Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Учебное пособие Основы передачи дискретных сообщений - файл 1.doc


Учебное пособие Основы передачи дискретных сообщений
скачать (4581 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc4581kb.15.12.2011 14:12скачать

1.doc

1   2   3   4   5   6   7
^

Глава 7 АППАРАТУРА ДАННЫХ МЕЖСЕТЕВОГО ОБМЕНА



К аппаратуре данных межсетевого обмена относятся: сетевые адаптеры, повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы.
^

7.1 Сетевые адаптеры




Рисунок 6.15- Структурная схема сетевого адаптера

Преобразуют пакеты данных в сигналы для передачи по сети. В ходе изготовления фирмой-изготовителем каждому сетевому адаптеру присваивается физический адрес, который заносится в специальную микросхему, устанавливаемую на плате адаптера. В большинстве сетевых адаптеров MAC-адрес зашивается в ПЗУ. Когда адаптер инициализируется, этот адрес копируется в оперативную память компьютера. Поскольку MAC-адрес определяется сетевым адаптером, то при замене адаптера изменится и физический адрес компьютера; н будет соответствовать MAC-адресу нового сетевого адаптера.

Сетевые адаптеры предназначены для сопряжения сетевых устройств со средой передач в соответствии с принятыми правилами обмена информацией. Сетевым устройством может быть компьютер пользователя, сетевой сервер, рабочая станция и т.д.. Набор выполняемых сетевым адаптером функций зависит от конкретного сетевого протокола. Сетевой адаптер и в физическом и логическом смысле находится между устройством и сетевой средой, его функции можно разделить на функции сопряжения с сетевым устройством и функции обмена с сетью.

Если в качестве сетевого устройства выступает компьютер, то связь с сетевой средой можно организовать двумя способами: через системную магистраль (шину) или через внешние интерфейсы (параллельные или последовательные порты). Наиболее распространенными являются способ сопряжения через шину (в основном ISA или PCI). При этом адаптер буферизует данные, поступающие с системной магистрали, и вырабатывает внутренние вырабатывающие сигналы.

Сетевые функции могут перераспределяться между адаптером и компьютером. Чем больше функций выполняет компьютер, тем проще функциональная схема адаптера.

Адаптеры Ethernet - плата, которая вставляется в свободный слот материнской платы компьютера. Чаще всего адаптеры Ethernet имеют для связи с сетью два внешних разъема: для каждого кабеля (разъем BNC) и для кабеля на витой паре.
7.2 Повторители

Данные перед отправкой в сеть преобразуются в последовательность электрических или световых импульсов, которые перемещаются в среде передачи данных (Рис. 6.16). Эти импульсы называются сигналами. Когда сигналы покидают передающую станцию они чёткие и легко распознаются. Чем длиннее кабель, тем сильнее затухает и ухудшается сигнал.

Рисунок 6.16 - Повторитель в локальной сети

Повторители позволяют увеличить протяжённость сети, гарантируя, что сигнал будет распознан принимающими устройствами.

Болельщик на стадионе во время футбольного матча, он голоден. В соседнем секторе видит продавца арахиса и пытается выяснить цену. Однако, продавец находится далеко и не может разобрать слов. Болельщик снова повторяет свой вопрос. В этот момент человек, сидящий на полпути между болельщиком и продавцом, слышит вопрос и передаёт его продавцу. Поскольку человек находится недалеко от продавца и повторяет сообщение довольно громко, продавец может без труда расслышать вопрос. В этой аналогии человек, сидящий между продавцом арахиса и болельщиком, играет роль повторителя, а сообщение болельщика - роль сигнала, движущегося по носителю.
^

Использование повторителя для увеличения числа узлов в сети


При организации сетей общей проблемой является большое количество устройств, подключаемых к сети. Сигналы ухудшаются и становятся более слабыми, поскольку каждое устройство, подключенное к сети, становится причиной небольшого ослабления сигнала. Т.к. сигнал проходит через слишком большое количество рабочих станций или узлов, он может оказаться настолько ослаблённым, что принимающее устройство не сможет его распознать. Повторители принимают ослабленный сигнал, очищают его от помех, усиливают и отправляют дальше в сеть. Благодаря этому появляется возможность увеличить число узлов в сети [7].

