ЛВС мають властивість переростати початкові проекти. З ростом компаній зростають і ЛВС. Зміна профілю діяльності або організації роботи компанії можуть зажадати переконфігурації мережі. Це стає очевидним, коли:
- документи неприпустимо довго стоять в черзі на мережевий принтер;
- збільшився час очікування відповіді на запит до мережевої БД;
- змінилися вимоги щодо захисту інформації та т. д.
Мережі не можуть розширюватися за рахунок простого додавання робочих станцій і прокладки кабелю. Будь-яка топологія або архітектура має свої обмеження. Однак існують пристрої, які дозволяють:
- сегментувати ЛВС так, що кожен сегмент стане самостійною ЛВС;
- об'єднувати дві ЛВС в одну;
- підключати ЛВС до інших мереж для об'єднання їх в інтернет.
До таких пристроїв відносяться: репітери, мости, маршрутизатори, мости-маршрутизатори і шлюзи.
Це пристрої, які приймають затухаючий сигнал з одного сегмента мережі, відновлюють його і передають в наступний сегмент, ніж підвищують дальність передачі сигналів між окремими вузлами мережі. Репітери передають весь трафік в обох напрямках і працюють на фізичному рівні моделі OSI (рис. 8.1).
Це означає, що кожен сегмент повинен використовувати однакові: формати пакетів, протоколи та методи доступу. Тобто, за допомогою репитера можна об'єднати в єдину мережу два сегмента Ethernet і неможливо Ethernet і Token Ring.
Мал. 8.1. Підключення репитера в ЛВС.
Однак репітери дозволяють з'єднувати два сегмента, які використовують різні фізичні середовища передачі сигналів (кабель-оптика, кабель - вита пара, кручена пара - WiFi і т. Д.). Деякі багатопортові репітери працюють як багатопортові концентратори, що з'єднують різні типи кабелів.
Застосування репітерів виправдано в тих випадках, коли потрібно подолати обмеження по довжині сегмента або за кількістю робочих станцій. Причому жоден із сегментів мережі не генерує підвищеного трафіку, а вартість ЛВС - головний фактор. Пов'язано це з тим, що репітери не виконують функцій ізоляції і фільтрації:
- Так, передаючи з сегмента в сегмент кожен біт даних, вони будуть передавати і спотворені пакети, і пакети, які не призначені цього сегменту. В результаті проблеми одного сегмента позначаться і на інших. Тобто застосування репітерів не забезпечує функцію ізоляції сегментів.
- Крім того, репітери будуть поширювати по мережі все широкомовні пакети. І якщо пристрій не відповідає на всі пакети або пакети постійно намагаються досягти пристроїв, які ніколи не відкликаються, то продуктивність мережі падає, т. Е. Репітери не здійснюють фільтрацію сигналів.
Міст - це пристрій комплексування ЛВС. Ці пристрої, як і репітери, можуть збільшувати розмір мережі і кількість РС в ній, а також дозволяють з'єднувати між собою різнорідні середовища передачі даних. Однак принциповим їх відмінністю є те, що вони працюють на канальному рівні моделі OSI, тобто на більш високому рівні ніж репітери. Це сприяє тому, що вони можуть враховувати більше особливостей переданих по мережі даних, дозволяючи при цьому:
- відновлювати форму сигналів, але роблячи це на рівні пакетів;
- з'єднувати різнорідні сегменти мережі (наприклад, Ethernet і Token Ring) і переносити між ними пакети;
- підвищити продуктивність, ефективність, безпеку і надійність мереж (що буде розглянуто нижче).
Мал. 8.2. Приклад комплексування сегментів ЛОМ з використанням мостів.
Мости дозволяють збільшити дальність охоплення мережі, працюючи в якості повторителей. При цьому допускається каскадне з'єднання ЛВС через мости. Причому ці ЛВС можуть бути різнорідні.
Мал. 8.3. Використання двох віддалених мостів.
При цьому у разі встановлення з'єднання двох кабельних сегментів ЛОМ використовують тільки один локальний міст, то в великих мережах доводиться використовувати два віддалених моста, підключених через синхронні модеми до виділеного каналу зв'язку (рис. 8.3).
Маршрутизатор - це пристрій для з'єднання мереж, що використовують різні архітектури та протоколи. Працюючи на мережевому рівні моделі OSI, вони можуть:
- коммутировать і направляти пакети через кілька мереж;
- визначати найкращий шлях для їх передачі;
- обходити повільні і несправні канали;
- фільтровивать широкомовні повідомлення;
- діяти як бар'єр безпеки між мережами.
Мал. 8.4.Прімер з'єднання ЛВС з використанням маршрутизаторів.
