Darmowy fragment publikacji:
Tytuł oryginału: Ethernet: The Definitive Guide
Tłumaczenie: Radosław Meryk
ISBN: 978-83-246-9618-5
© 2014 Helion S.A.
Authorized Polish translation of the English edition of Ethernet: The Definitive Guide,
2nd Edition, ISBN 9781449361846 © 2014 Charles E. Spurgeon and Joann Zimmerman..
This translation is published and sold by permission of O’Reilly Media, Inc., which owns or controls all
rights to publish and sell the same.
All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information
storage retrieval system, without permission from the Publisher.
Wszelkie prawa zastrzeżone. Nieautoryzowane rozpowszechnianie całości lub fragmentu niniejszej
publikacji w jakiejkolwiek postaci jest zabronione. Wykonywanie kopii metodą kserograficzną,
fotograficzną, a także kopiowanie książki na nośniku filmowym, magnetycznym lub innym powoduje
naruszenie praw autorskich niniejszej publikacji.
Wszystkie znaki występujące w tekście są zastrzeżonymi znakami firmowymi bądź towarowymi ich
właścicieli.
Autor oraz Wydawnictwo HELION dołożyli wszelkich starań, by zawarte w tej książce informacje były
kompletne i rzetelne. Nie bierze jednak żadnej odpowiedzialności ani za ich wykorzystanie, ani za
związane z tym ewentualne naruszenie praw patentowych lub autorskich. Wydawnictwo HELION nie
ponosi również żadnej odpowiedzialności za ewentualne szkody wynikłe z wykorzystania informacji
zawartych w książce.
Wydawnictwo HELION
ul. Kościuszki 1c, 44-100 GLIWICE
tel. 32 231 22 19, 32 230 98 63
e-mail: helion@helion.pl
WWW: http://helion.pl (księgarnia internetowa, katalog książek)
Drogi Czytelniku!
Jeżeli chcesz ocenić tę książkę, zajrzyj pod adres
http://helion.pl/user/opinie/ethern
Możesz tam wpisać swoje uwagi, spostrzeżenia, recenzję.
Printed in Poland.
• Kup książkę
• Poleć książkę
• Oceń książkę
• Księgarnia internetowa
• Lubię to! » Nasza społeczność
Spis tre(cid:316)ci
Przedmowa ............................................................................................................................. 15
Cz(cid:253)(cid:316)(cid:235) I Wprowadzenie do technologii Ethernet
Prze(cid:228)(cid:241)czniki Ethernet
Przysz(cid:228)o(cid:264)(cid:232) Ethernetu
Historia Ethernetu
Sie(cid:232) Aloha
Wynalezienie Ethernetu
Ulepszenia Ethernetu
Przemiana Ethernetu — obs(cid:228)uga skr(cid:246)tki
Przemiana Ethernetu — szybko(cid:264)(cid:232) 100 Mb/s
Przemiana Ethernetu — szybko(cid:264)(cid:232) 1000 Mb/s
Przemiana Ethernetu — szybko(cid:264)ci 10, 40 i 100 Gb/s
Przemiana Ethernetu — obs(cid:228)uga nowych mo(cid:276)liwo(cid:264)ci
1. Ewolucja sieci Ethernet ................................................................................................23
23
24
24
26
26
27
28
28
28
29
29
2. Standardy IEEE dotycz(cid:233)ce Ethernetu .......................................................................... 31
31
33
33
34
35
35
35
37
38
39
39
40
41
42
43
Ewolucja standardu Ethernet
Standardy no(cid:264)ników Ethernet
Dodatki do standardu IEEE
Robocze wersje standardów
Ró(cid:276)nice mi(cid:246)dzy standardami DIX a IEEE
Systemy no(cid:264)ników 10 Mb/s
Systemy no(cid:264)ników 100 Mb/s
Systemy no(cid:264)ników 1000 Mb/s
Systemy no(cid:264)ników 10 Gb/s
Organizacja standardów IEEE
Siedem warstw modelu OSI
Podwarstwy IEEE w ramach modelu OSI
Poziomy zgodno(cid:264)ci
Znaczenie zgodno(cid:264)ci ze standardem
Identyfikatory IEEE systemów no(cid:264)ników
3
Kup książkęPoleć książkęRamka Ethernet
Protokó(cid:228) dost(cid:246)pu do no(cid:264)nika w trybie pe(cid:228)nego dupleksu
Systemy no(cid:264)ników 40 Gb/s
Systemy no(cid:264)ników 100 Gb/s
Cztery podstawowe elementy systemu Ethernet
Ramka Ethernet
Protokó(cid:228) Media Access Control
Sprz(cid:246)t
Protoko(cid:228)y sieciowe a Ethernet
Dostarczanie Best-Effort
Konstrukcja protoko(cid:228)ów sieciowych
Enkapsulacja protoko(cid:228)ów
Protokó(cid:228) internetowy a adresy Ethernet
Co dalej?
Preambu(cid:228)a
Adres docelowy
Adres (cid:274)ród(cid:228)owy
Znacznik Q
Prefiks i sufiks koperty
Pole typu lub rozmiaru
Pole danych
Pole FCS
Wykrywanie ko(cid:254)ca ramki
43
43
3. System Ethernet ...........................................................................................................45
45
46
47
50
53
53
54
54
55
57
4. Ramka sieci Ethernet i tryb pe(cid:293)nego dupleksu ...........................................................59
60
60
62
63
64
64
66
67
67
68
68
69
70
70
71
71
72
73
74
74
75
76
5. Automatyczna negocjacja ...........................................................................................79
80
80
81
82
84
86
88
89
Dzia(cid:228)anie w trybie pe(cid:228)nego dupleksu
Efekty dzia(cid:228)ania w trybie pe(cid:228)nego dupleksu
Konfigurowanie dzia(cid:228)ania w trybie pe(cid:228)nego dupleksu
Obs(cid:228)uga pe(cid:228)nego dupleksu przez ró(cid:276)ne rodzaje no(cid:264)ników
D(cid:228)ugo(cid:264)ci segmentów no(cid:264)ników pracuj(cid:241)cych w trybie pe(cid:228)nego dupleksu
Automatyczna negocjacja dla no(cid:264)ników (cid:264)wiat(cid:228)owodowych
Podstawowe poj(cid:246)cia zwi(cid:241)zane z automatyczn(cid:241) negocjacj(cid:241)
Sygnalizacja automatycznej negocjacji
Multipleksowanie danych w ramkach
Sterowanie (cid:228)(cid:241)czem logicznym IEEE
Protokó(cid:228) dost(cid:246)pu do podsieci LLC
Kontrola przep(cid:228)ywu w systemie Ethernet
Operacja PAUSE
Protoko(cid:228)y wysokiego poziomu a ramka Ethernet
Dzia(cid:228)anie wi(cid:241)zki FLP
Proces automatycznej negocjacji
Równoleg(cid:228)a detekcja
Dzia(cid:228)anie systemu równoleg(cid:228)ej detekcji
Rozwój protoko(cid:228)u automatycznej negocjacji
4
(cid:95)
Spis tre(cid:316)ci
Kup książkęPoleć książkęRównoleg(cid:228)a detekcja i niedopasowanie dupleksu
Charakterystyka czasowa protoko(cid:228)u automatycznej negocjacji
Automatyczna negocjacja a problemy zwi(cid:241)zane z okablowaniem
Ograniczanie szybko(cid:264)ci po(cid:228)(cid:241)czenia Ethernet dla kabli kategorii 3.
Problemy okablowania a automatyczna negocjacja w systemach
90
91
92
93
Gigabit Ethernet
Kable z przeplotem a automatyczna negocjacja
Strategie konfiguracji (cid:228)(cid:241)czy dla sieci korporacyjnych
Problemy z r(cid:246)czn(cid:241) konfiguracj(cid:241)
Wy(cid:228)(cid:241)czanie automatycznej negocjacji
Debugowanie automatycznej negocjacji
Ogólne informacje dotycz(cid:241)ce debugowania
Narz(cid:246)dzia i polecenia diagnostyczne
Opracowanie zasad konfiguracji (cid:228)(cid:241)czy
Automatyczna negocjacja dla technologii 1000BASE-X Gigabit Ethernet
Polecenia automatycznej negocjacji
Cele standardu PoE
Urz(cid:241)dzenia, które mog(cid:241) by(cid:232) zasilane przez sie(cid:232) Ethernet
Korzy(cid:264)ci ze stosowania technologii PoE
93
94
95
96
96
97
98
98
100
101
101
6. Zasilanie przez Ethernet ............................................................................................ 103
103
104
104
105
105
107
107
108
108
110
111
111
112
115
115
116
116
117
118
118
118
Zarz(cid:241)dzanie zasilaniem PoE
Wymagania zasilania PoE
Zarz(cid:241)dzanie portami PoE
Monitorowanie PoE i nadzorowanie mocy
Detekcja mocy
Klasyfikacja mocy
Utrzymywanie (cid:228)(cid:241)cza zasilaj(cid:241)cego
Monitorowanie awarii zasilania
PoE a pary kabli
PoE a okablowanie Ethernet
UPoE firmy Cisco
EEPoE firmy Microsemi
POH
Standardy technologii zasilania przez Ethernet
Role urz(cid:241)dze(cid:254) PoE
Parametry typu PoE
Dzia(cid:228)anie PoE
Rozszerzenia standardu opracowane przez producentów
Cz(cid:253)(cid:316)(cid:235) II
Systemy mediów Ethernet
7. Sygnalizacja w mediach Ethernet oraz systemie EEE ................................................121
122
123
Interfejsy niezale(cid:276)ne od medium
Komponenty warstwy Ethernet PHY
Spis tre(cid:316)ci
(cid:95)
5
Kup książkęPoleć książkęKodowanie sygna(cid:228)ów Ethernet
Interfejs Ethernet
Szybkie interfejsy Ethernet
Energooszcz(cid:246)dny Ethernet
System mediów 10BASE-T
