Для того чтобы мог осуществляться обмен пакетами данных между физически соединенными устройствами, относящимися к одной локальной сети, каждое устройство сети должно иметь физический адрес, который может быть использован в качестве адреса пункта назначения.
Каждый компьютер, имеющий сетевой адаптер, независимо от того, подключен он к сети или нет, имеет уникальный физический адрес (или МАС-адрес).
Управляет распределением MAC-адресов организация IEEE. MAC-адрес состоит из 48 бит – 6 октетов, при этом старшие 3 октета (24 бита) идентифицируют производителя, остальные 22 бита – само устройство, оставшиеся 2 бита имеют служебное назначение. MAC-адрес записывается (зашивается) в ПЗУ сетевого адаптера.
В процессе инициализации адаптера MAC-адрес копируется в оперативную память компьютера.
Данные, передающиеся по сети снабжаются MAC-адресом получателя. В процесс продвижения данных в сети адаптер каждого устройства сравнивает свой MAC-адрес с адресом пакета. Если адреса не совпадают, то пакет игнорируется, а если совпадают, то пакет копируется.
Повторители
Повторитель работает на физическом уровне модели OSI.
По мере прохождения сигнала по среде передачи происходит его затухание и ухудшение (увеличиваются помехи). Это может привести к тому, что сигнал не будет правильно распознан сетевым адаптером.
Ослабление и ухудшение сигнала в сети может происходить по нескольким причинам:
· большая протяженность кабелей между узлами сети.
· Большое количество узлов в сети (каждый узел ослабляет сигнал)
Для решения этой проблемы используются повторители (repeater), которые принимают сигнал, очищают его от помех, усиливают и передают дальше по сети. Таким образом, применение повторителей позволяет:
· увеличить протяженность сети.
· Увеличить количество узлов в сети.
Концентраторы
Как правило, сервер имеет один сетевой адаптер, тогда как в сети на основе сервера к нему надо подключить несколько клиентских узлов. Для решения этой проблемы используются концентраторы.
Концентраторы имеют от 4 до 20 портов, к каждому из которых может быть подключен узел сети. Таким образом, концентратор служит своеобразным центром сети.
Концентратор принимает сигнал с одного порта и передает его (ретранслирует) на остальные порты. Поэтому их называют еще многопортовыми повторителями (multiport repeater).
Концентраторы могут быть:
· пассивные – не усиливают сигнал (почти не используются)
· активные – перед передачей сигнала на все порты очищают и усиливают его.
Концентратор не производит фильтрацию трафика.
Фильтрация – это процесс, в ходе которого проверяются определенные параметры сообщения (например, адрес получателя) и на основании установленных правил принимается решение пропускать сообщение или нет.
В каждый момент времени через концентратор может проходить только одно сообщение. Если два узла сети, подключенные к разным портам одного концентратора, одновременно осуществят передачу данных, то возникнет конфликт (или коллизия). Область сети, в пределах которой может сформироваться конфликт, называется доменом конфликта.
Концентратор не обнаруживает коллизии и передает поврежденные сообщения на все порты и только сетевые адаптеры узлов обнаруживают конфликт и производят попытку повторной передачи данных. Что тоже ведет к увеличению трафика.
Мосты (bridge)
Мосты работают на канальном уровне эталонной модели OSI.
Мосты предназначены для:
· уменьшения ненужного трафика
· уменьшении домена конфликтов
Мост позволяет разделить сеть на сегменты (подсети), каждый из которых является самостоятельным доменом конфликтов.
Мост фильтрует поток данных на основе физических адресов (MAC-адресов) и не пропускает данные в другой сегмент сети, если отправитель и получатель находятся в одной подсети.
Для того, чтобы осуществлять фильтрацию сообщений мост создает таблицы всех MAC-адресов в каждом сегменте и связывает таблицы с номерами своих портов.
При получении сообщения:
1. если узел первый раз присылает сообщение, мост выделяет в нем адрес отправителя и записывает его в соответствующую таблицу.
2. получив сообщение на определенном порту, мост выделяет в нем MAC-адрес получателя
a. если получатель находится в одном сегменте с отправителем, то сообщение в другие сегменты не пересылается.
b. если получатель находится в другой подсети, то сообщение пересылается на соответствующий порт
c. если подсеть получателя не известна, то сообщение передается на все порты
Пример использования моста для соединения двух сегментов сети.
Если компьютер А1 отправил сообщение компьютеру А3, то мост не выпустит это сообщение из сегмента А.
Если компьютер А1 отправил сообщение компьютеру В4, то мост перешлет его в сегмент В.
Маршрутизаторы (router)
Маршрутизаторы используются для объединения сетей и соединения локальных сетей с глобальными. Они могут работать как в локальных сетях, так и в глобальных.
Маршрутизаторы работают на сетевом уровне модели OSI.
Маршрутизаторы реализуются как отдельные устройства с собственным микропроцессором и программным обеспечением. Персональный компьютер может выполнять функции маршрутизатора при наличии специального программного обеспечения.
Маршрутизатор должен иметь как минимум два сетевых интерфейса, каждый из которых обслуживает отдельную подсеть.
Задачи маршрутизатора.
· Выбор оптимального маршрута передачи пакета
· Передача данных между сетями разных архитектур
· Фильтрация широковещательного трафика с целью его уменьшения.
Сравним работу мостов и маршрутизаторов
| Мост | Маршрутизатор |
| Работает на канальном уровне | Работает на сетевом уровне |
| Использует физические адреса (MAC-адрес) | Использует логический адрес (сетевой) |
Для организации маршрутизации необходимо, чтобы каждая сеть имела уникальный номер. Номер сети входит в логический адрес (IP-адрес) каждого сетевого устройства, т.е. адрес устройства состоит из номера сети (адреса сети) и адреса самого устройства.
Маршрутизаторы поддерживают таблицы маршрутов, в которых хранятся адреса других маршрутизаторов.
Рассмотрим маршрутизатор, к которому подключены две сети А и В. В сеть А входят 4 устройства с логическими адресами А1, А2, А3 и А4, т.к. интерфейс маршрутизатора, с помощью которого он подключается к сети, тоже входит в состав сети, то в сети А он имеет логический адрес А5. Аналогично для сети В
Пусть компьютер А2 посылает данные компьютеру В1. Кадр, отправленный узлом А2, попадает в маршрутизатор, который производит следующие действия:
1. Отбрасывает канальный заголовок и трейлер, получая доступ к сетевому заголовку.
2. По сетевому заголовку определяет сеть адресата.
3. по своей таблице маршрутизации определяет на какой свой порт ему необходимо переслать этот пакет
4. Инкапсулирует пакет в соответствующий канальный кадр
