Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 104
Текст из файла (страница 104)
Новый узел 10 Рис. 1 3.7. Влияние замкнутых маршрутов на работу коммутаторов Пва сегмента Ес)хегпег параллельно соединены двумя мостами, так что образовалась петля. Пусть новая станция с МАС-адресом 123 впервые начинает работу в данной сети. Обычно 412 Глава 13. Коммутируемые сети ЕгьегпеГ начало работы любой операционной системы сопровождается рассылкой широковещательных кадров, в которых станция заявляет о своем существовании и одновременно ищет серверы сети. На этапе 1 станция посылает первый кадр с широковещательным адресом назначения и адресом источника 123 в свой сегмент.
Кадр попадает как в мост 1, так и в мост 2. В обоих мостах новый адрес источника 123 заносится в адресную таблицу с пометкой о его принадлежности сегменту 1, то есть создается новая запись вида: МАС-адрес 123 — Порт 1. Так как адрес назначения широковещательный, то каждый мост должен передать кадр на сегмент 2. Эта передача происходит поочередно в соответствии с методом случайного доступа технологии Егпегпеп Пусть первым доступ к сегменту 2 получает мост 1 (этап 2 на рис. 13.7). При появлении кадра на сегменте 2 мост 2 принимает его в свой буфер и обрабатывает. Он видит, что адрес 123 уже есть в его адресной таблице, но пришедший кадр является более свежим, и он решает, что адрес 123 принадлежит сегменту 2, а не 1.
Поэтому мост 2 корректирует содержимое базы и делает запись о том, что адрес 123 принадлежит сегменту 2: МАС-адрес 123 — Порт 2. Аналогично поступает мост 1, когда мост 2 передает свою копию кадра на сегмент 2. Далее перечислены последствия наличия петли в сети. (3 «Размножениеь кадра, то есть появление нескольких его копий (в данном случае— лвух, но если бы сегменты были соединены тремя мостами — то трех и т. д.). (3 Бесконечная циркуляция обеих копий кадра по петле в противоположных направлениях, а значит, засорение сети ненужным трафиком. 0 Постоянная перестройка мостами своих адресных таблиц, так как кадр с адресом источника 123 будет появляться то на одном порту, то на другом. В целях исключения всех этих нежелательных эффектов мосты/коммутаторы нужно применять так, чтобы между логическими сегментами не было петель, то есть строить с помощью коммутаторов только древовидные структуры, гарантирующие наличие единственного пути между любыми двумя сегментами.
Тогда кадры от каждой станции будут поступать на мост/коммутатор всегда с одного и того же порта, и коммутатор сможет правильно решать задачу выбора рационального маршрута в сети. В небольших сетях сравнительно'легко гарантировать наличие одного и только одного пути между двумя сегментами. Но когда количество соединений возрастает, то вероятность непреднамеренного образования петли оказывается высокой.
Возможна и другая причина возникновения петель. Так, для повышения надежности желательно иметь между мостами/коммутаторами резервные связи, которые не участвуют в нормальной работе основных связей по передаче информационных кадров станций, но при отказе какой-либо основной связи образуют новую связную рабочую конфигурацию без петель. Избыточные связй необходимо блокировать, то есть переводить их в неактивное состояниее.
В сетях с простой топологией эта задача решается вручную путем блокирования соответствующих портов мостов/коммутаторов. В больших сетях со сложными связями используются алгоритмы, которые позволяют решать задачу обнаружения петель автоматически. Наиболее известным из них является стандартный алгоритм покрывающего дерева (3рапп!пя Тгее А!аког!гпт, БТА), который будет детально рассмотрен в главе 14. 41З Коммутаторы Коммутаторы Параллельная коммутация Нри появлении в конце 80-х начале 90-х годов быстрых протоколов, производительных персональных компьютеров, мультимедийной информации н разделении сети на большое количество сегментов классические мосты перестали справляться с работой. Обслуживание потоков кадров между теперь уже несколькими портами с помошью одного процессорного блока требовало значительного повышения быстродействия процессора, а это довольно дорогостоящее решение.
Более аффективным оказалось решение, которое и «породило» коммутаторы: для обслуживания потока, поступающего на каждый порт, в устройство ставился отдельный специализированный процессор, который реализовывал алгоритм прозрачного моста. По сути, коммутатор — это мультипроцессорный мост, способный параллельно продвигать кадры сразу между всеми парами своих портов.
