zpět do archivu článků |
rejstřík |
předchozí díl |
následující díl
Jiří Peterka: Co je čím ... v počítačových sítích (40):
Vzájemné propojování sítí - II.
V minulém dílu našeho seriálu jsme si naznačili, že
počítačové sítě je možné vzájemně propojovat na různých
úrovních vrstvového síťového modelu. Podrobněji jsme se pak
zabývali opakovači (repeaters) a mosty (bridges), které
realizují propojení na úrovni fyzické resp. linkové vrstvy.
Dnes budeme pokračovat možnostmi propojování na vyšších
úrovních.
Vraťme se však ještě na chvilku k mostům. Jak jsme si
již uvedli, používají se tyto v lokálních sítích pro
spojování jednotlivých segmentů, pracují na úrovni linkové
vrstvy (přesněji: na úrovni podvrstvy MAC), a při své
činnosti vychází pouze z fyzických adres skutečného
odesilatele a příjemce jednotlivých rámců. Vlastní datový
obsah jednotlivých rámců přitom nijak neinterpretují ani
nemění. Tím jsou pro ně neviditelné veškeré informace, které
do obsahu vlastního rámce zakódovaly protokoly vyšších
vrstev, od síťové počínaje. Je jim ovšem také jedno, které
konkrétní protokoly to byly. Jinými slovy: mosty jsou zcela
transparentní pro protokoly vyšších vrstev. Dokáží tedy
spolupracovat s jakýmikoli síťovými (a vyššími) protokoly,
a přenášet jejich pakety bez toho, že by je jakkoli
transformovaly či měnily. Jednotlivé segmenty, které jsou
vzájemně propojeny prostřednictvím mostů, tvoří z pohledu
síťové vrstvy (i všech vyšších) jediný logický celek, který
má také jedinou společnou (síťovou) adresu.
Směrovač a jeho funkce
Jakmile však budeme požadovat, aby si jednotlivé
segmenty lokálních zachovaly relativní samostatnost
(například vlastní síťovou adresu, možnost samostatné správy
apod.), nebo když potřebujeme vzájemně propojit lokální sítě
různých typů, spojujeme-li dvě lokální sítě přes síť
rozlehlou nebo vytváříme-li vzájemné propojení sítí se
složitější topologií, musíme k tomu použít obecnější řešení,
než jaké nabízí mosty. Potřebujeme propojovací zařízení,
které již pracuje na úrovni síťové vrstvy, a nazývá se
směrovač (router), viz obr. 40.1. a/. Teprve takovéto
zařízení totiž "vnímá" vlastní obsah jednotlivých rámců (na
úrovni linkové vrstvy), dokáže správně rozpoznat formát
jednotlivých paketů, které jsou v rámcích přenášeny,
a využít informace, které jsou v nich obsaženy.
 |
Obr. 40.1.: Představa směrovače (a/) a brány (b/)
Hlavní úkol směrovačů je vlastně shodný s úkolem síťové
vrstvy - tedy postarat se o doručení paketů od jejich
původního odesilatele až ke konečnému příjemci (viz 34. díl
našeho seriálu). Směrovače tedy musí přijímat rozhodnutí
o tom, kudy mají dále odeslat každý jednotlivý paket tak,
aby se dostal ke svému cíli - tedy zajišťovat to, čemu se
běžně říká směrování (routing). Musí nutně používat nějaký
algoritmus směrování, na základě kterého svá rozhodnutí
přijímají. Jak jsme si již také uvedli ve 34. dílu, může mít
tento algoritmus a z něho vycházející směrování statickou
povahu (tj. být nezávislé na okamžitém stavu sítě), nebo
může mít naopak dynamickou povahu (a reagovat na průběžnou
situaci). V tomto druhém případě, který je dnes nejčastější,
pak ještě potřebuje vhodnou metodu resp. protokol,
prostřednictvím kterého získává potřebné informace o stavu
sítě.
Další charakteristickou odlišností směrovačů od mostů
je to, že jsou pro ostatní entity na úrovni síťové a linkové
vrstvy viditelné. Mají své adresy, a pakety, které jimi mají
projít, jim jsou explicitně adresovány (zatímco mosty
zachycují veškerý provoz v každém z připojených segmentů).
