Межсетевые устройства

Для соединения нескольких сетей или сегментов используются так называемые межсетевые устройства (internetworking device). В зависимости от уровня модели ВОС, на котором они работают, и, соответственно, выполняемых функции эти устройства разделяются на повторители, мосты, маршрутизаторы и шлюзы.

Повторители

Повторитель (repeater) представляет собой регенератор сигнала, соединен в два или более сегментов сети. Любой сигнал, полученный на входной порт. регистрируется и ретранслируется на выходной порт или порты. Повторитель работает на физическом уровне и не связан с содержанием данных, которые он передает. Повторители обычно используются для увеличения максимальной длины сегмента в частности для расширения Ethernet за пределы 500 м, или для сопряжения различных типов сред, например коаксиального и оптоволоконного кабеля при условии сопряжение не требует изменения формата кадров.

Из-за того что повторители не анализируют содержания данных, которые передают, помехи воспринимаются как входные данные, и, таким образом, повторитель может генерировать и передавать бессмыслицу.

Допустимое количество повторителей в одной сети ограничено, в частности из-за того, что они задерживают передаваемый сигнал. Для каждого метода доступа установлено ограничение на общее количество устройств и повторителей сети. За подробностями следует обратиться к стандартам и техническому описанию, предоставляемому поставщиками оборудования.

Мосты

Мостом (bridge) называется межсетевое устройство, соединяющее междусобой два сегмента одной и той же ЛВС. Основное назначение моста — фильтрация трафика между сегментами на основе аппаратных (MAC) адресов, т. е. мост pa6отает во втором уровне модели ВОС и не учитывает протоколы верхних уровней. Поэтому мост выполняет функции повторителя. Для фильтрации пакетов мост анализирует их заголовки и определяет адреса отправителя и получателя. Если отправитель и получатель находятся на одном сегменте, мост не транслирует пакет в другие сегменты. Если отправитель и получатель находятся в разных сегментах, мост регенерирует пакет и передает его в соответствующий сегмент. Таким образом мосты снижают нагрузку в сети. Обычно мосты способны настраиваться автоматически, определяют принадлежность узла с тем или иным физическим адресом к конкретному сегменту сети на основе входящего трафика. Поэтому топологию сети можно изменять без перепрограммирования мостов. Кроме этого, мост можно запрограммировать для фильтрации некоторых пакетов по определенным адресам.

В сети Ethernet, где вероятность занятости канала является экспоненциальной функцией числа присоединенных станций и средней величины их исходящего сообщения.

Мосты смогут существенно повысить допустимость канала, увеличивая тем самым пропускную способность. При этом также повышается отказоустойчивость так как крушение в одном сегменте не затронет работу других.

Для повышения эффективности сеть должна быть разделена мостами на отдельные сегменты таким образом, чтобы станции, осуществляющие между собой наиболее интенсивный обмен, находились в одном сегменте и их потоки информации были инициализированы в рамках этого сегмента.

В современных сетях связи Ethernet на витой паре широко применяются устройства, называемые коммутаторами (switch) — фактически они выполняют функции мостов.

Маршрутизаторы

Маршрутизатором (router) называется устройство, используемое для соединения друг с другом нескольких сетей. Маршрутизаторы работают на третьем уровне модели ВОС. Они распознают адреса, содержащиеся в заголовках пакетов, и осуществляют их продвижение по сети в соответствии с этими адресами. Маршрутизаторы могут также обеспечивать преобразование протокола и тем самым использоваться для соединения сетей, работающих с различными физическими, канальными и сетевыми протоколами (уровни 1, 2 и 3).

Различие между мостами и маршрутизаторами состоит в том, первые "видят" только часть сети, точнее, соединяемые ими сегменты, а маршрутизаторы должны располагать полной моделью сети или хотя бы алгоритмом выбора маршрута для каждого пакета. Для определения оптимального маршрута могут использоваться оптимальные алгоритмы и стратегии, например наиболее короткий маршрут, наиболее быстрый или наиболее дешевый либо какой-то иной критерий.

По мepe развития коммуникационных устройств и повышения их функционально классификационные различия между ними постоянно меняются. В частности, постоянно размывается граница между мостами и маршрутизаторами, поскольку вновь разрабатываемые мосты обладают все большим количеством функций, которые раньше были присущи только маршрутизаторам.

Шлюзы

Шлюзы (gateway) используются для преобразования протоколов на верхних уровнях модели ВОС — при этом они попутно могут выполнять функции повторителей, мостов и маршрутизаторов, т. е. обеспечивают преобразование всего стека протоколов. Если мосты и маршрутизаторы работают только на основании информации, содержащейся в заголовке пакета, шлюзы учитывают и содержание сообщения. Например: они могут осуществлять преобразование данных из одного формата в другой, таким образом, шлюзы используются не только сетями различного типа, но и Интерфейс между приложениями. Например, в системах электронной почты шлюзы могут обеспечить перекодировку сообщений в соответствии со стандартом адресата, если он отличается от стандарта отправителя. То же относится и к програмного реального времени для управления производственным процессом, если они используют различные стандарты для кодирования данных. В зависимости от конкретных требований может оказаться необходимым создание специальной шлюзовой системы, связывающей неоднородные приложения, если они не строго и не полностью соответствуют открытым стандартам коммуникаций и форматов данных.