Расширение лвс
Когда растут компании, растут и их сети. В целом ЛВС имеют свойство перерастать начальные проекты. Это становится очевидным, когда:
Трафик сети достигает предела пропускной способности
Увеличилось время ожидания очередной обработки задания на печать
Увеличилось время отклика приложений
Любая топология или архитектура имеет свои ограничения. Но существуют устройства, позволяющие преодолеть эти ограничения и увеличить размер сети в действующей среде. Эти компоненты могут:
Сегментировать ЛВС так, что каждый сегмент становится самостоятельной локальной сетью
Объединять 2 локальные сети в одну
Подключать сеть к другим сетям и компьютерным средам для объединения в большую разнородную систему
К таким устройствам относятся:
Репитеры
Мосты
Маршрутизаторы
Мосты-маршрутизаторы
Шлюзы
Репитеры (повторители)
Сигнал, при распространении по кабелю, искажается, поскольку уменьшается его амплитуда. Причина этого явления – затухание. В результате, если кабель имеет большую длину, затухание может исказить сигнал до неузнаваемости. Однако, благодаря репитерам, сигналы способны распространяться на большие расстояния.
Репитер работает на физическом уровне модели OSI, восстанавливая сигнал и передавая его в другие сегменты.
рис. 14
Чтобы данные из одного сегмента поступали в другой, каждый сегмент должен использовать одинаковые протоколы и пакеты. Репитер не может транслировать данные из Ethernet в Token Ring.
Однако репитеры могут передавать данные из одного физического носителя в другой. Так, имея соответствующие разъемы, репитер может передать данные из сегмента на тонком коаксиальном кабеле в сегмент на оптоволокне.
С одной стороны, репитеры – самый дешевый способ расширить сеть. С другой – хотя их использование является правильным начальным шагом, они остаются низкоуровневыми компонентами расширения сети. Применение репитеров оправдано, когда необходимо преодолеть ограничения по длине сегмента или по количеству узлов, причем ни один из сегментов не генерирует повышенный трафик, а стоимость -–главный фактор.
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. Кроме того, репитеры будут передавать из сегмента в сегмент и вал широковещательных пакетов, распространяя их по всей сети.
Мосты
Мост, как и репитер, может соединять сегменты или локальные сети рабочих групп. Однако, в отличие от репитера, мост также служит для разбиения сети, что позволяет изолировать трафик или отдельные проблемы. Мосты обычно решают следующие задачи:
Увеличение размера сети
Увеличение максимального количества компьютеров в сети
Устранение узких мест сети
Соединяют разнородные физические носители
Соединяют разнородные сегменты (например, Ethernet и Token Ring)
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.
Мост выполняет обычно следующие действия:
«Слушает» весь трафик
проверяет адреса источника и получателя каждого пакета
строит таблицу маршрутизации
передает пакеты. Если адресат не указан в таблице маршрутизации, мост передает пакеты во все сегменты. Если адресат указан, мост передает пакет в этот сегмент.
Мосты строят таблицы маршрутизации на основе адресов компьютеров (узлов).
Если адрес получателя есть в таблице маршрутизации и адрес получателя находится в одном сегменте с источником, пакет отбрасывается. Эта фильтрация уменьшает сетевой трафик и изолирует сегменты сети.
Если адрес получателя есть в таблице маршрутизации и адрес получателя с источником находятся в разных сегментах, мост передает пакет через соответствующий порт.
Если адреса получателя нет в таблице маршрутизации, мост передает пакет во все свои порты, кроме того, из которого пришел пакет.
Мосты часто используются в больших сетях. Две локальные сети, расположенные на значительном расстоянии друг от друга могут объединиться. С этой целью используют два удаленных моста, которые подключены через синхронные модемы к выделенной телефонной линии.
Маршрутизаторы
Мосты не всегда гарантируют быструю связь между всеми сегментами. Для сложной сети необходимо устройство, которое кроме адреса узла, знало бы и наилучший маршрут для передачи данных к нему и фильтрации сообщений.
Маршрутизаторы работают на сетевом уровне модели OSI. Это значит, что они могут переадресовывать и маршрутизировать пакеты через множество сетей, обмениваясь информацией между раздельными сетями.
Маршрутизаторы могут выполнять следующие функции мостов:
фильтровать и изолировать трафик
соединять сегменты сети
Маршрутизаторы могут совместно использовать данные о состоянии маршрутов и, основываясь на этой информации, обходить медленные или неисправные каналы связи.
Таблица маршрутизации содержит сетевые адреса. Для каждого протокола строится своя таблица. Таблица включает следующую информацию:
все известные сетевые адреса
способы связи с другими сетями
возможные пути между маршрутизаторами
стоимость передачи данных по этим путям
Маршрутизаторы требуют специальной адресации: им понятны только номера сетей (что объясняет их обращение друг к другу) и и адреса локальных плат сетевых адаптеров.
Так как маршрутизаторы должны выполнять сложную обработку каждого пакета, 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/IP Ethernet серверу в сети TCP/IP Token Ring.
Адрес узла назначения маршрутизаторы не проверяют. Они смотрят только на адрес сети. Эта возможность позволяет уменьшить трафик между сетями и использовать эти связи эффективнее, чем это делают моты.
Протоколы, работающие с маршрутизаторами (маршрутизируемые протоколы):
DECnet
IP
IPX
OSI
XNS
DDP (AppleTAlk)
К немаршрутизируемым протоколам относятся:
LAT
NetBEUI
Маршрутизатор может «прослушивать» сеть и определять, какие части ее сильнее загружены. Он устанавливает также количество транзитов между сегментами сети. Используя эту информацию, маршрутизатор выбирает маршрут передачи данных. Если один путь загружен, он укажет альтернативный.
Типы маршрутизаторов
Статические
Требуют, чтобы администратор вручную создал и сконфигурировал таблицу маршрутизации, а также указал каждый маршрут
Динамические
Автоматически определяют маршруты.
Статические маршрутизаторы |
Динамические маршрутизаторы |
Ручная установка и конфигурирование всех маршрутов |
Ручное конфигурирование первого маршрута. Автоматическое определение всех сетей и маршрутов |
Всегда использует один и тот же маршрут, определяемый таблицей маршрутизации |
Могут выбирать маршрут на основе стоимости и величины сетевого трафика |
Используемый маршрут жестко задан и не всегда является наилучшим |
Могут принимать решения о передаче пакета по альтернативному маршруту |
Считаются более безопасными, поскольку администратор сам указывает каждый маршрут |
Защита динамического маршрутизатора может быть увеличена за счет ручного конфигурирования. |
Мосты-маршрутизаторы
Мост-маршрутизатор соединил лучшие свойства моста и маршрутизатора. Он для одних протоколов может действовать как мост, а для других – как маршрутизатор.
Мосты-маршрутизаторы выполняют следующие функции:
Маршрутизируют отдельные маршрутизируемые протоколы
Функционируют как мост для немаршрутизируемых протоколов
Обеспечивают более экономичное и более управляемое взаимодействие сетей по сравнению с раздельными мостами и маршрутизаторами
Шлюзы
Шлюзы обеспечивают связь между различными архитектурами и средами. Они переупаковывают и преобразовывают данные, передаваемые из одной среды в другую, чтобы каждая из сред могла понимать данные других сред.
Шлюз связывает две системы, которые используют разные:
Коммуникационные протоколы
Структуры и форматы данных
Архитектуры
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 получаемые данные, пропуская их сверху вниз через стек протоколов сети назначения.
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.