โครงสร้างทางกายภาพเครือข่ายมีประโยชน์หลายประการ แต่ในหลายกรณี ซึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับเครือข่ายขนาดใหญ่และขนาดกลาง หากไม่มี โครงสร้างเชิงตรรกะเครือข่ายไม่สามารถผ่านได้ ที่สุด ปัญหาสำคัญซึ่งไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยการจัดโครงสร้างทางกายภาพ ปัญหาของการกระจายการรับส่งข้อมูลที่ส่งระหว่างกัน ส่วนทางกายภาพเครือข่าย

ใน เครือข่ายขนาดใหญ่ความแตกต่างเกิดขึ้นตามธรรมชาติ การไหลของข้อมูล: เครือข่ายประกอบด้วยเครือข่ายย่อยจำนวนมากของกลุ่มงาน แผนก สาขาองค์กร และหน่วยงานธุรการอื่นๆ ในบางกรณี การแลกเปลี่ยนข้อมูลที่เข้มข้นที่สุดจะเกิดขึ้นระหว่างคอมพิวเตอร์ที่อยู่ในเครือข่ายย่อยเดียวกันเท่านั้น ส่วนเล็ก ๆการเรียกเกิดขึ้นกับทรัพยากรของคอมพิวเตอร์ที่อยู่นอกกลุ่มงานในพื้นที่ ที่สถานประกอบการอื่นๆ โดยเฉพาะที่มี ที่เก็บข้อมูลแบบรวมศูนย์ข้อมูลองค์กรซึ่งพนักงานทุกคนขององค์กรใช้งานอย่างแข็งขันนั้นพบสถานการณ์ตรงกันข้าม: ความเข้มข้นของคำขอภายนอกสูงกว่าความเข้มของการแลกเปลี่ยนระหว่างเครื่อง "ใกล้เคียง" แต่ไม่คำนึงถึงวิธีการกระจายการรับส่งข้อมูลภายนอกและภายในเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครือข่ายความแตกต่าง การไหลของข้อมูลจะต้องนำมาพิจารณา

เครือข่ายด้วย โทโพโลยีทั่วไป("ยาง", "แหวน", "ดาว") ซึ่งทุกอย่าง ส่วนทางกายภาพถือเป็นหนึ่งเดียว สภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกันปรากฏว่ามีไม่เพียงพอต่อโครงสร้าง การไหลของข้อมูลบนเครือข่ายขนาดใหญ่ ตัวอย่างเช่น ในเครือข่ายที่มีบัสที่ใช้ร่วมกัน การโต้ตอบของคอมพิวเตอร์คู่ใดๆ จะครอบครองปฏิสัมพันธ์นั้นตลอดระยะเวลาการแลกเปลี่ยน ดังนั้น เมื่อจำนวนคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายเพิ่มขึ้น บัสจะกลายเป็นคอขวด คอมพิวเตอร์ในแผนกหนึ่งถูกบังคับให้รอคอมพิวเตอร์คู่หนึ่งในอีกแผนกหนึ่งเพื่อทำการแลกเปลี่ยนให้เสร็จสิ้น

ข้าว. 8.5.

ข้าว. 8.6.โครงสร้างลอจิคัลยังคงสอดคล้องกับ "บัสทั่วไป"

ในการแก้ปัญหาเราจะต้องละทิ้งความคิดที่เป็นเนื้อเดียวกัน สภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกัน- ตัวอย่างเช่น ในตัวอย่างที่กล่าวถึงข้างต้น ขอแนะนำให้ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเฟรมที่ส่งโดยคอมพิวเตอร์ของแผนก 1 จะเกินขอบเขตของส่วนนี้ของเครือข่าย ถ้าหากเฟรมเหล่านี้ถูกส่งไปยังคอมพิวเตอร์บางเครื่องจาก แผนกอื่นๆ ในทางกลับกัน เฉพาะเฟรมที่จ่าหน้าถึงโหนดของเครือข่ายนี้เท่านั้นที่ควรเข้าสู่เครือข่ายของแต่ละแผนก ด้วยองค์กรแห่งการดำเนินงานเครือข่ายนี้เอง ผลงานจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากคอมพิวเตอร์ของแผนกหนึ่งจะไม่ถูกใช้งานในขณะที่คอมพิวเตอร์ของแผนกอื่นกำลังแลกเปลี่ยนข้อมูล

สังเกตได้ง่ายว่าในแนวทางแก้ไขที่เสนอนั้นเราได้ละทิ้งแนวคิดเรื่องทั่วไป สภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกันภายในเครือข่ายทั้งหมดแม้จะทิ้งไว้ในแต่ละแผนกก็ตาม แบนด์วิธสายการสื่อสารระหว่างแผนกไม่ควรตรงกับแบนด์วิธของสภาพแวดล้อมภายในแผนก หากการรับส่งข้อมูลระหว่างแผนกเป็นเพียง 20% ของการรับส่งข้อมูลภายในแผนก (ตามที่ระบุไว้แล้ว ค่านี้อาจแตกต่างกัน) จากนั้น ปริมาณงานสายสื่อสารและ อุปกรณ์สื่อสารการเชื่อมต่อแผนกต่างๆ อาจต่ำกว่าการรับส่งข้อมูลเครือข่ายภายในของแผนกอย่างมาก

ข้าว. 8.7.

เรียกว่าการกระจายการรับส่งข้อมูลสำหรับคอมพิวเตอร์ในส่วนเครือข่ายเฉพาะภายในส่วนนี้เท่านั้น การแปลการจราจร . โครงสร้างเชิงตรรกะระบบเครือข่ายเป็นกระบวนการแบ่งเครือข่ายออกเป็นส่วนๆ ด้วยการรับส่งข้อมูลที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น

สำหรับ โครงสร้างเชิงตรรกะมีการใช้เครือข่าย อุปกรณ์สื่อสาร:

• สะพาน;
• สวิตช์;
• เราเตอร์;
• เกตเวย์

สะพาน(บริดจ์) แบ่งสื่อการส่งข้อมูลที่ใช้ร่วมกันของเครือข่ายออกเป็นส่วน ๆ (มักเรียกว่าเซ็กเมนต์เชิงตรรกะ) ถ่ายโอนข้อมูลจากเซ็กเมนต์หนึ่งไปยังอีกเซ็กเมนต์หนึ่งเฉพาะเมื่อการถ่ายโอนดังกล่าวมีความจำเป็นจริงๆ นั่นคือถ้าที่อยู่ของคอมพิวเตอร์ปลายทางเป็นของซับเน็ตอื่น . ดังนั้นบริดจ์จะแยกการรับส่งข้อมูลของซับเน็ตหนึ่งออกจากการรับส่งข้อมูลของอีกเครือข่ายหนึ่ง ส่งผลให้ภาพรวมโดยรวมเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการถ่ายโอนข้อมูลออนไลน์ การแปลการจราจรไม่เพียงแต่ประหยัดแบนด์วิธเท่านั้น แต่ยังลดความเป็นไปได้ในการเข้าถึงข้อมูลโดยไม่ได้รับอนุญาต เนื่องจากเฟรมไม่ได้เกินขอบเขตของกลุ่ม และผู้โจมตีจะสกัดกั้นได้ยากกว่า

ในรูป รูปที่ 8.8 แสดงเครือข่ายที่ได้มาจากเครือข่ายที่มีฮับส่วนกลาง (ดูรูปที่ 8.5) โดยแทนที่ด้วยบริดจ์ เครือข่ายของแผนก 1 และ 2 ประกอบด้วยส่วนตรรกะที่แยกจากกัน และเครือข่ายของแผนก 3 ประกอบด้วยส่วนตรรกะสองส่วน แต่ละเซ็กเมนต์เชิงตรรกะถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของฮับและมีที่ง่ายที่สุด โครงสร้างทางกายภาพเกิดขึ้นจากความยาวของสายเคเบิลที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เข้ากับพอร์ตฮับ หากผู้ใช้คอมพิวเตอร์ A ส่งข้อมูลไปยังผู้ใช้คอมพิวเตอร์ B ซึ่งอยู่ในกลุ่มเดียวกันกับเขา ข้อมูลนี้จะถูกทำซ้ำเฉพาะกับผู้ใช้คอมพิวเตอร์ B เหล่านั้น อินเทอร์เฟซเครือข่าย ซึ่งมีการทำเครื่องหมายไว้ในรูปด้วยวงกลมสีเทา

ข้าว. 8.8.

สะพานถูกนำมาใช้เพื่อ การแปลการจราจร ที่อยู่ฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ ซึ่งทำให้ยากต่อการจดจำว่าคอมพิวเตอร์เครื่องใดอยู่ในส่วนลอจิคัลเฉพาะหรือไม่ - ตัวที่อยู่นั้นไม่มีข้อมูลดังกล่าว ดังนั้นบริดจ์จึงแสดงถึงการแบ่งเครือข่ายออกเป็นส่วน ๆ ในวิธีที่ง่ายกว่า - โดยจะจดจำพอร์ตที่เฟรมข้อมูลได้รับจากคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องบนเครือข่ายและส่งเฟรมที่ตั้งใจไว้ในภายหลัง ของคอมพิวเตอร์เครื่องนี้สู่ท่าเรือแห่งนี้ แม่นยำ โทโพโลยีการเชื่อมต่อบริดจ์ไม่ทราบระหว่างเซกเมนต์เชิงตรรกะ ด้วยเหตุนี้การใช้บริดจ์จึงนำไปสู่ข้อ จำกัด ที่สำคัญในการกำหนดค่าการเชื่อมต่อเครือข่าย - ส่วนต่างๆ จะต้องเชื่อมต่อในลักษณะที่ไม่เกิดลูปปิดในเครือข่าย

ในแง่ของหลักการประมวลผลเฟรม สวิตช์แทบไม่ต่างจากบริดจ์เลย ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือมันเป็นการสื่อสารประเภทหนึ่ง มัลติโปรเซสเซอร์เนื่องจากแต่ละพอร์ตมีชิปพิเศษที่ประมวลผลเฟรมโดยใช้อัลกอริธึมบริดจ์ โดยไม่คำนึงถึงชิปของพอร์ตอื่น ด้วยเหตุนี้ยอดรวม ผลงานโดยทั่วไปแล้วสวิตช์จะมีประสิทธิภาพสูงกว่าบริดจ์แบบเดิมซึ่งมีหน่วยประมวลผลเพียงตัวเดียว ก็สามารถพูดได้ว่า สวิตช์- เหล่านี้คือบริดจ์รุ่นใหม่ที่ประมวลผลเฟรมในโหมดขนาน