7.3 Концентраторы


В локальных сетях каждая станция подключается с помощью некой передающей среды. Как правило, у каждого файл-сервера имеется только один сетевой адаптер. Как результат, непосредственное подключение всех рабочих станций к файл-серверу невозможно. Чтобы решить эту проблему, в сетях используются концентраторы (самые распространенные сетевые устройства). Схема показана на рисунке 6.17.



Рисунок 6.17- Концентратор в локальной сети
Термин концентратор используется вместо термина повторителя, когда речь идёт об устройстве, которое служит центром сети.

Особенности концентраторов:

  • усиливает сигналы;

  • распространяют сигналы в сети;

  • не выполняют фильтрацию;

  • не занимаются маршрутизацией и коммутацией;

  • используются как точки концентрации в сети.

Концентратор можно представить как устройство, которое содержит множество независимых, но связанных между собой модулей сетевого преобразования.

В локальных сетях концентраторы ведут себя как мультипортовые повторители. Используются, чтобы разделить сетевые носители и облегчить множественное подключение.

Каждый концентратор выполняет некоторую основную функцию, определенную в соответствующем протоколе той технологии, которую он поддерживает. Хотя эта функция достаточно детально определена в стандарте технологии, при ее реализации концентраторы разных производителей могут отличаться такими деталями, как количество портов, поддержка нескольких типов кабелей и т. п.

Кроме основной функции концентратор может выполнять некоторое количество дополнительных функций, которые либо в стандарте вообще не определены, либо являются факультативными. Например, концентратор Token Ring может выполнять функцию отключения некорректно работающих портов и перехода на резервное кольцо, хотя в стандарте такие его возможности не описаны. Концентратор оказался удобным устройством для выполнения дополнительных функций, облегчающих контроль и эксплуатацию сети.

Недостатком использования концентратора является то, что он не может фильтровать сетевой трафик.

Фильтрацией - называется процесс, в ходе которого в сетевом трафике контролируются определенные характеристики, адрес источника, адрес получателя или протокол, и на основании установленных критериев принимается решение-пропустить трафик дальше или игнорировать его. В концентраторе данные, поступившие на один порт, передаются дальше на все порты. Концентратор передает данные во все участки или сегменты сети, независимо от того, должны они отправляться или нет.

Если одновременно пытаются передавать несколько узлов, то возникает конфликт. В этом случае данные от разных устройств сталкиваются друг с другом и повреждаются. Область сети, в пределах которой сформировался пакет данных и возник конфликт, называют доменом конфликта. Одним из методов решения проблемы слишком большого трафика и большого числа конфликтов в сети является использование мостов [7].
^

7.4 Мосты, типы мостов


Мосты – это устройства, объединяющие между собой 2 похожие сети. Их задачей является передача пакетов данных из одной сети в другую и наоборот. Описываются протоколами сетевого уровня OSI. Регулируют трафик между сетями, использующими одинаковые протоколы передачи данных на сетевом и выше уровнях, выполняя фильтрацию информационных пакетов в соответствии с адресами получателей. Мост может соединить сети разных топологий, но работающих под управлением однотипных сетевых операционных систем. Сети, объединенные мостами становятся одной сетью и имеют один сетевой адрес.

Мосты бывают локальными и удаленными. Локальные соединяют сети , расположенные на ограниченной территории в пределах уже существующей системы. Удаленные соединяют сети, разнесенные территориально с использованием каналов связи и модемов.

Локальные мосты делятся на внутренние и внешние. Внутренние располагаются на одном ПК и совмещают функцию моста с функцией абонентской ЭВМ. Внешние предусматривают использование для функций моста отдельного ПК со специальным программным обеспечением.

Существует несколько типов мостов:

- прозрачные мосты;

- мосты с маршрутизацией от источника;

- транслирующие мосты;

- инкапсулирующие.

^ Прозрачный мост.

