Логическая структуризация сети
Сеть, в которой физические сегменты рассматриваются в качестве одной разделяемой среды, оказывается неадекватна структуре информационных потоков. Например, в сети с общей шиной взаимодействие любой пары компьютеров занимает ее на все время обмена, поэтому при увеличении числа узлов сети шина становится узким местом. Этот случай иллюстрирует верхний рисунок. Например, компьютер А, находясь в одной подсети с компьютером В, посылает ему данные, хабы распространяют их по всем сегментам и, хотя они и не нужны отделам 2 и 3, они вынуждены простаивать, принимая эти данные тоже.
Такая ситуация возникает из за того, что логическая структура сети осталась однородной и решение проблемы состоит состоит в логической структуризации сети.
Логическая структуризация сети – это процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком.
В рассмотренном выше примере нужно сделать так, чтобы кадры, передаваемые компьютерами отдела 1, не выходили за рамки подсети этого отдела, а в сети других отделов попадали только кадры, адресованные им.
Существует эмпирический закон, в соответствии с которым в логическом сегменте 80% трафика является внутренним, и 20% - внешним.
Для логической структуризации сети используют мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.
Мост делит разделяемую среду передачи на части (логические сегменты). Фильтрация происходит по аппаратным адресам адаптеров.
На слайде показана сеть, полученная из сети с центральным хабом путем замены его на мост. Точной топологии связей мост не знает и поэтому мост достаточно примитивно представляет связи между узлами – он запоминает на какой порт поступил кадр данных от каждого компьютера и в дальнейшем передает кадры, предназначенные для этого компьютера, только ему в этот порт. Из-за этого применение мостов приводит к ограничению: сегменты должны быть соединены так, чтобы не образовывались замкнутые контуры.
Коммутатор или свитч ничем не отличается от моста по принципу обработки кадров. Различие в том, что каждый его порт оснащен процессором, работающим независимо от других, за счет чего повышается производительность. Можно сказать, что коммутатор – это мост, работающий в параллельном режиме.
Ограничения по топологии связей в сетях с мостами и коммутаторами привели к тому, что появились более эффективные коммуникационные устройства – маршрутизаторы (по англ. - router).
Маршрутизаторы образуют логические сегменты посредством явной адресации, используя не плоские аппаратные адреса, а составные адреса – IP, где имеются поля номера сети. Все компьютеры, у которых значение этого поля одинаково, принадлежат к одному сегменты, который в этом случае называется подсетью. Маршрутизаторы могут работать в сетях со сколь угодно сложной топологией и в т.ч. с замкнутыми контурами, при этом ои осуществляют выбор наиболее рационального маршрута из нескольких возможных. Еще одна важная особенность маршрутизаторов – они могут связывать в единую сеть подсети, построенные с использованием разных технологий, например, Ethernet и X.25.
Кроме перечисленных устройств, отдельные части сети может соединять шлюз (gateway). Они нужны не для локализации трафика, для объединения сетей с разными типами системного и прикладного программного обеспечения.