2014-02-24
1815
Объединение сетей на основе сетевого уровня
Еще раз отметим ограничения мостов и коммутаторов:
1. Не допускаются петлевидные связи в сети, которые могут использоваться как для повышения надежности сети (резервные), так и для повышения пропускной способности сети (параллельная передача).
2. Слабая защита от широковещательных штормов. Поскольку коммутаторы передают кадры с широковещательными МАС адресами на все порты (во все подсети), то в большой коммутируемой сети он может занимать значительную часть ее полосы пропускания и снижать производительность сети. При использовании механизма VLAN получаются полностью изолированные подсети, которые не могут взаимодействовать между собой.
3. Сложность создания пользовательских фильтров, осуществляющих фильтрацию на основании полей вышележащих протоколов. При этом необходимо иметь дело с двоичным содержимым полей данных, так как содержимое пакетов сетевого и транспортного уровней на канальном уровне не обрабатывается.
4. Недостаточно гибкая система адресации. MAC- адреса жестко связаны с сетевыми адаптерами.
5. Возможностью трансляции протоколов канального уровня LAN обладают не все коммутаторы, и они не могут фрагментировать кадры со слишком большим полем данных.
В функции сетевого уровня, на котором работают маршрутизаторы, входит решение следующих задач:
1. Передача пакетов между узлами в составных сетях, построенных на разных технологиях канального уровня (в том числе LAN и WAN).
2. Выбор для передачи пакетов одного из нескольких маршрутов, который был бы наилучшим по некоторому заданному критерию.
3. Фрагментация и последующая сборка пакетов, которые передаются из подсети с большей допустимой длиной поля данных в подсеть с меньшей допустимой длиной (например, из сети FDDI в сеть Ethernet).
4. Фильтрация пакетов по полям сетевого транспортного уровня.
5. Изоляция широковещательного трафика внутри подсетей. Считается, что если широковещательный трафик в сети превышает 20% от общего трафика, то подсети необходимо разделить маршрутизатором.
Протоколы сетевого уровня обычно реализуются в виде программных модулей на конечных узлах (хостах) и промежуточных узлах - маршрутизаторах.
Маршрутизаторы могут быть реализованы в виде самостоятельных специальных устройств и на базе универсальной PC с несколькими сетевыми картами и соответствующим программным обеспечением (хотя сейчас оно входит в стандартные поставки популярных ОС).
Чтобы передать пакет от узла А к узлу B в составной сети (рис.7.1.), необходимо использовать средства сетевого уровня.
Рис. 7.1. Составная сеть
Пакет пользователя содержится в поле данных пакета сетевого протокола. Служебная информация сетевого пакета состоит из:
1. Числовых адресов источника и приемника;
2. Номера фрагмента пакета, если он разбивается на части при передаче между сетями с разными максимальными размерами пакетов;
3. Время жизни пакета (для уничтожения «заблудившихся» пакетов);
4. Качество услуги – критерии выбора маршрутизатора (с максимальной пропускной способностью, надежностью и т. д.).
Все LAN-технологиях используют плоские MAC-адреса. WAN-технологии используют другую систему адресации – разную для разных типов сетей. Числовые адреса вводят универсальную адресацию – номер сети и номер узла. Для стека IPX/SPX номер узла – это его MAC-адрес, то есть такая адресация подходит только для составных сетей из сетей LAN-технологий. Для стека TCP/IP назначаемыми являются и номер сети и номер узла (независимо от MAC-адреса). Поэтому этот способ подходит сетей, построенных на основе любых технологий.
При передаче данных между двумя сетями маршрутизатор:
· извлекает пакет сетевого уровня из канального кадра сети – отправителя;
· на основании сетевого адреса получателя определяет его локальный адрес в другой сети (для LAN технологий это будет MAC-адрес);
· вкладывает тот же сетевой пакет в новый кадр, соответствующий технологии сети – получателя (в кадре указывается найденный локальный адрес получателя),
· пересылает сформированный кадр в сеть назначения.
