Удаленный мост – это мост, который через один или несколько портов подключен к глобальной сети (Internet, X.25, FrameRelay, ATM). Удаленные мосты (а также удаленные маршрутизаторы) используются для соединения локальных сетей через глобальные сети. Если в локальных сетях мосты постепенно вытесняются коммутаторами, то удаленные мосты и сегодня продолжают пользоваться популярностью. Удаленные мосты не надо конфигурировать (адресная таблица строится автоматически), а при объединении с сетью предприятия сетей филиалов, где нет квалифицированного обслуживающего персонала, это свойство оказывается очень полезным.
Как и в локальных сетях, важной характеристикой удаленных мостов (удаленных маршрутизаторов) является скорость обработки кадров, которые часто ограничиваются не внутренними возможностями устройства, а скоростью передачи данных по линии (например, аналоговой телефонной линии). Для преодоления ограничений на скорость линии, а также для уменьшения части локального трафика, передаваемого по глобальной линии, в удаленных мостах и маршрутизаторах используются специальные приемы, отсутствующие в локальных устройствах. Эти приемы не входят в стандарты протоколов, но они реализованы практически во всех устройствах, обслуживающих низкоскоростные каналы, особенно каналы со скоростями в диапазоне от 9600 бит/с до 64 Кбит/с. К таким приемам относятся технологии сжатия пакетов, спуфинга и сегментации пакетов.
Сжатие пакетов (компрессия). Некоторые производители, используя собственные алгоритмы, обеспечивают коэффициент сжатия до 8:1. Стандартные алгоритмы сжатия, применяемые в модемах, обеспечивают коэффициент сжатия до 4:1. После сжатия данных для передачи требуется существенно меньшая скорость канала.
Спуфинг (spoofing). Эта технология позволяет значительно повысить пропускную способность линий, объединяющих локальные сети, работающие по протоколам с большим количеством широковещательных пакетов. Широковещательные пакеты характерны для большинства сетевых операционных систем, за исключением ОС Unix, которая изначально строилась для медленных глобальных линий связи. Главной идеей спуфинга является имитация передачи пакета по глобальной сети. Рассмотрим технику спуфинга на примере передачи между удаленными сетями пакетов SAP (Service Advertising Protocol) сервера ОС NetWare. Эти пакеты каждый сервер генерирует каждую минуту, чтобы все клиенты сети могли составить правильное представление об имеющихся в сети разделяемых ресурсах — файловых службах, службах печати и т. п. SAP-пакеты распространяются в IPX-пакетах с широковещательным сетевым адресом. Удаленные мосты должны передавать широковещательные пакеты на все свои порты (маршрутизаторы не должны передавать широковещательные пакеты из сети в сеть, но для SAP-пакетов сделано исключение — маршрутизатор, поддерживающий IPX, распространяет его на все порты, кроме того, на который этот пакет поступил). Таким образом, по выделенной линии может проходить достаточно большое количество SAP-пакетов. Если эти пакеты посылаются каким-либо сервером, но не доходят до клиентов, то клиенты не могут воспользоваться службами этого сервера. Если маршрутизаторы или мосты, объединяющие сети, поддерживают технику спуфинга, то они передают по выделенному каналу не каждый SAP-пакет, а напри-мер, только каждый пятый. Интенсивность служебного трафика в глобальном канале при этом уменьшается. Но для того, чтобы клиенты не теряли из списка ресурсов удаленной сети серверы, мост (маршрутизатор) имитирует приход этих пакетов по глобальному каналу, посылая SAP-пакеты от своего имени каждую минуту, как это и положено по протоколу. При этом мост (маршрутизатор) посылает несколько раз копию реального SAP-пакета, получаемого раз в 5 минут по выделенному каналу.
Сегментация пакетов — позволяет разделять большие передаваемые пакеты и передавать их сразу через две телефонные линии. Хотя это и не делает телефонные каналы более эффективными, но все же увеличивает скорость обмена данными почти вдвое.
Коммутатор (switch)
В последнее время наблюдается вытеснение мостов коммутаторы. Коммутаторы, как и мосты работают на канальном уровне и позволяют разделить общую разделяемую среду на несколько независимых сегментов передачи данных. Алгоритм работы коммутаторов аналогичен алгоритму работы прозрачного моста. Основным отличием, обеспечившим вытеснение мостов коммутаторами – это гораздо более высокая скорость работы коммутаторов. Мост должен полностью получить кадр данных перед тем, как ретранслировать его на соответствующий порт. Коммутатор начинает ретрансляцию кадра, не дожидаясь его полного получения (достаточно получить несколько первых байт кадра, содержащих адрес назначения). Кроме того, коммутатор позволяет организовать сразу несколько параллельных соединений между различными парами портов, что повышает пропускную способность сети в несколько раз. Однако коммутатор не может организовать одновременное соединение несколько портов – к одному порту (см. рис. ).
Параллельные соединения между портами коммутатора
Технология коммутаторов Ethernet была предложена фирмой Kalpana в 1990 году в ответ на растущие потребности в повышении пропускной способности сетей. Структурная схема коммутатора EtherSwitch, предложенного фирмой Kalpana, представлена ниже (см. рис. ).
Каждый из 8 портов коммутатора обслуживается собственным процессором пакетов Ethernet — ЕРР (Ethernet Packet Processor). Кроме того, коммутатор имеет системный модуль, который координирует работу всех процессоров ЕРР. Системный модуль ведет общую адресную таблицу коммутатора (какие компьютеры подключены к каким портам) и обеспечивает управление коммутатором по протоколу SNMP. Для передачи кадров между портами используется коммутационная матрица, подобная тем, которые работают в телефонных коммутаторах или мультипроцессорных компьютерах. При поступлении кадра в какой-либо порт, процессор ЕРР буферизует несколько первых байт кадра, чтобы прочитать адрес назначения. После получения адреса назначения процессор сразу же принимает решение о передаче пакета, не дожидаясь прихода остальных байт кадра. Для этого он просматривает свой собственный кэш адресной таблицы, а если не находит там нужного адреса, обращается к системному модулю, который работает в многозадачном режиме, параллельно обслуживая запросы всех процессоров ЕРР. Системный модуль производит просмотр общей адресной таблицы и возвращает процессору найденную строку (адрес компьютера – номер порта), которая запоминается процессором EPP в своем кэше для последующего использования. После определения того, к какому порту подключен сегмент компьютера – адресата, процессор EPP обращается к коммутационной матрице и пытается установить соединение с нужным портом. Если порт занят, то кадр полностью буферизуется процессором EPP входного порта, после чего процессор ожидает освобождения выходного порта. После освобождения, данные передаются на выходной порт, который получает доступ к своему сегменту сети по методу CSMA/CD и передает кадр данных в свой сегмент.
