Przełączanie z górnej półki

Technologia Ethernetu gigabitowego nie przyjęła się jeszcze na dobre w naszych biurach. Trudno się dziwić - urządzenia sieciowe zapewniające transfer na poziomie najszybszych twardych dysków są po prostu drogie. Z drugiej strony, ich wykorzystanie już niedługo będzie konieczne.

Technologia Ethernetu gigabitowego nie przyjęła się jeszcze na dobre w naszych biurach. Trudno się dziwić - urządzenia sieciowe zapewniające transfer na poziomie najszybszych twardych dysków są po prostu drogie. Z drugiej strony, ich wykorzystanie już niedługo będzie konieczne.

Zadaniem każdej sieci komputerowej jest przesyłanie informacji. Użytkowników interesuje przede wszystkim to, aby sieć działała niezawodnie. W następnej kolejności administratorzy muszą dbać o wydajność sieci. Ma ona szczególne znaczenie w zarządzaniu systemami rozległymi lub podzielonymi na wiele segmentów. Można się tu posłużyć przełącznikiem warstwy trzeciej (Layer 3 Switch). W niniejszym artykule omawiamy technikę działania tego urządzenia.

ISO, OSI - o co tu chodzi?

Każde szkolenie lub wykład dotyczący sieci komputerowych rozpoczyna się od omówienia modelu OSI (Open System Interconnection Reference Model). Opracowany na początku lat 80. przez ISO (International Standards Organization), opisuje, jak powinna przebiegać informacja między komputerami pracującymi w sieci. Zanim OSI ujrzał światło dzienne, każdy poważny producent systemów sieciowych miał zdefiniowany własny standard komunikacyjny. W efekcie systemy jednej firmy nie mogły współpracować z jakimkolwiek systemem konkurencji. Było to bardzo wygodne dla twórcy, ponieważ skazywało klienta na ścisły związek z producentem, ale nie mogło trwać zbyt długo.

Model OSI miał uporządkować reguły i metody działania tak, żeby umożliwić współpracę produktów różnych wytwórców. Szybko przyjęło go wiele firm i choć nie osiągnął statusu standardu przemysłowego, jest powszechnie stosowany. Znajomość funkcjonowania OSI pozwala zrozumieć fundamenty technologii sieciowych i jest konieczna do zrozumienia, jak działa przełączanie w warstwie trzeciej.

Magiczna siódemka

Przebieg informacji w modelu OSI zobrazowany jest za pomocą siedmiu poziomów. Każdy z nich opisuje, jak powinien funkcjonować przypisany mu fragment procesu komunikacyjnego. Przykładowo, jedna z warstw przedstawia sposób adresowania urządzeń, druga opisuje, jak nawiązywane jest połączenie między systemami. Sąsiadujące ze sobą elementy, podczas pracy przekazują sobie do przetworzenia kolejne fragmenty informacji tak, aby mogły one dotrzeć do właściwego odbiorcy. Proces ten jest podobny do funkcjonowania poczty. Po wrzuceniu do skrzynki listu z naklejonym znaczkiem rozpoczyna się działanie mające na celu dostarczenie przesyłki do adresata. Pracownicy poczty, jak warstwy modelu OSI, przekazując sobie przesyłkę, analizują ją i określają adres przeznaczenia, sposób przesłania listu, konieczność potwierdzenia odbioru itp. Na końcu procesu fizycznie ją dostarczają. W modelu OSI występują następujące warstwy: fizyczna, łącza danych, sieciowa, transportowa, sesji, prezentacji i aplikacji. Omawiając przełączanie w warstwie trzeciej (Layer 3 Switching), skupimy się na działaniu pierwszych czterech warstw.

Warstwa fizyczna

Pierwsza warstwa modelu OSI jest odpowiedzialna za przesyłanie informacji przez kanał transmisyjny. Określa fizyczne i elektryczne parametry konieczne do zapewnienia transmisji: poziomy napięć, typy złączek, rodzaje okablowania, maksymalne odległości między urządzeniami aktywnymi itd. Warstwę tę reprezentują omówione już podtypy topologii sieciowych. Dla przykładu: w skład specyfikacji opisującej Ethernet gigabitowy wchodzą typy definiujące rodzaje kanałów transmisyjnych. Należą do nich 1000Base-SX, 1000Base-LX do światłowodów, 1000Base-T,1000Base-CX do kabli miedzianych. Te właśnie specyfikacje określają fizyczne parametry połączeń. Urządzenia pracujące na poziomie warstwy fizycznej nie analizują treści przesłanej informacji, a tylko ją rozprowadzają. Przykładem produktu tego typu jest koncentrator. Jednostkami warstwy fizycznej są bity.

Warstwa łącza danych

Po omówieniu fizycznego interfejsu komunikacji przejdziemy do określenia formatu przesyłanych danych. Warstwa łącza danych przedstawia rodzaje topologii sieciowych. Ethernet, ATM, FDDI to różne standardy komunikacyjne, posługujące się różnymi formatami danych, innymi sposobami adresowania itp.

Gigabit Ethernet to bardzo dobry przykład elementu warstwy łącza danych, bo definiuje pomost między adresami warstwy sieciowej (należą do nich IP i IPX omówione niżej) a fizycznymi aspektami sieci (np. 1000Base-T). W Ethernecie warstwa łącza danych zajmuje się tworzeniem pakietów (standard 802.3). Informacja dzielona jest na fragmenty, które następnie umieszczane są w ramkach. Dodatkowo do ramek dołączane są informacje o tym, dla kogo przeznaczona będzie przesyłka (adres MAC odbiorcy), kto ją wysyła (adres MAC nadawcy) oraz wartość sumy kontrolnej ramki. Umieszczona w stopce pakietu suma kontrolna ramki służy adresatowi do sprawdzenia poprawności odebranych danych. Urządzenia pracujące na poziomie tej warstwy to przełączniki (switch) i mosty (bridge). Analizują one nagłówki ramki i regulują przepływ danych w sieci.

Adresowanie warstwy łącza danych

Ethernet do adresowania wykorzystuje fizyczne adresy urządzeń, zwane często adresami MAC. Przypisane fabrycznie przez producenta do każdego urządzenia są zbudowane z sześciu bajtów zapisanych w notacji heksadecymalnej. Przykładowym adresem karty sieciowej jest 02-60-8C-25-1A-D3. Aby uniknąć możliwości zdublowania adresów, każdy z nich został podzielony na dwie części. Pierwsze trzy bajty są zarezerwowane dla producenta, drugie przypisuje on dowolnie.


Zobacz również