4 (Ответики к экзамену), страница 6

Периодически таблица просматривается, и для всех ее элементов, у которых время последнего поступления кадра отличается от текущего более чем на несколько минут, запускается процедура поиска его в сети. Поэтому все изменения в сети отслеживаются динамически. Если какую-то машину выключат из одной сети, перенесут и включат в другой, описанный алгоритм отметит это изменение через несколько минут. Итак, каждый раз, когда поступает кадр, мост выполняет следующие действия:

1. Если адрес отправителя и адрес получателя один и тот же, кадр сбрасывается.

2. Если адрес отправителя и адрес получателя разные, то кадр направляется в надлежащую сеть.

3. Если нет информации в таблице, куда направлять кадр, его посылают во все доступные сети.

В некоторых случаях для большей надежности две сети соединяют двумя мостами, как это показано на рисунке 4-35. Однако у такой конфигурации есть одна опасность. Пусть в сети 1 был выпущен кадр F. Этот кадр будет дублирован во все сети и мостом В1, и мостом В2. Пусть мост В1 породил F1, а В2 - F2. Мост В1 увидит F2 с неизвестным адресом доставки и дублирует его в сеть 1 как F3. То же самое сделает В2 с кадром F1 в виде кадра F4. Этот цикл будет длиться до бесконечности.

Рисунок 4-35. Два параллельных прозрачных моста

Решение этой проблемы состоит в том, чтобы мосты во взаимодействии друг с другом накладывали на фактическую структуру соединений дерево соединений и делали пересылку так, чтобы избегать таких мнимых циклов. На рисунке 4-36 показана сеть с 10 мостами. Граф соединений на рисунке 4-36 (а) можно сократить до дерева соединений на рисунке 4-36 (b). В этом дереве для каждой сети есть только один путь.

Рисунок 4-36. Использование дерева соединений в конструкциях с мостами

Как строится дерево соединений? Прежде всего, надо выбрать один мост из всех в качестве корня дерева. Это делается с помощью уникальных адресов, которые присваиваются мостам при изготовлении, подобно Ethernet-адресам. Из всех мостов корневым выбирается мост с наименьшим номером. Затем для полученного корня строится дерево кратчайших путей, соединяющих корень с каждым мостом и сетью. Полученное дерево и есть дерево соединений. В результате алгоритм строит единственный маршрут от корня в любую сеть. Хотя дерево соединений охватывает все сети, в нем представлены не все мосты.

Мосты с маршрутизацией от источника

Прозрачные мосты хороши тем, что их достаточно только подключить, и все работает. Однако они никак не учитывают оптимальное распределение пропускной способности и не могут этого делать. Это привело к появлению иной схемы работы мостов - маршрутизации от источника. Будем предполагать, что отправитель знает, находится получатель в его локальной сети или нет. Если получатель не в его локальной сети, то отправитель устанавливает старший разряд в адресе получателя в 1. Кроме этого, в заголовке кадра указывается точный маршрут, по которому будут следовать кадр. Этот маршрут представляет собой чередование 12-разрядного адреса сети и 4-разрядного адреса моста. (См. рисунок 4-34.) Мост с маршрутизацией от источника ловит только те кадры, у которых старший разряд в адресе получателя равен 1. Для каждого такого кадра просматривается описание маршрута и определяется, в какую сеть отправлять этот кадр. Номер сети указан после номера моста в описании маршрута. Этот алгоритм предполагает, что каждый отправитель знает или может определить наилучший маршрут. Основная идея алгоритма поиска такого маршрута состоит в следующем. Если маршрут к получателю не известен, то отправитель посылает так называемый поисковый кадр. Этот поисковый кадр рассылается всеми мостами по всем сетям. Когда поисковый кадр возвращается обратно, каждый мост оставляет в нем информацию о себе. Таким образом, отправитель, получив ответы на свой поисковый кадр, может выбрать наилучший маршрут среди всех имеющихся. Этот алгоритм действительно позволяет найти наилучший маршрут, но он имеет один серьезный недостаток - экспоненциальный рост числа поисковых кадров. Это видно на рисунке 4-37. К тому моменту, как поисковый кадр достигнет уровня N, число поисковых кадров в сети будет порядка 3N-1. Нечто подобное происходит и в сетях с прозрачными мостами, но там этот рост происходит только вдоль дерева связей.

Рисунок 4-37. Сети, соединенные тройными мостами

Обнаружив наилучший путь, каждый хост в сети хранит его. Естественно, это накладывает определенные требования на хосты в сети, что делает использование этого подхода не столь прозрачным, как в первом случае.

Удаленные мосты

Как мы уже говорили, основная цель использования мостов – соединение отдельных ЛВС между собой. Это можно сделать, сопоставив каждой ЛВС мост и соединив мосты между собой каналом «точка-точка». Пример такого соединения показан на рисунке 4-39. Здесь каждый канал точка-точка можно рассматривать как ЛВС без абонентских машин (кто сказал, что сеть обязана всегда их иметь). Тогда у нас есть шесть ЛВС, соединенных через четыре моста.

