29. Объединение сетей Ethernet: коммутаторы и маршрутизаторы
Допустим, две сети Ethernet объединены не коммутатором, а парой маршрутизаторов. Маршрутизаторы между собой соединены выделенной двухточечной линией, например, длиной в тысячи километров. Кадр принимается маршрутизатором, из его поля данных извлекается пакет. Маршрутизатор анализирует содержащийся в пакете адрес (например, IР-адрес). Этот адрес нужно отыскать в таблице маршрутизации. В соответствии с ним принимается решение об отправке пакета (возможно, упакованного в кадр нового вида — это зависит от протокола, используемого линией) на удаленный маршрутизатор. На противоположном конце пакет вставляется в поле данных кадра Ethernet и помещается в ЛВС 2.
В чем заключается основная разница между случаем коммутации (установки моста) и маршрутизации? Коммутатор (мост) пересылает весь пакет, обосновывая свое решение значением МАС-адреса. При применении маршрутизатора пакет извлекается из кадра, и для принятия решения используется адрес, содержащийся именно в пакете. Коммутаторы не обязаны вникать в подробности устройства протокола сетевого уровня. А маршрутизаторы обязаны.
Наиболее распространенными являются два стиля объединения сетей: ориентированное на соединение сцепление подсетей виртуальных каналов и дейтаграммный интерсетевой стиль.
30.Сетевая технология – Ethernet.
Самая популярная сетевая технология – Ethernet – представляет архитектуру сетей с разделяемой средой и широковещательной передачей. Это означает, что все узлы сегмента сети получают пакет одновременно. В классическом варианте архитектуры с шинной топологией используется метод множественного доступа с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий – CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect). Суть этого метода заключается в том, что любой абонент может пытаться получить доступ к среде (начать передачу пакета) в любой момент времени, но будет делать это осмотрительно. Если в процессе передачи передающий узел обнаруживает коллизию (столкновение с работой другого передатчика), то он прекратит передачу и будет выжидать случайный интервал времени до возобновления попытки передачи. Такой метод доступа относится к классу недетерминированных с децентрализованным управлением (все узлы равноправны). Недостатком этого метода является возрастание числа коллизий при увеличении числа активных узлов в сегменте, в результате чего реальная пропускная способность с повышением числа активных узлов начинает резко падать. При большом количестве узлов (ориентировочно – более 30) для повышения пропускной способности применяют сегментирование сети. При этом отдельные сегменты сети соединяют между собой мостами, в задачу которых входит фильтрация кадров (фреймов) по физическим (MAC) адресам назначения. Если адрес назначения кадра относится к узлу данного сегмента, мост не выпускает его в другой сегмент, а если получателя кадра нет в данном сегменте, то для этого кадра мост будет прозрачным. Фильтрацией пакетов на более высоком уровне занимаются и маршрутизаторы.
В реализации Ethernet на витой паре применяется звездообразная физическая топология, в центре которой располагается устройство-хаб (Hub). При использовании простейших хабов-повторителей логически все узлы оказываются объединенными в шину и ситуация с коллизиями выглядит так же, как и на коаксиале. Развитием технологии Ethernet стало применение коммутации пакетов (Switched Ethernet), реализуемое при звездообразной физической топологии. Здесь управление доступом к среде практически переносится с узлов в центральное коммутирующее устройство – Switched Hub, обеспечивающее установление временных (на время передачи одного пакета) виртуальных выделенных каналов между парами портов – источниками и получателями пакетов. От узлов-передатчиков коммутирующий хаб почти всегда готов принять пакет либо в свой буфер, либо практически без задержки передать его в порт назначения (коммутация «на лету» – On-the-fly Switching). Коммутирующие хабы существенно дороже, но возможно сочетание обычных хабов-повторителей с коммутирующими, что позволяет увязать требования производительности с ценой в каждом конкретном случае построения сети.
В качестве среды передачи в Ethernet возможно и применение оптоволокна, реализующего двухточечное соединение.
Технология Ethernet позволяет использовать скорости передачи данных 10 и 100 Мбит/с, высокая скорость доступна только для витой пары и оптоволокна. Появилась версия и со скоростью 1 Гбит/с (Gigabit Ethernet), но пока что широкого распространения не получила из-за технических сложностей реализации кабельной системы и отсутствия жесткого стандарта.
Популярные разновидности Ethernet обозначаются как 10Base2, 10BaseT и др. Здесь первый элемент обозначает скорость, Мбит/с. Второй элемент: Base – прямая (немодулированная) передача, Broad – использование широкополосного кабеля с частотным уплотнением каналов. Третий элемент: длина кабеля в сотнях метров (хотя в 1Base5 длина до 250 м) или среда передачи (F – оптоволокно, Т – 2 витые пары, Т4 – 4 витые пары). Эти разновидности будут рассмотрены ниже, за исключением «древнего» варианта lBase5 и 10Broad36 на 75-омном коаксиале, встреча с которыми маловероятна.
Наиболее распространенным стандартом для скорости 100 Мбит/с является 100BaseTX, называемый Fast Ethernet. Средой передачи являются две неэкранированные (UTP) или экранированные витые (STP) пары категории 5. Правила соединений и использование контактов разъемов RJ-45 те же, что и для 10BaseT, так что переход от 10 на 100 Мбит/с при наличии кабельной системы категории 5 требует только замены активного оборудования.
Для стандарта 100BaseT4 используются четыре пары UTP или STP категории 5, совместимости со 100BaseTX нет. В стандарте 100BaseFX используется оптоволоконный кабель.