Корпоративные локальные сети Логическая структуризация сети на основе

Корпоративные локальные сети. Логическая структуризация сети на основе мостов и коммутаторов. Коммутаторы ЛВС: алгоритмы и принципы работы. Заместитель заведующего кафедрой кандидат технических наук доцент Волошин Игорь Петрович

Логическая структуризация сети это разбиение общей раз-деляемой среды на логические сегменты, которые представляют самостоятельные разделяемые среды с меньшим количеством узлов.

Сеть, разделенная на логические сегменты, обладает более высокой производительностью и надеж-ностью. Взаимодействие между логи-ческими сегментами организуется с помощью мостов и коммутаторов.

Задержки доступа к среде передачи данных Р - коэффициент использования сети (отношение трафика, который должна передать сеть, к ее максимальной пропускной способности) Ethernet - 40 -50 %, Token Ring - 60 %, FDDI - 70%

Количество узлов, при которых коэффициент использования сети начинает приближаться к опасной границе, зависит от типа функционирующих в узлах приложений.

Изменение нагрузки при делении сети на сегменты

Эффективность разделяемой среды • простая топология сети, допускающая легкое наращивание числа узлов (в небольших пределах); • отсутствии потерь кадров из-за переполнения буферов коммуникационных устройств, так как новый кадр не передается в сеть, пока не принят предыдущий; • простота протоколов, обеспечившей низкую стоимость сетевых адаптеров, повторителей и концентраторов.

Преимущества логической структуризации сети • сегментация увеличивает гибкость сети; • подсети повышают безопасность данных; • подсети упрощают управление сетью.

Сеть может разделяться на логические сегменты на канальном уровне с помощью мостов и коммутаторов, а на сетевом уровне с помощью маршрутизаторов.

Мосты и коммутаторы используют два типа алгоритмов: • алгоритм прозрачного моста (transparent bridge), описанного в стандарте IEEE 802. 1 D; • алгоритм моста с маршрутизацией от источника (source routing bridge) для сетей Token Ring.

Основное отличие коммутатора от моста заключается в том, что мост обрабатывает кадры последова-тельно, а коммутатор – параллельно.

Принцип работы прозрачного моста

Прозрачный мост строит свою адресную таблицу на основании пассивного наблюдения за трафиком, циркулирующим в подключенных к его портам сегментах. Мост работая передает кадр не побитно, а с буферизацией. Буферизация разрывает логику работы всех сегментов как единой разделяемой среды.

Если адреса в разных сегментах, то мост выполняет операцию продвижения (forwarding) кадра - передает кадр на другой порт, предварительно получив доступ к другому сегменту. Кадр между адресами одного сегмента удаляется из буфера. Это операция фильтрации (filtering). Кадр с широковещательным или неизвестным адресом назначения передается мостом на все его порты. Это операция затоплением сети (flood).

Структура моста

Работа мостов на замкнутом маршруте

Адресная таблица состоит из 2 столбцов Адрес (Address) и Распоряжение (Dispn). В Адрес заносится адрес сетевого устройства. Адрес с * является статическим (назначенным администратором вручную). Адрес с + является динамическим адресом с истекшим сроком жизни. В Распоряжение автоматически вносится сегмент сети. Но можно внести нестандартную операцию обработки кадра: • Затопление (Flood) - кадр распространять в широковещательном режиме; • Отбросить (Discard) – кадр передавать не нужно. Данные операции являются особыми условиями фильтрации кадров и называются пользовательскими фильтрами.

В настоящее время коммутаторы используют в качестве базовой одну из трех схем, на которой строится такой узел обмена: • коммутационная матрица; • разделяемая многовходовая память; • общая шина. Часто эти три способа взаимодействия комбинируются в одном коммутаторе.

Коммутационная матрица

Структура коммутатора процессор пакетов Ethernet - ЕРР (Ethernet Packet Processor)

Операции передачи кадра 1. Прием первых байт кадра процессором входного порта, включая прием байт адреса назначения. 2. Поиск адреса назначения в адресной таблице коммутатора (в кэше процессора или в общей таблице системного модуля). 3. Коммутация матрицы. 4. Прием остальных байт кадра процессором входного порта. 5. Прием байт кадра (включая первые) процессором выходного порта через коммутационную матрицу. 6. Получение доступа к среде процессором выходного порта. 7. Передача байт кадра процессором выходного порта в сеть.

Обработка кадра а - конвейерная обработка; б - обычная обработка с полной буферизацией

Архитектура разделяемой памяти

Архитектура коммутатора с общей шиной