Tehnologiju komutacije Ethernet segmenta uvela je Kalpana 1990. godine kao odgovor na rastuću potrebu za povećanjem propusnog opsega serverskih veza visokih performansi sa segmentima radne stanice.
Blok dijagram prekidača EtherSwitch koji je predložio Kalpana prikazan je na slici 2.18.
Rice. 2.18 Struktura Kalpona EtherSwitcha
Svaki od 8 10Base-T portova opslužuje jedan Ethernet paketni procesor - EPP (Ethernet Packet Processor). Dodatno, prekidač ima sistemski modul koji koordinira rad svih EPP procesora. Sistemski modul održava zajedničku tabelu adresa prekidača i omogućava kontrolu prekidača SNMP protokol. Preklopna matrica se koristi za prijenos okvira između portova. slični onima, koji rade u telefonskim prekidačima ili višeprocesorskim računarima povezivanjem više procesora na više memorijskih modula.
Preklopna matrica radi na principu komutacije kola. Za 8 portova, matrica može da obezbedi 8 istovremenih internih kanala u poludupleksnom režimu rada portova i 16 u full-dupleks režimu, kada predajnik i prijemnik svakog porta rade nezavisno jedan od drugog.
Kada okvir stigne na bilo koji port, EPP procesor baferuje prvih nekoliko bajtova okvira da bi pročitao odredišnu adresu. Nakon što primi odredišnu adresu, procesor odmah odlučuje da prenese paket, ne čekajući dolazak preostalih bajtova okvira. Da bi to učinio, pregledava svoju vlastitu keš tablicu adresa i ako je ne pronađe tamo željenu adresu, odnosi se na sistemski modul, koji radi u multitasking modu, istovremeno servisirajući zahtjeve svih EPP procesora. Sistemski modul skenira opštu tabelu adresa i vraća pronađeni niz procesoru, koji on čuva u svojoj keš memoriji za kasniju upotrebu.
Nakon pronalaženja odredišne adrese, EPP procesor zna šta dalje da radi sa dolaznim okvirom (tokom traženja adresne tabele, procesor je nastavio da baferuje bajtove okvira koji su stigli na port). Ako okvir treba da se filtrira, procesor jednostavno prestaje da upisuje bajtove okvira u bafer, briše bafer i čeka da stigne novi okvir.
Ako okvir treba prenijeti na drugi port, tada procesor pristupa matrici prebacivanja i pokušava u njoj uspostaviti putanju koja povezuje njegov port sa portom kroz koji ide ruta do odredišne adrese. Komutator može to učiniti samo ako je odredišni port trenutno slobodan, odnosno nije povezan s drugim portom.
Ako je port zauzet, tada, kao u bilo kojem uređaju s komutacijom kola, matrica u vezi odbija. U ovom slučaju, okvir je potpuno baferovan od strane procesora ulaznog porta, nakon čega procesor čeka da se izlazni port oslobodi i matrica prebacivanja formira željenu putanju.
Poslije pravi način je postavljen, bajtovi baferovanog okvira se šalju na njega i primaju ih procesor izlaznog porta. Čim procesor izlaznog porta dobije pristup Ethernet segmentu koji je na njega povezan pomoću CSMA/CD algoritma, bajtovi okvira odmah počinju da se prenose u mrežu. Procesor ulaznog porta trajno pohranjuje nekoliko bajtova primljenog okvira u svoj bafer, omogućavajući mu da nezavisno i asinhrono prima i prenosi bajtove okvira.
Sa stanjem izlaznog porta slobodnog u trenutku prijema okvira, kašnjenje između prijema prvog bajta okvira od strane prekidača i pojave istog bajta na izlazu odredišnog porta bilo je samo 40 µs za prekidač Kalpana, koji je bio mnogo manji od kašnjenja kadra kada ga je prenio most.
Opisani način prijenosa okvira bez njegovog punog baferovanja naziva se "on-the-fly" ili "cut-through" prebacivanje. Ova metoda predstavlja, u stvari, cevovodnu obradu okvira, kada se nekoliko faza njegovog prenosa delimično kombinuje u vremenu.
1. Prijem prvih bajtova okvira od strane procesora ulaznog porta, uključujući prijem bajtova odredišne adrese.
2. Potražite odredišnu adresu u tabeli adresa komutatora (u kešu procesora ili u opštoj tabeli sistemskog modula).
3. Matrično prebacivanje.
4. Prijem preostalih bajtova okvira od strane procesora ulaznog porta.
5. Prijem bajtova okvira (uključujući prve) od strane procesora izlaznog porta kroz komutatorsku matricu.
6. Dobijanje pristupa okolini od strane procesora izlaznog porta.
7. Prenesite bajtove okvira od strane procesora izlaznog porta u mrežu.
Faze 2 i 3 ne mogu se kombinirati u vremenu, jer bez poznavanja broja izlaznog porta operacija matrice komutacije nema smisla.
ali glavni razlog poboljšanje performansi mreže kada se koristi prekidač paralelno obrada više okvira.
