Ограничения, накладываемые на использование прозрачных мостов в сети

Несмотря на то, что прозрачные мосты значительно расширяют возможности построения и эффективность работы локальных сетей, имеются существенные ограничения на их применение.

Первым ограничением является слабая защита от широковещательных пакетов. Согласно алгоритму работы мост должен передавать широковещательные пакеты на все свои порты. Если какая-либо станция сети в результате некорректной работы или умышленно начнет постоянно и с высокой интенсивностью генерировать широковещательные пакеты, это приведет к затоплению (flooding) всех сегментов сети или широковещательному шторму (broadcaststorming). Единственным средством борьбы с такими ситуациями является использование в сети маршрутизаторов, то есть структуризация сети на сетевом уровне.

Другим серьезным ограничением является требование отсутствия в сети замкнутых маршрутов, или активных петель. В сети, приведенной на рис. 3.2.4 два моста включены параллельно, так что образуется замкнутый маршрут. Пусть станция А посылает в сеть кадр. Этот кадр поступит на порт 1 моста 1 и на порт 1 моста 2. Каждый мост сделает в своей таблице адресов запись о принадлежности станции-источника А к сегменту 1. Пусть адрес назначения кадра неизвестен мостам. В соответствии с алгоритмом работы мосты должны передать кадр в сегмент 2, причем доступ к передающей среде сегмента 2 они получат поочередно. Пусть первым доступ получил мост 1. Кадр, отправленный станцией А, теперь поступит на порт 2 моста 2. Мост 2 вынужден будет модифицировать свою таблицу адресов и на основании кадра, полученного от моста 1, сделать ошибочную запись о принадлежности станции А сегменту 2. Так же поступит и мост 1 при получении кадра от моста 2. После этого оба моста отправят кадр обратно в сегмент 1. В результате два кадра будут циркулировать по замкнутому маршруту навстречу друг другу, а мосты будут постоянно обновлять записи в своих адресных таблицах.

Работа моста при петлевидной конфигурации сети

Несмотря на то, что станция назначения получит предназначенный ей кадр, такая ситуация является аварийной, так как приводит к засорению сети ненужным трафиком и создает нагрузку на мосты. Чтобы исключить подобные ситуации необходимо гарантировать отсутствие в сети замкнутых маршрутов. В простых сетях это условие легко соблюсти, однако в сложных сетях вероятность непреднамеренного возникновения петли становится высокой. Кроме того, иногда в сети умышленно прокладывают избыточные резервные связи, которые включаются в работу при отказе основных. Для образования древовидной конфигурации без петель в таких сетях необходимо блокировать некоторые порты мостов. Эта задача может быть решена как вручную, так и автоматически при помощи специальных алгоритмов. Наиболее известным является алгоритм покрывающего дерева (SpanningTreeAlgorithm, STA).

Коммутаторы

Функционально коммутатор представляет собой многопортовый мост. Принцип и алгоритм работы коммутатора соответствуют изложенным выше для мостов. Отличие коммутатора от моста заключается в том, что он способен осуществлять параллельную обработку нескольких кадров и обеспечивает очень маленькое время задержки между поступлением пакета на входной порт и началом передачи пакета с выходного порта. Параллельная обработка позволяет существенно повысить производительность сети. На рис. коммутатор поддерживает одновременную передачу четырех потоков данных, каждый из которых может достигать максимальной скорости, поддерживаемой технологией канального уровня. При использовании сети Ethernet 10 Мбит/с общая производительность коммутатора, приведенного на рис. составит 40 Мбит/с.

Параллельная обработка кадров коммутатором

В работе сети далеко не всегда складывается такая благоприятная ситуация, как в случае, приведенном на рис. Очень часто нескольким компьютерам сети необходимо передать данные на один сервер (рис.). При этом на выходном порту коммутатора может образоваться очередь. При этом ограничивающим фактором в этой ситуации будет скорость работы выходного порта. В таких случаях целесообразно использовать для подключения наиболее активно работающих компьютеров более высокоскоростные порты (коммутатор, в отличие от концентратора, может поддерживать различную скорость работы своих портов).

Подключение сервера к высокоскоростному порту