Основные рейтинговые параметры ЛВС

При выборе локальной сети основное внимание обращают на следующие ее характеристики:

- топология сети;

- ранговый тип сети (одноранговая или с выделенным сервером);

- типы используемых в сети протоколов, регламентирующих форматы и проце­дуры обмена информацией между абонентами;

- тип используемой операционной системы;

- максимальное количество рабочих станций;

- максимально допустимое удаление рабочих станций друг от друга;

- типы компьютеров, входящих в сеть (однородность или неоднородность

сети);

- вид физической среды передачи данных (коммутируемый или некоммутируемый канал; телефонный канал, витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель);

- максимальная пропускная способность;

- методы передачи данных (коммутация каналов, сообщений или пакетов; передача);

- тип передачи данных — синхронный или асинхронный;

- методы доступа к моноканалу;

- надежность сети, определяемая ее способностью сохранять работоспособность при выходе из строя отдельных ее участков (узлов и линий связи).

Перед выбором или проектированием ЛВС следует уяснить для себя цели создания сети, особенности ее организационного и технического использования, в том числе:

- какие проблемы предполагается решать при использовании ЛВС;

- какие задачи предполагается решать в будущем;

- кто будет выполнять техническую поддержку ЛВС после ее создания и запуска;

- нужен ли доступ из ЛВС к глобальной сети Интернет;

- какие требования предъявляются к секретности и безопасности информации;

- какие технические и программные средства необходимо приобрести при создании ЛВС;

- насколько подготовлены сотрудники для работы в сети, какое обучение потребуется для них?

Вопросы для самопроверки

1. Что такое локальная вычислительная сеть и каковы ее особенности?

2. Приведите многоаспектную классификацию ЛВС и поясните классификационные группы.

3. Назовите особенности построения, достоинства и недостатки одноранговых ЛВС и серверных ЛВС.

4. Назовите методы доступа к каналам связи сети и поясните их отличительные особенности.

5. Дайте краткую характеристику сетевой технологии IEEE802.3/Ethernet и ее разновидностей.

6. Дайте краткую характеристику сетевой технологии IEEE 802.3/Token Ring.

7. Дайте краткую характеристику сетевой технологии ARCNET.

8. Дайте краткую характеристику сетевой технологии FDDI.

9. Назовите и поясните устройства межсетевого интерфейса.

10.Дайте краткую характеристику локальных сетей, управляемых ОС Net Ware.

11. Дайте краткую характеристику локальных сетей, управляемых ОС Windows NT.

12. Назовите и поясните основные рейтинговые параметры ЛВС.

Создание больших сетей

Цели занятия

Изучить функции каждого типа устройств:

репитеров;

мостов;

маршрутизаторов;

мостов-маршрутизаторов;

шлюзов.

Научиться определять ситуацию, когда необходимо расширить локальную сеть.

Научиться определять компоненты, которые могут увеличить сеть в данной ситуации.

Расширение локальных сетей

Когда компании растут, растут и их сети. В целом локальные сети имеют свойство перерастать начальные проекты. Это становится очевидным, когда:

1. трафик сети достиг предела пропускной способности;

2. увеличилось время ожидания очередной обработки заданий на печать;

3. увеличилось время отклика интенсивно работающих с сетью приложений, таких, как базы данных.

В работе каждого администратора рано или поздно наступает момент, когда он должен увеличить размер сети или улучшить ее производительность. Сети не могут бесконечно расширяться за счет простого добавления новых компьютеров и прокладки дополнительного кабеля. Любая топология или архитектура имеет свои ограниче­ния. Тем не менее, существуют устройства, назначение которых — увеличить размер сети в действующей среде. Эти компоненты могут:

1. сегментировать локальные сети так, что каждый сегмент становится самостоятельной локальной сетью;

2. объединять две локальные сети в одну;

3. подключать сеть к другим сетям и компьютерным средам для объединения их в боль­шую разнородную систему.

Итак, к таким устройствам относятся:

1. репитеры;

2. мосты;

3. маршрутизаторы;

4. мосты-маршрутизаторы;

5. шлюзы.

На этом занятии будет подробно рассмотрено каждое из перечисленных устройств.

