Глава 13. Межсетевое взаимодействие
При объединении локальных сетей (которые называются сегментами)
в одну сеть пользователи этих сетей могут совместно использовать
файлы, ресурсы и средства электронной почты. Если все сети одной
фирмы используют одну и ту же топологию и метод доступа (например,
Ethernet), то объединить их относительной несложно. Вам могут
потребоваться для этого различные мосты, маршрутизаторы, кабельные
концентраторы и коммутационные блоки, о которых рассказывается
в данной главе.
Здесь мы обсудим следующие темы:
- расширение числа рабочих станций:
- увеличение расстояния в сети;
- обслуживание сети и сохранение ее производительности при расширении;
- построение объединенных сетей с помощью мостов и маршрутизаторов;
- организация сетевых интерфейсов с миникомпьютерами, большими
ЭВМ и теми вычислительными системами, где используются другие
операционные системы.
IPX/SPX и SPX II
Прежде чем рассказывать о средствах межсетевого взаимодействия,
вернемся к используемым в NetWare 4 протоколам и рассмотрим более
подробно ту роль, которую они играют в одноуровневых (одноранговых)
коммуникациях и приложениях "клиент-сервер". Особенно
полезна эта информация для тех, кто сам собирается писать NLM-приложения.
Основная цель данного раздела состоит в том, чтобы познакомить
вас со средствами протокола одноуровневых коммуникаций и новыми
возможностями NetWare 4.0. Для этого мы расскажем сначала об основных
моментах, касающихся этих протоколов, что позволит вам понять
их сильные и слабые стороны. Это поможет принять решение относительно
использования протокола в одноуровневых коммуникациях. Если у
вас нет явных причин не использовать его, то мы настоятельно рекомендуем
вам применять протокол транспортного интерфейса TLI (Transport
Layer Interface). Использовать при программировании этот протокол
обычно значительно проще, а программный код обладает большой переносимостью.
Одноуровневые коммуникации требуются не для всех NLM-приложений,
но, вероятно, для большинства из них. Это связано с тем, что NLM
работают на компьютерах, информация и средства которых часто требуются
другим компьютерам. Когда один участник одноуровневого сетевого
приложения обеспечивает средства для другого, то такое приложение
часто называют приложением "клиент-сервер". Приложение
"клиент-сервер" имеет две разных части: та часть, которая
работает на сервере, обеспечивает управление и доступ к нужной
информации сервера, а часть, работающая на клиенте, передает запросы
серверной части и получает от нее ответы. Серверная (обслуживающая)
часть может работать на рабочей станции или в виде NLM-модуля
на сервере NetWare. Клиентная часть может работать и на сервере,
но обычно взаимодействует с сервером с рабочей станции и имеет
интерфейс с пользователем, позволяющий ему давать запросы на предоставление
услуг. Часто приложение "клиент-сервер" обеспечивает
доступ к информации, которую можно найти на NetWare-cервере. По
этой причине в качестве серверной части приложения "клиент-сервер"
часто используется NLM.
Первым коммуникационным протоколом, реализованным в операционной
среде NetWare, был протокол IPX (Internetwork Packet Exchange).
Он использовался исключительно для обмена данными между рабочими
станциями и серверами NetWare. IPX представляет собой не требующий
подключения протокол, реализованный на основе протокола IDP (Internetwork
Datagram Protocol) Xerox Network System (XNS). Хотя IPX - это
"родной" протокол NetWare, некоторые независимые разработчики
также используют его в качестве коммуникационного протокола.
IPX используется для передачи и получения пакетов информации между
рабочими станциями и серверами. Такая передача данных является
негарантированной в том смысле, что IPX не предусматривает подтверждения
успешного получения пакета целевым адресатом. Однако, он позволяет
определить, был ли пакет передан.
Компоненты IPX
IPX взаимодействует с сетью через плату драйвера локальной сети,
поэтому для работы он должен загружаться в память с драйвером
платы локальной сети, запрограммированным специально для работы
с IPX. На рабочей станции и на сервере это делается по-разному.
Использующие IPX приложения должны особым образом подготавливать
пакеты и соблюдать процедуры инициации передачи данных с помощью
IPX. Сам пакет состоит из 30-байтового заголовка и имеет рекомендованный
максимум в 546 байт данных. Для каждого запроса IPX требуется
также создать и инициализировать блок управления событием ECB
(Event Control Block). Иногда (обычно для обработки приходящих
пакетов информации) требуются подпрограммы обслуживания события
ESR (Event Service Routine).
Перед получением требуется открыть гнездо IPX. Гнездо IPX рекомендуется
также открывать и перед передачей пакетов, хотя это и не требуется.
После подготовки ECB и информации пакета в буфере, можно начать
передачу и получение пакетов. ECB имеет поля, которые отслеживаются
и обновляются для определения статуса и поведения каждой выполняемой
вами функции IPX.
Структура заголовка IPX представлена ниже. Большинство числовых
значений в NetWare имеет порядок байт "старший-младший".
typedef struct IPXHeader {
WORD checkSum /* старший-младший */
WORD length; /* старший-младший */
BYTE transportControl; /* используется маршрутизаторами сети */
BYTE packetType; /* тип связанного с пакетом средства */
IPXAddress destination; /* целевой адрес пакета */
IPXAddress source; /* исходный адрес пакета */
}
В структуре IPXAddress 4 байта отводится под номер сети, 6 байт
для узла (или платы интерфейса локальной сети и 2 байта для номера
гнезда. С учетом значения WORD размером 2 байта, значения BYTE
длиной 1 байт и IPXAddress размером 12 байт общий размер IPXHeader
в байтах составляет 2 + 2 + 1 + 1 + 12 + 12 = 30. Вы должны указать
целевой адрес, но исходный адрес посылаемых пакетов IPX будет
заполнять сам.
Чтобы клиент и сервер могли общаться друг с другом, они должны
иметь возможность найти или уже знать гнездо, через которое будут
обмениваться данными. Если номер гнезда определяется при написании
приложения, то он и будет каждый раз использоваться. Такой тип
гнезда можно рассматривать как статическое гнездо, поскольку каждый
раз используется одно и то же гнездо. Если есть опасение, что
такой тип гнезда в приложении может привести к конфликту с использованием
гнезда в другом приложении, вы можете разработать метод выделения
динамического гнезда, которое можно использовать и объявлять об
этом другим, чтобы они также не задействовали это гнездо. Таким
образом, если гнездо, которое вы обычно используете, задействовано
другим приложением, вы можете просто использовать другое. Если
вы хотите зарезервировать гнездо для исключительного использования
вашим приложением, свяжитесь с отделом разработки Novell (Novell
Development Relations) и запросите его номер.
Последовательный обмен пакетами SPX (Sequenced Packet Exchange)
обеспечивает функциональные возможности повторной передачи и тайм-аута,
отсутствующие в IPX. Он ориентирован на подключения и доступен
наряду с IPX. Если у вас есть IPX, то вы имеете и возможность
работы с SPX.
IPX и SPX
Основная разница между IPX и SPX состоит в том, что их заголовки
и дополнительные операции, предусмотренные в SPX, обеспечивают
доставку пакетов. Гарантированная доставка означает просто выполнение
некоторого числа повторных попыток передачи адресату запроса,
пока число повторных передач не превысит некоторое число (в этом
случае передавшему запрос посылается уведомление). Таким образом,
передающей стороне не нужно проверять доставку пакета. SPX будет
уведомлять вас о состоянии передачи.
