Коммутаторы. Виды коммутаторов.

Коммутатор – ус-во, которое выполняет разделение единой среды передачи данных. Передача идет только на адрес получателя.

Типы коммутаторов

1) С буферизацией (на каждом порте своя память)

2) Без буферизации (+ большая скорость, - не возможность передачи, если занят выходной порт)

Аппаратная конфигурация

1) Коммутационная матрица обеспечивает основной и самый быстрый способ взаимодействия процессоров портов. Входные блоки процессоров портов на основании просмотра адресной таблицы коммутатора определяют по адресу назначения номер выходного порта. Эту информацию они добавляют к байтам исходного кадра в виде специального ярлыка – тэга. Далее кадр в зависимости от тэга направляется к выходному порту.

- Отсутствие буферизации данных внутри коммутационной матрицы

+ Высокая скорость

2) Коммутаторы с общей шиной. В коммутаторах с общей шиной процессоры портов связывают высокоскоростной шиной, используемой в режиме разделения времени. Входной блок процессора помещает в ячейку, переносимую по шине тэг, в котором указывает номер порта назначения. Каждый выходной блок процессора порта содержит фильтр тэгов, который выбирает тэги, предназначенные данному порту.

3) Коммутаторы с разделяемой памятью.

 

В разделяемой памяти менеджер организует несколько очередей данных, по одной на каждый порт. Входные блоки процессоров передают менеджеру портов запросы на запись данных в очередь того порта, который соответствует адресу назначения пакета. Менеджер по очереди подключает вход памяти по одному из входных блоков процессоров и тот переписывает часть данных кадра в очередь определенного выходного порта. По мере заполнения очередей, менеджер производит также поочередное выхода разделяемой памяти к выходным блокам процессоров портов.

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы более надежны и эффективнее, чем мосты, изолируют трафик отдельных частей сети друг от друга. Маршр-ры образуют логические сегменты посредствам явной адресации, поскольку используют не плоские аппаратные, а составные числовые адреса. В этих адресах имеется поле номера сети, так что все компьютеры, у кот-х знач этого поля одинаково, принадлежат к одному сегменту, называемому в данном случае подсетью.

Маршр-ры могут работать в сети с замкнутыми контурами, при этом они осуществляют выбор наиболее рациональ-го маршрута из нескольких возможных.

Важная ф-ия маршр-ов – способность связывать в единую сеть подсети, построенные с использованием разных сетевых технологий, напр Ethernet и X.25.

Маршр-р - устройство, кот-е собирает информ о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, наход-ся в др сети, нужно совершить некоторое кол-во транзитных передач м/у сетями, или хопов (hop – прыжок), каждый раз выбирая подходящий маршрут. Т.о. маршрут представляет собой последов-ть маршрутиз-в, ч/з кот-е проходит пакет.

Проблема выбора наилучшего пути назыв маршрутизацией, и ее решение яв-ся одной из главных задач сетевого уровня.

Таблицы маршрутизации

Маршрут выбирается на основании имеющейся у этих устройств информации о текущей конфигурации сети, а также на основании указанного критерия выбора маршрута.Обычно в качестве критерия выступает задержка прохождения маршрута отдельным пакетом или средняя пропускная способность маршрута для последовательности пакетов. Часто также используется весьма простой критерий, учитывающий только кол-во пройденных в маршруте промежуточных маршрутизаторов (хопов).

Чтобы по адресу сети назначения можно было бы выбрать рациональный маршрут дальнейшего следования пакета, каждый конечный узел и маршр-р анализируют спец-ю информац-ю структуру, кот-я наз таблицей маршрутизации.

Поскольку пакет может быть адресован в любую сеть составной сети, может показаться, что каждая таблица маршр-ии должна иметь записи обо всех сетях, входящих в составную сеть. Но при таком подходе в случае крупной сети объем таблиц маршр-ии может оказаться очень большим, что повлияет на время ее просмотра, потребует много места для хранения и т.д. поэтому на практике число записей в табл маршр-ии стараются уменьшить за счет использования спец записи – «маршр-р по умолчанию» (default). Действительно, если принять во внимание топологию составной сети, то в таблице, находящихся на периферии составной сети, достаточно записать номер сетей, непосредственно подсоединенных к данному маршр-ру или расположенных поблизости, на тупиковых маршр-ах. Обо всех же остальных сетях можно сделать единственную запись, указывающую на маршр-р, ч/з кот-й пролегает путь ко всем этим сетям. Такой маршр-р назыв маршр-м по умолчанию, а вместо номера сети в соотв-ей строке помещается особая запись – default.

