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 функций эти уст­ройства разделяются на повторители, мосты, маршрутизаторы и шлюзы.

Повторители

Повторительпредставляет собой регенератор сигнала, соединяющий два или более сегментов сети. Любой сигнал, полученный на входной порт, регенери­руется и ретранслируется на выходной порт или порты. Повторитель работает на фи­зическом уровне и не связан с содержанием данных, которые он передает.

Из-за того что повторители не анализируют содержания данных, которые они 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 в сети

Мосты

Мостомназывается межсетевое устройство, соединяющее между собой два сегмента одной и той же ЛВС. Основное назначение моста — фильтрация трафи­ка между сегментами на основе аппаратных (MAC) адресов, т. е. мост работает на втором уровне модели ВОС и не учитывает протоколы верхних уровней. Попутно 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, определяя 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 трафика, мосты смогут существенно повысить доступность канала, увеличивая тем са­мым пропускную способность сети. При этом также повышается отказоустойчивость сети, так как нарушение 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 локализованы в рамках этого сегмента.

В современных сетях связи Ethernet на витой паре широко применяются устройства, называемые коммутаторами— 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 специальные алгоритмы и стратегии, например наиболее короткий маршрут, наибо­лее быстрый или наиболее дешевый либо какой-то иной критерий.

По мере развития коммуникационных устройств и повышения их функциональ­ности 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 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 как 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 програм­мам 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.

Каждый из узлов сети содержит сетевой адаптер (плату или микросхему интерфейсного контроллера) для сопряжения сети со средой передачи данных. Организация физической и логичес­кой связи по сети регламентируется протоколом, который уста­навливает базовые правила реализации сети и обмена данными между ее абонентами. Сетевой адаптер поддерживает соответст­вующий протокол. Сетевые адаптеры реализуют функции физи­ческого и канального уровней OSI-модели.

В функции сетевого адаптера входят:

- контроль возможности доступа к сети;

- идентификация адреса;

- кодирование и декодирование сигнала;

- преобразование параллельного кода в последовательный и обратное преобразование соответственно при передаче и приеме;

- промежуточное хранение данных в буферной памяти;

- контроль ошибок.