Технологии межсетевого взаимодействия

Если в разных частях составной сети используются разные сетевые про- токолы, то для того, чтобы она функционировала как единая сеть, все узлы ко- торой имели бы возможность обмениваться информацией, может быть исполь- зован один из стандартных приемов – мультиплексирование, трансляция, тун- нелирование.

Мультиплексирование протоколов состоит в установке нескольких до- полнительных стеков протоколов на одной из конечных машин, участвующих

 

во взаимодействии. Компьютер с несколькими стеками протоколов использует для взаимодействия с другим компьютером тот стек, который понимает этот другой компьютер.

Для того чтобы запрос от прикладного процесса был правильно обрабо- тан и направлен через соответствующий стек, необходимо наличие специально- го программного элемента – мультиплексора протоколов. Мультиплексор дол- жен уметь определять, к какой сети направляется запрос клиента.

Мультиплексирование может осуществляться и на отдельных уровнях протоколов. В общем случае на каждом уровне может быть установлено не- сколько протоколов, и для каждого уровня может существовать собственный мультиплексор, выполняющий коммутацию между протоколами соседних уровней.

Достоинство: отсутствуют очереди к единственному межсетевому устройству, простая процедура переключения на нужный протокол.

Недостаток: высокая избыточность требует дополнительных ресурсов от рабочих станций, требует навыков работы с транспортными протоколами «чу- жих» сетей.

Применение ограничено начальной стадией объединения сетей.

Трансляция протоколов обеспечивает согласование двух протоколов путем преобразования (трансляции) сообщений, поступающих от одной сети, в формат другой сети. Транслирующий элемент (программный или аппарат- ный шлюз, мост, коммутатор или маршрутизатор) размещается между взаи- модействующими сетями и служит посредником в их «диалоге». Часто транслятор протоколов называют шлюзом в широком смысле, независимо от того, какие протоколы он транслирует. Этим подчеркивается тот факт, что трансляция осуществляется выделенным устройством, соединяющим две разнородные сети.

Трансляция сетевых протоколов является более сложной задачей, чем трансляция канальных протоколов, хотя бы потому, что в отличие от канально- го уровня, на котором имеется единая система уникальных адресов узлов, каж- дый сетевой протокол имеет собственный, свойственный только ему, формат адресов. Так, преобразование протокола Ethernet в протокол Token Ring сводит- ся к нескольким несложным действиям, потому что в обоих протоколах исполь- зуется единая адресация узлов. А вот трансляция протоколов сетевого уровня IP и IPX – более сложный процесс, включающий не только преобразование форматов сообщений, но и отображение адресов сетей и узлов, различным об- разом трактуемых в этих протоколах.

Кроме различий в системе адресации, в каждом сетевом протоколе имеет- ся еще много других специфических особенностей, которые могут выражаться в различии как количественных параметров (например, для разных протоколов могут быть определены разные величины тайм-аутов, времен жизни пакета или максимальных размеров пакетов), так и в структуре пакетов. Протоколы могут отличаться и функциональными возможностями, например, одни из них реали- зованы с установлением соединений, а другие – без установления соединений, в одних предусмотрена возможность фрагментации, в других – нет.

 

При использовании техники трансляции не требуется устанавливать до- полнительное программное обеспечение на рабочих станциях, сохраняется привычная среда пользователей и приложений, транслятор полностью прозра- чен для них. Проблемы межсетевого взаимодействия локализованы, следова- тельно, упрощается администрирование, поиск неисправностей, обеспечение безопасности.

Однако транслятор замедляет работу из-за относительно больших вре- менных затрат на сложную процедуру трансляции, а также из-за ожидания за- просов в очередях к единственному элементу, через который проходит весь межсетевой трафик. При увеличении числа пользователей и интенсивности об- ращений к ресурсам другой сети резко снижается производительность – плохая масштабируемость.

Инкапсуляция протоколов. Инкапсуляция (encapsulation) или туннели- рование (tunneling) применяется, когда две сети с одной транспортной техноло- гией необходимо соединить через сеть, использующую другую транспортную технологию. Промежуточная сеть используется только как транзитная транс- портная система.

Пограничные маршрутизаторы, которые подключают объединяемые сети к транзитной, упаковывают пакеты транспортного протокола объединяемых се- тей в пакеты транспортного протокола транзитной сети.

Инкапсуляция может быть использована для транспортных протоколов любого уровня. Для согласования сетей на сетевом уровне могут быть исполь- зованы многопротокольные и инкапсулирующие маршрутизаторы, а также про- граммные и аппаратные шлюзы.

Обычно инкапсуляция приводит к более простым и быстрым решениям по сравнению с трансляцией, так как решает более частную задачу, не обеспе- чивая взаимодействия с узлами транзитной сети.

Пример: инкапсуляция на сетевом уровне: X.25 поверх TCP.

Пусть двум сетям Х.25 нужно связаться между собой через сеть TCP/IP (рис. 5.1).

В таких случаях сетевой протокол транзитной сети считается протоколом более низкого уровня, чем сетевой протокол объединяемых сетей. Поэтому па- кеты сопрягаемых сетей Х.25 инкапсулируются в пакеты TCP транспортного уровня транзитной сети TCP/IP пограничным маршрутизатором R1, и перено- сятся в пакетах TCP по транзитной сети до следующего пограничного маршру- тизатора R2. Для переноса по сети TCP/IP пакеты TCP в соответствии с техно- логией этой сети помещаются в пакеты IP, которые инкапсулируются в кадры протокола канального уровня, например, РРР (Point-to-Point). Маршрутизатор R2 извлекает пакет Х.25 из пакета TCP и, предварительно установив виртуаль- ное соединение с узлом назначения по адресу Х.25_2S1, отправляет по этому виртуальному соединению прибывший пакет.

Реализация метода требует процедур нахождения адреса пограничного маршрутизатора R2 в транзитной сети TCP/IP по адресу сети назначения прото- кола Х.25. Такие протоколы называют протоколами разрешения адресов – Address Resolution Protocol, ARP. Такой протокол должен оперировать с ARP-

 

таблицей (рис. 5.1) Эта таблица содержит для каждого адреса сети назначения Х.25 соответствующий IP-адрес пограничного маршрутизатора, через который эту сеть можно достичь.

 

 

PPP IP TCP X25

R1       R2   TCP   4 Сеть TCP/IP TCP   4 X.25 IP 3 (транзитная) IP X.25 3 LAP-B PPP 2   PPP LAP-B 2

Сеть Х.25 (сопрягаемая) Адрес сети: Х.25_1

X.25_R1

X.25_1U1

 

Таблица ARP

X.25_2                         IP _R2

X.25_3                         IP_R3

…                                   ...

 

 

Рис. 5.1. Соединение сетей X.25 через транзитную сеть TCP/IP методом инкапсуляции