- на основі стану каналу (в IPX);
- дистанційно-векторні (в TCP / IP);
- відкритий протокол переваги найкоротшого шляху (OSPF і TCP / IP), який обчислює маршрут з урахуванням кількості транзитів, швидкості лінії, трафіку і вартості.
Одним з найперших і простих є RIP (Routing Information Protocol) - протокол маршрутної інформації. Він був розроблений в 1969 році, як основа мереж ARPANET, базується на алгоритмі Беллмана-Форда, працює на прикладному рівні моделі OSI, використовує 520 порт UDP. Його призначення - маршрутизація в малих мережах, дозволяючи маршрутизаторам динамічно оновлювати маршрутну інформацію (напрямок і дальність в хопах), отримуючи її від сусідніх маршрутизаторів.
Максимальна кількість хопов, дозволене в RIP - 15 (метрика 16 означає «нескінченно велику метрику»). Кожен RIP-маршрутизатор за замовчуванням віщає в мережу свою повну таблицю маршрутизації раз в 30 секунд, досить сильно навантажуючи низькошвидкісні лінії зв'язку. В сучасних мережевих середовищах RIP - не найкраще рішення для вибору в якості протоколу маршрутизації, так як його можливості поступаються більш сучасним протоколам, таким як EIGRP, OSPF. Обмеження на 15 хопов не дає застосовувати його у великих мережах. Перевага цього протоколу - простота конфігурування.
Так само як і мости, маршрутизатори бувають локальними і віддаленими. За типом роботи виділяють статичні і динамічні маршрутизатори:
- Статичні вимагають, щоб адміністратор мережі вручну створював і конфігурувати таблицю маршрутизації, а також вказав кожен маршрут.
- Динамічні автоматично визначають маршрути і тому вимагають мінімальної налаштування і конфігурації. Вони складніше і дорожче, так як предпалагают постійний автоматичний обмін даними між сусідніми маршрутизаторами.
Відмінність мостів і маршрутизаторів полягає в тому, що:
Міст може розпізнати тільки один шлях між сегментами однієї мережі, а маршрутизатор з багатьох шляхів між різними мережами знаходить найкращий. В даний час стали використовуватися мости-маршрутизатори - пристрої, які поєднали в собі кращі властивості мостів і маршрутизаторів: для одних протоколів вони діють як мости, для інших - як маршрутизатори.
Шлюзи - це пристрої, які забезпечують зв'язок між різними архітектурами і середовищами. Головне їх призначення - здійснити зв'язок між ПК і середовищем міні-комп'ютерів або мейнфреймів (рис. 8.5).
Мал. 8.5. Зв'язок ЛВС з великої ЕОМ через шлюз.
Зазвичай роль шлюзів в ЛВС виконують виділені сервера, а всі інші робочі станції ЛОМ працюють з мейнфреймів також просто, як зі своїми ресурсами. Шлюз пов'язує дві системи, які використовують різні:
- комунікаційні протоколи;
- структури і формати даних;
- мови та архітектури.
Шлюзи приймають дані з одного середовища, видаляють протокольний стек і переупаковують їх в протокольний стек системи призначення. Обробляючи дані, шлюз виконує наступні операції:
- отримує дані що приходите пакетів, пропускаючи їх знизу вгору через повний стек протоколів передавальної середовища;
- знову упакувати отримані дані, пропускаючи їх зверху вниз через стек протоколів мережі призначення (рис. 8.6).
Мал. 8.6. Робота шлюзу.
В даний час поняття шлюз найбільш широко використовується для позначення поняття мережевий шлюз (англ. Gateway), а саме мережевого пристрою або програми для засобів сполучення різнорідних мереж. Основне завдання мережевого шлюзу - конвертувати протокол між мережами. Зазвичай мережеві шлюзи працюють повільніше, ніж мережеві мости, комутатори і звичайні маршрутизатори.
Мережевий шлюз - це точка мережі, яка служить виходом в іншу мережу. В мережі Інтернет вузлом або кінцевою точкою може бути або мережевий шлюз, або хост. Інтернет-користувачі і комп'ютери, які доставляють веб-сторінки користувачам - це хости, а вузли між різними мережами - це мережеві шлюзи. Наприклад, сервер, який контролює трафік між локальною мережею компанії і мережею Інтернет - це мережевий шлюз.
Додаток 1. Структура таблиці маршрутизації
У загальному випадку таблиця маршрутизації містить маршрути наступних типів: маршрут до хосту, маршрут до мережі і маршрут за замовчуванням. Нижче наведено опис цих маршрутів.
Мал. 8.7. Приклад таблиці маршрутизації.
Розглянемо як приклад кілька рядків таблиці маршрутизації хоста, наведеної на рис. 8.7.
Додаток 2. Протокол маршрутизації NAT
Мал. 8.8. Приклад використання NAT для підключення локальної мережі до Інтернету.