Problemy sygnalizacji pasma
B(cid:228)(cid:241)dzenie progu komparacji a kodowanie sygna(cid:228)u
Zaawansowane techniki sygnalizacji
Standard IEEE EEE
Dzia(cid:228)anie EEE
Wp(cid:228)yw technologii EEE na latencj(cid:246)
Oszcz(cid:246)dno(cid:264)ci energii wynikaj(cid:241)ce ze stosowania EEE
Interfejs Ethernetu 10BASE-T
Polaryzacja sygna(cid:228)u i odwrócenie polaryzacji
Kodowanie sygna(cid:228)ów w systemie 10BASE-T
Komponenty mediów 10BASE-T
Pod(cid:228)(cid:241)czanie stacji do sieci Ethernet 10BASE-T
Test integralno(cid:264)ci (cid:228)(cid:241)cza 10BASE-T
Wytyczne konfiguracji systemu 10BASE-T
125
125
126
126
127
127
128
129
130
133
133
8. Ethernet 10 Mb/s ........................................................................................................137
137
138
138
138
139
141
141
142
143
143
144
144
145
145
145
146
146
147
147
148
9. Ethernet 100 Mb/s ..................................................................................................... 149
149
149
150
150
151
154
155
155
156
156
156
157
Komponenty sygna(cid:228)owe w systemie 100BASE-TX
Interfejs Ethernetu 100BASE-TX
Kodowanie sygna(cid:228)u 100BASE-TX
Komponenty mediów 100BASE-TX
Test integralno(cid:264)ci (cid:228)(cid:241)cza 100BASE-TX
Wytyczne konfiguracji systemu 100BASE-TX
Alternatywne kable (cid:264)wiat(cid:228)owodowe 10BASE-FL
Z(cid:228)(cid:241)cza (cid:264)wiat(cid:228)owodowe
Po(cid:228)(cid:241)czenia segmentu Ethernet 10BASE-FL
Test integralno(cid:264)ci (cid:228)(cid:241)cza 10BASE-FL
Wytyczne konfiguracji systemu 10BASE-FL
Systemy mediów (cid:264)wiat(cid:228)owodowych (10BASE-F)
Stare i nowe segmenty (cid:228)(cid:241)czy (cid:264)wiat(cid:228)owodowych
Komponenty sygnalizacji 10BASE-FL
Interfejs Ethernetu 10BASE-FL
Kodowanie sygna(cid:228)ów w systemie 10BASE-FL
Komponenty mediów 10BASE-FL
Charakterystyka (cid:264)wiat(cid:228)owodów 10BASE-FL
Systemy mediów (cid:264)wiat(cid:228)owodowych Fast Ethernet (100BASE-FX)
Komponenty sygnalizacji 100BASE-FX
Kodowanie sygna(cid:228)ów w systemie 100BASE-FX
Komponenty mediów 100BASE-FX
Systemy mediów 100BASE-X
Systemy Fast Ethernet na skr(cid:246)tce (100BASE-TX)
6
(cid:95)
Spis tre(cid:316)ci
Kup książkęPoleć książkęSystemy mediów Gigabit Ethernet dla okablowania typu skr(cid:246)tka (1000BASE-T)
Systemy mediów (cid:264)wiat(cid:228)owodowych systemu Gigabit Ethernet (1000BASE-X)
Komponenty sygnalizacji w systemie 1000BASE-X
Test integralno(cid:264)ci (cid:228)(cid:241)cza 1000BASE-T
Kodowanie sygna(cid:228)ów w systemie 1000BASE-X
Komponenty mediów w systemie 1000BASE-X
Charakterystyka (cid:264)wiat(cid:228)owodu 100BASE-FX
Alternatywne kable (cid:264)wiat(cid:228)owodowe 100BASE-FX
Test integralno(cid:264)ci (cid:228)(cid:241)cza 100BASE-FX
Wytyczne konfiguracji systemu 100BASE-FX
D(cid:228)ugie segmenty (cid:264)wiat(cid:228)owodu
Komponenty sygnalizacji w systemie 1000BASE-T
Kodowanie sygna(cid:228)ów w systemie 1000BASE-T
Komponenty mediów 1000BASE-T
Test integralno(cid:264)ci (cid:228)(cid:241)cza 1000BASE-T
Wytyczne konfiguracji systemu 1000BASE-T
158
159
159
159
159
10. Gigabit Ethernet .........................................................................................................161
161
162
162
165
166
166
167
167
168
168
169
171
171
173
173
174
174
175
11. Ethernet 10 Gb/s .........................................................................................................177
177
179
179
180
183
185
185
186
186
Komponenty sygnalizacji w systemie 10GBASE-T
Kodowanie sygna(cid:228)ów w systemie 10GBASE-T
Komponenty mediów 10GBASE-T
Test integralno(cid:264)ci (cid:228)(cid:241)cza 10GBASE-T
Wytyczne konfiguracji systemu 10GBASE-T
Tryb krótkiego zasi(cid:246)gu 10GBASE-T
Opó(cid:274)nienia sygna(cid:228)u 10GBASE-T
Charakterystyka (cid:264)wiat(cid:228)owodów 1000BASE-X
Bud(cid:276)et strat w systemie 1000BASE-SX
Bud(cid:276)et strat w systemie 1000BASE-LX
Bud(cid:276)et strat w systemie dalekosi(cid:246)(cid:276)nym 1000BASE-LX/LH
Wytyczne konfiguracji systemów 1000BASE-SX i 1000BASE-LX
Opó(cid:274)nienie trybu ró(cid:276)nicowego
Kable krosowe MC
Architektura standardów 10 Gb/s
Systemy mediów typu skr(cid:246)tka w technologii 10 Gigabit Ethernet (10GBASE-T)
Systemy 10-gigabitowych mediów miedzianych krótkiego zasi(cid:246)gu
(10GBASE-CX4)
Systemy 10-gigabitowych bezpo(cid:264)rednich miedzianych kabli po(cid:228)(cid:241)czeniowych
krótkiego zasi(cid:246)gu (10GSFP+Cu)
Komponenty sygnalizacyjne systemu 10GSFP+Cu
Kodowanie sygna(cid:228)u w systemie 10GSFP+Cu
Test integralno(cid:264)ci (cid:228)(cid:241)cza 10GSFP+Cu
Wytyczne konfiguracji systemu 10GSFP+Cu
Systemy mediów (cid:264)wiat(cid:228)owodowych Ethernetu 10 Gb/s
10-gigabitowe uk(cid:228)ady PHY sieci LAN
Specyfikacje mediów (cid:264)wiat(cid:228)owodowych 10 Gb/s
10-gigabitowe uk(cid:228)ady PHY sieci WAN
187
188
189
190
191
191
191
193
195
196
Spis tre(cid:316)ci
(cid:95)
7
Kup książkęPoleć książkęArchitektura systemu Ethernet 40 Gb/s
12. Ethernet 40 Gb/s ....................................................................................................... 199
200
200
204
Systemy mediów typu skr(cid:246)tka w technologii 40 Gigabit Ethernet (40GBASE-T)
Systemy 40-gigabitowych mediów miedzianych krótkiego zasi(cid:246)gu
Pasma PCS
(40GBASE-CR4)
Komponenty sygnalizacji w systemie 40GBASE-CR4
Kodowanie sygna(cid:228)u w systemie 40GBASE-CR4
Z(cid:228)(cid:241)cza QSFP+ i wielokrotne interfejsy 10 Gb/s
Systemy mediów (cid:264)wiat(cid:228)owodowych Ethernetu 40 Gb/s
205
206
207
208
209
212
214
215
13. Ethernet 100 Gb/s .......................................................................................................217
217
217
220
Specyfikacje mediów (cid:264)wiat(cid:228)owodowych 40 Gb/s
D(cid:228)ugo(cid:264)ci fal w systemie 40GBASE-LR4
40-gigabitowy Ethernet rozszerzonego zasi(cid:246)gu
Systemy mediów typu skr(cid:246)tka w technologii Ethernetu 100 Gb/s
Systemy 100-gigabitowych mediów miedzianych krótkiego zasi(cid:246)gu
Architektura systemu Ethernet 100 Gb/s
Pasma PCS
(100GBASE-CR10)
Kodowanie sygna(cid:228)u w systemie 100GBASE-CR10
Systemy mediów (cid:264)wiat(cid:228)owodowych Ethernetu 100 Gb/s
Modu(cid:228) Cisco CPAK dla Ethernetu 100 Gb/s
Specyfikacje mediów (cid:264)wiat(cid:228)owodowych 100 Gb/s
221
223
223
225
225
14. Ethernet 400 Gb/s ..................................................................................................... 231
231
232
232
Proponowane dzia(cid:228)anie Ethernetu 400 Gb/s
Grupa analityczna Ethernet 400 Gb/s
Standaryzacja 400 Gb/s
Budowanie systemu Ethernet
Systemy okablowania strukturalnego
Standardy okablowania ANSI, TIA i EIA
Rozwi(cid:241)zywanie problemów z zastrze(cid:276)onymi systemami okablowania
Standardy ISO i TIA
Dokumenty okablowania strukturalnego ANSI/TIA
Elementy standardów okablowania strukturalnego
Topologia gwiazdy
Cz(cid:253)(cid:316)(cid:235) III
15. Okablowanie strukturalne ........................................................................................235
236
237
237
238
238
239
240
241
243
244
244
245
246
247
Kana(cid:228) poziomy a (cid:228)(cid:241)cze podstawowe
Specyfikacje okablowania i komponentów
Testowanie i ograniczenia kabli kategorii 5. i 5e
Minimalne zalecenia dotycz(cid:241)ce okablowania
Ethernet a system kategorii
Okablowanie poziome
Kategorie skr(cid:246)tki
8
(cid:95)
Spis tre(cid:316)ci
Kup książkęPoleć książkęWyzwania w trakcie budowy systemu okablowania
O(cid:264)miopozycyjne z(cid:228)(cid:241)cza typu RJ-45
Czteroparowe systemy po(cid:228)(cid:241)cze(cid:254)
(cid:275)y(cid:228)y tip i ring
Kody kolorów
Kolejno(cid:264)(cid:232) (cid:276)y(cid:228)
Modu(cid:228)owe panele krosowe
Gniazdka w miejscu pracy
Kable krosowe typu skr(cid:246)tka
Komponenty poziomego segmentu kabla
Kable typu skr(cid:246)tka
Administracja okablowaniem
Kable i komponenty identyfikuj(cid:241)ce
System znakowania klasy 1.
