2.1.2 Ограничения топологии сети, построенной на мостах

Слабая защита от широковещательного шторма — одно из главных ограничений моста, но не единственное. Другим серьезным ограничением их функциональных возможностей является невозможность поддержки петлеобразных конфигураций сети. Рассмотрим это ограничение на примере сети, изображенной на рис. 8

Рис.8 Влияние замкнутых маршрутов на работу мостов

Два сегмента параллельно соединены двумя мостами, так что образовалась ак­тивная петля. Пусть новая станция с адресом 10 впервые начинает работу в данной сети. Обычно начало работы любой операционной системы сопровождается рас­сылкой широковещательных кадров, в которых станция заявляет о своем суще­ствовании и одновременно ищет серверы сети.

На этапе 1 станция посылает первый кадр с широковещательным адресом на­значения и адресом источника 10 в свой сегмент. Кадр попадает как в мост 1, так и в мост 2. В обоих мостах новый адрес источника 10 заносится в адресную таблицу l с пометкой о его принадлежности сегменту 1, то есть создается новая запись вида:

МАС-адрес Порт

10 1

Так как адрес назначения широковещательный, то каждый мост должен передать кадр на сегмент 2. Эта передача происходит поочередно, в соответствии методом случайного доступа технологии Ethernet. Пусть первым доступ к сегмен­ту 2 получил мост 1 (этап 2 на рис. 6). При появлении пакета на сегменте мост 2 принимает его в свой буфер и обрабатывает. Он видит, что адрес 10 уже есть в его адресной таблице, но пришедший кадр является более свежим, и он утверждает, что адрес 10 принадлежит сегменту 2, а не 1. Поэтому мост 2 корректирует содержимое базы и делает запись о том, что адрес 10 принадлежит сегменту 2.

Теперь адресная таблица моста 2 будет иметь уже другую запись о станции адресом 10:

МАС-адрес Порт

10 2

Аналогично поступает мост 1, когда мост 2 передает свою копию кадра в сегмент 2. Результаты наличия петли. Размножение кадра, то есть появление нескольких его копий (в данном случае — двух, но если бы сегменты были соединены тремя мостами — то трех и т. Д.). Бесконечная циркуляция обеих копий кадра по петле в противоположных направлениях, а значит, засорение сети ненужным трафиком. Постоянная перестройка мостами своих адресных таблиц, так как кадр с адресом источника 10 будет появляться то на одном порту, то на другом.

Чтобы исключить все эти нежелательные эффекты, мосты нужно применять так, чтобы между логическими сегментами не было петель, то есть строить с помо­щью мостов только древовидные структуры, гарантирующие наличие только одного пути между любыми двумя сегментами. Тогда кадры от каждой станции будут поступать в мост всегда с одного и того же порта, и мост сможет правильно решать задачу выбора рационального маршрута в сети.

Ограничение топологии структурированной сети древовидной структурой вытекает из самого принципа построения адресной таблицы мостом, а поэтому точно так же это ограничение действует и на коммутаторы. В простых сетях сравнительно легко гарантировать существование одного и только одного пути между двумя сегментами. Но когда количество соединений возрастает и сеть становится сложной, то вероятность непреднамеренного образо­вания петли оказывается высокой. Кроме того, желательно для повышения надеж­ности иметь между мостами резервные связи, которые не участвуют при нормальной работе основных связей в передаче информационных пакетов станций, но при от­казе какой-либо основной связи образуют новую связную рабочую конфигурацию без петель. Поэтому в сложных сетях между логическими сегментами прокладывают избы­точные связи, которые образуют петли, но для исключения активных петель бло­кируют некоторые порты мостов. Наиболее просто эта задача решается вручную, но существуют и алгоритмы, которые позволяют решать ее автоматически. Наибо­лее известным является стандартный алгоритм покрывающего дерева (Spanning Tree Algorith), STA.

2.2 Структуризация LANс помощью коммутаторов

При построении небольших сетей, составляющих нижний уровень иерархии кор­поративной сети, вопрос о применении того или иного коммуникационного уст­ройства сводится к вопросу о выборе между концентратором или коммутатором.

При выборе типа устройства — концентратор или коммутатор — нужно еще определить и тип протокола, который будут поддерживать его порты (или прото­колов, если идет речь о коммутаторе, так как каждый порт может поддерживать отдельный протокол).

Рассмотрим вопрос применения коммутатора в сети с выделенным сервером(типично для сетей построенных на Netware). Если все порты коммутатора имеют пропускную способность 10Мбит/с, то несмотря на микросегментацию сети пропускная способность сети ограничена 10Мбит/с. Выигрыш при использовании коммутатора мы получаем только в использовании буфера портов коммутатора. Для увеличении производительности подобной сети применяются коммутаторы с одним более скоростным портом. Например коммутатор имеет несколько портов 10Мбит/с и один 100 Мбит/с. К порту с высокой скоростью подключается сервер. Теперь между рабочими станциями распределяется уже 100Мбит\с. На рис. 9 изображен пример подобной сети.

Рис. 9 Использование коммутатора в сети с выделенным сервером

2.2.1 Структурные схемы сетей на коммутаторах

При всем разнообразии структурных схем сетей, построенных на коммутаторах, все они используют две базовые структуры — стянутую в точку магистраль и рас­пределенную магистраль. На основе этих базовых структур затем строятся разно­образные структуры конкретных сетей.

Стянутая в точку магистраль (collapsedbackbone) — это структура, при кото­рой объединение узлов, сегментов или сетей происходит на внутренней магист­рали коммутатора. Пример сети рабочей группы такой структуры приведен на рис. 10. Преимуществом такой структуры является высокая производительность маги­страли. Скорость магистрали не зависит от применяемых в сети протоколов и может быть повышена с помощью замены одной модели коммутатора на другую.

Рис. 10 Стянутая в точку магистраль

Положительной чертой такой схемы является не только высокая скорость ма­гистрали, но и ее протокольная независимость. На внутренней магистрали комму­татора в независимом формате одновременно могут передаваться данные различных протоколов, например Ethernet, FDDI и Fast Ethernet, как это изображено на рис. 10. Подключение нового узла с новым протоколом часто требует не замены коммутатора, а просто добавления соответствующего интерфейсного модуля, под­держивающего этот протокол.