Домены коллизий и широковещания

Два понятия объясняют, как коммутаторы и концентраторы формируют трафик в LAN: домен коллизий и широковещательный домен. Они звучат похоже, но обозначают разные вещи, и их часто путают. Умение различать эти понятия особенно важно для экзамена Network+, поскольку оно показывает, как именно коммутаторы, концентраторы и маршрутизаторы воздействуют на трафик.

Домен коллизий — это часть сети, в которой два устройства, передающие данные одновременно, могут столкнуться, повредив оба кадра. Коллизии происходят в общей среде передачи, например при использовании концентратора или старой коаксиальной шины, где все устройства используют один провод. Чем больше устройств находится в одном домене коллизий, тем больше коллизий возникает и тем медленнее становится сеть при нагрузке.

Широковещательный домен — это множество устройств, которые получат широковещательный кадр, то есть кадр, адресованный всем устройствам локальной сети. Когда одно устройство отправляет широковещательное сообщение, его получают все устройства в том же широковещательном домене. Широковещательные сообщения нормальны и полезны, но слишком большое их количество в одном крупном домене расходует пропускную способность и вычислительные ресурсы каждого устройства.

Концентратор помещает все подключённые устройства в один общий домен коллизий, поскольку повторяет весь трафик, а все устройства используют одну среду передачи. Это главный недостаток концентратора. При большом количестве устройств коллизии на концентраторе множатся, а производительность снижается. Кроме того, концентратор оставляет все устройства в одном широковещательном домене, поскольку также пересылает широковещательные сообщения через все порты.

Коммутатор помещает каждый порт в отдельный домен коллизий. Поскольку каждый порт получает выделенную полнодуплексную пропускную способность, два устройства на разных портах не могут столкнуться. Коммутатор с 24 портами создаёт 24 отдельных домена коллизий. Именно поэтому коммутаторы устранили проблему коллизий, которая парализовала сети на основе концентраторов. Это важный факт для экзамена.

Но здесь есть важный нюанс: коммутатор разделяет домены коллизий, однако по умолчанию не разделяет широковещательные домены. Широковещательный кадр пересылается через все порты коммутатора, поэтому все устройства обычного коммутатора используют один широковещательный домен. Таким образом, коммутаторы устраняют коллизии, но широковещательные сообщения по-прежнему распространяются по всему коммутатору.

Чтобы разделить широковещательные домены, необходимы маршрутизатор или VLAN (виртуальная локальная сеть). Маршрутизаторы не пересылают широковещательные сообщения между сетями, поэтому каждый интерфейс маршрутизатора ограничивает отдельный широковещательный домен. VLAN делят один коммутатор на несколько логических сетей, каждая из которых является собственным широковещательным доменом. Запомните: коммутаторы разделяют домены коллизий, а маршрутизаторы и VLAN — широковещательные домены.

Любимое задание на экзамене — подсчёт доменов на схеме:

• Каждый порт коммутатора = один домен коллизий.
• Каждый концентратор = один домен коллизий, общий для всех его портов.
• Каждый интерфейс маршрутизатора или VLAN = граница одного широковещательного домена.

Для коллизий считайте порты, а для широковещательных сообщений — интерфейсы маршрутизаторов или VLAN.

Эти домены влияют на реальную производительность. Слишком большой домен коллизий, например концентратор с большим количеством устройств, вызывает перегрузку из-за коллизий. Слишком большой широковещательный домен заставляет широковещательный трафик распространяться на множество устройств, расходуя пропускную способность и ресурсы CPU. При грамотном проектировании оба домена поддерживают достаточно небольшими, используя коммутаторы и сегментируя сеть с помощью маршрутизаторов или VLAN.

Если широковещательный домен становится слишком большим или возникает петля коммутации, широковещательные сообщения могут неконтролируемо множиться, превращаясь в широковещательный шторм, который заполняет сеть и полностью останавливает её работу. Поэтому проектировщики ограничивают размер широковещательных доменов с помощью VLAN и используют протокол связующего дерева для предотвращения петель. Понимание широковещательных доменов напрямую объясняет возникновение штормов и то, как сегментация ограничивает их ущерб.

Свяжем устройства с их воздействием:

• Концентратор — один домен коллизий, один широковещательный домен.
• Коммутатор — множество доменов коллизий, но по-прежнему один широковещательный домен.
• Маршрутизатор — разделяет широковещательные домены; каждый интерфейс образует собственный домен.

Эту таблицу особенно полезно запомнить перед экзаменом.

Проверьте свои знания о доменах.

Вы узнали разницу между двумя доменами. Домен коллизий — это область, где передачи могут столкнуться; широковещательный домен — это область, в которой широковещательное сообщение достигает всех устройств. Концентратор создаёт по одному домену каждого типа. Коммутатор создаёт для каждого порта собственный домен коллизий, но по умолчанию сохраняет один широковещательный домен. Маршрутизаторы и VLAN разделяют широковещательные домены. Запомните правило: коммутаторы разделяют домены коллизий, а маршрутизаторы и VLAN — широковещательные домены. Для коллизий считайте порты, а для широковещательных сообщений — интерфейсы или VLAN.