Ovaj efekat je ilustrovan na slici 2.19. Slika prikazuje idealnu situaciju u smislu poboljšanja performansi, kada četiri od osam portova prenose podatke maksimalnom brzinom za Ethernet protokol od 10 Mb/s, a te podatke prenose na preostala četiri porta sviča bez sukoba - tokovi podataka između mrežnih čvorova su raspoređeni tako da svaki port koji prima okvire ima svoj izlazni port. Ako komutator uspe da obradi dolazni saobraćaj čak i pri maksimalnom intenzitetu okvira koji pristižu na ulazne portove, onda će ukupna performansa sviča u gornjem primeru biti 4x10 = 40 Mbps, a kada se generalizuje primer za N portova - (N / 2)xl0 Mbps.
Slika 2.19 Paralelni prenos okvira preko prekidača
Široku upotrebu prekidača, naravno, olakšala je činjenica da uvođenje komutacijske tehnologije nije zahtijevalo zamjenu opreme instalirane u mrežama - mrežnih adaptera, čvorišta, kablovskih sistema.
Budući da su svičevi i mostovi transparentni za protokole mrežnog sloja, njihov izgled na mreži nije imao utjecaja na mrežne rutere, ako ih ima.
Dizajn prekidača
Strukturno, prekidači su podijeljeni u sljedeće vrste:
Ø autonomni prekidači sa fiksnim brojem portova;
Ø modularni prekidači na bazi šasije;
Ø Prekidači koji se mogu slagati sa fiksnim brojem portova.
Prvi tip prekidača obično je dizajniran za organiziranje malih radnih grupa.
Modularni prekidači zasnovani na šasiji najčešće su dizajnirani za mrežne okosne aplikacije. Stoga se izvode na osnovu neke kombinovane šeme u kojoj je interakcija modula organizovana preko sabirnice velike brzine ili na osnovu brze zajedničke memorije velike veličine. Moduli takvog prekidača su bazirani na tehnologiji „hot swap“, odnosno izostavljaju zamjenu u pokretu, bez isključivanja prekidača, jer centralni komunikacioni uređaj mreže ne bi trebao imati smetnje u radu. Šasija je obično opremljena redundantnim izvorima napajanja i redundantnim ventilatorima za istu svrhu.
Sa tehničke tačke gledišta, prekidači steka su od posebnog interesa. Ovi uređaji su prekidači koji mogu da rade autonomno, jer su napravljeni u posebnom kućištu, ali imaju posebne interfejse koji im omogućavaju da se kombinuju u zajednički sistem radi kao jedan prekidač. U ovom slučaju se kaže da pojedinačni prekidači čine stek. Struktura steka prekidača povezanih preko specijalnih portova velike brzine prikazana je na slici 2.20.
Slika 2.20 Stog prekidača povezanih preko brzih kanala
Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod
Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.
Slični dokumenti
Kreacija kompjuterske mreže preko mrežna oprema i posebne softvera. Imenovanje svih vrsta računarskih mreža. Evolucija mreža. Razlike između lokalnih mreža i globalnih mreža. Trend ka konvergenciji lokalnih i globalnih mreža.
prezentacija, dodano 04.05.2012
Načini prebacivanja računara. Klasifikacija, struktura, vrste i princip izgradnje lokalnih računarskih mreža. Izbor kablovskog sistema. Karakteristike Interneta i drugih globalnih mreža. Opis glavnih protokola za razmjenu podataka i njihovih karakteristika.
disertacije, dodato 16.06.2015
Prijenos informacija između računara. Analiza načina i sredstava razmjene informacija. Vrste i struktura lokalnih mreža. Proučavanje redosleda povezivanja računara u mrežu i njenog izgleda. Kablovi za prijenos informacija. Mrežni i paketni protokoli.
sažetak, dodan 22.12.2014
Pojam i struktura računarskih mreža, njihova klasifikacija i varijeteti. Tehnologije koje se koriste za izgradnju lokalnih mreža. Sigurnost ožičenog LAN-a. Bežične lokalne mreže, njihova karakteristična svojstva i uređaji koji se koriste.