Dokumentowanie systemu okablowania
Budowa systemu okablowania
Jako(cid:264)(cid:232) kabli po(cid:228)(cid:241)czeniowych typu skr(cid:246)tka
Kable po(cid:228)(cid:241)czeniowe jako(cid:264)ci telefonicznej
Sygna(cid:228)y Ethernet a sygna(cid:228)y telefoniczne
Przes(cid:228)uchy sygna(cid:228)u w okablowaniu typu skr(cid:246)tka
Budowa kabla typu skr(cid:246)tka
Procedury instalacyjne dla okablowania typu skr(cid:246)tka
247
248
248
250
250
251
16. Kable i z(cid:293)(cid:233)cza w okablowaniu typu skr(cid:253)tka .............................................................253
253
254
255
256
258
259
260
260
260
261
263
264
264
265
265
266
267
267
267
268
268
271
273
273
274
275
17. Kable i z(cid:293)(cid:233)cza (cid:316)wiat(cid:293)owodowe ................................................................................. 277
277
278
278
280
281
282
283
283
284
284
285
285
Kable z przeplotem w systemach 10BASE-T i 100BASE-T
Czteroparowe kable z przeplotem
Niepowodzenia mechanizmów automatycznej negocjacji i MDIX
Identyfikacja kabla z przeplotem
(cid:263)rednice rdzeni (cid:264)wiat(cid:228)owodowych
Mody (cid:264)wiat(cid:228)owodów
Przepustowo(cid:264)(cid:232) (cid:264)wiat(cid:228)owodu
Bud(cid:276)et strat (cid:264)wiat(cid:228)owodów
Z(cid:228)(cid:241)cza 50-pinowe i kable 25-parowe
Harmonijkowe z(cid:228)(cid:241)cza kabli 25-parowych
Wykonywanie kabli krosowych typu skr(cid:246)tka
Montowanie wtyczki RJ-45
Przeplot sygna(cid:228)u Ethernet
Kable urz(cid:241)dze(cid:254)
Kabel (cid:264)wiat(cid:228)owodowy
Z(cid:228)(cid:241)cza (cid:264)wiat(cid:228)owodowe
Z(cid:228)(cid:241)cza ST
Z(cid:228)(cid:241)cza SC
Z(cid:228)(cid:241)cza LC
Z(cid:228)(cid:241)cza MPO
Budowanie kabli (cid:264)wiat(cid:228)owodowych
Kody kolorów (cid:264)wiat(cid:228)owodów
Spis tre(cid:316)ci
(cid:95)
9
Kup książkęPoleć książkęPrzeplot sygna(cid:228)u w systemach (cid:264)wiat(cid:228)owodowych
Przeplot sygna(cid:228)u w kablach MPO
286
287
Podstawowe funkcje prze(cid:228)(cid:241)czników
Podstawowe funkcje prze(cid:228)(cid:241)czników
Mosty i prze(cid:228)(cid:241)czniki
Czym jest prze(cid:228)(cid:241)cznik?
Dzia(cid:228)anie prze(cid:228)(cid:241)czników ethernetowych
Nauka adresów
Filtrowanie ruchu
Flooding ramek
Ruch rozg(cid:228)oszeniowy i multiemisja
(cid:227)(cid:241)czenie prze(cid:228)(cid:241)czników
P(cid:246)tle przekazywania
Protokó(cid:228) drzewa rozpinaj(cid:241)cego
Problemy wydajno(cid:264)ci prze(cid:228)(cid:241)czników
Wydajno(cid:264)(cid:232) przekazywania pakietów
Pami(cid:246)(cid:232) portu prze(cid:228)(cid:241)cznika
Procesor prze(cid:228)(cid:241)cznika i pami(cid:246)(cid:232) RAM
Specyfikacje prze(cid:228)(cid:241)cznika
Cz(cid:253)(cid:316)(cid:235) IV Prze(cid:293)(cid:233)czniki Ethernet i projektowanie sieci
18. Prze(cid:293)(cid:233)czniki Ethernet ................................................................................................ 291
292
292
292
293
294
296
297
297
299
299
300
306
306
307
307
307
310
311
311
312
313
315
315
19. Projektowanie sieci Ethernet z prze(cid:293)(cid:233)cznikami ........................................................317
317
317
318
320
321
321
322
324
325
327
327
328
330
330
330
Zwi(cid:246)kszona wydajno(cid:264)(cid:232) sieci
Hierarchia prze(cid:228)(cid:241)czników i szybko(cid:264)ci (cid:228)(cid:241)czy uplink
Szybko(cid:264)ci uplink a ograniczenia ruchu
Konwersacje wielokrotne
W(cid:241)skie gard(cid:228)a prze(cid:228)(cid:241)cznika
Zarz(cid:241)dzanie prze(cid:228)(cid:241)cznikami
Porty-lustra
Filtry ruchu prze(cid:228)(cid:241)czników
Wirtualne sieci LAN
Protokó(cid:228) MSTP 802.1Q
Jako(cid:264)(cid:232) us(cid:228)ug (QoS)
Dzia(cid:228)anie i zastosowania routerów
Routery czy mosty?
Prze(cid:228)(cid:241)czniki specjalne
Prze(cid:228)(cid:241)czniki wielowarstwowe
Prze(cid:228)(cid:241)czniki dost(cid:246)powe
Zalety stosowania prze(cid:228)(cid:241)czników w projektach sieci
Hierarchiczny projekt sieci
Odporno(cid:264)(cid:232) sieci z prze(cid:228)(cid:241)cznikami na awarie
Protokó(cid:228) drzewa rozpinaj(cid:241)cego a odporno(cid:264)(cid:232) sieci na awarie
Routery
10
(cid:95)
Spis tre(cid:316)ci
Kup książkęPoleć książkęStosy prze(cid:228)(cid:241)czników
Prze(cid:228)(cid:241)czniki Ethernetu przemys(cid:228)owego
Bezprzewodowe punkty dost(cid:246)powe
Prze(cid:228)(cid:241)czniki dostawców us(cid:228)ug internetowych
Ethernet miejski
Prze(cid:228)(cid:241)czniki centrów danych
Zaawansowane funkcje prze(cid:228)(cid:241)czników
Monitorowanie przep(cid:228)ywu ruchu
sFlow i NetFlow
Zasilanie przez Ethernet (PoE)
331
332
332
333
333
334
336
336
337
337
Wydajno(cid:264)(cid:232) kana(cid:228)u Ethernet
Projektowanie niezawodnych sieci
Dokumentacja sieci
Model rozwi(cid:241)zywania problemów
Wykrywanie problemów
Gromadzenie informacji
Izolacja usterki
Projektowanie sieci pod k(cid:241)tem najlepszej wydajno(cid:264)ci
Pomiary wydajno(cid:264)ci sieci Ethernet
Skala czasowa pomiarów
Przepustowo(cid:264)(cid:232) danych a szeroko(cid:264)(cid:232) pasma
Prze(cid:228)(cid:241)czniki a przepustowo(cid:264)(cid:232) sieci
Rozwój przepustowo(cid:264)ci sieci
Zmiany wymaga(cid:254) aplikacji
Projektowanie z my(cid:264)l(cid:241) o przysz(cid:228)o(cid:264)ci
Wydajno(cid:264)(cid:232) pó(cid:228)dupleksowych kana(cid:228)ów Ethernet
Trwa(cid:228)e mity o wydajno(cid:264)ci pó(cid:228)dupleksowych kana(cid:228)ów Ethernet
Symulacje wydajno(cid:264)ci pó(cid:228)dupleksowych kana(cid:228)ów Ethernet
Cz(cid:253)(cid:316)(cid:235) V Wydajno(cid:316)(cid:235) i rozwi(cid:233)zywanie problemów
20. Wydajno(cid:316)(cid:235) sieci Ethernet .......................................................................................... 341
341
342
342
344
347
348
350
353
354
354
354
355
21. Rozwi(cid:233)zywanie problemów z sieci(cid:233) ........................................................................357
357
359
359
360
360
362
363
364
364
364
365
366
Ustalanie (cid:264)cie(cid:276)ki sieciowej
Powtórzenie objawów
Izolacja problemu z wykorzystaniem wyszukiwania binarnego
Instrukcje obs(cid:228)ugi urz(cid:241)dze(cid:254)
Monitorowanie systemu i metryki bazowe
Rozwi(cid:241)zywanie problemów w sieciach z okablowaniem typu skr(cid:246)tka
Narz(cid:246)dzia do rozwi(cid:241)zywania problemów w sieciach z okablowaniem
typu skr(cid:246)tka
Typowe problemy w systemach sieciowych z okablowaniem typu skr(cid:246)tka
Rozwi(cid:241)zywanie problemów w systemach (cid:264)wiat(cid:228)owodowych
Narz(cid:246)dzia do rozwi(cid:241)zywania problemów w systemach (cid:264)wiat(cid:228)owodowych
Typowe problemy z okablowaniem (cid:264)wiat(cid:228)owodowym
366
367
370
370
371
Spis tre(cid:316)ci
(cid:95)
11
Kup książkęPoleć książkęRozwi(cid:241)zywanie problemów z (cid:228)(cid:241)czem danych
Zbieranie informacji o (cid:228)(cid:241)czu danych
Zbieranie informacji za pomoc(cid:241) sond
Rozwi(cid:241)zywanie problemów w warstwie sieci
Cz(cid:253)(cid:316)(cid:235) VI Dodatki
372
372
373
373
Dostawcy kabli i z(cid:228)(cid:241)czy
Testery kabli
Informacje na temat okablowania
Ramki ethernetowe jumbo
Konwertery mediów Ethernet
Identyfikatory OUI interfejsów Ethernet — kody producentów
Lista identyfikatorów OUI prowadzona przez IEEE
Lista identyfikatorów OUI opracowana przez wolontariuszy
Mosty Ethernet i protokó(cid:228) drzewa rozpinaj(cid:241)cego
Tryby awarii sieci warstwy 2.
Projekty rekomendowane przez Cisco
Prze(cid:228)(cid:241)czniki Ethernet
Analizatory protoko(cid:228)ów sieciowych
Informacje dotycz(cid:241)ce zarz(cid:241)dzania sieci(cid:241)
Dokumenty RFC
Power over Ethernet
Dokumenty i organizacja standardów
A Zasoby ........................................................................................................................ 377
377
378
378
378
378
379
379
379
379
380
381
381
381
382
382
383
383
383
383
383
383
383
384
384
384
384
384
385
B Tryb pó(cid:293)dupleksowy z protoko(cid:293)em CSMA/CD .........................................................387
388
389
390
391
391
392
392
393
393
Model OSI
BICSI
Standardy dotycz(cid:241)ce technologii Fibre Channel
Standard IEEE 802.3 (Ethernet)
Standardy dotycz(cid:241)ce prze(cid:228)(cid:241)czników i mostów IEEE 802.1
Telekomunikacyjne standardy okablowania
Inne organizacje standaryzacyjne
Wydajno(cid:264)(cid:232) prze(cid:228)(cid:241)czników
Opó(cid:274)nienia prze(cid:228)(cid:241)czników
Zarz(cid:241)dzanie prze(cid:228)(cid:241)cznikami i sieci(cid:241)
Monitorowanie przep(cid:228)ywu ruchu
Zasady kontroli dost(cid:246)pu do no(cid:264)nika
Parametry czasowe systemu mediów
Szczelina czasowa w systemie Ethernet
Szczelina czasowa a rozmiary sieci
Zastosowania szczeliny czasowej
Szczelina czasowa a minimalna d(cid:228)ugo(cid:264)(cid:232) ramki
Detekcja kolizji a czas odczekiwania
„Z(cid:228)a reputacja” kolizji
Dzia(cid:228)anie mechanizmu wykrywania kolizji
12
(cid:95)
Spis tre(cid:316)ci
Kup książkęPoleć książkęDomeny kolizji
Zaw(cid:228)aszczanie kana(cid:228)u Ethernet
Dzia(cid:228)anie trybu pó(cid:228)dupleksu w systemach Gigabit Ethernet
Urz(cid:241)dzenia DTE
Interfejs AUI
Suwakowy zatrzask AUI
Sygna(cid:228)y AUI
Pó(cid:274)ne kolizje
Algorytm odczekiwania podczas obs(cid:228)ugi kolizji
Dzia(cid:228)anie algorytmu odczekiwania
Wybór czasu odczekiwania
Wymiary pó(cid:228)dupleksowej sieci Gigabit Ethernet
Poszukiwanie okresów bitowych
Rozszerzenie no(cid:264)nej
Wi(cid:241)zki ramek
Zasada powstawania zjawiska zaw(cid:228)aszczenia kana(cid:228)u
Przyk(cid:228)ad zaw(cid:228)aszczenia kana(cid:228)u
D(cid:228)ugoterminowa sprawiedliwo(cid:264)(cid:232)
Rozwi(cid:241)zanie problemu zaw(cid:228)aszczania kana(cid:228)u?
