Мост, как и репитер, может соединять сегменты или локальные сети рабочих групп. Однако, в отличие от репитера, мост также служит для разбиения сети, что помогает изолировать трафик или отдельные проблемы. Например, если трафик одного-двух компьютеров или одного отдела «затопляет» сеть пакетами, уменьшая ее производительность в целом, мост изолирует эти компьютеры или этот отдел.
Мосты обычно решают следующие задачи:
· Увеличивают размер сети.
· Увеличивают максимальное количество компьютеров в сети.
· Устраняют узкие места, появляющиеся в результате подключения избыточного числа компьютеров и, как следствие, возрастание трафика.
· Мосты разбивают перегруженную сеть на отдельные сегменты с уменьшением трафиком. В итоге каждая подсеть будет работать более эффективно.
· Соединяют разнородные физические носители, такие, как витая пара и коаксиальный кабель.
· Соединяют разнородные сегменты сети, например Ethernet и Token Ring, и переносят между ними пакеты.
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. Поскольку любые протоколы могут работать через мосты, каждый компьютер должен определять, с какими протоколами он работает.
Канальный уровень имеет два подуровня: Управления логической связью и Управления доступом к среде. Мосты работают на подуровне Управления доступом к среде, поэтому иногда называются мостами уровня Управления доступом к среде.
Мост уровня Управления доступом к среде выполняет следующие действия:
· «слушает» весь трафик;
· проверяет адреса источника и получателя каждого пакета;
· строит таблицу маршрутизации;
· передает пакеты.
Передача пакетов осуществляется следующим образом. Если адресат не указан в таблице маршрутизации, мост передает пакет во все сегменты. Если адресат указан в таблице маршрутизации, мост передает пакет в этот сегмент.
Работа моста основана на принципе, согласно которому каждый узел сети имеет свой собственный адрес – мост передает пакеты, исходя из адреса узла назначения.
Можно сказать, что мосты обладают некоторым «интеллектом», поскольку изучают куда следует направить данные. Когда пакеты передаются через мост, данные об адресах компьютеров сохраняются в оперативной памяти моста. Он использует эти данные для построения таблицы маршрутизации.
В начале работы таблица маршрутизации моста пуста. Затем, когда узлы передают пакеты, адрес источника копируется в таблицу маршрутизации. Имея эти данные, мост изучает расположение компьютеров в сегментах сети.
Таким образом, мосты используют адреса источников – адрес устройства, инициировавшего передачу, - для создания таблицы маршрутизации.
Принимая пакет, мост ищет адрес источника в таблице маршрутизации. Если адрес источника не найден, он добавляет его в таблицу. Затем мост сравнивает адреса назначения с базой данных таблицы маршрутизации.
· Если адрес получателя есть в таблице маршрутизации и адресат находится в одном сегменте с источником, пакет отбрасывается. Эта фильтрация уменьшает сетевой трафик и изолирует сегменты сети.
· Если адрес получателя есть в таблице маршрутизации, а адресат и источник находятся в разных сегментах, мост передает пакет адресату через соответствующий порт.
· Если адреса получателя нет в таблице маршрутизации, мост передает пакет во все свои порты, исключая тот, через который пакет был принят.
Таким образом, если мост знает о местонахождении узла-адресата, он передает пакет ему. Если адресат неизвестен, мост транслирует пакет во все сегменты.
Благодаря таблице маршрутизации, мост способен сегментировать трафик. Например, компьютер в сегменте 1 (источник) посылает данные другому компьютеру (получателю), который также находится в сегменте 1. Если адрес назначения есть в таблице маршрутизации, мост может определить, что компьютер-получатель расположен в сегменте 1. Так как и источник и, и получатель находятся в сегменте 1, пакет не попадет в сегмент 2. Следовательно, управляя передачей пакетов в другие сегменты, мосты могут использовать таблицы маршрутизации для уменьшения сетевого трафика. Этот процесс называется сегментацией сетевого трафика.
Мост может работать как автономное устройство (внешний мост), так и на сервере (внутренний мост), если сетевая операционная система допускает установку на сервере нескольких сетевых плат.
