Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (PDF) (1130118), страница 97
Текст из файла (страница 97)
Хотя дерево покрывает все сети, в нем не обязательно присутствуютвсе мосты (во избежание петель). Алгоритм построения дерева продолжает работать постоянно, обнаруживая изменения в топологии и обновляя структуру дерева. Распределенный алгоритм построения связующего дерева был изобретенРадием Перлманом (Radia Perlman) и подробно описан в книге (Perlman, 2000).Он стандартизован и имеет идентификатор IEEE 802.ID.Удаленные мостыОбычно мосты применяются для соединения двух и более удаленных локальныхсетей. Например, у какой-нибудь компании может быть несколько заводов в различных городах, каждый со своей локальной сетью.
В идеале все эти сети должныбыть соединены, чтобы вся система действовала как одна большая локальная сеть.ШСеть 2СетьЗРис. 4 . 4 1 . Для соединения дальних сетей можно использовать удаленные хостыНа двухточечных линиях могут использоваться различные протоколы.
Одним из вариантов может быть выбор какого-либо стандартного двухточечногопротокола передачи данных с помещением кадров уровня доступа к носителю(MAC) целиком в поле данных. Такая стратегия наиболее оправданна в том случае, когда сети идентичны, при этом единственной проблемой остается доставкакадров в правильную сеть. Другой вариант заключается в том, что у кадров уровня доступа к носителю на первом мосту удаляются заголовок и 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 дорогенесколько раз пересчитывается заново, что увеличивает вероятность появленияне обнаруженных ошибок.Повторители, концентраторы, мосты,коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзыМы уже успели в нашей книге рассмотреть множество способов доставки кадрови пакетов из одного сегмента кабеля в другой. Мы упоминали повторители, мосты, концентраторы, маршрутизаторы и шлюзы. Все эти устройства используютсяочень широко, однако в чем-то они различаются едва уловимо, а в чем-то весьмасущественно. Число их весьма велико, поэтому лучше рассмотреть их все в совокупности, отмечая сходства и различия.Надо начать с того, что эти устройства работают на разных уровнях, как показано на рис.
4.42, а. Это имеет значение, поскольку от этого зависит, какую частьинформации устройство использует для маршрутизации. Типичный сценарийтаков: у пользователя появляются какие-то данные, которые необходимо отпра-380Коммутация на уровне передачи данныхГлава 4. Подуровень управления доступом к средевить на удаленную машину. Они передаются на транспортный уровень, которыйдобавляет к ним свой заголовок (например, заголовок TCP) и передает результирующую единицу информации на сетевой уровень. Тот, в свою очередь, тожедобавляет свой заголовок, в результате чего формируется пакет сетевого уровня(например, IP-пакет).
На рис. 4.42, б IP-пакет выделен серым цветом. Пакет отправляется на уровень передачи данных (канальный уровень), где обрастает ещеодним заголовком и контрольной суммой (CRC). Наконец формируется кадр,который спускается на физический уровень и может быть передан, например, поЛВС.381хожими параметрами. Впрочем, во всем остальном хабы не очень отличаются отповторителей. Ни те, ни другие не анализируют и не используют адреса стандарта 802. Принцип работы концентратора показан на рис. 4.43, а.АВСDАВСDАВСDFGН•ХостКонцентраторМост-КоммутаторЛВСПрикладнойуровеньТранспортныйуровеньСетевойуровеньУровеньпередачи данныхФизическийуровеньШЛЮЗ приложенияТранспортный шлюзеFнЕFGНЕМаршрутизаторМост, коммутаторРис.
4.43. Концентратор (а); мост (б); коммутатор (в)Повторитель, концентраторПерейдем теперь на уровень передачи данных. Здесь мы обнаружим мостыи коммутаторы. Только что мы как раз более или менее подробно обсуждалимосты, поэтому знаем, что мост соединяет две или более ЛВС, как показано нарис. 4.43, б. Когда прибывает кадр, мост программно извлекает из заголовка ианализирует адрес назначения, сопоставляя его с таблицей и определяя, кудаэтот кадр должен быть передан. В Ethernet это 48-битный адрес, показанный нарис. 4.16.