seminarski rad, dodan 01.01.2011
Osobine, razlike, topologija i funkcionisanje lokalnih računarskih mreža. Softver za informacione i računarske mreže. Osnovni protokoli za prijenos podataka, njihova instalacija i konfiguracija. Autentifikacija i autorizacija; Kerberos sistem.
seminarski rad, dodan 20.07.2015
Opće informacije o globalnim mrežama s komutacijom paketa, konstrukciji i mogućnostima mreža, principu komutacije paketa korištenjem tehnologije virtuelni kanali. Karakteristike i mogućnosti mrežnih prekidača, protokola kanala i mrežnih slojeva.
seminarski rad, dodan 26.08.2010
Računarske mreže i njihova klasifikacija. Hardver računarskih mreža i topologija lokalnih mreža. Tehnologije i protokoli računarskih mreža. Adresiranje računara na mreži i osnovno mrežni protokoli. Prednosti korištenja mrežnih tehnologija.
seminarski rad, dodan 22.04.2012
Tutorial:
Četvrto izdanje
Moskva, 2006
D-Link LAN prekidači
UVOD KRATAK PREGLED NAČELA MREŽE | |
DIZAJN .............................. | |
EVOLUCIJA LOKALNIH MREŽA: OD DIJELJENOG PRENOSNOG MEDIJUMA DO PREKLJUČENOG.... | |
Komponente modela komutirane mreže................................................ | |
TO LAN SWITCHES... | |
Rad LAN prekidača.................................................. | |
................................... | |
Metode prebacivanja............................... | |
Preklopne tehnologije i OSI model........... | |
Tehnološka izvedba prekidača | |
Switch Fabric prekidači ........................................... | |
Prekidači zajedničke memorije....... | |
Common Bus prekidači... | |
Dizajn prekidača...... | |
xStack™ tehnologija.............. | |
virtuelni stog. Tehnologija Single IP Management™ ..................................... | |
X KARAKTERISTIKE KOJE UTIČU NA PERFORMANSE PREKIDAČA .............................................. .... | |
Brzina filtriranja i brzina promocije...................................................... | |
Veličina tabele adresa................. | |
Veličina bafera okvira............ | |
P SWITCH SOFTWARE..... | |
Alati i softver za upravljanje mrežom .................................................. ..... | |
O OPŠTI PRINCIPI PROJEKTOVANJA MREŽE........................................................................................ | |
Hijerarhijski model mreže na tri nivoa.............................................................. | |
Nivo kernela ...................... | |
Nivo distribucije................................................................................................... | |
Nivo pristupa ............. | |
PROIZVODI D-L INK ........... | |
Prekidači nivoa pristupa........................................................................................... | |
Prekidači distributivnog sloja............................................................................ | |
Core Switches.................................................................................................. | |
SWITCH SETUP................................................................................................ | |
RAZUMEVANJE NEUPRAVLJANIH, UPRAVLJANIH I PRILAGOĐENIH PREKIDAČA.................................. | |
P POVEZIVANJE NA PREKIDAČ..................................................................................................... | |
P POVEZIVANJE NA LOKALNU KONZOLU PREKIDAČA............................................................. | |
H POČETNA KONFIGURACIJA PREKIDAČA.................................................................................. | |
Pozivanje pomoći po komandi.............................................................................................. | |
Osnovna konfiguracija prekidača............................................................................. | |
Povezivanje na Switch Web Management Interface .............................. | |
DODATNE KARAKTERISTIKE PREKIDAČA.................................................. | |
V IRTUAL LAN VLAN ................................................ ................................................ | |
Vrste VLAN-a ................................................................ .. ................................................................ ................................. | |
VLAN bazirani na portovima......................................................................................................... | |
D-Link LAN prekidači |
|
VLAN baziran na MAC adresama ................................................. ........................................................ ... | |
VLAN baziran na etiketi - IEEE 802.1Q Standard......................................................... | |
Definicije IEEE 802.1Q.............................................................................................. | |
Prosljeđivanje 802.1Q VLAN paketa.......................................................................... | |
IEEE 802.1Q VLAN oznake ................................... .. ................................................................ ... ... | |
VLAN ID porta ................................................ ................................................. . ........................ | |
Označeni i neoznačeni ................................................. ........................................................ ....... ............ | |
Filtriranje dolaznog saobraćaja................................................................................. | |
Kreiranje VLAN-a pomoću CLI naredbi....................................................................... | |
Asimetrični VLAN-ovi............................................................................................................ | |
Primjer 1: Konfiguriranje asimetričnih VLAN-ova unutar istog |
|
prekidač ................................................... ................................................. . ...................... | |
Primjer 2: Konfiguriranje asimetričnih VLAN-ova na dva autonomna |
|
prekidači ................................................ ................................................. . ................... | |
O KOMBINOVANJU LUKA I KREIRANJU MREŽNIH POZADINA VELIKE BRZINE............. | |
