Сетевой мост

Сетевой мост — это компьютерное сетевое устройство , которое создает единую совокупную сеть из нескольких сетей связи или сетевых сегментов . Эта функция называется сетевым мостом . ^[1] Мост отличается от маршрутизации . Маршрутизация позволяет нескольким сетям взаимодействовать независимо и при этом оставаться отдельными, тогда как мост соединяет две отдельные сети, как если бы они были одной сетью. ^[2] В модели OSI мостовое соединение выполняется на канальном уровне (уровень 2). ^[3] Если один или несколько сегментов мостовой сети являются беспроводными , такое устройство называется беспроводным мостом .

Основными типами технологий сетевых мостов являются простые мосты, многопортовые мосты и обучающиеся или прозрачные мосты. ^[4]^[5]

Прозрачный мостик

Прозрачный мост использует таблицу, называемую базой информации о пересылке, для управления пересылкой кадров между сегментами сети. Таблица начинается пустой, и записи добавляются по мере того, как мост получает кадры. Если запись адреса назначения не найдена в таблице, кадр пересылается на все остальные порты моста, рассылая кадр во все сегменты, кроме того, из которого он был получен. С помощью этих лавинных кадров хост в сети назначения ответит, и будет создана запись в базе данных пересылки. В этом процессе используются как адреса источника, так и адреса назначения: адреса источника записываются в записи в таблице, а адреса назначения просматриваются в таблице и сопоставляются с соответствующим сегментом для отправки кадра. ^[6] Digital Equipment Corporation (DEC) первоначально разработала эту технологию в 1983 году. ^[7] и представил LANBridge 100, реализовавший его в 1986 году. ^[8]

В контексте двухпортового моста базу пересылающей информации можно рассматривать как базу данных фильтрации. Мост считывает адрес назначения кадра и принимает решение о его пересылке или фильтрации. Если мост определяет, что хост назначения находится в другом сегменте сети, он пересылает кадр в этот сегмент. Если адрес назначения принадлежит тому же сегменту, что и адрес источника, мост фильтрует кадр, не позволяя ему достичь другой сети, где он не нужен.

Прозрачный мост также может работать на устройствах с более чем двумя портами. В качестве примера рассмотрим мост, подключенный к трем хостам: A, B и C. Мост имеет три порта. A подключен к порту моста 1, B подключен к порту моста 2, C подключен к порту моста 3. A отправляет кадр, адресованный B, на мост. Мост проверяет исходный адрес кадра и создает запись адреса и номера порта для хоста A в своей таблице пересылки. Мост проверяет адрес назначения кадра и не находит его в своей таблице пересылки, поэтому рассылает (транслирует) его на все остальные порты: 2 и 3. Кадр получен хостами B и C. Хост C проверяет адрес назначения. и игнорирует кадр, поскольку он не соответствует его адресу. Хост B распознает совпадение адреса назначения и генерирует ответ A. На обратном пути мост добавляет запись адреса и номера порта для B в свою таблицу пересылки. Мост уже имеет адрес A в своей таблице пересылки, поэтому он пересылает ответ только на порт 1. Хост C или любые другие хосты на порту 3 не обременены ответом. Теперь между A и B возможна двусторонняя связь без дальнейшей лавинной рассылки в сеть. Теперь, если A отправляет кадр, адресованный C, будет использоваться та же процедура, но на этот раз мост не будет создавать новую запись в таблице пересылки для адреса/порта A, поскольку он уже это сделал.

Соединение называется прозрачным , если формат кадра и его адресация существенно не изменяются. Непрозрачное мостовое соединение особенно необходимо, когда схемы адресации кадров на обеих сторонах моста несовместимы друг с другом, например, между ARCNET с локальной адресацией и Ethernet IEEE с использованием MAC-адресов , требующих трансляции. Однако чаще всего такие несовместимые сети маршрутизируются между собой, а не соединяются мостом.

Простое мостовое соединение

Простой мост соединяет два сегмента сети, обычно работая прозрачно и покадрово принимая решение о пересылке из одной сети в другую. Обычно используется метод хранения и пересылки , поэтому в рамках пересылки целостность кадра проверяется в исходной сети, а задержки CSMA/CD учитываются в сети назначения. В отличие от повторителей, которые просто расширяют максимальный диапазон сегмента, мосты пересылают только кадры, необходимые для пересечения моста. Кроме того, мосты уменьшают количество коллизий, создавая отдельные области коллизий по обе стороны моста.

