Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 102
Текст из файла (страница 102)
На практике нз-за главной проблемы разделяемое сральг — дефицита пропускная спосооности— количество узлов даже в сетях 10Вазе-Т н 10Вавв-Р никогда на приближается к 1024. Процессы, прон олнщне в локальных сетях на разделяемой среде, качественно могут быть описаны моделями массового обслуживания, в частности моделью М/М/1, рассмотренной в главе 7. Разделяемая среда соответствует обслуживающему устройству этой модели, а кадры, генерируемые каждым компьютером сети, — заявкам на обслуживание. Очередь ззявок в действительности распределяется по компьютерам сети, где кадры ожидают своей очереди на использование среды.
Хотя модель М/М/1 не может адекватно отразить многие особенности локальных сетей ва разделяемой среде, например коллизии, возникающие в Егйегпец она хорошо иллюстрирует качественную картину зависимости задержек доступа к среде от коэффициента использования среды. На рис.
13.1 показаны зависимости этого типа, полученные для сетей Егйегпец То!геп %пя и Н)Р1 путем имитационного моделирования. !пй 1 р Рис. 13.1. Задержки доступа к среде передачи данных для технологий Етлегпет, Токеп щпр н РОЕЛ Глава 13. Коммутируемые сети Еюегпег Как видно из рисунка, всем технологиям присуща качественно одинаковая картина экспоненциального роста величины задержек доступа при увеличении коэффициента использования сети. Однако их отличает порог, при котором наступает резкий перелом в поведении сети, когда почти прямолинейная зависимость переходит в крутую экспоненциальную. Для всего семейства технологий ЕГЬегпег — это 30 — 50 % (сказывается эффект коллизий), для технологии То(геп ййпй — 60%, а для технологии Ег)Р! — 70 — 80%.
Количество узлов, прн которых коэффициент использования сети начинает приближаться к опасной границе, зависит от типа функционирующих в узлах приложений. Для сетей Егпегпег со скоростью 10 Мбит/с считалось, что 30 узлов — это вполне приемлемое число для одного разделяемого сегмента, так что для построения крупной сети нужны были принципиально новые решения. Ограни ения, возникающие из-за использованию еднной разделяемой среды, можно преодшать, выполнив логическую огр)апурюэцмо овти, то еоть сегментироаэв единую разделяемую среду на насколько и соединив получэннье аегменты евтй иек~еээмм ком)ауниквционнмм устройством, которое не передает шшнме побитно, как повторитель, а буферизует кадры и передает их затем в тот ияи иной сегмент (ияи сегменты) в зависимости от адреса назначения кадра (рис.
13.2). ТО ЕСТЬ Такив Оегмвнты рабоТают ь Эоотввтптвии О Обобщенным еягоритМОм коммуГацИИ, Рассмотренном в глэее 2, Нужно отличать логическую структуризацию от физической. Концентраторы стандарта 10Вазе-Т позволяют построить сеть, состоящую из нескольких сегментов кабеля на витой паре, но это — физическая структуризация, так как логически все эти сегменты представляют собой единую разделяемую среду. Мост долгое время был основным типом устройств, которые использовались для логической структуризации локальных сетей.
Сейчас мосты заменили коммутаторы, но так как алгоритм их работы повторяет алгоритм работы моста, результаты их применения имеют ту же природу, они только усиливаются за счет гораздо более высокой производительности коммутатьтров. Помимо мостов/коммутаторов для структуризации локальных сетей можно использовать маршрутизаторы, но они являются более сложными и дорогими устройствами, к тому же всегда требующими ручного конфигурирования, поэтому их применение в локальных сетях ограничено. Логическая структуризация локальной сети позволяет решить несколько задач, основные из которых — это повышение производительности, гибкости н безопасности, а также улучшение управляемости сети.
Для иллюстрации эффекта повышения щюизводительносшн, который является главной целью логической структуризации, рассмотрим рис. 13.3. На нем показаны два сегмента Егпегпец соединенные мостом. Внутри сегментов имеются повторители. До деления сети на сегменты весь график, генерируемый узлами сети, являлся общим (представим, что вместо моста был повторитель) и учитывался при определении коэффициента использования сети.
Если обозначить среднюю интенсивность трафика, идущего от узла 1 к узлу7', через Су, то суммарный трафик, который должна была передавать сеть до деления на сегменты, равен СХ - ЕС1) (считаем, что суммирование проводится по всем узлам). 405 Мост как предшественник и функциональный аналог коммутатора Мост Рис.
13.2. Логическая структуризация сети ,' П С12 Сегмент 81 Сегмент 82 Рис. 13.3. Изменение загрузки при делении сети на сегменты Глава 13. Коммутируемые сети ЕщегпеГ После разделения сети на сегменты подсчитаем нагрузку отдельно для каждого сегмента. Например, нагрузка сегмента 51 стала равна Сгм + Сзг ль где Ст — внутренний график сегмента 51, а Свг зз — межсегментный трафик. Чтобы показать, что загрузка сегмента 51 стала меньше, чем загрузка исходной сети, заметим, что общую загрузку сети до разделения на сегменты можно представить в таком виде: СХ-С +Сз +С .
Змачит, загрузка сегмента 51 после разделения стала равной Сх — С5ь то есть стала меньше на величину внутреннего трафика сегмента 52. Аналогичные рассуждения можно повторить относительно сегмента 52. Следовательно, в соответствии с графиками, приведенными на рис. 13.1, задержки в сегментах умемьшились, а полезная пропускная способность, приходящаяся на один узел, увеличилась.
