Загрузка...

Мосты. Принципы работы мостов


Основное назначение моста — организация обмена между сетями с разными стандартами обмена, например Ethernet, Token Ring, FDDI и т.д., а также между несколькими сегментами одной сети с целью разделения их нагрузок. Мосты используют два типа алгоритмов: алгоритм прозрачного моста (transparent bridge), либо алгоритм моста с маршрутизацией от источника (source routing bridge). 

Прозрачные мосты незаметны для сетевых адаптеров конечных узлов, т.к. они самостоятельно строят специальную адресную таблицу, на основании которой можно решить, нужно передавать пришедший кадр в какой-либо другой сегмент или нет. Сетевые адаптеры работают точно так же, как при отсутствии прозрачного моста, т.е. не предпринимают никаких дополнительных действий, чтобы кадр прошёл через мост. Алгоритм прозрачного моста не зависит от технологии локальной сети, в которой устанавливается мост.

Прозрачный мост строит свою адресную таблицу на основании пассивного наблюдения за трафиком, циркулирующим в подключённых к его портам сегментах. При этом мост учитывает адреса источников кадров данных, поступающих на порты моста. По адресу источника кадра мост делает вывод о принадлежности этого узла к тому или иному сегменту сети.

Рассмотрим процесс автоматического создания адресной таблицы моста и её использование на примере простой сети, представленной на рис. 26.

Мост соединяет два логических сегмента. Сегмент 1 составляют компьютеры, подключённые с помощью одного отрезка коаксиального кабеля к порту 1 моста, а сегмент 2 — компьютеры, подключённые с помощью другого отрезка коаксиального кабеля к порту 2 моста. Каждый порт моста работает как конечный узел своего сегмента за одним исключением — порт моста не имеет собственного МАС-адреса. Порта моста работает в режиме неразборчивого захвата пакетов, когда все поступившие на порт запоминаются в буферной памяти. С помощью такого режима мост следит за всем трафиком и использует проходящие через него пакеты для изучения состава сети. Мост просто передаёт любой захваченный и буферизированный кадр на все свои порты за исключением того, от которого этот кадр получен. Отличие работы моста в этом режиме от повторителя в том, что он передаёт кадр не побитно, а с буферизацией. Буферизация разрывает логику работы всех сегментов как единой разделяемой среды. Когда мост собирается передать кадр с сегмента на сегмент он заново пытается получить доступ к нужному сегменту как конечный узел по правилам алгоритма доступа.

После того как мост прошёл этап обучения, он может работать более рационально. При получении кадра, направленного от компьютера 1 компьютеру 3, он просматривает адресную таблицу в поисках совпадения её адресов с адресом назначения 3. Т.к. такой адрес есть, то мост выполняет второй этап — проверяет, находятся ли компьютеры с адресом источника и адресом назначения в одном сегменте. Т.к. они находятся в разных сегментах, то мост выполняет операцию продвижения кадра (forwarding) — передаёт кадр на другой порт, предварительно получив доступ к другому сегменту. Если бы компьютеры принадлежали к одному сегменту, то кадр был бы удалён из буфера — эта операция называется фильтрацией (filtering). Кадры с широковещательным МАС-адресом передаются на все порты, как и кадры с неизвестным адресом назначения. Такой режим распространения кадров называется затоплением сети (flood). Однако часто случается так, что в результате каких-либо сбоев в сеть начинают выбрасываться кадры с широковещательными адресами в течение длительного времени. Мост в этом случае передаёт эти кадры во все сегменты, заполняя сеть ошибочным трафиком. Такая ситуация называется широковещательным штормом (broadcast storm).

Мосты с маршрутизацией от источника (Source routing, SR-мосты) применяются для соединения колец Token Ring и FDDI. Эта маршрутизация основана на том, что станция отправитель помещает в посылаемый в другое кольцо кадр всю адресную информацию о промежуточных мостах и кольцах, которые должен пройти кадр перед тем, как попасть в кольцо, к которому подключена станция-получатель.
Рассмотрим принцип работы SR-мостов на примере сети на рис. 27.

Сеть состоит из трёх колец, соединённых тремя мостами. Для задания маршрута кольца и мосты имеют идентификаторы. SR-мосты не строят адресную таблицу, а при продвижении кадров пользуются информацией, имеющейся в соответствующих полях кадра данных. При получении каждого пакета SR-мосту нужно только просмотреть поле маршрутной информации (Routing information field, RIF) на предмет наличия в нём своего идентификатора. Если он там присутствует и сопровождается идентификатором кольца, которое подключено к данному мосту, то в этом случае мост копирует поступивший кадр в указанное кольцо. В противном случае кадр в другое кольцо не копируется. В любом случае исходная копия кадра возвращается станции-отправителю, и если он был передан в другое кольцо, то бит А (адрес распознан) и бит С (кадр скопирован) поля статуса кадра устанавливаются в 1, чтобы сообщить, что кадр был получен станцией назначения.

Так как маршрутная информация в кадре нужна не всегда, а только для передачи кадра между станциями, подключёнными к разным кольцам, то наличие в кадре поля RIFобозначается установкой в 1 бит индивидуального/группового адреса (I/G). Поле RIF имеет управляющее подполе, состоящее из трёх частей:

• Тип кадра определяет тип поля RIF.
• Поле максимальной длины кадра используется мостом для связи колец, в которых установлено различное значение MTU. С помощью этого поля мост уведомляет станцию о максимально возможной длине кадра.
• Длина поля RIF необходима, так как заранее неизвестно количество описателей маршрута, задающих идентификаторы пересекаемых колец и мостов.

Для работы алгоритма маршрутизации от источника используют два дополнительных типа кадра — одномаршрутный широковещательный кадр-исследова-тель SRBF (single-rout broadcast frame) и многомаршрутный широковещательный кадр-исследователь ARBF (all-rout broadcast frame). Все SR-мосты должны быть сконфигурированы администратором вручную, чтобы передавать кадры ARBF на все порты, кроме порта-источника кадра, а для кадров SRBF некоторые порты мостов нужно заблокировать, чтобы в сети не было петель.

Наличие двух возможных алгоритмов работы мостов — от источника и в прозрачном режиме — создаёт трудности для построения сложных сетей Token Ring и FDDI. Мосты, работающие от источника, не могут поддерживать сегменты, рассчитанные на работу в прозрачном режиме, и наоборот. Сегодня имеется решение этой задачи, которое основано на стандарте, который позволяет объединить обе технологии работы моста в одном устройстве. Этот стандарт, называемый SRT (Source rout transparent), позволяет мосту работать в любом режиме. Мост просматривает специальные флаги в заголовке кадров Token Ring и автоматически определяет, какой из алгоритмов нужно применить.

Загрузка...