ข้อจำกัดที่เกี่ยวข้องกับการใช้บริดจ์และสวิตช์ - ตาม

6 - การวางโครงสร้างเป็นวิธีการสร้างเครือข่ายขนาดใหญ่

6.3. โครงสร้างเครือข่ายแบบลอจิคัล

โครงสร้างเครือข่ายทางกายภาพมีประโยชน์หลายประการ แต่ในบางกรณี ซึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับเครือข่ายขนาดใหญ่และขนาดกลาง เป็นไปไม่ได้เลยหากไม่มีโครงสร้างเครือข่ายแบบลอจิคัล ปัญหาที่สำคัญที่สุดที่ไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยโครงสร้างทางกายภาพยังคงเป็นปัญหาในการกระจายการรับส่งข้อมูลที่ส่งระหว่างส่วนทางกายภาพต่างๆ ของเครือข่าย

ในเครือข่ายขนาดใหญ่ กระแสข้อมูลที่แตกต่างกันเกิดขึ้นตามธรรมชาติ: เครือข่ายประกอบด้วยเครือข่ายย่อยจำนวนมากของกลุ่มงาน แผนก สาขาขององค์กร และหน่วยงานธุรการอื่นๆ บ่อยครั้งที่การแลกเปลี่ยนข้อมูลที่เข้มข้นที่สุดเกิดขึ้นระหว่างคอมพิวเตอร์ที่อยู่ในเครือข่ายย่อยเดียวกัน และการโทรเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่เกิดขึ้นกับทรัพยากรของคอมพิวเตอร์ที่อยู่นอกกลุ่มงานในพื้นที่ ดังนั้นเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครือข่ายจึงต้องคำนึงถึงความหลากหลายของกระแสข้อมูลด้วย

เครือข่ายที่มีโทโพโลยีมาตรฐาน (บัส วงแหวน สตาร์) ซึ่งเซ็กเมนต์ทางกายภาพทั้งหมดถือเป็นสื่อกลางที่ใช้ร่วมกันเดียว ปรากฏว่าไม่เพียงพอต่อโครงสร้างของการไหลของข้อมูลในเครือข่ายขนาดใหญ่ ตัวอย่างเช่น ในเครือข่ายที่มีบัสที่ใช้ร่วมกัน การโต้ตอบของคอมพิวเตอร์คู่ใดๆ จะครอบครองปฏิสัมพันธ์นั้นตลอดระยะเวลาการแลกเปลี่ยน ดังนั้น เมื่อจำนวนคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายเพิ่มขึ้น บัสจะกลายเป็นคอขวด คอมพิวเตอร์ในแผนกหนึ่งถูกบังคับให้รอให้คอมพิวเตอร์คู่หนึ่งในอีกแผนกหนึ่งทำการแลกเปลี่ยนให้เสร็จสิ้น และแม้ว่าความต้องการในการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์ของสองแผนกที่แตกต่างกันจะเกิดขึ้นน้อยกว่ามากและต้องใช้น้อยมาก แบนด์วิธ.

สถานการณ์นี้เกิดขึ้นเนื่องจากความจริงที่ว่าโครงสร้างลอจิคัลของเครือข่ายนี้ยังคงเป็นเนื้อเดียวกัน - มันไม่ได้คำนึงถึงการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของการรับส่งข้อมูลภายในแผนกและให้คอมพิวเตอร์ทุกคู่มีโอกาสเท่าเทียมกันในการแลกเปลี่ยนข้อมูล (รูปที่ 17, a , 6)

ข้าว. 17. ความขัดแย้งระหว่างโครงสร้างลอจิคัลของเครือข่ายและโครงสร้างของการไหลของข้อมูล

วิธีแก้ปัญหาคือการละทิ้งแนวคิดเรื่องสภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกันที่เป็นเนื้อเดียวกัน ตัวอย่างเช่น ในตัวอย่างที่กล่าวถึงข้างต้น ขอแนะนำให้ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเฟรมที่ส่งโดยคอมพิวเตอร์ของแผนก 1 จะเกินขอบเขตของส่วนนี้ของเครือข่าย ถ้าหากเฟรมเหล่านี้ถูกส่งไปยังคอมพิวเตอร์บางเครื่องจาก แผนกอื่นๆ ในทางกลับกัน เฉพาะเฟรมที่จ่าหน้าถึงโหนดของเครือข่ายนี้เท่านั้นที่ควรเข้าสู่เครือข่ายของแต่ละแผนก ด้วยการจัดองค์กรการดำเนินงานเครือข่ายนี้ ประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากคอมพิวเตอร์ของแผนกหนึ่งจะไม่ถูกใช้งานในขณะที่คอมพิวเตอร์ของแผนกอื่นกำลังแลกเปลี่ยนข้อมูล

ความสนใจ

การกระจายการรับส่งข้อมูลสำหรับคอมพิวเตอร์บนส่วนเครือข่ายเฉพาะภายในส่วนนั้นเท่านั้นเรียกว่าการแปลการรับส่งข้อมูล โครงสร้างเครือข่ายแบบลอจิคัลเป็นกระบวนการแบ่งเครือข่ายออกเป็นส่วนๆ ด้วยการรับส่งข้อมูลเฉพาะที่

การปฏิเสธจากสื่อการส่งข้อมูลที่ใช้ร่วมกันเพียงสื่อเดียวก็เป็นสิ่งจำเป็นเช่นกันในกรณีอื่น ๆ ข้อเสียเปรียบหลักของเครือข่ายบนสื่อที่ใช้ร่วมกันเดียวเริ่มปรากฏขึ้นเมื่อเกินเกณฑ์ที่กำหนดของจำนวนโหนดที่เชื่อมต่ออยู่ เหตุผลก็คือลักษณะการสุ่มของวิธีการเข้าถึงสื่อที่ใช้ในเทคโนโลยีทั้งหมด เครือข่ายท้องถิ่น.

ผลกระทบของความล่าช้าและการชนกันต่อปริมาณงานที่เป็นประโยชน์ของเครือข่ายอีเธอร์เน็ตนั้นสะท้อนให้เห็นอย่างดีในกราฟที่แสดงในรูปที่ 1 18.

ข้าว. 18. การพึ่งพาแบนด์วิธเครือข่ายอีเธอร์เน็ตที่เป็นประโยชน์

จากปัจจัยการใช้งาน

จำนวนโหนดที่อัตราการใช้เครือข่ายเริ่มเข้าใกล้ขีดจำกัดที่เป็นอันตรายนั้นขึ้นอยู่กับประเภทของแอปพลิเคชันที่ทำงานบนโหนดนั้น: เมื่อมีปริมาณการรับส่งข้อมูลหนาแน่นเพียงพอ จำนวนของโหนดเหล่านั้นจะลดลง ปัญหาที่คล้ายกันเกิดขึ้นไม่เพียงแต่ในเครือข่ายขนาดใหญ่เท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นบนพื้นฐานของกลุ่มงานด้วย ดังนั้นเครือข่ายของแผนกดังกล่าวจึงจำเป็นต้องมีโครงสร้างเพิ่มเติม

ข้อจำกัดของการใช้สื่อที่ใช้ร่วมกันทั่วไปสามารถเอาชนะได้โดยการแบ่งเครือข่ายออกเป็นสื่อที่ใช้ร่วมกันหลายรายการ และเชื่อมต่อแต่ละส่วนของเครือข่ายกับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น บริดจ์ สวิตช์ หรือเราเตอร์

อุปกรณ์ที่อยู่ในรายการจะส่งเฟรมจากพอร์ตหนึ่งไปยังอีกพอร์ตหนึ่ง โดยวิเคราะห์ที่อยู่ปลายทางที่อยู่ในเฟรมเหล่านี้ บริดจ์และสวิตช์ดำเนินการถ่ายโอนเฟรมตามที่อยู่แบบเรียบ เลเยอร์ลิงก์(ที่อยู่ MAC) และเราเตอร์ตามหมายเลขเครือข่าย

เซ็กเมนต์แบบลอจิคัลแสดงถึงสภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกันเดียว การแบ่งเครือข่ายออกเป็นส่วนๆ แบบลอจิคัล ส่งผลให้มีภาระงานในแต่ละส่วนที่เพิ่งสร้างใหม่น้อยกว่าภาระที่เครือข่ายเดิมได้รับเกือบทุกครั้ง

คำว่า "เกือบ" คำนึงถึงกรณีที่หายากมากเมื่อการรับส่งข้อมูลทั้งหมดเป็นแบบระหว่างเซ็กเมนต์ หากสังเกตสิ่งนี้ แสดงว่าเครือข่ายถูกแบ่งออกเป็นเครือข่ายย่อยแบบลอจิคัลไม่ถูกต้อง เนื่องจากสามารถระบุกลุ่มคอมพิวเตอร์ที่ทำงานทั่วไปได้ตลอดเวลา

โดยทั่วไป โครงสร้างเชิงตรรกะของเครือข่ายจะนำไปสู่สิ่งต่อไปนี้

• การแบ่งส่วนเพิ่มความยืดหยุ่นของเครือข่าย - ด้วยการสร้างเครือข่ายเป็นชุดของซับเน็ต แต่ละซับเน็ตสามารถปรับให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะได้ คณะทำงานหรือแผนก. กระบวนการแบ่งเครือข่ายออกเป็นส่วนเชิงตรรกะก็สามารถพิจารณาได้เช่นกันทิศทางย้อนกลับ
• เป็นกระบวนการสร้างเครือข่ายขนาดใหญ่จากโมดูล - ซับเน็ตที่มีอยู่ ซับเน็ตปรับปรุงความปลอดภัยของข้อมูล - เมื่อผู้ใช้เชื่อมต่อกับส่วนเครือข่ายทางกายภาพที่แตกต่างกัน คุณสามารถปฏิเสธการเข้าถึงได้ผู้ใช้บางราย ไปยังทรัพยากรของกลุ่มอื่นๆโดยการติดตั้งตัวกรองลอจิกต่างๆ บนบริดจ์ สวิตช์ และ
• เราเตอร์ . คุณสามารถควบคุมการเข้าถึงทรัพยากรซึ่งตัวทำซ้ำไม่อนุญาตซับเน็ตทำให้การจัดการเครือข่ายง่ายขึ้น

ผลข้างเคียง

ผลงาน;

ปรับสมดุลภาระของแต่ละช่อง

ความง่ายในการเชื่อมต่อโหนดใหม่

ต้นทุนอุปกรณ์เครือข่าย

ต้นทุนและความง่ายในการติดตั้งสายเคเบิล

การรวมการเชื่อมต่อของโมดูลต่างๆ

ความเป็นไปได้ในการเข้าถึงการออกอากาศที่รวดเร็วไปยังสถานีเครือข่ายทั้งหมด

ความยาวรวมขั้นต่ำของสายสื่อสาร ฯลฯ

โทโพโลยีที่เชื่อมต่ออย่างสมบูรณ์ (รูปที่ 5.3.1, a)

โทโพโลยีแบบตาข่าย (รูปที่ 5.3.1, b)

โครงสร้างทางกายภาพของเครือข่าย

สำหรับ การเชื่อมต่อทางกายภาพส่วนต่าง ๆ ของสายเคเบิลเครือข่ายท้องถิ่นจะใช้ทวนสัญญาณเพื่อเพิ่มความยาวรวมของเครือข่าย (รูปที่ 5.3.4)

ข้าว. 5.3.4. ตัวทวนสัญญาณช่วยให้คุณสามารถขยายความยาวของเครือข่ายอีเทอร์เน็ตได้ (เช่น 10Base2)

รีพีเตอร์ที่มีมากกว่าสองพอร์ตเรียกว่าฮับหรือ ฮับ ​​(ฮับ).

