Материал: arsirii_ea_setevye_tekhnologii

56

Решением этой проблемы является отказ от единой однородной разделяемой среды. Например, в рассмотренном выше примере желательно было бы организовать сеть так, чтобы кадры информации, которые предают компьютеры отдела 1 выходили за пределы этого сегмента сети только тогда, если они действительно предназначены какому-либо компьютеру другого отдела. И с другой стороны, в сеть отделов должны поступать только те кадры, которые адресованы непосредственно узлам этой сети.

Как видите, идея разделяемой среды все-таки осталась работать в пределах отдела. Но это не случайно, пропускная способность линий связи между отделами не должна совпадать с пропускной способностью среды внутри отделов. Если трафик между отделами составляет только 20% трафика внутри отдела (хотя эта величина может быть другой), то тогда и пропускная способность линий связи и коммуникационного оборудования, соединяющего отделы, не нужна выше, а наоборот может быть и ниже. Распространение трафика, предназначенного для компьютеров некоторого сегмента сети, только в пределах этого сегмента, называется локализацией трафика.

Логическая структуризация сети - это процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком.

Для логической структуризации сети используются такие коммуникационные устройства, как

•мосты,

•коммутаторы,

•маршрутизаторы и

•шлюзы.

Познакомимся с работой каждого из типов этого оборудования.

1. Мост (bridge) делит разделяемую среду передачи сети на части (часто называемые логическими сегментами)

В сети с использованием моста информация из одного сегмента в другой будет передаваться только тогда, когда такая передача действительно необходима, то есть если адрес компьютера назначения принадлежит другой подсети. Тем самым мост изолирует трафик одной подсети от трафика другой, повышая общую производительность передачи данных в сети.

57

Локализация трафика не только экономит пропускную способность, но и уменьшает возможность несанкционированного доступа к данным, так как информация не выходит за пределы своего сегмента и их сложнее перехватить злоумышленнику.

На рис. 2.15 показана предыдущая сеть, в которой поставили мост. Логическая структура сети такова: сети 1-го и 2-го отделов состоят из отдельных логических сегментов, а сеть отдела 3 - из двух логических сегментов. Каждый логический сегмент построен на базе концентратора и имеет простейшую физическую структуру, образованную отрезками кабеля, связывающими компьютеры с портами концентратора.

Рис. 2. 15 Логическая структуризация сети с помощью моста.

Для локализации трафика мосты используют аппаратные адреса компьютеров. Это затрудняет процесс распознавания к какому логическому сегменту может относится тот, или иной компьютер. Поскольку сам адрес не содержит никакой информации по этому поводу. Поэтому применение моста - достаточно упрощенный вариант деления сети на сегменты. Мост просто запоминает, через какой порт на него поступил кадр данных от каждого компьютера сети, и в дальнейшем передает кадры, предназначенные для этого компьютера, на этот порт. Но точной топологии связей между логическими сегментами мост не знает. Поэтому применение мостов ставит очень существенное ограничение - сегменты должны быть соединены таким образом, чтобы в сети не образовывались замкнутые контуры.

Коммутатор (switch, switching hub).

Коммутатор по принципу обработки кадров ничем не отличается от моста. Основное его отличие от моста состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором, потому что каждый его порт оснащен специализированным процессором, который обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от процессоров других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше, чем производительности традиционного моста, который имеет только один процессорный блок.

Можно сказать, так - коммутаторы - это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.

58

Различные ограничения, связанные с применением мостов и коммутаторов привели к тому, что в ряду коммуникационных устройств появился еще один тип оборудования.

Маршрутизатор (router).

Маршрутизаторы еще более надежно и еще более эффективно, чем мосты, изолируют трафик отдельных частей сети друг от друга. Маршрутизаторы образуют логические сегменты с помощью явной адресации, поскольку используют не плоские аппаратные, а составные числовые адреса.

А эти адреса, как мы рассматривали, могут содержать поле номера сети, так что все компьютеры, у которых значение этого поля одинаково, принадлежат к одному сегменту. В данном случае такой сегмент называют подсетью

(subnet).

