Основы работы компьютерной сети 6 (стр. 12 из 31)
HDLC (High-level Data Link Control) — высокоуровневый протокол управления каналом;
• BISYNC (Binary SYNchronous Communications protocol) — протокол двоичной синхронной связи.
Синхронная связь используется практически во всех цифровых системах связи и сетях.
К устройствам, которые позволяют расширить сеть, относятся:
• концентраторы;
• повторители;
• мосты;
• маршрутизаторы:
• мосты-маршрутизаторы;
• шлюзы.
Концентратор используют для расширения ЛВС. Хотя таким образом нельзя построить ГВС, Вы можете подключить к ЛВС больше компьютеров (рисунках 60 и 61). Это один из самых популярных способов расширения ЛВС. но он имеет ряд ограничений.
Рисунок 60 - Последовательное подключение концентраторов Ethernet
Рисунок 61 - Концентраторы Token-ring объединенные в единое “кольцо”
При распространении по кабелю сигнал искажается, поскольку уменьшается его амплитуда. Причина этого явления — затухание. Чтобы этого не произошло, устанавливают повторители. Благодаря повторителям сигналы способны можно передавать на большие расстояния.
Рисунок 62 - Повторитель в модели OSI
Повторитель работает на Физическом уровне модели OSI, восстанавливая сигнал и передавая его в другие сегменты (рисунок 63).
Рисунок 63 - Повторители восстанавливают ослабленный сигнал
Повторитель принимает затухающий сигнал из одного сегмента, восстанавливает его и передает в следующий сегмент. Чтобы данные — через повторитель — поступали из одного сегмента в другой, каждый сегмент должен использовать одинаковые пакеты и протоколы Logical Link Control (LLC).
Повторители не имеют функций преобразования и фильтрования. Чтобы повторитель работал, оба соединяемые им сегмента должны иметь одинаковый метод доступа. Наиболее распространенные из них — CSMA/CD и передача маркера. Таким образом, повторитель не сумеет соединить сегмент, где применяется CSMA/CD, с сегментом, в котором используется передача маркера. Другими словами, они не могут транслировать пакеты Ethernet в пакеты Token Ring.
Однако повторители позволяют передавать пакеты из одного типа физического носителя в другой (рисунок 64). Если повторитель имеет соответствующие разъемы, он примет пакет Ethernet, приходящий из сегмента на тонком коаксиальном кабеле, и передаст его в сегмент на оптоволокне.
Некоторые концентраторы работают, как многопортовые повторители, соединяющие различные типы носителей.
Рисунок 64 - Повторители соединяют различные типы носителей
Повторители передают из сегмента в сегмент каждый бит данных, даже если данные состоят из искаженных пакетов или из пакетов, не предназначенных для этого сегмента. Т.е. повторители не выполняют функций фильтра, ограничивающего поток некорректных пакетов.
Использование повторител оправдано, если повторитель:
• соединяет сегменты, использующие одинаковые или разные типы среды передачи;
• восстанавливает сигнал, тем самым увеличивая дальность передачи;
• передает весь трафик в обоих направлениях;
• с наименьшими затратами соединяет два сегмента;
Не используйте повторители, если:
• сетевой трафик интенсивный;
• в сегментах применяются разные методы доступа;
• необходимо реализовать один из методов фильтрования данных.
Мост (bridge), как и повторитель, соединяет сегменты или локальные сети рабочих групп (рисунок 65). Однако, в отличие от повторителя, мост позволяет разбить сеть на несколько сегментов, изолировав за счет этого часть трафика или возникшую проблему. Например, если трафик компьютеров какого-то отдела «наводняет» есть пакетами, уменьшая ее производительность в целом, то средствами моста можно выделить эти компьютеры в отдельный сегмент и изолировать его от сети. Мосты позволяют решать следующие задачи:
• увеличить размер сети;
• увеличить максимальное количество компьютеров в сети:
• устранить «узкие» места, появляющиеся в результате подключения избыточного числа компьютеров и, значит, возрастания трафика;
• разбить перегруженную сеть на отдельные сегменты с уменьшенным трафиком. В итоге каждая подсеть начинает работать более эффективно;
• соединить разнородные физические носители, такие, как питая пара и коаксиальный кабель;
• соединить разнородные сегменты сети, например Ethernet и Token Ring, и переносить между ними пакеты.