Заголовок пакета SPX имеет длину 42 байта (в отличие от 30-байтового
заголовка IPX). Как было показано ранее, первые 30 байт обоих
заголовков в точности совпадают. Дополнительные поля заголовков
необходимы для выполнения верификации и доставки пакетов.
tydef struct SPXHeader {
WORD checkSum /* старший-младший */
WORD length; /* старший-младший */
BYTE transportControl; /* используется маршрутизаторами
сети */
BYTE packetType; /* тип связанного с пакетом
средства */
IPXAddress destination; /* целевой адрес пакета */
IPXAddress source; /* исходный адрес пакета */
Byte connectionControl; /* старший-младший */
BYTE dataStreamType; /* старший-младший */
WORD destConnectionID; /* старший-младший */
WORD sequenceNumber; /* старший-младший */
WORD acknowledgeNumber; /* старший-младший */
WORD allocationNumber; /* старший-младший */
}
SPX II
Обновленная версия протокола SPX называется SPX II. Одним из основных
вопросов, который особенно беспокоил Novell при разработке коммуникационного
протокола следующего поколения, была проблема обеспечения обратной
совместимости, поэтому вместо того, чтобы дать ему совершенно
новое имя, протокол назвали SPX II. Основное назначение SPX II
состоит в использование пакетов большего размера, реализации действительно
оконного протокола и обеспечение поддержки API TLI (Transport
Layer Interface).
Наиболее важно то, что SPX II обладает полной обратной совместимостью
с протоколом SPX. Этого удалось добиться с помощью возможности
двухрежимной работы. Установка режима работы выполняется при установлении
связи. Использующие SPX II узлы (клиент, сервер или узлы одного
ранга) устанавливают бит в заголовке SPX, который указывает, что
передавать данные нужно с использованием SPX II. Все узлы SPX
II будут проверять этот бит и инициировать подключение для SPX
II. Узлы SPX II не будут знать о том, что они обмениваются данными
в режиме SPX II. Узел SPX II, если он при начальном подключении
не обнаруживает установленный бит SPX II, просто будет работать
в режиме SPX.
По сравнению с SPX, протокол SPX II добавляет существенные улучшения
в обработку больших пакетов данных. Различные сети могут обрабатывать
различные размеры пакетов. Многие сети могут обрабатывать пакеты
с размером, превышающим 576 байт (размер пакета SPX). Поскольку
заголовок пакета SPX имеет размер 42 байта, что оставляет для
данных 534 байта (которые могут передаваться в одном пакете SPX).
Если нужно послать больше данных, то нужно подготовить и передать
другой пакет SPX. Когда требуется передать большой объем данных,
то, конечно, более эффективным будет увеличение размера пакета.
Протокол SPX II автоматически использует преимущества тех сетей,
которые допускают передачу пакета большего размера.
Другим реализованным в SPX II средством являются окна пакетов.
При пересылке в одной передаче информации нескольких пакетов они
представляют собой часто ненужный набор, в котором каждый индивидуальный
пакет ожидает подтверждения. Окно организуется, когда нужно передать
несколько пакетов с одним подтверждением получения для всех пакетов.
Число передаваемых пакетов может быть различным (это называется
размером окна). Если один из пакетов не получен, как это предполагалось,
запрос на этот пакет может быть возвращен передающему узлу. Как
можно видеть, это уменьшает сетевой трафик и ускоряет процесс
передачи данных.
Средство TLI SPX II является, возможно, наиболее примечательным
средством, по крайней мере в смысле разработки приложений. TLI
представляет собой тщательно проработанный интерфейс API, созданный
фирмой AT&T. Все существующие TLI-приложения без полного перепрограммирования
на использование IPX или SPX можно перенести в операционную среду
SPX NetWare.
Методы построения объединенных сетей
На следующем рисунке иллюстрируется как средства объединения сетей
соотносятся со справочной моделью протоколов OSI. Выполняемые
этими продуктами в сети задачи соответствуют тому стеку протоколов,
с которым они совместимы. Чем выше устройство находится в стеке
протокола, тем более дорогим и сложным оно является.
Уровень
+----------------+--+
¦ ¦ ¦
¦ Приложения ¦ ¦
¦ ¦ ¦
+----------------+ ¦
¦ ¦ ¦
¦ Представления ¦ ¦
¦ ¦ ¦
+----------------+ +- Шлюзы
¦ ¦ ¦
¦ Сеанса ¦ ¦
¦ ¦ ¦
+----------------+ ¦
¦ ¦ ¦
¦ Транспортный ¦ ¦
¦ ¦ ¦
+----------------+--+
¦ ¦
¦ Сетевой ¦-- Маршрутизаторы
¦ ¦
+----------------+
¦ ¦
¦ Связи данных ¦-- Мосты
¦ ¦
+----------------+
¦ ¦
¦ Физический ¦-- Повторители
¦ ¦
+----------------+
На этом рисунке показаны уровни стека протоколов OSI, который
используют сетевые устройства.
Повторители
Повторители работают на физическом уровне. Они посылают пакеты
из основной магистрали сети в расширенную сетевую магистраль.
С протоколами высокого уровня они не взаимодействуют.
Мосты
Мосты связывают две или более сетей и передают между ними пакеты.
Поддерживаются различные типы сетей.
Маршрутизаторы
Маршрутизаторы аналогичны мостам, но подробнее анализируют адрес
пакета и могут направлять его адресату по определенному маршруту.
Мосты-маршрутизаторы
Мосты-маршрутизаторы представляют собой комбинацию мостов и маршрутизаторов.
Некоторые мосты-маршрутизаторы допускают несколько подключений,
для некоторых из которых устройство работает как мост, а для других
- как маршрутизатор. Мосты-маршрутизаторы имеют обычно схемы маршрутизации,
которые улучшают их производительность, но делают несовместимыми
с маршрутизаторами.
Шлюзы
Шлюзы обычно работают на самом высоком уровне стека протоколов
и обеспечивают взаимодействие систем и сетей, которые используют
несовместимые протоколы.
Характер объединения сетей может быть самым различным. Подробнее
средства их объединения рассматриваются ниже.
Повторители
Когда электрический сигнал передается по кабелю, то при большой
длине кабеля он затухает. Повторитель - это простое устройство,
которое усиливает сигнал кабеля таким образом, что вы можете увеличить
протяженность сети. Повторитель обычно никак не изменяет сигнал,
а просто усиливает его для передачи по дополнительному сегменту
кабеля. Повторитель как правило представляет собой "неинтеллектуальное"
устройство со следующими характеристиками:
- повторитель регенерирует сетевые сигналы, позволяя передавать
их дальше;
- повторители используются обычно в линейных кабельных системах,
таких как Ethernet;
- повторители работают на физическом уровне - нижнем уровне
стека протоколов; протоколы высокого уровня не используются;
- повторители применяются обычно в одном здании;
- связанные повторителем сегменты становятся частью одной и
той же сети и имеют один и тот же сетевой адрес;
- каждый узел в сетевом сегменте имеет свой собственный адрес;
узлы в расширенных сегмента не могут иметь те же адреса, что и
узлы существующих сегментов, так как становятся частью одного
сетевого сегмента.
Повторители работают обычно с той же скоростью передачи, что и
сети, которые они связывают. Скорость передачи повторителя лежит
в пределах 15000 пакетов в сек. (для типичной сети Ethernet).
Цена повторителя может варьироваться от 1500 до 3000$.
При расширении локальной сети число рабочих станций обычно не
должно превышать определенной величины (как правило, это 50 станций
на сегмент). Если это число превышено, то лучше разбить локальную
сеть на несколько сегментов с помощью моста.
Мосты
Мост добавляет к сетевой связи некоторый уровень "интеллектуальности".
Мост можно рассматривать как некий "сортировщик почты",
который анализирует адреса пакетов и направляет их в соответствующие
сетевые сегменты. Вы можете создать на NetWare-cервере мост, установив
две или более платы сетевого интерфейса. Каждый сегмент локальной
сети может иметь различный тип сети (Ethernet, Token Ring, Arcnet
и др.). Встроенные функции передачи через мост и функции маршрутизации
NetWare распределяют сетевой трафик по различным сегментам локальной
сети.