Репитеры

Сигнал при распространении по кабелю искажается, поскольку уменьшается его амп­литуда. Причина этого явления — затухание. В результате, если кабель имеет достаточ­ную длину, затухание может исказить сигнал до неузнаваемости. Однако благодаря репитерам сигналы способны распространяться на большие расстояния.

Принцип работы

Репитер работает на Физическом уровне модели OSI, восстанавливая сигнал и переда­вая его в другие сегменты.

Рис. 7.8. Репитеры восстанавливают ослабленные сигналы

Репитер принимает затухающий сигнал из одного сегмента, восстанавливает его и передает в следующий сегмент. Чтобы данные через репитер поступали из одного сег­мента в другой, каждый сегмент должен использовать одинаковые пакеты и протоколы Logical Link Control (LLC). Это означает, например, что репитер не позволяет обмени­ваться данными между сетями 802.3 LAN (Ethernet) и 802.5 LAN (Token Ring).

Репитеры не выполняют функции преобразования и фильтрации. Чтобы репитер работал, оба сегмента, им соединяемые, должны иметь одинаковый метод доступа. Наиболее распространенные методы доступа — CSMA/CD и передача маркера. Таким образом, репитер не может соединять сегмент, использующий CSMA/CD, с сегмен­том, который использует передачу маркера. Другими словами, они не могут трансли­ровать пакеты Ethernet в пакеты Token Ring.

Однако репитеры могут передавать пакеты из одного типа физического носителя в другой. Если репитер имеет соответствующие разъемы, он примет пакет Ethernet, приходящий из сегмента на тонком коаксиальном кабеле, и передаст его в сегмент на оптоволокне.

Рис. 7.9. Репитеры могут соединять различные типы носителя

Некоторые многопортовые репитеры работают как многопортовые концентраторы, соединяющие различные типы носителя. Ограничения сегментов, обсуждаемые в разделе 4, «Сетевые архитектуры», в полной мере применимы и к сетям с концентраторами, однако теперь ограничения относятся к каждому отдельному сегменту, а не ко всей сети.

Некоторые соображения

С одной стороны, репитеры — самый дешевый способ расширить сеть. С другой — хотя их использование и является правильным начальным шагом, они остаются низ­коуровневыми компонентами расширения сети. Применение репитеров оправдано, когда при расширении сети необходимо преодолеть ограничения по длине сегмента или по количеству узлов, причем ни один из сегментов не генерирует повышенный трафик, а стоимость — главный фактор.

Отсутствие изоляции и фильтрации

Репитеры передают из сегмента в сегмент каждый бит данных, даже если данные состоят из искаженных пакетов или из пакетов, не предназначенных для этого сегмента. В результате проблемы одного сегмента могут повредить всем остальным сегментам. Как уже говорилось, репитеры не могут служить фильтром, который ограничивал бы поток пакетов, вызывающих проблемы.

Репитеры, кроме того, будут передавать из сегмента в сегмент и вал широковеща­тельных пакетов, распространяя их по всей сети. Переизбыток широковещательных пакетов возникает в сети тогда, когда их количество приближается к ширине полосы пропускания сети. Если устройство отвечает на пакеты, непрерывно циркулирующие по сети, или пакеты постоянно пытаются достичь устройства, которое никогда не отзывается, то производительность сети падает.

Резюме

Репитеры расширяют возможности сети, разделяя ее на сегменты, тем самым умень­шается количество компьютеров на один сегмент. Репитер:

C соединяет сегменты, использующие одинаковые или разные типы носителя;

C восстанавливает сигнал, тем самым увеличивая дальность передачи;

C функционирует на Физическом уровне модели OSI;

C передает весь график в обоих направлениях.

Используйте репитеры, чтобы с наименьшими затратами соединить два сегмента. Не используйте репитеры, если:

C сетевой график интенсивный;

C в сегментах применяются разные методы доступа;

C необходимо реализовать какой-нибудь метод фильтрации данных.

Мосты

Мост (bridge), как и репитер, может соединять сегменты или локальные сети рабочих групп. Однако, в отличие от репитера, мост также служит для разбиения сети, что помогает изолировать трафик или отдельные проблемы. Например, если трафик одного-двух компьютеров или одного отдела «затопляет» сеть пакетами, уменьшая ее про­изводительность в целом, мост изолирует эти компьютеры или этот отдел. Мосты обычно решают следующие задачи.

