Мости Ethernet й Fast Ethernet

Мости донедавна були основними пристроями, що застосовувалися для розбивки мережі на частини (тобто для сегментування мережі). Їхня вартість менше, ніж маршрутизаторів, а швидкодія вище, до того ж вони, як і комутатори, прозорі для протоколів другого рівня моделі OSI. Абоненти мережі можуть не знати про наявність у мережі мостів, і всі їхні пакети доходять до потрібного адресата по мережі без усяких проблем.

По функціях міст дуже близький до комутатора, але повільніше, ніж комутатор.

Міст звичайно має від двох до чотирьох портів, причому кожний з них з’єднаний з одним із сегментів мережі. У випадку, коли міст виконується на базі універсального комп’ютера, у цей комп’ютер просто встановлюється потрібне число мережних адаптерів, і до кожного з адаптерів підключається сегмент мережі. Комутатор у цьому змісті набагато зручніше, він має значно більше портів (не менш 8).

Як й у випадку комутаторів, конфігурація мережі з мостами може бути досить складною, але в ній у жодному разі не повинно бути замкнутих маршрутів (петель), тобто альтернативних шляхів доставки пакетів. Це зв’язано в першу чергу з тим, що мости, як і комутатори прозорі для широкомовних пакетів. Якщо в мережі є петлі, то в результаті багаторазового проходження широкомовних пакетів по замкнутому маршруті виникають перевантаження мережі (так називані широкомовні шторми) і ряд інших проблем.

Для того, щоб цього не відбувалося, у мостах передбачається так званий алгоритм остовного дерева (spanning tree), що дозволяє відключати порти, що беруть участь у створенні петель у результаті діалогу (обміну керуючими пакетами) між всіма мостами мережі. Завдяки цьому, можна спеціально дублювати з’єднання сегментів за допомогою мостів (створювати петлі) для того, щоб при відмові однієї з ліній зв’язку автоматично відновлювати цілісність мережі по альтернативному маршруту.

Комутатори звичайно не підтримують алгоритм остовного дерева за винятком самих складних і дорогих. Так що в цьому змісті міст більше універсальний, чим комутатор.

Традиційно мости підрозділяються на внутрішні й зовнішні.

Внутрішні мости виконуються на основі комп’ютера-сервера, у який установлюють мережні адаптери (звичайно до чотирьох), підключені до різних сегментів мережі. Строго говорячи, саме ці мережні адаптери й відповідні програмні засоби й називаються внутрішнім мостом.

Зовнішній міст являє собою робочу станцію, у яку встановлені два мережних адаптери. У цьому випадку, на відміну від внутрішнього моста, сегменти можуть бути тільки однотипними (наприклад, Ethernet-Ethernet).

Зовнішній міст може бути виділеним (dedicated) або невиділеним (non-dedicated) залежно від того,  чи виконує комп’ютер робочої станції ще які-небудь функції, крім мережних. Термін “зовнішній” уживається в цьому випадку стосовно сервера, як основного комп’ютера мережі. У будь-якій мережі може бути присутнім одночасно як зовнішній, так і внутрішній міст або кілька мостів.

Мости, як і комутатори, розділяють зону конфлікту (область колізії, Collision Domain), але не розділяють широкомовну область (Broadcast Domain), тобто ту частину мережі, у якій вільно проходять широкомовні пакети. У результаті поділу зони конфліктів навантаження на кожен сегмент зменшується, а обмеження на розмір мережі переборюється.

Одночасно міст може обробляти (ретранслювати) тільки один пакет, а не декілька, як комутатор. Справа в тому, що всі функції моста виконуються послідовно одним центральним процесором. Саме тому міст працює значно повільніше, ніж комутатор.

Як й у комутаторі, будь-який пакет, що приходить на один з портів моста, обробляється в такий спосіб:

1. Міст виділяє MAC-адресу джерела (відправника) пакета й шукає його в таблиці адрес абонентів, що відноситься до даного порту. Якщо цієї адреси в таблиці немає, то він туди додається. Таким чином, автоматично формується таблиця адрес всіх абонентів кожного сегмента з підключених до портів моста.
2. Міст виділяє адресу приймача (одержувача) пакета й шукає його в таблицях адрес, що відносяться до всіх портів. Якщо пакет адресований у той же сегмент, з якого він прийшов, то він не ретранслюється. Якщо пакет широкомовний або багатопунктовий (груповий), то він ретранслюється в усі порти. Якщо пакет однопунктовий (адресований одному абонентові), то він ретранслюється тільки в той порт, до якого приєднаний сегмент із цим абонентом. Нарешті, якщо адреса приймача не виявлена у жодній з таблиць адрес, то пакет посилається в усі порти (як широкомовний).

Таблиці адрес абонентів мають обмежений розмір, тому вони формуються так, щоб мати можливість автоматичного відновлення їхнього вмісту. Адреси тих абонентів, які довго не надсилають пакетів, через заданий час (по стандарту IEEE 802.1D він дорівнює 5 хвилинам) стираються з таблиці. Це гарантує, що адреса абонента, відключеного від мережі або перенесеного в інший сегмент, не буде займати зайвого місця в таблиці.

Оскільки міст, подібно комутатору, аналізує інформацію усередині кадру (фізичні адреси, MAC-адреси), часто говорять, що він ретранслює кадри, а не пакети (на відміну від репітера або репітерного концентратора).

Як й у випадку комутаторів, для ефективної роботи моста необхідно виконувати “правило 80/20”, тобто більшість передач (не менш 80%) повинна бути внутрісегментними, а не міжсегментними.

Подібно комутаторам Store-and-Forward, мости можуть підтримувати обмін між сегментами з різною швидкістю передачі (Ethernet й Fast Ethernet), а також забезпечувати сполучення напівдуплексних і повнодуплексних сегментів. Повний прийом пакетів до буферної пам’яті моста і їхня наступна передача легко вирішують такі проблеми.

Тобто мости й комутатори дуже близькі по своїх характеристиках.

Однак у моста є велика перевага. Мости можуть не тільки з’єднувати однойменні сегменти, але також сполучати мережі Ethernet й Fast Ethernet з мережами будь-яких інших типів, наприклад, FDDI або Token-Ring, що не під силу більшості комутаторів. Тому мости, хоч і витісняються комутаторами, все-таки не зникнуть найближчим часом.