Многопортовое мостовое соединение

Многопортовый мост соединяет несколько сетей и работает прозрачно, позволяя каждому кадру принимать решение о пересылке трафика. Кроме того, многопортовый мост должен решить , куда перенаправлять трафик. Как и простой мост, многопортовый мост обычно использует операции хранения и пересылки. Функция многопортового моста служит основой сетевых коммутаторов .

Выполнение

База пересылающей информации , хранящаяся в памяти с адресацией по содержимому (CAM), изначально пуста. Для каждого полученного кадра Ethernet коммутатор изучает MAC-адрес источника кадра и добавляет его вместе с идентификатором интерфейса в базу пересылочной информации. Затем коммутатор пересылает кадр на интерфейс, найденный в CAM, на основе MAC-адреса назначения кадра. Если адрес назначения неизвестен, коммутатор отправляет кадр на все интерфейсы (кроме входного интерфейса). Такое поведение называется одноадресным флудом .

Пересылка

Как только мост узнает адреса своих подключенных узлов, он пересылает кадры уровня канала передачи данных, используя метод пересылки уровня 2. Существует четыре метода пересылки, которые может использовать мост, из которых методы со второго по четвертый были методами повышения производительности при использовании на коммутаторах с одинаковой пропускной способностью входного и выходного порта:

Хранение и пересылка : коммутатор буферизует и проверяет каждый кадр перед его пересылкой; Перед отправкой кадр принимается целиком.
Cutthrough : коммутатор начинает пересылку после получения адреса назначения кадра. Этот метод не проверяет ошибки. Когда исходящий порт в это время занят, коммутатор возвращается к работе с промежуточным хранением. Кроме того, когда выходной порт работает на более высокой скорости передачи данных, чем входной порт, обычно используется промежуточное хранение.
Без фрагментов : метод, который пытается сохранить преимущества как сохранения, так и пересылки и прорезания. Функция Fragment Free проверяет первые 64 байта кадра, в которых адресная хранится информация. Согласно спецификациям Ethernet, коллизии должны обнаруживаться в течение первых 64 байтов кадра, поэтому передача кадров, прерванная из-за коллизии, не будет пересылаться. Проверка ошибок фактических данных в пакете остается за конечным устройством.
Адаптивное переключение : метод автоматического выбора между тремя другими режимами. ^[9]^[10]

Соединение по кратчайшему пути

Мост по кратчайшему пути (SPB), указанный в стандарте IEEE 802.1aq и основанный на алгоритме Дейкстры , представляет собой технологию компьютерных сетей , предназначенную для упрощения создания и настройки сетей, обеспечивая при этом многопутевую маршрутизацию . ^[11]^[12]^[13] Это предлагаемая замена протоколу связующего дерева , который блокирует любые избыточные пути, которые могут привести к образованию петли переключения . SPB позволяет всем путям быть активными с несколькими путями с равной стоимостью. SPB также увеличивает количество виртуальных локальных сетей, разрешенных в сети уровня 2. ^[14]

TRILL (Прозрачное взаимодействие множества ссылок) является преемником протокола связующего дерева, оба были созданы одним и тем же человеком, Радией Перлман . Катализатором для TRILL стало мероприятие в Медицинском центре Бет Исраэль Дьяконесса , которое началось 13 ноября 2002 года. ^[15]^[16] Концепция Rbridges ^[17] [sic] впервые был предложен Институту инженеров по электротехнике и электронике в 2004 году. ^[18] кого в 2005 году ^[19] отверг то, что стало известно как ТРИЛЛ, и в период с 2006 по 2012 гг. ^[20] разработал несовместимый вариант, известный как мост по кратчайшему пути.

См. также

Аудио-видео мост – характеристики для синхронизированной потоковой передачи с малой задержкой через сети IEEE 802.
IEEE 802.1D — стандарт, включающий мостовое соединение, протокол связующего дерева и другие.
IEEE 802.1Q – сетевой стандарт IEEE, поддерживающий VLAN.
IEEE 802.1ah-2008 - Стандарт моста через сеть провайдера.
Неразборчивый режим — режим контроллера сетевого интерфейса, который подслушивает сообщения, предназначенные для других.

