ОБ'ЄДНАННЯ ЛОКАЛЬНИХ МЕРЕЖ.
Міжмережева взаємодія
Існують чотири типи ретрансляторів:
повторювач (repeater) - копіює індивідуальні біти між кабельними сегментами;
міст (bridge) - зберігає (буферизує) і передає рамки між локальними мережами;
шлюз (gateway) - зберігає (буферизує) і передає пакети між відмінними мережами;
конвертер (перетворювач) протоколів (protocol converter) - забезпечує інтерфейс до вищих рівнів.
Ethernet спроектований з можливістю максимально простого розширення, щоб задовільнити мережеві потреби на даній території. Щоб допомогти розширенню системи Ethernet, виготівники мережевого обладнання впровадили пристрої, які забезпечують багато портів Ethernet. Ці пристрої відомі як габи, відколи вони забезпечують центральну частину, або габ системи середовища.
Існує два основні види габів: габи-повторювачі та габи-комутатори. Довільний порт габа-повторювача сполучає разом окремі сегменти середовища Ethernet для створення більшої мережі, яка оперує як проста мережа Ethernet. Повна система сегментів та повторювачів в мережі Ethernet повинна відповідати специфікаціям часу обігу петлі. Другий вид габів, які здійснюють комутацію пакетів, типово базуються на мостових портах.
Мережа Ethernet може з часом стати занадто великою, внаслідок чого стає неможливим додати нові вузли без порушення вимог стандарту Ethernet. В таких випадках необхідно розділити мережу на дві або більше частин, застосовуючи мости (bridges) або раутери (routers). Кожна з отриманих менших мереж Ethernet може бути розширена шляхом використання повторювачів і сегментів кабельної системи, бо специфікація 802.3 тоді застосовується до кожної нової мережі зокрема, а не до них разом.
Мости і раутери дозволяють станціям цих нових мереж взаємодіяти між собою з використанням техніки, відомої під назвою “збережи-і-передай” (store-and-forward). В пристроях, які використовують цю техніку, рамки, які поступають з мережі, зберігаються (буферизуються) у пам’яті. Коли міст або раутер встановлюють, що мережа доступна, вони висилають рамку. У кожній з двох нових мереж Ethernet міст або раутер схожі на будь-яку іншу станцію, бо вони дотримуються тих самих правид доступу до середовища. Відзначимо, що основна різниця між мостом або раутером і повторювачем полягає в тому, що повторювач не буферизує рамку, а просто сприймає сигнали з мережі на певному порті та висилає цей сигнал до всіх інших портів.
Мости і раутери можуть зменшити навантаження мережі, якщо вони розумно використовуються. Мости переглядають весь трафік мережі, “навчаючись” при цьому, де розташовані окремі станції. Якщо міст виявляє рамку з одного сегмента мережі, призначений до станції в іншому сегменті, він висилає цю рамку тільки до сегмента, в якому знаходиться станція-призначення, в іншому випадку він не пересилає (фільтрує) цю рамку. Тим самим сегменти захищені від рамок, не призначених станціям, розташованим у них, і загальне навантаження сегментів зменшується. Мости незалежні від протоколів, тому вони можуть буферизувати і пересилати рамки для довільних мережевих протоколів без огляду на інформацію, яку містять ці рамки.
Мости читають вхідну рамку, перш ніж порівняти її адресу призначення з своїми таблицями адрес; це робиться так, що короткі чи нестандартні рамки, рамки з неправильною контрольною сумою або пакети з ознаками колізії автоматично фільтрувалися з мережі. Очевидно, що ці дії можуть вносити певну затримку в часі між моментом, коли міст завершує читання рамки, і моментом, коли він висилає рамку далі. Враховуючи вигоду від фільтрації пошкоджених рамок, більшість користувачів мостів погоджуються із цією невеликою затримкою, неоюхідною для повної перевірки рамки.
Новий клас мостових пристроїв, які називають комутаторами Ethernet (Ethernet Switches), пропонує користувачам додаткові можливості (опції). Комутатори Ethernet читають з метою фільтрації тільки ту частину рамки, яка визначає її адреси джерела та призначення, і тоді висилають рамку за адресою призначення. Цей процес пришвидшує проходження рамок через комутатор, але не дозволяє фільтрувати нестандартні або пошкоджені пакети, якщо пошкодження не виявляється в декількох перших байтах. Переваги в швидкості цих пристроїв обтяжуються потребою знову здійснювати фільтрацію.
