План: Коммуникационные элементы сетей

Сети ЭВМ: лекция 9
План:
 Коммуникационные
элементы сетей
(продолжение
–
мост,
коммутатор,
маршрутизатор, шлюз)
Мост и коммутатор
Мост (Bridge), а также его быстродействующий функциональный
аналог коммутатор (switch), делит общую среду передачи данных на
логические сегменты.
Логический сегмент образуется путем объединения нескольких
физических сегментов (отрезков кабеля) с помощью одного или
нескольких концентраторов. Для этого мост использует адреса
приемника и источника из заголовка канального уровня (data link)
принятого пакета – это физические адреса.
Если мост выполняет свои функции на подуровне контроля доступа
к среде передачи (MAC), то трансляция протоколов на канальном
уровне не применяется и используется «прозрачное соединение».
Мост зависит от типа локальной сети (IBM Token Ring, Ethernet) и
полностью прозрачен для протоколов, использующихся в
соединяемых сегментах.
Сети ЭВМ: лекция 9
Мост и коммутатор
Во время работы для каждого сегмента мост составляет список
адресов станций, расположенных в сегменте (по полю адреса
источника).
Сети ЭВМ: лекция 9
Мост и коммутатор
При обработке каждого пакета обычный мост сначала принимает
пакет, записывает его в буферную память, определяет сегмент, в
который он должен его ретранслировать, и только после этого
передает пакет в выбранный сегмент
Сети ЭВМ: лекция 9
Мост и коммутатор
Другой тип мостов "Translational bridging" (трансляционное
соединение) обеспечивает трансляцию между форматами и
принципами передачи различных типов сред (обычно Ethernet и
Token Ring).
Сети ЭВМ: лекция 9
Коммутатор
Разница между мостом и коммутатором состоит в том, что мост в
каждый момент времени может осуществлять передачу кадров
только между одной парой портов, а коммутатор одновременно
поддерживает потоки данных между всеми своими портами
Сети ЭВМ: лекция 9
Обработка кадров
То, как мост поступает с кадром, зависит от того, из какой сети кадр
получен и кому он адресуется:
1. Если отправитель и получатель находятся в одной сети, то кадр
отбрасывается.
2. Если отправитель и получатель находятся в разных сетях, то кадр
пересылается в сеть, через которую он может достигнуть получателя.
3. Если получатель неизвестен, то кадр рассылается во все
сопредельные сети
За простоту принципа работы прозрачного моста/коммутатора
приходится расплачиваться ограничениями на топологию сети,
построенной с использованием устройств данного типа - такие сети не
могут иметь замкнутых маршрутов - петель
Сети ЭВМ: лекция 9
Методы коммутации
Обычно различают четыре различные технологии: конфигурационную
коммутацию, коммутацию кадров, коммутацию ячеек и преобразование
между кадрами и ячейками.
Конфигурационная коммутация известна также как коммутация портов,
при этом конкретный порт на модуле коммутатора приписывается к
одному из внутренних сегментов сети
Коммутация кадров, или коммутация в локальной сети, использует
стандартные форматы кадров Ethernet (или Token Ring) - коммутируемый
Ethernet превращает сеть в совокупность независимых каналов.
Коммутация ячеек применяется в ATM. Использование небольших ячеек
фиксированной
длины
дает
возможность
создать
недорогие
высокоскоростные коммутирующие структуры на аппаратном уровне
Сети ЭВМ: лекция 9
Маршрутизатор
Маршрутизатор (Router) - устройство, соединяющее сети разного
типа, но использующие одну сетевую операционную систему или
протокол обмена данными.
Маршрутизатор выполняет свои функции на сетевом уровне,
поэтому он зависит от протоколов межсетевого обмена данными, но
не зависит от типа (стандарта) локальной сети.