Прозрачные мосты самостоятельно строят специальную адресную таблицу, на основании которой можно решить, нужно передавать пришедший кадр в какой-либо другой сегмент или нет. Алгоритм прозрачного моста не зависит от технологии локальной сети, в которой устанавливается мост. Прозрачный мост строит свою адресную таблицу на основании пассивного наблюдения за трафиком, циркулирующим в подключенных к его портам сегментах. При этом мост учитывает адреса источников кадров данных, поступающих на порты моста. По адресу источника кадра мост делает вывод о принадлежности этого узла тому или иному сегменту сети. Рассмотрим процесс автоматического создания адресной таблицы моста и ее использования на примере простой сети, представленной на рисунке.



Рисунок 6.18- Принцип работы прозрачного моста

Мост соединяет два логических сегмента. Сегмент 1 составляют компьютеры, подключенные с помощью одного отрезка коаксиального кабеля к порту 1 моста, а сегмент 2 - компьютеры, подключенные с помощью другого отрезка коаксиального кабеля к порту 2 моста. Каждый порт моста работает как конечный узел своего сегмента за одним исключением - порт моста не имеет собственного МАС - адреса. Порт моста работает в так называемом неразборчивом режиме захвата пакетов, когда все поступающие на порт пакеты запоминаются в буферной памяти. Так как в буфер записываются все пакеты, то адрес порта мосту не нужен.

В исходном состоянии мост ничего не знает о том, компьютеры с какими МАС - адресами подключены к каждому из его портов. Поэтому в этом случае мост просто передает любой захваченный и буферизованный кадр на все свои порты за исключением того, от которого этот кадр получен. В нашем примере у моста только два порта, поэтому он передает кадры с порта 1 на порт 2, и наоборот. Одновременно с передачей кадра на все порты мост изучает адрес источника кадра и делает новую запись о его принадлежности в своей адресной таблице, которую также называют таблицей фильтрации или маршрутизации. Например, получив на свой порт 1 кадр от компьютера 1, мост делает первую запись в своей адресной таблице: МАС - адрес 1 - порт 1. После того как мост прошел этап обучения, он может работать более рационально. При получении кадра, направленного, например, от компьютера 1 компьютеру 3, он просматривает адресную таблицу на предмет совпадения ее адресов с адресом назначения 3. Поскольку такая запись есть, то мост выполняет второй этап анализа таблицы - проверяет, находятся ли компьютеры с адресами источника (в нашем случае - это адрес 1) и адресом назначения (адрес 3) в одном сегменте. Так как в нашем примере они находятся в разных сегментах, то мост выполняет операцию продвижения кадра - передает кадр на другой порт, предварительно получив доступ к другому сегменту. Если бы оказалось, что компьютеры принадлежат одному сегменту, то кадр просто был бы удален из буфера и работа с ним на этом бы закончилась. Такая операция называется фильтрацией. Если же адрес назначения неизвестен, то мост передает кадр на все свои порты, кроме порта - источника кадра, как и на начальной стадии процесса обучения. Процесс обучения моста никогда не заканчивается.
^ Мосты с маршрутизацией от источника.

Мосты с маршрутизацией от источника( SR-мосты ) применяются для соединения колец Token Ring и FDDI, хотя для этих же целей могут использоваться и прозрачные мосты. Маршрутизация от источника основана на том, что станция-отправитель помещает в посылаемый в другое кольцо кадр всю адресную информацию о промежуточных мостах и кольцах, которые должен пройти кадр перед тем, как попасть в кольцо, к которому подключена станция-получатель. Настоящей маршрутизации в строгом понимании этого термина здесь нет, так как мосты и станции по-прежнему используют для передачи кадров данных только информацию МАС - уровня, а заголовки сетевого уровня для мостов данного типа по-прежнему остаются неразличимой частью поля данных кадра.

Сеть состоит из трех колец, соединенных тремя мостами. Для задания маршрута кольца и мосты имеют идентификаторы. SR-мосты не строят адресную таблицу, а при продвижении кадров пользуются информацией, имеющейся в соответствующих полях кадра данных.

frame39

При получении каждого пакета SR-мосту нужно только просмотреть поле маршрутной информации на предмет наличия в нем своего идентификатора. И если он там присутствует и сопровождается идентификатором кольца, которое подключено к данному мосту, то в этом случае мост копирует поступивший кадр в указанное кольцо. В противном случае кадр в другое кольцо не копируется. В любом случае исходная копия кадра возвращается по исходному кольцу станции-отправителю, с уведомлением что кадр был получен станцией назначения (в данном случае передан мостом в другое кольцо).