394
395
396
397
398
399
400
401
402
402
403
404
404
405
406
C Transceivery zewn(cid:253)trzne ..........................................................................................409
409
410
411
412
412
414
415
415
416
417
417
419
420
420
420
421
421
422
425
S(cid:293)owniczek ............................................................................................................................427
Skorowidz .............................................................................................................................441
Wytyczne dla portu koncentratora
Problemy z koncentratorami
Kaskadowe (cid:228)(cid:241)czenie koncentratorów portów
Sygna(cid:228) testu SQE a koncentrator portów
Kabel transceivera AUI
Jednostka do(cid:228)(cid:241)czania medium (MAU)
Ochrona transceivera przed jabberingiem
Sygna(cid:228) testowy SQE
Dzia(cid:228)anie sygna(cid:228)u testowego SQE
Stacje Ethernet a test SQE
Koncentrator portów AUI
Interfejs zale(cid:276)ny od medium
Interfejs niezale(cid:276)ny od medium
Z(cid:228)(cid:241)cze MII
Transceivery MII i kable
Spis tre(cid:316)ci
(cid:95)
13
Kup książkęPoleć książkę14
(cid:95)
Spis tre(cid:316)ci
Kup książkęPoleć książkęROZDZIA(cid:292) 18.
Prze(cid:293)(cid:233)czniki Ethernet
Prze(cid:228)(cid:241)czniki Ethernet (ang. switches), znane równie(cid:276) jako mosty (ang. bridges), s(cid:241) podstawowym
blokiem budulcowym sieci i s(cid:241) tak powszechnie stosowane, (cid:276)e cz(cid:246)sto si(cid:246) o nich zapomina.
Mo(cid:276)na zbudowa(cid:232) sie(cid:232), nie wiedz(cid:241)c zbyt wiele o tym, jak dzia(cid:228)aj(cid:241) prze(cid:228)(cid:241)czniki. Jednak podczas
budowy wi(cid:246)kszych systemów sieciowych zrozumienie dzia(cid:228)ania prze(cid:228)(cid:241)czników oraz zapisów
standardów pozwalaj(cid:241)cych na wspólne dzia(cid:228)anie prze(cid:228)(cid:241)czników jest bardzo przydatne.
Technologi(cid:246) Ethernet stosuje si(cid:246) do budowy sieci ró(cid:276)nych rozmiarów — od najmniejszych do
najwi(cid:246)kszych oraz od najprostszych do najbardziej skomplikowanych. Ethernet (cid:228)(cid:241)czy kompu-
tery domowe i inne urz(cid:241)dzenia gospodarstwa domowego. Prze(cid:228)(cid:241)czniki dla sieci domowych
s(cid:241) zazwyczaj ma(cid:228)e, tanie i proste. Sieci Ethernet (cid:228)(cid:241)cz(cid:241) si(cid:246) tak(cid:276)e z internetem, a prze(cid:228)(cid:241)czniki dla
dostawców us(cid:228)ug internetowych s(cid:241) du(cid:276)e, drogie i skomplikowane.
W sieciach kampusowych i korporacyjnych cz(cid:246)sto wykorzystuje si(cid:246) ró(cid:276)ne prze(cid:228)(cid:241)czniki — za-
równo prostsze i ta(cid:254)sze, stosowane wewn(cid:241)trz szaf z okablowaniem do pod(cid:228)(cid:241)czenia urz(cid:241)dze(cid:254)
na danym pi(cid:246)trze budynku, jak i wi(cid:246)ksze i dro(cid:276)sze, które s(cid:241) u(cid:276)ywane w szkielecie sieci do
(cid:228)(cid:241)czenia prze(cid:228)(cid:241)czników wszystkich budynków w wi(cid:246)kszy system sieciowy. Sieci centrów da-
nych maj(cid:241) swoje szczególne wymagania. Zazwyczaj obejmuj(cid:241) prze(cid:228)(cid:241)czniki o wysokiej wydaj-
no(cid:264)ci, które mog(cid:241) by(cid:232) po(cid:228)(cid:241)czone w taki sposób, aby zapewni(cid:232) du(cid:276)(cid:241) elastyczno(cid:264)(cid:232) sieci.
Wed(cid:228)ug szacunków bran(cid:276)owych (cid:264)wiatowy rynek prze(cid:228)(cid:241)czników korporacyjnych w 2013 ro-
ku osi(cid:241)gn(cid:241)(cid:228) przychody w wysoko(cid:264)ci ponad 5 miliardów dolarów na kwarta(cid:228). Daje to ponad
20 miliardów dolarów przychodu rocznie. W trzecim kwartale 2013 roku sprzedano dziesi(cid:241)tki
milionów portów Ethernet, w tym 4,7 miliona portów 10-gigabitowych. Aby zaspokoi(cid:232) du(cid:276)y
i stale rosn(cid:241)cy rynek dla prze(cid:228)(cid:241)czników Ethernet, sprzedawanych jest wiele odmian prze(cid:228)(cid:241)cz-
ników oferowanych w wielu ró(cid:276)nych cenach.
Wiele rodzajów prze(cid:228)(cid:241)czników oraz ró(cid:276)norodno(cid:264)(cid:232) ich funkcji to bardzo obszerny temat. Opi-
sanie ca(cid:228)ego zakresu technologii i ró(cid:276)nych sposobów, na jakie mo(cid:276)na wykorzystywa(cid:232) prze-
(cid:228)(cid:241)czniki w projektach sieci, wymaga(cid:228)oby ca(cid:228)ej ksi(cid:241)(cid:276)ki, a nawet kilku. Zamiast tego w tym roz-
dziale zamieszczono wprowadzenie w t(cid:246) tematyk(cid:246) oraz krótki przewodnik wyja(cid:264)niaj(cid:241)cy, jak
dzia(cid:228)aj(cid:241) prze(cid:228)(cid:241)czniki. W rozdziale 19. omówiono, jak korzysta(cid:232) z prze(cid:228)(cid:241)czników w projektach
sieciowych, oraz zamieszczono przegl(cid:241)d najbardziej przydatnych funkcji do projektowania
sieci z prze(cid:228)(cid:241)cznikami. Opisano mi(cid:246)dzy innymi podstawowe funkcje zawarte w wi(cid:246)kszo(cid:264)ci
prze(cid:228)(cid:241)czników, a tak(cid:276)e bardziej zaawansowane funkcje, które mo(cid:276)na znale(cid:274)(cid:232) w dro(cid:276)szych
i specjalistycznych prze(cid:228)(cid:241)cznikach.
Podstawowe funkcje prze(cid:293)(cid:233)czników
(cid:95)
291
Kup książkęPoleć książkęPodstawowe funkcje prze(cid:293)(cid:233)czników
Prze(cid:228)(cid:241)czniki Ethernet (cid:228)(cid:241)cz(cid:241) ze sob(cid:241) urz(cid:241)dzenia poprzez przekazywanie ramek Ethernet pomi(cid:246)-
dzy urz(cid:241)dzeniami, które s(cid:241) do nich pod(cid:228)(cid:241)czone. Przenosz(cid:241)c ramk(cid:246) Ethernet mi(cid:246)dzy portami,
prze(cid:228)(cid:241)cznik (cid:228)(cid:241)czy ruch transmitowany przez poszczególne po(cid:228)(cid:241)czenia sieciowe w wi(cid:246)ksz(cid:241) sie(cid:232).
Prze(cid:228)(cid:241)czniki Ethernet wykonuj(cid:241) swoj(cid:241) funkcj(cid:246) poprzez mostkowanie ramki Ethernet pomi(cid:246)dzy
segmentami sieci Ethernet. Aby tego dokona(cid:232), kopiuj(cid:241) ramk(cid:246) Ethernet z jednego portu do
drugiego na podstawie adresu dost(cid:246)pu do medium (MAC) w ramce Ethernet. Mostkowanie
Ethernet zosta(cid:228)o pocz(cid:241)tkowo zdefiniowane w standardzie IEEE 802.1D, „IEEE Standard for
Local and Metropolitan Area Networks: Media Access Control (MAC) Bridges”.
Najnowsza wersja standardu 802.1D dotycz(cid:241)cego mostów pochodzi z 2004 roku.
Standard 802.1D rozszerzono i poprawiono w kolejnym standardzie — 802.1Q -2011,
„Media Access Control (MAC) Bridges and Virtual Bridged Local Area Networks”.
Dzi(cid:246)ki standaryzacji operacji mostkowania prze(cid:228)(cid:241)czników mo(cid:276)na kupowa(cid:232) prze(cid:228)(cid:241)czniki od
ró(cid:276)nych dostawców i mie(cid:232) pewno(cid:264)(cid:232), (cid:276)e b(cid:246)d(cid:241) one ze sob(cid:241) wspó(cid:228)pracowa(cid:232), gdy zostan(cid:241) po(cid:228)(cid:241)-
czone w pojedynczy projekt sieci. Zdefiniowanie zestawu standardów, jakie producenci mo-
g(cid:241) ze sob(cid:241) uzgodni(cid:232) i wdro(cid:276)y(cid:232) w swoich projektach prze(cid:228)(cid:241)czników, by(cid:228)o ci(cid:246)(cid:276)k(cid:241) prac(cid:241), któr(cid:241)
wykonali in(cid:276)ynierowie pracuj(cid:241)cy nad normalizacj(cid:241).