Рисунок 65 - Мост в модели OSI
Принцип работы
Мосты работают на Канальном уровне модели OSI, поэтому им недоступна информация, содержащаяся на более высоких уровнях этой модели. Мосты допускают использование в сети всех протоколов (не отличая при этом один протокол от другого), поэтому каждый компьютер должен определять, с какими протоколами он работает.
Мост выполняет следующие действия:
• «слушает» весь трафик;
• проверяет адреса источника и получателя каждого пакета;
• строит таблицу маршрутизации;
• передает пакеты.
Передача пакетов осуществляется следующим образом. Когда адресат не указан в таблице маршрутизации, мост передает пакет во вес сегменты. Когда адресат указан в таблице маршрутизации, мост передает пакет в этот сегмент:
Работа моста основана на принципе, согласно которому каждый узел сети имеет уникальный адрес. — мост передает пакеты, исходя из адреса узла назначения.
Мосты обладают некоторым «интеллектом», поскольку изучают, куда следует направить данные. Когда пакеты передаются через мост, данные об адресах компьютеров сохраняются в оперативной памяти моста. Он использует эти данные для построения таблицы маршрутизации.
В начале работы таблица маршрутизации моста пуста. Затем, когда узлы начинают передавать пакеты, адрес источника копируется в таблицу маршрутизации (рисунок 66).
Рисунок 66 - Таблица маршрутизации хранит список адресов
На основе этих данных мост изучает расположение компьютеров в сегментах сети.
Создание таблицы маршрутизации
Мосты используют адреса источников — адрес устройства, инициировавшего передачу, — для создания таблицы маршрутизации.
Принимая пакет, мост ищет адрес источника в таблице маршрутизации. Если адрес источника не найден, он добавляет его в таблицу. Затем мост сравнивает адреса назначения с базой данных таблицы маршрутизации.
• Если адрес получателя есть в таблице маршрутизации и адресат находится в одном сегменте с источником, пакет отбрасывается. Это фильтрование уменьшает сетевой трафик и изолирует сегменты сети.
• Если адрес получателя есть в таблице маршрутизации, а адресат и источник находятся в разных сегментах, мост передает пакет адресату через соответствующий порт.
• Если адреса получателя нет в таблице маршрутизации, мост передает пакет во все свои порты, исключая тот, через который пакет был принят.
Если мост знает о местонахождении узла-адресата, он передает пакет ему. Если адресат неизвестен, мост транслирует пакет во все сегменты.
Сегментирование сетевого трафика
С помощью таблицы маршрутизации, управляя передачей пакетов в сегменты, мосты способны уменьшить сетевой график. Этот процесс называется сегментацией сетевого трафика.
Большая сеть не ограничивается одним мостом. Чтобы объединить несколько малых сетей в одну большую, надо использовать несколько мостов.
Рисунок 67 - Сегментация сети средствами таблицы маршрутизации
Удаленные мосты
Для соединения двух кабельных сегментов необходим только один мост. Однако и две локальные сети, расположенные на значительном расстоянии друг от друга, можно объединить в одну сеть. С этой целью используют два удаленных моста, которые подключают через синхронные модемы к выделенной телефонной линии.
Так как удаленные сегменты локальных сетей часто соединяют через телефонные линии, возникают ситуации, когда несколько локальных сетей связаны более чем по одному маршруту. В этом случае вероятно прохождение пакетов по длительному циклу. Для исключения таких ситуаций служит алгоритм Spanning Tree Algorithm (STA), разработанный IEEE 802.1 Network Management Committee. Используя STA, программное обеспечение находит все возможные маршруты, определяет самый эффективный, а затем конфигурирует мост так, чтобы он работал именно с этим маршрутом. Другие маршруты программное обеспечение отключает. Однако, если основной маршрут становится недоступным, в некоторых случаях отключенные маршруты вновь активизируются.