Расширение локальных сетей

синхронизации работы "зеркальных" серверов в отказоустойчивой сетевой

операционной системе Novell NetWare SFT III.

Распределенный волоконно-оптический интерфейс передачи

данных (FDDI)

Размышления над тем, как повысить производительность сети, являются

постоянным источником головной боли для администраторов сетей. Причина -

существование не только 100-Мбит/с Ethernet, но и АТМ (Asynchronous

Transfer Mode - асинхронного режима доставки, рассматриваемый ниже). На

сегодняшний день самым быстрым и не требующим больших затрат решением

продолжает оставаться распределенный волоконно-оптический интерфейс

передачи данных (FDDI), предложенный Американским национальным институтом

стандартов (ANSI). FDDI обеспечивает передачу данных со скоростью 100

Мбит/с между узлами, рабочими станциями и концентраторами на расстояние до

двух километров.

В 1994 году примерно 30 фирм предлагали компоненты для FDDI: мосты,

маршрутизаторы, шлюзы и концентраторы. В изделиях стандарта FDDI имеются

оптические преобразователи на светодиодах, работающие на длине волны 1300

нм. Применяется многомодовый волокно-оптический кабель со ступенчато

изменяющимся показателем преломления; диаметр световода составляет 62,5

мкм, а диаметр оболочки - 125 мкм. Волоконно-оптические версии FDDI все еще

очень дороги. Во многих случаях определяющими факторами при выборе этой

технологии являются расстояние между связываемыми узлами и степень защиты.

Оптическая передача по волоконно-оптическому кабелю делает данные

практически неуязвимыми для помех от расположенной рядом техники и для

попыток перехвата.

Основные компоненты сети FDDI

Стандарт FDDI определяет перечень компонентов сети, который включает

однократно подключенную станцию (SAS - Single Attached Station), двукратно

подключенную станцию (DAS - Dual Attached Station) и концентраторы

проводных линий. Соединения однократно подключенных станций с

концентраторами имеют топологию звезды (рис. 4). В роли концентраторов

могут выступать мэйнфреймы, мини-компьютеры и высокопроизводительные

рабочие станции. Разрыв кабеля однократно подключенной станции не выведет

из строя всю сеть, потому что концентратор осуществит обход этой станции и

продолжит передачу и прием информации.

[pic]

Рис. 4 Сеть FDDI на двойном кабеле

Такие концентраторы весьма привлекательны для системных интеграторов,

потому что позволяют подключать к сети от 4 до 16 станций с гораздо

меньшими затратами, чем при использовании двукратно подключенных

интерфейсов. Кроме того, подключенные к концентраторам устройства можно

отключать без какого-либо ущерба для сети в целом. Двукратно подключенное

устройство в случае прекращения работы может оказать отрицательное влияние

на сеть FDDI, потому что сеть посчитает его неисправным и попытается решить

эту проблему путем "заворачивания" (на этом явлении мы остановимся ниже).

Многие промышленные эксперты полагают, что в структурах сетей FDDI

концентраторы будут использоваться для компьютеров PC и других рабочих

станций, а более дорогие, но устойчивые к системным отказам интерфейсы

двукратного подключения - для мини-компьютеров и мэйнфреймов.

Для подсоединения двукратно подключенных станций в сети FDDI

используется двойной кабель. Интерфейс двукратного подключения обеспечивает

отказоустойчивость системы благодаря своей избыточности. В случае разрыва

кабеля сеть выполняет "заворачивание" - включает второе кольцо для обхода

отказавшей станции. Сеть продолжает работать, но ее производительность

падает. Некоторые поставщики предлагают интерфейсы двукратного подключения

с оптическим обводным кабелем, чтобы соединение левой части с ее правой

частью не пропадало даже при разрыве кабеля.

Интегрирование сетей FDDI с существующими ЛВС

Основными средствами объединения сетей FDDI с существующими ЛВС

являются мосты с инкапсуляцией данных, транслирующие мосты, мосты с

маршрутизацией от источника.

Метод инкапсуляции данных, используемый такими фирмами, как Fibronics

Inc., позволяет упаковывать данные в формат FDDI по особым алгоритмам.

