Общие принципы построения сетей. Физический уровень передачи данных. Технологии локальных сетей. Стек протоколов TCP/IP, страница 7

Физическая структуризация сети обеспечивается за счет использования повторителей и концентраторов.

Простейшим из коммуникационных устройств является повторитель, используемый для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети с целью увеличения общей длинны сети. Повторитель передает сигналы, приходящие из одного сегмента сети в другие ее сегменты. Повторитель позволяет преодолеть ограничения на длину линий связи за счет улучшения качества передаваемого сигнала – восстановления его мощности и амплитуды, улучшения формы сигнала и т. п.

Концентратором или хабом называется повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов. Концентраторы характерны практически для всех базовых технологий построения локальных сетей.

В работе концентраторов любых технологий много общего – они повторяют сигналы, пришедшие на один из своих портов, на других своих портах. Разница состоит лишь в том, на каких именно портах повторяются входные сигналы. Концентратор Ethernet повторяет входные сигналы на всех своих портах, а концентратор Token Ring повторяет сигналы только на одном порту, к которому подключен следующий в кольце компьютер.

Физическая структуризация, несмотря на ее полезность, не решает проблему перераспределения передаваемого трафика между различными сегментами сети. Рассмотрим большую сеть, состоящую из множества подсетей. Наиболее интенсивный обмен данными осуществляется не между всеми компьютерами, входящими в сеть, а лишь определенным множеством компьютеров – обычно к этому множеству относится один или несколько серверов и компьютеры пользователей. При использовании только физической структуризации, на общую загруженность сети, будет влиять обмен данными как между компьютерами пользователей и серверами, находящимися за пределами той или иной подсети, так и между компьютерами находящимися в пределах одной подсети. Самым простым решением было бы отказаться от идеи разделяемой среды. Сделав так, чтобы сообщения, передаваемые между компьютерами подсети, не выходили за ее пределы.

Эту проблемы призвана решить логическая структуризация. Логическая структуризация сети – это процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком (локализация трафика это распространение трафика предназначенного для компьютеров некоторого сегмента сети, только в пределах этого сегмента).

Логическую структуризацию сети обеспечивают мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

Мост делит разделяемую среду передачи на части (часто называемые логическими сегментами), передавая информацию от одного сегмента в другой только в том случае, если такая передача действительно необходима, то есть если адрес компьютера назначения принадлежит другой подсети. Тем самым мост изолирует трафик одной подсети от трафика другой. Повышая общую производительность передачи данных сети.

Коммутатор по принципу обработки кадров ничем не отличается от моста (кадр - это единичный блок данных, передаваемый между компьютерами). Основное его отличие от моста состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором, так как каждый его порт оснащен специализированным процессором, который обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от процессоров других портов. За счет этого общая производительность коммутатора намного выше производительности моста. Можно сказать что коммутаторы – это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.

Ограничения, связанные с применением мостов и коммутаторов привели к появлению еще одного вида устройств – маршрутизаторов. Маршрутизаторы более надежно и эффективно, изолируют трафик отдельных частей сети друг от друга. Маршрутизаторы образуют логические сегменты посредством явной адресации, поскольку используют не плоские аппаратные адреса, 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 в данном случае подсетью. Кроме локализации трафика маршрутизаторы выполняют множество других полезных функций. Так маршрутизаторы могут работать в сети с замкнутыми контурами, при этом они осуществляют выбор наиболее рационального маршрута из нескольких возможных. Другой важной функцией маршрутизаторов является их способность связывать в единую сеть подсети, построенные с использованием различных технологий.