Основы работы компьютерной сети 6 (стр. 13 из 31)
Различия между мостами и повторителями
Мосты работают на более высоком уровне модели OSI. чем повторители. Это означает, что мосты «умней» повторителей и могут учитывать больше особенностей передаваемых данных.
Мосты, как и повторители, способны восстанавливать форму сигнала, однако делают это на уровне пакетов: мосты передают пакеты на большие расстояния с использованием разнообразных сред передачи.
Мосты, обладая всеми функциями повторителей, позволяют подключать больше узлов. Кроме того, они обеспечивают более высокую, чем повторители, производительность сети. Так как сеть делится на изолированные сегменты, в каждом из них оказывается меньше компьютеров, конкурирующих за доступ к среде передачи.
Если обширную сеть Ethernet разделить на два сегмента, соединенных мостом, то в каждом сегменте сети будет распространяться меньше пакетов, возникать меньше коллизий, и вся сеть станет работать более эффективно. Хотя сегменты изолированы, мост пересылает между ними соответствующие пакеты.
Мост способен работать как автономное устройство (внешний мост), так и на сервере (внутренний мост), если сетевая операционная система допускает' установку на сервере нескольких сетевых плат.
Администраторы сетей широко применяют мосты, потому что они:
• просты в установке и работают незаметно для пользователей;
• отличаются высокой гибкостью и адаптируемостью:
• относительно дешевы.
В среде, объединяющей несколько сетевых сегментов с различными протоколами и архитектурами, мосты не всегда гарантируют быструю связь между всеми сегментами. Для такой сложной сети необходимо устройство, которое не только знает адрес каждого сегмента, но определяет наилучший маршрут для передачи данных и фильтрует широковещательные сообщения. Подобное устройство называется маршрутизатором.
Маршрутизаторы (routers) работают на Сетевом уровне модели OSI. Это значит, что они могут переадресовывать и маршрутизировать пакеты через множество сетей, обмениваясь информацией (которая зависит от протокола) между отдельными сетями. Маршрутизаторы считывают в пакете адресную информацию сложной сети и, поскольку они функционируют на более высоком по сравнению с мостами уровне модели OSI, имеют доступ к дополнительным данным.
Рисунок 68 - Маршрутизатор в модели OSI
Маршрутизаторы выполняют следующие функции мостов:
• фильтруют и изолируют трафик;
• соединяют сегменты сети.
Однако маршрутизаторам доступно больше информации, чем мостам, и они используют ее для оптимизации доставки пакетов. В сложных сетях без маршрутизаторов обойтись трудно, поскольку они обеспечивают лучшее (по сравнению с мостами) управление трафиком и не пропускают широковещательных сообщений. Маршрутизаторы могут обмениваться да'нными о состоянии маршрутов и, основываясь на них, обходить медленные или неисправные каналы связи.
Основные функции маршрутизаторов - пересылка пакетов согласно их сетевым иерархическим адресам, обеспечение безопасности передаваемой информации, управление трафиком, предоставление необходимого качества услуг при обслуживании. При этом функции маршрутизатора могут быть разбиты на три группы в соответствии уровнями модели OSI:
• На нижнем уровне, уровне интерфейсов, маршрутизатор обеспечивает физический интерфейс со средой передачи, включая согласование уровней электрических сигналов, линейное и логическое кодирование, оснащение определенным типом разъема. Маршрутизатор должен поддерживать все протоколы канального и физического уровней, используемые в каждой из сетей, к которым он будет непосредственно подключен.
• На сетевом уровне выполняется фильтрация трафика. Так, фильтр позволяет не пропускать в сеть некоторые сообщения прикладных служб или пакеты из различных подсетей. На сетевом уровне определяется также маршрут пакета.
• На уровне протоколов маршрутизации происходит построение и поддержка содержимого таблиц маршрутизации, которые используются сетевыми протоколами.
Маршрутизаторы, поддерживающие несколько протоколов сетевого уровня, называются многопротокольными маршрутизаторами. Маршрутизаторы могут обрабатывать пакеты немаршрутизируемых протоколов, которые не оперируют с таким понятием, как сеть.
Принцип работы
Таблица маршрутизации, которая находится в маршрутизаторах, содержит сетевые адреса. Для каждого протокола, используемого в сети, строится своя таблица. Таблица помогает маршрутизатору определить адреса назначения для поступающих данных. Она включает следующую информацию:
• все известные сетевые адреса;
• способы связи с другими сетями:
• возможные пути между маршрутизаторами;
• «стоимость» передачи данных по этим маршрутам.
Маршрутизатор выбирает наилучший путь для данных, сравнивая различные варианты (рисунок 69).