Mosty i prze(cid:293)(cid:233)czniki
Pierwsze mosty Ethernet by(cid:228)y urz(cid:241)dzeniami dwuportowymi, które mog(cid:228)y po(cid:228)(cid:241)czy(cid:232) dwa seg-
menty Ethernet pracuj(cid:241)ce na kablu koncentrycznym. W tamtych czasach Ethernet obs(cid:228)ugiwa(cid:228)
wy(cid:228)(cid:241)cznie po(cid:228)(cid:241)czenia za pomoc(cid:241) kabli koncentrycznych. Pó(cid:274)niej, gdy opracowano skr(cid:246)tk(cid:246)
Ethernet, a prze(cid:228)(cid:241)czniki z wieloma portami sta(cid:228)y si(cid:246) powszechnie dost(cid:246)pne, by(cid:228)y one cz(cid:246)sto
wykorzystywane jako centralny punkt po(cid:228)(cid:241)czenia — koncentrator systemów okablowania sieci
Ethernet. Przyczyni(cid:228)o si(cid:246) to do powstania nazwy „koncentrator prze(cid:228)(cid:241)czaj(cid:241)cy” (ang. switching
hub). Obecnie te urz(cid:241)dzenia s(cid:241) nazywane po prostu prze(cid:228)(cid:241)cznikami.
Sporo si(cid:246) zmieni(cid:228)o, odk(cid:241)d we wczesnych latach osiemdziesi(cid:241)tych po raz pierwszy opracowano
mosty Ethernet. Z biegiem lat komputery sta(cid:228)y si(cid:246) powszechne. Wiele osób korzysta w swojej
pracy z wielu urz(cid:241)dze(cid:254), w tym z laptopów, smartfonów i tabletów. Ka(cid:276)dy telefon VoIP i ka(cid:276)-
da drukarka jest komputerem, a nawet systemy zarz(cid:241)dzania budynkami oraz systemy kon-
troli dost(cid:246)pu (zamki drzwi) s(cid:241) po(cid:228)(cid:241)czone w sie(cid:232). Nowoczesne budynki maj(cid:241) wiele punktów
dost(cid:246)pu bezprzewodowego (AP), co pozwala na dostarczanie us(cid:228)ug Wi-Fi 802.11 dla takich
urz(cid:241)dze(cid:254) jak smartfony i tablety. Ka(cid:276)dy punkt dost(cid:246)powy równie(cid:276) jest pod(cid:228)(cid:241)czony do prze-
wodowego systemu Ethernet. W efekcie wspó(cid:228)czesne sieci Ethernet mog(cid:241) zawiera(cid:232) setki po-
(cid:228)(cid:241)cze(cid:254) prze(cid:228)(cid:241)czników w budynku i tysi(cid:241)ce po(cid:228)(cid:241)cze(cid:254) prze(cid:228)(cid:241)czników w sieci kampusowej.
Czym jest prze(cid:293)(cid:233)cznik?
Czytelnik z pewno(cid:264)ci(cid:241) wie o istnieniu innych urz(cid:241)dze(cid:254) sieciowych stosowanych do (cid:228)(cid:241)czenia
sieci, nazywanych routerami. Istniej(cid:241) wa(cid:276)ne ró(cid:276)nice w sposobie dzia(cid:228)ania pomi(cid:246)dzy mostami
a routerami. Oba urz(cid:241)dzenia maj(cid:241) swoje wady i zalety, o czym za chwil(cid:246) si(cid:246) przekonamy.
292
(cid:95)
Rozdzia(cid:293) 18. Prze(cid:293)(cid:233)czniki Ethernet
Kup książkęPoleć książkęUjmuj(cid:241)c to w najwi(cid:246)kszym skrócie: mosty przenosz(cid:241) ramk(cid:246) mi(cid:246)dzy segmentami sieci w opar-
ciu o adresy Ethernet. Most wymaga niewielu czynno(cid:264)ci konfiguracyjnych b(cid:241)d(cid:274) wcale nie
wymaga konfiguracji. Z kolei routery przesy(cid:228)aj(cid:241) pakiety pomi(cid:246)dzy sieciami, korzystaj(cid:241)c z ad-
resów protoko(cid:228)ów wysokiego poziomu. Ka(cid:276)da sie(cid:232), która jest po(cid:228)(cid:241)czona, musi by(cid:232) skonfigu-
rowana w routerze. Jednak i mosty, i routery s(cid:241) u(cid:276)ywane do budowy wi(cid:246)kszych sieci, a oba
urz(cid:241)dzenia s(cid:241) nazywane na rynku „prze(cid:228)(cid:241)cznikami”.
Na okre(cid:264)lanie mostów Ethernet b(cid:246)dziemy zamiennie u(cid:276)ywa(cid:232) s(cid:228)ów „most” i „prze(cid:228)(cid:241)cznik”. Na-
le(cid:276)y jednak pami(cid:246)ta(cid:232), (cid:276)e prze(cid:228)(cid:241)cznik to ogólna nazwa urz(cid:241)dze(cid:254) sieciowych, które mog(cid:241) dzia-
(cid:228)a(cid:232) jak mosty, routery lub oba te urz(cid:241)dzenia, w zale(cid:276)no(cid:264)ci od zestawu funkcji i konfiguracji.
Nale(cid:276)y zapami(cid:246)ta(cid:232), (cid:276)e z punktu widzenia ekspertów mostkowanie i routing to dwa ró(cid:276)ne
sposoby prze(cid:228)(cid:241)czania pakietów. Oba te mechanizmy daj(cid:241) ró(cid:276)ne mo(cid:276)liwo(cid:264)ci. Dla naszych celów
b(cid:246)dziemy stosowa(cid:232) praktyk(cid:246) producentów urz(cid:241)dze(cid:254) Ethernet, którzy u(cid:276)ywaj(cid:241) s(cid:228)owa „prze-
(cid:228)(cid:241)cznik” lub bardziej szczegó(cid:228)owo „prze(cid:228)(cid:241)cznik Ethernet”, aby opisa(cid:232) urz(cid:241)dzenia tworz(cid:241)ce
most dla ramek Ethernet.
O ile standard 802.1D zawiera specyfikacje dla mostkowania ramek sieci lokalnej (LAN) mi(cid:246)dzy
portami prze(cid:228)(cid:241)cznika oraz opisuje kilka innych aspektów podstawowego dzia(cid:228)ania mostu, o tyle
unika si(cid:246) w nim opisywania takich kwestii jak wydajno(cid:264)(cid:232) prze(cid:228)(cid:241)czników lub mostów czy spo-
sób budowania prze(cid:228)(cid:241)czników. Zamiast tego producenci konkuruj(cid:241) ze sob(cid:241), staraj(cid:241)c si(cid:246) zapew-
ni(cid:232) prze(cid:228)(cid:241)czniki w wielu przedzia(cid:228)ach cenowych oraz o ró(cid:276)nej wydajno(cid:264)ci i mo(cid:276)liwo(cid:264)ciach.
W rezultacie powsta(cid:228) du(cid:276)y i konkurencyjny rynek prze(cid:228)(cid:241)czników Ethernet, dzi(cid:246)ki czemu klien-
ci maj(cid:241) wi(cid:246)ksze mo(cid:276)liwo(cid:264)ci wyboru. Mnogo(cid:264)(cid:232) modeli i mo(cid:276)liwo(cid:264)ci prze(cid:228)(cid:241)czników mo(cid:276)e by(cid:232)
myl(cid:241)ca. Ró(cid:276)ne rodzaje prze(cid:228)(cid:241)czników opisano w rozdziale 19.
Dzia(cid:293)anie prze(cid:293)(cid:233)czników ethernetowych
Sieci s(cid:228)u(cid:276)(cid:241) do przenoszenia danych mi(cid:246)dzy komputerami. Aby by(cid:228)o to mo(cid:276)liwe, przesy(cid:228)ane
dane s(cid:241) zorganizowane we fragmenty danych zwane ramkami Ethernet. Ramki „podró(cid:276)uj(cid:241)”
po sieci Ethernet, a pole danych ramki s(cid:228)u(cid:276)y do przenoszenia danych pomi(cid:246)dzy komputera-
mi. Ramki s(cid:241) po prostu dowolnymi sekwencjami informacji, których format zdefiniowano
w standardzie.
Jak pokazano na rysunku 18.1, pierwszym odbieranym polem ramki Ethernet jest adres do-
celowy zawieraj(cid:241)cy adres urz(cid:241)dzenia, do którego jest przesy(cid:228)ana ramka (pole preambu(cid:228)y na
pocz(cid:241)tku ramki jest automatycznie odcinane w chwili odebrania ramki przez interfejs Ethernet,
zatem adres docelowy pozostaje pierwszym odbieranym polem).
Rysunek 18.1. Format ramki Ethernet
Nast(cid:246)pnym polem jest adres (cid:274)ród(cid:228)owy, który wskazuje urz(cid:241)dzenie wysy(cid:228)aj(cid:241)ce ramk(cid:246). Za ad-
resami wyst(cid:246)puje kilka innych pól, w tym pole danych, które zawiera dane przesy(cid:228)ane pomi(cid:246)-
dzy komputerami (pe(cid:228)ny opis struktury ramki Ethernet mo(cid:276)na znale(cid:274)(cid:232) w rozdziale 4.).
Dzia(cid:293)anie prze(cid:293)(cid:233)czników ethernetowych
(cid:95)
293
Kup książkęPoleć książkęRamki s(cid:241) zdefiniowane w warstwie 2. — (cid:228)(cid:241)cza danych — siedmiowarstwowego modelu sieci
OSI. Zgodnie z tym, co napisano w rozdziale 2., siedmiowarstwowy model opracowano w celu
zorganizowania rodzajów informacji przesy(cid:228)anych pomi(cid:246)dzy komputerami. Model ten poma-
ga okre(cid:264)li(cid:232) sposób wysy(cid:228)ania informacji oraz okre(cid:264)li(cid:232) struktur(cid:246) opracowywania standardów
realizacji tego zadania. Poniewa(cid:276) prze(cid:228)(cid:241)czniki Ethernet dzia(cid:228)aj(cid:241) na lokalnych ramkach sieci
w obszarze warstwy (cid:228)(cid:241)cza danych, to czasami mo(cid:276)na spotka(cid:232) nazwy „urz(cid:241)dzenie warstwy
(cid:228)(cid:241)cza”, „urz(cid:241)dzenie warstwy 2.” czy „prze(cid:228)(cid:241)czniki warstwy 2.”.
Ethernet dzia(cid:228)a jak system transportu ci(cid:246)(cid:276)arowego, który pozwala na transportowanie po-
mi(cid:246)dzy komputerami pakietów TCP/IP przesy(cid:228)anych jako dane w ramce Ethernet. Chocia(cid:276)
ramki Ethernet s(cid:241) tak(cid:276)e okre(cid:264)lane jako „pakiety”, to w standardach do opisania kontenera do
przenoszenia danych mi(cid:246)dzy komputerami wykorzystywane jest poj(cid:246)cie „ramka”.
Protokó(cid:228) TCP/IP bazuje na pakietach warstwy sieci. Pakiety TCP/IP s(cid:241) przesy(cid:228)ane po-
mi(cid:246)dzy komputerami w polach danych ramek Ethernet.
