Мосты, коммутаторы, шлюзы и маршрутизаторы

Мосты, коммутаторы

Первые устройства позволяющие разделить сеть на несколько доменов коллизий (по сути фрагменты ЛВС построенные на HUB - ах) были двух портовыми и получили название мостов. По мере развития данного типа оборудования, они стали многопортовыми и получили название коммутаторов. Некоторое время эти понятия существовали одновременно, а позднее вместо термина “мост” стали применять “коммутатор”.

Коммутатор предназначен для соединения нескольких доменов коллизий локальной сети между собой. В реальной жизни в качестве коллизий локальной сети выступают этажи зданий, их обычно более двух, в результате обеспечивается гораздо более эффективное управление трафиком чем у моста. Коммутатор может поддерживать резервные связи между узлами сети.

Коммутатор управляет трафиком на основе канального уровня (2 уровень модели OSI: MAC – адреса) он контролирует MAC адреса подключенных к нему устройств и обеспечивает трансляцию пакетов из стандарта в стандарт (Ethernet в FDDI и обратно – эта возможность особенно удачно представлена в коммутаторах 3 уровень модели OSI).

Коммутатор позволят пересылать пакеты между несколькими сегментами сети. В отличие от мостов, ряд коммутаторов не помещает все приходящие пакеты в буфер. Это происходит тогда когда надо согласовать скорости передачи, или адреса назначения не содержатся в адресной таблице (FDB) или когда порт, куда должен быть направлен пакет, занят, а коммутирует пакеты на лету. Коммутатор лишь анализирует адрес назначения (MAC - адрес) в заголовке пакета и сверившись с адресной таблицей (FDB: в ней находится порт и привязанный к этому порту MAC - адрес), тут же (время задержки 30 – 40 мкс) направляет этот пакет в соответствующий порт. Таким образом, когда пакет еще целиком не прошел через входной порт, его заголовок уже передается через входной.

Коммутатор поддерживают при соединении друг с другом режим полного дуплекса. В таком режиме данные передаются и принимаются одновременно, что невозможно в сетях Ethernet. При этом скорость передачи данных повышается в два раза, а при соединении нескольких коммутаторов можно добиться и большей пиковой производительности.

Шлюзы и маршрутизаторы

Маршрутизаторы (router) – сетевое устройство, пересылающее пакеты данных между различными сегментами сети и принимающее решения на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором. Применяются в сетях со сложной конфигурацией для связи ее участков с различными сетевыми протоколами (в том числе и для доступа к глобальным сетям WAN), а также для более эффективного разделения трафика и использования альтернативных путей между узлами. Маршрутизаторы могут управлять трафиком на основе протоколов сетевого уровня (3 уровень модели OSI: IP – адреса). Необходимость в таком управлении возникла при усложнение топологии сети и росте числа узлов, если в сетях появляются избыточные пути, когда нужно решить задачу максимально эффективной и быстрой доставки отправленного пакета по назначению. Существует два алгоритма определения наиболее выгодного пути и способа доставки данных:

RIP – основным критерием выбора наиболее эффективного пути является минимальное число “хопов” (hops), сетевых устройств между узлами. Он минимально загружает процессор маршрутизатора и предельно упрощает процесс конфигурирования, но он не рационально управляет трафиком

OSPE – наилучший путь выбирается не только с точки зрения минимизации числа хопов, но и с учетом других критериев: производительность сети, задержки при передачи пакетов и т.д. Используется для сетей большого размера. Реализация этого протокола возможна только на маршрутизаторах с достаточно мощным CPU, т.к. его реализация требует существенных процессинговых затрат.

Свойства маршрутизатора:

· Поддерживают коммутацию 3 уровня, высокоскоростную маршрутизацию 3 уровня и коммутацию 4 уровня

· Поддерживают передовые технологии передачи данных, такие как Fast Ethernet, Gigabit Ethernet и т.д.

· Поддерживают технологию АТМ с использованием скоростей до 622 Мбит/с

· Поддерживает одновременно разные типы кабельных соединений (медные, оптические)

· Поддерживает WAN – соединение включая поддержку РРР, HSSI и д.р.

· Обеспечивают возможность использования механизма сервис по запросу QoS позволяющий назначать приоритеты тем или иным ресурсам в сети и обеспечивать передачу трафика в соответствии со схемой приоритетов.

· Позволяют управлять шириной полосы пропускания для каждого типа трафика

· Поддержка основных протоколов маршрутизации, такие как IP, RIP1, IP RIP2, а также протоколы IGMP, DVMPR, PIM-DDM, PIM-SM, RSVP

· Поддержка нескольких IP сетей одновременно

· Поддержка протоколов SNTP, RMON, RMPN2, что дает возможность осуществлять управление работой устройств, их конфигурацией со станции сетевого управления, а также осуществлять сбор и последующий анализ статически как о работе устройства в целом, так и его интерфейсных модулей

· Поддержка как одноадресный так и многоадресный трафик