ฮับจะส่งสัญญาณขาเข้าซ้ำจากพอร์ตหนึ่งไปยังพอร์ตอื่น

ดังนั้น, ฮับอีเธอร์เน็ตซ้ำ สัญญาณอินพุตบนพอร์ตทั้งหมดยกเว้นพอร์ตที่สัญญาณมา (รูปที่ 5.3.5, a)

และฮับ Token Ring (รูปที่ 5.3.5, b) จะทำซ้ำสัญญาณอินพุตที่มาจากพอร์ตบางพอร์ตบนพอร์ตเดียวเท่านั้นซึ่งเป็นพอร์ตที่คอมพิวเตอร์เครื่องถัดไปในวงแหวนเชื่อมต่ออยู่

ข้าว. 5.3.5. คอนเดนเซอร์ของเทคโนโลยีต่างๆ

โครงสร้างเครือข่ายแบบลอจิคัลช่วยให้คุณสามารถกระจายการรับส่งข้อมูลที่ส่งระหว่างส่วนเครือข่ายทางกายภาพที่แตกต่างกัน

ตัวอย่าง (รูปที่ 5.3.6)

ข้าว. 5.3.6. เครือข่ายที่เซกเมนต์ทางกายภาพทั้งหมดถือเป็นสื่อกลางที่ใช้ร่วมกันเดียว กลับกลายเป็นว่าไม่เพียงพอต่อโครงสร้างของกระแสข้อมูลในเครือข่ายขนาดใหญ่

การกระจายการรับส่งข้อมูลสำหรับคอมพิวเตอร์บนส่วนเครือข่ายเฉพาะภายในส่วนนั้นเท่านั้นเรียกว่าการแปลการรับส่งข้อมูล โครงสร้างเครือข่ายแบบลอจิคัลเป็นกระบวนการแบ่งเครือข่ายออกเป็นส่วนๆ ด้วยการรับส่งข้อมูลที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น

บริดจ์ สวิตช์ เราเตอร์ และเกตเวย์ถูกใช้เพื่อจัดโครงสร้างเครือข่ายเชิงตรรกะ

ข้าว. 5.3.7. โครงสร้างเครือข่ายแบบลอจิคัลโดยใช้บริดจ์

เราเตอร์แยกการจราจรได้อย่างน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพมากกว่าสะพาน แต่ละส่วนเครือข่ายจากกันและกัน

เกตเวย์เชื่อมต่อเครือข่ายด้วย ประเภทต่างๆระบบและซอฟต์แวร์ประยุกต์

ข้อสรุป:

1. ลักษณะสำคัญเครือข่ายคือโทโพโลยี - กราฟประเภทหนึ่งที่มีจุดยอดสอดคล้องกับคอมพิวเตอร์เครือข่าย (บางครั้งอุปกรณ์อื่นๆ เช่น ฮับ) และขอบสอดคล้องกับการเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่างอุปกรณ์เหล่านั้น การกำหนดค่า การเชื่อมต่อทางกายภาพมุ่งมั่น การเชื่อมต่อไฟฟ้าคอมพิวเตอร์ระหว่างกันและอาจแตกต่างจากการกำหนดค่าการเชื่อมต่อแบบลอจิคัลระหว่างโหนดเครือข่าย การเชื่อมต่อแบบลอจิคัลเป็นตัวแทนเส้นทางการส่งข้อมูลระหว่างโหนดเครือข่าย

2. โทโพโลยีทั่วไปของการเชื่อมต่อทางกายภาพคือ: เชื่อมต่ออย่างสมบูรณ์, เมช, รถบัสทั่วไป, โทโพโลยีแบบวงแหวนและโทโพโลยีแบบดาว

3. สำหรับ เครือข่ายคอมพิวเตอร์โดดเด่นด้วยสายการสื่อสารแต่ละสายระหว่างคอมพิวเตอร์และสายที่ใช้ร่วมกัน เมื่อคอมพิวเตอร์หลายเครื่องใช้สายสื่อสารหนึ่งสายสลับกัน ในกรณีหลังนี้เกิดปัญหาทางไฟฟ้าล้วนๆ คุณภาพที่ต้องการสัญญาณเมื่อเชื่อมต่อเครื่องรับและเครื่องส่งสัญญาณหลายเครื่องเข้ากับสายเดียวกันรวมถึงปัญหาเชิงตรรกะในการแบ่งเวลาในการเข้าถึงให้กับสายเหล่านี้

4. ที่อยู่สามประเภทใช้เพื่อระบุที่อยู่โหนดเครือข่าย: ที่อยู่ฮาร์ดแวร์ ชื่อสัญลักษณ์ และที่อยู่แบบผสมตัวเลข ใน เครือข่ายสมัยใหม่ตามกฎแล้ว ทั้งสามรูปแบบการกำหนดที่อยู่เหล่านี้จะใช้พร้อมกัน สำคัญ ปัญหาเครือข่ายเป็นหน้าที่ในการสร้างการติดต่อสื่อสารระหว่างที่อยู่ประเภทต่างๆ ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีรวมศูนย์หรือแบบกระจายโดยสิ้นเชิง

5. เพื่อลบข้อจำกัดเกี่ยวกับความยาวของเครือข่ายและจำนวนโหนด จะใช้โครงสร้างทางกายภาพของเครือข่ายโดยใช้ตัวทำซ้ำและฮับ

6. เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและความปลอดภัยของเครือข่าย มีการใช้โครงสร้างเครือข่ายแบบลอจิคัล ซึ่งประกอบด้วยการแบ่งเครือข่ายออกเป็นส่วนๆ ในลักษณะที่การรับส่งข้อมูลคอมพิวเตอร์จำนวนมากในแต่ละส่วนไม่เกินขอบเขตของส่วนนี้ วิธีการจัดโครงสร้างแบบลอจิคัลได้แก่ บริดจ์ สวิตช์ เราเตอร์ และเกตเวย์

ในบทเรียนที่แล้ว ซึ่งเป็นการบรรยายที่ 3 เราได้ศึกษาประเด็นที่เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาการสลับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ในเวลาเดียวกันได้พิจารณาปัญหาเฉพาะที่จำเป็นในการแก้ปัญหาทั่วไปของการสลับเครือข่ายลักษณะเปรียบเทียบและขอบเขตของการใช้วิธีการสลับช่องสัญญาณและแพ็กเก็ตและสาระสำคัญของกลไกที่ใช้ในเครือข่ายที่มีการสลับแพ็กเก็ตสำหรับการย้าย ข้อมูลผ่านเครือข่าย - การส่งดาต้าแกรมและช่องทางเสมือน

เพื่อตรวจสอบคุณภาพการดูดซึมเนื้อหาการศึกษาของการบรรยาย เราจะดำเนินการสำรวจการควบคุม

คำถามเพื่อความปลอดภัย:

จำเป็นต้องแก้ไขปัญหาใดบ้างเพื่อให้สามารถสลับเครือข่ายได้

มีการใช้เกณฑ์การเพิ่มประสิทธิภาพใดในการกำหนดเส้นทาง

อธิบายสาระสำคัญของการดำเนินการมัลติเพล็กซ์และดีมัลติเพล็กซ์

ข้อดีและข้อเสียหลักของเครือข่ายสวิตช์วงจร (แพ็กเก็ต)

สาระสำคัญของวิธีดาตาแกรมในการส่งข้อมูล

สาระสำคัญของวิธีการส่งข้อมูลโดยใช้ช่องทางเสมือน

วันนี้ในชั้นเรียนเราจะศึกษาหัวข้อที่ 1 ต่อไป: “สถาปัตยกรรมเครือข่ายคอมพิวเตอร์” และพิจารณาหัวข้อ: « โครงสร้างและคุณลักษณะของเครือข่ายคอมพิวเตอร์"

1. ส่วนหลัก

1. โครงสร้างเครือข่ายทางกายภาพและลอจิคัล

1.1. เหตุผลในการจัดโครงสร้างเครือข่าย

ในเครือข่ายที่มีคอมพิวเตอร์จำนวนน้อย (10-30) เครื่อง มักใช้วิธีใดวิธีหนึ่งต่อไปนี้: โทโพโลยีทั่วไป- เครือข่ายบัสทั่วไป วงแหวน สตาร์ หรือเมช โทโพโลยีข้างต้นทั้งหมดมีคุณสมบัติเป็นเนื้อเดียวกัน โครงสร้างที่เป็นเนื้อเดียวกันนี้ทำให้ง่ายต่อการเพิ่มจำนวนคอมพิวเตอร์และอำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาและการทำงานของเครือข่าย ในเครือข่ายขนาดใหญ่ การใช้โครงสร้างมาตรฐานทำให้เกิดข้อจำกัดต่างๆ มากมาย สิ่งสำคัญที่สุดคือ:

ข้อ จำกัด เกี่ยวกับความยาวของการสื่อสารระหว่างโหนด

ข้อ จำกัด เกี่ยวกับจำนวนโหนดในเครือข่าย

ข้อจำกัดเกี่ยวกับความเข้มข้นของการรับส่งข้อมูลที่สร้างโดยโหนดเครือข่าย

เพื่อลบข้อ จำกัด เหล่านี้จึงใช้วิธีการพิเศษในการจัดโครงสร้างเครือข่ายและอุปกรณ์สร้างโครงสร้างพิเศษ - ทวนสัญญาณ, ฮับ, บริดจ์, สวิตช์, เราเตอร์ อุปกรณ์ประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่าอุปกรณ์สื่อสาร ซึ่งหมายความว่าด้วยการช่วยให้แต่ละส่วนเครือข่ายโต้ตอบกัน

มีความแตกต่างระหว่างโทโพโลยีของการเชื่อมต่อทางกายภาพ (โครงสร้างทางกายภาพ) และโทโพโลยีของการเชื่อมต่อทางลอจิคัล (โครงสร้างทางลอจิคัล) การกำหนดค่าการเชื่อมต่อทางกายภาพถูกกำหนดโดยการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าของคอมพิวเตอร์ ที่นี่ขอบของกราฟสอดคล้องกับส่วนของสายเคเบิลที่เชื่อมต่อคู่ของโหนดการเชื่อมต่อแบบลอจิคัลคือเส้นทางการส่งข้อมูลระหว่างโหนดเครือข่ายและเกิดขึ้นจากการกำหนดค่าอุปกรณ์สื่อสารอย่างเหมาะสม

1.2. โครงสร้างทางกายภาพของเครือข่าย

อุปกรณ์สื่อสารที่ง่ายที่สุดคือ ทวน- ใช้เพื่อเชื่อมต่อส่วนต่างๆ ของสาย LAN ทางกายภาพ เพื่อเพิ่มความยาวโดยรวมของเครือข่าย เครื่องทวนสัญญาณจะส่งสัญญาณที่มาจากส่วนเครือข่ายหนึ่งไปยังส่วนเครือข่ายอื่นๆ ทวนสัญญาณช่วยให้คุณเอาชนะข้อ จำกัด ของความยาวของสายการสื่อสารโดยการปรับปรุงคุณภาพของสัญญาณที่ส่ง - คืนกำลังและแอมพลิจูดปรับปรุงขอบ ฯลฯ มักเรียกว่าทวนสัญญาณที่มีหลายพอร์ตและเชื่อมต่อส่วนทางกายภาพหลายส่วน ฮับ, หรือ ฮับ.