Kreiranje kanala agregacije pomoću CLI komandi ................................................ ....... | |
Primjer 1: Statička agregacija veza ........................ | |
Primjer 2: Kreirajte grupu veza kanala prema |
|
IEEE 802.3ad................................................................................................ | |
PROTOKOL PANING T REE P (IEEE 802.1 D) ........................................ ........................................................ | |
Koncept petlji ................................................................ .... ................................................ ................................... | |
emitovanje oluje......................................................................................... | |
Više kopija okvira..................................................................................... | |
Višestruke petlje...................................................................................................... | |
STP primjer ................................................................ .............................................................. ............................................ | |
Rapid Spanning Tree Protocol (IEEE 802.1w)............................................................... | |
IEEE 802.1w konvergencija................................................................................................. | |
Redoslijed ponuda/ugovora.................................................. | |
Mehanizam promjene topologije.................................................................................. | |
Usklađen sa IEEE 802.1d/IEEE 802.1w.............................................................. | |
Maksimalni prečnik mreže....................................................................................... | |
Poređenje STP 802.1d i RSTP 802.1w .......................................... | |
Konfiguriranje STP-a pomoću CLI naredbi................................................. | |
KVALITET USLUGE (QOS) ........................................ ................................................... .. ............ | |
Prioritetna obrada okvira (IEEE 802.1p)..................................................... | |
Konfiguriranje obrade prioriteta okvira pomoću CLI..... | |
Kontrola propusnog opsega...................................................................................... | |
Konfiguriranje propusnog opsega korištenjem CLI naredbi......... | |
O OGRANIČENJE PRISTUPA MREŽI.................................................................................................... | |
Tabela filtera sigurnosti portova i prekidača................................................ | |
Konfiguriranje sigurnosti porta pomoću CLI................................................................. | |
WITH EGMENTACIJA SAOBRAĆAJA................................................................................................................. | |
Konfiguriranje segmentacije prometa pomoću CLI ............................... | |
PROTOKOL IEEE 802.1 X ................................................... ................................................................ ............... | |
Uloge uređaja ................................................. ................................................................ ............... ................... | |
Status prebacivanja porta..................................................................................... | |
IEEE 802.1x Authentication Restrictions......................................................... | |
Konfiguriranje IEEE 802.1x korištenjem CLI................................................ | |
LISTE KONTROLNE KONTROLE PRISTUPA (ACL) ................................................... ................................................ ...... .... | |
Pristupite algoritmu kreiranja profila......................................................................... | |
D-Link LAN prekidači |
|
Kreiranje pristupnih profila (pomoću web sučelja) ................................... | |
Konfiguriranje lista za kontrolu pristupa (ACL) pomoću CLI-a.................................. | |
Pristupite primjerima profila........................................................................................ | |
MAC adrese grupno slanje pošte................................................................................. | |
Grupna pretplata i održavanje.................................................................................. | |
IGMP v1 protokol ................................................... ................................................. . ........... | |
IGMP v2 protokol ................................................... ................................................. . ........... | |
Konfiguriranje IGMPsnoopinga koristeći CLI ......................................... | |
LITERATURA: ................................................................ .. ................................................................ ................................... | |
DODATAK A. SINTAKSA NAREDBE..................................................................... | |
DODATAK B. GLOSAR.......................................................................................... | |
D-Link LAN prekidači
UVOD Kratak pregled principa dizajna mreže
Evolucija lokalnih mreža: od zajedničkih do komutiranih
Prije deset godina, za stvaranje mreže kampusa, programeri su morali ograničena količina hardver. Hubovi su instalirani u server sobama, dok su ruteri korišteni u podatkovnim centrima i mrežnim okosnicama. Sve veća snaga procesora radnih stanica, pojava multimedijalne aplikacije i klijent-server aplikacije su zahtijevale više propusnog opsega nego što bi to mogla pružiti tradicionalna mreža dijeljenih medija. Ovi zahtjevi su naveli dizajnere da zamijene čvorišta instalirana u ožičenjima prekidačima.
Slika 1 Evolucija LAN-a
Ova strategija je zaštitila ulaganja u kablovsku mrežu i povećala performanse mreže pružajući svakom korisniku namjenski propusni opseg.
Pojava tehnologija kao što su Layer 3 switching, VLANs i još mnogo toga učinila je izgradnju kampusnih mreža složenijom nego ikada prije.
