Построение сетей с прозрачными мостами

Тема: Построение сетей с прозрачными мостами

 

План рассказа:

1.1 Понятие Комп.Сети

1.2 Мосты и для чего они нужны

1.2Какие мосты есть на данный момент

1.4На каком стандарте их используют (IEEE), что это за стандарт

1.5 Типы мостов

1.6 Стандарты IEEE

1.7 Принцип работы прозрачных мостов

1.8

2. Практическая часть

2.1 Построение схемы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Цель работы, реализовать построение сетей по методу прозрачных мостов. Узнать, как они работают и для чего они нужны. Сначала расскажем, что такое прозрачные мосты и из чего себя представляют? Какое оборудование нужно для схемы? А чтобы было все понятно , коротко разъясним определения, которые будут использоваться на протяжении всей темы.

Прозрачные мосты - один из часто используемых методов построения по типу мостов.  Используют MAC-адреса. на канальном уровне, причем каждый набор связан с определенным портом моста.

 

 

 

 

Глава 1.Прозрачные мосты

1.1 Тема

Компьютерная сеть - это соединение двух или более компьютеров для решения следующих задач:

• обмен информацией;
• общее использование программного обеспечения;
• общее использование оборудования (принтеры, модемы, диски и т.п.).

Соединение, как правило, создается с помощью кабеля, но существуют и другие, более сложные средства.

Преобразование информации для передачи по кабелю осуществляют устройства, встраиваемые в компьютер - сетевые адаптеры. Такие местные сети получили название - локальные сети.

Целесообразность создания компьютерной сети обуславливается следующим:

- возможностью использования территориально распределенного программного обеспечения, информационных баз данных и баз знаний, находящихся у различных пользователей;

- возможностью организации распределенной обработки данных путем привлечения ресурсов многих вычислительных машин;

- оперативному перераспределению нагрузки между компьютерами, включенными в сеть и ликвидации пиковой нагрузки за счет перераспределения ее с учетом часовых поясов;

- специализацией отдельных машин на работе с уникальными программами, которые нужны ряду пользователей сети;

- коллективизации ресурсов, в особенности дорогостоящего периферийного оборудования, которым экономически нецелесообразно укомплектовывать каждую ЭВМ.

 

 

Основные требования, предъявляемые к современным компьютерным сетям:

• Простота эксплуатации и доступа пользователя к сети.
• Открытость – возможность подключения разнотипных ЭВМ.
• Развиваемость – возможность наращивания ресурсов сети и абонентов.
• Автономность – работа пользователя на своей ЭВМ не должна ограничиваться тем, что ЭВМ включена в сеть.
• Интегральность – возможность обработки и передачи информации различного вида: символьной, графической и др.
• Защищенность – возможность пресечения несанкционированного доступа к сети.
• Небольшое время ответа обеспечивает эффективную работу пользователя в диалоговом режиме в соответствии с назначением сети.
• Непрерывность работы – возможность отключения и подключения компонентов сети без прерывания ее работы.
• Помехоустойчивость – способность достоверно передавать информацию в условиях помех.
• Высокая надежность и приемлемая стоимость услуг сети.

Часть этих требований заложена в международных или национальных стандартах, другие служат предметом межфирменных соглашений и дополнений.

Сетьможно рассматривать как систему с распределенными по территории аппаратурными, программными и информационными ресурсами. То есть, компьютерные сети представляют собой комплекс технических, программных и информационных средств.

Самое распространенное соединение – это простая витая пара (twistedpair), представляющая собой два перевитых вокруг друг друга изолированных медных провода. Локальные компьютерные сети в основном создаются на базе витой пары или тонкого кабеля.

Подлинией связи обычно понимают совокупность технических устройств, и физической среды, обеспечивающих передачу сигналов от передатчика к приемнику. В реальной жизни примерами линий связи могут служить участки кабеля и усилители, обеспечивающие передачу сигналов между коммутаторами телефонной сети. На основе линий связи строятся каналы связи.  
 
Каналом связи обычно называют систему технических устройств и линий связи, обеспечивающую передачу информации между абонентами. Соотношение между понятиями "канал" и "линия" описывается следующим образом: канал связи может включать в себя несколько разнородных линий связи, а одна линия связи может использоваться несколькими каналами

Одним из двух имеющихся стандартов на мосты является TransparentBridging. Разработчики этого стандарта ставили перед собой задачу определения полностью прозрачного моста. С их точки зрения, купив мост для объединения двух локальных сетей, вам остается только подсоединить коннекторы к мосту, и все тут же должно начать работать. Никаких изменений в программном и аппаратном обеспечении, никакой настройки адресов, никакой загрузки маршрутных таблиц. Просто подключаете кабели, и готово.

Прозрачный мост работает в режиме приема всех пакетов (promiscuousmode).

Прозрачные мосты передают в другую сеть только пакеты, адресат которых находится за пределами сети, из которой пакет получен.

При получении кадра мост должен принять решение об отбрасывании или пересылке кадра, причем в последнем случае многопортовый мост должен также решить, в какую локальную сеть переслать кадр. Последнее решение принимается на основе неупорядоченной таблицы адресов. Эта таблица устанавливает соответствие между всеми известными мосту адресами получателей и линиями (портами, сетями), по которым кадр надо отправить, чтобы он достиг адресата.

 

            Прозрачные мосты узнают  о местонахождении адресатов  с помощью алгоритма обратного  обучения (backwardlearning). Как упоминалось выше, мост работает в режиме приема всех пакетов, поэтому он видит все кадры в каждой из подсоединенных к нему локальных сетей. Взглянув на адрес отправителя, мост может определить, через какую сеть какая машина доступна.