Prze(cid:228)(cid:241)czniki Ethernet s(cid:241) zaprojektowane w taki sposób, (cid:276)e ich dzia(cid:228)anie jest niewidoczne dla
urz(cid:241)dze(cid:254) w sieci. To uzasadnia nazw(cid:246) mostkowanie przezroczyste (ang. transparent bridging)
stosowan(cid:241) do opisania tego podej(cid:264)cia do (cid:228)(cid:241)czenia sieci. „Przezroczysto(cid:264)(cid:232)” oznacza, (cid:276)e prze-
(cid:228)(cid:241)cznik Ethernet po pod(cid:228)(cid:241)czeniu do systemu nie wprowadza (cid:276)adnych zmian w przesy(cid:228)anych
ramkach Ethernet. Prze(cid:228)(cid:241)cznik automatycznie rozpoczyna prac(cid:246). Nie jest wymagana (cid:276)adna
konfiguracja prze(cid:228)(cid:241)cznika i nie trzeba wprowadza(cid:232) (cid:276)adnych zmian w komputerach pod(cid:228)(cid:241)czo-
nych do sieci Ethernet. Dzi(cid:246)ki temu dzia(cid:228)anie prze(cid:228)(cid:241)cznika jest dla nich przezroczyste.
W dalszej cz(cid:246)(cid:264)ci przyjrzymy si(cid:246) podstawowym funkcjom mostu umo(cid:276)liwiaj(cid:241)cym przekazy-
wanie ramek Ethernet pomi(cid:246)dzy portami.
Nauka adresów
Prze(cid:228)(cid:241)cznik ethernetowy zarz(cid:241)dza transmisj(cid:241) ramek pomi(cid:246)dzy portami prze(cid:228)(cid:241)cznika pod(cid:228)(cid:241)-
czonymi do kabli sieci Ethernet przy u(cid:276)yciu regu(cid:228) przekazywania ruchu opisanych w standar-
dzie mostkowania IEEE 802.1D. Przekazywanie ruchu bazuje na nauce adresów. Prze(cid:228)(cid:241)czniki
przekazuj(cid:241) ruch na podstawie 48-bitowych adresów MAC u(cid:276)ywanych w standardach sieci
LAN, w tym w standardzie Ethernet.
Aby to zrobi(cid:232), prze(cid:228)(cid:241)cznik uczy si(cid:246), które urz(cid:241)dzenia (zwane w standardzie „stacjami”) znaj-
duj(cid:241) si(cid:246) w okre(cid:264)lonych segmentach sieci. W tym celu monitoruje adresy (cid:274)ród(cid:228)owe we wszyst-
kich odbieranych ramkach. Gdy urz(cid:241)dzenie Ethernet wysy(cid:228)a ramk(cid:246), umieszcza w niej dwa
adresy. S(cid:241) to adres docelowy urz(cid:241)dzenia, do którego ramka jest wysy(cid:228)ana, oraz adres (cid:274)ród(cid:228)owy
urz(cid:241)dzenia, które ramk(cid:246) wysy(cid:228)a.
Sposób „uczenia si(cid:246)” prze(cid:228)(cid:241)cznika jest dosy(cid:232) prosty. Podobnie jak wszystkie interfejsy Ether-
net, ka(cid:276)dy port prze(cid:228)(cid:241)cznika ma unikatowy adres MAC, który zosta(cid:228) przypisany fabrycznie.
Jednak w przeciwie(cid:254)stwie do zwyk(cid:228)ego urz(cid:241)dzenia sieci Ethernet, które akceptuje ramki ad-
resowane bezpo(cid:264)rednio do niego, interfejs Ethernet umieszczony w ka(cid:276)dym porcie prze(cid:228)(cid:241)cz-
nika dzia(cid:228)a w trybie promiscuous. W tym trybie interfejs jest zaprogramowany do otrzymywa-
nia wszystkich ramek, które s(cid:241) widoczne w porcie, a nie tylko tych, które zosta(cid:228)y wys(cid:228)ane do
adresu MAC interfejsu Ethernet w tym porcie prze(cid:228)(cid:241)cznika.
294 (cid:95)
Rozdzia(cid:293) 18. Prze(cid:293)(cid:233)czniki Ethernet
Kup książkęPoleć książkęPoniewa(cid:276) ka(cid:276)da ramka jest odbierana na ka(cid:276)dym porcie, oprogramowanie prze(cid:228)(cid:241)cznika od-
czytuje adres (cid:274)ród(cid:228)owy ramki i dodaje go do tabeli adresów utrzymywanej w prze(cid:228)(cid:241)czniku.
W ten sposób prze(cid:228)(cid:241)cznik automatycznie wykrywa, które stacje s(cid:241) dost(cid:246)pne na danych portach.
Na rysunku 18.2 pokazano prze(cid:228)(cid:241)cznik Ethernet (cid:228)(cid:241)cz(cid:241)cy sze(cid:264)(cid:232) urz(cid:241)dze(cid:254). Dla wygody w roli
adresów stacji u(cid:276)yto liczb zamiast rzeczywistych 6-bajtowych adresów MAC. W miar(cid:246) jak
stacje wysy(cid:228)aj(cid:241) ramki, prze(cid:228)(cid:241)cznik odbiera ka(cid:276)d(cid:241) wys(cid:228)an(cid:241) ramk(cid:246) i tworzy tabel(cid:246), formalnie
nazywan(cid:241) baz(cid:241) danych przekazywania (ang. forwarding database). Tabela ta zawiera informacje
o tym, które stacje s(cid:241) dost(cid:246)pne na okre(cid:264)lonych portach.
Rysunek 18.2. Nauka adresów w prze(cid:228)(cid:241)czniku
Kiedy ka(cid:276)da stacja prze(cid:264)le co najmniej jedn(cid:241) ramk(cid:246), prze(cid:228)(cid:241)cznik b(cid:246)dzie dysponowa(cid:228) baz(cid:241) da-
nych przekazywania w postaci zaprezentowanej w tabeli 18.1.
Tabela 18.1. Baza danych przekazywania utrzymywana przez prze(cid:228)(cid:241)cznik
Port
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Stacja
10.
20.
30.
Brak stacji
Brak stacji
15.
25.
35.
Nast(cid:246)pnie prze(cid:228)(cid:241)cznik korzysta z tej bazy danych przy podejmowaniu decyzji dotycz(cid:241)cych
przekazywania pakietów. Proces ten nazywa si(cid:246) filtrowaniem adaptacyjnym. Bez bazy adreso-
wej prze(cid:228)(cid:241)cznik musia(cid:228)by wysy(cid:228)a(cid:232) ruch otrzymywany w okre(cid:264)lonym porcie do wszystkich
innych portów. Tylko w takim przypadku mia(cid:228)by pewno(cid:264)(cid:232), (cid:276)e ramka dotrze do celu. Dzi(cid:246)ki
bazie danych adresów ruch jest filtrowany w zale(cid:276)no(cid:264)ci od adresów docelowych. Prze(cid:228)(cid:241)cznik
jest „adaptacyjny” w tym sensie, (cid:276)e automatycznie uczy si(cid:246) nowych adresów.
Dzia(cid:293)anie prze(cid:293)(cid:233)czników ethernetowych
(cid:95)
295
Kup książkęPoleć książkęDzi(cid:246)ki zdolno(cid:264)ci do uczenia si(cid:246) mo(cid:276)na dodawa(cid:232) nowe stacji do sieci bez konieczno(cid:264)ci r(cid:246)cznej
konfiguracji prze(cid:228)(cid:241)cznika. Aby prze(cid:228)(cid:241)cznik dowiedzia(cid:228) si(cid:246) o nowej stacji lub aby stacje dowie-
dzia(cid:228)y si(cid:246) o prze(cid:228)(cid:241)czniku, konfiguracja nie jest potrzebna.
W ka(cid:276)dym systemie Ethernet, który nadal u(cid:276)ywa segmentów kabli koncentrycznych
i (lub) koncentratorów repeaterów, mo(cid:276)e wyst(cid:246)powa(cid:232) wiele stacji w jednym segmen-
cie sieci. Pod(cid:228)(cid:241)czenie takiego segmentu do prze(cid:228)(cid:241)cznika spowoduje, (cid:276)e pojedynczy
port b(cid:246)dzie gwarantowa(cid:228) dost(cid:246)p do wielu stacji.
Gdy prze(cid:228)(cid:241)cznik odbiera ramk(cid:246) przeznaczon(cid:241) dla stacji o adresie, który jeszcze nie by(cid:228) widzia-
ny, prze(cid:228)(cid:241)cznik wysy(cid:228)a ramk(cid:246) do wszystkich portów innych ni(cid:276) port, z którego ramka przy-
by(cid:228)a. Proces ten nazywa si(cid:246) zalewaniem (ang. flooding). Bardziej szczegó(cid:228)owo omówiono go
poni(cid:276)ej. Wy(cid:228)(cid:241)czenie z transmisji portu prze(cid:228)(cid:241)cznika, który odebra(cid:228) ramk(cid:246), zapobiega obser-
wowaniu tego samego ruchu wi(cid:246)cej ni(cid:276) jeden raz przez stacje nale(cid:276)(cid:241)ce do wspó(cid:228)dzielonego
segmentu. Dzi(cid:246)ki temu pojedyncza stacja pod(cid:228)(cid:241)czona do portu nie otrzyma kopii ramki, któr(cid:241)
przed chwil(cid:241) wys(cid:228)a(cid:228)a.
Filtrowanie ruchu
Gdy prze(cid:228)(cid:241)cznik zbuduje baz(cid:246) danych adresów, posiada wszystkie informacje niezb(cid:246)dne do
selektywnego filtrowania i przekazywania ruchu. Gdy prze(cid:228)(cid:241)cznik uczy si(cid:246) adresów, sprawdza
równie(cid:276) ka(cid:276)d(cid:241) ramk(cid:246) w celu podj(cid:246)cia decyzji dotycz(cid:241)cej przekazywania pakietów na podsta-
wie adresu docelowego w ramce. Przyjrzyjmy si(cid:246), w jaki sposób s(cid:241) podejmowane takie decy-
zje w prze(cid:228)(cid:241)czniku wyposa(cid:276)onym w osiem portów — takim jak pokazano na rysunku 18.2.
Za(cid:228)ó(cid:276)my, (cid:276)e ramka jest przesy(cid:228)ana od 15. do 20. stacji. Poniewa(cid:276) ramka jest przesy(cid:228)ana przez
stacj(cid:246) 15., prze(cid:228)(cid:241)cznik odczytuje ramk(cid:246) na porcie 6. i wykorzystuje baz(cid:246) danych adresów do
okre(cid:264)lenia, który z jego portów jest zwi(cid:241)zany z adresem docelowym tej ramki. W tym przy-
padku adres docelowy odpowiada stacji 20., a w bazie danych adresów (tabela 18.1) wida(cid:232),
(cid:276)e aby dotrze(cid:232) do stacji 20., ramka musi by(cid:232) wys(cid:228)ana do portu 2.