Кроме локализации трафика маршрутизаторы выполняют еще много других полезных функций. Так, маршрутизаторы могут работать в сети с замкнутыми контурами, при этом они осуществляют выбор наиболее рационального маршрута из нескольких возможных. В сети, показанной на нижнем рисунке, теперь между подсетями отделов 1 и 2 проложили дополнительную связь, которая может использоваться как для повышения производительности сети, так и для повышения ее надежности.

Рис. 2. 16 Логическая структуризация сети с помощью маршрутизатора.

Другой очень важной функцией маршрутизаторов является их способность связывать в единую сеть подсети, построенные с использованием разных сетевых технологий.

Кроме перечисленных устройств отдельные части сети может соединять еще одно устройство.

59

Шлюз (gateway).

Обычно основной причиной, по которой в сети используют шлюз, является необходимость объединить сети с разными типами системного и прикладного программного обеспечения, а не желание локализовать трафик.

Но, тем не менее, шлюз обеспечивает также и локализацию трафика в качестве некоторого побочного эффекта.

Как вы увидели, крупные сети практически никогда не строятся без логической структуризации. Для отдельных сегментов и подсетей характерны типовые однородные топологии базовых технологий, а для их объединения всегда используется такое оборудование, которое может обеспечить локализацию трафика, - мосты, коммутаторы,

маршрутизаторы и шлюзы.

60

3. УРОВНИ СЕТЕВОЙ АРХИТЕКТУРЫ.

3.1. Многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия.

Компьютерные сети по своей структуре очень сложны. Они являются сложными из-за больших различий между компьютерными системами. Для решения проблем, которые возникают при коммуникации различных систем, надо решить наиболее обобщенную задачу сетевых коммуникаций - разбить задание на более мелкие, лучше управляемые задания. Проблемы, связанные с этими меньшими задачами также уменьшаются до управляемого размера.

Для начала проведем грань между работой программных и аппаратных средств сети. Мы с вами убедились, что в сети может работать разнообразное по технологии оборудование, от него зависят возможности сети: производительность, надежность и т.п., и разнообразное программное обеспечение: сетевые операционные системы, приложения, от него зависят те же возможности сети (прозрачность, безопасность). По сути, сеть - это соединение разного оборудования, разного программного обеспечения, и что проблема совместимости (совместимости разных технологий оборудования, или разных типов операционных систем) - остается одной из наиболее острых. Однако существует какая-то независимость работы аппаратных и программных средств, но, с другой стороны, они вместе в целом выполняют работу компьютерной сети. Существует какая-то единая система построения работы компонентов сети, общий подход. Возьмите, хотя бы, к примеру, трафик уличного движения, ведь, сколько машин разнообразных по своим техническим возможностям ездит по разнообразным по построению улицам, но благодаря только единым правилам уличного движения, все происходит (в принципе) без всякого хаоса. Программные средства "не задумываются" что там происходит "внизу", они просто посылают туда свои запросы, в понятной для них и получают ответ в понятной для себя форме. Для них аппаратная часть сети - это как черный ящик. С другой стороны аппаратные средства сети, тоже "не задумываются", что там программное обеспечение творит с результатами их работы, они получают запрос, выполняют то, что нужно и отсылают ответ.

Перерисуем рис. 2. (Пример взаимодействия двух компьютеров) следующим образом (См. рис. 3.1). Таким образом, нам удалось составить двухуровневую модель взаимодействия компьютеров в сети. Двухуровневую - потому что, мы рассмотрели два уровня - программный и аппаратный. Направление движения информации в этой модели - пользователь вводит какой-то запрос (например, найти файл компьютера 2), программа посылает имя файла и все необходимые атрибуты в виде запроса (уже совсем другого вида) к аппаратному уровню. Тот представляет запрос в виде последовательности бит данных и предает их по линиям связи (может с помощью еще какого-то сетевого оборудования) аппаратному уровню