Достоинства: Более рациональные маршруты, проще и дешевле ( не надо строить таблицы фильтрации ), более высокая скорость ( не надо просматривать таблицы фильтрации ).

Недостатки: Более дорогие сетевые адаптеры которые принимающие участие в маршрутизации, сеть непрозрачна ( кольца имеют номера ), увеличивается трафик за счет широковещательных пакетов.

Наличие двух возможных алгоритмов работы мостов - от источника и в прозрачном режиме - создает трудности для построения сложных сетей Token Ring. Мосты, работающие от источника, не могут поддерживать сегменты, рассчитанные на работу в прозрачном режиме, и наоборот. До некоторого времени эта проблема решалась двумя способами. Один способ заключался в использовании во всех сегментах либо только маршрутизации от источника, либо только прозрачных мостов. Другим способом была установка маршрутизаторов. Сегодня имеется третье решение. Оно основано на стандарте, который позволяет объединить обе технологии работы моста в одном устройстве. Этот стандарт, называемый SRT, позволяет мосту работать в любом режиме. Мост просматривает специальные флаги в заголовке кадров Token Ring и автоматически определяет, какой из алгоритмов нужно применить.
^ Транслирующие мосты.

Это специальная форма прозрачного моста для объединения сетей с разными протоколами на канальном и физическом уровнях.

Рисунок 6.20- Схема транслирующего моста
Этот мост объединяет сети путем манипуляции конвертами, приходящими из сети. Конверты сетей Ethernet, Token Ring, FDDI одинаковы. Но трудность в том, что в разные сети поступают пакеты разной длины. Поскольку транслирующий мост не может разбивать пакеты на части, каждое сетевое устройство должно быть сконфигурировано для передачи пакетов с одинаковой длиной.
^ Инкапсулирующие мосты.

Данные мосты объединяют сети с одинаковыми протоколами физического уровня Ethernet через сеть с отличными протоколами.



Рисунок 6.21 - Схема инкапсулирующегоего моста
В отличии от транслирующих мостов инкапсулирующие вкладывают полученные пакеты внутрь другого конверта, который используется в магистральной сети. Затем передает его по этой магистрали другим мостам для доставки в место назначения [7].

Работа моста при передаче от сегмента А в сегмент Б.

- мост1 , используя протоколы канального и физического уровня, считывает из заголовков пакетов, передаваемых по сегменту А адрес назначения. Вкладывает все пакеты, адресованные другим сетям, в конверты сети FDDI, адресованные всем мостам магистрали и посылает этот конверт по магистрали.

- мост 2 получив конверт, раскрывает его и сравнивает адрес назначения со своей базой адресов. Если адрес не для этой сети, то пропускает конверт дальше.

- мост 3 получив конверт, раскрывает его и сравнивает адрес назначения со своей базой адресов. Т.к. адрес назначения находится в его сети, мост достает пакеты из конверта и отправляет их по назначению.

- мост 4 производит такие же действия, что и мост 2.

- мост 1 удаляет конверт из сети FDDI.

7.5 Коммутаторы

Основным назначением коммутаторов является прием, анализ и отправка данных по выбранному направлению.

Коммутатор и мост - это функциональные близнецы. Оба эти устройства продвигают кадры на основании одних и тех же алгоритмов: алгоритм прозрачного моста, либо алгоритм моста с маршрутизацией от источника. Эти стандарты были разработаны задолго до появления первого коммутатора, поэтому в них используется термин «мост». Основное отличие коммутатора от моста заключается в том, что мост обрабатывает кадры последовательно, а коммутатор - параллельно. Это связано с тем, что мосты появились в те времена, когда сеть делили на небольшое количество сегментов, а межсегментный трафик был небольшим. Сеть чаще всего делили на два сегмента.

При разделении сети на большое количество сегментов - классические мосты перестали справляться с работой. Эффективным оказалось решение, которое и «породило» коммутаторы: для обслуживания потока, поступающего на каждый порт, в устройство ставился отдельный специализированный процессор, который реализовывал алгоритм моста. По сути, коммутатор - это мультипроцессорный мост, способный параллельно продвигать кадры сразу между всеми парами своих портов.