Ka(cid:276)dy port prze(cid:228)(cid:241)cznika ma mo(cid:276)liwo(cid:264)(cid:232) zapisania ma(cid:228)ej ilo(cid:264)ci danych w pami(cid:246)ci. Pami(cid:246)(cid:232) ta wy-
starcza do zapisania ramki przed transmisj(cid:241) przez kabel Ethernet pod(cid:228)(cid:241)czony do portu. Je(cid:264)li
port jest ju(cid:276) zaj(cid:246)ty transmisj(cid:241), w czasie gdy dociera do niego ramka w celu przes(cid:228)ania, ramka
mo(cid:276)e by(cid:232) przechowana przez krótki czas, jaki jest potrzebny do tego, by port móg(cid:228) zako(cid:254)czy(cid:232)
przekazywanie poprzedniej ramki. W celu transmisji ramki prze(cid:228)(cid:241)cznik umieszcza j(cid:241) w kolejce
prze(cid:228)(cid:241)czania pakietów do transmisji w porcie 2.
W trakcie tego procesu prze(cid:228)(cid:241)cznik przesy(cid:228)aj(cid:241)cy ramk(cid:246) Ethernet z jednego portu do drugiego
nie wprowadza (cid:276)adnych zmian w danych, adresie lub innych polach podstawowej ramki Et-
hernet. Pos(cid:228)uguj(cid:241)c si(cid:246) naszym przyk(cid:228)adem, ramka jest przekazywana do portu 2. w stanie nie-
naruszonym — dok(cid:228)adnie w takiej postaci, w jakiej zosta(cid:228)a odebrana w porcie 6. W zwi(cid:241)zku
z tym dzia(cid:228)anie prze(cid:228)(cid:241)cznika jest przezroczyste dla wszystkich stacji w sieci.
Nale(cid:276)y zwróci(cid:232) uwag(cid:246), (cid:276)e prze(cid:228)(cid:241)cznik nie prze(cid:264)le ramki przeznaczonej do stacji zapisanej
w bazie danych przekazywania do (cid:276)adnego portu, który nie jest pod(cid:228)(cid:241)czony do miejsca doce-
lowego. Mówi(cid:241)c inaczej, ruch przeznaczony do urz(cid:241)dzenia w okre(cid:264)lonym porcie b(cid:246)dzie wy-
s(cid:228)any tylko do tego portu. (cid:275)adne inne porty nie b(cid:246)d(cid:241) widzia(cid:228)y ruchu przeznaczonego do tego
urz(cid:241)dzenia. Ta logika prze(cid:228)(cid:241)czania utrzymuje ruch w postaci wyizolowanej wy(cid:228)(cid:241)cznie do tych
296
(cid:95)
Rozdzia(cid:293) 18. Prze(cid:293)(cid:233)czniki Ethernet
Kup książkęPoleć książkękabli (segmentów) Ethernet, które s(cid:241) niezb(cid:246)dne do odebrania ramki od nadawcy i przekaza-
nia jej do urz(cid:241)dzenia docelowego.
Uniemo(cid:276)liwia to przep(cid:228)yw niepotrzebnego ruchu do innych segmentów systemu sieciowego,
co jest g(cid:228)ówn(cid:241) zalet(cid:241) prze(cid:228)(cid:241)czników. Pod tym wzgl(cid:246)dem sieci z prze(cid:228)(cid:241)cznikami dzia(cid:228)aj(cid:241) ina-
czej ni(cid:276) pierwsze systemy Ethernet, w przypadku których ruch z dowolnej stacji by(cid:228) widzia-
ny przez inne stacje niezale(cid:276)nie od tego, czy tego chcieli(cid:264)my, czy nie. Filtrowanie ruchu przez
prze(cid:228)(cid:241)cznik zmniejsza obci(cid:241)(cid:276)enie ruchu przesy(cid:228)anego przez zbiór kabli pod(cid:228)(cid:241)czonych do prze-
(cid:228)(cid:241)cznika, a tym samym podnosi wydajno(cid:264)(cid:232) wykorzystania pasma sieci.
Flooding ramek
W prze(cid:228)(cid:241)cznikach dzia(cid:228)a automatyczny mechanizm, który powoduje, (cid:276)e po pewnym czasie
(zazwyczaj po pi(cid:246)ciu minutach) braku ramki z okre(cid:264)lonej stacji wpisy w bazach danych prze-
kazywania s(cid:241) uznawane za przestarza(cid:228)e. Je(cid:264)li stacja nie wysy(cid:228)a ruchu przez pewien okres,
prze(cid:228)(cid:241)cznik usuwa wpis odpowiadaj(cid:241)cy tej stacji z bazy danych przekazywania. Dzi(cid:246)ki temu
baza danych przekazywania nie rozrasta si(cid:246) z powodu przeterminowanych wpisów, które
nie odzwierciedlaj(cid:241) rzeczywisto(cid:264)ci.
Kiedy jednak wpis adresu okre(cid:264)lonej stacji stanie si(cid:246) przestarza(cid:228)y, to nast(cid:246)pnym razem, gdy
prze(cid:228)(cid:241)cznik odbierze ramk(cid:246) przeznaczon(cid:241) dla tej stacji, nie b(cid:246)dzie mia(cid:228) (cid:276)adnej informacji o tej
stacji w bazie danych. Taka sytuacja ma równie(cid:276) miejsce w przypadku pod(cid:228)(cid:241)czenia nowej
stacji do prze(cid:228)(cid:241)cznika lub po wy(cid:228)(cid:241)czeniu, a nast(cid:246)pnie ponownym w(cid:228)(cid:241)czeniu stacji po czasie
d(cid:228)u(cid:276)szym ni(cid:276) pi(cid:246)(cid:232) minut. W jaki sposób prze(cid:228)(cid:241)cznik post(cid:246)puje z pakietami przeznaczonymi
do nieznanej stacji?
Rozwi(cid:241)zanie jest proste: prze(cid:228)(cid:241)cznik przekazuje ramki przeznaczone do nieznanej stacji do
wszystkich portów prze(cid:228)(cid:241)cznika innych ni(cid:276) ten, z którego ramka dotar(cid:228)a. Jest to tzw. zalewanie
(ang. flooding), polegaj(cid:241)ce na przekazaniu ramki do wszystkich innych stacji ni(cid:276) stacja nadawcy.
Flooding ramek daje gwarancj(cid:246), (cid:276)e ramka z nieznanego adresu docelowego dotrze do wszyst-
kich (cid:228)(cid:241)czy i zostanie odebrana przez w(cid:228)a(cid:264)ciwe urz(cid:241)dzenie docelowe, pod warunkiem (cid:276)e jest
ono pod(cid:228)(cid:241)czone do sieci i jest aktywne. Kiedy nieznane urz(cid:241)dzenie odpowie na t(cid:246) ramk(cid:246), prze-
(cid:228)(cid:241)cznik automatycznie nauczy si(cid:246), do którego portu jest pod(cid:228)(cid:241)czone urz(cid:241)dzenie, i w przypad-
ku ruchu przeznaczonego do tego urz(cid:241)dzenia nie b(cid:246)dzie stosowa(cid:228) floodingu.
Ruch rozg(cid:293)oszeniowy i multiemisja
Oprócz ramek skierowanych do jednego adresu lokalne sieci komputerowe mog(cid:241) wysy(cid:228)a(cid:232) ram-
ki skierowane do adresów grupowych, zwanych adresami multicast lub adresami multiemisji.
Takie ramki s(cid:241) odbierane przez zbiór stacji. W sieciach LAN s(cid:241) równie(cid:276) ramki skierowane do
wszystkich stacji. S(cid:241) one wysy(cid:228)ane na adres rozg(cid:228)oszeniowy (ang. broadcast). Adresy grupowe
zawsze zaczynaj(cid:241) si(cid:246) od okre(cid:264)lonego wzorca bitowego zdefiniowanego w standardzie Ether-
net. Dzi(cid:246)ki temu prze(cid:228)(cid:241)cznik mo(cid:276)e zidentyfikowa(cid:232) ramki przeznaczone do konkretnego urz(cid:241)-
dzenia i odró(cid:276)ni(cid:232) je od tych, które powinny by(cid:232) skierowane do grupy urz(cid:241)dze(cid:254).
Ramki przesy(cid:228)ane na adres multiemisji mog(cid:241) by(cid:232) odebrane przez wszystkie stacje skonfigu-
rowane do s(cid:228)uchania tego adresu multicast. Oprogramowanie Ethernet, nazywane równie(cid:276)
„sterownikiem interfejsu”, programuje interfejs w taki sposób, aby akceptowa(cid:228) ramki wysy(cid:228)a-
ne na adres grupowy. W ten sposób interfejs jest postrzegany jako cz(cid:228)onek grupy. Fabrycznie
Dzia(cid:293)anie prze(cid:293)(cid:233)czników ethernetowych
(cid:95)
297
Kup książkęPoleć książkęprzypisany adres interfejsu Ethernet to tzw. adres unicast. Ka(cid:276)dy interfejs Ethernet mo(cid:276)e od-
biera(cid:232) ramki unicast i ramki multicast. Inaczej mówi(cid:241)c, interfejs mo(cid:276)e by(cid:232) zaprogramowany do
odbierania ramek wysy(cid:228)anych na jeden lub wi(cid:246)ksz(cid:241) liczb(cid:246) grupowych adresów docelowych,
a tak(cid:276)e ramki wysy(cid:228)ane na adres MAC unicast nale(cid:276)(cid:241)cy do tego interfejsu.
Przekazywanie ruchu rozg(cid:293)oszeniowego i multiemisji
Adres rozg(cid:228)oszeniowy jest adresem grupy wszystkich stacji. Jest on szczególnym przypadkiem
adresu multicast. Pakiet wys(cid:228)any na adres rozg(cid:228)oszeniowy (adres ten sk(cid:228)ada si(cid:246) z samych je-
dynek) jest odbierany przez wszystkie stacje w sieci LAN. Poniewa(cid:276) pakiety rozg(cid:228)oszeniowe
musz(cid:241) by(cid:232) odebrane przez wszystkie stacje w sieci, prze(cid:228)(cid:241)cznik osi(cid:241)gnie ten cel przez flooding
pakietów rozg(cid:228)oszeniowych do wszystkich portów z wyj(cid:241)tkiem tego, z którego pakiet zosta(cid:228)
przyj(cid:246)ty — nie ma potrzeby, aby wysy(cid:228)a(cid:232) pakiet z powrotem do urz(cid:241)dzenia nadawczego.
W ten sposób pakiet rozg(cid:228)oszeniowy wys(cid:228)any przez dowoln(cid:241) stacj(cid:246) dotrze do wszystkich in-
nych stacji w sieci LAN.
