Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (DJVU) (1130092), страница 101
Текст из файла (страница 101)
И чтобы не надо было менять аппаратно-программное обеспечение, адресацию, конфигурационные таблицы... вообще ничего. Просто вставить кабель и начать работу. Кроме того, хотелось бы, чтобы появление мостов в системе не повлияло на работу уже существующих объединяемых сетей. Другими словами, мосты должны быть абсолютно прозрачными (невидимыми). Как ни странно, это не сон и не сказка. Это почти так и есть. Давайте разберемся, в чем тут секрет. В простейшем случае прозрачный мост работает в беспорядочном режиме, пРинимая все кадры, передаваемые во всех локальных сетях, к которым он присоединен. В качестве примера рассмотрим конфигурацию, изображенную на Рис. 4.38.
Мост В1 соединен с сетями 1 и 2, а мост В2 соединен с сетями 2, 3 и 4. Калр, появившийся на мосту В1 со стороны сети 1, предназначающийся станции А может быть проигнорирован мостом, так как он уже находится в нужной сети, но калр, появившийся на мосту В1 со стороны сети 1, предназначающийся станции С или Е, должен быть переправлен на другую сторону. При появлении кадра мост должен решить, игнорировать его или переправить, и если переправить, то в какую сеть. Выбор производится на основе адреса 376 Глава 4. Подуровень управления доступом к среде получателя, который сравнивается с адресами, храняшимися в большой таблице моста. Таблица содержит адреса всех возможных получателей и номера сетей, в которых они содержатся.
Например, в таблице моста В2 станция А числится принадлежащей к сети ЕАХ 2, поскольку все, что требуется знать мосту В2,— это в какую сеть переслать кадр для станции А. То, что на самом деле этому кадру предстоит перейти еше через один мост, моста В2 не касается. Сеть 2 Сеть 3 Сеть 1 Рис. 4.38. Структура иа четырех сетей и двух мостов Когда мосты включаются первый раз, все пх хэш-таблнцы пусты.
Ни один мост не знает, где находятся адресаты, поэтому они используют алгоритм заливки: каждый приходящий кадр с неизвестным адресом переправляется сразу по всем направлениям, кроме того, откуда он пришел. Со временем мосты узнают расположение адресатов. Кадры, расположение получателей которых известно, направляются только в одну нужную сеть. Для обучения прозрачных мостов используется алгоритм так называемого противоточного обучения.
Как уже упоминалось ранее, мосты работают в беспорядочном режиме, поэтому они видят все кадры, посылаемые во всех их сетях. Просматривая адреса отправителей, они могут определить, в какой сети находится станция, отправившая кадр. Например, если мост В1 на рис. 4.38 видит кадр, приходящий к нему по сети 2 от станции С, то он понимает, что станция С находится в сети 2, и делает соответствуюшую запись в своей таблице. Поэтому любой последующий кадр, адресованный станции С и приходящий по сети 1, будет переправляться в сеть 2, а приходяший по сети 2 — ипюрироваться.
Топология сети может меняться по мере того как отдельные станции и мосты будут включаться, выключаться, а также перемешаться. Для поддержки динамической топологии в таблице помимо номера станции и номера сети указывается также время прибытия кадра от данной станции. При получении новых кадров это время обновляется. Таким образом, для каждой станции известно время последнего полученного от нее кадра. Время от времени программа сканирует хэщ-таблицу и удаляет все записи, сделанные ранее нескольких минут тому назад. Таким образом, если какой-либо компьютер был выключен, перенесен в новое место ц включен снова, уже через несколько минут он сможет нормально работать, и для этого не потребуется никаких специальных действий.
Обратная сторона такого алгоритма заклточается в том, что кадры, направляемые какой-либо станции, молчавшей в течение нескольких минут, должны будут снова посылаться во все концы методом заливки. Коммутация на уровне передачи данных 377 Процедура обработки входящего кадра зависит от того, по какой сети он прибыл и в какую сеть направляется.
1, Если сеть отправителя и сеть получателя совпадают, кадр игнорируется, 2, Если сеть отправителя и сеть получателя различаются, кадр переправляется. 3. Если сеть получателя неизвестна, используется алгоритм заливки. Алгоритм применяется для каждого входяшего калра. Специальные СВИС отслеживают и обновляют записи в таблице каждые несколько микросекунд. Мосты связующего дерева Для повышения надежности иногда используются два н более параллельных моста между парами локальных сетей, как показано на рис. 4.39. Такое решение, впрочем, создает некоторые дополнительные проблемы, поскольку в топологии образуются кольца. Кадр, скопированный мостом В2 Кадр, скопированный мостом В1 1~2] Сеп 2 Сеть 1 Чк Изначальный кадр Рис. 4.39. два параллельных прозрачных моста В качестве примера, иллюстрируюшего указанные проблемы, рассмотрим кадр Г с неизвестным адресом назначения (рис.
4.39) Каждый мост, действуя по обычным правилам обработки кадров с неизвестным получателем, использует метод заливки, что в данном примере означает копирование кадра в сеть 2. ВскоРе после этого мост 1 видит кадр Г, с неизвестным получателем, который он копирУет в сеть 1, фоРмиРУЯ кадР Гт (не показанный на РисУнке).
Аналогично этому, мост 2 копирует кадр Г, в сеть 1, в результате создавая кадр Г, (также не показан). Потом мост 1 копирует кадр Г„а мост 2 копирует кадр Г,. Этот цикл продолжается вечно. Решение данной проблемы заключается в установлении связи между мостами и наложении связуюшего дерева, покрываюшего все сети, на действуюшую топологию. В результате некоторые возможные соединения между сетями игноРируются с целью создания фиктивной бескольцевой топологии, Например, на Рис. 4.40, а показаны девять сетей, соединенные десятью мостами. Эта система Может быть представлена в виде графа с сетями в качестве узлов.
