«Локальные сети. Полное руководство. Перевод с английского Криста Андэрсон с Марком Минаси Локальные сети. Полное руководство: Пер. - К.: ВЕК+, М.: ЭНТРОП, с англ.-СПб.: КОРОНА принт, 1999.— 624 с., ил. ISBN ...»

Итак, вы обновляете систему определения имен, а затем, работая "изнутри", распространяете IPv6 по всей сети, причем по ходу процесса обеспечиваете совместимость протоколов.

Поддержка нескольких стеков транспортных протоколов Теперь, по прочтении главы, вам должны быть очевидны два момента. Во-первых, идеального сетевого протокола не существует. Во-вторых, весьма вероятно, вам понадобится использовать все три протокола (NetBEUI, IPX/SPX и TCP/IP), причем каждый по особой причине — к счастью, это возможно. Поддержка множества транспортных протоколов является немалой ценностью современной сетевой модели (рис. 3. 7).

Можно заметить, что в клиентный компьютер загружено четыре транспортных протокола, в то время как на сервере загружен единственный. Это бывает в том случае, если клиентный компьютер одновременно связан с несколькими серверами. Стек протоколов IPX может обеспечивать связь с серверами Novell, стек TCP/IP — с сервером Internet, а протокол NetBEUI используют для локального доступа к компьютерам с операционными системами Microsoft. Каждый транспортный протокол привязан к драйверам и редиректору, установленным на каждом компьютере. Как указывалось ранее, в разделе "Интерфейсы сетевых компоновок", порядок компоновки различных протоколов можно изменять.

Таким образом, при соединении с серверами NetWare в первую очередь будет использован протокол IPX/SPX (или совместимый с ним); а при соединении с Internet - протокол TCP/IP.

Выводы Чтобы передать данные по компьютерной сети, вам необходимо не только оборудование, но и сетевое программное обеспечение.

Редиректор, гарантирующий отправление запроса драйверу соответствующей файловой системы для получения с ее помощью доступа через сеть.

Сетевая файловая система, предназначенная в данном случае для отображения дискового пространства.

Сетевой драйвер, позволяющий операционной системе установить связь с сетевой платой.

Сетевой транспортный протокол, обеспечивающий пакетирование и I отправление информации по адресу назначения через сеть.

Каждая часть сетевого программного обеспечения обособлена, что придает системе гибкость и упрощает при необходимости замену (обновление) отдельных компонент.

Тем не менее, все части жизненно важны для установления надежной связи между компьютерами. В предыдущих главах большое внимание уделялось подробностям сетевых соединений. Вы получили начальные сведения о тех из них, которые понадобятся в дальнейшем. В следующей главе я расскажу, как собрать все это вместе, чтобы создать локальную сеть.

Упражнение 1. Посмотрите на рисунок, приведенный ниже. Какие транспортные протоколы, из числа обсуждавшихся в этой главе, можно использовать для отсылки данных от PC А к PC D? Если есть ограничения, то какие?

2. Допустим, один компьютер работает под управлением Windows 98, а второй — DOS. Следует ли использовать на каждом компьютере сетевые драйверы ODI или NDIS. Или это не имеет значения?

3. В каком транспортном протоколе, упомянутом в этой главе, используют шлюз по умолчанию (default gateway)?

4. Адреса IPv4 имеют длину бит, а адреса IPv6 _ бит.

5. Какая часть сетевого программного обеспечения управляет запросами данных с сетевых дисков с приложениями?

6. Средство API, используемое для установки связи между клиентной и серверной программами, называют.

7. Что такое монолитный драйвер устройства?

Глава Установка Сетевых плат и кабелей На протяжении трех глав обсуждались теоретические вопросы. Вам же, вероятно, не терпится запачкать себе руки. Наконец в этой главе рассматривается установка сетевых плат и кабелей сети, которая объединит ваши компьютеры.

Подготовка к прокладке кабелей Большинство вопросов, которые я хочу обсудить, касаются подготовки к приему представителей фирмы-подрядчика и всего того, что вам необходимо знать о физической установке сети до начала прокладки кабелей. Это отнюдь не полное руководство по монтажу и прокладке кабелей. Во-первых, для этого здесь не хватит места. Во-вторых, трудно создать такие инструкции, если не известна среда, в которой будет прокладываться кабель. В-третьих, сложную кабельную разводку обычно выполняют специалисты. Поэтому я собираюсь обсудить только основные вопросы, чтобы вы могли самостоятельно выполнять простейшие работы по прокладке кабелей или квалифицированно присматривать за нанятыми специалистами. Изучив эту главу, вы сможете объяснить монтерам, чего вы от них хотите. Такие работы стоят недешево, во время их проведения будет "щелкать счетчик", поэтому подготовьтесь к ней как можно лучше.

Разработка перспективного плана Вот самый очевидный совет (которым обычно пренебрегают): думайте не о сегодняшних нуждах, а о том, что вам понадобится через 5 или 10 лет. Прокладка кабеля в здании не такая уж простая работа, чтобы выполнять ее дважды. Поэтому разработайте перспективный план.

Во-первых, изучите обстановку. Поднимите синьки с планировкой здания и внимательно просмотрите их. Где проходят кабельные каналы? Где проложены электрические провода и как они экранированы? Какие сюрпризы вас ожидают? К какому классу с точки зрения пожарной безопасности относятся помещения? Где можно обойтись кабелем в поливинилхлоридной оболочке, а где следует воспользоваться специальным кабелем?

Используйте кабель с максимальной пропускной способностью в пределах ваших возможностей. Пусть даже сейчас он не нужен. Однако весьма вероятно, что рано или поздно такой кабель пригодится, например, тогда, когда ваша фирма начнет использовать настольные базы данных, видеоклипы и тому подобное. Купите, если можете, кабель категории 5 на Мбит/с или даже оптоволоконный — впоследствии вы сэкономите немало средств, избежав повторной прокладки кабелей.

Предусмотрите резервы Никогда не планируйте закупку кабеля "в обрез". Напротив, предусмотрите некоторый его запас. Во-первых, он понадобится просто потому, что вы не сможете громоздить компьютеры один на другой для подключения к сети. Если сеть имеет физическую шинную топологию, вам понадобится примерно через каждые 10 футов делать отводы для подключения компьютеров.

Совет Коаксиальные кабели некоторых типов выпускают с отметками через каждые 10 футов. Это очень удобно, поскольку позволит вам точнее определить, на каком расстоянии следует делать подключения.

Кроме того, запас никогда не помешает. Если кабель закуплен точно в соответствии с вашими нуждами, рано или поздно какой-нибудь агрессивный пользователь захочет передвинуть компьютер на пять футов влево. Если не предусмотреть этого сразу, ваша сеть разрушится. Прокладывая кабель по потолку или полу, оставьте несколько петель (2—3 м для магистрального кабеля) в каждом углу помещения либо у двери, или в любом приметном месте здания, чтобы впоследствии их можно было найти. Закрепите петли изолентой (electrical tape), чтобы они имели аккуратный вид и не мешали работе. Когда вам понадобится удлинить кабель, вы сможете ими воспользоваться. В противном случае вам придется наращивать кабель самостоятельно либо приглашать для этого монтера. Как правило, подрядчики оценивают стоимость работы не по длине проложенного кабеля, а по числу отводов (terminations). Наращивание кабеля означает оплату двух бесполезных разъемов, которые нужны только для удлинения, что можно было бы запланировать с самого начала. Точно так же, прокладывая отводы от магистрали или концентратора, оставьте про запас 3—5 м, с тем, чтобы впоследствии при необходимости можно было переставить компьютер.

Предупреждение Если вы просчитались при планировании и теперь вам необходимо удлинить кабель, его следует наращивать, а не пытаться вытянуть. Вытягивание может повредить кабель, особенно многожильный, а поврежденный кабель в значительно большей степени подвержен внешним помехам.

Чтобы сделать комнату более свободной, используйте также кабельные каналы (conduit). В крупных сетях с высоким уровнем защиты нередко создается центральная магистраль (central backbone), проходящая по широкому кабельному каналу, от которого ответвляются кабельные каналы меньшего размера. Такая конфигурация стоит очень дорого, а крупногабаритные отводы удорожают ее еще больше. Тем не менее, обязательно предусмотрите установку кабельных каналов большего размера, пусть даже сейчас это и не нужно. Например, если увеличение ширины канала на 1/2 дюйма позволяет сделать два отвода от центральной магистрали, увеличьте ширину на 3/4 дюйма, что позволит при необходимости дополнительно проложить 3—4 отвода. Даже если сейчас это кажется слишком дорогим, в будущем такая возможность наращивания сети сохранит вам немалые средства, избавив от прокладки новых кабельных каналов и "выброса на слом" уже оплаченной проводки.

Точность расчетов Не забывайте ни на секунду, что после прокладки кабеля вам придется работать с ним. Поэтому по возможности облегчите к нему доступ. например, если кабель планируГлава 4. Установка сетевых карт и кабелей ется прокладывать по потолку, вы можете попробовать проложить его прямо по полу, поскольку это менее трудоемко. Действительно, поначалу это так. Однако впоследствии вам вряд ли понравится спотыкаться о кабель, лежащий на полу. Чтобы избежать этого, Прикрепите кабель к чему-нибудь вроде креплений каркаса подвесного Потолка. Для этой цели выпускают специальные крепления, но можно использовать обычную изоленту. Кроме того, можно прикрепить кабели к Трубопроводам системы кондиционирования или отопления.

Если вы оставили все кабели на "полу" (т. е. наверху) подвесного потолка, то, по крайней мере, свяжите их в пучки, чтобы они находились вместе. Тогда, если понадобится убрать их, вам достаточно будет удалить единственный пучок, а не шесть различных кабелей, перепутанных друг с другом.

Примечание Отнюдь не все подвесные потолки выдерживают вес кабельной разводки, так что, возможно, вам придется прикрепить их к каким-либо опорам или вентиляционным каналам.

Прокладка кабелей под полом тоже требует планирования. Опять-таки, прокладывайте кабели аккуратно, чтобы их можно было легко найти. Если вам позволяют средства, проложите кабели в специальных туннелях, чтобы они оставались в одном и том же месте.

Кроме того, постарайтесь проложить кабели так, чтобы к ним можно было добраться после расстановки мебели в помещении. Может показаться, что удобнее всего проложить кабели вдоль стены. Однако весьма вероятно, что там будут расставлены шкафы или очень тяжелые столы. Лучше всего использовать середину комнаты — маловероятно, что в ней расставят мебель.

Если вы прокладываете кабели поверх пола, то требования несколько иные. В этом случае предпочтительно прокладывать именно вдоль стен и подальше от прохода. Тогда на них не будут слишком часто наступать проходящие мимо служащие, нанося вред себе и сети. Кроме того, менее вероятно и повреждение сети излишне старательной уборкой помещения. Прикрепите кабели как можно тщательнее — тогда они не перепутаются, и люди не будут спотыкаться.