Таблицы маршрутизации существуют и для мостов. Таблица маршрутизации моста содержит адреса подуровня Управления доступом к среде, тогда как таблица маршрутизации маршрутизатора содержит номера сетей. Поэтому термин «таблица маршрутизации» имеет разный смысл для мостов и для маршрутизаторов.
Маршрутизаторы требуют специальной адресации: им понятны только номера сетей (что позволяет им обращаться друг к другу) и адреса локальных плат сетевого адаптера. К удаленным компьютерам маршрутизаторы обращаться не могут.
Маршрутизатор, принимая пакеты, предназначенные для удаленной сети, пересылает их тому маршрутизатору, который обслуживает сеть назначения. В некотором смысле такой механизм передачи пакетов можно рассматривать как достоинство маршрутизаторов, потому что он позволяет:
• сегментировать большие сети на меньшие;
• создавать как бы барьер безопасности между сегментами;
• предотвращать широковещательный «шторм» (широковещательные сообщения не передаются).
Так как маршрутизаторы выполняют сложную обработку каждого пакета, они медленнее большинства мостов. Когда пакеты передаются от одного маршрутизатора к другому , адреса источника и получателя Канального уровня отсекаются , а затем создаются заново. Это позволяет маршрутизаотру направлять пакеты из сети TCP/IP Ethernet Серверу в сети TCP/IP Token Ring .
Пропуская только адресные сетевые пакеты, маршрутизаторы препятствуют проникновению в сеть некорректных пакетов. Таким образом, отсеивая некорректные и широковещательные пакеты, маршрутизаторы уменьшают нагрузку на сеть.
 |
Рисунок 69 - Маршрутизаторы взаимодействуют с другими маршрутизаторами, а не с удаленными компьютерами
Адрес узла назначения маршрутизаторы не проверяют — они «смотрят» только на адрес сети. Иначе говоря, маршрутизаторы пропускают информацию лишь в том случае, если известен адрес сети. Эта возможность — контролировать данные, передаваемые через маршрутизатор, — позволяет, во-первых, уменьшить трафик между сетями и, во-вторых, использовать его гораздо эффективнее, чем при наличии мое тов.
Ориентируясь на схему адресации маршрутизаторов, администраторы всегда могут разбить одну большую сеть на множество отдельных сетей, между которыми как барьер будут действовать маршрутизаторы: они не пропускают все пакеты подряд и обрабатывают далеко не каждый пакет. В результате значительно сокращается сетевой трафик и, как следствие, время ожидания пользователей.
Маршрутизируемые протоколы
С маршрутизаторами работают не все протоколы. Работающие с маршрутизаторами протоколы называются маршрутизируемыми. К ним относятся:
• DECnet:
• Internet Protocol (IP):
• Internetwork Packet Exchange (IPX);
• OSI;
• Xerox Network System (XNS);
• DDP (AppleTalk)'.
К немаршрутизируемым протоколам относятся:
• LAT (Local Area Transport — протокол корпорации Digital Equipment Corporation);
• NetBEUI.
Существуют маршрутизаторы, которые в одной сети способны работать с несколькими протоколами (например, с IP и IPX).
Выбор маршрута
В отличие от мостов, маршрутизаторы «умеют» не только использовать несколько активных маршрутов между сегментами локальных сетей, но и выбирать среди них оптимальный. Поскольку маршрутизаторы способны соединять сегменты с абсолютно разными схемами упаковки данных и методами доступа к среде, им зачастую доступны несколько каналов связи. Это значит, что. если какой-нибудь маршрутизатор перестанет работать, данные все равно продолжают передаваться — по другим маршрутам.
Маршрутизатор может «прослушивать» сеть и определять, какие ее части загружены сильнее. Он устанавливает также количество транзитов (hops) между сегментами сети. Используя эту информацию, маршрутизатор определяет маршрут передачи данных. Если один путь перегружен, он выберет альтернативный.
Подобно мостам, маршрутизаторы строят таблицы маршрутизации и используют их в алгоритмах маршрутизации (routing algorithm) — они описаны далее.
• OSPF (Open Shortest Path First) — алгоритм маршрутизации на основе состояния канала. Алгоритмы состояния канала управляют процессом маршрутизации и позволяют маршрутизаторам быстро реагировать на изменения в сети.
• RIP (Routing Information Protocol) — дистанционно-векторные алгоритмы маршрутизации. Протоколы TCP/IP и IPX поддерживаю! RIP.
• NPSP (NetWare Pink Services Protocol) — алгоритм маршрутизации на основе состояния канала. Протокол IPX поддерживает NLSP.
Типы маршрутизаторов