30. Мосты, типы мостов.

Мосты – это устройства, объединяющие между собой 2 похожие сети. Их задачей является передача пакетов данных из одной сети в другую и наоборот. Описываются протоколами сетевого уровня OSI. Регулируют трафик между сетями, использующими одинаковые протоколы передачи данных на сетевом и выше уровнях, выполняя фильтрацию информационных пакетов в соответствии с адресами получателей. Мост может соединить сети разных топологий, но работающих под управлением однотипных сетевых операционных систем. Сети, объединенные мостами становятся одной сетью и имеют один сетевой адрес.

Мосты бывают локальными и удаленными. Локальные соединяют сети , расположенные на ограниченной территории в пределах уже существующей системы. Удаленные соединяют сети, разнесенные территориально с использованием каналов связи и модемов.

Локальные мосты делятся на внутренние и внешние. Внутренние располагаются на одном ПК и совмещают функцию моста с функцией абонентской ЭВМ. Внешние предусматривают использование для функций моста отдельного ПК со специальным программным обеспечением.

Существует несколько типов мостов:

- прозрачные мосты;

- мосты с маршрутизацией от источника;

- транслирующие мосты;

- инкапсулирующие.

Прозрачный мост.

Прозрачные мосты самостоятельно строят специальную адресную таблицу, на основании которой можно решить, нужно передавать пришедший кадр в какой-либо другой сегмент или нет. Алгоритм прозрачного моста не зависит от технологии локальной сети, в которой устанавливается мост. Прозрачный мост строит свою адресную таблицу на основании пассивного наблюдения за трафиком, циркулирующим в подключенных к его портам сегментах. При этом мост учитывает адреса источников кадров данных, поступающих на порты моста. По адресу источника кадра мост делает вывод о принадлежности этого узла тому или иному сегменту сети. Рассмотрим процесс автоматического создания адресной таблицы моста и ее использования на примере простой сети, представленной на рисунке.

Принцип работы прозрачного моста

Мост соединяет два логических сегмента. Сегмент 1 составляют компьютеры, подключенные с помощью одного отрезка коаксиального кабеля к порту 1 моста, а сегмент 2 - компьютеры, подключенные с помощью другого отрезка коаксиального кабеля к порту 2 моста. Каждый порт моста работает как конечный узел своего сегмента за одним исключением - порт моста не имеет собственного МАС - адреса. Порт моста работает в так называемом неразборчивом режиме захвата пакетов, когда все поступающие на порт пакеты запоминаются в буферной памяти. Так как в буфер записываются все пакеты, то адрес порта мосту не нужен.

В исходном состоянии мост ничего не знает о том, компьютеры с какими МАС - адресами подключены к каждому из его портов. Поэтому в этом случае мост просто передает любой захваченный и буферизованный кадр на все свои порты за исключением того, от которого этот кадр получен. В нашем примере у моста только два порта, поэтому он передает кадры с порта 1 на порт 2, и наоборот. Одновременно с передачей кадра на все порты мост изучает адрес источника кадра и делает новую запись о его принадлежности в своей адресной таблице, которую также называют таблицей фильтрации или маршрутизации. Например, получив на свой порт 1 кадр от компьютера 1, мост делает первую запись в своей адресной таблице: МАС - адрес 1 - порт 1. После того как мост прошел этап обучения, он может работать более рационально. При получении кадра, направленного, например, от компьютера 1 компьютеру 3, он просматривает адресную таблицу на предмет совпадения ее адресов с адресом назначения 3. Поскольку такая запись есть, то мост выполняет второй этап анализа таблицы - проверяет, находятся ли компьютеры с адресами источника (в нашем случае - это адрес 1) и адресом назначения (адрес 3) в одном сегменте. Так как в нашем примере они находятся в разных сегментах, то мост выполняет операцию продвижения кадра - передает кадр на другой порт, предварительно получив доступ к другому сегменту. Если бы оказалось, что компьютеры принадлежат одному сегменту, то кадр просто был бы удален из буфера и работа с ним на этом бы закончилась. Такая операция называется фильтрацией. Если же адрес назначения неизвестен, то мост передает кадр на все свои порты, кроме порта - источника кадра, как и на начальной стадии процесса обучения. Процесс обучения моста никогда не заканчивается.

Мосты с маршрутизацией от источника.