И, наконец, снабдите все надписями. Во время аварии необходимо знать, куда идет каждый кабель. Иначе вы когда-нибудь увидите такую сцену: "Вася (или Джон), когда я крикну "Давай!", дерни кабель, чтобы я смог найти нужный конец!". Как правило, далее следует: "Не, это не тот... Когда крикну, дергай следующий... ".

Чтобы избежать подобных сцен, можно пометить концы кабелей разноцветной изолентой либо приклеить к ним небольшие бирки с номерами, либо (если у вас бездонный карман) использовать разноцветные кабели. Это поможет вам узнать, какой кабель вы держите в руках, а какой тянете, когда работаете, согнувшись в три погибели под потолком. Я не рекомендую использовать надписи от руки, поскольку иногда их трудно разобрать. Но если только вы прокладываете не слишком сложную кабельную систему, которая требует подробного описания, лучше всего используйте условные обозначения. Вы можете распознать их с первого взгляда, без расшифровки чьего-нибудь неразборчивого почерка либо вращения кабеля, чтобы прочесть всю надпись. Помните также и еще об одном: около 10 % мужчин не могут отличить красный цвет от зеленого. Поэтому рекомендуем избегать использования зеленого или красного кабелей.

Совет Поместите описания кодов кабелей на видном месте, чтобы сотрудники могли разобраться в них, даже если вас нет в офисе.

Другие проблемы Наконец, продумайте, что еще будет находиться в том месте, где проходит ваш сетевой кабель. Если вокруг расположено множество устройств, генерирующих помехи, применяйте кабель с дополнительным экранированием, такой как коаксиальный или STP, или, лучше всего, оптоволоконный, совершенно нечувствительный к RFI.

Совет Флуоресцентные лампы генерируют значительные EMI, поэтому не прокладывайте кабели непосредственно над ними.

Если в помещении уже проведена электропроводка, не прокладывайте сетевые кабели параллельно ей, особенно вблизи крупных пучков проводов, ведущих к щитку электропитания. Если после установки сети начнется прокладка нового кабеля электропитания, вы можете избежать проблем с помехами, используя бронированный кабель (в металлической оболочке) вместо обычного в пластиковой оболочке. Опять-таки, поначалу это влетит в копеечку, но впоследствии такая предосторожность сбережет ваши деньги.

Что следует выяснить заранее Я рассказала о некоторых специфических проблемах, о которых следует знать перед прокладкой кабелей. Ниже приведено несколько вопросов, которые вы должны выяснить вместе с вашим подрядчиком. Это нужно вделать с самого начала, и вы сбережете немало времени, денег и избавитесь от головной боли.

Есть ли у вас кабельные каналы? Во многих зданиях предусмотрены встроенные в стены и потолки ниши (каналы), в которых вы можете проложить кабель. Часто в этих кабельных каналах предусмотрена специальная защита. Это также означает, что вы сможете использовать дешевый кабель в поливинилхлоридной оболочке.

Как вы проверяете ваши кабели? Вам необходимо знать точный метод тестирования кабелей после их прокладки. В этом следует больше полагаться на здравый смысл.

(Помните, однако, что здравый смысл иногда подводит. ) Потребуйте письменное описание метода проверки и убедитесь, что полностью его понимаете.

Как вы документируете ваши действия? Убедитесь, что кабельная система документирована, а кабели помечены в соответствии со стандартом, принятым в вашей фирме.

Если же ваша фирма не использует внутренние стандарты подобного рода, то вы должны их принять. А также должны Выть уверены, что понимаете систему маркировки кабелей.

Поэтому я рекомендую, чтобы стандарт на маркировку устанавливала ваша фирма, а не подрядчик.

Каковы условия ремонта кабельной сети? Потребуйте от подрядчика прибытия по вызову на место ремонта не более чем через 24 часа. Многие подрядчики согласятся с этим, имея в виду ответ по телефону, но не реальное прибытие на место (которое в действительности может затянуться на неделю). Вам, однако, нужно не это: компьютерные проблемы с кабельной разводкой требуют немедленного решения.

Есть ли у подрядчика не менее трех рекомендаций местных фирм? Вы должны получить от подрядчика не менее трех рекомендаций от местных фирм, чтобы воочию убедиться в качестве его работы и документирования. Большинство фирм не откажут в просьбе посмотреть на их кабельные системы, если они довольны проделанной работой.

Не забудьте и вы в дальнейшем отплатить любезным согласием на просьбу потенциальных клиентов вашего подрядчика осмотреть вашу квалифицированно спроектированную и установленную кабельную разводку.

Соблюдаете ли вы строительные нормативы и требования пожарной охраны?

Чтобы гарантировать безопасность служащих, соблюдайте местные строительные нормы и требования пожарной безопасности. Необходимо выбрать подрядчика, который может на практике показать, что хорошо знаком с местными правилами. Если у вас возникли сомнения, проконсультируйтесь сами с местными властями.

Должны ли вы извещать о своих планах других обитателей здания и окрестностей? Возможно, вам следует проконсультироваться с прочими обитателями вашего здания и убедиться, что установка кабельной системы не помешает их работе. Это не столько обязанность, сколько правила приличия. Нередко администрация здания сама извещает его обитателей.

Каков гарантийный срок работы кабельной системы? Узнайте у подрядчика гарантийный срок на выполненные работы и самих кабелей. Желательно заключить, по крайней мере, годичный контракт на обслуживание. Разумная сумма контракта на годичное обслуживание не должна превышать 12 процентов общей стоимости работ.

Беспроводные сети Подготовка к развертыванию беспроводной сети (или, вероятнее, беспроводной части сети) мало отличается от подготовки прокладки проводной сети. Вы точно так же должны проанализировать окружающие факторы и методы передачи данных из пункта А в пункт В.

В локальных сетях используют два типа беспроводных сетей. Чаще всего используют радиочастотные (RF) беспроводные сети, которые позволяют соединять компьютеры и серверы на огромной территории. Однако скорость передачи данных по таким сетям невелика (около 1 Мбит/с). В специализированных устройствах, таких как беспроводные принтеры или клавиатуры используется инфракрасная (IR) связь, позволяющая создавать высокоскоростные соединения на небольших расстояниях.

Наиболее значительной проблемой беспроводных сетей, с которой вам, вероятно, придется столкнуться, будут помехи. В инфракрасной связи используются чрезвычайно высокие частоты, поэтому, чтобы использовать ее, отправитель и получатель должны находиться рядом — в зоне прямой видимости. Если вы не протянете прямую "нитку" между принимающим и передающим устройствами, они не смогут связаться. Поэтому, если вы приобрели IR-принтер, желательно поставить его в таком месте, где пользователи портативных компьютеров с IR-портом могли бы получать к нему беспрепятственный доступ, а это значит, что другие люди не должны ходить между этими устройствами.

Примечание Как указано в гл. 1, рабочая частота определяет количество данных, которые можно передать в течение заданного промежутка времени. При этом высокочастотные системы связи более чувствительны к помехам, чем низкочастотные.

RF-устройства в меньшей степени чувствительны к помехам, поскольку используемые в них низкочастотные (по сравнению с инфракрасными системами) сигналы в большей или меньшей степени способны огибать препятствия и, следовательно, не блокируются ими. По этой причине радиус действия IR-устройств ограничен комнатой, в которой они установлены, в то время как RF-устройства можно устанавливать на расстоянии 300— 500 футов (100—150 м) от источника в пределах помещения и 800—1000 футов (250— м) - вне помещения. Сигналы ослабляются толстыми стенами и металлическими барьерами, но в прочих отношениях они неуязвимы.

Установка и конфигурирование сетевых плат Итак, кабели проложены. Теперь можно их к чему-нибудь присоединить. Если вы не знакомы с монтажом и конфигурированием кабельной сети, продолжайте читать далее и узнайте о том, как в компьютер устанавливается сетевая плата, как затем она конфигурируется для работы с другими сетевыми платами, если они там уже есть.

Установка сетевых плат Если у вас есть хотя бы небольшой опыт установки в компьютер «пличных плат, техника установки сетевых плат для вас не будет неожиданной. Выключите компьютер, наденьте антистатический браслет, снимите крышку с корпуса компьютера и найдите на материнской плате свободный слот, соответствующий типу сетевой платы.

Совет По возможности, выберите слот, рядом с которым нет другой платы - это улучшит вентиляцию корпуса компьютера.

Если для установки новой платы необходимо сначала вынуть старую плату, выполните следующие действия.

1. Убедитесь, что от извлекаемой платы отсоединены все внешние кабели.

2. Открутите небольшие винты, соединяющие металлическую планку платы с корпусом компьютера, и отложите их в сторону.

Совет Для хранения винтиков я использую коробку для яиц. Она превосходно подходит для этой цели - дешевая, удобная, в ней множество небольших гнезд, куда можно складывать винты разного размера. Кроме того, ее можно закрыть, и если вы уроните коробку со стола, винтики не разлетятся по всей комнате. Единственный недостаток заключается в том, что кто-либо (из благих побуждений), не разобравшись, зачем тут кругом лежат эти коробки, может выбросить их в мусор.

3. Осторожно потяните плату обеими руками, слегка раскачивая вперед и назад, чтобы высвободить ее из слота. Это требует некоторых усилий, однако если плата не выходит легко, остановитесь и убедитесь, что действительно отсоединили металлическую планку платы от корпуса компьютера.

4. Отложите снятую плату. Если вы планируете использовать ее впоследствии, то поместите плату в собственную упаковочную коробку (если она сохранилась). Не каГлава 4. Установка сетевых карт и кабелей сайтесь позолоченных контактов платы пальцами: потожировые выделения на вашей коже способствуют коррозии даже золотого покрытия и таким образом, ухудшают качество контактов платы.

Установка платы — почти такой же процесс, только выполняется в обратном порядке.

1. Отключите компьютер и снимите с корпуса крышку.

2. Извлеките плату из упаковки, стараясь не касаться руками позолоченных контактов.

3. Найдите на материнской плате свободный слот, соответствующий шине, для которой предназначена плата. Для плат ISA используют слот ISA, a для PCI - слот PCI.

Примечание Вероятнее всего, вам придется работать с платами ISA и PCI. Платы МСА и EISA встречаются редко. Маловероятно, что вам встретятся сетевые платы, рассчитанные на шины подобного типа. Иногда встречаются EISA, но это бывает еще реже.

4. Отвинтите на задней панели компьютера заглушку, закрывающую щель свободного слота, и отложите заглушку и винты в сторону. Возможно, заглушка понадобится впоследствии, а винты мы вскоре используем.

5. Приставьте сетевую плату к слоту материнской платы и осторожно, но в то же время с усилием, нажмите на нее так, чтобы плата плотно вошла в слот. Возможно, для этого понадобится значительное усилие, величина которого, если у вас нет навыка установки плат, вызывает некоторые опасения. Если вы правильно выбрали слот и вставляете плату точно в него, то плата должна надежно в нем зафиксироваться.

6. Используя винты, отложенные ранее (п. 4), привинтите планку платы к небольшим отверстиям в корпусе, чтобы зафиксировать ее. Если плата вставлена правильно, это действие практически не изменит ее положения, однако предохранит плату от перекосов или расшатывания.