C Увеличивают размер сети.

C Увеличивают максимальное количество компьютеров в сети.

C Устраняют узкие места, появляющиеся в результате подключения избыточного числа компьютеров и, как следствие, возрастания графика.

Мосты разбивают перегруженную сеть на отдельные сегменты с уменьшенным графи­ком. В итоге каждая подсеть будет работать более эффективно.

C Соединяют разнородные физические носители, такие, как витая пара и коаксиальный кабель.

C Соединяют разнородные сегменты сети, например Ethernet и Token Ring, и переносят между ними пакеты.

Рис. 7.10. Мост соединяет две сети

Принцип работы

Мосты работают на Канальном уровне модели OSI, поэтому им недоступна информация, содержащаяся на более высоких уровнях этой модели. Мосты допускают использование в сети всех протоколов, не отличая при этом один протокол от другого. Поскольку любые протоколы могут работать через мосты, каждый компьютер должен определять. с какими протоколами он работает.

Вероятно, Вы помните, что Канальный уровень имеет два подуровня: Управления логической связью и Управления доступом к среде. Мосты работают на подуровне Управления доступом к среде, поэтому иногда называются мостами уровня Управле­ния доступом к среде.

Мост уровня Управления доступом к среде выполняет следующие действия:

1. «слушает» весь трафик;

2. проверяет адреса источника и получателя каждого пакета;

3. строит таблицу маршрутизации;

4. передает пакеты.

Передача пакетов осуществляется следующим образом. Если адресат не указан в таблице маршрутизации, мост передает пакет во все сегменты. Если адресат указан в таб­лице маршрутизации, мост передает пакет в этот сегмент (если сегмент получателя не совпадает с сегментом источника).

Работа моста основана на принципе, согласно которому каждый узел сети имеет собственный адрес — мост передает пакеты, исходя из адреса узла назначения.

Можно сказать, что мосты обладают некоторым «интеллектом», поскольку изуча­ют, куда следует направить данные. Когда пакеты передаются через мост, данные об адресах компьютеров сохраняются в оперативной памяти моста. Он использует эти данные для построения таблицы маршрутизации.

В начале работы таблица маршрутизации моста пуста. Затем, когда узлы передают пакеты, адрес источника копируется в таблицу маршрутизации. Имея эти данные, мост изучает расположение компьютеров в сегментах сети.

Рис. 7.11. Таблица маршрутизации хранит список адресов

Создание таблицы маршрутизации

Итак, мосты строят таблицы маршрутизации на основе адресов компьютеров, которые передавали данные в сеть. Говоря точнее, мосты используют адреса источников — адрес устройства, инициировавшего передачу, — для создания таблицы маршрутизации.

Принимая пакет, мост ищет адрес источника в таблице маршрутизации. Если адрес источника не найден, он добавляет его в таблицу. Затем мост сравнивает адреса назначения с базой данных таблицы маршрутизации.

1. Если адрес получателя есть в таблице маршрутизации и адресат находится в одном сегменте с источником, пакет отбрасывается. Эта фильтрация уменьшает сетевой трафик и изолирует сегменты сети.

2. Если адрес получателя есть в таблице маршрутизации, а адресат и источник находятся в разных сегментах, мост передает пакет адресату через соответствующий порт.

3. Если адреса получателя нет в таблице маршрутизации, мост передает пакет во все свои порты, исключая тот, через который пакет был принят.

Короче говоря, если мост знает о местонахождении узла-адресата, он передает пакет ему. Если адресат неизвестен,

мост транслирует пакет во все сегменты.

Сегментирование сетевого графика

Благодаря таблице маршрутизации мост способен сегментировать трафик. Например, компьютер в сегменте 1 (источник) посылает данные другому компьютеру (получателю), который также находится в сегменте 1. Если адрес назначения есть в таблице маршру­тизации, мост может определить, что компьютер-получатель расположен в сегменте 1. Так как и источник, и получатель находятся в сегменте 1, пакет не попадет в сегмент 2.