Пакет берется из ЛВС и для прохода по кольцу FDDI инкапсулируется

(упаковывается) в FDDI-пакет. Инкапсулирующий мост на стороне приема

деинкапсулирует пакет и отправляет его по назначению. В процессах

инкапсуляции и деинкапсуляции применяются собственные алгоритмы, вследствие

чего инкапсулирующие мосты различных фирм-поставщиков являются

несовместимыми с мостами других фирм.

Транслирующие мосты, предлагаемые такими фирмами, как, например, Fiber-

Corn Inc., выполняют переадресацию данных методом, не зависящим от

протоколов. Транслирующий мост берет пакет из ЛВС (Ethernet, к примеру) и

Преобразует его в протокол FDDI. В пункте назначения второй мост

преобразует протокол FDDI обратно в протокол исходной ЛВС (или другой

протокол).

Основные компоненты расширения ЛВС

Современные компьютерные сети состоят из нескольких базовых

компонентов: концентраторов (hubs), объединяющих компьютеры (ПК, рабочие

станции, серверы) в локальные сети; мостов (bridges), расширяющих

возможности локальных сетей по подключению большего числа компьютеров;

маршрутизаторов (routers), объединяющих локальные сети, управляющих потоком

данных и повышающих безопасность сетей. Вместе эти компоненты, каждый из

которых разработан для эффективного решения определенной сетевой проблемы,

создают полный ансамбль устройств для построения сетей любого масштаба.

Концентраторы

Изначально локальная сеть предполагала применение кабеля, соединяющего

между собой компьютеры. Кабель в этом случае выполняет роль своеобразного

«эфира», который компьютеры используют для передачи сообщений. МДС-адреса

(media access addresses) в пакетах - порциях информации, передаваемых

компьютерами, - определяют источник и приемник этой информации. Сообщения,

переданные «в эфир», слышат все компьютеры, а МАС-адреса позволяют им

разобраться, кому эти сообщения предназначались. Никаких специальных

процедур по резервированию или подготовке канала к передаче не требуется -

только «говори и слушай». Простота сетей, построенных на таком

«широковещательном» принципе, определила их повсеместное распространение.

Однако с ростом сети обслуживание ее усложняется (при необходимости

подключить новый компьютер приходится проводить довольно сложные кабельно-

монтажные работы), а надежность такой сети стремительно падает (локализация

вышедшего из строя сегмента кабеля часто оказывается сложной, а порой и

невыполнимой задачей).

Концентраторы, пришедшие на смену «общему» кабелю, создали гораздо

более гибкую и удобную основу для построения локальных сетей. Концентратор

работает как «повторитель» (первый уровень OSI-модели), передавая сигнал,

поступивший на один из портов, без изменения на остальные порты.

Следовательно, каждый компьютер «слышит» весь трафик в сети, как если бы

это была «широковещательная» сеть с общим кабелем. Все разъемные соединения

оказываются сосредоточенными в одном месте, упрощая тем самым подключение

дополнительных рабочих мест в сеть.

Но концентраторы не решают проблему увеличения полосы пропускания сети

- с ростом количества компьютеров увеличивается и количество пакетов в

«эфире», что ведет к росту коллизий (наложений пакетов один на другой) и

соответственно к замедлению работы сети в целом. Многосегментные

концентраторы помогают устранить «узкие места», расщепляя сеть на сегменты.

Рабочие станции в рамках одного сегмента конкурируют между собой за общую

среду передачи данных, не мешая станциям в другом сегменте. Таким образом,

общая пропускная способность сети увеличивается практически кратно числу

сегментов. Поскольку каждый сегмент в многосегментном концентраторе

является независимым, то для их совместной работы требуется мост,

коммутатор или маршрутизатор для передачи пакетов из одного сегмента в

другой, что, в свою очередь, приводит к росту накладных расходов -

увеличивается стоимость подключения и время передачи пакета между

сегментами. Кроме того, возникает проблема конфигурирования таких систем.

Как наиболее оптимальным образом разбить станции по сегментам? Какие

приложения предполагают подключение клиента и сервера в рамках одного

сегмента? Кому задержка передачи данных через коммутатор или мост не

повредит? Но к тому моменту, когда ответы на эти и подобные вопросы

получены, в сети происходит еще что-нибудь, что требует дополнительной

переконфигурации сетевого оборудования. И поскольку все порты жестко

привязаны к кабельной системе, работа администратора сводится к бесконечным

путешествиям к месту установки концентратора для проведения необходимой

перекоммутации сети.

