Сетевой мост

Сетевой мост

Сетевой мост представляет собой программное или аппаратное обеспечение, объединяющее две или более сетей для связи.

Пользователи сетей малого офиса или школы обычно используют мост при объединении сетей разного типа для обмена информацией или совместного использования файлов всеми компьютерами этих сетей.

Сетевой мост
Сетевой мост

Приведу пример. Когда-то в школе был создан кабинет информатики, в нём, как и должно быть, локальная сеть, интернет и т.д. Всё работало хорошо, и не было никаких проблем, но вдруг в этот кабинет купили ещё один компьютер, на который места в коммутаторе не хватило. Покупать беспроводное оборудование накладно, менять коммутатор на более «вместительный» тоже не очень привлекательный вариант. Выход прост: создать сетевой мост на соседнем компьютере. Это позволило подключить компьютер к локальной сети с минимальными затратами и оптимальным качеством.

Программный сетевой мост, встроенный в Windows, не требует покупки дополнительного оборудования.

Таким образом, сетевой мост используется для дешевого и легкого подключения сегментов ЛВС. Сегмент локальной сети — это часть сетевого носителя, связывающая между собой группу компьютеров.

В Windows имеется удобная возможность подключать сегменты ЛВС путем выбора команды меню Подключения типа «мост». Не требуется никакой настройки, не нужно приобретать дополнительное оборудование, такое как мосты или маршрутизаторы. Сетевой мост автоматизирует конфигурацию, которая необходима для маршрутизации трафика между несколькими сегментами сети, состоящей из одного или нескольких типов носителей.

Например, с помощью сетевого моста можно подключить сетевой адаптер Ethernet, сетевой адаптер HPNA и адаптер беспроводной связи. С помощью сетевого моста можно направлять трафик с одного сегмента ЛВС на другой и включать все компьютеры для сообщения друг с другом.

Без использования сетевого моста (или дополнительного оборудования маршрутизации/привязки) только PC1 сможет соединяться с другими компьютерами, потому что только компьютер PC1 подключен ко всем трем сегментам ЛВС. Так как компьютеры PC2, PC3 и PC4 используют различные типы сетевых носителей, они находятся в разных сегментах ЛВС и не могут соединяться ни с одним из компьютеров, кроме компьютера PC1 (без сетевого моста или дополнительного оборудования маршрутизации/привязки).

Аспекты использования сетевого моста

На компьютере может существовать только один сетевой мост, но он может объединять столько различных сетевых подключений, сколько компьютер физически способен поддержать.

В сетевой мост могут входить только адаптеры Ethernet, адаптеры IEEE-1394 и Ethernet-совместимые адаптеры, такие как беспроводные адаптеры и адаптеры для домашней сети на базе телефонной линии. Сетевые мосты, содержащие беспроводные подключения или подключения IEEE-1394, поддерживают передачу трафика только с использованием протокола Internet Protocol версии 4 (IPv4).

Алгоритм связующего дерева

Для построения топологии пересылки пакетов, исключающей зацикливание, сетевой мост использует алгоритм связующего дерева (spanning tree algorithm, STA), разработанный институтом IEEE. Если в сети с мостовыми подключениями имеется несколько путей, то могут образоваться циклические маршруты и следование простым правилам пересылки данных через мост приведет к бесконечной передаче одного и того же пакета из одного сегмента сети в другой. Алгоритм связующего дерева позволяет по мере необходимости автоматически отключать передачу через мост в отдельных портах, чтобы предотвратить зацикливание в топологии маршрутов пересылки пакетов. Для настройки сетевого моста для STA не требуется специальной конфигурации.

КАК РАБОТАЕТ МОСТ

Мосты функционируют на канальном уровне, точнее, на подуровне контроля доступа к среде передачи, MAC, поскольку подуровень управления логическим каналом, LLC, не затрагивается (MAC — нижний, а LLC — верхний подуровень сетевого уровня в локальных сетях). Мосты позволяют хостам в различных локальных сетях взаимодействовать друг с другом, как если бы они находились в одной сети. В отличие от повторителей, функционирующих на физическом уровне, мосты пропускают только предназначенный другому сегменту трафик. В отличи от маршрутизаторов, функционирующих на сетевом уровне, мостам безразлично, какие пакеты — IP, IPX или другие — они передают.

            Функционирование моста между локальными сетями Ethernet и Token Ring.

Однако все далеко не так просто, как кажется поначалу. Проблемы существуют как при организации моста между двумя разными, так и между двумя одинаковыми локальными сетями. Что касается разнотипных локальных сетей, то это, например, несовпадение форматов кадров (именно так называется блок данных канального уровня) неоднотипных локальных сетей, различия в пропускной способности (например, Ethernet — 100 Мбит/с, а Token Ring — 4 или 16 Мбит/с) и максимальном размере кадров, и т.д. Конечно, в случае однотипных локальных сетей проблем меньше, но совсем без проблем не обойтись и здесь. Например, два сегмента Ethernet могут иметь разную загруженность, в этом случае буфер для пересылаемых в перегруженный сегмент кадров может переполниться, и мост будет вынужден отказываться от вновь поступающих пакетов.

