Назначение и характеристики коммутаторов

Технология коммутации сегментов компьютерных сетей была предложена фирмой Kalpana в 1990 году в ответ на растущие потребности в повышении пропускной способности связей высокопроизводительных специализированных серверов как между собой, так и с сегментами рабочих мест пользователей.

Коммутатор (switch), в принципе, выполняет те же функции, что и мост, но для обслуживания потока данных, поступающего на каждый порт, в устройство устанавливается отдельный специализированный процессор, который реализует алгоритм моста. Коммутатор используется как средство сегментации — уменьшения количества узлов в доменах коллизий. В предельном случае — микросегментации — к каждому порту коммутатора подключается только один узел. При этом коммутатор должен направить в нужный порт каждый приходящий кадр, что предъявляет высокие требования к производительности процессора коммутатора.

Существуют два основных подхода к коммутации: с промежуточным сохранением кадров и коммутации «на лету».

Технология с промежуточным хранением (store and forward) предполагает, что каждый кадр, пришедший в порт, целиком принимается в буферную память. Далее процессор анализирует его заголовок, адрес источника использует для построения своих таблиц, а по адресу назначения определяет порт, в который кадр должен быть передан. В случае многоадресной или широковещательной передачи это будет группа из всех остальных портов. Передача в порт производится по мере его освобождения согласно процедуре CSMA/CD. После успешной передачи (во все требуемые порты) кадр из памяти удаляется, освобождая место. Эта технология позволяет анализировать кадр (проверять CRC-код) и игнорировать ошибочные кадры. Недостатком такого подхода является значительная задержка передачи кадров, по крайней мере, на время приема кадра (для максимально длинного кадра при 10 Мбит/с — 1,22 мс).

Коммутация «на лету» (on-the-fly) выполняется, по возможности, без промежуточного хранения кадра. Порт принимает кадр, одновременно анализируя его поле заголовка. Как только будут приняты биты адреса назначения — первые 6 байт после преамбулы, — коммутатор уже может пересылать кадр в порт или порты назначения, если они не заняты. В случае, если порт назначения занят, промежуточное хранение неизбежно. Коммутация «на лету» вносит минимальную задержку — при свободном порте назначения она составит (8 + 6) х 8 = 112 bt (битовых интервалов), для скорости 10 Мбит/с — 11,2 мкс. Однако проверка CRC не производится, и коммутатор распространяет все кадры, в том числе и короткие, отсеченные коллизиями (что является недостатком коммутации «на лету»).

В зависимости от производительности коммутатор может быть блокирующим и неблокирующим. Неблокирующий коммутатор способен обрабатывать все кадры, приходящие на все его порты с максимальной скоростью, которую обеспечивает среда передачи. Высокие скорости создают определенные трудности, особенно при большом количестве портов. В мостах с задачей коммутации успешно справлялся один процессор.

Коммутационная матрица — это аппаратная схема (электронный коммутатор), которая позволяет организовать цепь передачи логического сигнала между любой парой портов. Процессор каждого порта принимает кадр сначала в свой буфер. Как только процессор порта определяет адрес назначения очередного кадра, он запрашивает у матрицы требуемое соединение. Если выходной порт свободен, устанавливается логическая связь, и кадр через матрицу поступает на вход передатчика выходного порта. Если выходной порт занят, кадр сохраняется в буферной памяти входного порта на время, требуемое для освобождения нужного выходного порта назначения.

Общая шина высокой производительности связывает процессоры всех портов. Кадры по ней пересылаются мелкими фрагментами (ячейками) на скорости, существенно большей битовой скорости портов. В результате каждая передача занимает малую часть времени шины, и несколько пар процессоров могут обмениваться кадрами псевдопараллельно. Производительность шины в идеале должна быть не меньше суммы пропускной способности половины портов. До тех пор, пока это условие соблюдается, увеличение количества портов не вызывает особых технических проблем. Скорость передачи по шине не зависит от скорости работы конкретных портов, а согласование размеров ячеек со стандартным для сетей технологии ATM облегчает возможность построения гибридных коммутаторов Ethernet-Token Ring-FDDI-ATM. Объединяющая шина широко используется в модульных коммутаторах на основе шасси.

Перейти на страницу: 1 2 3

Другие публикации

Основные правила оформления схем
Создание изделий радиоэлектронной аппаратуры начинается с разработки конструкторской документации, выполняемой в соответствии с требованиями соответствующих ста ...

Мультипликативность стационарного распределения в открытых сетях с многорежимными стратегиями обслуживания
Важными задачами для развития современного общества являются сбор, обработка, хранение и распространение информации. Передача информации представляет собой основу для ...

Меню

Copyright @2020, TECHsectors.ru.