Рис. 7.12. Таблица маршрутизации позволяет мостам сегментировать сети

Следовательно, управляя передачей пакетов в другие сегменты, мосты могут использовать таблицы маршрутизации для уменьшения сетевого графика. Этот процесс называется сегментацией сетевого графика.

Большая сеть не ограничивается одним мостом. Чтобы объединить несколько малых сетей в одну большую, надо использовать множество мостов.

Удаленные мосты

Мосты — эффективное средство для расширения и сегментирования сети, поэтому они часто используются в больших сетях (отдаленные сегменты в таких сетях соедине­ны телефонными линиями).

Для соединения двух кабельных сегментов необходим только один мост. Однако и две локальные сети, расположенные на значительном расстоянии друг от друга, можно объединить в одну сеть. С этой целью используют два удаленных моста, которые подключают через синхронные модемы к выделенной телефонной линии.

Рис. 7.13. Мосты могут соединять удаленные сегменты

Так как удаленные сегменты локальных сетей можно объединить через телефонные линии, возникают ситуации, когда несколько локальных сетей объединены более чем по одному маршруту. В этом случае существует вероятность входа пакетов в длительный цикл. Для обработки таких ситуаций служит алгоритм Spanning Tree Algorithm (STA), разработанный IEEE 802.1 Network Management Committee. Используя STA, программное обеспечение может распознать наличие нескольких маршрутов, опреде­лить самый эффективный из них, а затем сконфигурировать мост так, чтобы он рабо­тал именно с этим маршрутом. Другие маршруты программное обеспечение отключа­ет. Однако, если основной маршрут становится недоступным, отключенные маршруты могут быть вновь активизированы.

Различия между мостами и репитерами

Мосты работают на более высоком уровне модели OSI, чем репитеры. Это означает, что мосты «умней» репитеров и могут учитывать больше особенностей передаваемых данных. Мосты, так же как и репитеры, способны восстанавливать форму сигнала, однако делают это на уровне пакетов, из чего следует: мосты могут передавать пакеты на боль­шие расстояния с использованием разнообразных сред передачи.

Некоторые соображения

Во-первых, мосты, имея все возможности репитеров, позволяют подключать больше узлов. Кроме того, они обеспечивают более высокую производительность сети, чем репитеры. Так как сеть делится на изолированные сегменты, в каждом из них будет меньше компьютеров, конкурирующих за доступ к ресурсам.

Во-вторых, если обширную сеть Ethernet разделить на два сегмента, соединенных мостом, в каждом сегменте сети будет распространяться меньше пакетов, возникать меньше коллизий, и вся сеть будет работать более эффективно. Хотя каждый сегмент изолирован, мост будет передавать между ними соответствующие пакеты.

Реализация

Мост может работать как автономное устройство (внешний мост), так и на сервере (внутренний мост), если сетевая операционная система допускает установку на серве­ре нескольких сетевых плат.

Администраторы сетей широко применяют мосты, потому что они:

1. просты в установке и незаметны пользователям;

2. обладают высокой гибкостью и адаптируемостью;

3. относительно дешевы.

Резюме

Если для расширения сети Вы решили использовать мосты, учитывайте следующие факты:

1. мосты обладают всеми возможностями репитеров;

2. соединяют два сегмента и восстанавливают сигналы на уровне пакетов;

3. функционируют на Канальном уровне модели OSI;

4. не подходят для распределенных сетей со скоростями передачи менее 56 Кбит/с;

5. не могут одновременно использовать несколько маршрутов;

6. пропускают все широковещательные сообщения, допуская перегрузку сети;

7. считывают адреса источника и получателя каждого пакета;

8. пропускают пакеты с неизвестным адресом получателя. Основное назначение мостов:

9. соединить два сегмента для увеличения длины сети или количества узлов в ней;

10. уменьшить трафик за счет сегментации сети;

11. соединить разнородные сети.

Маршрутизаторы

В среде, объединяющей несколько сетевых сегментов с различными протоколами и архитектурами, мосты не всегда гарантируют быструю связь между всеми сегментами. Для такой сложной сети необходимо устройство, которое не только знает адрес каждого сегмента, но и определяет наилучший маршрут для передачи данных и фильтрует широковещательные сообщения. Такое устройство называется маршрутизатором.