Конфигурируемые концентраторы

В этом смысле конфигурируемые концентраторы значительно облегчают

работу администратора. Порты таких концентраторов назначаются различным

сегментам программным путем. Благодаря этому администратор получает

возможность перемещать порты между сегментами с системной консоли с помощью

«мыши»; «захватил» порт мышкой, перенес его в другой сегмент - вот и вся

работа.

Модульные концентраторы

Модульные концентраторы - это отдельные сетевые устройства (Ethernet- и

Token Ring-концентраторы или серверы дистанционного доступа) в корпусах

небольшого размера, которые можно устанавливать друг на друга на столе или

в стойку. Каждый модульный блок может работать независимо или соединяться с

другими общим кабелем - образуя при этом единый комплекс, которым можно

управлять с одного рабочего места. В одной такой системе могут совмещаться

устройства различных типов, например коммутаторы, маршрутизаторы и ATM-

модули.

Модульные блоки по сравнению с выполненными на шасси имеют умеренную

цену. Модульный концентратор с SNMP-управлением на 12 портов обойдется от

60 до 75 долл. за порт. Поскольку все изготовители предоставляют

возможность использовать только один управляемый повторитель для каждой

модульной системы, цена одного порта с ростом числа клиентов уменьшается.

(Дл сравнения: шасси с конфигурацией на 300 портов стоит около 175 долл. за

порт; автономный Ethernet-концентратор на 8 портов фирмы Kingston

Technologies стоит примерно 30 долл. за порт и не содержит средств

управления.)

Но почему бы просто не покупать для создания сети лучшие в своем классе

устройства? Ответ: такой гетерогенный подход лишает вас централизованной

платформы управления. Поскольку каждый изготовитель поставляет собственный

пакет для управления, вам придется, чтобы извлечь максимум возможностей из

каждого устройства, работать со всеми такими пакетами. В то же время

модульные концентраторы представляют платформу, с которой вся система

выглядит как единое целое. Каждый порт рассматривается и управляется как ее

часть.

Устройства, выполненные на шасси, обеспечивают соединение

концентраторных плат и управление ими с помощью общей соединительной

панели. Некоторые изготовители шасси, например Bay Networks (Synoptics),

используют для управления установленными на шасси концентраторами

специальную шину управления. В модульных системах используется похожий, но

не идентичный подход. Поскольку каждый концентратор может работать как

автономное устройство, способ их соединения между собой зависит от

предпочтений конструкторов.

Наращиваемые модульные системы - прекрасный вариант для небольших,

средних и крупных сетей, особенно тех, которые работают с удаленными

офисами или пользователями. Их низкая цена, универсальность и простота

установки обеспечивают легкий путь модернизации и перехода к более крупным

и быстродействующим сетям. Даже администраторы сетей с большими центрами,

работающими с концентраторами на шасси, могут счесть модульные системы

отличным способом заполнения "пробелов".

Мосты

Все сети, за исключением самых крошечных, состоят из более чем одного

сегмента. Делается это либо для достижения большей удаленности между

конечными станциями, либо для увеличения пропускной способности сети. Чтобы

компьютеры могли обмениваться сообщениями так, как если бы они были

соединены одним кабелем, сегменты, в которых находятся компьютеры,

соединяются друг с другом через мосты или маршрутизаторы.

Мост состоит из аппаратных и программных средств, необходимых для

связывания в одну интерсеть двух отдельных ЛВС, или подсетей, расположенных

в одным месте. Мост самого простого типа анализирует 48-битовое поле адреса

пункта назначения пакета и сравнивает этот адрес с таблицей, в которой

указаны адреса всех рабочих станций данного сегмента сети. Если адрес не

соответствует ни одному из указанных в таблице, мост передает пакет в

следующий сегмент. Эти простые мосты продолжают передавать пакеты, переход

за переходом, до тех пор, пока они не достигнут сегмента сети, содержащей

компьютер с указанным адресом пункта назначения. Мосты, участвующие в таком

процессе анализа таблиц адресов и передачи пакетов, называются прозрачными

мостами. Этот метод используется во всех Ethernet-мостах и в некоторых

мостах в сетях Token Ring. Принцип работы моста такого типа показан на

рис.5.

