SETI (Расширение локальных сетей), страница 4

Модульные блоки по сравнению с выполненными на шасси имеют умеренную цену. Модульный концентратор с SNMP-управлением на 12 портов обойдется от 60 до 75 долл. за порт. Поскольку все изготовители предоставляют возможность использовать только один управляемый повторитель для каждой модульной системы, цена одного порта с ростом числа клиентов уменьшается. (Дл сравнения: шасси с конфигурацией на 300 портов стоит около 175 долл. за порт; автономный Ethernet-концентратор на 8 портов фирмы Kingston Technologies стоит примерно 30 долл. за порт и не содержит средств управления.)

Но почему бы просто не покупать для создания сети лучшие в своем классе устройства? Ответ: такой гетерогенный подход лишает вас централизованной платформы управления. Поскольку каждый изготовитель поставляет собственный пакет для управления, вам придется, чтобы извлечь максимум возможностей из каждого устройства, работать со всеми такими пакетами. В то же время модульные концентраторы представляют платформу, с которой вся система выглядит как единое целое. Каждый порт рассматривается и управляется как ее часть.

Устройства, выполненные на шасси, обеспечивают соединение концентраторных плат и управление ими с помощью общей соединительной панели. Некоторые изготовители шасси, например Bay Networks (Synoptics), используют для управления установленными на шасси концентраторами специальную шину управления. В модульных системах используется похожий, но не идентичный подход. Поскольку каждый концентратор может работать как автономное устройство, способ их соединения между собой зависит от предпочтений конструкторов.

Наращиваемые модульные системы - прекрасный вариант для небольших, средних и крупных сетей, особенно тех, которые работают с удаленными офисами или пользователями. Их низкая цена, универсальность и простота установки обеспечивают легкий путь модернизации и перехода к более крупным и быстродействующим сетям. Даже администраторы сетей с большими центрами, работающими с концентраторами на шасси, могут счесть модульные системы отличным способом заполнения "пробелов".

Мосты

Все сети, за исключением самых крошечных, состоят из более чем одного сегмента. Делается это либо для достижения большей удаленности между ко­нечными станциями, либо для увеличения пропуск­ной способности сети. Чтобы компьютеры могли об­мениваться сообщениями так, как если бы они были соединены одним кабелем, сегменты, в которых на­ходятся компьютеры, соединяются друг с другом че­рез мосты или маршрутизаторы.

Мост состоит из аппаратных и программных средств, необходимых для связыва­ния в одну интерсеть двух отдельных ЛВС, или подсетей, расположенных в одным месте. Мост самого простого типа анализирует 48-битовое поле адреса пункта назначения пакета и сравнивает этот адрес с таблицей, в которой указаны адреса всех рабочих станций данного сегмента сети. Если адрес не соответствует ни одному из указанных в таблице, мост передает пакет в следующий сегмент. Эти простые мосты продолжают передавать пакеты, переход за переходом, до тех пор, пока они не достигнут сегмента сети, содержащей компьютер с указанным адресом пункта назначения. Мосты, участвующие в таком процессе анализа таблиц адресов и передачи пакетов, назы­ваются прозрачными мостами. Этот метод используется во всех Ethernet-ìîñòàõ и в некоторых мостах в сетях Token Ring. Принцип работы моста такого типа показан на рис.5.

Рис. 5 Простой прозрачный мост

Некоторые мосты создают собственные таблицы сетевых адресов. Такие мосты проверяют адрес отправителя и адрес получателя каждого пакета, передаваемого в те ЛВС, к которым они подключены. Затем они строят таблицы адресов, в которых перечисляются адреса отправителей пакетов их сети, Имеющих соответствующий этой сети номер. После этого мосты сверяют адреса получателей пакетов с адресами отправителей. Обнаружив совпадение, мост фильтрует пакет и посылает его По сети дальше; станция-адресат распознает свой адрес и копирует этот пакета свою память. Если совпадения нет, пакет продвигается, т.е. ему позволяется перемещаться через мост в следующий сегмент сети. Широковещательные и групповые пакеты прод­вигаются всегда, поскольку их поля адресов получателей никогда не используются как адреса отправителей.

Мосты "не понимают" протоколов более высокого уровня и не связаны с ними. Они функционируют на подуровне управления доступом к среде передачи (MAC) канального уровня модели OSI и отстоят далеко от протоколов верхних уровней типа XNS и TCP/IP. Если обе сети соответствуют стандартам управления логическим каналом IEEE 802.2, то мост может их связать независимо от различий в средах передачи и методах доступа. Как станет ясно из дальнейшего рассмотрения, это значит, что фирмы могут соединять мостами свои сети Ethernet, сети Token Ring и ЛВС стандарта 802.3, используя 100BaseX Ethernet на витых парах класса передачи данных, 10BaseT Ethernet на неэкранированных витых парах или тонкий коаксиаль­ный кабель cheapernet.

