Сети, построенные на основе концентраторов
На рисунке 1 показана сеть, построенная с использованием концентраторов. Пусть компьютер А, находящийся в одной подсети с компьютером В, посылает ему данные. Несмотря на разветвлённую физическую структуру сети, концентраторы распространяют любой кадр по всем её сегментам. Поэтому кадр, посылаемый компьютером А компьютеру В, хотя и не нужен отделам 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, не один из компьютеров этой сети не сможет передавать данные.
Такая ситуация возникает из-за того, что логическая структура данной сети осталась однородной (рис. 2) – она никак не учитывает увеличение интенсивности трафика внутри отдела и предоставляет всем парам компьютеров разные возможности по обмену информацией.
Приведенные на рисунках схемы показывают противоречие между логической структурой сети и структурой информационных потоков.
Рис. 1 Физическая структуризация с помощью концентраторов
Рис. 2 Логическая структура сети
|
Решение проблемы состоит в отказе от идеи однородной единой разделяемой среды. Например, в рассмотренном выше примере желательно бы было сделать так, чтобы кадры, которые передаёт компьютер одела 1, выходили бы за пределы этой сети только 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 её производительность существенно повысится, так как компьютеры одного отдела не будут простаивать в то время, когда обмениваются данными компьютеры других отделов.
Нетрудно заметить, что в предложенном решении мы отказались от идеи общей разделяемой среды в пределах всей сети, хотя и оставили её в пределах каждого отдела. Пропускная способность линий связи между отделами не должна совпадать с пропускной способностью среды внутри отделов. Если трафик между отделами составляет только 20% трафика внутри отдела (как уже отмечалось эта величина может быть другой), то и пропускная способность линий связи и коммуникационного оборудования, соединяющего отделы, может быть значительно ниже внутреннего трафика сети отдела.
Распространение трафика, предназначенного для компьютеров некоторого сегмента сети, только в пределах этого сегмента, называется локализацией трафика. Логическая структуризация сети – это процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком.
Для логической структуризации сети используются также коммуникационные устройства, как мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.
Сети, построенные на основе мостов
Мост (bridge) делит разделяемую среду передачи сети на части (называемые логическими сегментами), передавая информацию из одного сегмента в другой, только в том случае, если такая передача действительно необходима, то есть если адрес компьютера назначения принадлежит другой сети. Локализация трафика не только экономит пропускную способность, но и уменьшает возможность несанкционированного доступа к данным, так как кадры не входят за пределы своего сегмента и естественно их сложнее перехватить злоумышленнику.
На рисунке 3 показана сеть, которая была получена из сети с центральным концентратором путём его замены на мост. Сети 1-го и 2-го отделов состоят из отдельных логических сегментов, а сеть отдела 3 – из двух логических сегментов. Каждый логический сегмент построен на базе концентратора и имеет простейшую физическую структуру, образованную отрезками кабеля, связывающими компьютеры с портами концентратора.
Рис. 3 Структуризация сети с помощью моста
|
Мосты используют для локализации трафика аппаратные адреса компьютеров. Это затрудняет распознавание принадлежности того или иного компьютера к определённому логическому сегменту – сам адрес не содержит никакой информации. Поэтому мост достаточно упрощённо представляет деление сети на сегменты – он запоминает, через какой порт на него поступил кадр данных от каждого компьютера сети, и в дальнейшем передаёт кадры, предназначенные для этого компьютера, на этот порт. Точной топологией связей между логическими сегментами мост не знает. Из-за этого применения мостов приводит к значительным ограничениям на конфигурацию связей сети, так как сегменты должны быть соединены таким образом, чтобы в сети не образовывались замкнутые контуры.
Сети, построенные на основе коммутаторов
Коммутатор (switch, switching hub) по принципу обработки кадров ничем не отличается от моста. Основное его отличие от моста состоит в том, что он является своего рода коммуникационным процессором, который обрабатывает кадры по алгоритму моста не зависимо от процессоров других портов. За счёт этого общая производительность коммутатора обычно на много выше производительности традиционного моста, имеющего один процессорный блок. Можно сказать, что коммутаторы – это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.