Przełączanie z górnej półki


W dalszej kolejności warstwa routingu zajmie się dodaniem nagłówka z informacjami opisującymi między innymi adres IP źródła i przeznaczenia pakietu. Jeśli informacje przeznaczone są do komputera z innego segmentu, w polu adresu przeznaczenia pojawi się adres routera. Ostatnie miejsce w przetwarzaniu ramki przed jej wysłaniem zajmuje warstwa przełączania. Tutaj, na podstawie adresu IP, ustalany jest adres MAC. Zaopatrzona w nagłówek ethernetowy, ramka może już zostać wysłana. Jeśli w sieci pracują switche, do wyboru właściwego kierunku przekazania pakietu zostanie użyty adres MAC. Komputer, który odbiera informacje, przetwarza je warstwa po warstwie na podstawie informacji zapisanych w każdym nagłówku.

Przełączanie

Sieci ethernetowe o niewielkich rozmiarach traktują koncentrator jako podstawowe urządzenie do rozprowadzania danych. W większych sieciach, gdzie stosowanie koncentratorów jest nieefektywne, wprowadza się przełączniki, aby zwiększyć wydajność. Przypomnijmy zatem, jaka jest różnica między koncentratorem a przełącznikiem. Hub (koncentrator) działa jak najprostszy przekaźnik - sygnał wchodzący do jednego z portów urządzenia rozprowadzany jest równomiernie do pozostałych portów. Dociera do wszystkich komputerów połączonych z hubem, co powoduje zwiększony ruch w sieci. Switch (przełącznik) jest mądrzejszym urządzeniem. Rozprowadzany sygnał trafia tylko do właściwego portu, nie do wszystkich. Jest to możliwe dzięki analizie adresu przeznaczenia ramki. Switch przetwarza wędrujące po sieci pakiety i uczy się adresów MAC urządzeń podłączonych do poszczególnych portów. Rozpoznane adresy zapisywane są w tablicy po to, aby podczas kolejnej transmisji można było je wykorzystać. W efekcie sieć pracuje zdecydowanie wydajniej. Jak widać, switch nie zajmuje się przetwarzaniem adresów warstwy trzeciej (IP,IPX), a zajmuje się tylko tym, co zawiera nagłówek Ethernetu.

Routing

Trasowanie to pojęcie związane z sieciami o większym rozmiarze. Określanie trasy pakietu jest konieczne w przypadku sieci wielosegmentowej, różnych topologii lub połączenia z Internetem. Jeśli pakiet wysłany ze stacji roboczej ma wyjść poza obręb sieci lokalnej, musi zostać skierowany do urządzenia, które zadba o jego dalszą drogę. Takim urządzeniem jest router.

W tym przypadku do określenia docelowego adresu pakietu nie wystarczy analiza adresu MAC. Konieczne jest sprawdzenie zawartości nagłówka warstwy trzeciej, czyli dołączanego przez protokół IP lub IPX. Istnieją dwie odmiany routerów: sprzętowe i programowe. Za routery softwarowe mogą służyć komputery wyposażone na przykład w dwie karty sieciowe. Każda z kart jest odpowiedzialna za odbieranie pakietów ze swojego segmentu sieci, natomiast ruchem między segmentami kieruje system operacyjny komputera. Programowe określanie trasy pakietu jest możliwe w przypadku takich systemów operacyjnych jak Linux lub MS Windows NT. Routery sprzętowe pełnią tę samą funkcję. Dlaczego stosuje się rozwiązania sprzętowe zamiast prostszych i tańszych programowych? Bo każde rozwiązanie sprzętowe jest zdecydowanie szybsze niż programowe. Zastosowanie routerów sprzętowych zwiększa wydajność, ale szybkość przesyłania danych przez te urządzenia pozostaje daleko w tyle za możliwościami przełączników (switchy).

Słaba przepustowość to duża wada, ale z kolei routery mają wiele cech, jakich nie oferują przełączniki. Za ich pomocą można filtrować ruch w sieciach WAN, kontrolować ruch rozgłoszeniowy (broadcast flow) oraz zwiększać bezpieczeństwo własnych sieci (firewall).

Jak określa się trasę?

Podstawowym zadaniem routerów jest dostarczenie pakietu do odbiorcy znajdującego się poza własnym segmentem sieci. Komputer, do którego przeznaczona jest przesyłka, może znajdować się równie dobrze w tym samym budynku, co na drugim końcu świata. Jak więc routery kierują ramkami? Podobnie jak switche, do określenia trasy pakietu wykorzystują tablicę danych. Zawiera ona informacje o lokalizacji innych routerów w sieci. Jednak tablica routingu musi być bardziej elastyczna. Po to, by móc dostarczyć informacje, router powinien być co jakiś czas powiadamiany o aktualnie dostępnych innych urządzeniach tego typu. Istnieje kilka sposobów określenia zawartości tablicy routingu. Poniżej omawiamy dwa podstawowe.

Pierwsza metoda, zwana metodą "wektora odległości", zbiera informacje z wykorzystaniem RIP (Router Information Protocol). Za jego pomocą routery informują się nawzajem o swoim istnieniu oraz o podłączonych do nich sieciach. Zbudowana na podstawie tych informacji tablica pozwala na określenie najkrótszej trasy do każdej z dostępnych sieci. Długość trasy wyznaczana jest na podstawie liczby przeskoków wykonanych między routerami aż do osiągnięcia celu. Drugim sposobem, jaki wykorzystują routery do ustalenia trasy pakietu, jest tzw. metoda stanu łącza, oparta na wykorzystywaniu do określania trasy informacji bezpośrednich. Każdy z routerów musi przechowywać fragment obrazu sieci. Jeśli stan łączy zmieni się w jakiś sposób, np. zostanie dodany nowy router, rozsyłane jest zawiadomienie LSA (Link State Advertisement) zawierające informację o nowej konfiguracji sieci. Określanie trasy metodą stanu łącza jest lepsze niż wykorzystanie metody wektora odległości. Informacje o możliwych trasach są bardziej aktualne, a dodatkowo w mniejszym stopniu obciąża się sieć.

Potrzeba nowych rozwiązań

Początkowo podstawowym zadaniem sieci było udostępnianie informacji w obrębie firmy. Z czasem poważnie zmieniło się nie tyle przeznaczenie sieci, co jej wykorzystanie. Szeroki dostęp do Internetu i rozwój intranetów firmowych przeniosły znaczną ilość generowanego ruchu poza sieć lokalną. Dotychczasowe proporcje, 80 procent na obciążenia lokalne i 20 procent na szkielet, wynoszą obecnie po 50 procent. Tak znaczne obciążenie szkieletów sieci wymagało wprowadzenia nowych rozwiązań. Mało wydajne routery musiały zostać zastąpione urządzeniami o zdecydowanie większej mocy.