Максимум гибкости и управляемости достигается включением конфигурируемого концентратора (switching hub). Это позволяет объединять сегменты на разных этажах в общие подсети, вообще исключая задержки маршрутизации для некоторых приложений, Серверы можно устанавливать в одном специально приспособленном для этого месте без какой-либо потери производительности сети в целом. Благодаря применению конфигурируемого концентратора любой сервер может быть назначен любому сегменту, исключая задержку маршрутизации для определенных рабочих групп и/или приложений. Надежность сети достигается с помощью hot-swap-ôóíêöèé (возможности «горячей замены») в центральных устройствах — концентраторе и маршрутизаторе.
Гибридные межсетевые соединения (Hybrid backbones)
Архитектура Collapsed backbone (сосредоточенная сетевая магистраль) хороша для организации сети в рамках одного здания, но не подходит для организации сети между зданиями. Даже если здания находятся совсем рядом, заводить все сегменты сети на один центральный узел представляется совершенно непрактичным, усложняются и кабельные работы и ужесточаются требования к центральным устройствам. Поэтому для организации компьютерной сети в рамках нескольких зданий предпочтительна гибридная архитектура. Межсетевые соединения в рамках гибридной архитектуры чаще используют технологии локальных сетей, чем коммутацию ячеек, так как такие сети проще проектировать и обслуживать. В принципе межсетевое соединение может быть реализовано по той же технологии, что и сами сегменты (скажем, 10Base-T), но с ростом сети трафик в межсетевом канале будет увеличиваться и может превысить пропускную способность этого канала. Именно поэтому для построения межсетевых соединений стал применяться 100 Мбит/с FDDI. Таким образом, гибридная архитектура представляет собой сосредоточенную сетевую магистраль (collapsed backbone) на уровне здания и распределенную сетевую магистраль (distributed backbone) на уровне соединения между зданиями .
Выделенные линии типа «точка-точка» — наиболее часто применяемое соединение при расширении ЛВС. Финансовые соображения нередко обусловливают низкие скорости передачи для таких соединений — от 56-64 Кбит/с до 1,5-2,0 Мбит/с. Не менее распространена цифровая коммутируемая телефонная сеть ISDN или сервис Х.25. Линии связи этих сетей используются либо как резервные (на случай выхода из строя выделенной линии), либо как основные соединения (там, где позволяют соображения стоимости).
Недавно в качестве межсетевых соединений стали использоваться линии Frame Relay общего пользования. Спроектированные под современное цифровое оборудование, они обеспечивают большую пропускную способность, чем Х.25, и могут быть дешевле выделенных линий.
Неважно, какой тип физических соединений лежит в основе построения расширенной локальной сети, маршрутизаторы всегда выполняют две ключевые роли: транслируют форматы пакетов между сегментами или подсетями в локальных и предотвращают ненужное «широковещание» пакетов.
Растущее количество пользователей, более мощные настольные вычислительные системы и новое поколение приложений подвели возможности существующих сетей к их пределу.
По всем направлениям - от локальных сетей рабочих групп до глобальных сетей - теперь требуется еще большая производительность и масштабируемость. Задержки при прохождении сети теперь тоже становятся критичными при исполнении, например, приложений мультимедиа. Однако существующие сети не были спроектированы для обеспечения требуемой производительности (пропускной способности) и качества сервиса.
Сегментирование локальных сетей - основная техника расширения сети с точки зрения увеличения пропускной способности сети. Сегментирование приводит к сокращению числа рабочих станций в сегменте и соответственно к снижению конкуренции между ними за использование общего канала. Крайним случаем может являться пример использования одной рабочей станции в каждом сегменте, называемом микросегментацией, или «собственной» локальной сетью. При этом полоса пропускания в сегменте целиком и полностью принадлежит этой рабочей станции.
В рамках традиционных строительных блоков сетей сегментация выглядит сложным и дорогим мероприятием. Каждый сегмент сети является изолированной подсетью со своим уникальным адресом и занятым портом маршрутизатора. Однако в этом случае практически каждое перемещение, изменение или добавление компьютера в сеть влечет за собой утомительную и длительную процедуру реконфигурации. Более того, порты маршрутизаторов проектируются для обслуживания большого числа конечных рабочих мест, и соответственно велика и стоимость этих портов. Поэтому сегментация больших масштабов ведет к недопустимому увеличению стоимости на одно рабочее место.