7. Наденьте крышку на корпус и, если кабели уже подведены, соедините их с платой.

Установка драйверов сетевых плат Процесс установки драйверов плат зависит от операционной системы. Подобно всем дополнительным платам, сетевые платы поступают вместе с диском (дискетой или CDROM), содержащим нужные драйверы. Для правильной установки этих драйверов следуйте инструкциям, которые прилагаются к сетевой плате. Процесс установки, как правило, инициируется достаточно простыми операциями, наподобие запуска программы INSTALL с устройства А:. В такого рода установочных программах используется интерфейс, подобный приведенному на рис. 4. 1.

Совет Драйверы плат могут входить и в состав операционной системы, однако если операционная система установлена более года назад, то с сетевой платой, вероятно, поступят более новые драйверы.

В состав новейших версий операционных систем могут входить драйверы плат. Их загружают, используя интерфейс самой операционной системы. Например, в Windows95/98 есть мастер установки нового оборудования (Add New Hardware Wizard), который используют для обнаружения платы и автоматической загрузки нужного драйвера. В то же время, вы по-прежнему можете загружать драйверы с гибкого диска, если там записана новая или оптимизированная для данной платы версия. Рассмотрим, например, сетевую плату 3Com EtherLink III NIC, описанную в предыдущем примере (рис. 4. 1). Если плата устанавливается для использования в среде операционной системы Windows NT, то использовать драйверы, входящие в состав операционной системы, нежелательно. Вместо этого следует вручную выбрать тип платы и установить драйвер с гибкого диска. Если же вы не знаете, как поступить, ознакомьтесь с документацией, прилагаемой к сетевой плате, либо поищите ее на Web-узле производителя.

Раз уж разговор пошел о Web-узлах, то учтите: имея доступ к Internet, вам нет нужды использовать драйверы, находящиеся на прилагаемом к плате гибком диске или входящие в состав операционной системы, — скорее всего, они уже устарели. Вместо этого войдите в Web-узел производителя сетевой платы и найдите раздел, относящийся к загрузке программного обеспечения. Выберите тип и модель вашей платы. Чаще всего откроется страница, подобная показанной на рис. 4. 2. С нее можно перейти к загрузочным страницам данной модели платы.

Сейчас, когда вы читаете эту книгу, драйверы, выпущенные в феврале 1998 г., уже устарели. Тем не менее, сравнив их с драйверами, записанными на гибкий диск в 1993 г., вы сможете оценить преимущества обращения к Web- или FTP-узлам за новейшими версиями драйверов плат. (Учтите также, что плата была куплена в 1996 г, когда драйверы уже устарели.) Совет Наш совет по загрузке драйверов через Internet применим не только к сетевым платам, но и к любым устанавливаемым устройствам. Разумеется, не все драйверы часто обновляются, однако в целом это дело стоящее.

Конфигурирование ресурсов платы Во многом физическая установка платы — простейшая задача: вы вставляете ее и система готова продолжать работу. Конфигурирование же сетевой платы — совершенно особое дело. В гл. 3 рассмотрены логические адреса, используемые платами. Кроме того, отмечено, почему эти адреса должны быть уникальными во всей сети. Все это, однако, несложно. Сложность заключается в обеспечении гарантированного доступа сетевой платы к процессору, а также места для хранения ее данных, ожидающих обработки процессором.

Иными словами, сетевая плата должна иметь собственное прерывание, адрес буфера ввода/вывода и (изредка) каналы DMA.

Совет В современных платах значения прерываний, буферов ввода/вывода и DMA задаются либо программным путем, либо программой SETUP, либо автоматически определяются операционной системой. В платах старых образцов некоторые установки следует выполнять с помощью перемычек или переключателей, расположенных на самой плате. Поэтому до установки платы в машину, определите метод конфигурирования платы: программный или аппаратный.

Если вам знакомы эти термины, то можете пропустить несколько следующих страниц. На них я собираюсь объяснить, что означают установки и зачем они нужны.

Совет Если вы используете только платы PCI, а ваша операционная система поддерживает стандарт Plug-and-Play (подключи-и-работай), то можно не беспокоиться о проблемах конфигурирования, рассматриваемых далее в этой главе. Платы PCI поддерживают стандарт Plug-andPlay, т. е. конфигурируются автоматически. Они используют те же ресурсы, которые здесь описываются, - просто вам не придется конфигурировать их вручную.

Привлечение внимания процессора - запросы прерывания Сетевая плата предназначена для передачи и приема информации. И в то же время, она ничего не может с ней сделать. Все "перемалывание" чисел, передача их в основную память или манипулирование данными должно осуществляться процессором.

Это, конечно, прекрасно, однако все остальные устройства внутри компьютера, а также подсоединенные к нему — клавиатура, жесткий диск, видеоплата, звуковая плата и т. п. — тоже конкурируют за доступ к процессору. Периферийные устройства могут получить доступ к CPU одним из двух методов. Первый: каждые несколько миллисекунд (тысячных долей секунды) процессор может обратиться к сетевой плате и спросить: "Прошу прощения, мистер NIC, нет ли у вас информации, которую необходимо обработать?". Этот метод периодического "обращения" к плате, установленной в системе, называется опросом (polling). Его работа показана на рис. 4.3.

Так все это работает, и, действительно, некоторые устаревшие сетевые платы требуют, чтобы процессор опросил их для определения их статуса. Недостаток метода заключается в том, что такой процесс крайне неэффективен. Если бы процессор работал подобным образом, ему приходилось бы постоянно прекращать обработку данных, только для того, чтобы запросить у сетевой платы информацию, которой у нее может и не быть. Это привело бы к значительной бесполезной трате времени работы процессора, особенно, если в компьютере установлено множество других устройств, которые также необходимо опросить. Если в компьютере используется только метод опроса, может случиться так, что процессор фактически будет затрачивать все свое время на переходы между устройствами и выполнение запросов: "У вас есть что-нибудь для меня?". Это не оставит, ему времени на обработку Данных, для чего, собственно говоря, и предназначен процессор.

В современных системах чаще используют альтернативный метод: прерывание (interrupt). Если у сетевой платы есть пакеты, которые ожидают обработки (рис. 4. 4), то они сохраняются в памяти сетевой платы. Когда пакет прибывает в "зал ожидания", т. e. в память сетевой платы, она подходит к процессору, хлопает его по плечу и говорит: "Прошу прощения, мистер процессор, но в памяти мистера NIC есть некоторая информация. Когда вы улучите момент, прервите, пожалуйста, вашу работу и обработайте эту информацию или передайте ее в основную память". То, что делает сейчас сетевая плата, называют запросом прерывания (interrupt request).

Получив запрос, процессор продолжает работать. Однако, улучив момент, он обращается к плате и начинает обработку информации или перемещает её из буфера платы в основную память.

Вам трудно представить все это? Тогда вообразите, что процессор — это "главный администратор" вашего компьютера, а каждое периферийное устройство — начальник отдела. Дверь кабинета "CPU" закрыта, однако на его столе стоит множество разноцветных телефонов, так что он может отвечать по каждому отдельно. Телефон — линия горячей связи с соответствующим отделом. Скажем, если звонит розовый телефон, значит поступил запрос от жесткого диска поместить в основную память данные из кластера 492. Звонит зеленый, — клавиатура настаивает на регистрации нажатых клавиш и ее буфере прежде, чем они будут потеряны. А если звонит черный телефон... ну, в общем, вам понятна идея. Каждое устройство использует собственную горячую линию связи с процессором, с тем чтобы попросить его сделать что-нибудь для себя. Когда звонит какой-либо конкретный телефон, процессор может немедленно определить, кому необходима помощь, а если он уже работает с каким-то другим запросом, то может назначить ему приоритет. При этом процессор ориентируется на важность запросов, ассоциированных с данным телефоном.

Единственный недостаток метода — ограниченность числа телефонов. Действительно, в большинстве случаев каждому периферийному устройству нужна собственная телефонная линия — совместное их использование невозможно. Некоторые же устройства вообще могут использовать только один телефон из нескольких имеющихся. Так, ваша сетевая плата может работать только с голубым и оранжевым телефонами, а с пурпурным и черным — нет. Таким образом, вы должны назначить по одному телефону каждому устройству, которое необходимо использовать, причем эта линия должна быть одной из тех, с которыми может работать каждое конкретное устройство. Если вас когда-либо удивляло, почему многие сетевые администраторы преждевременно седеют или лысеют — это одна из причин.

Как все это работает? Аналогия с телефонами недалека от истины. В системной плате предусмотрены печатные проводники, которые работают как линии связи различных плат (установленных в слоты на шинах) с процессорами. Некоторые из этих линий называют линиями запросов прерывания (IRQ). Каждый слот системной платы содержит 16 линий IRQ, пронумерованных от 0 до 15.

Вообще говоря, каждому сетевому устройству, которому необходимы прерывания, следует назначить особую линию IRQ. Почему? Вернемся к аналогии с телефонами и предположим, что на столе у процессора стоят два красных телефона. Если они зазвонят одновременно, процессор не сможет установить, какому устройству следует уделить внимание. В таком случае одно из устройств, а возможно и оба, просто не будут работать. Когда звонит красный телефон, процессор не в состоянии установить, какое именно устройство обращается к нему. Поэтому он может игнорировать обе линии, а иногда отвечать только по одной из них. Так, если назначить одинаковое IRQ сетевой плате и порту LPT2, иногда не будет работать плата, иногда — порт, а иногда и оба сразу.

Как определить, какие прерывания может использовать ваша сетевая плата, и какие из них свободны? Ответ на первый вопрос вы найдете в документации на сетевую плату.

В ней обязательно должен быть список поддерживаемых прерываний. Большинство сетевых плат поддерживают два или три прерывания, одним их которых, вероятно, будет IRQ Совет Если прерывания, поддерживаемые вашей платой, недоступны, а доступны другие прерывания, попробуйте найти в вашей системе устройство, которое можно переключить на свободное прерывание. Предположим, например, что сетевая плата поддерживает IRQ 5 и 10, однако свободно только IRQ 7. Если же звуковая плата использует IRQ 5, но может поддерживать и IRQ 7, то переключите вашу звуковую плату на прерывание 7.

На второй вопрос можно ответить двояко. Один из методов заключается в тщательном документировании каждого прерывания, области буфера ввода/вывода (I/O buffer area), а также используемых каналов DMA. Запишите их на листе бумаги и храните этот лист в конверте, приклеенном к корпусу компьютера. Этот метод имеет два преимущества. Во-первых, вы всегда можете узнать конфигурацию компьютера, даже если он выключен. Во-вторых, можно с одного взгляда просмотреть всю конфигурацию компьютера, что не всегда возможно при работе с диагностическими программами. Единственный недостаток такого метода — необходимость постоянного обновления информации. Если этого не делать, все погибнет.

