67.Виртуальные сети
Коммутаторы, имея большое количество портов, позволяют подключить к своим портам отдельные компы, а также распределить подключенные компы по сетевым сегментам легко перегруппировать их, когда это необходимо. В результате появляется возможность территориального перемещения компьютеров сети при сохранении ими своих мест в логической сетевой структуре.
Логич. структура сети отражает разбиение сети на рабочие группы, образуемые сетевыми сегментами. В пределах сегмента сети реализуется метод множественного доступа, когда отправляемый компьютером сегмента пакет сообщения доставляется всем остальным компьютерам в этом сегменте, а принимается только тем компьютером, которому он адресован.
Сегменты локальной сети, аппаратно-программное обеспечение которой позволяет отделить ее логическую структуру от физической, называют виртуальными сетями (VLAN — Virtual Local Area Network).
Совр. коммутаторы поддерживают несколько видов виртуальных сетей (сетевых сегментов), конфигурируемых программным способом: - виртуальные сети, принадлежность к которым определяется физическими портами коммутаторов;- виртуальные сети, принадлежность к которым определяется не физическими портами коммутаторов, а МАС-адресами подключенных к коммутаторам устройств;- виртуальные сети, принадлежность к которым определяется не только МАС-адресами, но и адресами сетевого уровня подключенных к коммутаторам устройств, например, адресами протокола IP или IPX.
68. Иерархическая коммутация
Способы построения виртуальных сетей особенно эффективны при использовании иерархии территориально распределенных коммутаторов, управляемых централизованным образом (рис). Коммутаторы иерархии могут быть распределены, например, между отдельными этажами здания. Для обеспечения устойчивости к сбоям и отказам сети вводятся дополнительные связи между коммутаторами на этажах, которые при нормальной работе сети запрещены, но в случае обрыва любой рабочей линии связи будут задействованы автоматически. В случае необходимости использования одного сервера на всю локальную сеть его необходимо подключить к корневому коммутатору.
Схема построения локальной сети на основе иерархии коммутаторов с резервными линиями связи
При всех своих достоинствах коммутаторы, как и мосты, имеют один существенный недостаток: они не в силах защитить сеть от лавин широковещательных пакетов, а это ведет к непроизводительной загрузке сети. Маршрутизаторы могут контролировать и фильтровать ненужный широковещательный график, но они работают медленнее. Типичная производительность маршрутизатора составляет около 10 000 пакетов в секунду, а это не идет ни в какое сравнение с аналогичным показателем коммутатора — около 600 000 пакетов в секунду. Поэтому многие производители стали встраивать в коммутаторы функции маршрутизации, которые в дополнение позволяют организовать виртуальные сети на основе анализа адресов сетевого уровня.
69.Общие сведения о маршрутизаторах.*
Мосты и коммутаторы, предназначенные для разбиения локальной сети на сегменты, а также объединения полученных сегментов и небольших локальных сетей, не реализуют функцию выбора оптимального маршрута, а лишь пересылают пакеты сообщений из одного сегмента локальной сети в другой или из одной локальной сети в другую. Кроме того, данные устройства не в силах защитить сеть от лавин широковещательных пакетов, которые приводят к непроизводительной загрузке сети. По этим причинам мосты и коммутаторы не могут эффективно использоваться для подключения к глобальным сетям, а также объединения локальных сетей и их больших частей. Данные функции возложены на маршрутизаторы, функционирующие на сетевом уровне эталонной модели OSI
Маршрутизаторы имеют особо важное значение для объединенных и глобальных сетей, в которых используются удаленные коммуникации. Маршрутизаторы обеспечивают оптимальный трафик по сложным маршрутам в разветвленных объединенных сетях, имеющих избыточные связи. В дополнение они отфильтровывают ненужный здесь поток широковещательных сообщений, повышая таким образом пропускную способность каналов связи. Последняя функция наиболее важна при соединении локальных сетей с каналами с низкой пропускной способностью.
Маршрутизатор, как и мост, представляет собой специализированный компьютер с двумя или более сетевыми адаптерами, выступающими в качестве портов маршрутизатора. Порты принимают поступающие к маршрутизатору пакеты сообщений. Специализированное программное обеспечение проверяет каждый принятый пакет. Для каждого ретранслируемого пакета определяется наилучший маршрут его дальнейшей передачи, и затем этот пакет ретранслируется в соответствующий порт маршрутизатора. Функции маршрутизатора может выполнять и обычный компьютер со специальным программным обеспечением и несколькими сетевыми адаптерами, к каждому из которых подсоединяются соответствующие каналы передачи данных. В отличие от мостов и коммутаторов маршрутизаторы обладают следующими особенностями функционирования:
- для принятия решения о ретрансляции маршрутизаторы анализируют не МАС-адрес получателя пакета, а адрес получателя, соответствующий сетевому уровню модели OSI, например, IP или IPX-адрес. Этот адрес, в отличие от МАС-адреса, включает номер сети, к которой подсоединен компьютер, а также номер самого компьютера в пределах данной сети;
- маршрутизаторы имеют свой сетевой адрес и не являются прозрачными устройствами, при необходимости отправки сообщения через маршрутизатор требуется обратиться именно к маршрутизатору;
- при использовании маршрутизаторов должны применяться маршрутизируемые протоколы, такие как IP или IPX. В случае использования не-маршрутизируемого протокола, например, NetBIOS, пакеты которого не включают информацию об адресе сети, передаваемые через маршрутизатор пакеты должны инкапсулироваться в пакеты маршрутизируемого протокола, например, IP или IPX.
При отправке сообщения узел сети помещает в заголовки пакетов сетевого уровня адреса отправителя и получателя, каждый из которых состоит из соответствующих номеров сети и компьютера. В случае использования в сети маршрутизатора перед формированием пакетов канального уровня узел должен установить, может ли он отправить эти пакеты непосредственно получателю или же их нужно переслать маршрутизатору.
Пакеты могут быть отправлены непосредственно получателю, если номер сети отправителя совпадает с номером сети получателя. Это означает, что отправитель и получатель находятся в одной широковещательной области.