Постепенно коммутаторы вытеснили из локальных сетей классические однопроцессорные мосты. Основная причина этого - очень высокая производительность, с которой коммутаторы передают кадры между сегментами сети. Кроме того постепенно коммутаторы вобрали в себя многие дополнительные функции, которые появлялись в результате развития сетевых технологий. К этим функциям относятся, например, поддержка виртуальных сетей (VLAN), приоритезация трафика, использование магистрального порта по умолчанию и т. п.

Сегодня мосты по-прежнему работают в сетях, но только на достаточно медленных глобальных связях между двумя удаленными локальными сетями. Такие мосты называются удаленными.

Технология коммутации сегментов Ethernet при помощи коммутаторов была предложена фирмой Kalpana в 1990 году в ответ на растущие потребности в повышении пропускной способности связей высокопроизводительных серверов с сегментами рабочих станций.


Каждый из 8 портов 10Base-T обслуживается одним процессором пакетов Ethernet - ЕРР. Системный модуль координирует работу всех про­цессоров ЕРР. Системный модуль ведет об­щую адресную таблицу коммутатора и обеспечивает управление коммутатором по протоколу SNMP. Для передачи кадров между портами используется коммутационная матри­ца, подобная тем, которые работают в телефонных коммутаторах. Коммутационная матрица работает по прин­ципу коммутации каналов. Для 8 портов мат­ри­ца может обеспечить 8 одновременных внутренних каналов при полудуплексном режиме работы портов и 16 - при полнодуплексном, когда передатчик и приемник каждого порта работают независимо друг от друга.

При поступлении кадра в какой-либо порт процессор ЕРР считывает адрес назначения. Затем процессор сразу же принимает решение о передаче пакета. Для этого он просматривает свой собственный кэш адресной таблицы, а если не находит там нужного адреса, обращается к системному модулю, который работает в многозадачном режиме, параллельно обслуживая запросы всех процессоров ЕРР. Системный модуль производит просмотр общей адресной таблицы и возвращает процессору найденную строку, которую тот буферизует в своем кэше для последующего использования.

После нахождения адреса назначения процессор ЕРР знает, что нужно дальше делать с поступающим. Если кадр нужно отфильтровать, процессор просто прекращает записывать в буфер байты кадра, очищает буфер и ждет поступления нового кадра.

Если же кадр нужно передать на другой порт, то процессор обращается к коммутационной матрице и пытается установить в ней путь, связывающий его порт с портом, через который идет маршрут к адресу назначения. Коммутационная матрица может это сделать только в том случае, когда порт адреса назначения в этот момент свободен, то есть не соединен с другим портом.

Если же порт занят, то, как и в любом устройстве с коммутацией каналов, матрица в соединении отказывает. В этом случае кадр полностью буферизуется процессором входного порта, после чего процессор ожидает освобождения выходного порта и образования коммутационной матрицей нужного пути.

После того как нужный путь установлен, в него направляются байты кадра, которые принимаются процессором выходного порта. Как только процессор выходного порта получает доступ к подключенному к нему сегменту, байты кадра сразу же начинают передаваться в сеть. Данный вид обработки кадра называется обычной обработкой с полной буферизацией.

Однако главной причиной повышения производительности сети при использовании коммутатора является параллельная обработка нескольких кадров.

Так как главное достоинство коммутатора, благодаря которому он завоевал очень хорошие позиции в локальных сетях, это его высокая производительность, то разработчики коммутаторов стараются выпускать так называемые неблокирующие модели коммутаторов.

^ Неблокирующий коммутатор - это такой коммутатор, который может передавать кадры через свои порты с той же скоростью, с которой они на них поступают.

Удобство использования коммутатора состоит еще и в том, что это самообучающееся устройство и, если администратор не нагружает его дополнительными функциями, конфигурировать его не обязательно - нужно только правильно подключить разъемы кабелей к портам коммутатора, а дальше он будет работать самостоятельно и эффективно выполнять поставленную перед ним задачу повышения производительности сети.

