Многоуровневые коммутаторы, стоящие гораздо дешевле маршрутизаторов, нередко могут передавать пакеты (на уровнях 2 и 3) между несколькими локальными сетями, имеющими пропускную способность 100 Мбит/с или даже 1 Гбит/с, со скоростью, обеспечиваемой средой передачи. Однако большинство многоуровневых коммутаторов на самом деле представляют собой аппаратные маршрутизаторы. Подобно маршрутизаторам, для определения пути через сеть они используют такие протоколы, как Routing Information Protocol (RIP) и Open Shortest Path First (OSPF). Таким образом, на подключение многоуровневого коммутатора к существующей сети придется потратить не меньше сил и времени, чем на установку маршрутизатора. Администратор по-прежнему будет вручную выполнять некоторые действия, в частности связанные с изменением конфигурации портов и номеров подсетей. Все это может всерьез воспрепятствовать развертыванию подобных систем.
Чтобы упростить этот процесс, в некоторых многоуровневых коммутаторах обеспечена поддержка автоконфигурации IP. Проверяя входящие пакеты, передаваемые при широковещательной рассылке, коммутаторы, которые поддерживают автоконфигурацию IP, могут определить примерное местонахождение локальных IP-подсетей и конечных станций без использования протокола маршрутизации. Процесс анализа прозрачен для сетевых устройств и не требует выполнения конфигурации вручную.
Поскольку функция автоконфигурации IP основывается только на стандартных протоколах семейства IP, таких как Address Resolution Protocol (ARP) и Internet Control Message Protocol (ICMP), ее можно внедрять в уже существующие сети. Кроме того, для автоконфигурации IP не используются протоколы маршрутизации, поэтому она одинаково хорошо осуществляется в сетях, рассчитанных на применение RIP, OSPF и даже протокола Interior Gateway Routing Protocol компании Cisco Systems.
Обычно многоуровневый коммутатор с автоконфигурацией IP размещается между магистральным маршрутизатором и локальными сетями. Автоконфигурация начинается с анализа топологии сети, осуществляемого на уровне 3 модели OSI. Чтобы найти маршрутизатор и узнать адреса его портов, коммутатор инициирует запросы ICMP и интерпретирует полученные ответы. Он также отслеживает изменения протоколов маршрутизации, которые периодически передаются от магистрального маршрутизатора.
Чтобы определить местонахождение и число подключенных сегментов локальной сети, коммутатор анализирует IP-адреса источников поступающих запросов ARP. На основе этой информации коммутатор создает логические соединения (виртуальные локальные сети) между каждым портом маршрутизатора и всеми сегментами локальной сети, расположенными в одной и той же подсети.
Слежение
С помощью автоконфигурации IP также определяется ориентировочное местонахождение отдельных конечных станций. Каждое IP-устройство выполняет широковещательную рассылку ARP, чтобы выяснить MAC-адреса (media access control) других IP-устройств. Коммутатор использует результаты этой широковещательной рассылки во всех сегментах в пределах соответствующей подсети. Кроме того, он копирует адреса уровня 2 (MAC) и уровня 3 (IP) источников, а также номера входных портов в свою таблицу переадресации (forwarding table).
Когда коммутатор получает пакет с локальной конечной станции, в первую очередь он определяет, пересылается ли этот пакет между подсетями. Если нет, пакет передается на соответствующий выходной порт на основе информации о MAC-адресе его назначения - классическая коммутация уровня 2. Все пакеты, не имеющие IP-адресов, и все пакеты, поступающие из маршрутизатора, также коммутируются на уровне 2.
Если пакет пересылается между подсетями, коммутатор ищет IP-адрес назначения в своей таблице переадресации. При отсутствии адреса коммутатор передает пакет маршрутизатору. Данный пакет может предназначаться устройству, подключенному к глобальной или локальной сети, которое еще не опрошено с помощью широковещательной рассылки ARP. В таком случае для пересылки этого пакета маршрутизатор использует стандартный механизм.
Если коммутатор находит в таблице адрес назначения, он выполняет замену адреса, вычисляет новую контрольную сумму и направляет пакет в соответствующий сегмент локальной сети - точно так же, как маршрутизатор, только быстрее. Однако коммутатор не указывает себя в качестве источника, а использует MAC-адрес соответствующего порта магистрального маршрутизатора. Таким образом, коммутатор полностью прозрачен для устройств, передающих и принимающих сообщения.
В обход маршрутизатора
Автоконфигурация IP увеличивает производительность сети, поскольку создает условия для "обхода" трафиком маршрутизатора. Как только создана таблица переадресации, на что уходит всего несколько секунд, практически весь локальный трафик маршрутизируется или передается многоуровневым коммутатором. Маршрутизатор освобождается от работы, связанной с передачей локального IP-трафика, и может "сконцентрироваться" на более эффективном обслуживании глобального трафика и пакетов, отличных от IP.
Нужно отметить, что при этом администратор сети не должен конфигурировать многоуровневый коммутатор или маршрутизатор.
Продукты, поддерживающие автоконфигурацию IP, предлагают способ перехода от традиционной программной маршрутизации к многоуровневой коммутации следующего поколения. Поскольку такие устройства основаны на установившихся стандартах, их можно устанавливать в существующих сетях.
Некоторые многоуровневые коммутаторы поддерживают автоконфигурацию и полную маршрутизацию. Они позволяют администратору сети использовать режим аутентификации для резкого увеличения производительности. По мере развития требований приложений администратор может включать полную маршрутизацию для более гибкого и надежного определения пути.
Ренди Фардал (Randy Fardal) - вице-президент по маркетингу компании FlowWise Networks.
Как это работает
Использование автоконфигурации IP в многоуровневом коммутаторе
Автоконфигурация IP увеличивает сетевую производительность, поскольку позволяет, где это возможно, обойтись без услуг маршрутизатора. Как только коммутатор определяет сетевые адреса, весь локальный трафик маршрутизируется и передается напрямую многоуровневым коммутатором, благодаря чему маршрутизатор может более эффективно передавать глобальный IP-трафик.
- Многоуровневый коммутатор выясняет топологию локальных IP-сетей и создает таблицу адресов.
- Коммутатор читает адреса входящего трафика и определяет адресата.
- С помощью автоконфигурации IP трафик, предназначенный для других локальных сетей, передается через коммутатор. Трафик, предназначенный для сети WAN, пересылается на маршрутизатор.
