stringtranslate.com

Сетевой мост

Общий обзор сетевых мостов с использованием уровней и терминологии ISO/OSI

Сетевой мост — это компьютерное сетевое устройство , которое создает единую объединенную сеть из нескольких сетей связи или сетевых сегментов . Эта функция называется сетевым мостом . [1] Мост отличается от маршрутизации . Маршрутизация позволяет нескольким сетям общаться независимо и при этом оставаться отдельными, тогда как мост соединяет две отдельные сети, как если бы они были одной сетью. [2] В модели OSI мост выполняется на канальном уровне (уровень 2). [3] Если один или несколько сегментов мостовой сети являются беспроводными , устройство называется беспроводным мостом .

Основными типами технологий сетевых мостов являются простые мосты, многопортовые мосты и обучающиеся или прозрачные мосты. [4] [5]

Прозрачное перекрытие

Прозрачный мост использует таблицу, называемую базой данных пересылки , для управления пересылкой кадров между сегментами сети. Таблица изначально пуста, и записи добавляются по мере того, как мост получает кадры. Если запись адреса назначения не найдена в таблице, кадр пересылается на все остальные порты моста, пересылая кадр во все сегменты, кроме того, с которого он был получен. С помощью этих пересылаемых кадров хост в сети назначения ответит, и будет создана запись в базе данных пересылки. В этом процессе используются как исходные, так и конечные адреса: исходные адреса записываются в записи в таблице, в то время как конечные адреса ищутся в таблице и сопоставляются с соответствующим сегментом для отправки кадра. [6] Digital Equipment Corporation (DEC) первоначально разработала технологию в 1983 году [7] и представила LANBridge 100, который реализовал ее в 1986 году. [8]

В контексте двухпортового моста базу данных пересылки можно рассматривать как базу данных фильтрации. Мост считывает адрес назначения кадра и решает, пересылать или фильтровать. Если мост определяет, что хост назначения находится в другом сегменте сети, он пересылает кадр в этот сегмент. Если адрес назначения принадлежит тому же сегменту, что и адрес источника, мост фильтрует кадр, не давая ему достичь другой сети, где он не нужен.

Прозрачный мост также может работать на устройствах с более чем двумя портами. В качестве примера рассмотрим мост, подключенный к трем хостам: A, B и C. Мост имеет три порта. A подключен к порту моста 1, B подключен к порту моста 2, C подключен к порту моста 3. A отправляет кадр, адресованный B, на мост. Мост проверяет исходный адрес кадра и создает запись адреса и номера порта для хоста A в своей таблице пересылки. Мост проверяет адрес назначения кадра и не находит его в своей таблице пересылки, поэтому он рассылает (широковещательно) его на все остальные порты: 2 и 3. Кадр получают хосты B и C. Хост C проверяет адрес назначения и игнорирует кадр, поскольку он не совпадает с его адресом. Хост B распознает совпадение адреса назначения и генерирует ответ на A. На обратном пути мост добавляет запись адреса и номера порта для B в свою таблицу пересылки. Мост уже имеет адрес A в своей таблице пересылки, поэтому он пересылает ответ только на порт 1. Хост C или любые другие хосты на порту 3 не обременены ответом. Теперь возможна двусторонняя связь между A и B без дальнейшего переполнения сети. Теперь, если A отправляет кадр, адресованный C, будет использована та же процедура, но на этот раз мост не будет создавать новую запись в таблице пересылки для адреса/порта A, поскольку он уже сделал это.

Мостовое соединение называется прозрачным , когда формат кадра и его адресация существенно не изменяются. Непрозрачное мостовое соединение требуется, особенно когда схемы адресации кадров по обе стороны моста несовместимы друг с другом, например, между ARCNET с локальной адресацией и Ethernet, использующим MAC-адреса IEEE , требующие трансляции. Однако чаще всего такие несовместимые сети маршрутизируются между ними, а не соединяются мостом.

