Преимущества логической структуризации сети

Ограничения, возникающие использования одной разделяемой среды, можно преодо­леть, выполнив логическую ртруктуризацию сет, то есть сегментировать единую разделяв мую среду на несколько и_: соединить полученные сегменты оети такими устройствами, как мосты, коммутаторы или маршрутизаторы (рис>15,&},..

Перечисленные устройства передают кадры с одного своего порта на другой, анализируя адрес назначения, помещенный в этих кадрах. Мосты и коммутато­ры выполняют операцию передачи кадров на основе плоских адресов канального уровня, то есть МАС-адресов, а маршрутизаторы используют для этой цели иерархические адреса сетевого уровня. Изучение маршрутизаторов мы отложим до части IV, а сейчас сконцентрируем свое внимание на мостах и коммутаторах.

Мост

Рис. 15.2. Логическая структуризация сети

Мы уже коротко обсуждали необходимость логической структуризации в главе 3, а в этом разделе мы рассмотрим эту проблему более детально. Логическая струк­туризация позволяет решить несколько задач, основные из них: повышение про­изводительности, гибкости, безопасности и управляемости сети.

Повышение производительности. Для иллюстрации эффекта повышения произ­водительности, который является главной целью логической структуризации, рассмотрим рис. 15.3. На нем показаны два сегмента Ethernet, соединенные мос­том. Внутри сегментов имеются повторители. До деления сети на сегменты весь трафик, генерируемый узлами сети, был общим (представим, что вместо моста был повторитель) и учитывался при определении коэффициента использования сети. Если обозначить среднюю интенсивность трафика, идущего от узла i к узлу], через Су, то суммарный трафик, который должна была передавать сеть до деле­ния на сегменты, равен = IQj (считаем, что суммирование проводится по всем узлам).

После разделения сети подсчитаем нагрузку отдельно для каждого сегмента. На­пример, нагрузка сегмента S1 стала равна C_S1 + C_si-s2> ^гДе C_S1 ~ внутренний тра­фик сегмента SI, a C_S1._S2 — межсегментный трафик. Чтобы показать, что нагруз­ка сегмента S1 стала меньше, чем нагрузка исходной сети, заметим, что общую нагрузку сети до разделения на сегменты можно представить в таком виде:

Cz - Csi ⁺ C_S1__S2 + C_S2.

Значит, нагрузка сегмента S1 после разделения стала равной CS - C_S2> то есть стала меньше на величину внутреннего трафика сегмента S2. Аналогичные рас­суждения можно повторить относительно сегмента S2. Следовательно, в со­ответствии с графиками, приведенными на рис. 15.1, задержки в сегментах уменьшились, а полезная пропускная способность, приходящаяся на один узел, увеличилась.

Ранее было отмечено, что деление сети на логические сегменты почти всегда сни­жает нагрузку в новых сегментах. Слово «почти» учитывает очень редкий случай, когда сеть разбита на сегменты так, что внутренний трафик каждого сегмента ра­вен нулю, то есть весь трафик является межсегментным. Для примера, представ­ленного на рис. 15.3, это означало бы, что все компьютеры сегмента S1 обменива­ются данными только с компьютерами сегмента S2, и наоборот.

На практике в сети всегда можно выделить группу компьютеров, которые при­надлежат сотрудникам, решающим общую задачу. Это могут быть сотрудники одной рабочей группы, отдела, другого структурного подразделения предпри­ятия. В большинстве случаев им нужен доступ к ресурсам сети их отдела и толь­ко изредка — доступ к удаленным ресурсам.

В 80-е годы существовало эмпирическое правило, говорящее о том, что можно разделить сеть на сегменты так, что 80 % трафика составят обращения к локаль­ным ресурсам и только 20 % — к удаленным. Сегодня такая закономерность не всегда соответствует действительности, она может трансформироваться в прави­ло 50 на 50 % и даже 20 на 80 % (например, большая часть обращений направле­на к ресурсам Интернета или к централизованным серверам предприятия). Тем не менее в любом случае внутрисегментный трафик существует. Если его нет, значит, сеть разбита на логические сегменты неверно.

Повышение гибкости сети. При построении сети как совокупности сегментов ка­ждый из них может быть адаптирован к специфическим потребностям рабочей группы или отдела. Например, в одном сегменте может использоваться техноло­гия Ethernet и ОС Unix, в другом — Token Ring и OS-400. Вместе с тем, у поль­зователей обоих сегментов есть возможность обмениваться данными через мосты/ коммутаторы. Процесс разбиения сети на логические сегменты можно рассмат­ривать и в обратном направлении, как процесс создания большой сети из уже имеющихся небольших сетей.

Повышение безопасности данных. Устанавливая различные логические фильтры на мостах/коммутаторах, можно контролировать доступ пользователей к ресур­сам других сегментов, чего не позволяют делать повторители.

Повышение управляемости сети. Побочным эффектом снижения трафика и по­вышения безопасности данных является упрощение управления сетью. Пробле­мы очень часто локализуются внутри сегмента. Сегменты образуют логические домены управления сетью.

Как уже не раз отмечалось, сеть можно разделить на логические сегменты с по­мощью устройств двух типов — мостов и коммутаторов. Сразу после появления коммутаторов в начале 90-х годов отделы маркетинга компаний, которые первые начали производить эти новые устройства, пытались создать у производителей впечатление, что мост и коммутатор — это принципиально разные устройства, что совершенно неверно.

Мост и коммутатор — это функциональные близнецы, Основйое фтличие KOMi^yrafopi^ от моста заключается в том, что мост обрабатывает кадры последовательно, а коммутатор а.. параллельно. ".-М-.-. ^.....• >,/...•,

Оба эти устройства продвигают кадры на основании одного и того же алгоритма, а именно алгоритма прозрачного моста, описанного в стандарте IEEE 802.ID.

Этот стандарт, разработанный задолго до появления первого коммутатора, опи­сывал работу моста, поэтому совершенно естественно, что в его названии и со­держании используется термин «мост». Некоторая путаница возникла, когда на свет появились первые модели коммутаторов — они выполняли тот же алгоритм продвижения кадров, описанный в стандарте IEEE 802.ID, который был с деся­ток лет отработан мостами. И хотя мосты, для которых алгоритм был разработан, сегодня уже относятся к практически «вымершему» виду коммуникационных устройств, в стандартах, описывающих работу коммутатора, следуя традиции, используют термин «мост». Мы же не будем столь консервативными, и при опи­сании алгоритмов 802.1D в следующем разделе будем позволять себе иногда ис­пользовать термин «коммутатор», кроме тех случаев, когда речь пойдет об офи­циальном названии стандарта или когда необходимо будет подчеркнуть разницу между двумя типами устройств.