Ну, вообще-то, не совсем погибнет. Хотя исторически сложилось так, что диагностические программы не всегда оказываются на высоте, когда необходимо корректно идентифицировать ресурсы (в том числе IRQ), используемые каждым устройством, в Windows 95 ситуация изменилась. На вкладке Устройства (Device Manager) апплета Система (System) в Панели управления Windows 95/98, указываются ресурсы, используемые каждым устройством. Как показано на рис. 4. 5, достаточно выбрать устройство, о котором вам необходимо получить информацию, а затем щелкнуть на кнопке Свойства (Properties). На экране появится окно, содержащее значения параметров устройства. Выберите вкладку Ресурсы (Resources) и просмотрите список системных ресурсов, используемых конкретной сетевой платой (рис. 4.6).

На вкладке Устройства (Device Manager) можно не только увидеть текущую конфигурацию системы, но и провести ее реконфигурацию. Для изменения используемого устройством прерывания, щелкните на кнопке Изменить настройку (Change Setting) вкладки Ресурсы (Resources) окна свойств и введите новый номер прерывания из соответствующего диапазона. Если вы выберете номер прерывания, не поддерживаемый данным устройством, Windows 95 укажет вам на это и предложит иное значение. Если же выбранное прерывание поддерживается, но уже используется иным устройством, система предупредит вас о конфликте (рис. 4. 7). Если же вы допускаете конфликт устройств, Device Manager отобразит конфликтное устройство в списке прочих устройств, отметив его восклицательным знаком (рис. 4. 8).

Восклицательный знак возле значка устройства в списке установленных устройств не обязательно означает конфликт ресурсов. Он может извещать об иных проблемах устройства, которые не позволяют ему нормально работать.

Предупреждение Пользователи Microsoft Windows могут использовать основанную на DOS программу MSD, как инструмент получения системной информации. Ее можно использовать для вывода информации о конфигурации системы. Однако чтобы эта информация была точна, программу щем примере сетевой адаптер использует прерывание 11. После запуска на том же компьютере MSD, он сообщил, что IRQ 11 свободно и доступно для использования. Таким образом, вас ждет кошмарная работа по поиску неисправностей.

Куда направляются данные?

Выбор базовых адресов ввода/вывода Теперь вы знаете, каким образом сетевая плата привлекает внимание процессора, когда у нее есть информация, которую следует передать. Где же хранится эта информация?

И (вопрос, связанный с предыдущим) где хранятся инструкции, которые процессор передаёт периферийным устройствам?

Ответ на оба вопроса лежит в адресах ввода/вывода. По существу, это просто адреса почтовых ящиков, которые процессор может использовать как для размещения данных, ожидающих обработки, так и инструкций устройству, которому принадлежит адрес (диапазон адресов ввода/вывода). Каждое устройство должно иметь собственный адрес, ввода/вывода, для того чтобы процессор передавал соответствующие инструкции каждому устройству. Это позволяет избежать путаницы, при которой, например, процессор "приказал" бы сетевой плате воспроизвести звук. Поэтому, для избежания конфликтов, необходимо либо указать устройству, какие адреса ввода/вывода оно должно использовать, либо позволить системе самой себя сконфигурировать. Базовым адресом ввода/вывода называют тот, который задает нижнюю границу диапазона адресов ввода/вывода.

Примечание Как правило, вам достаточно задать базовый адрес ввода/вывода, а остальные устанавливаются автоматически. Однако, некоторые платы требуют полного задания диапазона, позволяя выбрать один из поддерживаемых платой.

Зачем нужны буквы в адресах памяти Адреса ввода/вывода и памяти компьютера записывают в шестнадцатеричном формате, подобном хорошо знакомой десятичной системе счисления. Это делают по различным причинам, но в основном потому, что компьютеры работают в двоичной системе счисления, а двоичные числа слишком длинны и громоздки для людей. Если же вы похожи на одну мою знакомую, которая может шутя переводить автомобильные номера в двоичную систему счисления, я снимаю перед вами шляпу. Если бы она, засмеявшись, не представила этому простое объяснение, я, вероятно, попала бы в аварию, начав преобразовывать числа во время поездки на автомобиле.

Чтобы облегчить работу с двоичными числами, программисты сначала использовали восьмеричную систему счисления, а сейчас – шестнадцатеричную. Она позволяет выразить числа в более удобной форме. Почему не используются десятичные числа? Главным образом из-за использования байтов (1 байт равен 8 битам). Десятичная система счисления не слишком удобна для работы с байтами, так как для этого предпочтительней такая система счисления, в которой проще выполнять деление на 4.

Однако в десятичной системе счисления тем более нет шестнадцати различных символов, необходимых для выражения шестнадцатеричных чисел. Поэтому для их выражения используют буквы алфавита – отсутствие шести цифр возмещают буквы A-F. Следовательно, вплоть до числа 9 шестнадцатеричные и десятичные числа одинаковы. Начиная с числа 10, они различаются. В шестнадцатеричной системе числу 10 соответствует буква А, 11-В, 12-С и т. д., вплоть до числа 16, когда запас букв кончается. 16 в десятичной системе соответствует 10 в шестнадцатеричной, 17-11 в шестнадцатеричной и т. д.

Шестнадцатеричные числа часто записывают с буквой «h» в нижнем регистре в конце, так что вы можете распознать шестнадцатеричное число, например, 330h. Буква «h» в число не входит.

При желании вы сможете научиться вручную преобразовывать числа из одной системы в другую, но для большинства из нас простейший способ конвертирования шестнадцатеричных чисел в десятичные заключается в запуске калькулятора Windows в режиме Научный (Scientific). Убедитесь, что калькулятор установлен на отображение исходной числовой системы (например, шестнадцатеричной). Затем введите число и переключите текущую систему счисления на ту, в которую желаете преобразовать число.

Это не столь головоломная задача, как конвертирование в уме, но вы же не обязаны сообщать всем, что используете калькулятор Windows!

Получение информации CPU - прямой доступ к памяти Мы уже обсудили, каким образом сетевая плата привлекает внимание процессора, чтобы сообщить о наличии у нее информационного пакета. И, однако, даже если процессор узнал об этом, каким же образом информация фактически передается из процессора в оперативную память?

В первых персональных компьютерах, появившихся в начале восьмидесятых годов, передача данных от сетевой платы в оперативную память выполнялась процессором, чему последний отнюдь не радовался. Почему? Да потому, что когда информация передавалась из платы компьютера в основную память, она проходила через процессор по одному биту за раз (рис. 4.9). Этот метод передачи информации известен как программируемый ввод/вывод (PIO). Метод PIO значительно загружает процессор, а это означает, что у процессора остается меньше времени на выполнение прочей работы.

В середине восьмидесятых годов появилась новая БИС, известная как микросхема контроллера прямого доступа к памяти (DMA), реализующая в компьютерах принципиально новый способ передачи данных. Как мы уже знаем, когда на компьютер поступает пакет, он направляется в память сетевой платы. В этот же момент сетевая плата направляет в процессор запрос прерывания, в котором просит сделать что-нибудь с только что принятыми данными. С установленной на системной плате микросхемой контроллера DMA процессору более не приходится прекращать работу и самому заниматься передачей данных. Вместо этого он может приостановить на мгновение вычисления какой-нибудь огромной электронной таблицы и сказать микросхеме контроллера DMA на материнской плате: "Пожалуйста, передайте эту нужную мне информацию и дайте знать, когда закончите". Реальная ценность прямого доступа к памяти заключается в том, что современные микросхемы контроллеров DMA передают информацию в любом направлении, не отвлекая процессор от вычислений.

Когда микросхема контроллера DMA заканчивает передавать информацию, она сообщает процессору о выполнении задачи. Как показано на рис. 4. 10, установка микросхем контроллера DMA на системной плате повышает эффективность обработки и передачи информации в любой компьютерной системе.

На современные системные платы устанавливают две микросхемы DMA. Каждая микросхема контроллера DMA поддерживает четыре канала DMA (выделенных путей передачи информации). Таким образом, на материнской плате предусмотрены восемь каналов DMA, пронумерованных от 0 до 7.

Как и в случае с линиями IRQ, чтобы избежать заторов в передаче данных, и сбоев системы, каждое устройство, применяющее DMA, должно использовать уникальный канал DMA. К сожалению, нет программных утилит, позволяющих получить корректные данные. Лучший способ отслеживания реальной загрузки каналов DMA — документирование параметров ваших плат, выполненное при инсталляции. Поскольку большинство плат особенно новейших образцов - не используют каналы DMA, эта задача не столь сложна.

DMA используют не только на системных платах. Некоторые сетевые ты специального типа, называемые сетевыми интерфейсными платами с управлением шиной (busmastered network interface card) — фактически, это может быть любая плата — тоже имеют в своем составе микросхемы DMA. Почему их называют платами с "управлением шиной"?

Слоты, в которые Вставляют видео-, звуковую, SCSI-плату и т. д. называют слотами расширения (expansion slots) иди слотами шины (bus slots). Плата же, установленная в слот шины, должна контролировать, т. е. управлять передачей данных по собственному каналу DMA. Отсюда и произошло выражение "управление шиной" (bus-mastered). Платой с управлением шиной (bus-mastered card) можно назвать любую плату, на которой установлена микросхема DMA. В настоящее время можно приобрести сетевые платы, платы контроллеров жёстких дисков и платы SCSI, в которых предусмотрено управление шиной.

В 1998 г фирма IBM выпустила несколько образцов плат с управлением шиной.

Фирма уверяла, что размещение микросхем DMA на плате ускоряет как работу платы, так и передачу по каналу DMA в большей степени, чем при размещении двух микросхем DMA на системной плате. Как оказалось, фирма IBM была права. Используя собственные микросхемы DMA, сетевая плата с управлением шиной (ведущая плата) может связываться с оперативной памятью системы без вмешательства процессора (рис. 4. 11).

Выводы В этой главе рассматривались работы, связанные с монтажом кабельной сети и сетевых плат. Обе задачи несложны, однако без соответствующей подготовки затруднения неизбежны.

Самое главное при прокладке кабелей — планирование. Прежде всего, тщательно проработайте схему. Обеспечьте вашей системе гибкость. Чтобы впоследствии можно было расширить сеть, не поскупитесь на приобретение кабелей и прокладку как можно более широких кабельных каналов. Самая дорогостоящая часть сети — отнюдь не компьютеры, а кабельная сеть. Её нелегко проложить, но еще труднее обновить. Спланируйте все так, чтобы выполнить эту работу раз и навсегда. И, наконец, тщательно документируйте всю сеть — когда придет пора искать причину сбоев, вы сразу найдете неисправный кабель.

Сетевые платы подобны всем остальным платам в компьютере. При установке вы должны сконфигурировать их, задав прерывания, адреса ввода/вывода и, возможно, каналы DMA для ускорения обмена данными между сетевой и материнской платами. И опятьтаки, надлежащее документирование — либо на бумаге, либо с помощью диагностических программ — ключ к безотказной работе плат. В первых четырех главах мы изучили основные этапы создания локальных сетей. Прежде чем завершить обсуждение каналов, мы рассмотрим различные устройства, необходимые для их соединения и расширения:

концентраторы, маршрутизаторы, мосты и т. д.