Вы можете создать мост, разбив большую сеть на две или более мелких
сети. Это улучшает производительность, сокращая трафик, поскольку
пакетам отдельных рабочих станций не нужно путешествовать по всей
сети (см. рисунок).
рабочие станции
+----+ +----+ +----+
+----------------+ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ Сервер ¦ +--+-+ +--+-+ +--+-+ LAN A
¦ --->----------------+--------+--------+-----------
¦ ¦ ¦
¦ +-->----------------+--------+--------+-----------
¦ ¦ +--+-+ +--+-+ +--+-+ LAN B
+----------------+ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+----+ +----+ +----+
Мосты работают на уровне связи данных. Любое устройство, соответствующее
спецификации уровня MAC (Media Access Control), может использоваться
в качестве моста с другими устройствами уровня MAC. Вспомним,
что уровень MAC - это подуровень уровня связи данных. Уровень
MAC является модульным. Драйвер платы сетевого интерфейса подключает
свои подпрограммы управления доступом к этому уровню, как показано
на следующем рисунке. Верхний уровень LLC (Logical Link Control)
может использоваться затем в качестве коммутационного блока и
моста между модулями на уровне MAC. Обмен пакетов между сетями
происходит через уровень LLC. Эта дополнительная обработка вызывает
некоторое замедление пропускной способности сети по сравнению
с применением повторителя. Однако усовершенствования схемы моста
сводят эту проблему производительности к минимуму.
Вы можете связывать с помощью моста устройства, использующие различные
протоколы, однако уровень связи данных ничего не знает о наилучшем
маршруте к адресату. Здесь нет способа направлять пакеты в сегмент
локальной сети, чтобы адресат этого сегмента получал их наиболее
быстрым или эффективным способом. Это задача маршрутизатора. Однако,
мосты могут обеспечивать фильтрацию. Фильтрация предотвращает
передачу пакетов в те локальные сегменты, для которых они не предназначены.
Это позволяет уменьшить сетевой трафик и улучшить производительность.
¦ ¦
+-------------------------+---+
Подуровень LLC ¦ ¦ ¦
¦ +-----------------+ ¦ ¦
+---+-----------------+---+ +- Уровень
¦ CSMA/CD Token Ring ¦ ¦ связи данных
Подуровень MMC ¦ ^ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+---+-----------------+---+---+
¦ ¦ v ¦
¦ ¦
¦ ------- ------- --+- интерфейсные
¦-->------- -------<--¦ платы
¦ ¦
¦ Физический уровень ¦
+-------------------------+
Установить мосты может потребоваться по следующим причинам:
- Чтобы расширить существующую сеть, когда достигнуто максимальное
расстояние;
- Для устранения "узких мест" в трафике, вызванных
слишком большим числом рабочих станций, подключенных к одному
сегменту локальной сети.
- Для объединения сетей различных типов, например, Token Ring
и Ethernet.
Каждый сегмент локальной сети связывается мостом со своим сетевым
адресом. Кроме того, сеть может иметь более одного сервера, поэтому,
чтобы отличать серверы, NetWare присваивает каждому серверу специальный
внутренний номер IPX.
Типы мостов
NetWare-cервер - это не единственный доступный тип моста. Ряд
поставщиков предлагает внешние мосты, связывающие несколько сегментов
локальных сетей:
+----+
+-----+ +-----+
¦ +----+ ¦
+--+-+ +--+-+
¦ ¦ LAN A ¦ ¦
+--+-+ +--+-+
+--+-+ +----+ ¦
¦----+---+ +-----+
Внешний ¦----¦ +----+
мост ¦----+----------+--------+--------+-----------
¦ ¦----¦ +--+-+ +--+-+ +--+-+ LAN B
+---->¦----¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+----+ +----+ +----+ +----+
Многие функции мостов реализуются теперь маршрутизаторами, которые
предлагают дополнительные средства и функции маршрутизации. В
последние несколько лет цены на маршрутизаторы неуклонно снижаются,
то делает их лучшим вариантом объединения локальных сетей. Однако,
если вам требуется мост, то лучше знать, на что тратить деньги.
Некоторые типы таких устройств описываются в следующих разделах.
Адаптивные мосты
Адаптивные или обучающиеся мосты "запоминают" адреса
других станций локальной сети, делая излишним для администратора
создание таблицы этих адресов. Рабочие станции постоянно рассылают
идентификационные сигналы, на основе которых мост сам строит эти
таблицы. Такими средствами располагают большинство современных
мостов.
Мосты со средствами отказоустойчивости
Когда обеспечение связи через мост является очень важным, может
потребоваться подключение дополнительных мостов и поддержка средств
отказоустойчивости. Однако при наличии двух связей существует
возможность зацикливания. Разделение таких мостов позволяет обнаружить
циркулярный трафик и запретить отдельные связи. Специальный протокол
SPT (Spanning Tree Protocol) стандарта IEEE 801.2 запрещает циклы
в дополнительных мостах. Если первый мост выходит из строя, то
начинает работать второй мост.
Мосты со сбалансированной нагрузкой
Мосты со сбалансированной нагрузкой - это наиболее эффективный
тип моста. Он использует алгоритм типа SPT и применяет для передачи
пакетов двойную связь, улучшая, таким образом, производительность
межсетевого обмена.
Функции передачи через мост и фильтрации
Мост на сервере NetWare (который лучше назвать маршрутизатором)
считывает целевой адрес пакета и определяет, принадлежит ли пакет
одной из его рабочих станций, или его нужно передать в другой
сегмент локальной сети. Мост фильтрует все пакеты и направляет
дальше те из них, которые не предназначены для его рабочих станций.
Так как они обеспечивают функции маршрутизации, Novell часто называет
такие мосты маршрутизаторами. О маршрутизаторах мы расскажем позднее.
Фильтрация помогает избежать узких мест в мостах, предохраняя
объединенную сеть от локального трафика. Так как адреса сети и
узла - это единственная доступна мостам информация, они могут
выполнять фильтрацию только такого вида. Маршрутизаторы работают
на сетевом уровне и могут получить доступ к другой информации
о пакете и его назначении, используя эту информацию для улучшения
доставки пакета. Например, маршрутизатор хост-системы IBM может
отфильтровывать пакеты, отличные от IBM.
Маршрутизация с указанием источника
В сетях Token Ring фирмы IBM использует специальную программу
маршрутизация с указанием источника, которая сообщает мосту не
только куда нужно направить пакеты, но и как их туда направить.
Мост не поддерживает таблицы адресации. Он посылает пакеты в локальные
сегменты на основе адресной информации пакета.
Мосты, использующие маршрутизацию с указанием источника, для определения
маршрута пакета применяют метод обнаружения, определяющий, каким
маршрутом пакет должен попасть на устройство. Заметим, что хотя
это звучит как маршрутизация, такой мост является просто передающим
устройством, которому известны адреса других мостов. Информация
о наилучшем пакете содержится внутри пакета.
Рабочая станция, которой требуется послать сообщение рабочей станции
или серверу другого сегмента локальной сети, посылает по всей
сети исследующий пакет. При наличии в сети нескольких мостов адресат
получает несколько копий пакета, поскольку каждый мост посылает
ему свою собственную копию исследующего пакета. Целевая рабочая
станция получает все эти копии и на основе записанной в пакете
информации о маршрутах определяет наилучший маршрут. После этого
она посылает информацию о наилучшем маршруте обратно передающей
рабочей станции, которая сохраняет ее для будущего использования
и помещает в пакеты, посылаемые адресату.
Маршрутизаторы
Маршрутизаторы имеют очень важное значение для объединенных и
глобальных сетей, в которых используются удаленные коммуникации.