การทำงานของฮับของเทคโนโลยีใด ๆ มีอะไรเหมือนกันหลายอย่าง - โดยจะทำซ้ำสัญญาณที่มาจากพอร์ตใดพอร์ตหนึ่งไปยังพอร์ตอื่น ๆ (ดูรูปที่ 1) ฮับเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับเกือบทุกคน เทคโนโลยีพื้นฐานเครือข่ายท้องถิ่น -อีเทอร์เน็ต, อาร์คเน็ต, โทเค็น แหวน, เอฟดีไอ, เร็ว อีเทอร์เน็ต, กิกะบิต อีเทอร์เน็ต. การเพิ่มฮับให้กับเครือข่ายจะเปลี่ยนโทโพโลยีทางกายภาพเสมอ แต่โทโพโลยีโลจิคัลไม่เปลี่ยนแปลง ในหลายกรณี โทโพโลยีเครือข่ายแบบฟิสิคัลและโลจิคัลจะเหมือนกัน

โครงสร้างทางกายภาพของเครือข่ายโดยใช้ฮับมีประโยชน์ไม่เพียงแต่ในการเพิ่มระยะห่างระหว่างโหนดเครือข่ายเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถืออีกด้วย ตัวอย่างเช่นหากคอมพิวเตอร์บนเครือข่ายอีเธอร์เน็ตที่มีบัสที่ใช้ร่วมกันทางกายภาพเริ่มส่งข้อมูลอย่างต่อเนื่องผ่านสายเคเบิลทั่วไปเนื่องจากความล้มเหลวเครือข่ายทั้งหมดจะหยุดทำงานและมีทางเดียวเท่านั้นที่จะแก้ไขปัญหา - ด้วยตนเอง ถอดอะแดปเตอร์เครือข่ายของคอมพิวเตอร์เครื่องนี้ออกจากสายเคเบิล ในเครือข่ายอีเธอร์เน็ต ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยอัตโนมัติ - ฮับจะปิดใช้งานพอร์ตหากตรวจพบว่าโหนดที่เชื่อมต่ออยู่นั้นผูกขาดเครือข่ายนานเกินไป

ข้าว. 1. ฮับเทคโนโลยี Ethernet และ TokenRing

โครงสร้างเครือข่ายลอจิคัลโดยใช้บริดจ์และสวิตช์

โครงสร้างเครือข่ายแบบลอจิคัลหมายถึงการแบ่งสภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกันทั่วไปออกเป็นส่วนทางลอจิคัลที่แสดงถึงสภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกันแบบอิสระด้วยจำนวนโหนดที่น้อยกว่า เครือข่ายที่แบ่งออกเป็นส่วนตรรกะมีมากขึ้น ประสิทธิภาพสูงและความน่าเชื่อถือ การโต้ตอบระหว่างส่วนตรรกะถูกจัดระเบียบโดยใช้บริดจ์และสวิตช์

เหตุผลในการจัดโครงสร้างเชิงตรรกะของเครือข่ายท้องถิ่น

ข้อจำกัดของเครือข่ายที่สร้างขึ้นบนสื่อที่ใช้ร่วมกันทั่วไป

เมื่อสร้างเครือข่ายขนาดเล็กที่ประกอบด้วย 10-30 โหนด ให้ใช้ เทคโนโลยีมาตรฐานบนสื่อการส่งข้อมูลที่ใช้ร่วมกันนำไปสู่ความคุ้มค่าและ โซลูชั่นที่มีประสิทธิภาพ- ไม่ว่าในกรณีใด ข้อความนี้เป็นจริงสำหรับเครือข่ายจำนวนมากในปัจจุบัน แม้แต่เครือข่ายที่มีการส่งข้อมูลจำนวนมากก็ตาม ข้อมูลมัลติมีเดีย, - การเกิดขึ้นของเทคโนโลยีความเร็วสูงที่มีอัตราแลกเปลี่ยน 100 และ 1,000 Mbit/s ช่วยแก้ปัญหาคุณภาพของบริการขนส่งในเครือข่ายดังกล่าว

ประสิทธิภาพของสภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกันสำหรับ เครือข่ายขนาดเล็กปรากฏอยู่ในคุณสมบัติดังต่อไปนี้เป็นหลัก:

· โทโพโลยีเครือข่ายอย่างง่าย ช่วยให้เพิ่มจำนวนโหนดได้ง่าย (ภายในขอบเขตเล็กๆ)

· ไม่มีการสูญเสียเฟรมเนื่องจากการล้นของบัฟเฟอร์ของอุปกรณ์สื่อสารเนื่องจากเฟรมใหม่จะไม่ถูกส่งไปยังเครือข่ายจนกว่าจะได้รับเฟรมก่อนหน้า - ตรรกะของการแบ่งตัวกลางนั้นควบคุมการไหลของเฟรมและระงับสถานีที่สร้างเฟรมบ่อยเกินไปบังคับให้ เพื่อรอการเข้าถึง

· ความเรียบง่ายของโปรโตคอล ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงต้นทุนที่ต่ำของอะแดปเตอร์เครือข่าย ตัวทวนสัญญาณ และฮับ

ประโยชน์ของโครงสร้างเครือข่ายแบบลอจิคัล

ข้อจำกัดของการใช้สื่อที่ใช้ร่วมกันสามารถเอาชนะได้โดยการแบ่งเครือข่ายออกเป็นสื่อที่ใช้ร่วมกันหลายรายการ และเชื่อมต่อแต่ละส่วนของเครือข่ายกับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น บริดจ์ สวิตช์ หรือเราเตอร์ (รูป)

ข้าว..โครงสร้างเครือข่ายแบบลอจิคัล

อุปกรณ์ที่อยู่ในรายการจะส่งเฟรมจากพอร์ตหนึ่งไปยังอีกพอร์ตหนึ่ง โดยวิเคราะห์ที่อยู่ปลายทางที่อยู่ในเฟรมเหล่านี้ (ซึ่งตรงกันข้ามกับฮับที่ทำซ้ำเฟรมบนพอร์ตทั้งหมด โดยส่งต่อไปยังทุกส่วนที่เชื่อมต่อกับฮับ โดยไม่คำนึงว่าสถานีปลายทางจะอยู่ที่ใดก็ตาม) บริดจ์และสวิตช์ดำเนินการการส่งต่อเฟรมโดยอาศัยการเชื่อมโยงแบบแฟลต ที่อยู่เลเยอร์ นั่นคือที่อยู่ MAC และเราเตอร์ตามหมายเลขเครือข่าย ในกรณีนี้ สื่อที่ใช้ร่วมกันเดี่ยวที่สร้างขึ้นโดยฮับ (หรือในกรณีที่รุนแรงคือส่วนของสายเคเบิลเส้นเดียว) จะถูกแบ่งออกเป็นหลายส่วน โดยแต่ละส่วนจะเชื่อมต่อกับพอร์ตบนบริดจ์ สวิตช์ หรือเราเตอร์

พวกเขากล่าวว่าในกรณีนี้เครือข่ายจะถูกแบ่งออกเป็นส่วนเชิงตรรกะหรือเครือข่ายอยู่ภายใต้ โครงสร้างเชิงตรรกะเซ็กเมนต์แบบลอจิคัลแสดงถึงสภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกันเดียว การแบ่งเครือข่ายออกเป็นส่วนๆ แบบลอจิคัล ส่งผลให้มีภาระงานในแต่ละส่วนที่เพิ่งสร้างใหม่น้อยกว่าภาระที่เครือข่ายเดิมได้รับเกือบตลอดเวลา ผลที่ตามมา ผลกระทบที่เป็นอันตรายจากการแยกตัวกลางจะลดลง: เวลาแฝงในการเข้าถึงลดลง และในเครือข่ายอีเธอร์เน็ต ความรุนแรงของการชนกันจะลดลง

ส่วนใหญ่ เครือข่ายขนาดใหญ่ได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของโครงสร้างที่มีแกนหลักร่วมกันซึ่งมีการเชื่อมต่อเครือข่ายย่อยผ่านบริดจ์และเราเตอร์ ซับเน็ตเหล่านี้ให้บริการแก่แผนกต่างๆ ซับเน็ตสามารถแบ่งเพิ่มเติมออกเป็นส่วนต่างๆ ที่ออกแบบมาเพื่อให้บริการกลุ่มงานได้

โดยทั่วไป การแบ่งเครือข่ายออกเป็นส่วนๆ แบบลอจิคัลจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเครือข่าย (โดยการลดภาระส่วนต่างๆ) เช่นเดียวกับความยืดหยุ่นในการสร้างเครือข่าย เพิ่มระดับการปกป้องข้อมูล และอำนวยความสะดวกในการจัดการเครือข่าย

การแบ่งส่วนเพิ่มความยืดหยุ่นของเครือข่าย ด้วยการสร้างเครือข่ายเป็นชุดของเครือข่ายย่อย แต่ละเครือข่ายย่อยสามารถปรับแต่งให้ตรงกับความต้องการเฉพาะของกลุ่มงานหรือแผนกได้ ตัวอย่างเช่น ซับเน็ตหนึ่งอาจใช้เทคโนโลยีอีเธอร์เน็ตและ NetWare OS และอีกซับเน็ตอาจใช้ Token Ring และ OS-400 ตามประเพณีของแผนกใดแผนกหนึ่งหรือความต้องการของแอปพลิเคชันที่มีอยู่ ในเวลาเดียวกัน ผู้ใช้เครือข่ายย่อยทั้งสองมีโอกาสที่จะแลกเปลี่ยนข้อมูลผ่านอุปกรณ์เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต เช่น บริดจ์ สวิตช์ และเราเตอร์ กระบวนการแบ่งเครือข่ายออกเป็นส่วนเชิงตรรกะสามารถพิจารณาในทิศทางตรงกันข้ามได้เช่นเดียวกับกระบวนการสร้างเครือข่ายขนาดใหญ่จากโมดูล - เครือข่ายย่อยที่มีอยู่แล้ว