Упражнение 1. IRQ 5 и 7 в вашем компьютере не используются. Вы должны установить сетевую плату, которая поддерживает IRQ 10 и 1. 1. Возможно ли установить сетевую плату? Если возможно, то каким образом, а если нет, то почему? Что нужно сделать, чтобы установить плату?

2. Что из перечисленного ниже используется в современных сетевых платах? Выберите все, что используется.

3. Если кабель прокладывают под полом, где лучше всего его проложить? Почему?

4. Можно ли использовать перекрывающиеся диапазоны адресов ввода/вывода двух плат адаптеров, если использовать разные базовые адреса ввода/ вывода. Да или Глава Дополнительное сетевое оборудование Создать отдельную сеть - это еще не все. Скорее всего, ее нужно будет сразу же подсоединить к другой сети, или к какому-либо другому узлу. Вот здесь как раз тот самый момент, когда начинается переход от простых сетевых топологий к более сложным. Об этом мы говорили в гл. 2, где было начато рассмотрение интра- и интерсетей, а также применяемых для них устройств.

Что же такое интрасетевые и интерсетевые устройства? Главное отличие между ними состоит в том, что интрасетевые, устройства расширяют вашу сеть, а интерсетевые — связывают две различные сети (или несколько сетей любой протяженности и размера). В некотором смысле это не вполне точное разделение, поскольку иногда сложно сказать, где кончается одна сеть и начинается другая. Некоторые устройства содержат средства и для расширения, и для связывания сетей, но, тем не менее, такое разделение устройств на интрасетевые/интерсетевые — отправная точка организации сетевого аппаратного обеспечения.

Совет Чем выше уровень модели OSI, на котором функционирует какой-либо компонент сетевого оборудования, тем более вероятно, что он (компонент) предназначен для связывания или объединения отдельных сетей, а не для расширения одной сети. Например, концентратор связывает две части единой сети Ethernet, a маршрутизатор применяется для связывания локальных сетей Ethernet с Internet.

Вначале предполагалось, что в этой гл. будет описана привлекательная на вид, аккуратная модель, устанавливающая соответствие между сетевым аппаратным обеспечением и отдельными уровнями модели OSI (см. гл. 1). Это заманчивая идея, но она не очень применима на практике по одной простой причине. Хотя, в принципе и возможно разделить функциональные возможности сетевого аппаратного обеспечения по этим уровням (функциональные средства физического, канального уровней, и т. д. ), сами устройства не поддаются такой классификации, поскольку выполняемые ими функции неоднозначны.

Например, мосты в целом функционируют на канальном уровне, но большинство современных мостов могут работать и на сетевом уровне модели OSI. Модель OSI является удобным методом организации обмена информацией, описывающим все то, что происходит в сети, но она не всегда адекватна реальному миру, а в данном случае она вообще может оказаться малопригодной, поэтому в данной гл. не уделяется большого внимания результатам применения OSI для организации сетевого аппаратного обеспечения.

Теоретически можно разделить оборудование так, как это указано чуть ниже, и более детально описано в следующем разделе.

- Повторители — физический уровень.

- Мосты/концентраторы/коммутаторы — канальный уровень.

- Маршрутизаторы — сетевой уровень.

Модели сетевых функциональных средств Некоторые аспекты функционирования сетевого оборудования можно описать в соответствии с достаточно простой моделью, если, конечно, не требовать слишком многого от этой модели.

Устройства физического уровня, подобно повторителям, работают как «удлинители» сетевых кабелей (точнее магистральные усилители телефонного или телевизионного сигнала. – Прим. ред.), передавая сигналы на большее расстояние, чем это можно было сделать без них.

Устройства канального уровня выполняют функции, специфические для сетей определённого типа, Ethernet и Token Ring. Степень сложности этих функций варьируется в зависимости от устройства. Например, концентраторы обеспечивают подключение клиентов сети равноправным образом; коммутаторы позволяют пересылать информацию только в отдельный сегмент, в котором может быть найден адрес места назначения кадра; мосты связывают две совершенно разные сети.

Канальный уровень модели OSI сам по себе не является монолитным, а подразделяется на два подуровня: управление доступом к среде передачи (MAC – Media Access Control) и связь логических каналов (LLC – Logical Link Control). Уровень МАС имеет отношение только к аппаратным адресам и передаче данных без логического соединения, в то время как на уровне LLC выполняется фактическое подключение перед пересылкой данных. Большая часть устройств канального уровня имеет, в основном, отношение к функциям на уровне МАС, но, как вы увидите далее, мосты могут использовать некоторые возможности, определённые на уровне LLC.

Устройства сетевого уровня, подобно маршрутизаторам, имеют дело с различными сетевыми протоколами, например, IPX/SPX или TCP/IP, но не с различными типами сетей.

Не задерживайтесь слишком долго на всех этих различиях, поскольку они не всегда справедливы. Например, современные мосты и маршрутизаторы "перекрывают" свои возможности; некоторые коммутаторы имеют средства, характерные для мостов; каждое устройство в сети Ethernet, подключенное к источнику питания, может рассматриваться как повторитель. Конечно, приведенной выше классификации сетевых устройств до некоторой степени можно доверять, Например, если вам просто требуется подключить сеть к Internet, вряд ли вы найдете нужные для этого функциональные возможности в концентраторе. Однако и это не совсем справедливо. Вместо рассмотрения модели OSI, подумайте лучше о том, какие средства вам необходимо добавить к своей сети, и выберите нужное для этого устройство. Это значит, что вам придется провести много времени, читая таблицы спецификаций и сравнивая функциональные возможности различных программ и устройств, но, так или иначе, делать это придется.

Повторители для расширения доступа к сети Повторители — это устройства, регенерирующие электрические или световые сигналы для увеличения расстояния, на которые сигнал может распространяться (с заданным соотношением сигнал/шум. — Прим. ред.). Все повторители усиливают сигнал путем его "распаковки" и повторной передачи. Они не позволяют соединять несовместимые сети, фильтровать пакеты и маршрутизировать данные в другие подсети.

Единственная задача повторителей — устранение ослабления (затухания) сигнала.

Ослабление сигнала кратко рассмотрено в гл.". 3. Напомним приведенное, там утверждение: "При прохождении по линии связи сигнал становится слабее". Чем слабее сигнал, тем легче он "повреждается" другими сигналами. Это не новость для тех, кто пользовался радиоприемником при поездках на автомобиле. Скажем, вы едете по шоссе и слушаете музыку, передаваемую какой-либо местной радиостанцией. Как только ваш автомобиль приблизится к границе зоны уверенного приема, музыка не пропадет сразу, а начнет прерываться и перебиваться передачей спортивного состязания, осуществляемой радиостанцией, расположенной в новом месте. Музыка будет постепенно ослабевать, а спортивная передача — усиливаться. То, что происходит с радиосигналами, происходит и в сети, независимо от типа сигнала, степени экранирования кабеля или защищенности от помех. Рано или поздно сигнал будет ослаблен до состояния, когда он перестанет Выть "понятным" его получателям.

Для решения проблемы ослабления сигнала можно применить, два подхода. Первый:

можно усилить сигнал, повысив его, уровень, как это делается на всех мощных радиостанциях. Это не повлияет на качество сигнала в пределах исходной области вещания, однако расширит зону уверенного приема. Сигнал все равно ослабеет, но более мощный исходный сигнал будет проходить большее расстояние, прежде чем это случится.

Второй подход, используемый в сетях (и заложенный в конструкцию повторителя), заключается в усилении сигнала перед его повторной передачей (ретрансляцией). (Такая ситуация возникает при трансляции одной и той же радиопрограммы (например общенационального канала новостей) на некоторой территории, размеры которой не позволяют одной радиостанции "покрыть" всю зону приема. Поэтому на всей этой территорий устанавливается сеть относительно маломощных радиопередатчиков; излучение которых "накрывает" область распространения сигнала электромагнитным полем, напряженность которого достаточна для уверенного и непрерывного приема сигналов..— Прим. ред.) Что может сделать повторитель Усиливая сигнал, повторители делают несколько полезных вещей сразу. Во-первых, в сетях Ethernet они устраняют конфликты или позволяют построить более протяженную сеть и избавить ее от конфликтов. Во-вторых, они могут предоставить вам возможность изолировать часть сети.

Примечание Все сегменты сети, соединенные с помощью повторителей, должны применять одинаковые протоколы канального и сетевого уровня. Это значит, что нельзя использовать повторитель для связи сетей Token Ring с сетями Ethernet, или связывать сеть Ethernet с протоколом IPX/SPX с сетью Ethernet с протоколом TCP/IP. Обе сети должны быть одного типа (Ethernet) и поддерживать один и тот же транспортный протокол.

Устранение конфликтов Подобно другим широкополосным сетям, в сети Ethernet есть только один "путь", по которому данные могут путешествовать в текущий момент времени. Как было указано в гл. 3, в сетях Ethernet конфликты возникают тогда, когда две или более сетевых плат в персональных компьютерах одновременно начинают передачу данных в сеть. Поэтому перед тем, как компьютеры начинают передачу данных, они "прослушивают" сеть, чтобы удостовериться, что она свободна. Однако ПК могут только "слушать", поэтому если узел, находящийся слишком далеко от другого узла, чтобы его можно было там услышать (но в том же самом сегменте сети), также начнет передачу, то произойдет конфликт. По общепринятому соглашению, конфликты — "врожденное" свойство сети Ethernet, и их появление не является неожиданностью для корректно работающей сети, но они могут замедлить ее работу, поскольку требуют повторных попыток передачи. Итак, число конфликтов должно быть сведено к минимуму. Повторители могут помочь устранить лишние конфликты усилением сигнала, после чего сетевые ПК "услышат" друг друга.

Изолирование сегментов Сегменты Ethernet, особенно построенные по физической шинной топологии (при которой все ПК совместно используют единственную магистраль), более всего подвержены простоям, вызванным разрывами кабельных соединений. Если какие-либо части сети больше других подвержены простоям, применение повторителя позволит "изолировать" эти сегменты, позволяя им "немного поостыть" и не мешать работать остальной сети. Например, в фирме, обучающей работе на ПК, хотят предоставить ее ученикам возможность попрактиковаться на компьютерах. Для этого вы устанавливаете некоторую часть сети отдельно и даете учащимся возможность поработать с рабочими станциями в сети и макетами серверов, заранее предвидя весь тот беспорядок, который при этом возникнет. В конце концов, самым худшим из того, что вам менее всего хотелось бы увидеть, будет некая персона, играющая с почтовым сервером в игру "Что случится, если я сделаю это?". Однако поскольку "учебный" сегмент изолирован от остальной части сети, то оборванные кабели, не завершенные сеансы и другие сетевые проблемы окажут малое воздействие на функционирование остальной части сети. Это тот случай, когда повторители могут вам очень помочь; даже если длина кабельных сегментов не превышает максимально допустимого значения 185 м и нет нужды в повторителях для расширения сети, имеет смысл использовать их для предотвращения воздействия "мертвых" частей сети на "живые".

