Глава 31. Объединение смешанных носителей с помощью мостов

• Библиографическая справка
• Основы технологии
  • Трудности трансляции
• Трансляционное объединение с помощью мостов (TLB)
• Прозрачное объединение с помощью мостов "Источник-Маршрут" (SRT)

Библиографическая справка

Прозрачные мосты (transparent bridges - TB) в основном встечаются в сетях Ethernet (смотри Главу 29 "Transparent Bridging"), в то время как мосты SRB встечаются почти исключительно в сетях Token Ring (смотри Главу 30 "Source-Route Bridging"). Оба метода об'единения сетей с помощью мостов (ТВ и SRB) популярны, поэтому естественно возникает вопрос о существовании какого-нибудь метода, который позволил бы об'единить их. Этот основной вопрос иллюстрируется Рис. 31-1 "Об'единение с помощью моста доменов ТВ и SRB".

Основы технологии

Трансляционное об'единение с помощью мостов (Translational bridging - TLB) обеспечивает относительно недорогое решение некоторых из многочисленных проблем, связанных с об'единением с помощью моста доменов ТВ и SRB. TLB впервые появился в середине-конце 1980 гг., но ни одна из организаций по стандартам не стала заниматься им. В результате многие аспекты TLB предоставлены для решения тому, кто реализует его.

В 1990 г. IBM устранила некоторые из недостатков TLB путем введения "Прозрачного об'единения с помощью моста "источник-маршрут" (Source-Route Transparent-SRT). SRT может продвигать трафик из конечных узлов сети как с прозрачным об'единением, так и с об'единением "источник-маршрут", и образовывать общее связующее дерево с мостами TB, позволяя тем самым конечным станциям каждого типа сообщаться с конечными станциями такого же типа в сети с произвольной топологией.

В конечном итоге, целью об'единения доменов ТВ и SRB является возможность сообщения между конечными станциями ТВ и SRB. В данной главе описываются технические проблемы, которые должны быть решены алгоритмами, пытающимися сделать это, а также представлены два возможных решения: TLB и SRT.

Трудности трансляции
Существует ряд трудностей, связанных с обеспечением связи между конечными станциями домена Ethernet/TB и конечными станциями домена SRB/Token Ring, которые перечислены ниже:

Несовместимый порядок организации битов. Хотя и Ethernet, и Тoken Ring поддерживают 48-битовые адреса МАС, внутреннее аппаратное представление этих адресов различно. Token Ring считает битом высшего порядка какого-нибудь байта первый бит, встречаемый в последовательном потоке битов, представляющим адрес. В Ethernet же, напротив, первый встреченный бит считается битом низшего порядка.

Адреса встроенного управления доступом к носителю (МАС). В некоторых случаях адреса МАС фактически содержатся в информационной части блока данных. Например, Протокол разрешения адреса (ARP), который является популярным протоколом в сетях ТСР/IP, размещает аппаратные адреса в информационной части блока данных канального уровня. Преобразование адресов, которые могут находиться в информационной части блока данных или их может не быть там, является нелегкой задачей, т.к. они должны обрабатываться индивидуально в каждом отдельном случае.

Несовместимые максимальные размеры единиц передачи (MTU). Token Ring и Ethernet oбеспечивают разные максимальные размеры блоков данных. MTU Ethernet равен примерно 1500 байтам, в то время как блоки данных Token Ring могут быть значительно больше. Т.к. мосты не могут выполнять фрагментацию и повторную сборку пакетов, то пакеты, превышающие MTU сети, должны быть отброшены.

Обработка операций бита состояния блока данных. Блоки данных Token Ring содержат три бита состояния блока данных: А, С и Е. Назначение этих битов - сообщить источнику блока данных, видел ли пункт назначения этот блок данных (задан бит А), скопировал ли его (задан бит С) и (или) обнаружил ли ошибки в этом блоке данных (задан бит Е). Т.к. Ethernet не обеспечивает этих битов, то изготовителям моста Ethernet/Token Ring предоставлено самим решать проблему этих битов.

Обработка эксклюзивных функций Token Ring. Некоторые биты Token Ring не имеют следствия в Ethernet. Например, Ethernet не имеет механизма приоритетов, в то время как Token Ring имеет его. В числе других битов Token Ring, которые должны быть отброшены при преобразовании блока данных Token Ring в блок данных Ethernet, бит маркера, бит монитора и бит резервирования.

Обработка ТВ блоков данных разведчика. В мостах ТВ не предусмотрен механизм обработки блоков данных разведчика маршрута SRB. ТВ узнают о топологии сети путем анализа адреса источника входящих блоков данных. Они не имеют понятия о процессе поиска маршрутов SRB.

Обработка ТВ информации поля маршрутной информации (RIF), содержащейся в блоках данных Token Ring. Алгоритм SRB размещает мааршрутную информацию в поле RIF. Алгоритм ТВ не имеет эквивалента RIF, и для ТВ чуждо понятие о размещении маршрутной информации в блоке данных.

Несовместимость алгоритмов связующего дерева. Как ТВ, так и SRB используют алгоритм связующего дерева для предотвращения петель, однако конкретные алгоритмы, используемые этими двумя способами об'единения сетей с помощью мостов, несовместимы.