ซับเน็ตปรับปรุงความปลอดภัยของข้อมูล เมื่อผู้ใช้เชื่อมต่อกับส่วนเครือข่ายทางกายภาพที่แตกต่างกัน คุณสามารถป้องกันไม่ให้ผู้ใช้บางรายเข้าถึงทรัพยากรบนส่วนอื่นๆ ได้ ด้วยการติดตั้งตัวกรองลอจิกต่างๆ บนบริดจ์ สวิตช์ และเราเตอร์ คุณสามารถควบคุมการเข้าถึงทรัพยากรซึ่งตัวทำซ้ำไม่สามารถทำได้

ซับเน็ตทำให้การจัดการเครือข่ายง่ายขึ้น ผลข้างเคียงของการลดการรับส่งข้อมูลและเพิ่มความปลอดภัยของข้อมูลก็คือ เครือข่ายจะจัดการได้ง่ายขึ้น ปัญหามักมีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นภายในส่วนต่างๆ เช่นเดียวกับในกรณีที่มีโครงสร้าง ระบบเคเบิลปัญหาบนเครือข่ายย่อยหนึ่งจะไม่ส่งผลกระทบต่อเครือข่ายย่อยอื่น ซับเน็ตสร้างโดเมนการจัดการเครือข่ายแบบลอจิคัล

เครือข่ายต้องได้รับการออกแบบในสองระดับ: ทางกายภาพและเชิงตรรกะ การออกแบบเชิงตรรกะกำหนดตำแหน่งของทรัพยากร แอปพลิเคชัน และวิธีการจัดกลุ่มทรัพยากรเหล่านี้ออกเป็นส่วนเชิงตรรกะ

โครงสร้างด้วยสะพานและสวิตช์

บทนี้กล่าวถึงอุปกรณ์การจัดโครงสร้างเครือข่ายแบบลอจิคัลที่ทำงานในระดับดาต้าลิงค์ของสแต็กโปรโตคอล ได้แก่ บริดจ์และสวิตช์ โครงสร้างเครือข่ายยังสามารถทำได้โดยใช้เราเตอร์ซึ่งใช้โปรโตคอลในการดำเนินการนี้ เลเยอร์เครือข่าย- มีการใช้วิธีจัดโครงสร้างแต่ละวิธี โปรโตคอลช่องทางและด้วยความช่วยเหลือ โปรโตคอลเครือข่าย- มีข้อดีและข้อเสีย เครือข่ายสมัยใหม่มักใช้วิธีการจัดโครงสร้างแบบลอจิคัลแบบผสมผสาน - ส่วนเล็ก ๆ จะถูกรวมเข้าด้วยกันโดยอุปกรณ์ระดับลิงก์ให้เป็นซับเน็ตขนาดใหญ่ซึ่งในทางกลับกันจะเชื่อมต่อกันด้วยเราเตอร์

ดังนั้น เครือข่ายสามารถแบ่งออกเป็นเซ็กเมนต์เชิงลอจิคัลโดยใช้อุปกรณ์สองประเภท - บริดจ์และ/หรือสวิตช์ (สวิตช์ ฮับสวิตช์) บริดจ์และสวิตช์เป็นฝาแฝดที่ใช้งานได้ อุปกรณ์ทั้งสองนี้ส่งเสริมเฟรมตามอัลกอริธึมเดียวกัน บริดจ์และสวิตช์ใช้อัลกอริธึมสองประเภท: อัลกอริธึม สะพานใส,อธิบายไว้ใน มาตรฐานอีอีอี 802.ID หรืออัลกอริทึม สะพานเส้นทางต้นทางบริษัท IBM สำหรับเครือข่าย Token Ring มาตรฐานเหล่านี้ได้รับการพัฒนามานานก่อนสวิตช์ครั้งแรก ดังนั้นจึงใช้คำว่า "สะพาน" คนแรกเกิดเมื่อไหร่? แบบจำลองอุตสาหกรรมสลับเพื่อ เทคโนโลยีอีเธอร์เน็ตจากนั้นจึงใช้อัลกอริธึมเดียวกันในการโปรโมตเฟรม IEEE 802.1D ซึ่งทำมาเป็นเวลาสิบปีโดยสะพานของเครือข่ายท้องถิ่นและเครือข่ายบริเวณกว้าง ทุกคนทำสิ่งเดียวกัน สวิตช์ที่ทันสมัย- สวิตช์ที่ส่งต่อเฟรมโปรโตคอล Token Ring ทำงานโดยใช้คุณลักษณะอัลกอริทึม Source Routing ของ IBM Bridges

ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างสวิตช์และบริดจ์ก็คือ บริดจ์จะประมวลผลเฟรมตามลำดับ ในขณะที่สวิตช์จะประมวลผลเฟรมในแบบคู่ขนาน

หากบริดจ์สามารถทำให้เครือข่ายช้าลงได้เมื่อประสิทธิภาพของมันน้อยกว่าความเข้มของโฟลว์เฟรมระหว่างเซกเมนต์ สวิตช์จะถูกปล่อยพร้อมกับตัวประมวลผลพอร์ตที่สามารถส่งเฟรมด้วยความเร็วสูงสุดตามที่โปรโตคอลได้รับการออกแบบเสมอ นอกจากนี้ การถ่ายโอนเฟรมแบบขนานระหว่างพอร์ตยังทำให้ประสิทธิภาพของสวิตช์มีขนาดสูงกว่าบริดจ์หลายลำดับ โดยสวิตช์สามารถถ่ายโอนได้มากถึงหลายล้านเฟรมต่อวินาที ในขณะที่บริดจ์โดยทั่วไปจะประมวลผล 3-5,000 เฟรมต่อวินาที สิ่งนี้ได้กำหนดชะตากรรมของสะพานและสวิตช์ไว้ล่วงหน้า

ในอนาคตเราจะเรียกอุปกรณ์ที่ส่งเสริมเฟรมโดยใช้อัลกอริธึมบริดจ์และทำงานบนเครือข่ายท้องถิ่น ศัพท์สมัยใหม่"สวิตช์". เมื่ออธิบายอัลกอริธึม 802.1D และ Source Routing ด้วยตนเองในหัวข้อถัดไป โดยปกติแล้วเราจะเรียกอุปกรณ์ว่าบริดจ์ ตามที่เรียกจริงๆ ในมาตรฐานเหล่านี้

หลักการทำงานของสะพาน

อัลกอริธึมการทำงานของสะพานโปร่งใส

อะแดปเตอร์เครือข่ายของโหนดปลายสุดจะมองไม่เห็นบริดจ์แบบโปร่งใส เนื่องจากบริดจ์เหล่านี้สร้างตารางที่อยู่พิเศษโดยอิสระ โดยขึ้นอยู่กับว่าพวกเขาสามารถตัดสินใจได้ว่าจำเป็นต้องส่งเฟรมขาเข้าไปยังเซ็กเมนต์อื่นหรือไม่ อะแดปเตอร์เครือข่ายเมื่อใช้บริดจ์แบบโปร่งใสจะทำงานเหมือนกับในกรณีที่ไม่มีอยู่นั่นคือจะไม่ดำเนินการใด ๆ การดำเนินการเพิ่มเติมเพื่อให้โครงทะลุผ่านสะพาน อัลกอริธึมการเชื่อมต่อแบบโปร่งใสไม่ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยี LAN ที่ติดตั้งบริดจ์ ดังนั้นบริดจ์แบบโปร่งใสของอีเธอร์เน็ตจึงทำงานเหมือนกับบริดจ์แบบโปร่งใสของ FDDI ทุกประการ

บริดจ์แบบโปร่งใสจะสร้างตารางที่อยู่โดยการสังเกตการรับส่งข้อมูลที่ไหลบนส่วนที่เชื่อมต่อกับพอร์ต ในกรณีนี้ บริดจ์จะพิจารณาที่อยู่ของแหล่งที่มาของเฟรมข้อมูลที่มาถึงพอร์ตบริดจ์ ขึ้นอยู่กับที่อยู่ของแหล่งที่มาของเฟรม บริดจ์จะสรุปว่าโหนดนี้เป็นของส่วนเครือข่ายส่วนหนึ่งหรือส่วนอื่น

ลองพิจารณากระบวนการสร้างตารางที่อยู่บริดจ์โดยอัตโนมัติและใช้งานโดยใช้ตัวอย่างเครือข่ายธรรมดาที่แสดงในรูปที่ 1 4.18.

ข้าว. 4.18.หลักการทำงานของสะพานใส

บริดจ์เชื่อมต่อสองส่วนลอจิคัล ส่วนที่ 1 ประกอบด้วยคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกันโดยใช้ส่วนเดียว สายโคแอกเซียลไปยังพอร์ต 1 ของบริดจ์ และส่วนที่ 2 - คอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อโดยใช้สายโคแอกเซียลอีกชิ้นหนึ่งเข้ากับพอร์ต 2 ของบริดจ์

แต่ละพอร์ตบริดจ์ทำงานเป็น โหนดสิ้นสุดของเซ็กเมนต์โดยมีข้อยกเว้นประการหนึ่ง - พอร์ตบริดจ์ไม่มีที่อยู่ MAC ของตัวเอง ท่าเรือสะพานทำงานในสิ่งที่เรียกว่า อ่านไม่ออก (สำส่อน)โหมดการจับแพ็คเก็ต เมื่อแพ็คเก็ตทั้งหมดที่มาถึงพอร์ตถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำบัฟเฟอร์ เมื่อใช้โหมดนี้ บริดจ์จะตรวจสอบการรับส่งข้อมูลทั้งหมดที่ส่งผ่านเซ็กเมนต์ที่เชื่อมต่ออยู่ และใช้แพ็กเก็ตที่ส่งผ่านเพื่อศึกษาองค์ประกอบของเครือข่าย เนื่องจากแพ็กเก็ตทั้งหมดถูกเขียนลงในบัฟเฟอร์ บริดจ์จึงไม่จำเป็นต้องมีที่อยู่พอร์ต