Маршрутизаторы обеспечивают оптимальный трафик по сложным маршрутам
в разветвленных объединенных сетях. Если используются выделенные
или арендуемые линии с низкой пропускной способностью, то важно
отфильтровывать ненужные пакеты и не передавать их по этой линии.
Кроме того, большие глобальные сети могут иметь избыточные связи.
При этом важно найти наилучший маршрут к адресату. Именно здесь
могут помочь маршрутизаторы. Они могут анализировать информацию
сетевого уровня и определять с ее помощью наилучший маршрут. Многие
маршрутизаторы обеспечивают поддержку различных коммуникационных
методов, например, T1 или X.25.
Приведем некоторые причины, по которым следует использовать вместо
мостов маршрутизаторы:
- Маршрутизаторы обеспечивают усовершенствованную фильтрацию
пакетов.
- Маршрутизаторы необходимы при наличии в объединенной сети
нескольких протоколов.
- Маршрутизаторы обеспечивают развитые средства маршрутизации,
улучшающие производительность. "Интеллектуальный" маршрутизатор
знает схему сети и может легко найти для пакета наилучший маршрут.
- Поскольку маршрутизаторы обеспечивают улучшенную фильтрацию,
что имеет важное значение при использовании медленных и удаленных
коммуникационных линий.
Как работает маршрутизатор
Маршрутизатор анализирует информацию сетевого уровня в пакетах
и маршрутизирует эти пакеты в соответствующий сетевой сегмент.
Маршрутизатор обрабатывает только те пакеты, которые ему адресованы,
что включает в себя пакеты, адресованные другим маршрутизаторам,
с которыми он связан. Маршрутизаторы посылают адресату пакеты
по наилучшему маршруту. Они поддерживают таблицы связанных с ними
маршрутизаторов и сегментов локальных сетей. Когда маршрутизатор
получает пакет, он просматривает эти таблицы и определяет, может
ли послать пакет непосредственно адресату. Если это не так, то
он определяет адрес маршрутизатора, который может передать пакет
дальше.
Некоторые протоколы, такие как NetBIOS, не являются маршрутизируемыми,
так как не включают в свои пакеты информацию о сетевом адресе.
Однако, для передачи по объединенной сети пакеты NetBIOS могут
инкапсулироваться в пакеты IPX и TCP/IP. Аналогично, для передачи
в сегменты с протоколом TCP/IP пакеты IPX можно инкапсулировать
в пакеты TCP/IP.
Процесс передачи пакетов уменьшает пропускную способность, и,
если NetWare-сервер обрабатывает маршрутизацию, это может уменьшить
его производительность. Если это происходит, вы можете передать
функции маршрутизации внешней системе, установив многопротокольный
маршрутизатор Novell (о котором вы можете говорить позднее). Для
минимизации издержек, связанных с обработкой пакетов, многие маршрутизаторы
независимых обработчиков используют продвинутую обработку.
Маршрутизаторы могут быть ориентированными на конкретные протоколы
(и работать при этом только с одним типом протокола, например,
IPX) или обрабатывать несколько протоколов. Многопротокольная
маршрутизация - это используемый по умолчанию режим при установке
в NetWare-сервере сетевых плат. Маршрутизатор NetWare становится
многопротокольным, когда вы устанавливаете NLM-модули, обеспечивающие
поддержку других протоколов. Например, кроме используемых по умолчанию
пакетов SPX/IPX вы можете инсталлировать на сервере поддержку
TCP/IP.
Маршрутизатор позволяет сегментировать сеть на логические подсети.
Эти логические подсети легче обслуживать. Каждый сегмент локальной
сети имеет свой собственный номер, а каждая рабочая станция в
этом сегменте - свой адрес. Эта информация хранится на сетевом
уровне и доступна маршрутизаторам. Сегментация предотвращает перегрузку
сети. Такая перегрузка возникает при неправильном соединении узлов,
из-за чего сеть насыщается сообщениями, ищущими своего адресата.
При сегментации этот эффект можно уменьшить за счет фильтрации
и методов определения наилучшего маршрута.
Выбор наилучшего маршрута
Объединенная сеть обычно строиться так, чтобы обеспечить защиту
от выхода аппаратуры из строя. Наличие нескольких маршрутов позволяет
использовать резервный маршрут, когда нарушается основной. Некоторые
маршруты могут использовать высокоскоростные сети, такие как FDDI
(Fiber Distributed Data Interface) или прямые цифровые линии (T1).
Маршрутизаторы могут посылать данные по наилучшему из этих маршрутов
(в смысле стоимости, скорости передачи или выбирая прямой маршрут).
Наилучшим может быть также маршрут, обходящий загруженные локальные
сегменты, что определяется на основе скорости передачи. Например,
высокоприоритетные пакеты можно посылать по цифровой телекоммуникационной
линии со споростью передачи 56 Кб/сек, а низкоприоритетные - по
телекоммуникационной линии со скоростью 19.2 Кб/сек. Администратор
сети может сам решить, какой маршрут является наилучшим, либо
предоставить выбор маршрута маршрутизаторам.
Протоколы маршрутизации
Протоколы маршрутизации определяют метод, с помощью которого маршрутизаторы
могут взаимодействовать друг с другом и совместно использовать
информацию о сети. Эти протоколы могут выполняться в маршрутизаторах
для построения таблиц маршрутизации или обмена информацией о маршрутизации
с другим маршрутизатором. Со временем таблицы маршрутизации маршрутизирующих
устройств будут содержать примерно одну и ту же информацию.
Таблицы маршрутизации содержат информацию о числе связей с другим
маршрутизатором. Они могут также содержать информацию об остановленных
маршрутизаторах, альтернативных маршрутизаторах и полную информацию,
которая может помочь в маршрутизации пакетов. Как описывается
ниже, существует несколько способов получения информации о маршрутизации.
- Метод протокола дистанционного вектора - это метод периодического
опроса таблиц маршрутизации по всей сети. Это оповещение в масштабе
сети может не сильно влиять на малые сети, но может существенно
воздействовать на пропускную способность больших сетей. Методы
дистанционного вектора находят наилучший маршрут к адресату на
основе числа переходов до этого адресата. Используемый протоколом
SPX/IPX метод RIP (Routing Information Protocol) не допускает
более 16 переходов. Методы протокола состояния связи предлагают
лучшее решение.
- Методы протокола состояния связи больше походят для больших
объединенных сетей. Информация маршрутизации посылается только
в том случае, когда она изменяется. Она не рассылается на регулярной
основе, как в случае метода дистанционного вектора. Благодаря
протоколам состояния связи вы можете установить наилучший маршрут,
создав несколько маршрутов или задав маршрут с наивысшей скоростью,
наибольшей емкостью, либо максимальной надежностью.
Перечислим некоторые общие протоколы маршрутизации:
- RIP (Routing Information Protocol) был первоначально
разработан фирмой Xerox и используется теперь в SPX/IPX и TCP/IP.
RIP - это протокол дистанционного вектора, и в глобальных сетях
он неэффективен.
- NLSP (NetWare Link Service Protocol) представляет собой
протокол, разработанный Novell для замены RIP и используется в
SPX/IPX. Он улучшает передачу пакетов между пользователями различных
сегментов локальных сетей. Каждый маршрутизатор знает топологию
сети, и рассылка таблиц маршрутизации уменьшается.
- OSPF (Open Shortest Path First) это протокол состояния
связи, являющийся частью комплекта протоколов TCP/IP. OSPF маршрутизирует
пакеты в соответствии с трафиком, стоимостью пересылки, приоритетом
и загрузкой сети.
- OSI IS-IS (Open Systems Interconnections Intermediate
System to Intermediate System) это протокол состояния связи, средства
которого во многом аналогичны OSPF, но он обеспечивают большие
межоперативные возможности для систем, согласующихся со стандартами
OSI.