Сетевой мост
Устройство сетевой мост

ПРОЗРАЧНЫЕ МОСТЫ

Одним из двух имеющихся стандартов на мосты является Transparent Bridging. Разработчики этого стандарта ставили перед собой задачу определения полностью прозрачного моста. С их точки зрения, купив мост для объединения двух локальных сетей, вам остается только подсоединить коннекторы к мосту, и все тут же должно начать работать. Никаких изменений в программном и аппаратном обеспечении, никакой настройки адресов, никакой загрузки маршрутных таблиц. Просто подключаете кабели, и готово.

Прозрачный мост работает в режиме приема всех пакетов (promiscuous mode).

Прозрачные мосты передают в другую сеть только пакеты, адресат которых находится за пределами сети, из которой пакет получен.

При получении кадра мост должен принять решение об отбрасывании или пересылке кадра, причем в последнем случае многопортовый мост должен также решить, в какую локальную сеть переслать кадр. Последнее решение принимается на основе неупорядоченной таблицы адресов. Эта таблица устанавливает соответствие между всеми известными мосту адресами получателей и линиями (портами, сетями), по которым кадр надо отправить, чтобы он достиг адресата.

            Прозрачные мосты узнают о местонахождении адресатов с помощью алгоритма обратного обучения (backward learning). Как упоминалось выше, мост работает в режиме приема всех пакетов, поэтому он видит все кадры в каждой из подсоединенных к нему локальных сетей. Взглянув на адрес отправителя, мост может определить, через какую сеть какая машина доступна.

            Топология сети может изменяться в результате включения/выключения и перемещения мостов и хостов. Для учета этой динамики каждая адресная запись таблицы содержит время получения кадра. При получении кадра с уже известным мосту адресом отправителя запись о времени обновляется. Периодически мост просматривает таблицу и удаляет все записи, чей возраст старше нескольких минут. В результате, если компьютер отключается от одной сети и переносится в другую, то через несколько минут он снова сможет работать в сети без какого-либо вмешательства человека. Кроме того, если компьютер не посылает кадры в течение какого-то времени, то любой предназначенный ему трафик будет рассылаться во все сопредельные сети, пока он сам что-либо не передаст.

Таким образом, то, как мост поступает с кадром, зависит от того, из какой сети кадр получен и кому он адресуется:

1. Если отправитель и получатель находятся в одной сети, то кадр отбрасывается.

2. Если отправитель и получатель находятся в разных сетях, то кадр пересылается в сеть, через которую он может достигнуть получателя.

3. Если получатель неизвестен, то кадр рассылается во все сопредельные сети.

Сетевой мост
Сетевой мост на Linux

АЛГОРИТМ SPANNING TREE

При определенных условиях кадры могут зацикливаться. Проиллюстрируем это на простом примере. Пусть две сети 1 и 2 соединены с помощью двух параллельных мостов М1 и М2 (например, для обеспечения избыточности). Если компьютер из сети 1 передает кадр неизвестному адресату, то сначала, например, М1, а затем М2 передают этот кадр в сеть 2 в соответствии с алгоритмом веерной рассылки. Вскоре М2 получает пересланную М1, а М1 — пересланную М2 в сеть 2 копию исходного кадра, адрес получателя которого неизвестен, и передают их поэтому обратно в сеть 1, и так до бесконечности.

Решение данной проблемы — в создании древовидной топологии (Spanning Tree), когда некоторые соединения между локальными сетями по существу игнорируются, причем из одной сети можно попасть в другую только одним путем.

Для построения дерева мосты должны выбрать вначале корневой мост (он будет корнем дерева), что достигается путем рассылки широковещательных пакетов с серийным номером производителя (эти номера уникальны). Мост с наименьшим номером становится корневым. Далее, мосты определяют дерево с кратчайшими путями до корня. В случае выхода какого-либо моста из строя это дерево определяется заново.

Сетевой мост
АЛГОРИТМ SPANNING TREE

 Сетевой мост предоставляет один из самых простых способов объединения сетей. 

В данной статье рассказывается о том, как настроить сетевой мост..

Во-первых на компьютере, где будет настраиваться мост, должно быть установлено как минимум 2 сетевые карты.

Посмотрим на сетевые подключение компьютера, на котором будет настраиваться сетевой мост.

Итак, у нас есть 2 подключения по локальной сети.  Для наглядности переименуем их во «Сеть» и «Сеть2».

Переходим к созданию сетевого моста. Для его создания нужно выделить необходимые подключения по локальной сети, затем нажать правую кнопку мыши и кликнуть на «Создать сетевой мост»

Запустится процесс создания сетевого моста.

По его завершении в папке «Сетевые подключения» появится значок моста.

В свойствах моста нужно настроить IP адрес и другие параметры сети, которые будут применены ко всем интерфейсам моста. О том как это сделать, читайте в статье Настраиваем Сеть / Интернет. Также в его свойствах можно выбирать какие подключения участвуют в мосте. 
Стоит заметить, что нельзя настраивать параметры в каждом подключении моста.

Оставьте ответ