Отдел 2

Логическая структуризация сети

Наиболее важной проблемой, не решаемой путем физической структуризации, остается проблема перераспределения передаваемого трафика между различными физическими сегментами сети.

В большой сети естественным образом возникает неоднородность информационных потоков: сеть состоит из множества подсетей рабочих групп, отделов, и т.д. В связи с этим возникает множество проблем. Например, в сети с общей шиной взаимодействие любой пары компьютеров занимает ее на все время о6мена, поэтому при увеличении числа компьютеров в сети шина становится узким местом. Компьютеры одного отдела вынуждены ждать, когда окончит обмен пара компьютеров другого отдела.

На рисунке показана сеть, построенная с ис­пользованием концентраторов. Пусть компьютер А, находящийся в одной подсети с компьютером В, посылает ему данные. Несмотря на разветвленную физическую структуру сети, концентраторы распространяют любой кадр по всем ее сегментам. Поэтому кадр, посылаемый компьютером А компьютеру В, хотя и не нужен компьютерам отделов 2 и 3, в соответствии с логикой работы концентраторов поступает на эти сегменты тоже. И до тех-пор, пока компьютер В не получит адресованный ему кадр, ни один из компьютеров этой сети не сможет передавать данные.

Рабочая

Группа А

Рабочая

Группа В

Решение проблемы состоит в отказе от идеи единой, однородной разделяемой среды. Например, в рассмотренном выше примере желательно было бы сделать так, чтобы кадры, которые передают компьютеры отдела 1, выходили бы за преде­лы этой части сети в том случае, если эти кадры направлены какому либо компьютеру из других отделов. С другой стороны, в сеть каждого из отделов должны попадать только те кадры, которые адресованы узлам этой сети. При такой организации работы сети ее производительность существенно повысится, так как компьютеры одного отдела не будут простаивать то время, когда обмениваются данными компьютеры других отделов. Процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком называется логической структуризацией сети.

Для логической структуризации сети используются такие коммуникационные устройства, как мосты, коммуникаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

Мост .(bridge) делит разделяемую среду передачи сети на части (часто называемые логическими сегментами, передавая информацию из одного сегмента в дру­гой только в том случае, если такая передача, действительно необходима, тo 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. На следующем рисунке приведена сеть предыдущего примера, но с использованием моста.

Мосты используют для локализации графика аппаратные адреса компьютеров. Это затрудняет распознавание принадлежности того или иного компьютера к определенному логическому сегменту – сам адрес не содержит никакой информации по этому поводу. Поэтому мост достаточно упрощенно представляет деление сети на сегменты — он 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. Точной топологии связей между логическими сег­ментами мост не знает. Из-за этого применение мостов приводит к значительным ограничениям на конфигурацию связей сети — сегменты должны быть соединены таким образом, чтобы в сети не образовывались замкнутые контуры.

Коммутатор (switch, switching hub.) по принципу обработки кадров ничем не отличается от моста. 0сновное его отличие от моста состоит в том, что он является коммуникационным мультипроцессором, так как каждый его порт оснащен специализированным процессором, который обрабатывает кадры независимо от процессоров других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше производительности моста.

Дальнейшим развитием коммуникационных устройств явилось появление маршрутизатора. Маршрутизаторы более надежно и более эффективно, чем мосты, изолируют трафик отдельных частей сети друг от друга. Маршрутизаторы о6разуют логические сегменты посредством явной адресации, поскольку используют не аппаратные, а составные числовые адреса. В этих адресах имеется поле номера сети, так что все компьютеры, у которых значение этого поля одинаково, принадлежат к одному сегменту, называемому подсетью (subnet!).

Сеть, представленная на рисунке ниже отличается от своей предшественницы тем, что между подсетями отделов 1 и 2 проложена дополнительная связь, которая может использоваться как для повышения производительности сети, так и для повышения ее надежности.

Отдел 1

Другой очень важной функцией маршрутизаторов является их способность связывать в единую сеть подсети, построенные с использованием разных сетевых технологий, например Ethernet и Х.25.

Кроме перечисленных устройств отдельные части сети может соединять 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. Тем не менее шлюз обеспечивает локализацию графика в качестве некоторого побочного эффекта.

Крупные сети практически никогда не строятся без логической структуриза­ции.