Для межсетевого обмена протоколы сетевого уровня используют
логические адреса для определения каждой сети - Адрес Сети
(Network Address)
Сети ЭВМ: лекция 9
Два способа передвижения информации
Маршрутизация и объединение по мостовой схеме используют
различную информацию в процессе ее перемещения от
источника к месту назначения
Сети ЭВМ: лекция 9
Взаимодействие маршрутизаторов
Адреса станций
10
43
15
12
17
Локальная сеть ARCNET (В)
Сетевая операционная система
Net Ware
Протокол обмена данными IPX
Адрес сети: B
ROUTER
1
ФA-12,АСП-С, АП 15
ФА-13,АСП-С, АП 15
Адреса станций
13
Локальная сеть Ethernet (А)
Сетевая операционная система
Net Ware
Протокол обмена данными IPX
Адрес сети: A
17
ROUTER
2
ФА-15,АСП-С, АП
Локальная сеть TokenRing (С)
Сетевая операционная система
Net Ware
Протокол обмена данными IPX
Адрес сети: C
Сети ЭВМ: лекция 9
15
15
10
Сравнение
Мосты и коммутаторы неприемлемы для крупных сетей, поскольку
они пропускают широковещательный трафик и все пакеты с
неизвестными адресами
Маршрутизаторы вносят изменения в принятые кадры ЛВС и
передают их после обработки в сеть, где расположен адресат.
Маршрутизаторы имеют преимущества перед мостами с точки
зрения обработки широковещательного трафика, позволяя
изолировать его внутри одной ЛВС.
Маршрутизаторы зачастую не могут обеспечить потребностей
современных приложений с точки зрения обеспечения
пропускной способности и качества обслуживания
Сети ЭВМ: лекция 9
Компоненты маршрутизации
Маршрутизация включает в себя два основных компонента:
определение оптимальных маршрутов передачи данных и
транспортировка
информационых
групп
(пакетов)
через
объединенную сеть
Сети ЭВМ: лекция 9
Определение маршрута
Определение маршрута может базироваться на
различных показателях (или метриках) — величинах,
определяемых из алгоритмических вычислений по
отдельной переменной (например, длина маршрута) или
по комбинации показателей
Сети ЭВМ: лекция 9
Транспортировка (коммутация) пакетов
Алгоритмы коммутации сравнительно просты и в основном
одинаковы для большинства протоколов маршрутизации.
Получив определенным способом адрес роутера, хост-источник
отправляет пакет, адресованный специально в физический адрес
роутера (уровень МАС), однако с адресом протокола (сетевой
уровень) хоста пункта назначения
Сети ЭВМ: лекция 9
Объединенная сеть
Домен маршрутизации - это часть объединенной сети, находящейся под общим
административным управлением и регулируемой определенным набором
административных руководящих принципов
Сети ЭВМ: лекция 9
Шлюз
Шлюз (Gateway) - устройство, позволяющее организовать обмен
данными между сетевыми объектами, использующими различные
протоколы обмена данными.
Шлюз выполняет свои функции на уровнях выше сетевого. Он не
зависит от используемой передающей среды и сетевой операционной
системы, но зависит от используемых протоколов обмена данными.
Как правило, шлюз выполняет преобразования между какими-либо
двумя протоколами (например, NetWare - TCP/IP, DECnet - SNA и
т.п.).
Некоторые устройства, выполняющие функции шлюза, называют
Устройствами
О6служивания
Канала
или
Устройствами
О6служивания Цифрового Канала (Channel Service Unit/Digital
Service Unit -CSU/DSU).
Сети ЭВМ: лекция 9
Пример использования шлюза
Обмен данными между узлами,
протоколы обмена данными
использующими
различные
Файловый сервер
Протоколы обмена данными IPX / SPX
UNIX - host
Протоколы обмена данными TCP / IP
Рабочая станция
Протоколы IPX / SPX
Протоколы TCP / IP
Шлюз Net Ware / TCP / IP
Протоколы IPX / SPX
GATEWAY
Сети ЭВМ: лекция 9
Пример использования шлюза
Соединение двух сетей, использующих различные протоколы
обмена данными. Шлюз дополнительно выполняет функции
маршрутизатора
GATEWAY
Локальная сеть Ethernet
Протоколы обмена данными TCP /
IP
Адрес сети: А
Сети ЭВМ: лекция 9
Локальная сеть Token Ring
Протоколы обмена данными IPX /
SPX
Адрес сети: B
Пример использования шлюза
Соединение нескольких сетей с использованием протокола Х.25
Протокол обмена
данными Х 25
GATEWAY
GATEWAY
Локальная сеть ARCNET
Сетевая операционная система
Net Ware
Протоколы обмена данными IPX /
SPX
Локальная сеть Ethernet
Сетевая операционная система
Net Ware
Протоколы обмена данными IPX /
SPX
GATEWAY
Сети ЭВМ: лекция 9