Мосты и коммутаторы

Мост (bridge) был разработан компанией Digital Equipment Corporation (DEC) в начале 1980-х годов и представлял собой устройство физического и канального уровней модели OSI, предназначенное для объединения двух локальных сетей или двух сегментов одной сети.

Мост в отличие от концентратора не просто усиливал и восстанавливал форму сигнала при его передаче с одного порта на другой, но и обладал некоторыми интеллектуальными функциями. Он пересылал через себя кадры (блок данных канального уровня) только в том случае, если такая передача действительно была необходима, то есть если физический адрес (МАС-адрес) узла назначения принадлежал другому сегменту сети или другой сети. Делал он это с помощью хранимой в памяти таблицы коммутации – таблицы соответствия своих портов и используемых в каждой сети (сегменте сети) МАС-адресов, которую формировал сразу после включения питания. Благодаря этому мост изолировал трафик одного сегмента сети (или сети) от трафика другого, уменьшая коллизии за счет деления одного большого домена коллизий на два небольших и повышая общую производительность сети. Также мост уменьшал возможность несанкционированного доступа к данным, так как кадры не выходили за пределы своего сегмента, и их сложнее было перехватить злоумышленнику.

Рис. 4.4 Соединение двух сегментов сети с помощью моста
Рис. 4.4 Соединение двух сегментов сети с помощью моста

Мосты являются устаревшими устройствами, на смену которым пришли коммутаторы (switch). Коммутатор представляет собой многопортовый мост и по принципу обработки данных ничем не отличается от него, однако в отличие от моста поддерживает множество дополнительных функций. Коммутатор функционирует на канальном (втором) уровне модели OSI и служит для объединения сетевых устройств в пределах одного или нескольких сегментов сети.

Сетевые устройства могут функционировать как на одном, так и на нескольких уровнях модели OSI. Обычно при описании сетевых устройств упоминают наивысший уровень модели OSI, протоколы которого они поддерживают. При этом подразумевается, что устройства могут работать и на нижележащих уровнях. Например, когда говорят, что коммутатор – это устройство второго или канального уровня модели OSI, имеется в виду, что он выполняет функции физического и канального уровней.

Коммутатор может быть оборудован большим количеством портов и параллельно устанавливать несколько соединениймежду разными парами портов, что обеспечивает одновременное взаимодействие подключенных к нему устройств.

Рис. 4.5 Применение коммутаторов в сети
Рис. 4.5 Применение коммутаторов в сети

При передаче кадра через коммутатор в нем создается отдельный виртуальный или реальный (в зависимости от архитектуры) канал, по которому данные пересылаются напрямую от порта-источника к порту-получателю с максимально возможной для используемой технологии скоростью. Такой принцип работы получил название «микросегментация».

Микросегментация (microsegmentation) — разбиение коммутатором локальной сети одного домена коллизий на меньшие домены для каждого порта.

Благодаря микросегментации, коммутаторы получили возможность функционировать в режиме полного дуплекса (full duplex), что позволило каждому узлу, непосредственно подключенному к порту коммутатора, одновременно передавать и принимать данные. Таким образом, благодаря появлению режима полного дуплекса, исчезло понятие домена коллизий. Узлам не приходится конкурировать за полосу пропускания с другими устройствами, в результате чего не происходят коллизии, и повышается производительность сети.

Рис. 4.6 Микросегментация
Рис. 4.6 Микросегментация

Передачу данных коммутатор, так же как мост, осуществляет на основе таблицы коммутации, что позволяет ему локализовать трафик внутри сегмента сети. Когда коммутатор получает кадр, он извлекает из него МАС-адрес получателя и ищет этот МАС-адрес в таблице коммутации. Как только в таблице коммутации будет найдена запись, ассоциирующая МАС-адрес получателя с одним из портов коммутатора, кадр будет передан через соответствующий порт (рисунок 4.7).

Рис. 4.7 Передача кадров через коммутатор
Рис. 4.7 Передача кадров через коммутатор

Если в таблице коммутации отсутствует запись соответствия MAC-адреса устройства и порта коммутатора или МАС-адрес назначения является широковещательным (кадр предназначен всем узлам сети), то коммутатор передает кадры через все порты, т.е. работает как концентратор. В этом случае говорят, что коммутатор образует широковещательный домен (broadcast domain).

Рис. 4.8 Широковещательная рассылка через коммутатор
Рис. 4.8 Широковещательная рассылка через коммутатор

В настоящее время коммутаторы являются основным строительным блоком для создания локальных сетей. Современные коммутаторы Ethernet, кроме своего основного назначения могут выполнять ряд дополнительных функций, таких как организация резервирования и повышения отказоустойчивости сети, создание виртуальных локальных сетей (VLAN), определение и ограничение перегрузок в сети, обеспечение безопасности, фильтрации трафика и многих других.

Подробнее про коммутаторы и поддерживаемые ими технологии будет рассказано в главе 6.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

17 − десять =