Мосты с маршрутизацией от источника( SR-мосты ) применяются для соединения колец Token Ring и FDDI, хотя для этих же целей могут использоваться и прозрачные мосты. Маршрутизация от источника основана на том, что станция-отправитель помещает в посылаемый в другое кольцо кадр всю адресную информацию о промежуточных мостах и кольцах, которые должен пройти кадр перед тем, как попасть в кольцо, к которому подключена станция-получатель. Настоящей маршрутизации в строгом понимании этого термина здесь нет, так как мосты и станции по-прежнему используют для передачи кадров данных только информацию МАС - уровня, а заголовки сетевого уровня для мостов данного типа по-прежнему остаются неразличимой частью поля данных кадра.

Сеть состоит из трех колец, соединенных тремя мостами. Для задания маршрута кольца и мосты имеют идентификаторы. SR-мосты не строят адресную таблицу, а при продвижении кадров пользуются информацией, имеющейся в соответствующих полях кадра данных.

При получении каждого пакета SR-мосту нужно только просмотреть поле маршрутной информации на предмет наличия в нем своего идентификатора. И если он там присутствует и сопровождается идентификатором кольца, которое подключено к данному мосту, то в этом случае мост копирует поступивший кадр в указанное кольцо. В противном случае кадр в другое кольцо не копируется. В любом случае исходная копия кадра возвращается по исходному кольцу станции-отправителю, с уведомлением что кадр был получен станцией назначения (в данном случае передан мостом в другое кольцо).

Достоинства: Более рациональные маршруты, проще и дешевле ( не надо строить таблицы фильтрации ), более высокая скорость ( не надо просматривать таблицы фильтрации ).

Недостатки: Более дорогие сетевые адаптеры которые принимающие участие в маршрутизации, сеть непрозрачна ( кольца имеют номера ), увеличивается трафик за счет широковещательных пакетов.

Наличие двух возможных алгоритмов работы мостов - от источника и в прозрачном режиме - создает трудности для построения сложных сетей Token Ring. Мосты, работающие от источника, не могут поддерживать сегменты, рассчитанные на работу в прозрачном режиме, и наоборот. До некоторого времени эта проблема решалась двумя способами. Один способ заключался в использовании во всех сегментах либо только маршрутизации от источника, либо только прозрачных мостов. Другим способом была установка маршрутизаторов. Сегодня имеется третье решение. Оно основано на стандарте, который позволяет объединить обе технологии работы моста в одном устройстве. Этот стандарт, называемый SRT, позволяет мосту работать в любом режиме. Мост просматривает специальные флаги в заголовке кадров Token Ring и автоматически определяет, какой из алгоритмов нужно применить.

Транслирующие мосты.

Это специальная форма прозрачного моста для объединения сетей с разными протоколами на канальном и физическом уровнях.

Этот мост объединяет сети путем манипуляции конвертами, приходящими из сети. Конверты сетей Ethernet, Token Ring, FDDI одинаковы. Но трудность в том, что в разные сети поступают пакеты разной длины. Поскольку транслирующий мост не может разбивать пакеты на части, каждое сетевое устройство должно быть сконфигурировано для передачи пакетов с одинаковой длиной.

Инкапсулирующие мосты.

Данные мосты объединяют сети с одинаковыми протоколами физического уровня Ethernet через сеть с отличными протоколами.

В отличии от транслирующих мостов инкапсулирующие вкладывают полученные пакеты внутрь другого конверта, который используется в магистральной сети. Затем передает его по этой магистрали другим мостам для доставки в место назначения.

Работа моста при передаче от сегмента А в сегмент Б.

- мост1 , используя протоколы канального и физического уровня, считывает из заголовков пакетов, передаваемых по сегменту А адрес назначения. Вкладывает все пакеты, адресованные другим сетям, в конверты сети FDDI, адресованные всем мостам магистрали и посылает этот конверт по магистрали.

- мост 2 получив конверт, раскрывает его и сравнивает адрес назначения со своей базой адресов. Если адрес не для этой сети, то пропускает конверт дальше.

- мост 3 получив конверт, раскрывает его и сравнивает адрес назначения со своей базой адресов. Т.к. адрес назначения находится в его сети, мост достает пакеты из конверта и отправляет их по назначению.

- мост 4 производит такие же действия, что и мост 2.

- мост 1 удаляет конверт из сети FDDI.