Маршрутизаторы (routers) работают на Сетевом уровне модели OSI. Это значит, что они могут переадресовывать и маршрутизировать пакеты через множество сетей, обмениваясь информацией (которая зависит от протокола) между раздельными сетями. Маршрутизаторы считывают в пакете адресную информацию сложной сети и, по­скольку они функционируют на более высоком по сравнению с мостами уровне модели OSI, имеют доступ к дополнительным данным.

Маршрутизаторы могут выполнять следующие функции мостов:

1. фильтровать и изолировать трафик;

2. соединять сегменты сети.

Однако маршрутизаторам доступно больше информации, чем мостам, и они ис­пользуют ее для оптимизации доставки пакетов. В сложных сетях без применения маршрутизаторов обойтись трудно, так как они обеспечивают лучшее (по сравнению с мостами) управление графиком и не пропускают широковещательных сообщений. Маршрутизаторы могут совместно использовать данные о состоянии маршрутов и, ос­новываясь на этой информации, обходить медленные или неисправные каналы связи.

Принцип работы

Таблица маршрутизации, которая находится в маршрутизаторах, содержит сетевые адреса. Для каждого протокола, используемого в сети, строится своя таблица. Таблица помогает маршрутизатору определить адреса назначения для поступающих данных. Она включает следующую информацию:

• все известные сетевые адреса;

• способы связи с другими сетями;

• возможные пути между маршрутизаторами;

• стоимость передачи данных по этим путям.

Маршрутизатор выбирает наилучший маршрут для данных, сравнивая стоимость и доступность различных вариантов.

Примечание. Помните, что таблицы маршрутизации существуют и для мостов. Таблица маршрутизации моста содержит адреса подуровня Управления доступом к среде, тогда как таблица маршрутизации маршрутизатора содержит номера сетей. Поэтому термин «таблица маршрутизации» имеет разный смысл для мостов и для маршрутизаторов.

Маршрутизаторы требуют специальной адресации: им понятны только номе сетей (что объясняет их обращение друг к другу) и адреса локальных плат сетевого адаптера. К удаленным компьютерам маршрутизаторы обращаться не могут.

Рис. 7.14. Маршрутизаторы взаимодействуют с другими маршрутизаторами, а не с удаленными компьютерами

Маршрутизатор, принимая пакеты, предназначенные для удаленной сети, пересылает их тому маршрутизатору, который обслуживает сеть назначения. В некотором смысле это достоинство, потому что маршрутизаторы могут:

1. сегментировать большие сети на меньшие;

2. действовать как барьер безопасности между сегментами;

3. предотвращать избыток широковещательных сообщений (такие сообщения не передаются).

Так как маршрутизаторы должны выполнять сложную обработку каждого пакете они медленнее большинства мостов. Когда пакеты передаются от одного маршрутизатора к другому, адреса источника и получателя Канального уровня отсекаются, а затем создаются заново. Это позволяет маршрутизатору направлять пакеты из сети TCP/II Ethernet серверу в сети TCP/IP Token Ring.

Воспринимая только адресованные сетевые пакеты, маршрутизаторы будут препятствовать проникновению в сеть некорректных пакетов. Таким образом, благодаря фильтрации некорректных данных и широковещательных пакетов, маршрутизаторы уменьшают нагрузку на сеть.

Адрес узла назначения маршрутизаторы не проверяют; они «смотрят» только на адрес сети. Маршрутизаторы будут пропускать информацию только в том случае, если известен адрес сети. Эта возможность — контролировать данные, передаваемые через маршрутизатор, — позволяет уменьшить трафик между сетями и использовать эти связи эффективнее, чем это делают мосты.

Ориентируясь на схему адресации маршрутизаторов, администраторы всегда мо­гут разбить одну большую сеть на множество отдельных сетей, между которыми как барьер будут действовать маршрутизаторы: не пропуская все пакеты подряд и обраба­тывая далеко не каждый пакет. Благодаря этому может быть значительно уменьшен трафик в сети и время ожидания пользователей.