สะพานเส้นทางต้นทาง

บริดจ์ที่มีการกำหนดเส้นทางต้นทางจะใช้ในการเชื่อมต่อ Token Rings และ FDDI แม้ว่าบริดจ์แบบโปร่งใสก็สามารถใช้เพื่อจุดประสงค์เดียวกันได้เช่นกัน การกำหนดเส้นทางต้นทาง (SR) ขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าสถานีส่งสัญญาณจะวางข้อมูลที่อยู่ทั้งหมดเกี่ยวกับบริดจ์และวงแหวนกลางในเฟรมที่ส่งไปยังวงแหวนอื่นที่เฟรมจะต้องผ่านก่อนที่จะเข้าไปในวงแหวนที่สถานีเชื่อมต่ออยู่ - ผู้รับ แม้ว่าชื่อของวิธีการนี้จะรวมถึงคำว่า "การกำหนดเส้นทาง" แต่ก็ไม่มีการกำหนดเส้นทางที่แท้จริงในความหมายที่เข้มงวดของคำนี้ เนื่องจากบริดจ์และสถานียังคงใช้เฉพาะข้อมูลระดับ MAC เพื่อส่งเฟรมข้อมูล และส่วนหัวระดับเครือข่ายสำหรับบริดจ์ ประเภทนี้ยังคงเป็นส่วนที่แยกไม่ออกของฟิลด์ข้อมูลเฟรม

ลองพิจารณาหลักการทำงานของ Source Routing Bridges (ต่อไปนี้จะเรียกว่า SR Bridges) โดยใช้ตัวอย่างของเครือข่ายที่แสดงในรูปที่ 1 4.21. เครือข่ายประกอบด้วยวงแหวนสามวงที่เชื่อมต่อกันด้วยสะพานสามแห่ง เพื่อกำหนดเส้นทาง วงแหวนและสะพานจะมีตัวระบุ บริดจ์ SR ไม่ได้สร้างตารางที่อยู่ แต่เมื่อย้ายเฟรม บริดจ์จะใช้ข้อมูลที่มีอยู่ในฟิลด์ที่เกี่ยวข้องของเฟรมข้อมูล

ข้าว. 4.21.บริดจ์การกำหนดเส้นทางต้นทาง

เมื่อได้รับแต่ละแพ็กเก็ต SR บริดจ์จะต้องดูเฉพาะ Routing Information Field (RIF) ใน Token Ring หรือเฟรม FDDI เพื่อดูว่ามีตัวระบุหรือไม่ และหากมีอยู่และมีการระบุวงแหวนที่เชื่อมต่ออยู่ด้วย สะพานนี้จากนั้นในกรณีนี้บริดจ์จะคัดลอกเฟรมที่เข้ามาไปยังวงแหวนที่ระบุ มิฉะนั้นเฟรมจะไม่ถูกคัดลอกไปยังวงแหวนอื่น ไม่ว่าในกรณีใด สำเนาต้นฉบับของเฟรมจะถูกส่งกลับตามวงแหวนเดิมไปยังสถานีส่งสัญญาณ และหากถูกส่งไปยังวงแหวนอื่นแล้ว บิต A (ที่รู้จักที่อยู่) และบิต C (คัดลอกเฟรมแล้ว) ของสถานะเฟรม โดยตั้งค่าเป็น 1 เพื่อแจ้งสถานีส่งสัญญาณว่าสถานีปลายทางได้รับเฟรมแล้ว (ณ ในกรณีนี้ถ่ายโอนโดยสะพานไปยังวงแหวนอื่น)

ฟิลด์ RIF มีฟิลด์ย่อยการควบคุมที่ประกอบด้วยสามส่วน

· ประเภทเฟรมกำหนดประเภทฟิลด์ RIF มี ประเภทต่างๆฟิลด์ RIF ใช้เพื่อค้นหาเส้นทางและส่งเฟรมไปตามเส้นทางที่รู้จัก

· สนาม ความยาวสูงสุดกรอบ ใช้โดยบริดจ์เพื่อเชื่อมโยงวงแหวนที่มีค่า MTU ต่างกัน เมื่อใช้ฟิลด์นี้ สะพานจะแจ้งสถานีถึงความยาวเฟรมสูงสุดที่เป็นไปได้ (เช่น ค่าต่ำสุด MTU ตลอดเส้นทางประกอบทั้งหมด)

· ความยาวสนาม RIFมีความจำเป็นเนื่องจากไม่ทราบจำนวนตัวระบุเส้นทางที่ระบุตัวระบุวงแหวนและสะพานที่ตัดกันล่วงหน้า

อัลกอริธึมการกำหนดเส้นทางต้นทางใช้สองวิธี ประเภทเพิ่มเติมเฟรม - นักวิจัยเฟรมการออกอากาศเส้นทางเดียว SRBF (เฟรมการออกอากาศเส้นทางเดียว) และนักวิจัยเฟรมการออกอากาศหลายเส้นทาง ARBF (เฟรมการออกอากาศทุกเส้นทาง)

ผู้ดูแลระบบต้องกำหนดค่าบริดจ์ SR ทั้งหมดด้วยตนเองเพื่อส่งต่อเฟรม ARBF บนพอร์ตทั้งหมดยกเว้นพอร์ตต้นทางของเฟรม และสำหรับเฟรม SRBF พอร์ตบริดจ์บางพอร์ตจะต้องถูกบล็อกเพื่อป้องกันการวนซ้ำในเครือข่าย

บริดจ์ที่มีการกำหนดเส้นทางต้นทางมีทั้งข้อดีและข้อเสียเมื่อเปรียบเทียบกับบริดจ์แบบโปร่งใส ดังที่แสดงในตาราง 4.1.

ตารางที่ 4.1.ข้อดีและข้อเสียของสะพานกำหนดเส้นทางต้นทาง

จนกระทั่งบางครั้งปัญหานี้ได้รับการแก้ไขด้วยสองวิธี แนวทางหนึ่งคือใช้เฉพาะการกำหนดเส้นทางต้นทางหรือเฉพาะบริดจ์แบบโปร่งใสในทุกเซ็กเมนต์ อีกวิธีหนึ่งคือการติดตั้งเราเตอร์ วันนี้มีวิธีแก้ไขที่สาม ขึ้นอยู่กับมาตรฐานที่ช่วยให้เทคโนโลยีบริดจ์ทั้งสองสามารถรวมไว้ในอุปกรณ์เดียวได้ มาตรฐานนี้เรียกว่า SRT (Source Route Transparent) ช่วยให้บริดจ์ทำงานในโหมดใดก็ได้ บริดจ์จะดูแฟล็กพิเศษในส่วนหัวของเฟรม Token Ring และกำหนดอัลกอริทึมที่จะใช้โดยอัตโนมัติ

ข้อจำกัดของโทโพโลยีเครือข่ายแบบบริดจ์

การป้องกันพายุกระจายเสียงที่ไม่ดีถือเป็นข้อจำกัดหลักของสะพาน แต่ไม่ใช่เพียงข้อเดียวเท่านั้น ข้อจำกัดที่ร้ายแรงอีกประการหนึ่งก็คือพวกเขา ฟังก์ชั่นคือความไม่สามารถรองรับการกำหนดค่าเครือข่ายแบบวนซ้ำได้

สวิตช์ LAN

สวิตช์คืออุปกรณ์ที่ส่งต่อเฟรมโดยใช้อัลกอริธึมบริดจ์และทำงานบนเครือข่ายท้องถิ่น

โปรโตคอล LAN ดูเพล็กซ์เต็มรูปแบบ

การเปลี่ยนแปลงการทำงานของระดับ MAC ระหว่างการทำงานฟูลดูเพล็กซ์

เทคโนโลยีสวิตชิ่งนั้นไม่ได้มีผลโดยตรงต่อวิธีการเข้าถึงสื่อที่ใช้โดยพอร์ตสวิตช์ เมื่อเชื่อมต่อเซ็กเมนต์ที่เป็นตัวแทนของสื่อที่ใช้ร่วมกัน พอร์ตสวิตช์จะต้องรองรับโหมดฮาล์ฟดูเพล็กซ์ เนื่องจากเป็นหนึ่งในโหนดของเซ็กเมนต์นี้

อย่างไรก็ตาม เมื่อไม่ได้เชื่อมต่อเซ็กเมนต์เข้ากับพอร์ตสวิตช์แต่ละพอร์ต แต่มีคอมพิวเตอร์เพียงเครื่องเดียวและผ่านช่องทางแยกสองช่อง ดังที่เกิดขึ้นในเกือบทุกมาตรฐาน ระดับทางกายภาพยกเว้นอีเธอร์เน็ตเวอร์ชันโคแอกเซียล สถานการณ์จะชัดเจนน้อยลง พอร์ตสามารถทำงานได้ทั้งในโหมดฮาล์ฟดูเพล็กซ์ปกติและโหมดฟูลดูเพล็กซ์ การเชื่อมต่อกับพอร์ตสวิตช์ไม่ใช่การแบ่งส่วน แต่ คอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องเรียกว่า การแบ่งส่วนย่อย.

ใน โหมดปกติพอร์ตสวิตช์ยังคงรับรู้การชนกัน โดเมนการชนกันในกรณีนี้จะเป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายซึ่งรวมถึงตัวส่งสัญญาณสวิตช์ ตัวรับสวิตช์ ตัวส่งสัญญาณอะแดปเตอร์เครือข่ายคอมพิวเตอร์ ตัวรับอะแดปเตอร์เครือข่ายคอมพิวเตอร์ และอีกสองตัว คู่บิด, การเชื่อมต่อเครื่องส่งกับเครื่องรับ (รูปที่ 4.27)

ข้าว. 4.27.โดเมนการชนกันที่เกิดจากคอมพิวเตอร์และพอร์ตสวิตช์

การชนกันเกิดขึ้นเมื่อพอร์ตสวิตช์และตัวส่งสัญญาณอะแดปเตอร์เครือข่ายเริ่มส่งเฟรมพร้อมกันหรือเกือบจะพร้อมกัน โดยเชื่อว่าส่วนที่แสดงในภาพนั้นว่าง จริงอยู่ ความน่าจะเป็นของการชนกันในส่วนดังกล่าวนั้นน้อยกว่าในส่วนที่ประกอบด้วย 20-30 โหนดมาก แต่ก็ไม่ใช่ศูนย์

ในโหมดดูเพล็กซ์เต็มรูปแบบ การส่งข้อมูลพร้อมกันโดยตัวส่งสัญญาณพอร์ตสวิตช์และอะแดปเตอร์เครือข่ายไม่ถือเป็นการชนกัน โดยหลักการแล้ว นี่เป็นโหมดการทำงานที่ค่อนข้างเป็นธรรมชาติสำหรับช่องทางการสื่อสารฟูลดูเพล็กซ์แต่ละช่อง และมักใช้ในโปรโตคอล เครือข่ายอาณาเขต- ที่ การสื่อสารสองทางเต็มรูปแบบ พอร์ตอีเทอร์เน็ตสามารถส่งข้อมูลด้วยความเร็ว 20 Mbit/s - 10 Mbit/s ในแต่ละทิศทาง