- RTMP (Routing Table Maintenance Protocol) это протокол
фирмы Apple, позволяющий находить наилучший маршрут между зонами
AppleTalk. Циркулярная рассылка происходит каждые 10 секунд.
Спецификации маршрутизатора
Если ваша сеть невелика или находится в одном здании, то построить
ее можно с помощью мостов. Это предполагает, что в объединенной
сети не образуется сложного маршрута из одного конца в другой.
Сложные сети могут состоять из многих различных сегментов локальных
сетей, объединенных различными типами связей (FDDI, модемы или
цифровые линии). Такие сети требуют использования маршрутизаторов,
предохраняющих объединенную сеть от перегрузки. Маршрутизаторы
предлагают также такие управляющие возможности, которые не обеспечиваются
мостами. Многопротокольные маршрутизаторы, такие как MPR (MultiProtocol
Router) фирмы Novell могут работать с несколькими протоколами.
При оценке и покупке маршрутизаторов убедитесь, что все маршрутизаторы
в вашей объединенной сети используют те же методы маршрутизации
и работают с теми же протоколами. Чтобы избежать проблем, старайтесь
везде использовать однотипные маршрутизаторы. Хотя методы маршрутизации
обычно стандартизированы, несоответствие может воспрепятствовать
правильной связи между сегментами локальных сетей.
Средства отказоустойчивости, такие как дополнительные источники
питания и модули оперативной замены сегодня предлагаются довольно
часто. Из-за того, что в одном устройстве требуется поддержка
нескольких протоколов, дополнительных маршрутов, обеспечение производительности
и защиты, установить такой маршрутизатор обычно достаточно сложно.
Хорошая программа инсталляции обычно упрощает эту проблему. MPR
фирмы Novell упрощает установку, предусматривая используемые по
умолчанию параметры для размера пакета, временных характеристик
и других средств, которые можно настраивать в сетях NetWare.
Маршрутизаторы могут иметь самые разные цены. Средний диапазон
цен - это 10000 - 20000$. Эти устройства обычно имеют несколько
портов и предлагают схемы централизованной коммутации и управления.
Маршрутизаторы могут быть локальными и удаленными. Локальные маршрутизаторы
могут подключаться к сетям MAN и WAN и предусматривают порты FDDI
для подключения к сетям или имеют средства подключений X.25, T1,
микроволновые, спутниковые и другие порты для удаленных подключений.
Удаленная связь обычно осуществляется по телефонным линиям и требует
модемов или цифровых линий T1, которые вы можете арендовать у
телефонной компании или компаний, обеспечивающих спутниковую и
микроволновую связь.
Скорость передачи
Чтобы получить представление о том, как быстро работают мосты
и маршрутизаторы, интересно рассмотреть показатели скорости. Обычно
скорость работы моста или маршрутизатора определяется числом передаваемых
в секунду пакетов (пак/сек). В сети Ethernet со скоростью передачи
10 Мбит/сек по кабелю передается около 14880 пак/сек (размер пакета
составляет 64 байта). Подсоединенный к Ethernet мост обычно фильтрует
14000 пак/сек и передает 10000. Маршрутизаторы передают, как правило,
от 8000 до 15000 пак/сек. Операции типа "запоминания и передачи"
мостов и маршрутизаторов несколько уменьшают пропускную способность
сети. MPR Novell передает от 3000 до 4000 пакетов в секунду.
Пропускная способность мостов и маршрутизаторов должна соответствовать
характеристикам локальной сети. Нужно иметь в виду, что проходящий
через мост трафик - это не просто локальный трафик. Хотя пиковые
нагрузки, вызываемые высокопроизводительными системами, могут
привести к насыщению даже при обычной пропускной способности Ethernet,
механизм конкуренции метода доступа к кабелю Ethernet поддерживает
на мосте или маршрутизаторе низкий трафик. С учетом этого мост
или маршрутизатор, обрабатывающий 5000 64-килобайтовых пакетов
в секунду обычно должен соответствовать вашим потребностям. Аналогичную
точку насыщения имеет Token Ring. Передача пакетов Token Ring
адекватно выполняется маршрутизаторами с скоростью передачи от
2000 до 3000 пак/сек. Заметим, что для глобальных сетей скорость
передачи пакетов менее важна, так как сама глобальная сеть обычно
построена с использованием кабеля, обладающего меньшей пропускной
способностью, чем локальная сеть. Сравните 1 Мбит/сек глобальных
сетей и 10 Мбит/сек локальных сетей Ethernet.
Маршрутизация NetWare
NetWare имеет свои собственные средства поддержки мостов и маршрутизаторов.
Первой версией, поддерживающей маршрутизация SPX/IPX, TCP/IP и
AppleTalk была версия 3.11 NetWare. Архитектура ODI (Open Data-Link
Interface) фирмы Novell допускает многопротокольную маршрутизацию
на NetWare-cервере. Она обеспечивает два важных средства. Во-первых,
благодаря ей одна плата сетевого интерфейса может использовать
более одного стека протокола. Пользователь может посылать пакеты
IPX/SPX операционной системе NetWare и маршрутизировать пакеты
TCP/IP другой системе. Во-вторых, производителям плат легко обеспечить
совместимость плат с MPR. Они просто пишут совместимый с ODI драйвер,
который позволяет вашей плате использовать любой поддерживаемый
NetWare стек протоколов.
Архитектура ODI на сервере является модульной. Она включает в
себя стеки протоколов, LSL (Link Support Layer) и драйвер MLID
(Multiple Interface Driver). Стеки протокола и MLID также являются
модульными. Они инсталлируются с помощью команд консоли NetWare
или утилиты INSTALL. LSL - это важное связующее звено между платами
сетевого интерфейса и стеками протоколов. Этот уровень обеспечивает
для них общий интерфейс и служит переключающим устройством, направляющим
пакеты в нужный стек протокола, благодаря чему они могут обрабатываться
сервером или посылаться адресату. Другими словами, если принимающий
пакет стек протокола получает пакет, определяет, что он не предназначен
для текущего сервера, то он направляет их обратно LSL для пересылки
MLID и соответствующей сети.
Протокол SPX/IPX встроен в NetWare. Поддержка протокола TCP/IP
также предусмотрена в NetWare, но устанавливается дополнительно.
Загрузка протокола TCP/IP выполняется в NetWare v.4 с помощью
меню.
Использование файлового сервера NetWare в качестве маршрутизирующего
устройства прекрасно подходит для небольших сетей. Однако, каждый
стек протокола требует памяти и некоторого процессорного времени
сервера. Чтобы перенести маршрутизацию с сервера на отдельную
платформу, вы можете использовать такой продукт Novell, как многопротокольный
маршрутизатор MultiProtocol Router, реализованный в виде NLM-модулей.
Novell MultiProtocol Router - это набор загружаемых модулей NetWare
(NLM), инсталлированных на файловом сервере NetWare или на отдельной
системе. Он поставляется с ограниченной версией NetWare, которая
называется NetWare Runtime и с помощью которой вы выполнять маршрутизатор
в системе, отличной от файлового сервера NetWare. Программное
обеспечение может маршрутизировать пакеты SPX/IPX, TCP/IP, AppleTalk
и NetWare NetBIOS через Ethernet, Token Ring, Arcnet и сегменты
AppleTalk LAN. С помощью линий X.25, 64Kb/sec (килобит/сек) или
T1 оно может поддерживать глобальные соединения. Для пользователей
SPX/IPX существует протокол маршрутизации NLSP (NetWare Link Service
Protocol), который заменяет протокол маршрутизации RIP (Routing
Information Protocol) SPX/IPX. Для пользователей TCP/IP используется
протокол OSPF (Open Shortest Path First). Оба протокола обеспечивают
быструю передачу данных между сегментами локальной сети.