Маршрутизируемые протоколы

С маршрутизаторами работают не все протоколы. Протоколы, работающие с маршру­тизаторами, называются маршрутизируемыми. К ним относятся:

• DECnet;

• IP;

• IPX;

• OS1;

• XNS;

• DDP (AppleTalk).

К немаршрутизируемым протоколам относятся:

• LAT (Local Area Transport — протокол корпорации Digital Equipment Corporation);

• NetBEUI.

Существуют маршрутизаторы, которые в одной сети могут работать с нескольки­ми протоколами (например, с IP и DECnet).

Выбор маршрутов

В отличие от мостов, маршрутизаторы могут не только использовать несколько актив­ных маршрутов между сегментами сети, но и выбирать между ними. Поскольку маршрутизаторы способны соединить сегменты с абсолютно разными схемами упаковки данных и доступа к носителю, им часто будут доступны несколько путей. Это значит, что, если какой-нибудь маршрутизатор «откажется» работать, данные все равно будут передаваться по другим маршрутам.

Маршрутизатор может «прослушивать» сеть и определять, какие ее части сильнее загружены. Он устанавливает также количество транзитов между сегментами сети. Используя эту информацию, маршрутизатор выбирает маршрут передачи данных. Если один путь перегружен, он укажет альтернативный.

Подобно мостам, маршрутизаторы строят таблицы маршрутизации и используют их в алгоритмах маршрутизации (routing algorithm) (их описание см. ниже).

• OSPF (Open Shortest Path First) — алгоритм маршрутизации на основе состояния канала. Алгоритмы состояния канала управляют процессом маршрутизации и позволяют маршрутизаторам быстро реагировать на изменения в сети. Маршрутизация на основе состояния канала использует алгоритм Dijkstra для вычисления маршрутов с учетом количества транзитов, скорости линии, трафика и стоимости. Алгоритмы состояния канала более эффективны и создают меньший трафик по сравнению с дистанционно-векторными алгоритмами. Этот факт может быть важен для маршрутизируемой среды большого размера с множеством связей между сегментами распределенной сети. Протокол TCP/IP поддерживает OSPF.

• RIP (Routing Information Protocol) — дистанционно-векторные алгоритмы маршрутизации. Протоколы TCP/IP и IPX поддерживают RIP.

• NLSP (NetWare Link Services Protocol) — алгоритм маршрутизации на основе состояния канала. Протокол IPX поддерживает NLSP.

Типы маршрутизаторов

Маршрутизаторы подразделяются на два основных типа. Статические (static).

Статические маршрутизаторы требуют, чтобы администратор вручную создал и сконфигурировал таблицу маршрутизации, а также указал каждый маршрут.

Динамические (dynamic).

Динамические маршрутизаторы автоматически определяют маршруты и поэтому требуют минимальной настройки и конфигурирования. Они сложнее статических, так как анализируют информацию от других маршрутизаторов и для каждого пакета принимают отдельное решение о маршруте передачи через сеть.

Различия между мостами и маршрутизаторами

Мосты и маршрутизаторы путают даже опытные сетевые инженеры, поскольку, на первый взгляд, они выполняют одни и те же действия:

• передают пакеты между сетями;

• передают данные по каналам глобальных сетей.

Как определить, когда надо использовать мост, а когда — маршрутизатор? Мост, работающий на подуровне Управления доступом к среде Канального уровня модели OSI, «видит» только адрес узла. Точнее: в каждом пакете мост ищет адрес узла подуровня Управления доступом к среде. Если мост распознает адрес, он оставляет пакет в локальном сегменте или передает его в нужный сегмент. Если адрес мосту неизвестен, он пересылает пакет во все сегменты, исключая тот, из которого пакет прибыл.

Рис. 7.15. Мосты работают на подуровне Управления доступом к среде Канального уровня

Широковещательные пакеты

Пересылка пакетов — это ключ к пониманию функций мостов и их отличий от маршрутизаторов. При использовании мостов передаваемые широковещательные пакеты следуют ко всем компьютерам всех портов моста, исключая порт, через который они прибыли. Иначе говоря, каждый компьютер во всех сетях получит широковещатель­ный пакет. В малых сетях это, скорее всего, и не будет иметь сколько-нибудь существенного значения, однако большая сеть может генерировать много широковещательных сообщений, что замедлит работу сети (несмотря на фильтрацию по адресам).