Кроме того, сетевые магистрали (backbone) также нуждаются в большей пропускной способности, например, 10Base-T может быть заменена на 100 Мбит/с FDDI, однако принципиально ситуацию это не меняет - остается все та же разделяемая среда, в которой фрагменты сетей конкурируют за полосу пропускания. Рано или поздно, но пропускная способность этой магистрали достигнет предела.
И наконец, качество информационного обслуживания (Quality of Service). Современные приложения «клиент/сервер» испытывают всевозможные задержки. Это учитывается при проектировании сетей - клиентов и серверы стараются поставить как можно ближе друг к другу, идеально на один и тот же сегмент сети, однако кроме местоположения сервера нет других способов контролировать задержки.
А ведь существует ряд приложений (видео является блестящей иллюстрацией тому), для которых допуски на задержку ограничиваются очень жесткими рамками и, что еще хуже, многие из них требуют соединения типа peer-to-peer, на пути которого могут находиться несколько маршрутизаторов. Каждый маршрутизатор вносит свою (как правило, непредсказуемую) задержку, современные сети плохо приспособлены для выполнения приложений мультимедиа, в то время как вполне сносно могут работать с традиционными приложениями.
Для решения новых задач и дальнейшего роста сетей требуются новые строительные блоки. И как будет показано далее, именно коммутация является ключевым фактором для обеспечения масштабируемости сети и требуемого качества обслуживания (Quality of Service).
Коммутируемая Ethernet.
Просто заменив концентратор Ethernet на устройство, называемое коммутатором Ethernet, вы получите выделенный канал с пропускной способностью 10 Мбит/с на каждом порту коммутатора, сохранив при этом уже имеющиеся адаптеры ЛВС и разводку кабелей. Можно также приобрести коммутаторы со скоростными портами, которые будут обслуживать связи с сервером.
Первой концепцию коммутируемой Ethernet-òåõíîëîãèè внедрила фирма Kalpana. За ней последовали другие фирмы, в частности Alantec и Artel. Эта технология предусматривает разбиение большой сети на меньшие сегменты с соответственно меньшим числом пользователей в каждом сегменте, Каждый коммутационный порт отвечает за фильтрацию трафика, передаваемого в подключенный к нему сегмент. Если узел в одном сегменте передает сообщение узлу в другом сегменте, то порт пересылает сообщение в коммутационную систему и далее в соответствующий порт назначения. Коммутатор обеспечивает одновременные соединения между сегментами со скоростью 10 Мбит/с.
В концепции фирмы Kalpana для передачи пакетов используется не буферизованная коммутация, а метод, известный как сквозная коммутация (cut-through). Порт коммутатора передает пакет в порт назначения сразу по прочтении адреса пункта назначения. Такой метод позволяет сократить до минимума время ожидания при передаче между портами. К недостаткам этого метода можно отнести конфликты пакетов и возможность прибытия в сегмент-адресат дефектных пакетов.
В большинстве других коммутаторов используется буферизованная коммутация. Этот метод предполагает наличие буфера. Пакет принимается в эту память, и его конечный порт назначения определяется микропроцессором и встроенными программами по таблице адресов.
Но следует отметить, что коммутатор Ethernet хорош только в качестве временного решения, поскольку число его портов ограничено.
Коммутатор Ethernet BayStack 301
Коммутатор BayStack 301 располагает 22 портами 10Base-T и 2 портами10Base-T/100Base-ÒÕ и
- поддерживает максимум 10,240 МАС-адресов с быстрой памятью (Content Addressable Memory - CAM) на 1,024 адреса;
- коммутация фреймов осуществляется по принципу Store-and-Forward для минимизации использования полосы пропускания сети;
- максимальная пропускная способность коммутатора - 250.000 пакетов в секунду (pps) при пересчете на пакеты Ethernet минимальной длины;
- производительность по пересылке пакетов на порт для 10Base-T - 14 880 pps и 145 000 pps äëÿ 100Base-TX;
- поддерживает до 24 виртуальных сетей (VLAN) на коммутатор или одну VLAN на порт;
- есть возможность «зеркалирования» портов, что крайне важно при анализе коммутируемого трафика внешним RMON-àíàëèçàòîðîì (RMON probe);
- на передней панели коммутатора выполнен светодиодный индикатор, отображающий состояние коммутатора в реальном времени;
- BootP и TFTP поддерживают централизованное назначение параметров загрузки и удаленное обновление системного программного обеспечения коммутатора;