Обработка SRB блоков данных без маршрутной информации. Мосты SRB предполагают наличие маршрутной информации во всех блоках данных обмена между LAN. Если в мост SRB поступают блоки данных без поля RIF (в их числе конфигурационные сообщения и сообщения о топологических изменениях, а также блоки данных МАС, отправляемые из домена ТВ), они просто игнорируются.

Трансляционное объединение с помощью мостов (TLB)

Поскольку порядок связи между двумя типами носителя не был по-настоящему стандартизован, нет ни одной реализации TLB, которую можно назвать точной. Ниже дается описание нескольких популярных методов реализации TLB.

При трансляции между Ethernet и Token Ring протокол TLB переупорядочивает биты адреса источника и пункта назначения. Проблема встроенных адресов МАС может быть решена путем программирования моста таким образом, чтобы он проверял адреса МАС разных типов; однако это техническое решение должно адаптироваться к каждому новому типу встроенных адресов МАС. В некоторых решениях TLB просто проверяются наиболее популярные встроенные адреса МАС. Если программное обеспечение TLB работает в роутере с несколькими протоколами, то этот роутер может успешно назначать тракты для этих протоколов и полностью решить эту проблему.

Поле RIF имеет подполе, которое указывает размер самого большого блока данных, который может быть принят конкретной реализацией SRB. TLB, отправляющие блоки данных из домена ТВ в домен SRB, обычно устанавливают значение поля размера MTU равным 1500 для того, чтобы ограничить размер блоков данных Token Ring, входящих в домен ТВ. Некоторые хосты не могут точно обрабатывать это поле; в этом случае TLB вынуждены просто игнорировать те блоки данных, которые превышают размер MTU Еthernet.

Биты, представляющие функции Token Ring, не имеющие следствия в Ethernet, обычно отбрасываются протоколами TLB. Например, отбрасываются биты приоритета, резервирования и монитора Token Ring. Что касается битов состояния блоков данных Token Ring, то они обрабатываются по-разному в зависимости от изготовителя TLB. Некоторые изготовители TLB просто игнорируют эти биты. Другие обеспечивают установку в мостах бита С, но не обеспечивают бит А. В первом случае узел источника Token Ring не имеет возможности установить, потерян или нет отправленный им блок данных. Сторонники этого метода считают, что механизмы надежности, такие, как отслеживание потерянных блоков данных, лучше реализовать в уровне 4 модели ОSI. Защитники "метода установки бита С" утверждают, что этот бит должен быть задан для отслеживания потерянных блоков данных, но бит А не может быть установлен, т.к. мост не является конечным пунктом назначения.

TLB могут образовывать программный мост между двумя доменами. Для конечных станций SRB мост TLB выглядит как стандартный SRB, т.к. он имеет номер кольца и номер моста, связанного с ним. В этом случае номер кольца фактически отражает весь домен ТВ. Для домена ТВ, TLB является просто еще одним ТВ.

При об'единении с помощью моста доменов SRB и ТВ информация SRB удаляется. RIF обычно сохраняются в кэш для использования последующим возвратным трафиком. При об'единении с помощью моста доменов ТВ и SRB, TLB может проверить блок данных, чтобы узнать, имеет ли он назначение многопунктовой адресации. Если блок данных имеет многопунктовое или широковещательное назначение, он отправляется в домен SRB в качестве разведчика связующего дерева. Если блок данных имеет однопунктовый адрес, то TLB ищет пункт назначения в кэш RIF. Если тракт найден, то он будет использован, а информация RIF включается в блок данных; в противном случае этот блок данных отправляется в качестве разведчика связующего дерева. Т.к. две этих реализации связующего дерева несовместимы, то, как правило, не разрешаются несколько трактов между доменами SRB и ТВ.

Прозрачное объединение с помощью мостов "Источник-Маршрут" (SRT)

SRT комбинируют реализации алгоритмов ТВ и SRB. SRT используют бит индикатора маршрутной информации (routing information indicator - RII), чтобы отличать блоки данных, использующих SRB, от блоков данных, использующих ТВ. Если бит RII равен 1, то RIF присутствует в блоке данных, и данный мост использует алгоритм SRB. Если RII равен 0, то RIF oтсутствует, и данный мост использует ТВ.

Как и мосты TLB, мосты SRT не являются техническим решением, совершенным с точки зрения решения проблем об'единения с помощью мостов смешанных носителей. SRT также должны иметь дело с описанными выше несовместимостями Ethernet/Token Ring. Скорее всего, SRT потребует расширения аппаратных возможностей SRB, чтобы они могли справляться с дополнительной нагрузкой, связанной с анализом каждого пакета. Может потребоваться также программное наращивание SRB. Кроме того, в окружениях смешанных SRT, TB и SRB, выбранные маршруты источника должны пересекать любые доступные SRT и SRB. Результирующие тракты могут быть потенциально значительно хуже маршрутов связующего дерева, образованных мостами ТВ. И наконец, смешанные сети SRB/SRT теряют преимущества SRT, поэтому пользователи поймут, что они вынуждены осуществить полный переход к SRT, требующий значительных расходов. Однако SRT позволяет сосуществование двух несовместимых сред и обеспечивает связь между конечными узлами SRB и ТВ.