1.2 Функционирование коммутаторов локальной сети
Коммутаторы локальных сетей обрабатывают кадры на основе алгоритма прозрачного моста (transparent bridge), который определен стандартом IEEE 802.1 D . Процесс работы алгоритма прозрачного моста начинается с построения таблицы коммутации ( Forwarding DataBase, FDB).
Изначально таблица коммутации пуста. При включении питания, одновременно с передачей данных, коммутатор начинает изучать расположение подключенных к нему сетевых устройств, путем анализа МАС-адресо висточников получаемых кадров. Например, если на порт 1 коммутатора, показанного на рис. 1.3, поступает кадр от узла А, то он создает в таблице коммутации запись, ассоциирующую МАС-адрес узла А с номером входного порта. Записи в таблице коммутации создаются динамически. Это означает, что, как только коммутатором будет прочитан новый МАС-адрес, то он сразу будет занесен в таблицу коммутации. Дополнительно к МАС-адресу и ассоциированному с ним порту в таблицу коммутации для каждой записи заносится время старения (aging time ). Время старения позволяет коммутатору автоматически реагировать на перемещение,добавление или удаление сетевых устройств. Каждый раз, когда идет обращение по какому-либо МАС-адресу, соответствующая запись получает новое время старения. Записи,по которым не обращались долгое время , из таблицы удаляются. Это позволяе тхранить в таблице коммутации только актуальные МАС-адреса, что уменьшает время поиска соответствующей записи в ней и гарантирует, что она не будет использовать слишком много системной памяти.
Рис. 1.3. Построение таблицы коммутации
Помимо динамического создания записей в таблице коммутации в процессе самообучения коммутатора, существует возможность создания статических записей таблицы коммутации вручную. Статическим записям, в отличие от динамических, не присваивается время старения, поэтому время их жизни не ограничено.
Статическую таблицу коммутации удобно использовать с целью повышения сетевой безопасности, когда необходимо гарантировать, что только устройства с определенными МАС-адресами могут подключаться к сети. В этом случае необходимо отключить автоизучение МАС-адресов на портах коммутатора.
Внимание : как правило, размер статической таблицы коммутации меньше размера динамической таблицы коммутации. Размеры обоих таблиц также зависят от модели коммутатора. Обычно производители указывают размеры таблиц коммутации в спецификациях на устройства. |
Как только в таблице коммутации появляется хотя бы одна запись, коммутатор начинает использовать ее для пересылки кадров. Рассмотрим пример, показанный на рис. 1.4, описывающий процесс пересылки кадров между портами коммутатора.
Когда коммутатор получает кадр, отправленный компьютером А компьютеру В, он извлекает из него МАС-адрес приемника и ищет этот МАС-адрес в своей таблице коммутации. Как только в таблице коммутации будет найдена запись, ассоциирующая МАС-адрес приемника (компьютера В) с одним из портов коммутатора, за исключением порта-источника, кадр будет передан через соответствующий выходной порт (в приведенном примере – порт 2). Этот процесс называется продвижением (forwarding) кадра.
Если бы оказалось, что выходной порт и порт-источник совпадают, то передаваемый кадр был бы отброшен коммутатором. Этот процесс называетсяфильтрацией(filtering).
В том случае, если МАС-адрес приемника в поступившем кадре неизвестен (в таблице коммутации отсутствует соответствующая запись), коммутатор создает множество копий этого кадра и передает их через все свои порты, за исключением того, на который он поступил. Этот процесс называетсялавинной передачей (flooding). Несмотря на то, что процесс лавинной передачи занимает полосу пропускания,он позволяет коммутатору избежать потери кадров, когда МАС-адрес приемника неизвестен, и осуществлять процесс самообучения.
Помимо лавинной передачи одноадресных кадров, коммутаторы также выполняют лавинную передачу многоадресных и широковещательных кадров, которые генерируются сетевыми мультимедийными приложениями.
Рис. 1. 4.
Передача кадра с порта на порт коммутатора