Классификация, особенности работы

Бурный рост числа и размеров сетей тесно связан с разработкой специальных средств сегментации больших сетей на небольшие группы. Поскольку различным пользователям больших сетей может потребоваться доступ к ресурсам разных ее сегментов, нужно средства, обеспечивающие доступ к другим сегментам, нужен механизм организации такого доступа, обеспечивающий обмен с достаточно высокой скоростью. Такие задачи были решены с помощью сетевых устройств, названых коммутаторами. Коммутатор в настоящее время превратился в основной строительный элемент LAN.

Коммутационная технология позволяет масштабировать полосу про­пускания как для разделяемых сегментов LAN, так и для сегментов с выде­ленной полосой, уменьшить заторы сетевого трафика. Протокольная про­зрачность коммутаторов позволяет устанавливать их в сетях, в которых ис­пользуются различные типы протоколов, сохранить уже существующие в этих сетях кабели и установленные устройства: адаптеры, повторители, концентраторы, т.е. увеличить пропускную способность сети без сущест­венной модернизации используемого оборудования.

Сете­вые коммутаторы можно рассматривать как мосты в более простом, недо­рогом, высокопроизводительном исполнении, с большим количеством пор­тов. Коммутатор, подобно мосту, работает на втором сетевом уровне, при­нимая решение о передаче пакета на основе MAC - адреса получателя. Од­нако коммутатор передает информацию с меньшими задержками, в отличие от мостов.

Коммутаторы поддерживают внутреннюю таблицу, связывающую порты с адресами подключенных к нему устройств. Используя эту таблицу, коммутатор, анализируя MAC-адрес получателя, содержащегося в пакете, организует виртуальное соединение между двумя портами, передает пакет через это соединение. Виртуальное соединение между портами коммутатора сохраняется в течении времени передачи одного пакета. В коммутаторах передача данных между любыми парами портов происходит независимо и параллельно и, следовательно, для каждого виртуального соединения выделяется вся полоса канала. Коммутаторы характеризуются следующими параметрами:

1. Размер адресной таблицы коммутации (Максимальное число MAC-адресов с которыми может работать коммутатор)

2. Скорость фильтрации (анализа) поступившего пакета.

3. Скорость продвижения пакета, т.е. скорость передачи информации между портами, которая измеряется количеством пакетах/в сек.

4. Общая пропускная способность, характеризирующая максимальную скорость, с которой пакеты могут передаваться через коммутатор.

5. Задержка – интервал времени между получением пакета от отправителя и передачи его получателю.

На рис. 4.3 приведена классификация коммутаторов по различным признакам (по структуре, назначению, способам передачи пакетами, по конструкции).

Рисунок 4.3

При построении сетевых коммутаторов возможно применение двух мо­делей передачи пакетов: коммутация "сквозная пересылка" и коммутация "пересылка с запоминанием". Сетевые коммутаторы, в которых используют первую модель, начинают передачу пакета в выходной порт до его полного поступления в коммутатор. Процесс передачи осуществляется сразу же по получении во входном пакете МАС-адреса порта назначения. Такие комму­таторы обрабатывают пакеты очень быстро, временные задержки в них не зависят от длины поступивших пакетов. Основной недостаток сквозной пе­ресылки состоит в том, что испорченные (укороченные, с ошибками в поле CRC) пакеты все равно будут переданы через коммутатор, вследствие чего сетевой трафик будет расти. Такую модель целесообразно использовать в коммутаторах, которые объединяют сегменты сетей, имеющих одинаковую производительность, в которых отсутствуют конфликты (TR, FDDI).

Сетевые коммутаторы, которые используют "пересылку с запомина­нием", полностью принимают весь пакет, анализирует его, прежде чем пе­редать в выходной порт. Такая технология позволяет коммутаторам отвер­гать испорченные пакеты, дополнительно не перегружая такими пакетами сеть. Для запоминания пакетов в таких сетевых коммутаторах необходимо иметь буферную память. Эту модель коммутации целесообразно использо­вать при объединении сетевых сегментов с различной производительно­стью (например, Fast Ethernet и Ethernet).

По назначению сетевые коммутаторы делятся на магистральные (backbone switch), которые используются в глобальных и корпоративных сетях для подключения к ним LAN. В этих сетевых коммутаторах использу­ется метод с запоминанием. Другая группа - сегментные коммутаторы (для рабочих групп), используются для коммутации сегментов крупных локаль­ных КС. В сегментных коммутаторах применяется либо метод с запоминанием, либо метод сквозной пересылки в зависимости от сложности сети.