โดยปกติแล้ว โหนด MAC ของอุปกรณ์โต้ตอบจะรองรับสิ่งนี้ โหมดพิเศษ- ในกรณีที่มีเพียงโหนดเดียวที่รองรับโหมดฟูลดูเพล็กซ์ โหนดที่สองจะตรวจจับการชนกันอย่างต่อเนื่องและหยุดการทำงาน ในขณะที่อีกโหนดจะยังคงส่งข้อมูลที่ไม่มีใครได้รับในขณะนั้น การเปลี่ยนแปลงที่ต้องทำกับตรรกะของโหนด MAC เพื่อให้สามารถทำงานในโหมดดูเพล็กซ์เต็มรูปแบบนั้นมีเพียงเล็กน้อย - คุณเพียงแค่ต้องยกเลิกการแก้ไขและการจัดการการชนกันในเครือข่ายอีเธอร์เน็ต และ เครือข่ายโทเค็น Ring และ FDDI - ส่งเฟรมไปยังสวิตช์โดยไม่ต้องรอให้โทเค็นการเข้าถึงมาถึง แต่เฉพาะเมื่อโหนดปลายทางต้องการเท่านั้น ในความเป็นจริง เมื่อทำงานในโหมดดูเพล็กซ์เต็มรูปแบบ โหนด MAC จะไม่ใช้วิธีการเข้าถึงสื่อที่ออกแบบมาสำหรับเทคโนโลยีนี้

เมื่อใช้โปรโตคอลเวอร์ชันฟูลดูเพล็กซ์ มีการบรรจบกันของเทคโนโลยีที่แตกต่างกัน เนื่องจากวิธีการเข้าถึงจะกำหนดหน้าตาของแต่ละเทคโนโลยีเป็นส่วนใหญ่ ความแตกต่างทางเทคโนโลยียังคงอยู่ รูปแบบต่างๆตลอดจนขั้นตอนการตรวจสอบการทำงานที่ถูกต้องของเครือข่ายในระดับฟิสิคัลและดาต้าลิงค์

โปรโตคอลเวอร์ชันฟูลดูเพล็กซ์สามารถนำไปใช้ในบริดจ์ได้เช่นกัน ไม่มีอุปสรรคพื้นฐานในเรื่องนี้ เพียงแต่ในช่วงเวลาที่มีความจำเป็นในการใช้สะพานในท้องถิ่น การส่งผ่านความเร็วสูงไม่มีการจราจรทางแยก

ปัญหาการควบคุมการไหลระหว่างการทำงานแบบฟูลดูเพล็กซ์

เพียงปฏิเสธที่จะสนับสนุนอัลกอริธึมการเข้าถึงสื่อที่ใช้ร่วมกันโดยไม่มีการแก้ไขโปรโตคอลใด ๆ จะทำให้มีโอกาสเพิ่มขึ้นที่เฟรมจะสูญเสียบนสวิตช์ เนื่องจากสิ่งนี้ส่งผลให้สูญเสียการควบคุมโฟลว์ของเฟรมที่ส่งโดยโหนดปลายสุดไปยังเครือข่าย ก่อนหน้านี้ โฟลว์ของเฟรมถูกควบคุมโดยวิธีการเข้าถึงสื่อที่ใช้ร่วมกัน ดังนั้นบ่อยครั้งที่เฟรมสร้างโหนดถูกบังคับให้รอการเปลี่ยนเป็นสื่อ และความเข้มที่แท้จริงของกระแสข้อมูลที่โหนดนี้ส่งไปยังเครือข่าย น้อยกว่าความเข้มข้นที่โหนดต้องการส่งไปยังเครือข่ายอย่างเห็นได้ชัด เมื่อสลับไปใช้โหมดฟูลดูเพล็กซ์ โหนดจะได้รับอนุญาตให้ส่งเฟรมไปยังสวิตช์ได้ทุกเมื่อที่ต้องการ ดังนั้นสวิตช์เครือข่ายจึงสามารถพบกับความแออัดในโหมดนี้ได้โดยไม่ต้องมีวิธีควบคุม (“ช้าลง”) การไหลของเฟรม

สาเหตุของการโอเวอร์โหลดมักไม่ได้อยู่ที่ความจริงที่ว่าสวิตช์กำลังบล็อก นั่นคือ ประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์ไม่เพียงพอที่จะให้บริการโฟลว์เฟรม แต่ในทรูพุตที่จำกัดของแต่ละพอร์ต ซึ่งถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์เวลาของ โปรโตคอล. ตัวอย่างเช่น พอร์ตอีเทอร์เน็ตไม่สามารถส่งได้มากกว่า 14,880 เฟรมต่อวินาที เว้นแต่จะละเมิดความสัมพันธ์ด้านเวลาที่กำหนดโดยมาตรฐาน

ดังนั้น หากการรับส่งข้อมูลอินพุตมีการกระจายไม่สม่ำเสมอระหว่างพอร์ตเอาต์พุต จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะจินตนาการถึงสถานการณ์ที่การรับส่งข้อมูลที่มีความเข้มข้นเฉลี่ยรวมมากกว่าค่าสูงสุดของโปรโตคอลจะถูกส่งไปยังพอร์ตเอาต์พุตใดๆ ของสวิตช์ ในรูป 4.28 แสดงให้เห็นเพียงสถานการณ์ดังกล่าวเมื่อพอร์ต 3 สวิตช์กำหนดเส้นทางการรับส่งข้อมูลจากพอร์ต 1,2,4 และ 6โดยมีความเข้มรวม 22,100 เฟรมต่อวินาที ท่าเรือ 3 กลายเป็นว่าโหลดได้ 150% โดยธรรมชาติแล้ว เมื่อเฟรมเข้าสู่บัฟเฟอร์พอร์ตด้วยความเร็ว 20,100 เฟรมต่อวินาที และปล่อยทิ้งไว้ที่ความเร็ว 14,880 เฟรมต่อวินาที บัฟเฟอร์ภายในของพอร์ตเอาต์พุตจะเริ่มเต็มไปด้วยเฟรมดิบอย่างต่อเนื่อง .

ข้าว. 4.28.พอร์ตบัฟเฟอร์ล้นเนื่องจากการรับส่งข้อมูลไม่สมดุล

ไม่ว่าพอร์ตบัฟเฟอร์จะมีขนาดเท่าใด มันก็จะล้นออกมาอย่างแน่นอนในบางช่วงเวลา เป็นเรื่องง่ายที่จะคำนวณว่าด้วยขนาดบัฟเฟอร์ 100 KB ในตัวอย่างข้างต้น บัฟเฟอร์จะถูกเติมจนเต็ม 0.22 วินาทีหลังจากที่เริ่มทำงาน (บัฟเฟอร์ขนาดนี้สามารถจัดเก็บได้ถึง 1600 เฟรมขนาด 64 ไบต์) การเพิ่มบัฟเฟอร์เป็น 1 MB จะเพิ่มเวลาในการเติมบัฟเฟอร์เป็น 2.2 วินาที ซึ่งเป็นที่ยอมรับไม่ได้เช่นกัน และการสูญเสียบุคลากรมักเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์อย่างมากเนื่องจากลดลง ประสิทธิภาพที่เป็นประโยชน์เครือข่ายและเฟรมที่สูญเสียสวิตช์สามารถลดประสิทธิภาพเครือข่ายลงอย่างมากแทนที่จะปรับปรุง

สวิตช์ LAN ไม่ใช่อุปกรณ์ตัวแรกที่พบปัญหานี้ สะพานยังสามารถประสบกับความแออัดได้ แต่สถานการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นได้ยากเมื่อใช้สะพานเนื่องจากมีความหนาแน่นของการรับส่งข้อมูลทางแยกต่ำ ดังนั้นผู้พัฒนาสะพานจึงไม่สร้างกลไกการควบคุมการไหลในโปรโตคอลเครือข่ายท้องถิ่นหรือในตัวสะพานเอง ใน เครือข่ายระดับโลกสวิตช์เทคโนโลยี X.25 รองรับโปรโตคอลเลเยอร์ลิงค์ LAP-B ซึ่งมีเฟรมควบคุมการไหล "Receiver Ready" (RR) และ "Receiver Not Ready" (RNR) พิเศษ ซึ่งคล้ายกับเฟรมโปรโตคอล LLC2 (ซึ่งไม่น่าแปลกใจเลย เนื่องจากโปรโตคอลทั้งสองอยู่ในกลุ่มโปรโตคอล HDLC โปรโตคอล LAP-B ทำงานระหว่างสวิตช์ข้างเคียงของเครือข่าย X.25 และเมื่อคิวของสวิตช์ไปถึงขอบเขตที่เป็นอันตราย จะห้ามไม่ให้เพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดส่งเฟรมไปให้โดยใช้ "ตัวรับ" ไม่พร้อม” จนกว่าคิวจะถูกเคลียร์ จะลดลงสู่ระดับปกติ ในเครือข่าย X.25 จำเป็นต้องมีโปรโตคอลดังกล่าว เนื่องจากเครือข่ายเหล่านี้ไม่เคยใช้สื่อการรับส่งข้อมูลที่ใช้ร่วมกัน แต่ดำเนินการผ่านช่องทางการสื่อสารส่วนบุคคลในโหมดฟูลดูเพล็กซ์ .

เมื่อพัฒนาสวิตช์เครือข่ายท้องถิ่น สถานการณ์จะแตกต่างโดยพื้นฐานจากสถานการณ์ที่สร้างสวิตช์เครือข่ายอาณาเขต ภารกิจหลักคือการรักษาโหนดสุดท้ายไว้ไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งทำให้ไม่จำเป็นต้องปรับโปรโตคอลเครือข่ายท้องถิ่น และในโปรโตคอลเหล่านี้ไม่มีขั้นตอนการควบคุมการไหล - สภาพแวดล้อมทั่วไปการส่งข้อมูลในโหมดแบ่งเวลาจะช่วยขจัดสถานการณ์ที่เครือข่ายจะโอเวอร์โหลดด้วยเฟรมที่ยังไม่ได้ประมวลผล เครือข่ายไม่ได้รวบรวมข้อมูลในบัฟเฟอร์ระดับกลางใดๆ เมื่อใช้เฉพาะตัวทวนสัญญาณหรือฮับเท่านั้น

การใช้สวิตช์โดยไม่เปลี่ยนโปรโตคอลการทำงานของอุปกรณ์มักจะเสี่ยงต่อการสูญเสียเฟรมเสมอ หากพอร์ตสวิตช์ทำงานในโหมดปกติ นั่นคือโหมดฮาล์ฟดูเพล็กซ์ สวิตช์จะมีความสามารถในการออกแรงบางอย่างต่อโหนดปลายทางและบังคับให้ระงับการส่งเฟรมชั่วคราวจนกว่าบัฟเฟอร์ภายในของสวิตช์จะยกเลิกการโหลด วิธีการที่ไม่ได้มาตรฐานการควบคุมการไหลในสวิตช์ในขณะที่ยังคงรักษาโปรโตคอลการเข้าถึงไว้ไม่เปลี่ยนแปลงจะกล่าวถึงด้านล่าง

หากสวิตช์ทำงานในโหมดฟูลดูเพล็กซ์ โปรโตคอลการทำงานของโหนดปลายและพอร์ตจะยังคงเปลี่ยนแปลง ดังนั้น เพื่อรองรับโหมดการทำงานฟูลดูเพล็กซ์ของสวิตช์ จึงควรปรับเปลี่ยนโปรโตคอลการโต้ตอบของโหนดเล็กน้อยโดยสร้างกลไกการควบคุมการไหลของเฟรมที่ชัดเจนเข้าไป

การควบคุมการไหลของเฟรมระหว่างการทำงานแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์

เมื่อพอร์ตทำงานในโหมดฮาล์ฟดูเพล็กซ์ สวิตช์จะไม่สามารถเปลี่ยนโปรโตคอลได้ และใช้คำสั่งใหม่ เช่น ระงับการส่งข้อมูล และ ส่งข้อมูลต่อ เพื่อควบคุมโฟลว์

แต่สวิตช์มีโอกาสที่จะมีอิทธิพลต่อโหนดปลายโดยใช้กลไกของอัลกอริธึมการเข้าถึงสื่อซึ่งโหนดปลายจะต้องปฏิบัติตาม เทคนิคเหล่านี้ขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าโหนดปลายทางปฏิบัติตามพารามิเตอร์ทั้งหมดของอัลกอริธึมการเข้าถึงสื่ออย่างเคร่งครัด แต่พอร์ตสวิตช์ไม่ปฏิบัติตาม โดยทั่วไปแล้วจะใช้วิธีการหลักสองวิธีในการควบคุมการไหลของเฟรม - แรงกดต้านที่โหนดปลาย และการจับสื่อเชิงรุก

วิธีการดันกลับ ประกอบด้วยการสร้างการชนเทียมในส่วนที่ส่งเฟรมไปยังสวิตช์มากเกินไป ในการดำเนินการนี้ โดยทั่วไปสวิตช์จะใช้ลำดับการติดขัดที่ส่งไปยังเอาต์พุตของพอร์ตที่เซกเมนต์ (หรือโหนด) เชื่อมต่ออยู่เพื่อระงับกิจกรรม นอกจากนี้ สามารถใช้วิธี backpressure ในกรณีที่ตัวประมวลผลพอร์ตไม่ได้รับการออกแบบให้รองรับสูงสุดที่เป็นไปได้ ของโปรโตคอลนี้การจราจร. หนึ่งในตัวอย่างแรกของการใช้วิธีดันกลับมีความเกี่ยวข้องอย่างแม่นยำกับกรณีดังกล่าว - วิธีการนี้ใช้โดย LANNET ในโมดูล LSE-1 และ LSE-2 ซึ่งออกแบบมาเพื่อสลับการรับส่งข้อมูลอีเธอร์เน็ตด้วยความเข้มสูงสุด 1 Mbit /s และ 2 Mbit/s ตามลำดับ

วิธีที่สองของการ "เบรก" โหนดปลายเมื่อบัฟเฟอร์ภายในของสวิตช์โอเวอร์โหลดจะขึ้นอยู่กับสิ่งที่เรียกว่า พฤติกรรมก้าวร้าวของพอร์ตสวิตช์เมื่อจับสื่อไม่ว่าจะหลังจากสิ้นสุดการส่งแพ็กเก็ตถัดไปหรือหลังจากการชนกัน สองกรณีนี้แสดงไว้ในรูปที่. 4.29, กและ ข.

ข้าว. 4.29. พฤติกรรมก้าวร้าวสลับเมื่อบัฟเฟอร์โอเวอร์โหลด

ในกรณีแรก สวิตช์ส่งเฟรมถัดไปเสร็จสิ้น และแทนที่จะหยุดเทคโนโลยีที่ 9.6 μs กลับหยุดชั่วคราวที่ 9.1 μs และเริ่มส่งสัญญาณเฟรมใหม่ คอมพิวเตอร์ไม่สามารถรับสภาพแวดล้อมได้เนื่องจากรอการหยุดชั่วคราวมาตรฐาน 9.6 µs แล้วพบว่าสภาพแวดล้อมถูกครอบครองแล้ว

ในกรณีที่สอง เฟรมของสวิตช์และคอมพิวเตอร์ชนกัน และตรวจพบการชนกัน เนื่องจากคอมพิวเตอร์หยุดชั่วคราวหลังจากการชนที่ 51.2 μs ตามมาตรฐานที่กำหนด (ช่วงหน่วงเวลาคือช่วง 512 บิต) และสวิตช์ - 50 μs ดังนั้นในกรณีนี้คอมพิวเตอร์ไม่สามารถส่งเฟรมได้

สวิตช์สามารถใช้กลไกนี้ในการปรับเปลี่ยนได้ โดยเพิ่มความดุดันตามต้องการ

ผู้ผลิตหลายรายใช้ทั้งสองวิธีที่อธิบายร่วมกันเพื่อใช้กลไกที่ค่อนข้างละเอียดอ่อนในการควบคุมการไหลของเฟรมระหว่างการโอเวอร์โหลด วิธีการเหล่านี้ใช้อัลกอริธึมสำหรับการสลับเฟรมที่ส่งและรับ (แทรกเฟรม) อัลกอริธึมการสลับต้องมีความยืดหยุ่นและอนุญาตให้คอมพิวเตอร์ในสถานการณ์วิกฤติสามารถส่งหลายตัวของตัวเองสำหรับแต่ละเฟรมที่ได้รับ ยกเลิกการโหลดบัฟเฟอร์เฟรมภายใน และไม่จำเป็นต้องลดความเข้มของการรับเฟรมให้เหลือศูนย์ แต่เพียงลดไปที่ ระดับที่ต้องการ

ในสวิตช์เกือบทุกรุ่น ยกเว้นส่วนใหญ่ โมเดลที่เรียบง่ายสำหรับกลุ่มงาน ให้ใช้อัลกอริธึมควบคุมการไหลของเฟรมอย่างน้อยหนึ่งรายการด้วยการทำงานของพอร์ตฮาล์ฟดูเพล็กซ์ โดยทั่วไปอัลกอริธึมนี้จะใช้การควบคุมการไหลแบบละเอียดมากกว่ามาตรฐาน 802.3x โดยไม่ขัดขวางการรับเฟรมจากโหนดข้างเคียงถึงศูนย์ และไม่ส่งผลต่อการถ่ายโอนความแออัดไปยังสวิตช์ข้างเคียงหากมีการเชื่อมต่อสวิตช์อื่นนอกเหนือจากโหนดปลาย ไปที่ท่าเรือ

ข้อสรุป

· โครงสร้างเครือข่ายแบบลอจิคัลเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อสร้างเครือข่ายขนาดกลางและขนาดใหญ่ การใช้สภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกันร่วมกันเป็นที่ยอมรับสำหรับเครือข่ายที่ประกอบด้วยคอมพิวเตอร์ 5-10 เครื่องเท่านั้น

· การแบ่งเครือข่ายออกเป็นส่วนๆ แบบลอจิคัลจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ ความยืดหยุ่น และความสามารถในการจัดการของเครือข่าย

· สำหรับโครงสร้างลอจิคัลของเครือข่าย จะใช้บริดจ์และผู้สืบทอดสมัยใหม่ - สวิตช์และเราเตอร์ อุปกรณ์สองประเภทแรกช่วยให้คุณสามารถแบ่งเครือข่ายออกเป็นส่วนๆ แบบลอจิคัลโดยใช้วิธีการขั้นต่ำ - ขึ้นอยู่กับโปรโตคอลเลเยอร์ลิงก์เท่านั้น นอกจากนี้อุปกรณ์เหล่านี้ไม่จำเป็นต้องมีการกำหนดค่า

· ส่วนลอจิคัลที่สร้างบนสวิตช์คือส่วนประกอบของเครือข่ายขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อกันด้วยเราเตอร์

· สวิตช์เป็นอุปกรณ์สื่อสารสมัยใหม่ที่เร็วที่สุด ช่วยให้คุณสามารถเชื่อมต่อส่วนความเร็วสูงโดยไม่ปิดกั้น (ลดปริมาณงาน) การรับส่งข้อมูลระหว่างส่วน

· วิธีการสร้างตารางที่อยู่แบบพาสซีฟด้วยสวิตช์ - โดยการตรวจสอบการรับส่งข้อมูล - ทำให้ไม่สามารถทำงานในเครือข่ายที่มีการเชื่อมต่อแบบวนซ้ำได้ ข้อเสียอีกประการหนึ่งของเครือข่ายที่สร้างขึ้นบนสวิตช์คือการขาดการป้องกันพายุกระจายเสียงซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้จำเป็นต้องส่งสัญญาณตามอัลกอริทึมการทำงาน

· การใช้สวิตช์ช่วยให้ อะแดปเตอร์เครือข่ายใช้โหมดฟูลดูเพล็กซ์ของการทำงานของโปรโตคอลเครือข่ายท้องถิ่น (Ethernet, อีเธอร์เน็ตที่รวดเร็ว, กิกะบิตอีเธอร์เน็ต, โทเค็นริง, FDDI) ในโหมดนี้ ไม่มีขั้นตอนการเข้าถึงสื่อที่ใช้ร่วมกัน และอัตราการถ่ายโอนข้อมูลโดยรวมจะเพิ่มเป็นสองเท่า

· โหมดดูเพล็กซ์เต็มรูปแบบใช้วิธีการควบคุมการไหลที่อธิบายไว้ในมาตรฐาน 802.3x เพื่อต่อสู้กับความแออัดของสวิตช์ มันทำซ้ำอัลกอริธึมเพื่อหยุดการรับส่งข้อมูลโดยสมบูรณ์ตาม ทีมพิเศษซึ่งเป็นที่รู้จักจากเทคโนโลยีเครือข่ายระดับโลก

· ในการทำงานแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์ สวิตช์จะใช้สองวิธีในการควบคุมการไหลระหว่างความแออัด: การจับสื่อเชิงรุกและแรงกดต้านที่โหนดปลาย การใช้วิธีการเหล่านี้ช่วยให้คุณสามารถควบคุมการไหลได้อย่างยืดหยุ่นโดยสลับเฟรมที่ส่งหลายอันกับเฟรมที่รับหนึ่งเฟรม