Но если при добавлении процессорных блоков компьютер не перестали называть компьютером, а добавили только прилагательное «иультипроцессорный», то с мультипроцессорными мостами произошла метаморфоза — во многом по маркетинговым причинам они превратились в коммутаторы. Нужно отметить, что помимо процессоров портов коммутатор имеет центральный процессор, который координирует работу портов, отвечая за построение общей таблицы продвижения, а также поддерживая функции конфигурирования и управления коммутатором. Со временем коммутаторы вытеснили из локальных сетей классические однопроцессорные мосты. Основная причина этого — существенно более высокая производительность, с которой коммутаторы передают кадры между сегментами сети.
Если мосты могли даже замедлять работу сети, то коммутаторы всегда выпускаются с процессорами портов, способными передавать кадры с той максимальной скоростью, на которую рассчитан протокол. Пу а добавление к этому возможности параллельной передачи кадров между портами предопределило судьбу и мостов, и коммутаторов. производительность коммугвйзров нв неодщько порядков выше, чем моргов -"каммугвторы иыуг передавать до нескольких десятков; в Иногда и сотен миллионов.кедров в секунду, е то время квк мосты обычно обрабатывали 3-$ тысяч квддге в оекундр За время своего существования уже без конкурентов-мостов коммутаторы вобрали в себя многие дополнительные функции, родившиеся в результате естественного развития сетевых технологий.
К этим функциям относятся, например, поддержка виртуальных сетей (ЧьАХ), агрегирование линий связи, приоритезация графика и т. п. Развитие технологии производства заказных микросхем также способствовало успеху коммутаторов, в результате процессоры портов сегодня обладают такой вычислительной мошностью, которая позволяет им быстро реализовывать весьма сложные алгоритмы обработки трафика, например выполнять его классификацию и профилирование. Технология коммутации сегментов Ег1гегпег была предложена небольшой компанией Ка!рапа в 1990 году в ответ на растущие потребности в повышении пропускной способности связей высокопроизводительных серверов с сегментами рабочих станций. У коммутатора компании Ка!рана при свободном в момент приема кадра состоянии выходного порта задержка между получением первого байта кадра и появлением этого же байта на 414 Глава 13. Коммутируемые сети Ещегпе1 выходе порта адреса назначения составляла всего 40 мкс, что было гораздо ниже задержки кадра прн его передаче мостом.
Структурная схема коммутатора Е1ЬегБчпгсЬ, предложенного фирмой Ка! рава, представлена на рис. 13.8. Рис. 1 3.8. Структура коммутатора Ешегвинсв компании Ка!рава Каждый из 8 портов 10Вазе-Т обслуживается одним процессором пакетов Е1Ьегаег (Е1Ьегпес РасЬег Ргосеззог, ЕРР). Кроме того, коммутатор имеет системный модуль, который координирует работу всех процессоров ЕРР в частности ведет общую адресную таблицу коммутатора. Для передачи кадров между портами используется коммутационная матрица. Она функционирует по принципу коммутации каналов, соединяя порты коммутатора. Лля 8 портов матрица может одновременно обеспечить 8 внутренних каналов прн полудуплексном режиме работы портов и 16 — при дуплексном, когда передатчик и приемник каждого порта работают независимо друг от друга.
При поступлении кадра в какой-либо порт соответствующий процессор ЕРР буферизует несколько первых байтов кадра, чтобы прочитать адрес назначения. После получения адреса назначения процессор сразу же приступает к обработке кадра, не дожидаясь прихода остальных его байтов. 1. Процессор ЕРР просматривает свой кзш адресной таблицы, и если не находит там нужного адреса, обращается к системному модулю, который работает в многозадачном режиме, параллельно обслуживая запросы всех процессоров ЕРР. Системный модуль производит просмотр общей адресной таблицы и возвращает процессору найденную строку, которую тот буферизует в своем кэше для последующего использования.
2. Если адрес назначения найден в адресной таблице и кадр нужно отфильтровать, про-, цессор просто прекращает записывать в буфер байты кадра, очищает буфер и ждет поступления нового кадра. 3. Если же адрес найден и кадр нужно передать на другой порт, процессор, продолжая прием кадра в буфер, обращается к коммутационной матрице, пытаясь установится в ней путь, связывающий его порт с портом, через который идет маршрут к адреау 415 Коммутаторы назначения. Коммутационная матрица способна помочь только в том случае, если порт адреса назначения в этот момент свободен, то есть не соединен с другим портом данного коммутатора. 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
