Второй способ. Маршрутизация потоков

Рассмотрим первый способ.

Классический коммутатор 3-го уровня, подобно обычному коммутатору, захваты­вает все кадры своими портами независимо от их МАС-адресов, а затем прини­мает решение о коммутации или маршрутизации каждого кадра. Если кадр име­ет МАС-адрес назначения, отличный от МАС-ад­реса порта маршрутизатора, то этот кадр коммутируется. Если устройство поддерживает технику VLAN, то пе­ред передачей кадра проверяется принадлежность адресов назначения и ис­точ­ника одной виртуальной сети.

Если же кадр направлен непосредственно МАС-адресу какого-либо порта маршру­тизатора, то он маршрутизируется стандартным образом. Коммутатор 3-го уров­ня может поддерживать ди­намические протоколы маршрутизации, такие как RIP и OSPF, а может полагаться на стати­ческое задание маршрутов или на получе­ние таблицы маршрутизации от другого маршрутиза­тора.

Более быстродействующей реализацией данного подхода являются устройства, в которых функ­ции маршрутизации перенесены из универсального центрального процессора в специализирован­ные заказные микросхемы портов.

Подход, связанный с переносом процедур маршрутизации из программируемых процессоров, пусть и специализированных, в схемы БИС, работающие по жест­ким алгоритмам, имеет один принци­пиальный недостаток – ему недостает гиб­кости.

Еще один тип коммутаторов 3-го уровня – это коммутаторы, которые ускоряют процесс маршру­тизации за счет выявления устойчивых потоков в сети и обработки по схеме маршрутизации только нескольких первых пакетов потока. Поток – это последовательность пакетов, имеющих некоторые общие свойства, по меньшей мере, у них должны совпадать адрес отправителя и адрес получате­ля, и тогда их можно отправ­лять по одному и тому же маршруту. Желательно, чтобы пакеты потока имели одно и то же требование к качеству обслуживания.

Ввиду разнообразия предложенных схем опишем только основную идею, лежа­щую в их основе.

Если бы все коммутаторы/маршрутизаторы, показанные на рис. 14.8, работали по классической схеме, то каждый пакет, отправляемый из рабочей станции, принадлежащей одной IP-сети, серверу, принадлежащему другой IP-сети, прохо­дил бы через блоки маршрутизации всех трех устройств.

В схеме ускоренной маршрутизации такую обработку проходят только несколь­ко первых паке­тов долговременного потока, то есть классическая схема работает до тех пор, пока долговремен­ный поток не будет выявлен.

После этого первый коммутатор на пути следования потока выполняет нестан­дартную обработку пакета – он помещает в кадр канального протокола (напри­мер, Ethernet) не МАС-адрес порта следующего маршрутизатора, а МАС-адрес узла назначения который на рисунке обозна­чен как MAC_K. Как только замена произведена, кадр с таким МАС-адресом перестает поступать на блоки маршрутизации второго и третьего коммутатора/маршрутизатора, а проходит только через блоки коммутации этих устройств. Процесс передачи пакетов действитель­но ускоряется, так как они не проходят многократно повторяющиеся этапы мар­шрутизации. В то же время защитные свойства маршрутизаторы сохраняют, так как первые пакеты проверяются на допустимость передачи в сеть назначения, поэтому сохраняются и фильтрация широковещательного шторма, и защита от несанкционированного доступа, и другие преимущества сети, разделенной на подсети.

Для реализации описанной схемы нужно решить несколько проблем. Первая – на основании ка­ких признаков определяется долговременный поток. Решить эту проблему достаточно легко, по­скольку основные подходы к решению очевид­ны – совпадение адресов и портов соединения, общие признаки качества обслу­живания, некоторый порог одинаковых пакетов для фиксации долговременности. Вторая проблема более серьезная. На основании какой информации первый маршрутизатор может узнать MAC-адрес узла назначения? Этот узел находится за пределами не­посредственно подключенных к первому маршрутизатору сетей, поэтому использование прото­кола ARP здесь не поможет. Именно здесь расхо­дятся пути большинства фирменных технологий ускоренной маршрутизации. Многие компании разработали собственные служебные протоколы, с помощью которых маршрутизаторы запрашивают этот MAC-адрес друг у друга, пока по­следний на пути маршрутизатор не выяснит его с помощью протокола ARP.

Фирменные протоколы используют как распределенный подход, когда все мар­шрутизаторы равны в решении проблемы нахождения MAC-адреса, так и цен­трализованный, когда в сети существует выделенный маршрутизатор, который помогает ее решить для всех.

Выводы:

- Типичный маршрутизатор представляет собой сложный специализированный компьютер, ко­торый работает под управлением специализированной опера­ционной системы, оптимизирован­ной для выполнения операций построения таблиц маршрутизации и продвижения пакетов на их основе;

- Маршрутизатор часто строится по мультипроцессорной схеме, причем исполь­зуется симмет­ричное мультипроцессирование, асимметричное мультипроцессирование и их сочетание. - По областям применения маршрутизаторы делятся на магистральные мар­шрутизаторы, маршрутизаторы региональных подразделений, маршрутизато­ры удаленных офисов и маршрутизаторы локальных сетей – коммутаторы 3-го уровня;

- Основными характеристиками маршрутизаторов являются: общая произво­дительность, из­меряемая в пакетах в секунду, набор поддерживаемых сете­вых протоколов и протоколов маршрутизации, набор поддерживаемых сете­вых интерфейсов глобальных и локальных сетей;

- К числу дополнительных функций маршрутизатора относятся одновременная поддержка сразу нескольких сетевых протоколов и нескольких протоколов маршрутизации, возможность приоритетной обработки трафика, разделение функций построения таблиц маршрутизации и продвижения пакетов между маршрутизаторами разного класса на основе готовых таблиц маршрутизации;

- Основной особенностью коммутаторов 3-го уровня является высокая ско­рость выполнения операций маршрутизации за счет их перенесения на аппа­ратный уровень – уровень БИС/ASIC;

- Многие фирмы разработали собственные протоколы ускоренной маршрути­зации долговремен­ных потоков в локальных сетях, которые маршрутизируют только несколько первых пакетов потока, а остальные пакеты коммутируют на основе МАС-адресов;

- Корпоративные многофункциональные концентраторы представляют собой устройства, в ко­торых на общей внутренней шине объединяются модули раз­ного типа – повторители, мосты, коммутаторы и маршрутизаторы. Такое объединение дает возможность программного конфи­гурирования сети с опре­делением состава подсетей и сегментов вне зависимости от их физиче­ского подключения к тому или иному порту устройства.

Дата добавления: 2014-10-15