Рисунок 4-39. Удаленные мосты, соединяющие ЛВС

Для соединений точка-точка можно использовать разные протоколы. Например, можно использовать любой протокол точка-точка и в его кадрах целиком размещать кадры МАС-подуровня. Этот прием хорошо работает в случае идентичных сетей. При этом возникает только одна трудность – маршрутизация кадров в нужную сеть. Другая возможность – отрезать заголовки МАС-подуровня и на их место вставить заголовки соответствующего канального уровня. Новый МАС-заголовок будет сгенерирован на стороне моста-получателя. Здесь трудности возникают при работе с полем контрольной суммы. Либо надо ее каждый раз перевычислять, либо мы потеряем возможность контролировать ошибки при передаче.

Протоколы для высокоскоростных локальных сетей.

В этом разделе мы рассмотрим стандарты для построения высокоскоростных сетей, появившиеся в 90-е годы. Эти стандарты предполагают использование оптоволоконных линий связи, скорость не ниже 100 Мбит/сек. и действуют на большие расстояния, чем рассмотренные до сих пор стандарты IEEE 802.

Основы технологии FDDI

Технология FDDI является высокопроизводительным развитием технологии Token Ring, позволяющей работать на скоростях не ниже 100 Мбит/сек., расстоянии до 200 км и до 1000 рабочих станций. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой в качестве наиболее приоритетных следующие цели:

• Повысить скорость передачи данных до 100 Мбит/сек.

• Повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления после отказов различного рода - повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т.п.

• Максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного трафиков.

Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец. По одному трафик направлен по часовой стрелке, по другому – против. В случае выхода из строя одного из колец его трафик может быть запущен через второе кольцо. Если оба кольца окажутся поврежденными в одном и том же месте, то они могут быть объединены в одно кольцо, как показано на рисунке 4-41. Такая реконфигурация сети происходит силами концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. Использование двух колец - это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят им воспользоваться, должны быть подключены к обоим кольцам. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля первичного (Primary) кольца, поэтому этот режим назван режимом Thru - «сквозным» или «транзитным». Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется. При образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключенными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями. В стандартах FDDI отводится много внимания различным процедурам, которые позволяют определить наличие отказа в сети, а затем произвести необходимую реконфигурацию. Сеть FDDI может полностью восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов ее элементов. При множественных отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей.

Рисунок 4-40. Кольцо FDDI в качестве магистрали для ЛВС и абонентских машин

Рисунок 4-41. Объединение двух колец в одно

Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая, разделяемая среда передачи данных, поэтому для нее определен специальный метод доступа. Этот метод очень близок к методу доступа сетей Token Ring и также называется методом кольца с маркером. Станция может начать передачу своих собственных кадров данных только в том случае, если она получила от предыдущей станции специальный кадр - маркер доступа. После этого она может передавать свои кадры в течение времени, называемого временем удержания маркера, - Token Holding Time (THT). После истечения времени THT станция обязана завершить передачу своего очередного кадра и передать маркер доступа следующей станции. Если же в момент получения маркера у станции нет кадров для передачи по сети, то она немедленно передает маркер следующей станции. Как и в ранее рассмотренных способах доступа с маркером, в сети FDDI у каждой станции есть предшествующий сосед (upstream neighbor) и последующий сосед (downstream neighbor), определяемые ее физическими связями и направлением передачи информации.

Каждая станция в сети постоянно принимает передаваемые ей предшествующим соседом кадры и анализирует их адрес назначения. Если адрес назначения не совпадает с ее собственным, то она транслирует кадр своему последующему соседу. Напомним, что, если станция получила маркер и передает свои собственные кадры, то на протяжении этого периода времени она не транслирует приходящие кадры, а удаляет их из сети. Если же адрес кадра совпадает с адресом станции, то она копирует этот кадр в свой внутренний буфер, проверяет его корректность (с помощью контрольной суммы), передает его поле данных для последующей обработки протоколу, лежащего выше FDDI-уровня (например, IP), а затем передает исходный кадр по сети последующей станции.

Как и в рассмотренном ранее протоколе кольца с маркером, в передаваемом в сеть кадре станция назначения отмечает три признака: распознавания адреса, копирования кадра и отсутствия или наличия в нем ошибок. Станция, являющаяся источником кадра для сети, проверяет признаки кадра, дошел ли он до станции назначения, и не был ли при этом поврежден. Процесс восстановления информационных кадров не входит в обязанности протокола FDDI, этим должны заниматься протоколы более высоких уровней.

4.5.1.1. Структура протоколов технологии FDDI

На рисунке 4-42 приведена структура протоколов технологии FDDI в сравнении с семиуровневой моделью OSI. FDDI определяет протокол физического уровня и протокол подуровня доступа к среде (MAC) канального уровня. Как и многие другие технологии локальных сетей, технология FDDI использует протокол 802.2 подуровня управления каналом данных (LLC), определенный в стандартах IEEE 802.2 и ISO 8802.2. В FDDI используется первый тип процедур LLC, при котором узлы работают в дейтаграммном режиме - без установления соединений и без восстановления потерянных или поврежденных кадров.

Рисунок 4-42. Структура протоколов технологии FDDI