Как и в концентраторах, в современных мостах имеются вставные сетевые платы, обычно рассчитанные на 4 или 8 входов определенного типа. ПлатаEthernet, например, не может обрабатывать кадры сетей типа маркерное кольцо,поскольку она не знает, в какой части заголовка искать адрес назначения. Тем неменее, мост может иметь несколько плат, благодаря чему может работать с сетями разных типов. Каждая линия, подключенная к мосту, является областьюстолкновений, в отличие от линий концентратора.Коммутаторы похожи на мосты в том, что для маршрутизации используютадреса кадров.
На самом деле многие употребляют эти понятия как синонимы.Различаются они тем, что коммутаторы чаще всего используются для соединения отдельных компьютеров (рис. 4.43, в), а не сетей. Следовательно, если хост А(рис. 4.43, б) хочет отправить кадр на хост В, мост получит этот кадр, но отвергнет его. Вместе с тем, коммутатор на рис. 4.43, в должен самым активным образом способствовать передаче кадра от хоста А к хосту В, поскольку для кадра этоединственная возможность.
Так как каждый порт коммутатора обычно соединенс одним компьютером, в коммутаторах должно быть гораздо больше разъемовДля сетевых плат, чем в мостах, поскольку последние соединяют целые сети. Каждая плата содержит буфер для хранения пришедших кадров. Поскольку каждый порт является областью столкновений, то кадры из-за коллизий теряться неМогут. Однако если скорость передачи данных по каналу превысит максимальную скорость их обработки, буфер может переполниться и продолжающие приходить кадры будут отвергаться.аПакет (поставляется сетевым уровнем)Заголовок Заголовок ЗаголовокДанныеCRCкадраTCPпакетапользователяКадр (формируется уровнем передачи данных)бРис. 4.42.
Соответствие устройств уровням (а); кадры, пакеты и заголовки (б)Приступим к рассмотрению коммутирующих устройств и взглянем на то, какони соотносятся с пакетами и кадрами. На самом нижнем, физическом уровнеработают повторители. Это аналоговые устройства, к которым подсоединяютсяконцы двух сегментов кабеля. Сигнал, появляющийся на одном из них, усиливается повторителем и выдается на второй. Повторители не знают слов «пакет»,«кадр» или «заголовок».
Они знают слово «напряжение». В классическом Ethernet допускается установка четырех повторителей, что позволяет расширять максимальную длину кабеля с 500 до 2500 м.Теперь обратимся к концентраторам. Концентратор (хаб) имеет нескольковходов, объединяемых электрически. Кадры, прибывающие на какой-либо вход,передаются на все остальные линии.
Если одновременно по разным линиям придут два кадра, они столкнутся, как в коаксиальном кабеле. То есть концентраторпредставляет собой одну область столкновений. Все линии, подсоединяемые кнему, должны работать с одинаковыми скоростями. Концентраторы отличаютсяот повторителей тем, что они обычно не усиливают входные сигналы, посколькупредназначены не для этого. Их задача — обеспечивать согласованную работунескольких плат с несколькими входами, к которым подключаются линии с по-382Глава 4. Подуровень управления доступом к средеНесколько уменьшить эту проблему помогают современные коммутаторы,которые начинают пересылать кадры, едва получив их заголовки и не дожидаясьполной их докачки (конечно, для этого должна быть свободна выходная линия).Такие коммутаторы не используют протоколы с ожиданием. Иногда их называют сквозными коммутаторами.
Этот метод чаще всего реализуется аппаратно,тогда как в мостах традиционно присутствует процессор, программно реализующий маршрутизацию с ожиданием. Но поскольку все современные мосты и коммутаторы содержат специальные интегральные схемы коммутации, техническаяразница между ними практически стирается, и остается лишь разница в том, чтовы слышите о них в рекламе.Итак, мы вкратце рассмотрели повторители и концентраторы, которые весьма сходны друг с другом, а также коммутаторы и мосты, которые также не сильноразличаются.
Теперь же мы перейдем к маршрутизаторам, которые резко отличаются от всего рассмотренного ранее. Когда пакет прибывает на маршрутизатор, отрезаются заголовки и концевики кадров и остаются только поля данных(выделены серым на рис. 4.42), которые и передаются программному обеспечению маршрутизатора. Далее анализируется заголовок пакета, и в соответствии сним выбирается его дальнейший путь. Если это IP-пакет, то в заголовке будетсодержаться 32-битный (IPv4) или 128-битный (IPv6), а не 48-битный (стандарт802) адрес. Программное обеспечение маршрутизатора не интересуется адресамикадров и даже не знает, откуда эти кадры взялись (то ли с ЛВС, то ли с двухточечной линии).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
