В. Столлингс - Современные компьютерные сети (2-е издание, 2003) (1114681), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Входящий пакет переправляется только по одной выходной линии получающей станции. В то же самое время остальные линии могут использоваться для коммутации пакетов других станций. На рис. 6.5, в показан пример, в котором станция В передает кадр станции А, а станция С в то же самое время передает кадр станции П. Таким образом, в этом примере текущая пропускная способность локальной сети составляет 20 Мбит/с, хотя скорость передачи данных для каждого отдельного устройства ограничена значением 10 Мбит/с.
У коммутирующего хаба есть несколько привлекательных особенностей: + Чтобы преобразовать локальную сеть с топологией общей шины или локальную сеть с хабом в коммутируемую локальную сеть, не требуется изменений программного или аппаратного обеспечения присоединенных устройств, В случае локальной сети Е1Ьегпег каждое присоединенное устройство для доступа к локальной сети продолжает использовать протокол ЕгЬегпег управления доступом к несущей.
С точки зрения присоединенного устройства в логике доступа ничего не меняется. + У каждого присоединенного устройства есть выделенная пропускная способность, равная полной пропускной способности оригинальной локальной сети при условии, что у коммутатора 2-го уровня достаточно пропускной способности, чтобы поддерживать все присоединенные устройства. Например, если коммутатор 2-го уровня (см. рис. 6.5, в) может поддерживать пропускную способность 20 Мбит/с, то у кюкдого присоединенного устройства и для приема, и для передачи как бы появляется выделенная линия с пропускной способностью в 10 Мбит/с.
+ Кол1мутатор 2-го уровня легко масштабируется. Дополнительные устройства могут добавляться к коммутатору 2-го уровня при одновременном увеличении его мощности. Два типа коммутаторов 2-го уровня распространяются на коммерческой основе. + Коммутатор с нраменсупючным хранением (згоге-апо-(опнап1 зччгсЬ). Ком- ф мутатор 2-го уровня принимает кадр по входной линии, хранит его в буфе недолгое время, после чего направляет по соответствующей выходной лик- Сквозной коммутатор (спб гйгопяЬ зтчйсЬ). Коммутатор 2-го уровня пользуется тем преимуществом, что адрес получателя помещается в начале кадра МАС (Мес~шш Ассеэз Сопгго! — управление доступом к носителю). Коммутатор 2-го уровня начинает передавать принимаемый кадр по нужной выходной линии, как только коммутатор 2-го уровня распознает адрес получателя. Сквозной коммутатор позволяет достичь максимально возможной пропускной пособности, но при этом рискуя передать неверный кадр, так как он не может проверить контрольную сумму перел передачей.
Коммутатор с промежуточным хранением вносит задержку во взаимодействие между отправителем и получателем, но зато повышает общую целостность сети. Коммутатор 2-го уровня можно рассматривать как дуплексный вариант хаба. Он также может заключать в себе логику, позволяющую ему функционировать как многопортовому мосту. В 1381 перечислены различия между коммутаторами 2-го уровня и мостами: + Обработка кадров осуществляется мостами программно. Коммутатор 2-го уровня распознает адрес и пересылает кадр аппаратно.
+ Как правило, мост может анализировать и переправлять в каждый момент времени только один кадр, тогда как коммутатор 2-го уровня, обладая несколькими параллельными линиями, может одновременно обрабатывать несколько кадров. + Мост использует схему промежуточного хранения. В коммутаторах 2-го уровня могут использоваться как эта же, так и сквозная схемы. Поскольку коммутатор 2-го уровня обладает более высокой производительностью и может выполнять функции моста, на коммерческом рынке мосты потерпели поражение.
В новых сетях, как правило, используются коммутаторы 2-го уровня, обладающие функциональносгью мостов. Коммутаторы 3-го уровня Коммутаторы 2-го уровня обеспечивают более высокую производительность, удовлетворяя потребности в транспортировке графика больших объемов, формируемого персональными компьютерами, рабочими станциями и серверами. Однако по мере того, как количество подключенных к сети устройств в здании или комплексе зданий растет, коммутаторы 2-го уровня перестают справляться со своей задачей В частности, возникают две проблемы: широковещательная перегрузка и недостаток линий связи.
Считается, что у множества устройств и локальных сетей, соединенных коммутаторами 2-го уровня, адресное пространство плоское. Термин плоское (Наг) означает, что все пользователи имеют общий широковещательный адрес МАС. Таким образом, если любое устройство отправляет кадр МАС с широковещательным адресом.
этот кадр должен быть доставлен всем устройствам сети, объединенной при помощи коммутаторов 2-го уровня и/или мостов. В большой сети частая передача широковещательных кадров может вызвать огромную перегрузку. Что еще хУже, неисправное устройство способно создать широковещательный шторм 166 Глава б. Высокоскоростные локальные сети 6.2. ЕЩегпет 167 (Ьгоаг1сазг згопп), при котором многочисленные широковещательные кадры заполоняют сеть и вьпесняют остальной трафик. Вторая проблема, связанная с производительностью и относящаяся к исполь. ванию мостов и/или коммутаторов 2-го уровня, заключается в том, что современными стандартами для протоколов мостов предписывается отсутствие замкнутых контуров в сети. То есть между любыми двумя устройствами может существовать только один путь.