Простое мостовое соединение

Простой мост соединяет два сегмента сети, как правило, работая прозрачно и решая на покадровой основе, пересылать ли из одной сети в другую. Обычно используется метод хранения и пересылки , поэтому в рамках пересылки целостность кадра проверяется в исходной сети, а задержки CSMA/CD учитываются в целевой сети. В отличие от повторителей, которые просто расширяют максимальный охват сегмента, мосты пересылают только кадры, необходимые для пересечения моста. Кроме того, мосты уменьшают количество коллизий, создавая отдельные домены коллизий по обе стороны моста.

Многопортовое мостовое соединение

Многопортовый мост соединяет несколько сетей и работает прозрачно, решая на покадровой основе , следует ли пересылать трафик. Кроме того, многопортовый мост должен решить, куда пересылать трафик. Как и простой мост, многопортовый мост обычно использует операцию хранения и пересылки. Функция многопортового моста служит основой для сетевых коммутаторов .

Выполнение

База данных пересылки, хранящаяся в памяти с адресацией по содержимому (CAM), изначально пуста. Для каждого полученного кадра Ethernet коммутатор узнает из исходного MAC-адреса кадра и добавляет его вместе с идентификатором интерфейса в базу данных пересылки. Затем коммутатор пересылает кадр на интерфейс, найденный в CAM на основе MAC-адреса назначения кадра. Если адрес назначения неизвестен, коммутатор отправляет кадр на все интерфейсы (кроме входящего интерфейса). Такое поведение называется одноадресной лавиной .

Пересылка

Как только мост узнает адреса подключенных к нему узлов, он пересылает кадры канального уровня, используя метод пересылки уровня 2. Существует четыре метода пересылки, которые может использовать мост, из которых методы со второго по четвертый являются методами повышения производительности при использовании на коммутаторах с одинаковой пропускной способностью входного и выходного портов:

  1. Хранение и пересылка : коммутатор буферизует и проверяет каждый кадр перед его пересылкой; кадр принимается целиком перед пересылкой.
  2. Cut through : коммутатор начинает пересылку после получения адреса назначения кадра. При этом методе проверка ошибок не выполняется. Если исходящий порт в это время занят, коммутатор возвращается к режиму хранения и пересылки. Кроме того, если выходной порт работает с более высокой скоростью передачи данных, чем входной порт, обычно используется режим хранения и пересылки.
  3. Fragment free : метод, который пытается сохранить преимущества как store and forward, так и cut through. Fragment free проверяет первые 64 байта кадра, где хранится адресная информация. Согласно спецификациям Ethernet, коллизии должны быть обнаружены в течение первых 64 байтов кадра, поэтому передачи кадров, прерванные из-за коллизии, не будут пересылаться. Проверка ошибок фактических данных в пакете остается на усмотрение конечного устройства.
  4. Адаптивное переключение : метод автоматического выбора между тремя другими режимами. [9] [10]

Кратчайший путь моста

Shortest Path Bridging (SPB), описанный в стандарте IEEE 802.1aq и основанный на алгоритме Дейкстры , представляет собой технологию компьютерных сетей, призванную упростить создание и настройку сетей, обеспечивая при этом многопутевую маршрутизацию . [11] [12] [13] Это предлагаемая замена для протокола Spanning Tree Protocol , которая блокирует любые избыточные пути, которые могут привести к коммутационной петле . SPB позволяет всем путям быть активными с несколькими путями равной стоимости. SPB также увеличивает количество VLAN, разрешенных в сети уровня 2. [14]

