Сервер поддерживается Центром Информационных Технологий (095) 932-9212, 932-9213, 939-0783 E-mail: info@citforum.ru
Сервер Информационных Технологий содержит море(!) аналитической информации

Глава 3. Основы объединения сетей с помощью мостов.

Биографическая справка

Серийное изготовление мостов началось в начале 1980гг. В то время, когда они появились, мосты о'единяли гомогенные сети, делая возможным прохождение пакетов между ними. В последнее время об'единение различных сетей с помощью мостов также было определено и стандартизировано.

На первый план выдвинулись несколько видов об'единений с помощью мостов. В окружениях Ethernet в основном встречается "transparent bridging" (прозрачное соединение). В окружениях Token Ring в первую очередь используется "Source-route bridging" (соединение маршрут- источник). "Translational bridging" (трансляционное соединение) обеспечивает трансляцию между форматами и принципами передачи различных типов сред (обычно Ethernet и Token Ring). "Source-route transparent bridging" (прозрачное соединение маршрут-источник) об'единяет алгоритмы прозрачного соединения и соединения маршрут- источник, что позволяет передавать сообщения в смешанных окружениях Ethernet/Token Ring.

Уменьшающиеся цены на роутеры и введение во многие из них возможности соединять по мостовой схеме, сделанное в последнее время, значительно сократило долю рынка чистых мостов. Те мосты, которые уцелели, обладают такими характеристиками, как сложные схемы фильтрации, псевдоинтеллектуальный выбор маршрута и высокая производительность. В то время как в конце 1980гг шли бурные дебаты о преимуществах соединения с помощью мостов в сравнении с роутерами, в настоящее время большинство пришло к выводу, что часто оба устройства необходимы в любой полной схеме об'единения сетей.

Сравнение устройств для объединения сетей

Устройства об'единения сетей обеспечивают связь между сегментами локальных сетей (LAN). Существуют 4 основных типа устройств об'единения сетей: повторители, мосты, роутеры и межсетевые интерфейсы. Эти устройства в самом общем виде могут быть дифференцированы тем уровнем "Межсоединений Открытых Систем" (OSI), на котором они устанавливают соединение между LAN. Повторители соединяют LAN на Уровне 1 OSI; мосты соединяют LAN на Уровне 2; роутеры соединяют LAN на Уровне 3; межсетевые интерфейсы соединяют LAN на Уровнях 4-7. Каждое устройство обеспечивает функциональные возможности, соответствующие своему уровню, а также использует функциональные возможности всех более низких уровней. Эта положение иллюстрируется графически на Рис. 3-1.

Основы технологии объединения сетей

Уровень, на котором находит применение об'единение с помощью мостов (называемый канальным уровнем), контролирует поток информации, обрабатывает ошибки передачи, обеспечивает физическую (в отличие от логической) адресацию и управляет доступом к физической среде. Мосты обеспечивают выполнение этих функций путем поддержки различных протоколов канального уровня, которые предписывают определенный поток информации, обработку ошибок, адресацию и алгоритмы доступа к носителю. В качестве примеров популярных протоколов канального уровня можно назвать Ethernet, Token Ring и FDDI.

Мосты - несложные устройства. Они анализируют поступающие фреймы, принимают решение о их продвижении, базируясь на информации, содержащейся в фрейме, и пересылает их к месту назначения. В некоторых случаях (например, при об'единении "источник-маршрут") весь путь к месту назначения содержится в каждом фрейме. В других случаях (например, прозрачное об'единение) фреймы продвигаются к месту назначения отдельными пересылками, по одной за раз. Дополнительная информация по соединению источник-маршрут и прозрачному соединению приведена соответственно в главе 30 "Соединение по мостовой схeмe Источник-Маршрут" и главе 29 "Прозрачное об'единение с помощью мостов".

Основным преимуществом об'единения с помощью мостов является прозрачность протоколов верхних уровней. Т.к. мосты оперируют на канальном уровне, от них не требуется проверки информации высших уровней. Это означает, что они могут быстро продвигать трафик, представляющий любой протокол сетевого уровня. Обычным делом для моста является продвижение Apple Talk, DECnet, TCP/IP, XNS и другого трафика между двумя и более сетями.

Мосты способны фильтровать фреймы, базирующиеся на любых полях Уровня 2. Например, мост можно запрограммировать так, чтобы он отвергал (т.е. не пропускал) все фреймы, посылаемые из определенной сети. Т.к. в информацию канального уровня часто включается ссылка на протокол высшего уровня, мосты обычно фильтруют по этому параметру. Кроме того, мосты могут быть полезны, когда они имеют дело с необязательной информацией пакетов широкой рассылки.