MPR требует системы с процессором 80386 или системы с лучшими
характеристиками. Он оснащается средствами NetWare Hub Services
- системой отслеживания и управления для интеграции концентраторов
в платформы NetWare. Благодаря NetWare Hub Services вы можете
построить системы, связывающие маршрутизатор и концентратор. Многопротокольный
маршрутизатор включает в себя средства маршрутизации глобальных
сетей.
Межсетевые кабели
Кабель соединяет два или более сегментов локальных сетей и обеспечивает
высокоскоростную передачу данных между ними. В то время как мост
формируется с помощью двух интерфейсных плат сервера, межсетевые
связи формируются с помощью специального кабеля. Обычно это высокоскоростной
кабель, например, волоконно-оптический. Такие кабели могут также
подключаться к кабельному концентратору.
Межсетевой кабель, соединяющий серверы, показан на следующем рисунке.
Каждый сервер содержит две или более сетевых платы. Одна из плат
связывает сервер с межсетевым кабелем и предусматривает подключение
к другим сегментам локальных сетей, связанных с этим кабелем.
Другие платы сервера подключаются к локальным сегментам. Если
ваша сеть состоит только из нескольких локальных сегментов, то
межсетевые кабели на базе сервера - это альтернатива маршрутизаторам.
+----+ +----+
+-----+ PC +-----+ +-----+ PC +-----+
¦ +----+ ¦ ¦ +----+ ¦
+--+-+ +--+-+ +--+-+ +--+-+
¦ PC ¦ LAN B ¦ PC ¦ ¦ PC ¦ LAN A ¦ PC ¦
+--+-+ +--+-+ +--+-+ +--+-+
¦ +----+ +--+-+ +--+-+ +----+ ¦
+-----+ PC +--+----¦ межсетевой ¦----+---+ PC +-----+
+----+ ¦----¦ кабель ¦----¦ +----+
¦----¦-------------¦----¦
+----+ +----+
сервер сервер
На следующем рисунке показан межсетевой кабель, связывающий маршрутизаторы.
Такой кабель может образовывать двойное кольцо из волоконно-оптического
кабеля, соответствующего спецификациям FDDI. Мосты или маршрутизаторы
обеспечивают связь между сегментами LAN и волоконно-оптическим
межсетевым кабелем. Конфигурация на этом рисунке иллюстрирует
некоторые интересные подключения. Слева маршрутизатор связывает
межсетевой кабель с сервером и сегментом локальной сети. Справа
сервер подключается непосредственно к волоконно-оптическому кабелю.
Это увеличивает производительность, особенно если сервер представляет
собой "суперсерверную" систему.
+----+ +----+
+-----+ PC +-----+ +-----+ PC +-----+
¦ +----+ ¦ ¦ +----+ ¦
+--+-+ +--+-+ +--+-+ +--+-+
¦ PC ¦ LAN B ¦ PC ¦ ¦ PC ¦ LAN A ¦ PC ¦
+--+-+ +--+-+ +--+-+ +--+-+
¦ +----+ ¦ ¦ +----+ ¦
+-----+ PC +-----+ +-----+ PC +-----+
+-++-+ +-+--+
¦¦ +----+ ¦
¦+----+----¦ ¦
¦ ¦----¦ ¦
¦ ¦----¦ ¦
¦ +----+ сервер ¦
¦ сервер +----+ ¦
¦ ¦----+------
+------------------------------------+----+-----------+
¦+-----------------------------------+----+----------+¦
¦¦ концентратор +----+ ¦¦
¦¦ Двойное кольцо из волоконно-оптического кабеля ¦¦
¦¦ ¦¦
¦+---------------------------------------------------+¦
+-----------------------------------------------------+
<--Другие сегменты LAN->
Межсетевые кабели для централизованного управления
С целью облегчения управления с помощью межсетевого кабеля вы
можете сгруппировать серверы в одном месте, как показано на следующем
рисунке. Отсюда администраторы сети могут легко отслеживать и
обслуживать объединенную сеть. Сетевые кабели отходят от серверов
в каждое подразделение фирмы. В качестве межсетевого кабеля вы
можете использовать волоконно-оптический кабель или применять
кабельные концентраторы, о чем рассказывается ниже. Оба способа
обеспечивают прекрасную производительность.
Административное подразделение
+---------------------------------------+
¦ Межсетевой кабель ¦
¦ +-----------+-----------+ ¦
¦ +-----+----++-----+----++-----+----+ ¦
¦ ¦ Сервер A ¦¦ Сервер A ¦¦ Сервер A ¦ ¦
¦ +-----+----++-----+----++-----+----+ ¦
+-------+-----------+-----------+-------+
+---+ ¦ +-------+
¦ ¦ ¦
+--+-+ ¦ +-+--+
+-----+ PC +-----+ ¦ +-----+ PC +-----+
¦ +----+ ¦ ¦ ¦ +----+ ¦
+--+-+ +--+-+ ¦ +--+-+ +--+-+
¦ PC ¦ LAN A ¦ PC ¦ ¦ ¦ PC ¦ LAN B ¦ PC ¦
+--+-+ +--+-+ ¦ +--+-+ +--+-+
¦ +----+ ¦ ¦ ¦ +----+ ¦
+-----+ PC +-----+ ¦ +-----+ PC +-----+
+----+ ¦ +----+
¦
+--+--------+--------+-----------
+--+-+ +--+-+ +--+-+ LAN C
¦ PC ¦ ¦ PC ¦ ¦ PC ¦
+----+ +----+ +----+
Такая централизация серверов и сетевого управления дает следующие
преимущества:
- Централизованное расположение серверов улучшает отслеживание
и обслуживание.
- Эту улучшает защиту.
- Серверы не распределены по разным подразделениям, и рабочий
персонал легко может получить к ним доступ в нерабочие часы.
- При централизованном расположении легче отследить и улучшить
производительность серверов.
- В одном централизованном месте легче выполнять архивизацию
и другие обслуживающие функции.
- Централизованное расположение облегчает установку дополнительных
источников питания и фильтрацию электросети.
- Такие сети легче подключать к глобальным сетям.
Пропускная способность межсетевого кабеля
Хотя такой кабель обеспечивает на порядок большую скорость передачи
данных, чем сегмент локальной сети, эта пропускная способность
уменьшается с подключением каждой использующей этот кабель рабочей
станции. Например, если две рабочие станции взаимодействуют через
волоконно-оптический кабель со скоростью передачи 100 Мбит/сек,
то при подключении двух дополнительных рабочих станций пропускная
способность, доступная для каждой станции, сокращается наполовину.
Чем больше трафик, тем хуже производительность.
Кабельные концентраторы
Кабельные концентраторы - это управляющие центры, которые используются
для управления и отслеживания сетей масштаба предприятия или даже
всей компании. Эти устройства приобрели популярность с ростом
сети 10BASE-T звездообразной конфигурации. Пользователи расширяли
свои сети, покупая дополнительный 10- или 12-портовый концентратор
и связывая концентраторы с помощью соединительных кабелей. Почему
бы не создать единый блок с гнездами расширения? Это позволит
разместить на платах расширения 10 или 12 разъемов RJ-45, а платы
вставить в шасси. Шина расширения в модуле концентратора становится
основным кабелем сети, а пользователи могут добавлять к концентратору
платы расширения по мере необходимости.
Совместно используемая шина обеспечивает соединение между модулями
и позволяет сэкономить на корпусах отдельных концентраторов. Типичный
концентратор имеет 12 гнезд расширения для модулей 1-BASE-T, Token
Ring (RJ-45) и FDDI. Для обеспечения связи с глобальной сетью
предусматривается также модуль сервера WAN. Асинхронные подключения
работают со скоростью 19.2 Кбит/сек, а синхронные - со скоростью
T1/E1. Поддерживается и интерфейс сети общего пользования Public
Data Network X.25.