Ссылки

^ «Регуляторы трафика: сетевые интерфейсы, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и межсетевые экраны» (PDF) . Сиско Системы . 14 сентября 1999 г. Архивировано из оригинала (PDF) 31 мая 2013 г. . Проверено 27 июля 2012 г.
^ «Что такое сетевой коммутатор и маршрутизатор?» . Сиско Системы . Проверено 27 июля 2012 г.
^ Декер, Эрик Б.; Ланжиль, Поль; МакКлогри, Кейт; Райсингхани, Анил (14 июля 1989 г.). «RFC 1286 — Определения управляемых объектов для мостов» . Tools.ietf.org . Проверено 19 октября 2013 г.
^ «Локальные сети: Межсетевое взаимодействие» . manipalitdubai.com. Архивировано из оригинала (PowerPoint) 13 мая 2014 года . Проверено 2 декабря 2012 г.
^ «Обзор мостовых протоколов» (PowerPoint) . iol.unh.edu . Проверено 2 декабря 2012 г.
^ «Прозрачный мост» . Cisco Systems, Inc. Архивировано из оригинала 21 ноября 2015 года . Проверено 20 июня 2010 г.
^ US 4597078 , «Мостовая схема для соединения сетей».
^ «Как инженеры Digital Equipment Corp. спасли Ethernet» . IEEE-спектр. 7 апреля 2024 г. . Проверено 10 апреля 2024 г.
^ Донг, Цзелин (2007). Сетевой словарь . Javvin Technologies Inc. с. 23. ISBN 9781602670006 . Проверено 25 июня 2016 г.
^ «Cray делает свои Ethernet-коммутаторы чувствительными к условиям сети» . IDG Network World Inc., 1 июля 1996 г. Проверено 25 июня 2016 г.
^ «Alcatel-Lucent, Avaya, Huawei, Solana и Spirent демонстрируют совместимость по кратчайшему пути» . Хуавей. 7 сентября 2011 года . Проверено 11 сентября 2011 г.
^ Ло, Чжэнь; Су, Чанджин (3 марта 2011 г.). «Улучшенный протокол мостового соединения по кратчайшему пути для магистральной сети Ethernet». Международная конференция по информационным сетям 2011 (ICOIN2011) . IEEE Эксплор. стр. 148–153. дои : 10.1109/ICOIN.2011.5723169 . ISBN 978-1-61284-661-3 . ISSN 1976-7684 . S2CID 11193141 .
^ «Сводный отчет о лабораторных испытаниях. Настройка центра обработки данных с помощью SPB» (PDF) . Мерком. Сентябрь 2011 года . Проверено 25 декабря 2011 г.
^ Шуан Ю. «IEEE одобряет новый мост IEEE 802.1aq™ по кратчайшему пути» . Ассоциация стандартов IEEE. Архивировано из оригинала 14 мая 2013 года . Проверено 19 июня 2012 г. Используя VLAN нового поколения IEEE, называемую идентификатором сервисного интерфейса (I-SID), он способен поддерживать 16 миллионов уникальных сервисов по сравнению с ограничением VLAN в четыре тысячи.
^ «Все системы отключены» (PDF) . cio.com . IDG Communications, Inc. Архивировано из оригинала (PDF) 23 сентября 2020 года . Проверено 9 января 2022 г.
^ «Все системы отключены» . cio.com . IDG Communications, Inc. Архивировано из оригинала 9 января 2022 года . Проверено 9 января 2022 г.
^ «Rbridges: прозрачная маршрутизация» (PDF) . курсы.cs.washington.edu . Радия Перлман, Sun Microsystems Laboratories. Архивировано из оригинала (PDF) 9 января 2022 года . Проверено 9 января 2022 г.
^ «Rbridges: прозрачная маршрутизация» . www.researchgate.net . Радия Перлман, Sun Microsystems; Дональд Истлейк — третий, Motorola.
^ «Учебное пособие по TRILL» (PDF) . почта.орг . Дональд Э. Истлейк (3-й), Huawei.
^ «IEEE 802.1:802.1aq — мост по кратчайшему пути» . ieee802.org . Институт инженеров электротехники и электроники.