Типы коммутаторов.

Несмотря на то, что в коммутаторах работают известные и хорошо отработанные алгоритмы прозрачных мостов и мостов с маршрутизацией от источника, существует большое разнообразие моделей коммутаторов. Они отличаются как внутренней организацией, так и набором выполняемых дополнительных функций, таких как трансляция протоколов, поддержка алгоритма покрывающего дерева, образование виртуальных логических сетей и ряда других.

По технической реализации коммутаторы делятся:

1. ^ Коммутатор на центральном процессоре общего назначения.



Для связи с интерфейсными портами I/O используется внутренняя скоростная шина.

Основным недостатком таких коммутаторов была их низкая скорость. Универсальный процессор никак не мог справиться с большим объемом специализированных операций по пересылке кадров между интерфейсными модулями.
2. ^ Коммутатор на основе коммутационной матрицы.

Коммутационная матрица обеспечивает основной и самый быстрый способ взаимодействия процессоров портов. Однако реализация матрицы возможна только для определенного числа портов, причем сложность схемы возрастает пропорционально квадрату количества портов коммутатора.



Входные блоки процессоров портов на основании просмотра адресной таблицы коммутатора определяют по адресу назначения номер выходного порта. Эту информацию они добавляют к байтам исходного кадра в виде специального ярлыка - тэга. Матрица состоит из трех уровней двоичных переключателей, которые соединяют свой вход с одним из двух выходов в зависимости от значения бита тэга. Переключатели первого уровня управляются первым битом тэга, второго - вторым, а третьего - третьим.

Матрица может быть реализована и по-другому, на основании комбинационных схем другого типа, но ее особенностью все равно остается технология коммутации физических каналов.

Недостатки: 1. Отсутствие буферизации данных внутри коммутационной матрицы - если составной канал невозможно пос­тро­ить из-за занятости выходного порта или промежуточного ком­мутационного элемента, то дан­ные должны накапливаться в их источнике, в данном случае - во входном блоке порта, принявшего кадр. 2. Сложность наращивания числа коммутиру­емых портов.

Достоинства - высокая скорость ком­мутации и регулярная структура, которую удобно реализовывать в интегральных микросхемах
3. ^ Коммутаторы с общей шиной.

В коммутаторах с общей шиной процессоры портов связывают высокоскоростной шиной, используемой в режиме разделения времени. Чтобы шина не блокировала работу коммутатора, ее производительность должна равняться по крайней мере сумме производительности всех портов коммутатора.



Кадр должен передаваться по шине небольшими частями, по нескольку байт, чтобы передача кадров между несколькими портами происходила в псевдопараллельном режиме, не внося задержек в передачу кадра в целом. Размер такой ячейки данных определяется производителем коммутатора. Входной блок процессора помещает в ячейку, переносимую по шине, тэг, в котором указывает номер порта назначения. Каждый выходной блок процессора порта содержит фильтр тэгов, который выбирает тэги, предназначенные данному порту.

Шина, так же как и коммутационная матрица, не может осуществлять промежуточную буферизацию, но так как данные кадра разбиваются на небольшие ячейки, то задержек с начальным ожиданием доступности выходного порта в такой схеме нет - здесь работает принцип коммутации пакетов, а не каналов.
4. Коммутаторы с разделяемой памятью.

Рисунок 6.25 - Схема коммутаторы с разделяемой памятью
Входные блоки процессоров портов соединяются с переключаемым входом разделяемой памяти, а выходные блоки этих же процессоров соединяются с переключаемым выходом этой памяти. Переключением входа и выхода разделяемой памяти управляет менеджер очередей выходных портов. В разделяемой памяти менеджер организует несколько очередей данных, по одной для каждого выходного порта. Входные блоки процессоров передают менеджеру портов запросы на запись данных в очередь того порта, который соответствует адресу назначения пакета. Менеджер по очереди подключает вход памяти к одному из входных блоков процессоров и тот переписывает часть данных кадра в очередь определенного выходного порта. По мере заполнения очередей менеджер производит также поочередное подключение выхода разделяемой памяти к выходным блокам процессоров портов, и данные из очереди переписываются в выходной буфер процессора.