Как работают повторители Итак, теперь вы знаете, что функция повторителей заключается и регенерации сигнала с тем, чтобы он мог пройти большее расстояние. Строго говоря, это не совсем так.

Вместо того чтобы просто усиливать сигнал, повторители "распаковывают" и повторно выполняют его широковещательную передачу. По сути дела, происходит следующее: когда пакеты данных поступают на повторитель, устройство принимает их и преобразует в ту форму, которую они имели перед отправлением. Повторитель фактически не воздействует ни на данные, ни на адресную информацию. Однако он заново создает сигнал с "нуГлава 5. Дополнительное сетевое оборудование левой отметки", а не просто пересылает исходный сигнал. Ранее уже говорилось, что в процедуру обработки сигнала не встроены средства контроля ошибок. Если пакет был поврежден при поступлении на вход повторителя, он таким и останется на его выходе.

Примечание В сетях Ethernet любое устройство является повторителем.

Повторители и удлинители: сходства и различия Вы, должно быть, уже уяснили, что повторители не просто повторяют сигнал, но фактически заново его упаковывают. Однако есть и устройства, которые на самом деле просто «повторяют» сигнал. Они называются удлинителями локальных сетей и выполняют как раз те функции, которые должны были бы выполнять повторители. Удлинители функционируют так же как и повторители в том смысле, что они позволяют «удлинить»

сеть не увеличивая вероятность возникновения конфликта, и не увеличивая «число повторений» (repeater count). Что такое «число повторений»? Если в одной сети имеется четыре повторителя, то их количество и называется числом повторений.

Нет каких либо оснований не использовать повторители вместо удлинителей, за исключением того, что нельзя использовать в одной сети слишком много повторителей, а вот на количество удлинителей никакие ограничения не накладываются.

В приведенной выше вставке при сопоставлении повторителей и удлинителей вводится параметр — число повторений. Не следует устанавливать более четырех повторителей в одну отдельную сеть, иначе могут случиться большие неприятности (например, сбои сети или задержки в ее работе). Это происходит по двум причинам.

Первая: большое количество повторителей может увеличить число конфликтов в сети. Каждый раз, когда в повторителях происходит "разборка" и "сборка" пакета данных, работа сети немного замедляется. Эта задержка не так велика, чтобы иметь решающее значение, если пакет "разбирается" один раз, но чем больше повторителей в сети, тем больше становится таких задержек. В итоге задержки будут аккумулироваться, пока не возникнет ситуация, при которой посылающий узел будет слишком долго ждать возврата сигнала подтверждения успешной передачи и в какой-то момент начнет повторную передачу данных. Проблема здесь заключается в том, что когда посылающий узел начнет это делать, исходный пакет всё еще будет проходить по сети. Если посылающий узел повторно пошлёт данные в то время, когда исходный пакет будет все еще медленно двигаться к конечному месту назначения, оба пакета вступят в конфликт. Опять-таки напомним, что в сетях Ethernet предусмотрено возникновение конфликтов, но не следует стремиться к увеличению их количества.

Вторая потенциальная проблема, возникающая из-за слишком большого количества повторителей, состоит в повреждении данных. Каждый раз, когда повторитель "разбирает" и "собирает" пакет, имеется некоторая вероятность того, что он некорректно повторно соберет данные, заменив, скажем, 0 на 1 в некотором узле на линии связи. (И это не мелочь, как это могло бы показаться на первый взгляд: двоичное число 11001100 в десятичном виде соответствует 204, но 11101100 будет соответствовать 236. Значит, какая-то величина в данных внезапно возрастет.) Это напоминает старую игру в испорченный телефон (Gossip), в которую вы, вероятно, играли в школе. Участник игры А шепчет что-то на ухо участнику В, В шепчет то. что он услышал, на ухо С, и все это проходит по кругу.

В завершении участник О должен сказать, что он услышал, и это, как правило, будет чрезвычайно искаженной версией того, что А сказал вначале. Это, конечно, забавно (по крайней мере, третьеклассники получают от этого большое удовольствие), но в действительЛокальные сети. Полное руководство ности не очень хорошо, когда то, что получено в искаженном виде, — не просто непроизносимая фраза, а ваши сетевые данные.

Правило, ограничивающее число повторителей в сети четырьмя, не является высеченной в камне заповедью: "Сеть будет плохо работать с четырьмя повторителями и погибнет в пламени, если вы добавите пятый". Тем не менее, сеть становится более ненадежной при увеличении количества повторителей, и четыре ретранслятора сигнала — верхний предел, рекомендуемый для применения в одной сети.

Концентраторы и подключение устройств Термин "концентратор" является общим названием устройств, связывающих сетевые компоненты друг с другом. Этими устройствами может Выть любое оборудование: от простых коммутационных панелей до сложных устройств, соединяющих сети различных типов или же подключающих локальные сети к глобальной.

Термин "концентратор" используется применительно к устройствам, установленным в сети Ethernet. В сетях Token Ring используются устройства MAU (Multistation Access Unit - устройство многостанционного доступа), которые, как и сами сети, функционируют не так как концентраторы в сетях Ethernet. Однако и концентраторы, и устройства MAU выполняют одну и ту же основную функцию, — подсоединяют персональные компьютеры к сети.

Типы концентраторов Большинство концентраторов относятся к одной из трех разновидностей.

- Автономные (stand-alone).

- Наращиваемые (stacked).

Автономные концентраторы являются именно тем, на что указывает их название — устройствами, требующими (или, что бывает реже, не требующими) источников питания, в состав которых могут входить (а могут и не входить), средства для подсоединения к другим концентраторам с помощью коротких отрезков кабеля, например, оптоволоконного, или витой пары (в этом случае они называются наращиваемыми). На рис. 5.1 показаны автономные концентраторы.

Совет Неуправляемые автономные концентраторы хороши тем, что они не дороги (например, LinkSys с пятью портами для ПК может стоить всего 59 $), однако следует учесть, что чем больше портов, тем они дороже. Если вам не требуются средства управления, то возможно дешевле купить два автономных концентратора и связать их вместе, чем покупать один большой.

Модульные концентраторы имеют встроенную объединительную плату, которая позволяет подключать к концентратору дополнительные платы, как это показано ни рис. 5.2.

Если встроенное устройство является "интеллектуальным" (см. следующий раздел), то концентраторы с модульной или наращиваемой структурой могут работать под управлением одного из концентраторов, называемого главным (master), в то время как остальные будут подчиненными (slave). Чем следует руководствоваться при выборе между модульным или наращиваемым концентратором? В основном это зависит от того, как вы планируете расширять свою сеть. Можете добавлять модули в стационарно установленный концентратор или же покупать наращиваемые концентраторы и распределять их по всему зданию, устанавливая там, где они нужны.

Сравнение концентраторов разных типов Концентраторы выпускаются в достаточно широком ассортименте: от самых простых, работающих как устройства для стыковки кабелей, до таких, которые предоставляЛокальные сети. Полное руководство ют пользователю набор усовершенствованных технических средств управления. Теоретически можно разделить концентраторы на три категории:

интеллектуальные, или управляемые (два термина, обозначающие одно и то Пассивные концентраторы представляют собой устройства, не требующие питания, напоминающие коммутационные панели, для стыковки кабелей в передачи данных в обоих направлениях. Применение их ограничено. Например, они пригодны для разводки сетевых связей внутри здания, но, вероятнее всего, в большинстве сетей вы встретите активные и/или управляемые концентраторы.

Примечание Все полностью пассивные устройства не требуют питания, в то время как концентратор, снабженный блоком питания, регенерирует сигналы и поэтому является активным.

Активный концентратор (любой концентратор с блоком питания) обладает свойствами повторителя, поскольку выполняет "распаковку и упаковку" сигнала так, как это описано в предыдущем разделе данной главы, посвященной повторителям. Во всех других отношениях активные концентраторы выполняют те же функции, что и пассивные. Они просто гарантируют, что помещенные в сеть данные посредством широковещательной передачи попадут в каждый подсоединенный сегмент, так что каждый узел, которому эти данные предназначены, сможет их прочитать. Другое их важное достоинство состоит в том, что большинство активных концентраторов снабжено индикаторами состояния (status lights). Если соединение ПК с сетью работает, то индикатор порта, к которому он подсоединен, будет включен. Если же ПК подсоединен к сети, то индикатор будет выключен. Другой индикатор состояния на концентраторе в случае конфликта загорается жутковатым красным гнетом, но напомним, что конфликты являются обычной ситуацией в сети Ethernet.

Интеллектуальные, или управляемые концентраторы имеют модуль, позволяющий им делать немного больше, чем просто перемещать данные по сети. Они могут использоваться для помощи при поиске или отслеживании неисправностей в вашей сети, имеющей звездообразную топологию. Если вы увидите в продаже концентратор с интерфейсом MDI (Managed Device Interface — интерфейс управляемого устройства), то это как раз и есть интеллектуальный концентратор.

В гл. 14 будут описаны протоколы сетевого управления. Суть идеи такова: протоколы управления, как и SNMP (Simple Network Management — простой протокол сетевого управления), состоят из двух частей. На управляющем сервере запускается программамонитор, а на тех устройствах, которые допускают управление, — программыпосредники. Монитор и посредники могут связываться друг с другом. В протоколе SNMP (типичном протоколе управления) монитор запрашивает посредников и собирает поступающую от них информацию, в которой содержится следующее.

Состояние концентратора и/или порта, а также информация об их активности.

Статистика производительности работы по каждому порту.

Сетевая схема всех совместимых с SNMP аппаратных средств, имеющихся в сети.

Журнал регистрации сетевых ошибок и сетевой активности.

Можно использовать программные средства, предназначенные для управления устройствами, и выполнять следующие задачи.

Вносить изменения в систему защиты сети, устраняя возможность несанкционированного доступа пользователей к концентратору.

Устанавливать границы допустимой активности, уровней ошибок и производительности работы, с тем, чтобы в случае выхода параметра за установленные границы, получить об этом информацию.

Примечание Приведенные выше сведения являются лишь примером той информации, которая может быть получена с помощью управляемых концентраторов, но это далеко не полный перечень всего того, что можно получить от них. Полная информация зависит от возможностей программы-посредника и может быть разной для различных моделей концентраторов.

Управляемые концентраторы не всегда необходимы. Если сеть имеет только один концентратор типа 5+1, и этот концентратор легкодоступен, то вы сможете проконтролировать его лично, причем для этого потребуется просто обратиться к программе диагностики. Чем больше ПК установлено в сети, тем сложнее получить доступ к концентратору и выполнить его диагностику. То, что очень просто делается в сети с одним концентратором, становится кошмаром в сети с 10 концентраторами, с 16 портами у каждого. В данном случае только применение специального программного обеспечения поможет вам справиться с работой, когда настанет время поиска неисправностей.

Совет При выборе управляемого концентратора выбирайте такие управляющие модули, программное обеспечение которых записано во флэш-память. В этом случае, когда настанет время усовершенствования системы, вы сможете просто модернизировать модули вместо их замены.