Таким образом, оказывается невозможным соединить два устройства несколы<ими путями через несколько коммутаторов. Такое ограничение негативно влияет как на производительность, так и на надежность. Для решения этих проблем кажется логичным разбить большую локальнуто сеть на несколько подав/лей (зцЪпеСттогйз), соединенных маршрутизаторами.
При этом широковещательный кадр МАС доставляется только в пределах своей подсети. Кроме того, 1Р-маршрутизаторами применяются сложные алгоритмы маршрутизации, позволякнцие использовать между подсетями несколько путей, проходящих через разные маршрутизаторы. Однако недостаток использования маршрутизаторов вместо мостов и коммутаторов 2-го уровня состоит в том, что маршрутизаторы, как правило, выполняют всю обработку 1Р-уровня программно.
Высокоскоростные локальные сети и высокопроизводительные коммутаторы 2-го уровня могут пропускать миллионы пакетов в секунду, тогда как пропускная способность работающих программно маршрутизаторов значителыю ниже миллиона пакетов в секунду. Для решения втой проблемы некоторые производители разработали коммутаторы 3-го уровня, в которых логика маршрутизации пакетов реализована аппаратно.
Сегодня на рынке представлено несколько схем коммутаторов 3-го уровня, но фундаментально они распадаются на две категории: пакетный коммутатор и потоковый коммутатор. Пакетный коммутатор (рас1геыЬу-расйег зттйсЬ) работает так же, как традиционный маршрутизатор. Поскольку логика маршрутизации пакетного коммутатора реализована аппаратно, с его помощью производительность может быть увеличена на порядок по сравнению с использованием программного маршрутизатора. Потоковый коммутатор (йож-Ъззет) зттйсЬ) пытается увеличить производительность, идентифицируя потоки 1Р-пакетов с одними и теми же отправителем и получателем. Это может быть реализовано путем наблюдения за проходящим через коммутатор трафиком, а также с помощью специальной метки потока в заголовке пакета (допустимо в 1ру6, но не в 1Рч4; см.
рис. 2.2 в главе 2). Когда поток идентифицирован, может быть выбран заранее установленный маршрут, чтобы ускорить процесс доставки пакета. При помощи этого метода также можно достичь многократного увеличения производительности по сравнению с использованием программного маршрутиаатора. На рис. 6.6 показан типичный пример сетевой конфигурации в организации с большим количеством персональных компьютеров и рабочих станций (от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч). Настольные компьютеры соединены с локальной сетью линиями с пропускной способностью от 10 Мбит/с до 100 Мбит/с, управляемыми комлгутатором 2-го уровня.
Для мобильных пользователей также может быть доступно беспроводное соединение с локальной сетью, Коммутаторы 3-го уровня форлгируют локальную магистраль, Как правило, эти коммутаторы связаны друг с другом линиями с пропускной способностью 1 Гбит/с, а с коммутаторами 2-го уровня — линиями, работающими на скорости от 100 Мбит ' о 1 Гбит/с. Серверы соединяются напрямую с коммутаторами 2-го или 3-го уровня линиями с пропускной способностью 1 Гбит/с или 100 Мбит/с. Недорогой программный маршрутизатор обеспечивает соединение с глобальной сетью.
Окружности на рисунке соответствуют отдельным локальным подсетям, а любой широковещательный кадр МАС ограничен собственной подсетью. Коммутатор 3-га уровня 1 Гбит/с Глобальная сеть Мвршрутизвгар 1 Гбит/с 1 Гбит/с Коммутатор 2-га уровня н ' ... 1 Гбит/с 1 Гбит/с Коммутатор 2ча уровня 10/100 Мбит/с 10/100 Мбит/с Переносной компьютер с беспроводным соединением рис 6 6 Типичная сетевая конфигурация ~вва1 Ей)ЕгПЕ1 Разе Е1Ьегпег — зто множество спецификаций, разработанных комитетом 1ЕЕЕ 802.3 для формирования недорогой, совместимой со стандартом Егйегпег локальной сети работающей на скорости 100 Мбит/с. Все эти стандарты соответствуют Коммутатор 3-га уровня —; '1э Коммутатор 2-го уровня 11 Мбит/с З.г.
Егпегпе1 169 1ЕЕЕ Зсг.э 11ОО Мбиты) 100ВАЗЕ-ТХ 100ВАЗЕ-Т4 100ВАЗЕ-РХ Глав оптоволоконных кабеля Две неэкранированные витые пары категории 5 Четыре нвзкранированнье витье пары категории 3 или 5 экранированные витые пары Рис. 6.7. Варианты 100ВЯЗЕ-Т 1ЕЕЕ 803.3 168 Глава 6. Высокоскоростные локальные сети специфггкации 10ВАЯЕ-Т. Комитет также определил несколько альтернат вариантов длядругих носителей. На рис. 0.7 показана схема, иллюстрирующая терминологию для спецификации применяемых носителей. Все варианты 10ВЛ5Е-Т используют протокол и формат кадров М АС стандарта 1Е ЕЕ 802.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