 

            Топология сети может  изменяться в результате включения/выключения  и перемещения мостов и хостов. Для учета этой динамики каждая  адресная запись таблицы содержит  время получения кадра. При получении  кадра с уже известным мосту  адресом отправителя запись о  времени обновляется. Периодически  мост просматривает таблицу и  удаляет все записи, чей возраст  старше нескольких минут. В результате, если компьютер отключается от  одной сети и переносится в  другую, то через несколько минут  он снова сможет работать в  сети без какого-либо вмешательства  человека. Кроме того, если компьютер  не посылает кадры в течение какого-то времени, то любой предназначенный ему трафик будет рассылаться во все сопредельные сети, пока он сам что-либо не передаст.

Таким образом, то, как мост поступает с кадром, зависит от того, из какой сети кадр получен и кому он адресуется:

• Если отправитель и получатель находятся в одной сети, то кадр отбрасывается.
• Если отправитель и получатель находятся в разных сетях, то кадр пересылается в сеть, через которую он может достигнуть получателя.
• Если получатель неизвестен, то кадр рассылается во все сопредельные сети.

Типы мостов

• Обычный мост, связывающий однотипные сетевые сегменты в пределах одного помещения, называется локальным мостом(localbridge). Это простейший мост: он не модифицирует данные в пакетах, а про сто считывает адреса в заголовках протоколов канального уровня и передает или не передает пакеты дальше. Для объединения разнородных и удаленных друг от друга сегментов используются мосты двух других видов.
• Мост-транслятор (translationbridge), представляет собой устройство канального уровня, связывающее сегменты сети, в которых используются разные сетевые среды или разные протоколы. Мост этого типа сложнее локального, поскольку он не просто считывает заголовок, но и удаляет данные канального уровня из пакета, который предстоит передать в другой сегмент сети, а затем формирует кадр канального уровня заново. Таким образом , мост может связать сегмент Ethernet с сегментом FDDI или объединить сегменты Ethernet разных типов (например 100BaseTX и 100BaseT4), сохраняя целостность широковещательного домена. Из-за дополнительных манипуляций с пакетами мост-транслятор работает медленнее локального, а стоит гораздо дороже. Поскольку сети разных типов можно связывать и с помощью других устройств, например маршрутизаторов, мосты-трансляторы используются относительно редко.
• Удаленный мост (remotebridge) с помощью технологий ГВС связывает два сетевых сегмента, расположенные на значительном расстоянии друг от друга. Связь может осуществляться с помощью модемов, выделенной телефонной линии и др. Преимущество использования моста такого типа состоит в сокращении трафика по ГВС, которая, как правило, гораздо медленнее и значительно дороже ЛВС.

IEEE - Институт инженеров  по электротехнике и радиоэлектронике (ИИЭР): организация, созданная в  США в 1963 г. Является разработчиком  ряда стандартов для локальных  вычислительных систем, в том  числе по кабельной системе, физической  топологии и методам доступа  к среде передачи данных. Наибольшую  известность получила серия стандартов 802, ответственность за которые  несут Комитет IEEE 802 и (непосредственно) его рабочие группы-под комитеты. 
 - IEEE 802 —стандарт содержит общие принципы построения распределенных локальных и городских сетей. Принят в 2001 г. 
 - IEEE 802.1B —стандарт 1992 г. содержит разделы: Информационная технология, Сети связи и информационный обмен между системами, Локальные и территориальные сети, Общие спецификации, Управление локальными и городскими сетями. 
 - IEEE 802.1D —стандарт 1998 г. является обновленной версией стандарта IEEE 802.1В. Дополнен разделом, который посвящен мостам, работающим по протоколу MAC, обеспечивающему функцию управления доступом к среде. 
 - IEEE 802.1F —стандарт 1993 г. содержит общие определения и процедуры стандартов IEEE 802, связанные с управленческой информацией в локальных и городских сетях. 
 - IEEE 802.1G — стандарт 1998 г., дополняющий стандарт 802.1D в части обеспечения связей между сетями по протоколу MAC. 
 - IEEE 802.1Н—стандарт 1995 г., посвященный практическим рекомендациям по установлению связей при использовании Ethernet 2.0 в локальных распределенных сетях IEEE 802.

 

 

Принцип работы прозрачных мостов

Прозрачные мосты незаметны для сетевых адаптеров конечных узлов, так как они самостоятельно строят специальную адресную таблицу, на основании которой можно решить, нужно передавать пришедший кадр в какой-либо другой сегмент или нет. Сетевые адаптеры при использовании прозрачных мостов работают точно так же, как и в случае их отсутствия, то есть не предпринимают никаких дополнительных действий, чтобы кадр прошел через мост. Алгоритм прозрачного моста не зависит от технологии локальной сети, в которой устанавливается мост, поэтому прозрачные мосты Ethernet работают точно так же, как прозрачные мосты FDDI.

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 рис. 1.1

 

Рис. 1.1 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 (promisquous) режиме захвата пакетов, когда все поступающие на порт пакеты запоминаются в буферной памяти. С помощью такого режима мост следит за всем трафиком, передаваемым в присоединенных к нему сегментах, и использует проходящие через него пакеты для изучения состава сети. 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. Отличие работы моста в этом режиме от повторителя в том, что он передает кадр не побитно, а с буферизацией. Буферизация разрывает логику работы всех сегментов как единой разделяемой среды. Когда мост собирается передать кадр с сегмента на сегмент, например с сегмента 1 на сегмент 2, он заново пытается получить доступ к сегменту 2 как конечный узел по правилам алгоритма доступа, в данном примере - по правилам алгоритма CSMA/CD.