Архитектура концентратора В самом общем понимании концентраторы представляют собой устройства, позволяющие электрически соединять между собой кабели, которые не могут быть подключены друг к другу напрямую. Логическая топология сети и тип используемых кабелей (по определению) не имеют к этому никакого отношения, так же как и вид исполнения. Однако концентраторы являются составной частью сети, построенной по физической звездообразной топологии (рис, 5.3).

Порты, (в разъемы которых вы вставляете кабели для подключения компьютеров) являются существенной частью любого концентратора (рис. 5.4). Порты играют важную роль, поскольку они определяют следующее.

Тип кабеля, который можно подключить к концентратору.

Количество ПК, подключаемых к одному концентратору.

Возможность наращивания концентратора и средства дистанционного управления им при отказе сети.

Как и в случае с сетевыми платами, конструкция разъемов портов концентратора зависит только от типа кабельных разъемов. Например, для тонкого коаксиального кабеля и кабеля UTP требуются различные разъёмы: разъёмы для кабеля STP отличаются от разъемов для оптоволоконного кабеля. Подобно другим сетевым устройствам концентраторы могут использоваться только с теми типами кабелей, на которые они рассчитаны. Подобно другим устройствам, если у концентраторов совпадают подключаемые сетевые кабели, то они логически совместимы. Это значит, что если вы купите концентратор, допускающий подключение разъема RJ-45, используемого для кабелей UTP, то вы сможете применить этот концентратор для своей сети 10BaseT независимо от того, в каком магазине он приобретен - на физическом уровне интерфейс останется прежним. Для создания работоспособного сетевого соединения концентратору следует обеспечить электропитание и подключить к нему все кабели.

Примечание Некоторые концентраторы снабжены портами для кабелей различных типов. Это позволяет использовать их в сетях нескольких типов, так что вы сможете, к примеру, подключить компьютер AS400 к локальной сети 10BaseT, созданной на основе ПК. Также можно подсоединить концентраторы к сети с логической звездообразной распределенной топологией, в которой в качестве магистральных кабелей применяется толстый коаксиальный или оптоволоконный кабель.

Все эти порты сами по себе не приносили бы никакой пользы, если бы не подключенные к ним внутренние средства, которые позволяют пересылать пакеты из одного кабеля в остальную часть сети. Для того чтобы порты и подключенные к ним узлы могли обмениваться данными, в концентраторе используется внутренняя системная шина, обеспечивающая для каждого порта прием и передачу данных по подключенным линиям.

Способ, по которому данные пересылаются между портами, зависит от типа сети. Например, в сети Ethernet выполняется широковещательная передача данных одновременно всем компонентам сети. Они должны сами определять, предназначены ли пакеты для них или их следует игнорировать. Таким образом, данные, приходящие на концентратор от ПК в сети Ethernet с помощью широковещательной передачи, пересылаются во все сегменты, подключенные к концентратору, как это показано на рис. 5.5.

Некоторые интеллектуальные концентраторы запоминают физический адрес сетевой платы, связанной с отдельным портом. Эти концентраторы могут быть заранее запрограммированы с помощью статического списка адресов, соответствующих ПК, или установить это соответствие самостоятельным поиском. Установленное соответствие статических адресов может воспользоваться для закрытия доступа к сети некоторым пользователям. Как показано на рис. 5.6, если концентратор имеет статический список соответствия адресов с портами, и ПК с данным физическим адресом, не указанным в этом списке, попытается подключиться к сети, то интеллектуальный концентратор сможет изолировать этот порт. После изолирования этот ПК физически не сможет подсоединиться к ПК, подключенному к, другому порту концентратора.

Внутренняя шина концентратора работает с той же частотой, что и сеть, или, более точно, быстродействие сети, построенной по звездообразной топологии, частично определяется быстродействием концентратора. Поэтому если вы хотите работать с сетью на скорости 100 Мбит/с, требуется концентратор с внутренней шиной, способной поддерживать эту скорость.

Не все порты концентратора предназначены для подключения компьютеров. Одним из портов может быть так называемый интерфейс сетевых устройств (AUI — attachment unit interface), позволяющий подключить к концентратору другой концентратор или другое устройство типа моста или маршрутизатора, как показано на рис. 5.7.

Модели концентраторов с портами AUI обычно описываются списком номеров портов (например, 5+1), означающим, что в концентраторе имеется пять портов для подключения ПК и один порт AUI. Тип кабеля, подключаемого к порту AUI, зависит от концентратора. В некоторых моделях применяют оптоволоконный или толстый коаксиальный кабель, в то время как в других можно использовать разъем RJ-45 и выглядеть этот порт будет как типичный порт ПК. Более дорогие концентраторы могут иметь порты AUI для подключения оптоволоконного кабеля. Однако даже дешевый концентратор ценой 59 $ можно подключить к другим концентраторам, работающим на скорости 100 Мбит/с, поскольку его порт AUI допускает подключение кабеля категории 5.

Совет Чем больше концентратор имеет портов, тем он дороже, и расходы на его приобретение могут даже превысить стоимость другого концентратора с таким же количеством портов. Следите за своими расходами - может оказаться дешевле "связать" два концентратора через их порты AUI, чем покупать один концентратор с нужным количеством портов.

В дополнение к портам AUI некоторые концентраторы могут быть снабжены портом последовательного интерфейса. Этот интерфейс позволяет подключать концентратор к ПК или модему, предоставляя тем самым средства удаленного администрирования, на работу которых не влияют отказы сети, не связанные с самим концентратором. Такое администрирование называется администрированием по внешнему каналу (out of band), поскольку оно выполняется независимо от обычной передачи данных по сети.

Коммутирующие концентраторы Как вы могли заметить, некоторые интеллектуальные концентраторы не просто слепо переносят данные во все подключенные к ним сегменты сети. Вместо этого они фиксируют МАС-адреса сетевых плат, связанных с каждым портом, и могут определенным образом отличать порты, используя эти адреса. Коммутаторы еще больше расширяют возможности концентраторов, обеспечивая идентификацию МАС-адресов мест назначения и направление пакетов только в тот сегмент, в котором расположен узел с этим адресом.

Различие между обычными и коммутирующими концентраторами подобно различию между звонком оператору офисного коммутатора (принимающего входящий звонок и подающего сигнал персонального вызова для ответа на звонок) и звонком в нужный вам офис с прямой коммутацией телефонного вызова (рис. 5.8).

Зачем надо коммутировать сигнал вместо его широковещательной передачи? Одной из основных причин является управление сетевым графиком. Ведь во втором случае, пользуясь приведенной выше аналогией, при каждом телефонном звонке в офис оператор коммутатора подает слышимый всеми сигнал, по которому можно определить, кому следует отвечать на звонок. Ясно, что при этом пауза в работе офиса будет больше по сравнению с прямым указанием места назначения звонка. Аналогично, когда концентратор производит широковещательную передачу всех кадров во все присоединенные к нему сегменты, то каждый ПК в сети должен остановится и "послушать", не разговаривая при этом друг с другом, чтобы избежать конфликтов. Если же сигнал передается только в ту часть сети, куда он должен попасть, то остальная часть не будет активизирована этим сигналом. Фактически можно продолжать обмен данными с другими сегментами, не реагируя на такой сигнал.

Коммутация также делает возможным резервирование более широкой полосы пропускания для приложений, требующих интенсивного трафика. С помощью обычного концентратора или повторителя в сети с быстродействием 10 Мбит/с все порты совместно используют один и тот же канал на скорости 10 Мбит/с. С помощью же коммутации каждый порт может иметь собственный канал на 10 Мбит/с, свободный от трафика из других портов. Применение коммутации позволяет соединить вместе несколько сетей и воспользоваться преимуществами связи без помех, возникающих вследствие совместного использования полосы пропускания.

Роль коммутаторов сложнее, чем это может показаться на первый взгляд. Это не просто сетевое устройство, исполняющее функции концентратора со средними возможностями, плюс некая небольшая добавка. Как показано на рис. 5.9, обычно отдельные ПК не подключаются непосредственно к коммутатору. Как правило, к портам коммутатора концентраторы подключаются для того, чтобы каждый сегмент сети имел собственный порт.

В зависимости от местоположения коммутаторов в сети, вы можете использовать их для изолирования частей сети на уровне рабочих групп, отделов или магистрали.

Примечание Хотя коммутаторы чаще используются для соединения сегментов сети, к ним можно подключить и отдельные ПК, если требуется предоставить одному пользователю или серверу более широкую полосу пропускания.

Методы коммутации В большинстве коммутаторов для выполнения рабочих функций используют два метода: сквозной коммутации и коммутации с промежуточным хранением. При сквозной коммутации (cut-through switching) коммутатор только читает МАС-адрес в коммутируемом кадре. Он начинает отправку кадра в тот порт, МАС-адрес которого был обнаружен в этом кадре, причем так быстро, как только коммутатор узнает, куда его следует посылать — обычно сразу после введения первых 20—30 байтов информации. (Напомним, что кадры Ethernet имеют длину около 1500 байтов, так что пауза в 30 найтов — это очень; небольшая задержка.) Таким образом, скорость сквозной коммутации равна, по существу, скорости линии связи.

Промежуточное хранение является методом, также применяемым в мостах. При этом сначала весь кадр принимается целиком, а затем обрабатывается с целью определения МАС-адреса места назначения и контроля ошибок кадра. Только корректные кадры направляются далее.

На рис. 5.10 показано различие между этими двумя методами.

Какой метод лучше? Сквозная коммутация в общем случае быстрее, поскольку кадры могут передаваться в соответствующий сегмент по мере их поступления на коммутатор. Однако этот метод таит в себе потенциальную опасность передачи искаженных кадров и, как следствие, увеличения сетевого трафика с непригодными битами. Коммутация с промежуточным хранением немного медленнее, так как каждый кадр должен быть проверен на наличие ошибок, но при этом вероятность распространения ошибок по сети меньше. Точнее говоря, он не намного замедляет работу сети, но использование коммутации с промежуточным хранением привносит некоторую задержку, которая отсутствует при сквозной коммутации, и чем крупнее кадр, тем больше время задержки. Это усложняет работу сетей с мостами.

Поэтому сквозная коммутация лучше всего подходит для сетей, нуждающихся, прежде всего, в высокой пропускной способности, а не в уменьшении вероятности распространения ошибки. Этот метод оптимален для небольших простых сетей. Коммутация с промежуточным хранением может потребоваться для более сложных сетей, для которых неприемлемы бесполезные потери времени на работу с испорченными кадрами, с какой бы малой вероятностью они не появлялись.

Примечание Некоторые коммутаторы поддерживают оба метода. Обычно в них используется метод сквозной коммутации. При этом они "следят" за частотой появления ошибок без промежуточного хранения кадров. Если частота ошибок превышает определенное допустимое значение, коммутатор переходит на метод коммутации с промежуточным хранением.

Мосты для расширения сети В предыдущем разделе было сказано о том, что, подобно коммутаторам, Мосты также выполняют маршрутизацию с промежуточным хранением кадров. Реальность такова, что граница между мостами и коммутаторами временами может быть весьма зыбкой.