В среде, объединяющей несколько сетевых сегментов с различными протоколами и архитектурами, мосты не всегда гарантируют быструю связь между всеми сегментами. Для такой сложной сети необходимо устройство, которое не только знает адрес каждого сегмента, но и определяет наилучший маршрут для передачи данных и фильтрует широковещательные сообщения. Такое устройство называется маршрутизатором.
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 считывают в пакете адресную информацию сложной сети и, поскольку они функционируют на более высоком по сравнению с мостами уровне модели OSI, имеют доступ к дополнительным данным.
Маршрутизаторы могут выполнять следующие функции мостов:
фильтровать и изолировать трафик;
соединять сегменты сети.
Однако маршрутизаторам доступно больше информации, чем мостам, и они используют ее для оптимизации доставки пакетов. В сложных сетях без применения маршрутизаторов обойтись трудно, так как они обеспечивают лучшее управление трафиком и не пропускают широковещательных сообщений. Маршрутизаторы могут совместно использовать данные о состоянии маршрутов и, основываясь на этой информации, обходить медленные и неисправные каналы связи.
Таблица маршрутизации, которая находится в маршрутизаторах, содержит сетевые адреса. Для каждого протокола, используемого в сети, строится своя таблица. Таблица помогает маршрутизатору определить адреса назначения для поступающих данных. Она включает следующую информацию:
· все известные сетевые адреса;
· способы связи с другими сетями;
· возможные пути между маршрутизаторами;
· стоимость передачи данных по этим путям.
Маршрутизатор выбирает лучший маршрут для данных, сравнивая стоимость и доступность различных вариантов. Маршрутизаторы требуют специальной адресации: им понятно только номера сетей и адреса локальных плат сетевого адаптера. К удаленным компьютерам маршрутизаторы обращаться не могут.
Маршрутизатор, принимая пакеты, предназначенные для удаленной сети, пересылает их тому маршрутизатору, который обслуживает сеть назначения. В некотором смысле это достоинство, потому что маршрутизаторы могут:
· сегментировать большие сети на меньшие;
· действовать как барьер безопасности между сегментами;
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.
Воспринимая только адресованные сетевые пакеты, маршрутизаторы будут препятствовать проникновению в сеть некорректных пакетов. Таким образом, благодаря фильтрации некорректных данных и широковещательных пакетов, маршрутизаторы уменьшают нагрузку на сеть.
Адрес узла назначения маршрутизаторы не проверяют; они «смотрят» только на адрес сети. Маршрутизаторы будут пропускать информацию только в том случае, если известен адрес сети. Эта возможность – контролировать данные, передаваемые через маршрутизатор, - позволяет уменьшить трафик между сетями и использовать эти связи эффективнее, чем это делают мосты.
Ориентируясь на схему адресации маршрутизаторов, администраторы всегда могут разбить одну большую сеть на множество отдельных сетей, между которыми как барьер будут действовать маршрутизаторы: не пропуская все пакеты подряд и обрабатывая далеко не каждый пакет. Благодаря этому может быть значительно уменьшен трафик в сети и время ожидания пользователей.
В отличие от мостов, маршрутизаторы могут не только использовать несколько активных маршрутов между сегментами сети, но и выбирать между ними. Поскольку маршрутизаторы способны соединить сегменты с абсолютно разными схемами упаковки данных и доступа к носителю, им часто будут доступны несколько путей. Это значит, что, если какой-нибудь маршрутизатор откажется работать, данные все равно будут передаваться по другим маршрутам.
Маршрутизатор может «прослушивать» сеть и определять, какие ее части сильнее загружены. Он устанавливает также количество транзитов между сегментами сети. Используя эту информацию, маршрутизатор выбирает маршрут передачи данных. Если один путь перегружен, он укажет альтернативный.
Маршрутизаторы подразделяются на два типа:
· Статические. Эти маршрутизаторы требуют, чтобы администратор вручную создал и сконфигурировал таблицу маршрутизации, а также указал каждый маршрут.
· Динамические. Такие маршрутизаторы автоматически определяют маршруты и поэтому требуют минимальной настройки и конфигурирования. Они сложнее статических, так как анализируют информацию от других маршрутизаторов и для каждого пакета принимают отдельное решение о маршруте передачи через сеть.
