостболее универсален, чемкоммутатор.

Традиционно мостыподразделяются на внутренние и внешние.

Внутренниемостывыполняются на основе компьютера-сервера, в который устанавливаютсетевые адаптеры(обычно до четырех), подключенные к разным сегментам сети. Строго говоря, именно этисетевые адаптерыи соответствующие программные средства и называются внутренниммостом.

Внешниймостпредставляет собой рабочую станцию, в которую установлены двасетевых адаптера. В этом случае, в отличие от внутреннегомоста, сегменты могут быть только однотипными (например, Ethernet—Ethernet).

Внешний мостможет бытьвыделенным(dedicated) илиневыделенным(non-dedicated) в зависимости от того, выполняет ли компьютер рабочей станции еще какие-нибудь функции, кроме сетевых. Термин «внешний» употребляется в этом случае по отношению к серверу, как основному компьютеру сети. В любой сети может присутствовать одновременно как внешний, так и внутренниймостили несколькомостов.

Мосты, как икоммутаторы, разделяют зону конфликта (область коллизии, Collision Domain), но не разделяют широковещательную область (Broadcast Domain), то есть ту часть сети, в которой свободно проходят широковещательные пакеты. В результате разделения зоны конфликта нагрузка на каждый сегмент уменьшается, а ограничения на размер сети преодолевается.

Одновременно мостможет обрабатывать (ретранслировать) только один пакет, а не несколько, каккоммутатор. Дело в том, что все функциимоставыполняются последовательно одним центральным процессором. Именно поэтомумостработает значительно медленнее, чемкоммутатор.

Как и в коммутаторе, любой пакет, приходящий на один из портовмоста, обрабатывается следующим образом:

1. Мост выделяет MAC-адрес источника (отправителя) пакета и ищет его в таблице адресов абонентов, относящейся к данному порту. Если этого адреса в таблице нет, то он туда добавляется. Таким образом, автоматически формируется таблица адресов всех абонентов каждого сегмента из подключенных к портам моста.

2. Мост выделяет адрес приемника (получателя) пакета и ищет его в таблицах адресов, относящихся ко всем портам. Если пакет адресован в тот же сегмент, из которого он пришел, то он не ретранслируется (отфильтровывается). Если пакет широковещательный или многопунктовый (групповой), то он ретранслируется во все порты кроме принявшего. Если пакет однопунктовый (адресован одному абоненту), то он ретранслируется только в тот порт, к которому присоединен сегмент с этим абонентом. Наконец, если адрес приемника не обнаружен ни в одной из таблиц адресов, то пакет посылается во все порты, кроме принявшего (как широковещательный).

Таблицы адресов абонентов имеют ограниченный размер, поэтому они формируются так, чтобы иметь возможность автоматического обновления их содержимого. Адреса тех абонентов, которые долго не присылают пакетов, через заданное время (по стандарту IEEE 802.1D оно равно 5 минут) стираются из таблицы. Это гарантирует, что адрес абонента, отключенного от сети или перенесенного в другой сегмент, не будет занимать лишнего места в таблице.

Поскольку мост, подобнокоммутатору, анализирует информацию внутри кадра (физические адреса, MAC-адреса), часто говорят, что он ретранслирует кадры, а не пакеты (в отличие от репитера или репитерногоконцентратора).

Как и в случае коммутаторов, для эффективной работымостанеобходимо выполнять упоминавшееся «правило 80/20», то есть большинство передач (не менее 80%) должно быть внутрисегментными, а не межсегментными.

Подобно коммутаторам Store-and-Forward,мостымогут поддерживать обмен между сегментами с разной скоростью передачи (Ethernet и Fast Ethernet), а также обеспечивать сопряжение полудуплексных и полнодуплексных сегментов. Полный прием пакетов в буферную памятьмостаи их последующая передача легко решают такие проблемы.

То есть мостыикоммутаторыочень близки по своим характеристикам.

Однако у мостаесть большое преимущество.Мостымогут не только соединять одноименные сегменты, но также сопрягать сети Ethernet и Fast Ethernet с сетями любых других типов, например, FDDI или Token-Ring, что не по силам большинствукоммутаторов. Поэтомумосты, хоть и вытесняютсякоммутаторами, все-таки не исчезнут в ближайшее время.