Коммутаторы

Мосты

Мост (bridge) — специальное устройство, ретранслирующее получаемые из одного сегмента сети кадры в другой сегмент. Но в отличие от повторителя или концентратора, мост анализиру­ет адрес назначения кадра. Кадр повторяется в другой сегмент се­ти только в том случае, если в этом сегменте находится адресат, т. е. сеть разбивается на несколько подсетей, которые разделяют между собой и объемы передаваемой между станциями информа­ции,

При этом меняется только логическая структура сети, физическое расположение узлов и их связей остается прежним.

При построении сети как совокупности подсетей каждая под­сеть может быть адаптирована к специфическим потребностям рабочей группы или отдела. Например, в одной подсети может использоваться технология Ethernet, в другой — Token Ring, при этом рабочие станции одной подсети могут обмениваться данны­ми с рабочими станциями другой подсети.

Кроме того, использование логического деления на подсети повышает безопасность данных, ограничивая доступ к ним от­дельных пользователей.

В основе работы мостов могут лежать следующие принципы:

• прозрачный мост;

• маршрутизация по источнику.

При работе в сети с прозрачным мостом сетевые адаптеры не предпринимают каких-либо дополнительных действий для продвижения кадра через мост. Они «не видят» прозрачных мос­тов и работают так, словно это обычная сеть. Это осуществляется за счет того, что мост строит особую адресную таблицу, на осно­вании которой принимает решение, передавать ли полученный кадр в другой сегмент или нет.

Мост принимает все передаваемые по сети данные и записы­вает их в свой буфер, из которого данные поступают на обработ­ку. Обработка кадров при работе моста происходит последова­тельно по мере их поступления. У полученных кадров анализиру­ются адрес источника и адрес назначения. Если мосту известно, в каких сегментах находятся отправитель и адресат кадра, то он производит передачу кадра в нужный сегмент. При этом если от­правитель и адресат находятся в одном сегмента, то передача не происходит, а кадр просто удаляется из буфера.

Если мост не знает адресов, полученных вместе с кадром, то он ретранслирует кадр во все сегменты, за исключением того, с которого данный кадр пришел. При этом он записывает незна­комые адреса в адресную таблицу.

Таким образом, в ходе работы мост самообучается, узнавая расположение по сегментам подключенных узлов. После само­обучения мост передает кадры только в сегмент назначения, уменьшая тем самым общий объем передаваемых по сети данных.

Для соединения колец Token Ring и FDDI иногда применяют мосты с маршрутизацией по источнику.

Метод «маршрутизация по источнику» основан на том, что станция-отправитель помещает в пересылаемый в другое коль­цо-кадр адресную информацию о промежуточных мостах и коль­цах, которые должен пройти кадр перед тем, как попасть в коль­цо, к которому подключена станция-адресат.

Для определения маршрутов от одной станции до другой ис­пользуются специальные кадры-исследователи, генерируемые станциями отправителя и адресата, и передаваемые по сети в ши­роковещательном режиме. Полученные таким образом маршру­ты, практически всегда являющиеся оптимальными, сохраняются в таблицах маршрутизации рабочих станций.

Для использования мостов с маршрутизацией по источнику не­обходимо применение более дорогих сетевых адаптеров, которые принимают участие в определении маршрута станции назначения.

Коммутатор (switch [свич], коммутирующий концентратор) — это многопортовое устройство, которое, так же как и мост, позво­ляет объединить несколько отдельных сегментов в одну сеть.

Работа коммутатора может быть основана на использовании:

• коммутационной матрицы;

• общей шины;

• разделяемой памяти;

Коммутационная матрица обеспечивает передачу кадров меж­ду портами и работает по принципу коммутации каналов.

При получении кадра на какой-либо из портов несколько первых байтов кадра, содержащих адрес назначения, помещаются в буфер коммутатора для анализа. Получив адрес назначения, коммутатор, не дожидаясь получения оставшихся байтов кадра, решает, передавать ли кадр. Если в этом нет необходимости, то запись кадра в буфер прекращается и происходит очистка буфера. Если коммутатор решил передавать кадр, то он просматривает ад­ресную таблицу, чтобы определить нужный порт-получатель, по­сле этого обращается к коммутационной матрице для установки соединения с этим портом. После установки соединения начина­ется передача кадра.

Если нужный порт занят другим соединением, то полученный кадр записывается в буфер, где ожидает, пока можно будет уста­новить требуемое соединение.

В случае коммутаторов с общей шиной порты связывает вы­сокоскоростная шина, по которой и передаются кадры.

Передача происходит небольшими порциями, чтобы не заби­вать шину передачами только с одного порта, заставляя осталь­ные порты находиться в очереди на передачу в течение неопреде­ленного времени.

Использование для связи портов коммутатора разделяемой памяти основано на особой организации памяти коммутатора, где образовано несколько очередей данных для каждого из портов. При этом память поочередно соединяется с буферами портов для записи или чтения. Поступающие кадры записываются в буфер порта, откуда попадают в разделяемую память. Когда память соединиться с буфером порта назначения, тот считывает данные и пересылает их в сеть.