Ранее было отмечено, что деление сети на логические сегменты почти всегда снижает загрузку новых сегментов. Слово впочтиь учитывает очень редкий случай, когда сеть разбита на сегменты так, что внутренний трафик каждого сегмента оказывается нулевым, то есть весь график является межсегментным. Для примера на рис. 133 это означало бы, что все компьютеры сегмента 51 обмениваются данными только с компьютерами сегмента 52, и наоборот. На практике в сети всегда можно выделить группу компьютеров, которые принадлежат сотрудникам, решающим общую задачу. Это могут быть сотрудники одной рабочей группы, отдела, другого структурного подразделения предприятия.
В большинстве случаев им нужен доступ к ресурсам сети их отдела и только изредка — доступ к удаленным ресурсам. В 80-е годы существовало эмпирическое правило, говорящее о том, что сеть можно разделить на сегменты так, что 80 % графика составят обращения к локальным ресурсам и только' 20 % — к удаленным. Сегодня такая закономерность не всегда соответствует действительности, она может трансформироваться в правило 50 на 50 % и даже 20 на 80% (например, большая часть обращений маправлема к ресурсам Интернета или к централизованным серверам предприятия). Тем не менее в любом случае внутрисегментный график существует. Если его нет, значит, сеть разбита на логические сегменты неверно. При построении сети как совокупности сегментов каждый из них может быть адаптирован к специфическим потребностям рабочей группы или отдела.
Это означает повьаивнив гибкости сети. Процесс разбиения сети на логические сегменты можно рассматривать и в обратном направлении, как процесс создания большой сети из уже имеющихся небольших сетей. Устанавливая различные логические фильтры на мостах/коммутаторах, можно контролировать доступ пользователей к ресурсам других сегментов, чего не позволяют делать повторители.
Так достигается повышение безопасности данных, Побочным эффектом снижения трафика и повышения безопасности данных является упрощение управления сетью, то есть улучшение упраавяемости сети. Проблемы очень часто локализуются внутри сегмента. Сегменты образуют логические домены управления сетью. Оба описываемых устройства продвигают кадры на основании одного и того же алгоритму, а именно алгоритма прозрачного моста, описанного в стандарте 1ЕЕЕ 802.1О. Этот стандарт, разработанный задолго до появления первого коммутатора, описывал работу моста, поэтому совершенно естественно, что в его названии и содержании 407 Мост как предшественник и функциональный аналог коммутатора используется термин «мост».
Некоторая путаница возникла, когда иа свет появились первые модели коммутаторов — оии выполняли тот же описанный в стандарте 1ЕЕЕ 802.1Р алгоритм продвижения кадров, который с десяток лет был отработан мостами. И хотя мосты, для которых алгоритм был разработан, сегодня уже относятся к практически «вымершему» виду коммуникационных устройств, в стандартах, описывающих работу коммутатора, следуя традиции, используют термин «мост». Мы же ие будем столь консервативными и при описании алгоритмов 802.1Р в следующем разделе позволим себе иногда указывать термин «коммутатор», кроме тех случаев, когда речь пойдет об официальном иазваиии стандарта или когда необходимо будет подчеркнуть рэзиицу между двумя типами устройств.
Алгоритм прозрачного моста! ЕЕЕ 802.10 В локальных сетях 80-х и 90-х годов применялись мосты нескольких типов: 0 прозрачные мосты; О мосты с маршрутизацией от источника; 12 транслирующие мосты. Мосты с маршрутизацией от источника применялись только в сетях Тойеп Жпй, а транслирующие мосты были способны соединять сегменты разных технологий, например Егпегпег и Текел Ылй. В результате исчезновения всех технологий локальных сетей, кроме ЕГлегпец пба этих типа мостов также исчезли, а алгоритм прозрачного моста выжил, найдя свое применение в коммутаторах Егпегпеп Слово «прозрачный» в названии алгоритм прозрачного моста отражает тот факт, что мосты и коммутаторы в своей работе ие учитывают существование в сети сетевых адаптеров конечных узлов, коицеитраторов и повторителей.
В то же время и перечисленные сетевые устройства функционируют, «ие замечая» присутствия в сети мостов и коммутаторов. Тэк как алгоритм прозрачного моста остался единственным актуальным алгоритмом мостов, то в дальнейшем мы будем опускать термин «прозрачиый», подразумевая именно этот тип алгоритма работы моста/коммутатора. Мост строит свою таблицу продвижения (адресиую таблицу) иа основании пассивного наблюдения за трафиком, циркулирующим в подключенных к его портам сегментах. При этом мост учитывает адреса источников кадров данных, поступающих иа его порты. По апресу источника кадра мост делает вывод о принадлежности узла-источника тому или иному сегменту сети.
ВНИМАНИЕ Каждый порт моста работает, как конечный узел своего сегмента, за одним исключением — порт моста покет пе иметь собственного МАС-апреса. Порты мостов ле нуждаются в адресах для яродвиження к«пров, так как опи работают в режиме неразборчивого захвата кадров, когда все поступающие на порт кадры, независимо от их адреса назначения, запоминаются иа время в буферной памяти.
Работ»я э неразборчивом рпааме, мост «слушает» весь трафик, передаваемый в присоединенных к нему сегментах, и использует проходящие через него кадры для изучения топологии сети н построения таблицы продвижения. В том случае, когда порт моста/коммутатора имеет собственный МАС- адрес, оп используется для целей, отличных от продвижения кааров, чаще всего — для удаленного управления портом; в этом случае порт представляет собой конечный узел сети, и кадры адресуются непосредственно ему.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