Память должна быть достаточно быстродействующей для поддержания скорости переписи данных между N портами коммутатора. Применение общей буферной памяти, гибко распределяемой менеджером между отдельными портами, снижает требования к размеру буферной памяти процессора порта.
5. ^ Комбинированные коммутаторы.

У каждой из описанных архитектур есть свои преимущества и недостатки, поэтому часто в сложных коммутаторах эти архитектуры применяются в различных комбинациях друг с другом.
В конструктивном исполнении коммутаторы делятся на следующие типы:

1. Автономные коммутаторы с фиксированным количеством портов. Используются в основном для организации небольших рабочих групп;

2. Модульные коммутаторы на основе шасси. Используются на магистральных сетях.

3. коммутаторы с фиксированным количеством портов, собираемые в стек. Это коммутаторы, которые могут работать автономно, так как выполнены в отдельном корпусе, но имеют специальные интерфейсы, которые позволяют их объединять в общую систему, работающую как единый коммутатор (образуют стек). Обычно такой специальный интерфейс представляет собой высокоскоростную шину. Стековые коммутаторы применяются для создания сетей рабочих групп и отделов.
Дополнительные функции коммутаторов:

Наиболее распространенные дополнительные функции коммутаторов, которые поддерживаются большинством производителей коммуникационного оборудования.

1. ^ Поддержка алгоритма Алгоритма покрывающего дерева - (STA) позволяет коммутаторам автоматически определять древовидную конфигурацию связей в сети при произвольном соединения портов между собой.

2. ^ Трансляция протоколов канального уровня. Коммутаторы могут выполнять трансляцию одного протокола канального уровня в другой, например Ethernet в FDDI, Fast Ethernet в Token Ring и т. п. При этом они работают по тем же алгоритмам, что и транслирующие мосты.

3. ^ Возможности коммутаторов по фильтрации трафика. Многие коммутаторы позволяют администраторам задавать дополнительные условия фильтрации кадров наряду со стандартными условиями их фильтрации в соответствии с информацией адресной таблицы. Пользовательские фильтры предназначены для создания дополнительных барьеров на пути кадров, которые ограничивают доступ определенных групп пользователей к определенным службам сети.

4.^ Приоритетная обработка кадров. Коммутатор обычно ведет для каждого входного и выходного порта не одну, а несколько очередей, причем каждая очередь имеет свой приоритет обработки. При этом коммутатор может быть сконфигурирован, например, так, чтобы передавать один низкоприоритетный пакет на каждые 10 высокоприоритетных пакетов.
^ Логическая структуризация сетей при помощи коммутаторов и мостов.

Под логической структуризацией сети понимается разбиение общей разделяемой среды на логические сегменты, которые представляют самостоятельные разделяемые среды с меньшим количеством узлов. Сеть, разделенная на логические сегменты, обладает более высокой производительностью и надежностью, т.к. для сетей с общей разделяемой средой существует ряд ограничений. Взаимодействие между логическими сегментами организуется с помощью мостов и коммутаторов.

При построении небольших сетей, состоящих из 5-30 узлов возможно использование общей разделяемой среды. Хотя использование стандартных технологий на разделяемых средах передачи данных приводит к экономичным и эффективным решениям. Эффективность разделяемой среды для небольшой сети проявляется в первую очередь в следующих свойствах:

- простой топологии сети, допускающей легкое наращивание числа узлов (в небольших пределах);

- отсутствии потерь кадров из-за переполнения буферов коммуникационных устройств, так как новый кадр не передается в сеть, пока не принят предыдущий ;

- простоте протоколов, обеспечившей низкую стоимость сетевых адаптеров, повторителей и концентраторов.

Но средние и крупные сети, насчитывающие от десятков до тысяч узлов, не могут быть построены на основе одной разделяемой среды даже такой скоростной технологии, как Gigabit Ethernet. И не только потому, что практически все технологии ограничивают количество узлов в разделяемой среде: все виды семейства Ethernet - 1024 узлами, Token Ring - 260 узлами, a FDDI - 500 узлами. Даже укладываясь в эти нормы, сеть будет работать неэффективно( повторная передача кадров, которые вызывают коллизии) на одной разделяемой среде.