Network Address	Netmask	Gateway Address	Interface	Metric
0.0.0.0 (default)	0.0.0.0	192.168.2.100	192.168.2.5
192.168.2.0 (компа)	255.255.255.0	192.168.2.5	192.168.2.5
224.0.0.0(многоадр рассылка)	255.255.255.255	192.168.2.5	192.168.2.5
Адрес сети	Маска	Адрес шлюза	IP адрес сист кот служит для отправ пакетов на IP	Метрика маршр (кол-во маршр-в от должен пройти пакет) кол-во транзитов Hop

Протоколы маршр-ии

Для автоматич-го построения таблиц марш-ии маршр-ры обмениваются информ-ей о топологии составной сети в соответствии со специальным служебным протоколом. Протоколы этого типа назыв протоколами маршр-ии (RIP, OSPF).

С помощью протоколов маршр-ии маршр-ры сост карту связей сети. На основ этой информации для каждого номера сети принимается решение о том, какому следующему маршр-ру надо передавать пакеты, направляемые в эту сеть, чтобы маршрут оказался рациональным. Результат этих решений заносится в табл маршр-ии.

Протоколы маршр-ии могут быть построены на основе разных алгоритмов.

Одношаговый алгоритм.

При выборе рационального маршрута определялся только следующий маршр-р, а не вся последовательность маршр-в.

Делятся в зависимости от способа формир табл маршр-ии:

· Алгоритм фиксированной маршрутизации – все записи в табл марш-ии явл статическими и админ сам решает, на какие Маршрутизаторы надо передавать пакеты с теми или иными адресами (route);

· Алгоритмы простой маршр-ии:

o Случайная маршр-ия, когда прибывший пакет посылается в первом попавшем случ направлении, кроме исходного;

o Лавинная маршр-ия, когда пакет широковещательно посылается по всем возможным направлениям, кроме исх;

o Маршрутизация по предыдущему опыту, когда выбор маршрута осущ-ся по таблице, но таблица строится по принципу моста путем анализа адресных полей пакетов, появляющихся на входных портах.

· Алгоритм адаптивной (динамической) маршр-ии. Алгоритм обеспечивает автоматич обновление табл марш-ии после изменения конф сети. Протоколы построенные на основе адаптивных алгоритмов, позволяют всем маршр-ам собирать инфор-ию о топологии связей в сети, оперативно отрабатывая все изменения конфигур-ии связей. В табл маршр-ии обычно имеется информ-ия об интервале времени (TTL), в теч кот-о данный маршрут будет оставаться действительным.

Адаптивные протоколы обмена маршр-ой инф-ей, применяемые в настоящее время в вычислительных сетях, в свою очередь делятся на 2 группы, каждая из кот-х связана с одним из след типов алгоритмов:

o Дистанционно-векторные алгоритмы, каждый маршр-р периодически и широковещательно рассылает по сети вектор, компонентами кот-о являются расстояния (число хопов) от данного маршр-ра до всех известных ему сетей. В конце, концов каждый маршр-р узнает информацию обо всех имеющихся в интерсети сетях и о расстоянии до них ч/з соседние маршр-ры.

Наиболее распространенным протоколом, основанном на данном алгоритме, явл протокол RIP, кот-й распростр в 2ух версиях RIP IP – работ-ий с прот IP и RIP IPX – IPX.

o Алгоритм состояния связей обеспечив каждый маршр-р информ-ей, достаточной для построения точного графа связей сети. Все маршр-ы работают на основе одинаковых графов. Широковещ-ая рассылка использ только при изменении состояния связей. Вершинами графа явл-ся маршр-ры, так и объед-ые ими сети. Маршр-ры периодически обмениваются короткими сообщениями HELLO. Протоколами основанными на алгоритме состояния связей, явл-ся протоколы OSPF стека TCP/IP.

Многошаговый алгоритм – маршрутизация от источника.

Узел – источник задает в отправляемом пакете полный маршрут его следования ч/з все промежуточные маршр-ры. (ускоряет прохождение пакета, разгружает сеть)