Можно различать эти устройства, исходя из выполняемых ими функций. Если идея коммутации заключается в разделении единой сети на отдельные (но все еще связанные) сегменты, то идея организации моста (bridging) — в комбинировании отдельных сетей в единую сеть. Точнее, организация мостов позволяет передавать данные между двумя (или более) различными сетями, обеспечивая в то же время для них раздельный трафик (см.

рис. 5.1.1).

Мосты не зависят от типа используемых протоколов. Обычно их не касается, какой транспортный протокол используется — IPX или TCP/IP. Если мост может прочитать адрес источника и адрес места назначения пакета, значит он может определить, что ему следует сделать: отфильтровать или переслать пакет.

Примечание Чтобы завершить мысль о зыбкости границ между различными типами сетевого оборудования, укажем, что некоторые мосты могут относиться no-разному к пакетам, использующим различные транспортные протоколы (например, IPX по сравнению с IP). Вообще, функционирование мостов относится к операциям канального уровня.

В приводимых далее примерах будет рассматриваться организация мостов в основном для сетей Ethernet (если не указано иное), но большая часть принципов применима также и к сетям Token Ring.

Как работают мосты Каждый раз, когда в сети с мостами выполняется широковещательная передача кадров, мост, подобно любому другому устройству сети, "слышит" широковещательную передачу и "читает" МАС-адрес места назначения кадра. Основываясь на этой информации, мост определяет, адресован ли этот пакет одному из компьютеров в данном сегменте, или же он предназначен для другого сегмента. В первом случае мост ничего не должен делать — ПК, для которого этот кадр предназначен, его уже получил. Если же место назначения пакета находится в другом сегменте, мост пересылает его в этот сегмент. Единственным исключением из этого правила является широковещательная или групповая передача кадров, т.е. передача кадров, которые посылаются либо всей сети, либо нескольким получателям. Такие кадры передаются во все порты моста.

Примечание Рассылка пакетов во все подсоединенные сегменты называется лавинной маршрутизацией моста (bridge flooding). Иногда она проводится преднамеренно, иногда возникает случайно и должна быть устранена.

Как же все это реализуется на практике? Имеется два различных метода организации работы мостов, поэтому давайте начнем с самого простого, используемого в сетях Ethernet. Такой метод называется прозрачный мост.

Предположим, имеются две сети Ethernet с мостом между ними. Если требуется послать информацию с Узла А в Сегмент 1 для Узла В, то этот процесс будет выглядеть примерно так.

1. Узел А выполняет широковещательную передачу пакета для всей сети.

2. Когда пакет достигает моста, мост определяет адреса источника и места назначения пакета.

3. Если пакет предназначен для другой рабочей станции в том же сегменте сети, в котором он был создан (т.е. на той же самой стороне моста), то мост не станет выполнять широковещательную передачу пакета в сегмент 2. Этот процесс известен под названием фильтрация (рис. 5.12).

4. Однако если пакет предназначен для другого сегмента сети (как в данном примере), то мост направит его в этот сегмент, пропустив пакет так, как это показано на Как же мост узнает, что искомое устройство с указанным физическим адресом находится в данном локальном сегменте? Ответ заключается в способе, которым сетевые платы "превращают" адреса компьютеров в адреса, используемые программой. Напомним, что имеются два различных уровня представления сетевых адресов: физический, на который работают сетевые платы и который "понимает" сеть, и логический, используемый в сетевых операциях высокого уровня, которые "не понимают" 48-битовые адреса Ethernet, если натолкнутся на них. Например, ПК, поддерживающие протокол TCP/IP, для отправки данных узлу сети нуждаются в некотором методе установления соответствия логических адресов с адресами компьютеров.

Указанное выше соответствие устанавливается специальным методом поиска. В этом методе может использоваться один из нескольких протоколов в зависимости от применяемого транспортного протокола сетевого уровня. Например, в протоколе TCP/IP для этого используется ARP (Address Resolution Protocol - протокол определения адресов). Все эти протоколы выполняют, в основном, одинаковую функцию. Когда сетевой ПК, поддерживающий протокол TCP/IP, пытается послать данные через сеть в первый раз после перезагрузки, он должен установить соответствие IP-адресок сетевого программного обеспечения с МАС-адресами, которые будут понятны в сети. Поэтому, предвидя последующую пересылку данных, узел выполняет широковещательную передачу (по сети) запроса ARP REQUEST, содержащего его IP-адрес. Узел с этим адресом (а каждый узел должен знать свой собственный IP-адрес) будет в ответ передавать свой собственный пакет REPLY ARP (ответ ARP), содержащий свой физический адрес. После того как запрашивающий узел получит ответ, он добавит сведения об установленном соответствии к таблице ARP и отменит передачу пакета запроса.

Главное здесь то, что происходит при направлении мостом запроса ARP всем другим сегментам. Поскольку для этого используется широковещательная передача, такое направление делается автоматически. Перед посылкой пакета в сеть, мост вставляет в часть пакета, хранящую сведения об отправителях, свой собственный МАС-адрес, поэтому он и может получить соответствующие ответы. Если другой запрос ARP изменит первоначально установленное соответствие, мост обновит таблицу.

Стандартные методы организации работы мостов Если ваша сеть все больше и больше разрастается, то в какой-то момент времени вам нужно будет снова добавлять в нее мосты, и простой метод "прозрачных мостов" более не будет эффективен. Использование множества мостов может привести к зацикливанию мостов, т.е. такому состоянию, при котором на мост поступит две копии одного и того же пакета, что приведёт к беспорядку в его работе. Проблема в том, что в этом случае мост не знает, какой сегмент инициировал пришедший к нему пакет, и поэтому не сможет корректно обновить свою таблицу МАС-адресов. Проблема еще более усугубляется в случае, если между сегментами существует более одного пути. Например, пусть компьютер Aries расположен в сегменте Andromeda, имеющем два моста: Gamma и Beta. Мост Gamma подключен к сегменту Cassiopeia, a Beta к Bonham (рис. 5.14).

Всякий раз после перезагрузки, когда ПК Aries посылает пакет ПК Bonzo, в сегменте Bonham происходит несколько событий.

В сегменте Andromeda есть два моста, ни один из которых "не слышал" компьютера Aries со времени его загрузки. Таким образом, и они будут вовлечены в поиск пути с помощью широковещательного запроса ARP, и оба выполнят лавинообразную маршрутизацию пакета для компьютера Bonzo по своим сегментам. Это плохо по двум соображениям.

Компьютер Bonzo получит две копии пакета ARP от компьютера Aries (и любых других пакетов), что приведет к непроизводительному использованию полосы Более серьёзным является то, что мост Beta "слышит" пакет ARP, поступающий одновременно с двух направлений: сегментов Andromeda и Cassiopeia. Поэтому он не сможет решить, в котором сегменте находится компьютер Aries, чтобы корректно занести его параметры в свои таблицы МАС-адресов.

Для предотвращения некорректной работы электронного оборудования, необходимо выполнить определенного рода логическое упорядочение сети, и это как раз тот самый случай, когда используются алгоритмы организации работы моста. Эти алгоритмы организуют сетевой трафик таким образом, что каждому пакету, посылаемому по сети, для достижения его места назначения будет доступен только один путь.

Алгоритм связывающего дерева Алгоритм связывающего (остовного) дерева (STA — Spanning Tree Algorithm) позволяет мостам определять оптимальный маршрут к указанному сегменту сети, а затем блокировать все другие возможные маршруты, применение которых менее желательно. Ясно, что поскольку теперь при поиске маршрута к любому сегменту будет доступен только один путь, то зацикливания моста не произойдет.

С помощью алгоритма STA каждый мост в сети идентифицируется у соответствии с его МАС-адресом. Вдобавок каждый порт имеет идентификатор, создаваемый сетевым администратором и состоящий из трех компонентов: приоритет моста, стоимость и иденГлава 5. Дополнительное сетевое оборудование тификационный номер. Эта информация позволяет более гибко выполнять поиск пути в сети, поскольку один из путей можно сделать предпочтительным. Если он будет разрушен, станут доступными другие, менее эффективные пути.

Примечание В Стоимость является функцией числа транзитных участков, проходимых в процессе достижения пакетом места назначения. Меньшее количество транзитных участков означает меньшую стоимость пути.

Когда сеть включается, все мосты начинают широковещательную передачу мостовых протокольных единиц данных (BPDU — Bridge Protocol Data Units), содержащих информацию об их адресах и относительных приоритетах. Она продолжается до тех пор, пока не будет распознан мост с самым низким приоритетом, который становится корневым (основным) мостом (root bridge). (Если два моста имеют одинаково низкий приоритет, то корневым становится мост с наименьшим МАС-адресом.) Все другие мосты определяют свои характеристики по отношению к корневому мосту. При использовании данного алгоритма в сети образуется (логически) топологическая древовидная структура (рис. 5.15).

Один мост становится корневым мостом, один порт каждого моста становится корневым портом, выбираемым на основании стоимости его подсоединения к корневому мосту. Точно так же, если два порта имеют одинаковую стоимость пути к корневому мосту, то корневым, или направляющим портом (forwarding port) данного моста становится порт с наименьшим приоритетом. Таким образом, для каждого сегмента сети определяется путь к наименьшей стоимостью доступа к корневому мосту, и именно, этот путь используется до тех пор, пока это возможно. Другие возможные пути блокируются (это означает, что соответствующие порты не будут передавать пакеты) до тех пор, пока путь, с направляющим портом, станет недоступным. В этом случае мост может установить какому-либо ранее блокированному порту (выбрав его из-за низкой стоимости или высокого приоритета) статус направляющего.

Поскольку большинство параметров "ранжирования" сети при использовании алгоритма связывающего дерева задаются вручную (номер порта, его приоритет и стоимость пути), очень важно тщательно выбрать путь при конфигурировании моста. При построении пути следует гарантировать его максимальную эффективность. Если сделать это недостаточно тщательно, то можно прервать пересылку пакетов к местам их назначения, использовав сегменты, которые никогда не следует проходить, поскольку это не приведя к каким либо повреждениям сети, станет причиной неоправданного увеличение трафика в этих сегментах.

Организация работы мостов с маршрутизацией по источнику Алгоритм связывающего дерева является статическим: он предусматривает обновление пути только тогда, когда найденные маршруты становятся недоступными.

Имеется и другой метод, называемый маршрутизацией по источнику (SR — Source Routing), первоначально разработанный фирмой IBM для использования в сетях Token Ring с мостами. Этот метод более напоминает средства, применяемые при использовании маршрутизаторов, а не мостов, поскольку предусматривает выполнение динамического поиска пути на основе широковещательной передачи пакетов по сети. Используя информацию, собранную во время анализа маршрутов, узлы идентифицируют наилучший путь к указанному месту назначения и сохраняют запись об этом пути для своего собственного (внутреннего) пользования.

Сетевые узлы определяют путь к указанным местам назначения одним из двух методов.