Proto také směrovače zpracovávají méně rámců než mosty,
ovšem jejich zpracování je zase o to náročnější.
 |
Obr. 40.2.: Příklad propojení lokálních sítí pomocí mostů a směrovačů
Je dobré si uvědomit, že pro funkci směrovače je nutné,
aby vzájemně propojované sítě používaly stejný protokol na
úrovni síťové vrstvy - podle něj totiž směrovač rozpoznává
odesilatele i adresáta jednotlivých paketů, a rozhoduje
o tom, kudy je dále odeslat. Není ovšem nutné, aby totéž
platilo i na úrovni linkové a fyzické vrstvy. Zde se již
konkrétní protokoly a přenosové technologie mohou lišit.
Směrovače jsou dnes obvykle konstruovány tak, aby měly více
různých rozhraní (tzv. portů), a bylo je možné vzájemně
propojit například pomocí pevných okruhů, veřejných datových
sítí, optických přenosových cest, a připojit k nim různé
lokální sítě dle standardů IEEE 802 apod. Na obrázku 40.2.
je pak dosti typický příklad možného propojení lokálních
počítačových sítí ve čtyřech objektech (budovách). V rámci
budov jsou jednotlivé segmenty připojeny na páteřní síť
pomocí mostů, zatímco páteře jsou vzájemně spojeny
prostřednictvím směrovačů (propojených optickým kabelem
resp. pevným okruhem)
Multiprotokolové směrovače
Požadavek stejného (a tudíž jediného) protokolu
v síťové vrstvě je ovšem velmi omezující, zvláště v dnešní
době, kdy vedle sebe koexistuje celá řada soustav protokolů
(kromě ISO/OSI též TCP/IP, SNA, DECnet, SPX/IPX a další),
a uživatelé volají po jejich co nejtěsnější integraci
v rámci tzv. heterogenních sítí (tj. sítí, jejichž uzly
používají různé soustavy protokolů).
Problém heterogenních sítí lze řešit v principu dvěma
způsoby - konverzí protokolů, a směrováním více protokolů
současně. Řešení prostřednictvím konverzí se ukázalo být
značně náročné a nespolehlivé, a proto se prosadila
především druhá možnost. Přední výrobci dnes nabízí tzv.
multiprotokolové směrovače (multiprotocol routers), schopné
pracovat současně s více různými protokoly. Multiprotokolový
směrovač musí být schopen rozpoznat typ paketu, který
dostane od linkové vrstvy, a podle toho pak aplikovat ten
směrovací algoritmus, který k příslušnému síťovému protokolu
přísluší.
Brouter
V dnešní době, kdy dochází ke stále těsnějšímu
propojování rozlehlých i lokálních sítí, je použití mostů
i směrovačů velmi rozšířené. Rozhodnutí mezi tím, zda
v určité situaci použít most či směrovač, nemusí být vždy
okamžitě zřejmé, zvláště pak u lokálních sítí se složitější
topologií a větším počtem používaných protokolů. V dnešní
době však již existují také zařízení, která v sobě kombinují
funkce obou těchto zařízení. V angličtině se pro jejich
označení používá nejčastěji termín bridge/router, někdy též:
brouter. Jde o zařízení, které se snaží fungovat jako
směrovač, a teprve v okamžiku, kdy pro nějaký paket neumí
aplikovat směrovací algoritmus, předá původní rámec dál tak,
jako by to udělal most. Výhodou takovéhoto zařízení je pak
i to, že se dokáže vyrovnat s takovými protokoly, které
vůbec nelze směrovat (neboť nepočítají se síťovou vrstvou
- jako například protokoly DECLAT (DEC Local Area
Transport), LU 6.2 firmy IBM a protokoly NetBIOS).
Brána
Pokud je potřeba vzájemně propojit sítě zcela odlišných
koncepcí, používající zcela jiné soustavy protokolů, je
nutné použít propojovací zařízení, schopné provádět
nezbytnou konverzi protokolů. Takovéto zařízení, označované
nejčastěji jako brána (gateway, někdy též: protocol
converter) pak pracuje na takové úrovni, na které je možné
příslušnou konverzi zajistit - tedy například až na úrovni
aplikační vrstvy, viz obrázek 40.1. b/.
Poznamenejme však ještě, že pojem "brána" resp.
"gateway" se často používá i pro propojovací zařízení na
nižších úrovních. Například v souvislosti s protokoly
TCP/IP je termín "gateway" používán k označení směrovače
(routeru).
zpět do archivu článků | rejstřík |
předchozí díl |
následující díl
Tento článek může být volně šířen, pokud se tak děje pro studijní účely, na nevýdělečném základě a se zachováním tohoto dovětku. Podrobnosti hledejte zde, resp. na adrese
http://ksi.ms.mff.cuni.cz/~peterka/archiv/copyleft.htm