[1] «Регуляторы трафика: сетевые интерфейсы, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и межсетевые экраны» (PDF) . Сиско Системы . 14 сентября 1999 г. Архивировано из оригинала (PDF) 31 мая 2013 г. . Проверено 27 июля 2012 г.

[2] «Что такое сетевой коммутатор и маршрутизатор?» . Сиско Системы . Проверено 27 июля 2012 г.

[3] Декер, Эрик Б.; Ланжиль, Поль; МакКлогри, Кейт; Райсингхани, Анил (14 июля 1989 г.). «RFC 1286 — Определения управляемых объектов для мостов» . Tools.ietf.org . Проверено 19 октября 2013 г.

[4] «Локальные сети: Межсетевое взаимодействие» . manipalitdubai.com. Архивировано из оригинала (PowerPoint) 13 мая 2014 года . Проверено 2 декабря 2012 г.

[5] «Обзор мостовых протоколов» (PowerPoint) . iol.unh.edu . Проверено 2 декабря 2012 г.

[6] «Прозрачный мост» . Cisco Systems, Inc. Архивировано из оригинала 21 ноября 2015 года . Проверено 20 июня 2010 г.

[7] US 4597078 , «Мостовая схема для соединения сетей».

[8] «Как инженеры Digital Equipment Corp. спасли Ethernet» . IEEE-спектр. 7 апреля 2024 г. . Проверено 10 апреля 2024 г.

[Dong-9] Донг, Цзелин (2007). Сетевой словарь . Javvin Technologies Inc. с. 23. ISBN 9781602670006 . Проверено 25 июня 2016 г.

[10] «Cray делает свои Ethernet-коммутаторы чувствительными к условиям сети» . IDG Network World Inc., 1 июля 1996 г. Проверено 25 июня 2016 г.

[11] «Alcatel-Lucent, Avaya, Huawei, Solana и Spirent демонстрируют совместимость по кратчайшему пути» . Хуавей. 7 сентября 2011 года . Проверено 11 сентября 2011 г.

[12] Ло, Чжэнь; Су, Чанджин (3 марта 2011 г.). «Улучшенный протокол мостового соединения по кратчайшему пути для магистральной сети Ethernet». Международная конференция по информационным сетям 2011 (ICOIN2011) . IEEE Эксплор. стр. 148–153. дои : 10.1109/ICOIN.2011.5723169 . ISBN 978-1-61284-661-3 . ISSN 1976-7684 . S2CID 11193141 .

[13] «Сводный отчет о лабораторных испытаниях. Настройка центра обработки данных с помощью SPB» (PDF) . Мерком. Сентябрь 2011 года . Проверено 25 декабря 2011 г.

[14] Шуан Ю. «IEEE одобряет новый мост IEEE 802.1aq™ по кратчайшему пути» . Ассоциация стандартов IEEE. Архивировано из оригинала 14 мая 2013 года . Проверено 19 июня 2012 г. Используя VLAN нового поколения IEEE, называемую идентификатором сервисного интерфейса (I-SID), он способен поддерживать 16 миллионов уникальных сервисов по сравнению с ограничением VLAN в четыре тысячи.

[15] «Все системы отключены» (PDF) . cio.com . IDG Communications, Inc. Архивировано из оригинала (PDF) 23 сентября 2020 года . Проверено 9 января 2022 г.

[16] «Все системы отключены» . cio.com . IDG Communications, Inc. Архивировано из оригинала 9 января 2022 года . Проверено 9 января 2022 г.

[17] «Rbridges: прозрачная маршрутизация» (PDF) . курсы.cs.washington.edu . Радия Перлман, Sun Microsystems Laboratories. Архивировано из оригинала (PDF) 9 января 2022 года . Проверено 9 января 2022 г.

[18] «Rbridges: прозрачная маршрутизация» . www.researchgate.net . Радия Перлман, Sun Microsystems; Дональд Истлейк — третий, Motorola.

[19] «Учебное пособие по TRILL» (PDF) . почта.орг . Дональд Э. Истлейк (3-й), Huawei.

[20] «IEEE 802.1:802.1aq — мост по кратчайшему пути» . ieee802.org . Институт инженеров электротехники и электроники.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]