[pic]

Рис. 5 Простой прозрачный мост

Некоторые мосты создают собственные таблицы сетевых адресов. Такие

мосты проверяют адрес отправителя и адрес получателя каждого пакета,

передаваемого в те ЛВС, к которым они подключены. Затем они строят таблицы

адресов, в которых перечисляются адреса отправителей пакетов их сети,

Имеющих соответствующий этой сети номер. После этого мосты сверяют адреса

получателей пакетов с адресами отправителей. Обнаружив совпадение, мост

фильтрует пакет и посылает его По сети дальше; станция-адресат распознает

свой адрес и копирует этот пакета свою память. Если совпадения нет, пакет

продвигается, т.е. ему позволяется перемещаться через мост в следующий

сегмент сети. Широковещательные и групповые пакеты продвигаются всегда,

поскольку их поля адресов получателей никогда не используются как адреса

отправителей.

Мосты "не понимают" протоколов более высокого уровня и не связаны с

ними. Они функционируют на подуровне управления доступом к среде передачи

(MAC) канального уровня модели OSI и отстоят далеко от протоколов верхних

уровней типа XNS и TCP/IP. Если обе сети соответствуют стандартам

управления логическим каналом IEEE 802.2, то мост может их связать

независимо от различий в средах передачи и методах доступа. Как станет ясно

из дальнейшего рассмотрения, это значит, что фирмы могут соединять мостами

свои сети Ethernet, сети Token Ring и ЛВС стандарта 802.3, используя

100BaseX Ethernet на витых парах класса передачи данных, 10BaseT Ethernet

на неэкранированных витых парах или тонкий коаксиальный кабель cheapernet.

Назначение мостов

При проектировании сетей мосты являются необходимыми элементами, потому

что с их помощью обеспечивается повышение эффективности, безопасности и

дальности. Чаще всего мосты устанавливают в целях повышения эффективности.

Мосты могут фильтровать пакеты согласно предварительно заданным критериям

оптимизации, поэтому администратор сети может воспользоваться мостом для

уменьшения перегрузки и повышения быстродействия: большая сеть делится на

несколько подсетей, которые соединяются мостами. Две небольшие сети будут

работать быстрее, чем одна большая, так как трафик локализуется в пределах

подсети.

Поскольку работу больших сетей Ethernet замедляют конфликты, есть смысл

строить более мелкие подсети Ethernet и реализовать такие службы, как

электронная почта, с помощью мостов. Как известно, максимальная длина сети

Ethernet равна 2,5 км. Кроме того, количество соседних сегментов сети не

должно быть больще трех, чтобы не превысить задержку распространения 9,6

мкс. Администраторы сетей и системные интеграторы обходят эти ограничения

именно с помощью мостов.

В сети Token Ring со скоростью передачи 4 Мбит/с количество рабочих

станций ограничено 72-мя (если она построена на неэкранированных витых

парах) или 270-ю (если используется экранированный кабель IBM тип 1).

Администраторы сетей могут обойти эти ограничения, сформировав небольшие

подсети и соединив их мостами. Подсети меньших размеров работают более

эффективно, они более просты в управлении и обслуживании.

Использование мостов приводит к повышению эффективности работы сети еще

и потому, что разработчик может использовать разные топологии и среды

передачи, а затем соединить эти сети посредством мостов. Например, если

кабинеты в отделе соединены витыми парами, то мостом можно соединить эту

сеть с корпоративной волоконно-оптической базовой магистралью. Поскольку

витые пары гораздо дешевле волоконно-оптического кабеля, такая структура

сети позволит сэкономить средства и повысить эффективность, так как в

базовой магистрали, на которую приходится большая часть трафика, будет

использоваться среда передачи с высокой пропускной способностью.

Мосты могут соединять две аналогичные сети с разными скоростями

передачи. Например, для одного отдела, возможно, вполне хватит сети StarLAN

со скоростью передачи 1 Мбит/с стандарта 802.3 на неэкранированных витых

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5