Дуга графа со- 878 Глава 4. Подуровень управления доступом к среде слиняет две сети, если эти сети соединены мостом, Такой граф можно редуцировать до связующего дерева, удалив из него дуги, изображенные пунктирными линиями на рис. 4.40, б. В получившемся связном дереве между каждыми двумя сетями существует только один путь.
После того как мосты договорятся друг с другом о топологии связующею дерева, все межсетевые коммуникации осуществляются только по ветвям этого дерева. Поскольку путь от отправителя к получателю единственный, зацикливание невозможно. явля Ц свя Мост, ющи вся связующею дерева Рис. 4.40. Обьединенные сети (е); связующее дерево, покрывающее сети (б) Чтобы построить связующее дерево, мосты должны выбрать, кто из них будет корнем дерева.
Для этого каждый мост рассылает кадры, содержащие серийный номер моста, установленный производителем. Эти номера гарантированно являются уникальными. Корнем дерева становится мост с наименьшим серийным номером. Затем строится дерево кратчайших путей от корня к каждому мосту и к каждой сети. Это дерево и будет связующим. Если какой-либо мост или сеть не функционируют, рассчитывается другое дерево. В результате от каждой сети к корню дерева устанавливается уникальный путь, и, следовательно, между каждыми двумя сетями пути также будут уникальными.
Хотя дерево покрывает все сети, в нем не обязательно присутствуют все мосты (во избежание петель). Алгоритм построения дерева продолжает работать постоянно, обнаруживая изменения в топологии и обновляя структуру дерева. Распределенный алгоритм построения связующего дерева был изобретен Радием Перлманом (Кат))а Рег1шап) и подробно описан в книге (Рег!тап, 2000).
Он стандартизован и имеет идентификатор 1ЕЕЕ 802.1)). Удаленные мосты Обычно мосты применяются для соединения двух и более удаленных локальных сетей. Например, у какой-нибудь компании может быть несколько заводов в различных городах, каждый со своей локальной сетью. В идеале все эти сети должны быть соединены, чтобы вся система действовала как одна большая локальная сеть. Коммутация на уровне передачи данных 379 Для достижения этой цели можно установить на каждой сети по мосту и соединить эти мосты линиями «точка — точка» (например, арендованными у телефонной компании линиями).
Простая система из трех локальных сетей показана на рис. 4.41. К данной конструкции применим обычный алгоритм маршрутизации. Проще всего рассматривать три двухточечные линии как локальную сеть без хостов. Нигде до сих пор не утверждалось, что в локальной сети обязательно должны быть хосты. Мост Сеть 3 Рис.
4.41. Для соединения дальних сетей можно использовать удаленные хосты На двухточечных линиях могут использоваться различные протоколы. Одним из вариантов может быть выбор какого-либо стандартного двухточечного протокола передачи данных с помещением кадров уровня доступа к носителю (МАС) целиком в поле данных. Такая стратегия наиболее оправданна в том случае, когда сети идентичны, при этом единственной проблемой остается доставка кадров в правильную сеть. Другой вариант заключается в том, что у кадров уровня доступа к носителю на первом мосту удаляются заголовок н концевик и в поле полезной нагрузки протокола «точка — точка» помещается то, что осталось.
На втором мосту заголовок и концевик уровня доступа к носителю создаются заново. Недостаток такого метода состоит в том, что контрольная сумма по дороге йесколько раз пересчитывается заново, что увеличивает вероятность появления не обнаруженных ошибок. Повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы Мы уже успели в нашей книге рассмотреть множество способов доставки кадров и пакетов из одного сегмента кабеля в другой. Мы упоминали повторители, мосты, концентраторы, маршрутизаторы и шлюзы. Все эти устройства используются очень широко, однако в чем-то они различаются едва уловимо, а в чем-то весьма суШественно.
Число их весьма велико, поэтому лучше рассмотреть их все в совокупности, отмечая сходства и различия. Надо начать с того, что зти устройства работают на разных уровнях, как показано на рис. 4.42, а. Это имеет значение, поскольку от этого зависит, какую часть инфоРмации устройство использует для маршрутизации. Типичный сценарий таков: у пользователя появляются какие-то данные, которые необходимо отпра- 380 Глава 4. Подуровень управления доступом к среде вить на удаленную машину. Они передаются на транспортный уровень, который добавляет к ним свой заголовок (например, заголовок ТСР) и передает результирующую единицу информации на сетевой уровень. Тот, в свою очередь, тоже добавляет свой заголовок, в результате чего формируется пакет сетевого уровня (например, 1Р-пакет).
На рис. 4.42, б 1Р-пакет выделен серым цветом. Пакет отправляется на уровень передачи данных (канальный уровень), где обрастает еще одним заголовком и контрольной суммой (С)кС). Наконец формируется кадр, который спускается на физический уровень и может быть передан, например, по ЛВС. Прикладной уровень Транспортный уровень Сетевой уровень Уровень передачи данных Физический уровень Пакет (поставляется сетевым уровнем) Кадр (формируется уровнем передачи данных) Рис. 4.42. Соответствие устройств уровням (а); кадры, пакеты и заголовки (б) Приступим к рассмотрению коммутирующих устройств и взглянем на то, как они соотносятся с пакетами и кадрами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
