Маршрутизация и топология сети
В третьем занятии предыдущей главы говорилось, что проектировщики часто разделяют сеть на несколько горизонтальных сетей, которые подключают через маршрутизаторы к магистральной сети. Такая структура сети обеспечивает эффективную маршрутизацию, ведь независимо от числа горизонтальных сетей на пути между любыми двумя компьютерами пакет пройдет не больше двух маршрутизаторов (см. рис. 1-7). Первый маршрутизатор соединяет его «домашнюю» сеть с магистральной, а второй — магистральную сеть с сетью назначения. При последовательном соединении горизонтальных сетей пакетам пришлось бы проходить через маршрутизатор при пересечении каждой сети, лежащей на пути к адресату.
Число ЛВС, на которые вы разобьете сеть, и число компьютеров в каждой из них зависит от выбранного протокола канального уровня. В зависимости от протокола ограничение на число компьютеров в одной ЛВС может быть явным либо неявным (например, в виде максимально допустимого числа концентраторов в сети). Часто в основе деления сети на ЛВС лежат географические и политические факторы. Например, если вы проектируете сеть для многоэтажного офисного здания, то удобнее всего создать на каждом этаже отдельную сеть; альтернативный вариант — создать отдельные ЛВС в каждом отделе или подразделении организации.
Другое преимущество маршрутизаторов заключается в их способности соединять сети, использующие разные протоколы канального уровня. Достигнув маршрутизатора, пакет поднимается по стеку протоколов до сетевого уровня (рис. 2-3). Маршрутизатор вырезает из пакета кадр канального уровня и обрабатывает содержащуюся внутри дейтаграмму IP. Определив место назначения дейтаграммы, маршрутизатор упаковывает ее в новый кадр канального уровня и передает дальше. Кадр, в котором пакет прибыл к маршрутизатору, и кадр, в котором пакет передан дальше, могут быть одинаковыми, но могут и отличаться. Если инфраструктура сети диктует применение различных протоколов канального уровня или типов несущей для удовлетворения потребностей различных пользователей, сети с разными протоколами можно соединить при помощи маршрутизаторов. Так можно соединить различные типы Ethernet, например горизонтальные сети
Рис. 2-3. Схема обработки сетевого трафика маршрутизатором
100Base-tx Fast Ethernet (на utp категории 5) с магистральной сетью 1000Base-sx Gigabit Ethernet (на оптоволоконном кабеле), и даже Ethernet с сетями Token Ring.
Создание глобальных сетей
Маршрутизаторы позволяют не только объединять ЛВС, но и подключать ЛВС к ГВС- каналам. Так удается соединять географически удаленные сети, и в настоящее время маршрутизаторы применяют в основном для этого. Любая сеть, соединенная с Интернетом, подключена к сети ISP через маршрутизатор, а та, в свою очередь, соединена с Интернетом через другие маршрутизаторы. Даже простой компьютер под управлением Windows, использующий общий доступ к подключению Интернета (Internet Connection Sharing, ICS), работает как маршрутизатор.
В некоторых сетях маршрутизаторы и ГВС -каналы используются для связи с географически удаленными филиалами. Например, филиал компании может быть подключен к сети штаб-квартиры через канал Т-1 (постоянное соединение через телефонные линии). Для этого к обоим концам канала Т-1 подключают маршрутизаторы (рис. 2-4), что превращает его в сеть из двух узлов, соединяющую удаленные ЛВС. Для передачи данных в другую сеть компьютер отправляет пакеты маршрутизатору, подключенному к его ЛВС. Тот передает пакеты маршрутизатору на другом конце канала Т-1, подключенному к другой сети. Этот маршрутизатор передает пакеты в ЛВС удаленного офиса.
Рис. 2-4. Удаленные сети, соединенные через ГВС при помощи маршрутизаторов
Соединить соседние ЛВС можно и без маршрутизаторов (как — будет рассказано позже), но для соединения сетей через ГВС- каналы маршрутизаторы необходимы, поскольку в ГВС и ЛВС используются разные протоколы канального уровня. Типичный ГВС- канал использует прокол канального уровня из пакета TCP/IP под названием Point-to-Point Protocol (РРР). РРР предназначен исключительно для попарного соединения узлов, поэтому, в отличие от Ethernet, в РРР -соединениях нет ни конкуренции за среду передачи, ни потребности в адресах. Издержки на управление РРР также существенно меньше по сравнению с Ethernet и Token Ring. Маршрутизаторы не только предоставляют интерфейс для ГВС, но и упаковывают дейтаграммы для передачи через сеть другого типа.