TRILL (Transparent Interconnection of Lots of Links) является преемником протокола Spanning Tree, оба были созданы одним и тем же человеком, Радией Перлман . Катализатором TRILL стало событие в медицинском центре Beth Israel Deaconess , которое началось 13 ноября 2002 года. [15] [16] Концепция Rbridges [17] [sic] была впервые предложена Институту инженеров по электротехнике и электронике в 2004 году [18] , который в 2005 году [19] отверг то, что стало известно как TRILL, и в период с 2006 по 2012 год [20] разработал несовместимую вариацию, известную как Shortest Path Bridging.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Регуляторы трафика: сетевые интерфейсы, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и межсетевые экраны" (PDF) . Cisco Systems . 14 сентября 1999 г. Архивировано из оригинала (PDF) 31 мая 2013 г. . Получено 27 июля 2012 г. .
  2. ^ "Что такое сетевой коммутатор и маршрутизатор?". Cisco Systems . Получено 27 июля 2012 г.
  3. ^ Деккер, Эрик Б.; Лангилл, Пол; Макклогри, Кейт; Риджсингхани, Анил (14 июля 1989 г.). "RFC 1286 - Определения управляемых объектов для мостов". Tools.ietf.org . Получено 19 октября 2013 г. .
  4. ^ "Локальные сети: сетевое взаимодействие". manipalitdubai.com. Архивировано из оригинала (PowerPoint) 13 мая 2014 г. Получено 2 декабря 2012 г.
  5. ^ "Обзор протоколов мостов" (PowerPoint) . iol.unh.edu . Получено 2 декабря 2012 г. .
  6. ^ "Прозрачное мостостроение". Cisco Systems, Inc. Архивировано из оригинала 21 ноября 2015 г. Получено 20 июня 2010 г.
  7. ^ US 4597078, «Мостовая схема для соединения сетей» 
  8. ^ «Как инженеры Digital Equipment Corp. спасли Ethernet». IEEE Spectrum. 7 апреля 2024 г. Получено 10 апреля 2024 г.
  9. ^ Дун, Джилин (2007). Сетевой словарь. Javvin Technologies Inc. стр. 23. ISBN 9781602670006. Получено 25 июня 2016 г. .
  10. ^ "Cray делает свои коммутаторы Ethernet реагирующими на сетевые условия". IDG Network World Inc. 1 июля 1996 г. Получено 25 июня 2016 г.
  11. ^ "Alcatel-Lucent, Avaya, Huawei, Solana и Spirent демонстрируют совместимость Shortest Path Bridging". Huawei. 7 сентября 2011 г. Получено 11 сентября 2011 г.
  12. ^ Luo, Zhen; Suh, Changjin (3 марта 2011 г.). «Улучшенный протокол моста кратчайшего пути для магистральной сети Ethernet». Международная конференция по информационным сетям 2011 г. (ICOIN2011) . IEEE Xplore. стр. 148–153. doi :10.1109/ICOIN.2011.5723169. ISBN  978-1-61284-661-3. ISSN  1976-7684. S2CID  11193141.
  13. ^ "Отчет о сводке лабораторных испытаний; Конфигурация центра обработки данных с SPB" (PDF) . Miercom. Сентябрь 2011 г. Получено 25 декабря 2011 г.
  14. ^ Шуан Юй. «IEEE одобряет новый IEEE 802.1aq™ Shortest path bridging». Ассоциация стандартов IEEE. Архивировано из оригинала 14 мая 2013 г. Получено 19 июня 2012 г. Используя VLAN следующего поколения IEEE, называемую идентификатором интерфейса службы (I-SID), он способен поддерживать 16 миллионов уникальных служб по сравнению с ограничением VLAN в четыре тысячи.
  15. ^ "All Systems Down" (PDF) . cio.com . IDG Communications, Inc. Архивировано из оригинала (PDF) 23 сентября 2020 г. . Получено 9 января 2022 г. .
  16. ^ "All Systems Down". cio.com . IDG Communications, Inc. Архивировано из оригинала 9 января 2022 г. Получено 9 января 2022 г.
  17. ^ "Rbridges: Transparent Routing" (PDF) . courses.cs.washington.edu . Radia Perlman, Sun Microsystems Laboratories. Архивировано из оригинала (PDF) 9 января 2022 г. . Получено 9 января 2022 г. .
  18. ^ "Rbridges: Прозрачная маршрутизация". researchgate.net . Радия Перлман, Sun Microsystems; Дональд Истлейк 3-й, Motorola.
  19. ^ "TRILL Tutorial" (PDF) . postel.org . Дональд Э. Истлейк 3-й, Huawei.
  20. ^ "IEEE 802.1: 802.1aq — Shortest Path Bridging". ieee802.org . Институт инженеров по электротехнике и электронике.