Алгоритм прозрачного моста

Коммутаторы локальных сетей обрабатывают кадры на основе алгоритма прозрачного моста (transparent bridge), который определен стандартом IEEE 802.1D. Процесс работы алгоритма прозрачного моста начинается с построения таблицы коммутации (Forwarding DataBase, FDB) или таблицы МАС-адресов. Напомним, что сети Ethernet являются сетями с коммутацией пакетов. Коммутация пакетов основана на таблицах, которые хранятся в памяти и содержат информацию, позволяющую определить путь до места назначения пакета.

Рис. 6.1 Таблица коммутации
Рис. 6.1 Таблица коммутации

Изначально таблица коммутации пуста. При включении питания, одновременно с передачей данных, коммутатор изучает расположение подключенных к нему сетевых устройств путем анализа МАС-адресов источников получаемых кадров. Например, если на порт 1 коммутатора, показанного на рисунке 6.2, поступает кадр от узла А, то он создает в таблице коммутации запись, ассоциирующую МАС-адрес узла А с номером входного порта. Записи в таблице коммутации создаются динамически, т.е. как только коммутатором будет прочитан новый МАС-адрес, то он сразу будет занесен в таблицу коммутации. Дополнительно к МАС-адресу и ассоциированному с ним порту в таблицу коммутации для каждой записи заносится время старения (aging time). Время старения позволяет коммутатору автоматически реагировать на перемещение, добавление или удаление сетевых устройств. Каждый раз, когда идет обращение по какому-либо МАС-адресу, соответствующая запись получает новое время старения. Записи, по которым не обращались долгое время, из таблицы удаляются. Это позволяет хранить в таблице коммутации только актуальные МАС-адреса, что уменьшает время поиска соответствующей записи и гарантирует, что она не будет использовать слишком много системной памяти.

Рис. 6.2 Построение таблицы коммутации
Рис. 6.2 Построение таблицы коммутации

Помимо динамического создания записей в таблице коммутации в процессе самообучения коммутатора, существует возможность создания статических записей таблицы коммутации вручную. Статическим записям, в отличие от динамических, не назначается время старения.

Статическую таблицу коммутации удобно использовать для повышения сетевой безопасности, когда необходимо гарантировать подключение к сети только устройств с определенными МАС-адресами. В этом случае необходимо отключить автоизучение МАС-адресов на портах коммутатора.

Внимание: как правило, размер статической таблицы коммутации меньше размера динамической. Размеры обеих таблиц также зависят от модели коммутатора. Обычно производители указывают размеры таблиц коммутации в спецификациях устройств.

Если в таблице коммутации появляется хотя бы одна запись, то коммутатор начинает использовать ее для пересылки кадров. Рассмотрим пример, показанный на рисунке 6.3, описывающий процесс пересылки кадров между портами коммутатора.

Когда коммутатор получает кадр, отправленный компьютером А компьютеру В, он извлекает из него МАС-адрес назначения и ищет этот МАС-адрес в своей таблице коммутации. Как только в таблице коммутации будет найдена запись, ассоциирующая МАС-адрес назначения (компьютера В) с одним из портов коммутатора, за исключением порта-источника, кадр будет передан через соответствующий выходной порт (в приведенном примере – порт 2). Этот процесс называется продвижением (forwarding) кадра.

Если бы выходной порт и порт-источник совпали, то передаваемый кадр был бы отброшен коммутатором. Этот процесс называется фильтрацией (filtering).

В том случае, если МАС-адрес назначения в поступившем кадре неизвестен (в таблице коммутации отсутствует соответствующая запись), коммутатор создает множество копий этого кадра и передает их через все свои порты, за исключением того, на который он поступил. Этот процесс называется лавинной передачей (flooding). Несмотря на то, что процесс лавинной передачи занимает полосу пропускания, он позволяет коммутатору избежать потери кадров, когда МАС-адрес приемника неизвестен.

Помимо лавинной передачи одноадресных кадров, коммутаторы также выполняют лавинную передачу многоадресных и широковещательных кадров, которые генерируются сетевыми мультимедийными приложениями.

Рис. 6.3 Передача кадра с порта на порт коммутатора
Рис. 6.3 Передача кадра с порта на порт коммутатора

Добавить комментарий

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

четыре × 2 =