Кабельные концентраторы - это платформа для подключения многих
типов сетевых коммуникационных модулей. Они аналогичны компьютерным
системам в том плане, что предусматривают подключаемую шину расширения
и содержат источник питания, но могут быть весьма различными.
Например, подключаемая шина расширения обычно обеспечивает высокую
скорость работы. Wellfleet Communications имеет симметричную многопроцессорную
модульную систему, которая связывает процессорный модуль с модулем
связи. Эта пара и другие подобные связывают набор из четырех шин
со скоростью передачи 256 Мбит/сек обрабатывающих межсетевой трафик.
Такой блок поддерживает основные интерфейсы LAN. WAN и FDDI. В
зависимости от числа установленных модулей производительность
составляет от 100000 до 500000 пак/сек.
Кабельные концентраторы - это центральная точка соединения и управления
в вашей сети. Они обеспечивают средства управления, с помощью
которых вы можете выполнять административные задачи с рабочей
станции, обычно с помощью графических приложений Windows, которые
показывают схемы всей сети и позволяют вам масштабировать отдельные
сегменты и просматривать статистическую и другую информацию. Управляющие
консоли подключаются иногда к порту RS-232 концентратора, что
позволяет вам управлять концентратором удаленно, используя модемную
связь. Большинство концентраторов допускают также управление с
рабочей станции самой сети.
Наиболее общим управляющим протоколом является SNMP (Simple Network
Management Protocol). Novell недавно объявила об управляющей системе
NetWare - NMS (NetWare Management System), которая позволяет вам
управлять всеми согласующимися с NMS устройствами с одной управляющей
консоли. Она предусматривает методы регистрации информации об
устройствах в базу данных MIB (Management Information Database).
Эта информация может содержать показатели пропускной способности
или значения ошибок. Управляющие утилиты SNMP могут собирать информацию
MIB с устройства любого производителя и представлять ее администратору
системы на управляющей консоли. Однако протокол SNMP несколько
функционально ограничен. Он пользуется популярностью в основном
потому, что представляет собой доступный стандарт, который уже
используют многие разработчики. Однако появляются и другие методы
управления, а протокол SNMP постоянно улучшается.
Средства кабельных концентраторов
Кабельные концентраторы различных изготовителей могут сильно различаться.
Разработчики создают все более модульные и расширяемые системы,
постоянно совершенствуя свою продукцию и оставляя задел для будущего
роста. Перечислим некоторые средства концентраторов:
- Дополнительные источники питания. Некоторые модули
имеют резервные источники питания, которые обычно подключаются
при сбое в основном питании.
- Оперативно заменяемые модули. Это средство позволяет
вам заменить модуль, не прекращая работы всего блока.
- Управление. Как уже описывалось ранее, средства управления
обычно включают в себя возможность удаленного управления и поддержку
SNMP.
- Простая настройка конфигурации. Когда рабочие станции
или пользователи перемещаются из одной рабочей группы в другую,
концентратор должен обеспечивать простое изменение конфигурации.
Некоторые системы позволяют делать это программно.
В качестве основы некоторые концентраторы вместо соответствующих
методов используют Ethernet или FDDI. Здесь существует потенциальная
потеря производительности, поскольку пропускная способность таких
шин ухудшается, когда шину использует большее число рабочих станций.
Для улучшения производительности соответствующие шинные системы
используют аппаратные и программные методы, такие как применение
RISC-процессоров.
FDDI и ATM
Для обеспечения высокопроизводительной межсетевой передачи данных
используются две технологии. Рабочие станции для научных и инженерных
расчетов требуют большой пропускной способности при подключении
к хост-системе и при передаче больших графических файлов данных.
Приложениям "клиент-сервер", которые используют механизм
распределенной обработки, также необходима повышенная пропускная
способность. Возможными решениями здесь являются FDDI и ATM.
FDDI
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - это стандарт волоконно-оптического
кабеля, разработанный комитетом X3T9.5 ANSI. Он работает со скоростью
100 Мбит/сек и использует топологию двойного кольца. FDDI реализуется
в сетях среднего масштаба и масштаба предприятия. Двойное кольцо
обеспечивает избыточность. В случае разрыва кольца оно автоматически
переконфигурируется, и передача данных в сети может продолжаться
до исправления повреждения.
+---------<--------------<--------------<-------------+
¦+-------->-------------->-------------->------------+¦
¦¦ ¦¦
v^ v^
¦¦ ¦¦
¦+--------<--------------<--------------<-------------¦
+--------->-------------->-------------->--------------
+---------<--------------<--------------<-------------+
¦+-------->-------------->-------------->------------+¦
++ ¦¦
>< Разрыв v^
++ ¦¦
¦+--------<--------------<--------------<-------------¦
+--------->-------------->-------------->--------------
FDDI - превосходная основа для кабельных соединений, показанных
на предыдущих рисунках. К межсетевому кабелю могут подключаться
миникомпьютеры, большие ЭВМ и сегменты локальных сетей LAN. На
сегодня FDDI обеспечивает наибольшую доступную скорость, хотя
набирает силу и ATM. Небольшие сети с небольшим количеством сегментов
LAN, возможно, лучше всего объединить с помощью Ethernet или одной
из новых систем со скоростью передачи 100 Мбит/сек. Преимущества
из FDDI могут извлечь сети с большим количеством LAN-cегментов
и интенсивным трафиком, вызванным высокопроизводительными рабочими
станциями, передачей графических файлов или другим межсетевым
трафиком. FDDI - это совместно используемый носитель. Это означает,
что его пропускная способность уменьшается при возрастании числа
использующих FDDI рабочих станций.
Перечислим некоторые преимущества волоконно-оптических кабелей:
- Волоконно-оптические кабели нечувствительны к электромагнитным
помехам, что делает его идеальным выбором в тех областях, где
такие помехи могут вызывать проблемы.
- Волоконно-оптический кабель не создает тех проблем, которые
связаны с кабелем с медными жилами, приводящим к ошибкам данных
и необходимости повторной передачи пакетов. Добавление других
режимов не уменьшает пропускной способности так быстро, как в
Ethernet.
- Волоконно-оптические кабели обеспечивают надежную защиту.
Они не создают вне кабеля электромагнитного сигнала, который могут
перехватить злоумышленники.
- Волоконно-оптический кабель может иметь большую протяженность
и содержать небольшое число повторителей. Такие кабели могут заменить
другие методы передачи, такие как микроволновые и телекоммуникационные
линии.
FDDI использует метод доступа с эстафетной передачей. Кадр лексемы
передается по сети от станции к станции. Если станции требуется
передача, она принимает лексему. Станции действуют как повторители,
передавая получаемые ими кадры следующей станции. Если станция
освобождает лексему, пока передаются ее кадры, то в сети может
существовать несколько кадров. В таком случае передачу могут выполнять
другие станции. Две станции могут вступить в диалог и передавать
данные, в то время как другие будут обычным образом передавать
лексему. Для передачи данных в прямом и обратном направлении могут
использоваться оба кольца. Управляющий механизм, который называется
механизмом управлением станциями (SMT), позволяет системным администраторам
отслеживать и управлять сетями FDDI, изолировать нефункционирующие
узлы и маршрутизировать трафик.
Максимальное число станций в одной сети может достигать 500. Существует
однорежимный и многорежимный волоконно-оптический кабель. В однорежимном
волоконно-оптическом кабеле передается свет одной частоты, а в
многорежимном - нескольких частот. Сети FDDI могут охватывать
200-километровые области. При использовании многорежимного волоконно-оптического
кабеля длина кабеля между станциями может достигать 2 км. Реально
при использовании однорежимного кабеля большинство концентраторов
поддерживают максимальное расстояние в 1 км (в зависимости от
типа лазера).
