Устройства канального уровня

Мосты – наиболее простые устройства, служащие для разделения нагрузки сегмента на отдельные коллизионные домены. Мост передаёт из одного сегмента сети в другой не все поступающие на его порты кадры, а только те, которые адресованы компьютерам из другого сегмента. Кадры, адресованные абонентам того же сегмента, в котором они были сгенерированы, через мост не проходят.

Для этого мост просматривает MAC адреса отправителей в кадрах, приходящих из каждого сегмента, и поддерживает таблицу, в которой перечислены адреса для рабочих станций каждого сегмента. При приходе кадра на один из портов анализирует МАС-адрес получателя. Если он в том же сегменте, из которого пришел кадр, мост не делает ничего. Если адрес назначения находится в другом сегменте, кадрпересылается в него. При этом выполняются и функции устройства первого уровня – восстановление формы сигнала и его усиление. Если MAC-адрес не значится в таблице моста, кадр на всякий случай пересылается во второй сегмент. Точно также мост поступает и с кадрами широковещательных рассылок.

Мосты использовались и для объединения сетей с разными стандартами, например, Ethernet и Arcnet. В этом случае работа такого устройства не ограничивалась MAC подуровнем, но захватывала также и функции верхнего подуровеня LLC канального уровня.

Коммутаторами называются устройства, выполняющие точно такие же функции, но имеющие не два интерфейса, а гораздо больше – 4, 8, 12, 24, 48 …. В локальных сетях коммутаторы уже давно вытеснили концентраторы по причине появления аппаратной логики, работающей практически без задержки пакетов при цене почти не отличающейся от стоимости начинки концентратора.

Логическая структура коммутатора довольно проста:

Логическая схема коммутатора

Она включает в себя так называемую перекрестную (коммутационную) матрицу (Crossbar Matrix), во всех точках пересечения которой могут устанавливаться связи на время передачи пакета. В результате пакет, поступающий из любого сегмента, может быть передан в любой другой сегмент. В случае широковещательного пакета, адресованного всем абонентам, он передается во все сегменты одновременно, кроме того сегмента, по которому он пришел.

Ретрансляция широковещательного пакета

Помимо перекрестной матрицы коммутатор включает в себя память, в которой он формирует таблицу MAC-адресов всех компьютеров, подключенных к каждому из его портов. Эта таблица создается на этапе инициализации сети и затем периодически обновляется для учета изменений конфигурации сети. Именно на основании анализа этой таблицы делается вывод о том, какие связи надо замыкать, куда отправлять пришедший пакет. Коммутатор читает MAC-адреса отправителя и получателя в пришедшем пакете и передает пакет в тот сегмент, в который он адресован. Если пакет адресован абоненту из того же сегмента, к которому принадлежит отправитель, то он не ретранслируется вообще. Широковещательный пакет не передается в тот сегмент, к которому присоединен абонент отправитель пакета. Адрес отправителя пакета заносится в таблицу адресов (если его там еще нет).

Коммутаторы выпускаются различных видов сложности:

· коммутаторы с фиксированным числом портов;

· модульные коммутаторы с изменяемым числом портов;

· стекируемые коммутаторы, которые можно объединять в единую группу (стек) с общей логикой управления пакетами.

Коммутаторы различаются допустимые количества адресов на один порт. Этот показатель определяет предельную сложность подключаемых к порту сегментов (количество компьютеров в каждом сегменте).

Коммутаторы могут позволять разбивать порты на группы (виртуальные сети), работающие независимо друг от друга, то есть один коммутатор может работать как два или три (построение VLAN методом группировки портов). Или уметь работать с виртуальными локальными сетями, организованными другими способами.

Производительность коммутаторов определяется количеством кадров, которые могут быть обработаны в единицу времени.

Практика использования коммутаторов в современных сетях уже давно предусматривает не просто сегментирование сети, а микросегментирование, когда на нижнем уровне структуры каждый порт коммутатора обслуживает только одну рабочую станцию, предоставляя ей полную полосу пропускания в монопольное пользование. Любая пересылка данных выполняется или внутри этого же коммутатора, или через коммутаторы более высоких уровней иерархии.

Современные коммутаторы могут еще многое, но об этом ниже.

Дата добавления: 2015-07-08