Объединение сетей с помощью моста

Сетевые подключения

Чтобы объединить в сеть группу компьютеров, достаточно концентратора, нескольких кабелей и сетевых адаптеров. Но по мере роста сети возникнет потребность в других устройствах. Когда размер сети достигает некоторого предела, объем трафика, генерируемого компьютерами, превышает передающие возможности сетевой среды. Это особенно верно для сетей Ethernet, в которых при возрастании трафика производительность снижается особенно резко. В этой главе рассматривается несколько более сложных компонентов, используемых для связывания ЛВС на канальном и сетевом уровнях эталонной модели OSI. С помощью этих устройств можно расширять сеть, не снижая ее производительности даже при значительном росте сетевого трафика.

Мосты

Мост (bridge) используется для соединения сетей на канальном уровне. Известно, что концентраторы связывают сети на физическом уровне, даже не подозревая о существовании структур данных, обрабатываемых вышестоящими уровнями. Расширяя сеть путем включения в нее дополнительных концентраторов, Вы, по существу, достигаете такого же эффекта, как если бы заменили старый концентратор новым, с большим количеством портов. Каждый пакет, сгенерированный одним из компьютеров сети, все равно доходит до всех остальных компьютеров. Мост обеспечивает фильтрацию пакетов на канальном уровне, т.е. пропускает через себя только пакеты, предназначенные для участка сети по другую сторону моста. Если Ваша ЛВС из-за возросшего трафика начала испытывать чрезмерные коллизии или просто стала медленнее работать, можно снизить трафик, разбив ее с помощью моста на две части.

Объединение сетей с помощью моста

Мост — это физическое устройство, обычно коробка с двумя портами, применяемое для связи сегментов сети. С его помощью можно объединить две ЛВС или разделить одну ЛВС на два сегмента. Мосты работают в так называемом беспорядочном режиме (promiscuous mode), т.е. считывают и обрабатывают все пакеты, передаваемые по сегменту сети. Этим они отличаются от сетевых адаптеров, которые считывают в каждом пакете целевой адрес и обрабатывают только пакеты, адресованные данному компьютеру. Поскольку мост функционирует на канальном уровне, он способен интерпретировать информацию в заголовке протокола канального уровня. Пакеты данных попадают в мост через один из портов, затем мост считывает в заголовке каждого пакета адрес целевой системы и решает, как обрабатывать данный пакет. Этот процесс называется фильтрацией пакетов (packet filtering). Если адреса компьютера-отправителя и компьютера-получателя принадлежат разным сегментам, мост передает пакет через второй порт.

Если же адреса отправителя и получателя принадлежат одному сегменту, пакет игнорируется.

Хотя мост и способен считывать содержимое заголовка протокола канального уровня, продвинуться по стеку протоколов выше он не в состоянии. Мост также не способен считывать содержимое поля данных в кадре канального уровня, где находится информация, сгенерированная протоколом сетевого уровня.

На рис. 1 показаны две соединенные мостом ЛВС. При передаче пакета мост получает его от компьютера одной ЛВС и отправляет его компьютеру другой ЛВС. Целевая система получает пакет, словно компьютер-отправитель принадлежит к той же ЛВС. Если передача пакета осуществляется между компьютерами одной ЛВС, мост также получает пакет, но никуда не передает его, поскольку пакету на другой стороне моста делать нечего. Применение моста сокращает трафик, проходящий по каждому из сегментов сети, примерно в два раза, так как пакеты не направляются в сегмент сети, где они не нужны

Рис. 1. Мост ретранслирует пакеты, предназначенные для другого сегмента сети, и игнорирует остальные

Мосты и коллизии

Область коллизий или коллизионный домен (collision domain) — это сеть или часть сети, структура которой такова, что при строго одновременной передаче данных двумя компьютерами в сети возникает коллизия (столкновение). Когда Вы включаете в существующую сеть новый концентратор, подсоединенные к нему компьютеры становятся частью того же коллизионного домена, что и исходная сеть. Это происходит потому, что концентраторы ретранслируют входящие сигналы сразу после приема, без фильтрации пакетов.

С другой стороны, мост не ретранслирует сигнал в другую сеть, пока не получит пакет целиком. Поэтому даже при одновременной передаче данных двумя компьютерами по разные стороны моста коллизии не возникает. О двух сегментах сети, связанных мостом, говорят, что они находятся в разных коллизионных доменах. В сети Ethernet коллизии являются нормальной и даже неизбежной частью работы, но, когда их количество чрезмерно возрастает, производительность сети падает, потому что увеличивается число пакетов для ретрансляции. Кроме того, число коллизий обязательно увеличивается при включении в сеть новых компьютеров. При разделении сети мостом на два коллизионных домена число коллизий и ретрансляций уменьшается, что приводит к снижению трафика и повышению производительности сети в целом.