Средства FDDI достаточно дороги: адаптеры стоят порядка 1000$,
а кабель - примерно 4.5$ за метр (в то время как кабель Ethernet
стоит менее доллара). Концентраторы FDDI могут стоить 5000$. Кроме
того, FDDI трудно устанавливать и обслуживать. Новый стандарт,
который зазывается CDDI (Copper Distributed Data Interface) позволяет
использовать медный кабель и обеспечивать скорость FDDI. Такой
кабель дешевле и его легче монтировать, поэтому во многих случаях
данный стандарт можно считать более подходящим.
Волоконно-оптическая технология FDDI все больше завоевывает признание
не только в глобальных, но и в локальных сетях. Но, чтобы добиться
успеха на рынке, необходимо создать базовые продукты для так называемой
коммутации локальных сетей.
ATM
Асинхронный режим передачи ATM (Asynchronous Transfer Mode)это
технология широкополосной передачи данных с коммутацией пакетов,
которая спроектирована таким образом, чтобы скомбинировать характеристики
мультиплексоров TDM (dependable-delay time-division multiplexer)
и локальных сетей с переменной задержкой.
Широкополосная сеть - это такая сеть, в которой сигналы передаются
так, как передаются радиосигналы по отдельным каналам. По нескольким
каналам передачи можно передавать отдельно данные, речевую и видеоинформацию
одновременно.
Коммутация пакетов - это возможность передавать небольшие блоки
информации (пакеты) в каналах ATM. Сообщения разбиваются на пакеты
по 48 байт каждый (которые называются ячейками ATM), а для создания
ячейки размером 53 байта добавляет 5-байтовый заголовок. Пакеты
помещаются в канал ATM, и смешиваются обычно с другими пакетами
(мультиплексируются). На приемном конце пакеты реассемблируются.
Мультиплексирование с разделением времени - это способ комбинирования
отдельных сигналов в единую высокоскоростную передачу. С помощью
ATM в носитель передаются ячейки из многих источников. Они могут
смешиваться, но каждая из них имеет свой целевой адрес. При мультиплексировании
с разделением времени сигналы поступают по порядку через регулярные
интервалы времени. Другими словами, все ячейки в смысле времени
и размера одинаковы.
Переменная задержка является типичной для локальных сетей, поскольку
в каждом методе может использоваться различный размер пакетов.
ATM просто разбивает большие пакеты таким образом, чтобы они соответствовали
размеру ячейки, и посылает их по каналу данных. На другом конце
они реассемблируются.
ATM предусматривает способ одновременной посылки по высокоскоростной
линии разбитой на пакеты информации из многих источников, которая
реассемблируется и обрабатывается многими источниками. Наиболее
интересно в методе ATM то, что он применяется ко всему диапазону
коммуникаций данных, от шины данных кабельного концентратора до
международных систем передачи данных. ATM трудно переоценить в
качестве потенциального стандарта интеграции всех компьютерных
и коммуникационных систем. Разработчики предлагают кабельные концентраторы
на основе ATM и ATM-линии для глобальных сетей.
ATM комбинирует мультиплексирование и коммутацию пакетов в одном
универсальном методе передачи данных. Он поддерживает передачу
данных в локальных сетях, а также передачу голосовой и видеоинформации.
Так как ячейки (пакеты ATM) имеют небольшой размер, обрабатываются
они быстро. Задержка на переключение пакетов невелика. Это имеет
важное значение для передачи речевой и видеоинформации, которая
сильно зависит от времени.
ATM - это транспортный протокол, который работает на подуровне
MAC уровня связи данных. Благодаря этому он может работать над
многими топологиями физического уровня. ATM не основывается на
каком-то конкретном протоколе. Он может отобразить любой вид пакета
в 53-байтовую ячейку и передать ее по кабелю или глобальной сети.
ATM определяет будущее глобальных коммуникаций. Он устранит барьеры
между сетями LAN и WAN. Мосты или маршрутизаторы LAN-WAN преобразуют
данные локальных сетей в данные глобальных. ATM может использоваться
в качестве физического носителя для организации глобальных сетей
SONET (Synchronous Optical Network). SONET - это волоконно-оптический
кабельный стандарт, который телефонные компании используют в телефонных
линиях и сетевых коммуникациях.
Скорость передачи ATM может зависеть от возможностей физического
уровня. Стандарт ATM не ограничивает скорость передачи, как FDDI
(100 Мбит/сек). Малый размер ячеек не требует специальной обработки,
как это имеет место в случае FDDI. Ячейки ATM легко подстроить.
ATM можно использовать в существующих линиях T1 и T3 (о чем мы
расскажем в другой главе). Чтобы сделать это с помощью FDDI, требуется
преобразование. ATM использует независимые маршруты к пользователям
сети, что реализуется в LAN. FDDI - это совместно используемый
носитель: чем больше пользователей имеют доступ к кабелю, тем
больше уменьшается пропускная способность.
ATM для настольных систем только начинает появляться. Несколькими
фирмами (включая IBM и Hewlett-Packard) разрабатываются концентраторы,
обеспечивающий порядка 12 подключений ATM к рабочим станциям.
Использовать оборудования такого типа будут прежде всего те рабочие
станции, где выполняется обработка изображений и моделирование.
В последнее время на рынке стали появляться так называемые гибатайтные
концентраторы типа Giga-Hub со скоростью передачи 12 Гбит/сек,
выполняющие коммутационные и распределительные функции. Это перспективная
платформа для межсетевого взаимодействия. В перспективе они также
будут поддерживать режим асинхронной передачи ATM.
Такой концентратор рекомендуется в качестве основы будущих конфигураций
системы межсетевого взаимодействия. Это техническое решение реализовано
с помощью матричной шины, которая по мнению ее разработчиков является
в настоящее время самой быстрой из представленных на рынке архитектур
объединительных плат для систем концентраторов. Коммутационная
архитектура матричной шины позволяет осуществлять физическое переключение
сегментов, а также виртуальную коммутацию портов. При этом распределение
плат и портов по сегментам выполняется системой управления сетью.
При переключении сегментов полный интерфейс произвольным образом
закрепляется за внутренним сегментом шины. При переключении портов
отдельные порты интерфейсной платы распределяются по различным
внутренним шинным системам.
Благодаря методу переключения, основанному на принципе коммутации
ячеек, гигабайтный концентратор Giga-Hub может поддерживать будущие
приложения с асинхронным режимом передачи ATM (155 Мбит/сек),
а также применяться в сетях Ethernet, Token Ring и FDDI. Например,
для подключения сетей Ethernet концентратор располагает восемью
внутренними сегментами, выполненными либо как синхронные системы,
либо как системы с шинами 10Base2. В сетевых средах Token Ring
с его помощью можно организовать до 40 внутренних кольцевых каналов.
То же самое относится к сетям FDDI. Кроме того, поддерживается
связь по волоконно-оптическому кабелю и по кабелю типа "витая
пара". Организовать такое большое количество каналов стало
возможным благодаря шинной архитектуре, базирующейся на 40 отдельных
линиях передачи с пропускной способностью 300 Мбит/сек.
Однако, хотя после выпуска в конце 1993 года первой основной конфигурации
гигабайтного концентратора Giga-Hub он уже упоминается вместе
с сетями с асинхронными режимом передачи ATM, пока не приходится
рассчитывать на скорое появление новых разработок, особенно в
области стандартизации. Проблемы возникают прежде всего при установлении
связи и динамическом распределении пропускной способности. Возможно,
если пользователи организуют сети ATM в 1994 или 1995 году, им
придется довольно долго ждать, прежде чем этот шаг себя оправдает.
Пока IEEE не примет конкретных решений, мы не рекомендуем реализовывать
эти начинания.
[Назад]
[Содержание]
[Вперед]
🔥 VPS до 5.7 ГГц под любые задачи с AntiDDoS в 7 локациях
Виртуальные VPS серверы в РФ и ЕС