Маршрутизатор, работающий на Сетевом уровне, принимает во внимание больше информации, чем мост: он определяет и то, что нужно передавать, и то, куда нужно передавать. Маршрутизатор распознает не только адрес, как это делает мост, но и тип протокола. Кроме того, маршрутизатор может установить адреса других маршрутизаторов и решить, какие пакеты каким маршрутизаторам переадресовать.

Рис. 7.16. Маршрутизаторы работают на Сетевом уровне

Множественные пути

Мост может распознать только один путь между сетями. Маршрутизатор среди не­скольких возможных путей определяет самый лучший на данный момент.

Рассмотрите рис. 7.17. Маршрутизатор А должен переслать данные маршрутизатору D. Однако он может направить пакеты маршрутизатору С или В, и данные все равно будут доставлены маршрутизатору D. Маршрутизаторы способны оценить оба пути и выбрать среди них лучший.

Рис 7.17. Маршрутизаторы распознают и используют несколько маршрутов

Заключение

Запомните главные характеристики мостов и маршрутизаторов. Они помогут Вам раз­личать эти устройства, а в конкретной ситуации одному из них отдавать предпочтение.

• Мост распознает только локальные адреса подуровня Управления доступом к среде (адреса плат сетевого адаптера компьютеров в подключенных к нему сегментах).

• Маршрутизаторы распознают адреса сетей.

• Мост распространяет пакеты с неизвестным ему адресом получателя по всем направле­ниям, а все пакеты с известным адресом передает только через соответствующий порт.

• Маршрутизатор работает только с маршрутизируемыми протоколами.

• Маршрутизатор фильтрует адреса. Пакеты определенных протоколов он передает по определенным адресам (другим маршрутизаторам).

Мосты-маршрутизаторы

Мост-маршрутизатор (brouter), о чем и говорит его название, соединил лучшие свойства моста и маршрутизатора. Мостмаршрутизатор для одних протоколов может действовать как маршрутизатор, а для других — как мост.

Мосты-маршрутизаторы могут выполнять следующие функции:

• маршрутизировать отдельные маршрутизируемые протоколы;

• функционировать как мост для немаршрутизируемых протоколов;

• обеспечивать более экономичное и более управляемое взаимодействие сетей по срав­нению с раздельными мостами и маршрутизаторами.

Резюме

Маршрутизаторы объединяют сети и обеспечивают фильтрацию пакетов. Они также определяют наилучший маршрут для передачи данных. Маршрутизаторы работают на Сетевом уровне модели OSI.

Используйте маршрутизаторы, чтобы:

соединить две сети и ограничить трафик;

разделить административные участки сетей.

Если Вы решили применять маршрутизаторы, убедитесь, что в сети не использу­ются немаршрутизируемые протоколы.

Шлюзы

Шлюзы (gateways) обеспечивают связь между различными архитектурами и средами. В» переупаковывают и преобразуют данные, передаваемые из одной среды в другую, чтобы каждая среда могла понимать данные других сред. В частности, шлюз переупавливает информацию в соответствии с требованиями системы назначения; изменяет формат сообщения, чтобы прикладная программа на принимающей стороне могла

опознать данные. Например, шлюзы электронной почты (такие, как Х.400) приникают сообщение в одном формате, транслируют его и пересылают в формате Х.400, используемом получателем, и наоборот. Шлюз связывает две системы, которые используют разные:

структуры и форматы данных;

языки;

архитектуры.

Шлюзы связывают гетерогенные сети, например Microsoft Windows NT Server с SNA (Systems Network Architecture фирмы IBM). Они изменяют формат данных, чтобы сделать их понятными прикладной программе на принимающей стороне.

Принцип работы

Шлюзы создаются для выполнения конкретного типа задач, т. е. для конкретного типа преобразования данных. Часто они и называются в соответствии с типом специализа­ции (например, Windows NT Server To SNA Gateway).

Шлюз принимает данные из одной среды, удаляет старый протокольный стек и переупаковывает их в протокольный стек системы назначения.

