Принцип структуризации локальных сетей

Использование разделяемой среды передачи данных является эффективным решением для небольших сетей (10-30 узлов). Преимущества использования разделяемых сегментов проявляются в следующем:

· Разделяемая среда допускает увеличение размеров сети путем простого добавления новых узлов к среде передачи. Такая операция проходит прозрачно для существующих узлов и в большинстве случаев может проводиться «на лету», то есть во время работы сети.

· Отсутствие в сети какого-либо оборудования, которое способно буферизовать передаваемые кадры избавляет от проблем, связанных с переполнением буферов и потерей кадров. Логика работы сети не позволяет начать передачу кадра до тех пор, пока предыдущий кадр не будет принят.

· Простота протоколов доступа к разделяемой среде обеспечивает низкую стоимость сетевых адаптеров и сетевого оборудования.

Недостатки использования разделяемых сред передачи начинают проявляться с ростом числа узлов, подключенных к одному сегменту. Для сети из N узлов доля пропускной способности, которую получает в распоряжение каждый узел сети, реально оказывается значительно меньше 1/N. Наиболее остро это ощущается в сетях со случайным доступом (Ethernet).Количество узлов, при котором достигается указанный порог загрузки сети, зависит от сетевой активности узлов. При небольшой активности (передача текстовых данных) для сетей Ethernet этот порог может находиться на уровне 20-40 компьютеров. При передаче больших объемов мультимедийных данных это значение может быть ниже на порядок. Это говорит о том, что сеть даже средних размеров трудно построить на одном разделяемом сегменте.

Ограничение на количество компьютеров в сети, возникающие из-за использования общей среды передачи можно преодолеть, разделив сеть на несколько разделяемы сред, илисегментов. Сегменты соединяются между собой при помощи таких устройств, как мосты, коммутаторы или маршрутизаторы. В данном разделе будут рассмотрены устройства, работающие на канальном уровне стека протоколов, то есть мосты и коммутаторы. Принцип структуризации сети показан на рис. Для подключения каждого сегмента используется отдельный порт коммутатора.

Логическая сегментация сети

Поскольку после разделения общей среды каждый сегмент содержит меньшее количество компьютеров, то и условия работы в каждом сегменте будут более благоприятными. Практически уменьшение нагрузки на сеть происходит благодаря работе устройств, соединяющих сегменты. Мосты или коммутаторы, в отличие от повторителей (концентраторов), передают кадры между сегментами осмысленно, анализируя адреса источника и назначения кадра. Эта ситуация иллюстрируется на рис.

Распределение трафика между двух сегментов сети

Кадр, отправляемый любым компьютером сети, может предназначаться либо компьютеру в том же сегменте, либо в другом. При этом кадры первого типа образуют внутрисегментный трафик, кадры второго типа – межсегментный трафик. Кадр покинет сегмент отправителя и будет передан в другой сегмент только в том случае, если это необходимо. Практически загрузка сети уменьшится за счет того, что каждый сегмент будет освобожден от внутрисегментного трафика других сегментов.

Очевидно, что эффект от логической сегментации будет тем выше, чем больше доля внутрисегментного трафика. Таким образом, при проектировании логической структуры сети необходимо учитывать назначение каждого компьютера и особенности его работы с сетью. Целесообразно объединять в одном сегменте те компьютеры, которые интенсивно взаимодействуют друг с другом. Часто логическую структуру сети проектируют в соответствии со структурой предприятия. При этом в один сегмент можно поместить, например, группу рабочих станций отдела и сервер базы данных, с которой работают сотрудники отдела.

Помимо снижения нагрузки на сеть разбиение сети на логические сегменты дает еще некоторые дополнительные преимущества. Администратор может легко изолировать один сегмент от другого, запретив передачу кадров между ними. Таким образом, разбиение сети на сегменты может осуществляться в целях безопасности. Более того, современные коммутаторы обычно являются многофункциональными устройствами и позволяют выполнять операции фильтрации или продвижения пакетов не только на основании физических адресов, но и на основании информации протоколов более высоких уровней. Это дает возможность разрешать или запрещать работу отдельных протоколов для отдельных компьютеров сети. Все эти средства делают логическую структуризацию одним из основных средств управления работой сети.