Назначение мостов

При проектировании сетей мосты являются необходимыми элементами, потому что с их помощью обеспечивается повышение эффективности, безопасности и дальности. Чаще всего мосты устанавливают в целях повышения эффективности. Мосты могут фильтровать пакеты согласно предварительно заданным критериям оптимизации, поэтому администратор сети может воспользоваться мостом для умень­шения перегрузки и повышения быстродействия: большая сеть делится на несколько подсетей, которые соединяются мостами. Две небольшие сети будут работать быстрее, чем одна большая, так как трафик локализуется в пределах подсети.

Поскольку работу больших сетей Ethernet замедляют конфликты, есть смысл строить более мелкие подсети Ethernet и реализовать такие службы, как электронная почта, с помощью мостов. Как известно, максимальная длина сети Ethernet равна 2,5 км. Кроме того, количество соседних сегментов сети не должно быть больще трех, чтобы не превысить задержку распространения 9,6 мкс. Администраторы сетей и системные интеграторы обходят эти ограничения именно с помощью мостов.

В сети Token Ring со скоростью передачи 4 Мбит/с количество рабочих станций ограничено 72-мя (если она построена на неэкранированных витых парах) или 270-ю (если используется экранированный кабель IBM тип 1). Администраторы сетей могут обойти эти ограничения, сформировав небольшие подсети и соединив их мостами. Подсети меньших размеров работают более эффективно, они более просты в управ­лении и обслуживании.

Использование мостов приводит к повышению эффективности работы сети еще и потому, что разработчик может использовать разные топологии и среды передачи, а затем соединить эти сети посредством мостов. Например, если кабинеты в отделе соединены витыми парами, то мостом можно соединить эту сеть с корпоративной волоконно-оптической базовой магистралью. Поскольку витые пары гораздо дешевле волоконно-оптического кабеля, такая структура сети позволит сэкономить средства и повысить эффективность, так как в базовой магистрали, на которую приходится большая часть трафика, будет использоваться среда передачи с высокой пропускной способностью.

Мосты могут соединять две аналогичные сети с разными скоростями передачи. Например, для одного отдела, возможно, вполне хватит сети StarLAN со скоростью передачи 1 Мбит/с стандарта 802.3 на неэкранированных витых парах, тогда как для опытного производства явно понадобится сеть 10Base5 на толстом коаксиальном кабеле со скоростью передачи 10 Мбит/с. Мост буферизует пакеты, поэтому передка с его помощью пакетов между ЛВС с различными скоростями передачи не представ­ляет трудностей.

Поскольку комитет IEEE 802 разработал для различных сетевых архитектур общий уровень управления логическим каналом, то существует возможность объе­динения, например, двух сетей Token Ring, разделенных ЛВС Ethernet ЛВС Ethernet может пересылать пакеты так же, как почтальон может доставлять письма, написан­ные на иностранном языке, если конверты (пакеты) оформлены в соответствии с нормами и правилами, установленными стандартом.

Мосты прежде всего предназначены для повышения эффективности, однако их часто используют и в целях повышения безопасности. Мосты можно программиро­вать на передачу только тех пакетов, которые содержат определенные адреса отпра­вителя и получателя, чтобы ограничить круг рабочих станций, которые могут посылать и принимать информацию из другой подсети. В сети, обслуживающей бухгалтерский учет, например, можно поставить мост, который позволит принимать информацию лишь некоторым внешним станциям. Мосты можно использовать не только для создания защитного барьера, фильтрующего пакеты и предотвращающего несанкционированныйдоступ, но и в целях повышения отказоустойчивости системы. Когда выходит из строя единственный файловый сервер сети, прекращает работу вся сеть. Если же с помощью внутренних мостов связать два файловых сервера, которые будут постоянно подстраховывать друг друга, то, во-первых, возрастет безопасность, во-вторых, снизится уровень трафика.

Наконец, мосты позволяют увеличить дальность охвата сети. Поскольку мост ретранслирует пакет в широковещательном режиме на рабочие станции принимаю­щей сети, то он функционирует как повторитель. Тем самым расстояние, которое пакет может пройти без затухания сигнала, увеличивается. Часто мосты каскадируют, соединяя ЛВС последовательно (рис. 3.2).

Способы соединения ЛВС Ethernet и ЛВС Token Ring

Сеть предприятия по своему определению связывает воедино все вычислительные ресурсы фирмы, в том числе ЛВС Ethernet и ЛВС Token Ring. Например, в бухгал­терии сеть Ethernet соединяет персональные компьютеры, на которых работают программы типа WordPerfect и Lotus 1-2-3, с центральной машиной VAX, на которой работают специальные бухгалтерские программные средства разработки документов DEC. В других отделах используются сети Token Ring. Что же в такой ситуации должны делать администратор сети и системный интегратор? Вы уже знаете о различиях в структуре кадра между двумя этими сетями и о существенных расхожде­ниях между методами остовного дерева и маршрутизации от источника.

Совершенно необходимо помнить, что существует значительное расхождение между понятиями связность (connectivity) и интероперабильность (interoperability). Связность означает возможность соединения двух сетей различной архитектуры и передачи данных по ним, тогда как интероперабильность обозначает способность каждой из сетей обрабатывать переданные в нее данные.