Ruch multicast mo(cid:276)e by(cid:232) trudniejszy w obs(cid:228)udze od ramek rozg(cid:228)oszeniowych. Bardziej zaawan-
sowane (i zwykle dro(cid:276)sze) prze(cid:228)(cid:241)czniki zawieraj(cid:241) obs(cid:228)ug(cid:246) protoko(cid:228)ów wykrywania grup mul-
tiemisji. Umo(cid:276)liwiaj(cid:241) one stacjom poinformowanie prze(cid:228)(cid:241)cznika o adresach grup multiemisji,
z których stacja chce odbiera(cid:232) ramki. Dzi(cid:246)ki temu prze(cid:228)(cid:241)cznik wysy(cid:228)a pakiety multicast tylko
do portów pod(cid:228)(cid:241)czonych do stacji, które wykaza(cid:228)y swoje zainteresowanie odbiorem ruchu
multiemisji. Jednak ta(cid:254)sze prze(cid:228)(cid:241)czniki bez mo(cid:276)liwo(cid:264)ci wykrywania, które porty s(cid:241) pod(cid:228)(cid:241)czo-
ne do stacji nas(cid:228)uchuj(cid:241)cych okre(cid:264)lonego adresu multiemisji, musz(cid:241) stosowa(cid:232) technik(cid:246) floodingu
pakietów multicast do wszystkich portów innych ni(cid:276) port, z którego odebrano ruch multiemi-
sji — tak jak w przypadku ruchu rozg(cid:228)oszeniowego.
Zastosowanie ruchu rozg(cid:293)oszeniowego i multiemisji
Stacje wysy(cid:228)aj(cid:241) pakiety rozg(cid:228)oszeniowe i pakiety multiemisji z wielu powodów. Wysokopo-
ziomowe protoko(cid:228)y sieciowe, takie jak TCP/IP, u(cid:276)ywaj(cid:241) ramek rozg(cid:228)oszeniowych lub ramek
multiemisji w ramach procesu wykrywania adresów. Ruch rozg(cid:228)oszeniowy i multiemisja s(cid:241)
równie(cid:276) wykorzystywane do dynamicznego przydzielania adresów do stacji, gdy zostanie
ona po raz pierwszy w(cid:228)(cid:241)czona i musi znale(cid:274)(cid:232) wysokopoziomowy adres sieciowy. Multiemi-
sja jest równie(cid:276) wykorzystywana przez niektóre aplikacje multimedialne, które wysy(cid:228)aj(cid:241) da-
ne audio i wideo w ramkach multiemisji do odbioru przez grup(cid:246) stacji. Jest tak(cid:276)e stosowana
w grach dla wielu u(cid:276)ytkowników jako sposób przesy(cid:228)ania danych do grupy graczy.
Z tego powodu w typowej sieci zwykle pewna cz(cid:246)(cid:264)(cid:232) ruchu to ruch rozg(cid:228)oszeniowy i multie-
misja. Je(cid:264)li liczba takich ramek jest na odpowiednio niskim poziomie, to ruch tego rodzaju
nie sprawia (cid:276)adnych problemów. Kiedy jednak wiele stacji zostanie po(cid:228)(cid:241)czonych za pomoc(cid:241)
prze(cid:228)(cid:241)czników w pojedyncz(cid:241) du(cid:276)(cid:241) sie(cid:232), flooding ramek rozg(cid:228)oszeniowych i ramek multiemi-
sji mo(cid:276)e stanowi(cid:232) znaczn(cid:241) cz(cid:246)(cid:264)(cid:232) ruchu. Du(cid:276)e nat(cid:246)(cid:276)enie ruchu rozg(cid:228)oszeniowego lub multie-
misji mo(cid:276)e powodowa(cid:232) przeci(cid:241)(cid:276)enia sieci, poniewa(cid:276) ka(cid:276)de urz(cid:241)dzenie w sieci musi odbiera(cid:232)
i przetwarza(cid:232) ruch rozg(cid:228)oszeniowy oraz okre(cid:264)lone typy multiemisji. Przy odpowiednio du(cid:276)ej
liczbie pakietów mog(cid:241) wyst(cid:241)pi(cid:232) problemy z wydajno(cid:264)ci(cid:241) stacji.
Aplikacje strumieniowe (wideo) wysy(cid:228)aj(cid:241)ce ramki multiemisji z du(cid:276)(cid:241) szybko(cid:264)ci(cid:241) mog(cid:241) gene-
rowa(cid:232) intensywny ruch. Systemy tworzenia kopii zapasowych dysków i kopiowania dysków
bazuj(cid:241)ce na multiemisji równie(cid:276) mog(cid:241) generowa(cid:232) du(cid:276)o ruchu. Je(cid:264)li ten ruch jest wysy(cid:228)any do
wszystkich portów, mo(cid:276)e doj(cid:264)(cid:232) do przeci(cid:241)(cid:276)enia sieci. Jednym ze sposobów unikni(cid:246)cia tego
298 (cid:95)
Rozdzia(cid:293) 18. Prze(cid:293)(cid:233)czniki Ethernet
Kup książkęPoleć książkęrodzaju zatorów jest ograniczenie liczby stacji pod(cid:228)(cid:241)czonych do pojedynczej sieci. Dzi(cid:246)ki temu
procent ruchu rozg(cid:228)oszeniowego i multiemisji nie osi(cid:241)gnie na tyle wysokiego poziomu, aby
stanowi(cid:228)o to problem.
Innym sposobem ograniczenia nat(cid:246)(cid:276)enia ruchu pakietów multiemisji i rozg(cid:228)oszeniowych jest
podzielenie sieci na wiele wirtualnych sieci LAN (VLAN). Ka(cid:276)da z takich sieci dzia(cid:228)a jako
osobna i odr(cid:246)bna od pozosta(cid:228)ych sie(cid:232) LAN. Jeszcze innym sposobem jest u(cid:276)ycie routera, na-
zywanego równie(cid:276) prze(cid:228)(cid:241)cznikiem warstwy 3. Poniewa(cid:276) router nie przesy(cid:228)a automatycznie
ruchu rozg(cid:228)oszeniowego i multiemisji pomi(cid:246)dzy sieciami, to dzi(cid:246)ki zastosowaniu routera two-
rz(cid:241) si(cid:246) oddzielne domeny rozg(cid:228)oszeniowe. Obie metody kontroli rozprzestrzeniania si(cid:246) ruchu
multiemisji i rozg(cid:228)oszeniowego zosta(cid:228)y omówione bardziej szczegó(cid:228)owo w dalszej cz(cid:246)(cid:264)ci tej
ksi(cid:241)(cid:276)ki (sieci VLAN w tym rozdziale, natomiast routery w nast(cid:246)pnym).
(cid:292)(cid:233)czenie prze(cid:293)(cid:233)czników
Do tej pory dowiedzieli(cid:264)my si(cid:246), (cid:276)e pojedynczy prze(cid:228)(cid:241)cznik mo(cid:276)e przekazywa(cid:232) ruch na pod-
stawie utworzonej dynamicznie bazy danych przekazywania. G(cid:228)ówna trudno(cid:264)(cid:232) w tym pro-
stym modelu dzia(cid:228)ania prze(cid:228)(cid:241)cznika polega na tym, (cid:276)e wiele po(cid:228)(cid:241)cze(cid:254) pomi(cid:246)dzy prze(cid:228)(cid:241)czni-
kami mo(cid:276)e tworzy(cid:232) p(cid:246)tle, które s(cid:241) przyczyn(cid:241) zat(cid:228)oczenia sieci lub jej przeci(cid:241)(cid:276)enia.
P(cid:253)tle przekazywania
Budowa i dzia(cid:228)anie sieci Ethernet wymagaj(cid:241), aby pomi(cid:246)dzy dowolnymi dwoma stacjami ist-
nia(cid:228)a tylko jedna droga transmisji pakietów. Ethernet rozrasta si(cid:246) poprzez rozszerzanie ga(cid:228)(cid:246)zi
w topologii sieci o strukturze drzewa, która sk(cid:228)ada si(cid:246) z kilku prze(cid:228)(cid:241)czników pod(cid:228)(cid:241)czonych jako
ga(cid:228)(cid:246)zie centralnego prze(cid:228)(cid:241)cznika. Istnieje niebezpiecze(cid:254)stwo, (cid:276)e w z(cid:228)o(cid:276)onej sieci prze(cid:228)(cid:241)czniki
z wieloma po(cid:228)(cid:241)czeniami z innymi prze(cid:228)(cid:241)cznikami b(cid:246)d(cid:241) tworzy(cid:228)y p(cid:246)tle w sieci.
W sieci z prze(cid:228)(cid:241)cznikami po(cid:228)(cid:241)czonymi ze sob(cid:241) w p(cid:246)tl(cid:246) pakiety b(cid:246)d(cid:241) kr(cid:241)(cid:276)y(cid:232) w p(cid:246)tli bez ko(cid:254)-
ca, co mo(cid:276)e doprowadzi(cid:232) do bardzo du(cid:276)ego nat(cid:246)(cid:276)enia ruchu i przeci(cid:241)(cid:276)e(cid:254).
Zap(cid:246)tlone pakiety b(cid:246)d(cid:241) kr(cid:241)(cid:276)y(cid:232) z maksymaln(cid:241) pr(cid:246)dko(cid:264)ci(cid:241) (cid:228)(cid:241)cza sieciowego do momentu, a(cid:276)
nat(cid:246)(cid:276)enie ruchu osi(cid:241)gnie tak wysoki poziom, (cid:276)e sie(cid:232) stanie si(cid:246) nasycona. Ramki rozg(cid:228)oszenio-
we i multiemisji w prostych prze(cid:228)(cid:241)cznikach s(cid:241) kierowane do wszystkich portów. Podobnie —
do wszystkich portów — s(cid:241) kierowane ramki unicast wysy(cid:228)ane do nieznanych stacji. Ca(cid:228)y ten
ruch b(cid:246)dzie kr(cid:241)(cid:276)y(cid:228) w ewentualnej p(cid:246)tli. Gdy utworzy si(cid:246) p(cid:246)tla, ten tryb b(cid:228)(cid:246)dnej pracy mo(cid:276)e
wyst(cid:241)pi(cid:232) bardzo szybko: sie(cid:232) b(cid:246)dzie ca(cid:228)kowicie zaj(cid:246)ta wysy(cid:228)aniem ruchu rozg(cid:228)oszeniowego,
multiemisji i nieznanych ramek. W tej sytuacji stacjom trudno b(cid:246)dzie wysy(cid:228)a(cid:232) ruch unicast
przeznaczony do znanych stacji.
Niestety, pomimo stara(cid:254) bardzo (cid:228)atwo mo(cid:276)e doj(cid:264)(cid:232) do powstania p(cid:246)tli podobnych do tych, które
na rysunku 18.3 oznaczono przerywan(cid:241) lini(cid:241) ze strza(cid:228)kami. W
Pobierz darmowy fragment (pdf)