Разделяя крупные сети на автономные блоки, мосты обеспечивают ряд преимуществ. Во-первых, поскольку пересылается лишь некоторый процент трафика, мосты уменьшают трафик, проходящий через устройства всех соединенных сегментов. Во-вторых, мосты действуют как непреодолимая преграда для некоторых потенциально опасных для сети неисправностей. В-третьих, мосты позволяют осуществлять связь между большим числом устройств, чем ее можно было бы обеспечить на любой LAN, подсоединенной к мосту, если бы она была независима. В-четвертых, мосты увеличивают эффективную длину LAN, позволяя подключать еще не подсоединенные отдаленные станции.

Типы мостов

Мосты можно сгруппировать в категории, базирующиеся на различных характеристиках изделий. В соответствии с одной из популярных схем классификации мосты бывают локальные и дистанционные. Локальные мосты обеспечивают прямое соединение множества сегментов LAN, находящихся на одной территории. Дистанционные мосты соединяют множество сегментов LAN на различных территориях, обычно через телекоммуникационные линии. Эти две конфигурации представлены на Рис. 3-2.

Дистанционное мостовое соединение представляет ряд уникальных трудностей об'единения сетей. Одна из них - разница между скоростями LAN и WAN (глобальная сеть). Хотя в последнее время в географически рассредоточенных об'единенных сетях появилось несколько технологий быстродействующих WAN, скорости LAN часто на порядок выше скоростей WAN. Большая разница скоростей LAN и WAN иногда не позволяет пользователям прогoнять через WAN применения LAN, чуствительные к задержкам.

Дистанционные мосты не могут увеличить скорость WAN, однако они могут компенсировать несоответствия в скоростях путем использования достаточных буферных мощностей. Если какое-либо устройство LAN, способной передавать со скоростью 3 Mb/сек, намерено связаться с одним из устройств отдаленной LAN, то локальный мост должен регулировать поток информации, передаваемой со скоростью 3Mb/сек, чтобы не переполнить последовательный канал, который пропускает 64 Kb/сек. Это достигается путем накопления поступающей информации в расположенных на плате буферах и посылки ее через последовательный канал со скоростью, которую он может обеспечить. Это осуществимо только для коротких пакетов информации, которые не переполняют буферные мощности моста.

IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике) поделил канальный уровень OSI на два отдельных подуровня: подуровень MAC (Управление доступом к носителю) и подуровень LLC (Управление логическим каналом). МАС разрешает и оркестрирует доступ к носителю (Например, конфликтные ситуации, эстафетная передача и др.), в то время как подуровень LLC занят кадрированием, управлением потоком информации, управлением неисправностями и адресацией подуровня МАС.

Некоторые мосты являются мостами подуровня МАС. Эти устройства образуют мост между гомогенными сетями (например, IEEE 802.3 и IEEE 802.3). Другие мосты могут осуществлять трансляцию между различными протоколами канального уровня (например, IEEE 802.3 и IEEE 802.5). Базовый механизм такой трансляции показан на Рис. 3-3.

На Рис. 3-3 главная вычислительная машина IEEE 802.3 (Главная вычислительная машина А) формулирует пакет, содержащий прикладную информацию, и герметизирует этот пакет в совместимый с IEEE 802.3 фрейм для передачи через среду IEEE 802.3 в мост. Внутри моста фрейм освобождается от заголовка IEEE 802.3 в подуровне МАС канального уровня и затем передается выше в подуровень LLC для дальнейшей обработки. После обработки пакет снова передается вниз в реализацию IEEE 802.5, которая герметизирует пакет в заголовок IEEE 802.5 для передачи через сеть IEEE 802.5 в главную вычислительную машину IEEE 802.5 (Главная вычислительная машина В).

Трансляция, осуществляемая мостом между различными типами сетей, никогда не бывает безупречной, т.к. всегда имеется вероятность, что одна сеть поддержит определенный фрейм, который не поддерживается другой сетью. Эту ситуацию можно считать примерно аналогичной проблеме, с которой сталкивается эскимос, пытающийся перевести на английский некоторые слова из тех 50 слов, которые обозначают "снег". Более подробно многие из вопросов трансляции через мосты обсуждаются в Главе 31 "Об'единение различных сред с помощью мостов".