Основные недостатки сети на одной разделяемой среде начинают проявляться при превышении некоторого порога количества узлов, подключенных к разделяемой среде, и состоят в следующем. Даже та доля пропускной способности разделяемого сегмента, которая должна в среднем доставаться одному узлу (то есть, например, 10/N Мбит/с для сегмента Ethernet с N компьютерами), очень часто узлу не достается. Причина заключается в случайном характере метода доступа к среде, используемом во всех технологиях локальных сетей.

Для сети Ethernet трафик, который она должна передать, равен сумме интенсивностей трафика, генерируемого каждым узлом сети. Количество узлов, при которых коэффициент использования сети начинает приближаться к опасной границе, зависит от типа функционирующих в узлах приложений( текстовые документы, мультимедиа и т.д.). При повышении интенсивности генерируемого узлами трафика сеть все больше времени начинает проводить неэффективно, повторно передавая кад­ры, которые вызвали коллизию. При возрастании интенсивности генериру­емого трафика до такой величины, когда коэффициент использования сети приближается к 1, вероятность стол­кновения кадров настолько увеличи­вается, что практически любой кадр, который какая-либо станция пытается передать, сталки­вается с другими кадрами, вызывая коллизию. Сеть перестает передавать полезную пользовательскую информацию и работает «на себя», обрабатывая коллизии (поэтому сегменты Ethernet рекомендуется загружать до 30%).

Поэтому ограничения, связанные с возникающими коллизиями и большим временем ожидания доступа при значительной загрузке разделяемого сегмента, оказываются более серьезными, чем ограничение на максимальное количество узлов. В результате даже сеть средних размеров трудно построить на одном разделяемом сегменте так, чтобы она работала эффективно при изменении интенсивности генерируемого станциями трафика. Кроме того, при использовании разделяемой среды проектировщик сети сталкивается с жесткими ограничениями максимальной длины сети, которые для всех технологий лежат в пределах нескольких километров, и только технология FDDI позволяет строить локальные сети, длина которых измеряется десятками километров.

Ограничения, возникающие из-за использования общей разделяемой среды, можно преодолеть, разделив сеть на несколько разделяемых сред, и соединив отдельные сегменты сети такими устройствами, как мосты, коммутаторы или маршрутизаторы.

Перечисленные устройства передают кадры с одного своего порта на другой, анализируя адрес назначения, помещенный в этих кадрах. Мосты и коммутаторы выполняют операцию передачи кадров на основе плоских адресов канального уровня, то есть МАС - адресов, а маршрутизаторы - на основе номера сети. При этом единая разделяемая среда, созданная концентраторами (или в предельном случае - одним сегментом кабеля), делится на несколько частей, каждая из которых присоединена к порту моста, коммутатора или маршрутизатора.

Сеть делится на логические сегменты или сеть подвергается логической структуризации. Деление сети на логические сегменты приводит к тому, что нагрузка, приходящаяся на каждый из вновь образованных сегментов, почти всегда оказывается меньше, чем нагрузка, которую испытывала исходная сеть. Следовательно, уменьшаются вредные эффекты от разделения среды: снижается время ожидания доступа, интенсивность коллизий. После разделения сети на сегменты нагрузка каждого сегмента изменилась. При ее вычислении теперь нужно учитывать только внутрисегментный трафик, то есть трафик кадров, которые циркулируют между узлами одного сегмента, а также межсегментный трафик, который либо направляется от узла данного сегмента узлу другого сегмента, либо приходит от узла другого сегмента в узел данного сегмента. Внутренний трафик другого сегмента теперь нагрузку на данный сегмент не создает.

Большинство крупных сетей разрабатывается на основе структуры с общей магистралью, к которой через мосты и маршрутизаторы присоединяются подсети. Эти подсети обслуживают различные отделы. Подсети могут делиться и далее на сегменты, предназначенные для обслуживания рабочих групп.

В общем случае деление сети на логические сегменты повышает производительность сети (за счет разгрузки сегментов), а также гибкость построения сети, увеличивая степень защиты данных, и облегчает управление сетью.
1   2   3   4   5   6   7



Скачать файл (4581 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации