Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Устройство, создающее более крупную компьютерную сеть из двух меньших сетей.
Device that creates a larger computer network from two smaller networks
Сетевой мост – это устройство компьютерной сети, которое объединяет несколько сетей связи или сетевых сегментов в единую агрегированную сеть. Эта функция называется сетевым объединением (bridging). Сетевое объединение отличается от маршрутизации. Маршрутизация позволяет нескольким сетям взаимодействовать независимо, оставаясь при этом раздельными, в то время как сетевое объединение соединяет две отдельные сети так, как если бы это была одна сеть. В модели OSI сетевое объединение выполняется на канальном уровне (уровне 2). Если один или несколько сегментов объединенной сети являются беспроводными, устройство называется беспроводным мостом. Основные типы технологий сетевого объединения – простое объединение, многопортовое объединение и обучающее (прозрачное) объединение.
A network bridge is a computer networking device that creates a single, aggregate network from multiple communication networks or network segments. This function is called network bridging. Bridging is distinct from routing. Routing allows multiple networks to communicate independently and yet remain separate, whereas bridging connects two separate networks as if they were a single network. In the OSI model, bridging is performed in the data link layer (layer 2). If one or more segments of the bridged network are wireless, the device is known as a wireless bridge. The main types of network bridging technologies are simple bridging, multiport bridging, and learning or transparent bridging.
Прозрачное соединение
Прозрачное соединение использует таблицу, называемую базой информации о пересылке (FIB), для управления пересылкой кадров между сегментами сети. Таблица изначально пуста, и записи добавляются по мере получения мостом кадров. Если в таблице не найден адрес назначения, кадр пересылается во все остальные порты моста, осуществляя широковещательную рассылку кадра во все сегменты, кроме того, из которого он был получен. Благодаря этим широковещательным кадрам, хост в целевой сети отвечает, и в базе данных пересылки создается запись. В этом процессе используются как адреса источника, так и адреса назначения: адреса источника записываются в записи таблицы, а адреса назначения ищутся в таблице и сопоставляются с соответствующим сегментом для отправки кадра. Компания Digital Equipment Corporation (DEC) первоначально разработала эту технологию в 1983 году и представила LANBridge 100, реализовавший ее в 1986 году. В контексте двухпортового моста база информации о пересылке может рассматриваться как база данных фильтрации. Мост считывает адрес назначения кадра и решает, переслать его или отфильтровать. Если мост определяет, что хост назначения находится в другом сегменте сети, он пересылает кадр в этот сегмент. Если адрес назначения принадлежит к тому же сегменту, что и адрес источника, мост фильтрует кадр, предотвращая его попадание в другую сеть, где он не нужен. Прозрачное соединение также может работать с устройствами, имеющими более двух портов. Например, рассмотрим мост, подключенный к трем хостам: A, B и C. У моста три порта. A подключен к порту 1 моста, B – к порту 2, C – к порту 3. A отправляет кадр, адресованный B, на мост. Мост анализирует 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 таблице пересылки, поэтому осуществляет широковещательную рассылку (broadcast) во все остальные порты: 2 и 3. Кадр принимается хостами B и C. Хост C анализирует адрес назначения и игнорирует кадр, поскольку он не соответствует его адресу. Хост B распознает совпадение адреса назначения и генерирует ответ A. По пути возврата мост добавляет в свою таблицу пересылки адрес и номер порта для B. У моста уже есть адрес A в таблице пересылки, поэтому он пересылает ответ только в порт 1. Хост C или любые другие хосты на порту 3 не получают этот ответ. Теперь двусторонняя связь между A и B возможна без дальнейшей широковещательной рассылки в сеть. Теперь, если A отправит кадр, адресованный C, будет использована та же процедура, но на этот раз мост не будет создавать новую запись в таблице пересылки для адреса/порта A, поскольку он уже сделал это. Соединение называется прозрачным, когда формат кадра и его адресация существенно не изменяются. Непрозрачное соединение требуется, особенно когда схемы адресации кадров с обеих сторон моста несовместимы друг с другом, например, между ARCNET с локальной адресацией и Ethernet, использующим MAC-адреса IEEE, что требует трансляции. Однако чаще всего такие несовместимые сети маршрутизируются между собой, а не соединяются мостом.
Transparent bridging uses a table called the forwarding information base to control the forwarding of frames between network segments. The table starts empty and entries are added as the bridge receives frames. If a destination address entry is not found in the table, the frame is forwarded to all other ports of the bridge, flooding the frame to all segments except the one from which it was received. By means of these flooded frames, a host on the destination network will respond and a forwarding database entry will be created. Both source and destination addresses are used in this process: source addresses are recorded in entries in the table, while destination addresses are looked up in the table and matched to the proper segment to send the frame to. Digital Equipment Corporation (DEC) originally developed the technology in 1983 and introduced the LANBridge 100 that implemented it in 1986. In the context of a two port bridge, the forwarding information base can be seen as a filtering database. A bridge reads a frame's destination address and decides to either forward or filter. If the bridge determines that the destination host is on another segment on the network, it forwards the frame to that segment. If the destination address belongs to the same segment as the source address, the bridge filters the frame, preventing it from reaching the other network where it is not needed. Transparent bridging can also operate over devices with more than two ports. As an example, consider a bridge connected to three hosts, A, B, and C. The bridge has three ports. A is connected to bridge port 1, B is connected to bridge port 2, C is connected to bridge port 3. A sends a frame addressed to B to the bridge. The bridge examines the source address of the frame and creates an address and port number entry for host A in its forwarding table. The bridge examines the destination address of the frame and does not find it in its forwarding table so it floods (broadcasts) it to all other ports: 2 and 3. The frame is received by hosts B and C. Host C examines the destination address and ignores the frame as it does not match with its address. Host B recognizes a destination address match and generates a response to A. On the return path, the bridge adds an address and port number entry for B to its forwarding table. The bridge already has A's address in its forwarding table so it forwards the response only to port 1. Host C or any other hosts on port 3 are not burdened with the response. Two way communication is now possible between A and B without any further flooding to the network. Now, if A sends a frame addressed to C, the same procedure will be used, but this time the bridge will not create a new forwarding table entry for A's address/port because it has already done so. Bridging is called transparent when the frame format and its addressing aren't changed substantially. Non transparent bridging is required especially when the frame addressing schemes on both sides of a bridge are not compatible with each other, e. g. between ARCNET with local addressing and Ethernet using IEEE MAC addresses, requiring translation. However, most often such incompatible networks are routed in between, not bridged.
Простая пересека
Простой мост соединяет два сегмента сети, обычно работая прозрачно и принимая решение о пересылке каждого кадра из одной сети в другую. Как правило, используется метод "сохрани и перешли", поэтому в процессе пересылки целостность кадра проверяется в исходной сети, а задержки, связанные с CSMA/CD, учитываются в целевой сети. В отличие от повторителей, которые лишь увеличивают максимальную длину сегмента, мосты пересылают только те кадры, которым необходимо пересечь мост. Кроме того, мосты снижают количество коллизий, создавая отдельные области коллизий с каждой стороны моста.
A simple bridge connects two network segments, typically by operating transparently and deciding on a frame by frame basis whether or not to forward from one network to the other. A store and forward technique is typically used so, as part of forwarding, the frame integrity is verified on the source network and CSMA/CD delays are accommodated on the destination network. In contrast to repeaters which simply extend the maximum span of a segment, bridges only forward frames that are required to cross the bridge. Additionally, bridges reduce collisions by creating a separate collision domain on either side of the bridge.
Мостовое соединение с несколькими портами
Многопортовый мост соединяет несколько сетей и работает прозрачно, определяя для каждого кадра, следует ли пересылать трафик. Кроме того, многопортовый мост должен определять, куда пересылать трафик. Как и простой мост, многопортовый мост обычно использует метод "сохранить и переслать". Функция многопортового моста является основой для сетевых коммутаторов.
A multiport bridge connects multiple networks and operates transparently to decide on a frame by frame basis whether to forward traffic. Additionally, a multiport bridge must decide where to forward traffic. Like the simple bridge, a multiport bridge typically uses store and forward operation. The multiport bridge function serves as the basis for network switches.
Реализация
База пересылаемой информации, хранящаяся в ассоциативной памяти (CAM), изначально пуста. Для каждого полученного Ethernet-кадра коммутатор изучает MAC-адрес источника кадра и добавляет его вместе с идентификатором интерфейса в базу пересылаемой информации. Затем коммутатор пересылает кадр на интерфейс, найденный в CAM, на основе MAC-адреса назначения кадра. Если адрес назначения неизвестен, коммутатор отправляет кадр во все интерфейсы (за исключением входящего интерфейса). Такое поведение называется одноадресной широковещательной рассылкой.
The forwarding information base stored in content addressable memory (CAM) is initially empty. For each received Ethernet frame the switch learns from the frame's source MAC address and adds this together with an interface identifier to the forwarding information base. The switch then forwards the frame to the interface found in the CAM based on the frame's destination MAC address. If the destination address is unknown the switch sends the frame out on all interfaces (except the ingress interface). This behavior is called unicast flooding.
Пересылка
Как только мост узнает адреса подключенных к нему узлов, он пересылает кадры канального уровня, используя метод пересылки второго уровня. Существует четыре метода пересылки, которые может использовать мост, при этом второй, третий и четвертый методы повышали производительность при использовании в коммутаторах с одинаковой пропускной способностью входных и выходных портов:
Once a bridge learns the addresses of its connected nodes, it forwards data link layer frames using a layer 2 forwarding method. There are four forwarding methods a bridge can use, of which the second through fourth methods were performance increasing methods when used on switch products with the same input and output port bandwidths:
Хранение и пересылка: коммутатор буферизует и проверяет каждый кадр перед пересылкой; кадр принимается целиком перед его пересылкой. Cut-through (сквозная пересылка): коммутатор начинает пересылку сразу после получения адреса назначения кадра. Этот метод не предусматривает проверку ошибок. Если исходящий порт занят, коммутатор переключается на режим хранения и пересылки. Кроме того, режим хранения и пересылки обычно используется, когда скорость передачи данных на выходном порту выше, чем на входном. Пересылка фрагментов (Fragment-free): метод, который стремится сочетать преимущества хранения и пересылки и сквозной пересылки. Этот метод проверяет первые 64 байта кадра, где хранится адресная информация. Согласно спецификациям Ethernet, коллизии должны обнаруживаться в течение первых 64 байт кадра, поэтому передачи кадров, прерванные из-за коллизии, не будут пересылаться. Проверка ошибок самих данных в пакете возлагается на конечное устройство. Адаптивная коммутация: метод автоматического выбора между тремя другими режимами.
Store and forward: the switch buffers and verifies each frame before forwarding it; a frame is received in its entirety before it is forwarded. Cut through: the switch starts forwarding after the frame's destination address is received. There is no error checking with this method. When the outgoing port is busy at the time, the switch falls back to store and forward operation. Also, when the egress port is running at a faster data rate than the ingress port, store and forward is usually used. Fragment free: a method that attempts to retain the benefits of both store and forward and cut through. Fragment free checks the first 64 bytes of the frame, where addressing information is stored. According to Ethernet specifications, collisions should be detected during the first 64 bytes of the frame, so frame transmissions that are aborted because of a collision will not be forwarded. Error checking of the actual data in the packet is left for the end device. Adaptive switching: a method of automatically selecting between the other three modes.
Сокращение пути
Shortest Path Bridging (SPB), определенный в стандарте IEEE 802.1aq и основанный на алгоритме Дейкстры, — это технология компьютерных сетей, предназначенная для упрощения создания и настройки сетей, обеспечивая при этом многопутную маршрутизацию. Она предлагается в качестве замены протоколу Spanning Tree, который блокирует любые избыточные пути, способные привести к коммутационной петле. SPB позволяет использовать все пути, поддерживая несколько путей с равной стоимостью. SPB также увеличивает количество VLAN, разрешенных в сети второго уровня. TRILL (Transparent Interconnection of Lots of Links) является преемником протокола Spanning Tree, оба из которых были разработаны одним и тем же человеком — Радией Перлман. Толчком к созданию TRILL стало событие, произошедшее в медицинском центре Beth Israel Deaconess 13 ноября 2002 года. Концепция Rbridges была впервые предложена Институту инженеров электротехники и электроники в 2004 году, который в 2005 году отклонил то, что впоследствии стало известно как TRILL, а в период с 2006 по 2012 год разработал несовместимую вариацию, известную как Shortest Path Bridging.
Shortest Path Bridging (SPB), specified in the IEEE 802.1aq standard and based on Dijkstra's algorithm, is a computer networking technology intended to simplify the creation and configuration of networks, while enabling multipath routing. It is a proposed replacement for Spanning Tree Protocol which blocks any redundant paths that could result in a switching loop. SPB allows all paths to be active with multiple equal cost paths. SPB also increases the number of VLANs allowed on a layer 2 network. TRILL (Transparent Interconnection of Lots of Links) is the successor to Spanning Tree Protocol, both having been created by the same person, Radia Perlman. The catalyst for TRILL was an event at Beth Israel Deaconess Medical Center which began on 13 November 2002. The concept of Rbridges [sic] was first proposed to the Institute of Electrical and Electronics Engineers in the year 2004, whom in 2005 rejected what came to be known as TRILL, and in the years 2006 through 2012 devised an incompatible variation known as Shortest Path Bridging.