Логическая структуризация сети

Одна из проблем, которую нельзя решить физической структуризацией при создании больших сетей, – это проблема перераспределения передаваемого трафика между различными сегментами сети. Для повышения эффективности работы в сети необходимо учитывать неоднородность информационных потоков в ней. Рассмотрим пример.

а – физическая структуризация с помощью концентраторов;

б – логическая структура сети осталась без изменения;

Рис. 24. Противоречие между логической структурой сети и структурой информационных потоков

Несмотря на разветвленную физическую структуру сети при взаимодействии узлов одной подсети отдела 1 (1 и 2 узел) посылаемые ими кадры информации появляются и на узлах отделов 2 и 3, так как концентраторы технически являются повторителями. Пока взаимодействие узлов 1 и 2 отдела 1 не закончится, ни один из узлов отделов 2 и 3 передавать данные не может, так как логическая структура сети – общая шина.

Решение может заключаться в отказе от логики общей шины для всей сети, но в сохранении такой логики в пределах одного отдела.

Для логической структуризации сетей используют мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

Мост делит разделяемую среду передачи сети на части – логические сегменты. При этом передача данных из одного сегмента в другой будет производиться в случае, когда узел назначения принадлежит другому сегменту. Таким образом, общая пропускная способность сети повышается вследствие изоляции трафика одной сети от трафика другой.

Рассмотрим пример.

Рис. 25. Логическая структуризация сети с помощью моста

Здесь концентратор К₅ заменен мостом М. Каждый логический сегмент построен на базе концентратора, связывающего соответствующие узлы. Мост для локализации трафика использует аппаратные адреса узлов, которые не содержат информацию о принадлежности узла к определенному логическому сегменту. То есть топологии связей между логическими сегментами мост не отслеживает, а это приводит к ограничениям на конфигурацию связей, в частности сегмент не должен образовывать замкнутые контуры.

Мост используют для объединения локальных сетей или нескольких сегментов одной сети, имеющих различные протоколы.

Коммутатор, по-другому коммуникационный мультиплексор, по принципу обработки кадров не отличается от моста, но каждый его порт имеет специализированный процессор, обрабатывающий кадры независимо от других процессоров портов, а мост имеет один процессорный блок.

Более эффективно, чем мосты и коммутаторы, изолируют трафики отдельных частей сети маршрутизаторы. В отличие от мостов и коммутаторов маршрутизаторы образуют логические сегменты сети посредством явной адресации, используя сетевые составные числовые адреса, а нелинейные, что, в свою очередь, требует программного конфигурирования сети. В этих адресах есть поле номера сети или подсети. Все узлы с одинаковым полем номера сети принадлежат одной сети (сегменту). Маршрутизаторы могут работать в сети с замкнутыми контурами, выбирая наиболее оптимальные маршруты. Маршрутизаторы на рис. 26 повышают производительность и надежность сети. Они, как правило, используются для соединения разнородных сетей. Они могут иметь до нескольких десятков портов для локальных и распределенных сетей и обрабатывать пакеты нескольких протоколов.

Рис. 26. Логическая структуризация сети с помощью маршрутизаторов

Шлюз используется для объединения сетей с разными типами программного обеспечения. С помощью шлюза можно обеспечить локализацию трафика. Он не только передает данные, он преобразовывает их в формат, совместимый с протоколом целевой сети.

Крупные сети всегда используют логическую структуризацию при помощи мостов, коммутаторов, маршрутизаторов и шлюзов.