Устройства 2-го и 3-го уровней модели OSI. Таблицы МАС- адресов и таблицы маршрутизации..

Устройства 2-го уровня модели OSI Мосты

Иногда требуется разделить большую локальную сеть LAN на меньшие, легче управляемые сегменты. Такая стратегия позволяет ограничить поток данных через отдельную часть LAN и расширить поддерживаемую сетью географическую область.

В качестве устройств, которые могут быть использованы для соединения между собой сетевых сегментов, могут быть использованы мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы. Коммутаторы и мосты функционируют на канальном (втором) уровне модели OSI. Функция моста состоит в определении (принятии «осмысленного» решения) того, требуется ли отправлять поступившие на него сигна­лы в другой сегмент сети. Мосты могут также быть использованы для соединения се­тей, использующих различные протоколы или различные передающие среды, как, например, в случае беспроводных мостов, соединяющих сети LAN Ethernet в сеть городского масштаба [1].

Когда мост получает фрейм, он сравнивает МАС-адрес отправителя с имеющейся у него адресной таблицей для определения того, следует ли отфильтровать этот фрейм (отбросить), разослать его лавинным способом или скопировать фрейм в другой сегмент. Принятие такого решения происходит следующим образом:

■ если устройство-получатель находится в том же сегменте, из которого этот фрейм был получен, то мост предотвращает его передачу в другие сегменты. Этот процесс называется фильтрацией

■ если устройство-получатель находится в другом сегменте и его адрес присут­ствует в адресной таблице, то мост пересылает фрейм в соответствующий сег­мент;

■ если устройство-получатель отсутствует в таблице адресов (т.е. "неизвестно" мосту), то мост рассылает фрейм во все сегменты за исключением того, откуда был получен фрейм. Такое поведение называют лавинной рассылкой сообщений.

Коммутаторы

Коммутатор иногда называют многопортовым мостом. В то время как типичный мост имеет только два порта (соединяет два сетевых сегмента), коммутатор может иметь несколько портов, в зависимости от количества сетевых сегментов, которые необходимо соединить. Как и мосты, коммутаторы извлекают определенную ин­формацию из пакетов данных, которые они получают от различных компьютеров се­ти. В дальнейшем эта информация используется для построения таблиц коммутации данных, которые затем используются для определения направления потоков дан­ных, отправляемых одним из компьютеров сети другому.

Хотя в работе мостов и коммутаторов есть много общего, коммутатор представляет собой более сложное устройство, чем мост. Мост определяет, направляется ли фрейм в другой сетевой сегмент, на основе МАС-адреса получателя. Коммутатор имеет несколько портов, к которым подсоединены сегменты сети. Коммутатор выбирает порт, к которому подсоединено устройство-получатель или рабочая станция, коммутаторы Ethernet становятся все более популярными, поскольку, как и мосты, рачительно повышают производительность сети (скорость передачи и полосу пропускания).

Коммутация представляет собой технологию, снижающую вероятность возникновения в сетях Ethernet LAN заторов за счет уменьшения объемов передаваемых по сети данных и увеличения полосы пропускания. Коммутаторы часто используются для замены концентраторов, поскольку не требуют изменения существующей кабельной инфраструктуры, что позволяет повысить производительность сети с минимальным количеством изменений в уже существующей сети. В настоящее время в сфере передачи данных все коммутирующее оборудование выполняет две основные операции:

■ коммутацию фреймов данных.Под этим термином понимается процесс переда­чи фрейма, полученного из одной сетевой среды, в другую (выходную) среду;

■ поддержку коммутации.Для выполнения этой функции коммутаторы строят и поддерживают таблицы коммутации и следят за возможным образованием маршрутных петель [1]. При построении таблицы коммутации коммутаторы стирают из нее адреса портов, с которых (или на которые) в течение продолжительного интервала времени не поступают фреймы данных. Коммутаторы работают с большими скоростями, чем мосты, а также могут под­держивать дополнительные и достаточно важные функции, такие, как виртуальные локальные сети VLAN (Virtual LAN). В каждом коммутаторе есть таблица, в которой прописано соответствие между MAC-адресом сетевого устройства и номером порта, по которому можно обратиться к этому устройству.

Маршрутизаторы позволяют компьютерам обмениваться данными как в текущей локальной сети, так и между двумя отдельными сегментами сетей, например между домашней локальной сетью и Интернетом. Маршрутизаторы получили свое название благодаря возможности направлять сетевой трафик по определенному маршруту с помощью логической адресации (IP и пакеты). Маршрутизаторы "работают" на сетевом (третьем) уровне модели OSI. Маршрутизаторы могут быть проводными (с использованием Ethernet-кабелей) или беспроводными (Wifi), а также с дополнительными функциями (VPN). Если требуется просто соединить компьютеры, концентраторы и коммутаторы будут идеальным решением. Однако если необходимо предоставить всем компьютерам доступ к Интернету с помощью одного кабеля или модема, используйте маршрутизатор или модем со встроенным маршрутизатором. Кроме того, маршрутизаторы обычно содержат встроенные компоненты обеспечения безопасности, например брандмауэр.

После того как маршрутизатор получил пакеты данных, происходит их коммутация: маршрутизатор перенаправляет данные с того интерфейса, куда они поступили, на интерфейс, с которого они будут посланы в другую подсеть.

Рассмотрим, как маршрутизатор определяет, на какой порт переключить полученные пакеты. Для создания таблиц маршрутизации предназначено специальное программное обеспечение. Таблицы маршрутизации содержат сведения о том, на каком интерфейсе начинается маршрут, который в конечном счете приведет к пункту назначения.

Итак, таблица маршрутизации содержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица состоит из некоторого числа записей — маршрутов, в каждой из которых содержится адрес сети получателя, адрес интерфейса или следующего узла, которому следует передавать пакеты и некоторый вес записи — метрику. Метрики записей в таблице играют роль в вычислении кратчайших маршрутов к различным получателям. В зависимости от модели маршрутизатора и используемых протоколов маршрутизации, в таблице может содержаться некоторая дополнительная служебная информация. маршрутизации может составляться двумя способами:статическая и динамическая маршрутизация .