Иногда ничего, кроме связности, не требуется. Скажем, в сети предприятия есть несколько сетей Ethernet и сеть Token Ring со скоростью передачи 16 Мбит/с, служащая главным образом базовой магистралью, гигантским коммутатором. Не­смотря на различия кадров 802.3 и 802.5, уровень MAC у них общий. Сеть Token Ring может передавать кадры Ethernet по кольцу на мост, соединенный с другой сетью Ethernet. Кольцевая сеть не может "открыть" кадр и "прочесть" заключенные в нем данные, но она способна прочесть поля адреса источника и адресата. Мост Token Ring-Ethernet обеспечивает в кольцевой сети маршрутизацию от источника, а в Ethernet - прозрачное мостовое соединение.

Сейчас есть мосты, которые могут вносить в кадр изменения, необходимые для преобразования формата Ethernet-êàäðà в формат кадра сети Token Ring. Рабочие станции сети Token Ring "видят" этот мост в сети как обычный. Рабочие станции в Ethernet, однако, рассматривают его как еще одну Ethernet-ñòàíöèþ. Кадры, генери­руемые в сети Token Ring и адресованные одной из Ethernet-ñòàíöèé, посылаются на мост, где от них отделяется протокол управления логическим каналом (LLC). Затем они конвертируются в Ethernet-êàäðû и передаются по сети Ethernet.

Кадры, посылаемые станцией Ethernet на станцию Token Ring, должны пройти дополнительный этап. Мост производит поиск в своей таблице адресов и анализирует дополнительную информацию о маршрутизации, необходимую для передачи пакета в сеть Token Ring.

Одними из первых мостов, в которых были реализованы описанные выше функции, стали мосты Token-Ring - Ethernet фирмы CrossComm. Это семейство поддерживает протоколы верхних уровней, включая NetWare, TCP/IP и LLC-óðîâåíü стандарта 802.3. Что касается сред передачи, то здесь используются толстые и тонкие коаксиальные кабели, Ethernet на витых парах, StarLAN на витых парах, волоконно-оптическая Ethernet и волоконно-оптическая Token Ring. Задача такого моста - выявлять Ethernet-ïàêåòû, в которых нет поля данных о маршрутизации от источни­ка, и вставлять это поле, чтобы пакеты могли двигаться по маркерно-кольцевой стороне моста. Реальное преобразование протоколов осуществляется по собственной технологии фирмы CrossComm, которая называется "режимом динамического кон­вертирования" (dynamic conversion mode technology).

Сетевой мост 8209 фирмы IBM также может выполнять преобразование прото­колов Ethernet в протоколы ЛВС Token Ring. Поскольку максимальные размеры кадра в Ethernet и Token Ring существенно различаются (соответственно 1500 и около 5000 байтов), то мост 8209, пользуясь частью маркерно-кольцевого протокола, "по­казывает" станции-источнику, что максимальный размер кадра для нее - 1500 байтов. Меньший размер кадра означает дополнительные накладные расходы на пересылку файлов, поскольку требуется больше кадров.

Для рабочих станций Token Ring мост 8209 выглядит как мост с маршрутизацией от источника, поскольку Ethernet-ñòàíöèè рассматривают все маркерно-кольцевые станции как станции этого же Ethernet-ñåãìåíòà. Поскольку при маршрутизации от источника используются избыточные параллельные мостовые соединения, а остовное дерево допускает наличие только одного пути, то мост 8209 создает несколько соединений, однако ^ каждый данный момент времени только один путь может быть активным. Мост 8209 работает в трех режимах: Token Ring - Ethernet версии 2; Token Ring - ËÂÑ стандарта 802.3; режим с определением типа ЛВС и последующим переключением в режим 1 или режим 2.

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы во многом снимают многие проб­лемы, связанные с использованием мостов, создавая иерархическое объединение сетей. Все сетевое про­странство делится на подсети (subnetworks), охваты­вающие, в свою очередь, сегменты или группы сегмен­тов, построенных на основе мостов. Маршрутизаторы передают трафик между подсетями, обеспечивают трансляцию форматов пакетов, фильтрацию пакетов и усиливают защиту подсетей. Маршрутизаторы пере­дают пакеты, используя информацию сетевого уров­ня, а не МАС-адреса. Сетевой адрес имеет два раздела: адрес подсети и адрес конечной станции. Каждому сегменту сети или группе сегментов, объединенных мостами, приписан уникальный адрес подсети, а каж­дому устройству (компьютеру, маршрутизатору и ò.ä.) в составе подсети - уникальный адрес устройства.

Основываясь на иерархических адресах, маршру­тизаторы обмениваются информацией о топологии сети, так что каждый маршрутизатор может вычис­лить путь до любой подсети. Причем администрато­ры сетей могут задавать различные критерии опти­мальности при выборе пути маршрутизатором, ска­жем, минимизировать стоимость или время прохож­дения пакета.

Благодаря тому, что маршрутизаторы работают на сетевом уровне, они могут выполнять и защитные функции (firewall), предупреждая «широковещание» МАС-адресов за пределы подсети. Кроме того, марш­рутизаторы используют сетевую информацию для

- обеспечения безопасности (маршрутизаторы могут работать, выполняя правила типа: «не допускать па­кеты сети ¹3 в сеть №6»);