Обрабатывая данные, шлюз выполняет следующие операции:

извлекает данные из приходящих пакетов, пропуская их снизу вверх через полный стек протоколов передающей сети;

заново упаковывает полученные данные, пропуская их сверху вниз через стек протоколов сети назначения.

Некоторые шлюзы используют все семь уровней модели OSI, однако обычно шлюзы выполняют преобразование протоколов на Прикладном уровне. Впрочем, это целиком зависит от типа шлюза.

Рис. 7.18. Шлюз отбрасывает старый протокольный стек и формирует новый

Шлюзы мэйнфреймов

Главное назначение шлюзов — осуществлять связь между персональными компьюте­рами и средой мэйнфреймов или мини-компьютеров. Шлюз соединяет локальную сеть персональных компьютеров с мэйнфреймами или системами мини-компьютеров, которые не могут непосредственно взаимодействовать с персональными компьютерами.

В локальной сети один компьютер обычно выделяется на роль шлюза. Специальные прикладные программы на настольных компьютерах через компьютер-шлюз по­лучают доступ к мэйнфрейму. Таким образом, пользователи могут работать с ресурса­ми мэйнфрейма так же просто, как будто эти ресурсы принадлежат их собственным компьютерам.

Рис. 7.19. Шлюзы соединяют персональные компьютеры с мэйнфреймами

Некоторые соображения

Обычно роль шлюзов в сети выполняют выделенные серверы. При этом может быть задействована значительная часть мощности сервера, потому что решаются такие ресурсоемкие задачи, как преобразование протоколов. Если сервер-шлюз используется и для других целей, необходимо установить на нем адекватный объем оперативной памяти и мощный центральный процессор, в противном случае производительность сервера снизится.

Шлюзы имеют некоторые особенности:

- не создают высокой нагрузки для межсетевых каналов связи;

- эффективно выполняют специфичные задачи.

Резюме

Шлюзы осуществляют преобразование протоколов и данных. Они имеют некоторые ограничения:

- предназначены для выполнения одной конкретной задачи;

- могут работать с низкой производительностью;

- стоимость шлюзов достаточно высока.

Используйте шлюзы, если необходимо установить связь между различными средами.

Резюме

Когда возникает необходимость расширить локальную сеть, администратор должен учесть множество факторов. Вопрос заключается не только в прокладке нового кабеля, установке дополнительных компьютеров, принтеров и т. д. Каждая топология имеет свои ограничения. Существуют различные компоненты, среди которых (в зависимос­ти от типа сети и требуемых масштабов ее расширения) надо выбрать наиболее подхо­дящие для увеличения размеров и производительности именно Вашей сети.

Использование репитеров — самый дешевый метод расширить сеть, однако их функции ограничиваются соединением двух сегментов. Они не подходят, если велик трафик сети. Мосты могут выполнять те же функции, что и репитеры, однако они уменьшают трафик каждого сегмента. Вы можете использовать мосты для соединения сетей с разным типом среды передачи.

Маршрутизаторы соединяют сети и обеспечивают фильтрацию. Они могут определить самый целесообразный маршрут для передачи данных. Однако не все протоко­лы являются маршрутизируемыми. Маршрутизаторы наилучшим образом подходят для соединения удаленных сетей, так как передают по коммуникационному каналу только те данные, которые предназначены для этих сетей.

Мосты-маршрутизаторы соединяют в себе достоинства мостов и маршрутизаторов. Они могут действовать как маршрутизаторы для маршрутизируемых протоколов, и как мосты — для немаршрутизируемых протоколов.

Шлюзы применяются для соединения двух различных сред. Они связывают системы, которые используют различные коммуникационные протоколы, структуры и форматы данных, языки и архитектуры. Шлюзы специализированы для конкретного типа обмена данных и обычно являются выделенными серверами сети.

Ваш следующий шаг

Компоненты, рассмотренные на этом занятии, используются как в локальных, так и в глобальных средах. Фактически компоненты типа маршрутизаторов позволяют локальным сетям становиться частью глобальных. Однако чтобы построить глобальную сеть, необходимо отлично разбираться не только в функциях компонентов расширения, но и в сложных коммуникационных технологиях в целом. Им посвящено наше следующее занятие.