Раутери працюють в інший спосіб, ніж мости, враховуючи те, що раутери є залежні від протоколів. Раутери знають спосіб дії протоколів, які вони підтримують; це знання дозволяє раутерам здійснювати складні процедури передавання пакетів і здійснювати значне зменшення мережевого трафіку шляхом фільтрації зовнішніх пакетів. Ціною за це інтелектуальні здібності при передаванні звичайно є потреба додаткового конфігурування і вартість самого пристрою.
Окремі раутери пропонують послуги мостів додатково до своїх первинних можливостей; такі раутери називають біраутерами (Brouters). Біраутери мають стандартні, незалежні від протоколів, можливості мостів додатково до функцій маршрутизації (раутінгу), які залежні від особливостей конкретного протоколу.
Мости (Bridges)
Функцією моста є об’єднання окремих локальних мереж на Канальному рівні (підрівень MAC). Мости можуть з’єднувати різні типи мереж (такі як Ethernet і Fast Ethernet) або мережі однакового типу. Оскільки мости працюють на Рівні 2, вони мають доступ до фізичних адрес станцій в сегментах мереж, під’єднаний до моста. Після встановлення фізичних адрес станції-джерела і станції-призначення, які беруть участь в обміні інформацією, мости можуть здійснювати доступ до сегментів на основі фізичних адрес. Це дозволяє пропускати через мости тільки необхідний трафік. Якщо рамка, прийнята мостом, адресована до станції в тому ж сегменті, то вона не передається до інших сегментів (фільтрується); якщо ж станція-джерело і станція-призначення розташовані в різних сегментах, то міст висилає рамку до належного сегменту. Крім того, мости запобігають передаванню всіх помилкових або погано вирівняних пакетів.
Мости називають пристроями типу “зберігай-і-передай” (“store-and-forward”), бо вони буферизують і переглядають всі рамки перед прийняттям рішення про їх фільтрацію або подальше передавання. Фільтрація пакетів і їх регенерація при передаванні робить мостову технологію придатною для розділення мережі на окремі області колізій. Слід відзначити, що мости не фільтрують широкомовні рамки.
Більшість мостів є мостами, що навчаються (learning bridges), значення яких визначають Ethernet-адресу користувача в сегменті для побудови таблиці, як пакети мають проходити через мережу. Ця здатність самонавчання адрес суттєво збільшує здатність до створення замкнених циклів (петель) в мережах, які мають багато мостів. Тому що будь-який пристрій дізнається про конфігурацію мережі, петлі представляють конфліктну інформацію про те, в якому сегменті з конкретною адресою локалізований пристрій, який повинен передавати весь трафік. Алгоритм остовного дерева, інакше - алгоритм дерева покриття (Spanning Tree Algorithm - STA) є стандартом програмного забезпечення (знаходиться в специфікації IEEE 802.3) для опису комутаторів і мостів, що можуть комунікуватися через мережеві петлі. Алгоритм остовного дерева описує, яким чином мости повинні комунікуватися між собою, щоб уникнути утворення логічних мережевих петель. Щляхом пересилання спеціальних рамок, які називають BPDU, мости підтримують остовне дерево, встановлюючи прості шляхи між тими мостами, де можуть існувати петлі або кратні шляхи. В окремих випадках мости можуть бути повністю виключені з ужитку, якщо вони створюють петлі або коли жоден із шляхів не може бути використаний. Якщо один із мостів вилучається, то здійснюється реконфігурація всіх інших мостів у мережі і створюються нові шляхи.
Насамперед проектуються для сполучення сегментів мереж Ethernet. На сьогодні більшість мостів підтримує фільтрацію та проміжну передачу даних, також і алгоритм остовного дерева (Spanning Tree). Стандартом для мостів Ethernet є IEEE 802.1D.
Мости здійснюють механізм сполучення двох або більшої кількості окремих сегментів локальної мережі на рівні даних. Сьогодні є різні підстави для застосування мостів:
В багатьох організаціях різні підрозділи всюди збільшують окремі локальні мережі без будь-якої думки про їх погодженість або сумісність. В багатьох випадках застосовуються різні типи локальних мереж. Для використання нових мережевих послуг виникають наміри з’єднати ці мережі між собою. Однак багато робочих станцій мережі були спроектовані в припущенні, що вони будуть взаємодіяти в одній локальній мережі з одним мережевим протоколом. Тому бажано допускати з’єднання локальних мереж без потреби безпосередньої взаємодії індивідуальних станцій. Пристрої, які забезпечують таку можливість - це мости.
Іншою головною підставою для використання мостів є полегшення використання ширини смуги між локальними мережами, коли вони надто великі, шляхом їх розділення на багато малих мереж. Це можна здійснити, застосовуючи мости.
У свій час з’явилися два стандарти для мостових з’єднань: IEEE 802.3 LAN (Прозоре Мостове З’єднання - Transparent Bridgi