Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Топология сети может меняться, по мере того как отдельные станции и мосты будут включаться, выключаться, а также перемещаться. Для поддержки динамической топологии в таблице помимо номера станции и номера сети указывается также время прибытия кадра от данной станции. При получении новых кадров это время обновляется. Таким образом, для каждой станции известно время последнего полученного от нее кадра.

Время от времени процесс сканирует хэш-таблицу и удаляет все записи, сделанные ранее нескольких минут тому назад. Таким образом, если какой-либо компьютер был выключен, перенесен в новое место и включен снова, уже через несколько минут он сможет нормально работать, и для этого не потребуется никаких специальных действий. Обратная сторона такого алгоритма заключается в том, что кадры, направляемые какой-либо станции, молчавшей в течение нескольких минут, должны будут снова посылаться во все концы методом заливки.

Процедура обработки входящего кадра зависит от того порта, через который он прибыл (порт источника) и в какой адрес направляется (адрес назначения). Процедура выглядит следующим образом:

1. Если порт источника и порт для адреса назначения совпадают, кадр игнорируется.

2. Если порт источника и порт для адреса назначения различаются, кадр переправляется в порт назначения.

3. Если порт назначения неизвестен, используется алгоритм заливки, и кадр пересылается во все порты, кроме порта источника.

Вы могли бы задаться вопросом, может ли первый случай произойти с двухточечными линиями. Ответ — это может произойти, если для соединения группы компьютеров с мостом используются концентраторы. Пример показан на рис. 4.38, б, где станции E и F соединены с концентратором H1, который, в свою очередь, соединен с мостом B2. Если E пошлет кадр F, то концентратор передаст его B2, так же как и F. Именно это делают концентраторы — они связывают все порты вместе так, чтобы кадр, введенный на одном порту, просто выводится на всех других портах. Кадр достигнет B2 на порту 4, который уже является правильным выходным портом, чтобы достигнуть места назначения. Мост B2 должен просто отказаться от кадра.

Поскольку этот алгоритм должен быть применен к каждому прибывающему кадру, обычно он осуществляется специальными чипами СБИС. Чип производит поиск и обновляет записи таблицы за несколько микросекунд. Поскольку мосты смотрят только на MAC адреса, чтобы решить, как отправить кадры, возможно начать отправку, как только появилось поле заголовка назначения, до того как дошла остальная часть кадра (конечно, если выходная линия доступна). Эта схема сокращает время ожидания прохождения через мост, а также количество кадров, которые мост должен быть в состоянии буферизовать. Такой способ называют коммутация без буферизации пакетов (cut-through switching) или маршрутизация способом коммутации каналов (wormhole routing), и обычно он реализуется аппаратными средствами.

Мы можем посмотреть на работу моста с точки зрения стека протоколов, чтобы понять, что это означает быть устройством уровня канала. Рассмотрим кадр, посланный от станции А к станции D в конфигурации на рис. 4.38, а, в которой ЛВС — Ethernet. Кадр пройдет через один мост. Вид стека протокола обработки показан на рис. 4.39.

Пакет прибывает из более высокого уровня и спускается на уровень MAC Ethernet. Он приобретает заголовок Ethernet (а также метку конца, не показанную на рисунке). Этот кадр передается физическому уровню, выходит по кабелю и принимается мостом.

Рис. 4.39. Протоколы, обрабатываемые на мосту

В мосте кадр передается с физического уровня на уровень MAC Ethernet. Этот уровень расширяет обработку по сравнению с уровнем MAC Ethernet на станции. Он передает на ретранслятор, все еще в пределах уровня MAC. Функция ретрансляции моста использует только заголовок MAC Ethernet, чтобы определить, как обработать кадр. В нашем случае он передает кадр тому порту уровня MAC Ethernet, который используется для достижения станции D, и кадр продолжает свой путь.

В общем случае, ретрансляторы на некотором уровне могут переписать заголовки для этого уровня. ВЛВС вскоре обеспечит пример. Мост ни в коем случае не должен смотреть внутрь кадра и узнавать, что он переносит IP-пакет; это не важно для обработки мостом и нарушило бы иерархическое представление протокола. Также отметьте, что мост, имеющий k портов, будет иметь k экземпляров MAC-уровней и физических уровней. В нашем простом примере k = 2.

4.8.3. Мосты связующего дерева

Для повышения надежности между мостами можно использовать избыточные соединения. На рис. 4.40 показаны два параллельных соединения между двумя мостами. Эта конструкция гарантирует, что, если одно соединение нарушено, сеть не будет разделена в два набора компьютеров, которые не могут говорить друг с другом.

Рис. 4.40. Мосты с двумя параллельными соединениями

Такое решение, впрочем, создает некоторые дополнительные проблемы, поскольку в топологии образуются кольца. В качестве примера, иллюстрирующего указанные проблемы, рассмотрим кадр, отправленный А с ранее неизвестным адресом назначения (рис. 4.40). Каждый мост, действуя по обычным правилам обработки кадров с неизвестным получателем, использует метод заливки. В данном примере это означает, что кадр из А попадает к мосту В1, F 0. Мост посылает копии этого кадра во все остальные свои порты. Мы рассмотрим только порты, соединяющие В1 и В2 (хотя кадр будет послан и в другие). Так как из В1 в В2 есть два соединения, в В2 попадут две копии кадра. Они показаны на рис. 4.40 как F 1и F 2.

Вскоре после этого мост В1 получает эти кадры. Разумеется, он не знает (и не может знать), что это копии одного кадра, а не два разных кадра, посланных один за другим. Поэтому мост В2 отправляет копии кадра F 1во все свои порты. Так возникают F 3и F 4, которые по двум соединениям отправляются обратно в В1. Мост В1 видит два новых кадра с неизвестным адресом назначения и копирует их снова. Этот цикл продолжается вечно.

Решение данной проблемы заключается в установлении связи между мостами и наложении на реальную топологию сети связующего дерева (spanning tree), до-

стигающего каждого моста. В результате некоторые возможные соединения между мостами игнорируются с целью создания фиктивной бескольцевой топологии, которая является подмножеством реальной топологии.

Например, на рис. 4.41 показаны пять мостов, которые связаны и имеют соединенные с ними станции. Каждая станция соединяется только с одним мостом. Есть некоторые избыточные соединения между мостами, так что если будут использоваться все соединения, кадры будут отправлены в циклы.