Архитектура составной сети, принципы организации межсетевого взаимодействия

Составная сеть ЭВМ (internet) ‑ это совокупность нескольких сетей, называемых также подсетями (subnet), которые соединяются между собой маршрутизаторами. Организация совместной транспортной службы в составной сети называется межсетевым взаимодействием (internetworking). Пример составной сети приведен на рис. 4.11.

 

 

Рис. 4.11. Составная сеть ЭВМ

 

Компонентами составной сети могут являться как локальные, так и глобальные сети, построенные на основе различных технологий (локальные сети Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI, глобальные сети Frame relay, X.25, ISDN, АТМ).

В составных сетях основными функциями сетевого уровня являются:

- согласование локальных технологий построения отдельных подсетей;

- передача информационных пакетов между абонентскими системами;

- выбор наилучшего по некоторому критерию маршрута передачи пакетов.

Маршрут ‑ это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от АС ‑ отправителя до АС ‑ назначения (на рис. 4.11. соответственно АС1 и АС2). Задачу выбора наиболее рационального маршрута из нескольких возможных решают маршрутизаторы и конечные абонентские системы на основе таблиц маршрутизации. Записи в таблицу могут заноситься вручную сетевыми администраторами или автоматически средствами протоколов маршрутизации. Пример маршрутизации маршрутизатора М4 приведен в табл. 4.1.

 

Таблица 4.1

 

Номер сети назначения	Адрес порта следующего маршрутиза-тора	Адрес выходного порта	Расстояние до сети назначения
ЛС1	М1 (2)	М4(1)
ЛС2	-	М4(1)
лез	М3(4)	М4(2)
ГС5	-	М4(3)
Default	М6(5)	М4(3)	-

 

В первом столбце указываются номера сетей, входящих в составную сеть. В каждой строке следом за номером сети указывается сетевой адрес соответствующего порта следующего маршрутизатора, на который надо направить информационный пакет, чтобы тот перемещался по направлению к сети с данным номером по рациональному маршруту.

При поступлении на маршрутизатор нового пакета из него извлекается номер сети назначения и последовательно сравнивается с номерами сетей в каждой строке таблицы. Строка с совпавшим номером сети указывает, на какой ближайший маршрутизатор следует направить пакет. Например, если на какой-либо порт маршрутизатора 4 поступает пакет, адресованный в сеть ЛС3, то из таблицы маршрутизации следует, что адрес следующего маршрутизатора ‑ М3(4), т.е. очередным этапом движения данного пакета будет перемещение к порту 4 маршрутизатора 3.

Для уменьшения размерности таблиц маршрутизации в них могут применяться специальные указатели на «маршрутизаторы по умолчанию» (default). Через такие маршрутизаторы передается большая часть пакетов при информационном взаимодействии удаленных друг от друга подсетей (в табл. 4.1. - маршрутизатор М6).

Перед тем как передать пакет следующему маршрутизатору, текущий маршрутизатор должен определить, на какой из нескольких собственных портов он должен поместить данный пакет. Для этого служит третий столбец таблицы. В данном случае каждый порт идентифицируется собственным сетевым адресом.

Протоколы маршрутизации (например, RIP или OSPF) и сетевые протоколы (например, IP или IPX) имеют принципиальные отличия. Протоколы маршрутизации предназначены для сбора и передачи по сети чисто служебной информации о возможных маршрутах. Сетевые протоколы непосредственно реализуют передачу по сети пользовательских данных.

Сетевые протоколы и протоколы маршрутизации реализуются в виде программных модулей на конечных абонентских системах, называемых хостами, и на промежуточных узлах-маршрутизаторах, называемых также шлюзами.

Маршрутизатор представляет собой сложное многофункци-ональное устройство, в задачи которого входит:

- построение таблицы маршрутизации;

- определение маршрута передачи пакетов;

- буферизация, фрагментация и фильтрация поступающих пакетов;

- поддержка сетевых интерфейсов.

В процессе функционирования сложной составной сети ее структура может неоднократно меняться, что приводит к необходимости своевременного внесения изменений во все таблицы маршрутизации. С этой целью маршрутизаторы по собственной инициативе генерируют и обмениваются служебными пакетами с информацией об изменениях структуры и характеристик ближайших к ним сегментов сети.

При больших задержках коррекции таблиц маршрутизации часть информационных пакетов в сети может направляться по ложным маршрутам, что приведет к их потере. Поэтому, насколько оперативно протоколы маршрутизации приводят в соответствие содержимое таблиц реальному состоянию сети, зависит качество работы составной сети в целом. Однако высокая интенсивность обмена служебными пакетами может привести к снижению эффективности передачи по каналам сети информационных пакетов пользователей.

Функции маршрутизаторов могут выполнять как специ-ализированные устройства, так и универсальные компьютеры с соответствующим программным обеспечением, оптимизированным для выполнения операций построения таблиц маршрутизации и продвижения пакетов по сети на их основе.