Većina dizajnera mreža počela je integrirati komutacijske uređaje u dijeljene medijske mreže kako bi postigla sljedeće ciljeve:
Povećanje propusnog opsega dostupnog svakom korisniku mreže uz smanjenje zagušenja u mrežama sa zajedničkim propusnim opsegom.
Kreirajte virtualni lokalni VLAN(Virtuelno lokalno područje mreža) organiziranjem korisnika u logičke grupe,
D-Link LAN prekidači
nezavisno od fizičke topologije kako bi se smanjili troškovi premještanja, dodavanja i mijenjanja i povećala fleksibilnost mreže.
Uvođenje novih multimedijalnih aplikacija na prekidače razne platforme i tehnologije, čineći ih dostupnim različitim korisnicima.
Omogućava lak prelazak na nove tehnologije velike brzine kao što su Fast Ethernet, Gigabit Ethernet.
U 1990-im, tradicionalne mreže kampusa su se pojavile kao jedan LAN računarsku mrežu i rasli su sve dok segmentacija nije bila potrebna za održavanje njihove funkcionalnosti. Segmentacija je omogućila podjelu korisnika mreže u nekoliko grupa (segmenata) prema njihovoj fizičkoj lokaciji, smanjujući broj klijenata koji se takmiče za propusni opseg u svakoj od njih. Segmenti lokalne mreže su kombinovani korišćenjem gateway uređaja koji su prenosili saobraćaj između segmenata i blokirali ostale.
LAN prekidači su dizajnirani imajući na umu ovaj trend. Oni koriste mikrosegmentacija, koji vam omogućava da kreirate privatne ili namjenske LAN segmente - jednu radnu stanicu po segmentu (nije segment spojen na port sviča, već samo radna stanica). U ovom slučaju, svaka radna stanica dobija pristup cijelom propusnom opsegu odjednom i ne mora se takmičiti s drugim stanicama.
Prekidači se ujedinjuju raznim segmentima lokalnu mrežu i obavljaju inteligentna kontrola saobraćaja. Osim toga, svičevi obično pružaju usluge bez blokiranja, što omogućava istovremeni prijenos prometa sa svih portova uređaja.
Tehnologija prebacivanja brzo je postala preferirano rješenje za povećanje fleksibilnosti upravljanja LAN prometom iz sljedećih razloga:
V Za razliku od čvorišta i repetitora, prekidači omogućavaju istovremeni prijenos višestrukih tokova podataka.
Kroz mikro-segmentaciju, prekidači podržavaju velike brzine prenosa i imaju mogućnost da obezbede namenski propusni opseg za aplikacije osetljive na kašnjenje.
Prekidači korisnicima pružaju namjensku propusnost.
Komponente modela komutirane mreže.
Komutirana mreža sastoji se od sljedećih glavnih komponenti:
LAN prekidači;
Softver za prebacivanje;
Alati za upravljanje mrežom.
D-Link pruža mrežnim dizajnerima full set alati za kreiranje i upravljanje skalabilnom, pouzdanom komutiranom mrežom.
D-Link LAN prekidači
LAN prekidači
Prva komponenta komutiranog modela umrežavanja su LAN prekidači.
Rad LAN prekidača
Prekidači su uređaji sloj veze, koji vam omogućavaju da povežete nekoliko fizičkih segmenata lokalne mreže u jedan velika mreža. Prebacivanje lokalne mreže osigurava interakciju mrežnih uređaja preko namjenske linije bez pojave kolizija, uz paralelni prijenos više tokova podataka.
LAN prekidači obrađuju okvire na osnovu IEEE 802.1 transparentnog algoritma mosta, koji se prvenstveno koristi u Ethernet mrežama. Kada se prekidač uključi, on počinje da uči lokaciju radnih stanica svih mreža koje su na njega povezane analizom MAC adresa izvora dolaznih okvira. Na primjer, ako okvir stigne na port 1 komutatora iz čvora 1, tada pamti broj porta na koji je stigao ovaj okvir i dodaje ove informacije u preklopni sto(baza podataka za prosljeđivanje). Adrese se uče dinamički. To znači da čim se nova adresa pročita, ona će odmah biti unesena u sadržajno adresiranu memoriju (CAM). Svaki put kada se adresa unese u tabelu prebacivanja, daje joj se vremenska oznaka. Ovo omogućava da se adrese pohranjuju u tablicu na određeno vrijeme. Svaki put kada se ova adresa kontaktira, ona dobija novu vremensku oznaku. Adrese nisu kontaktirane dugo vremena, uklanjaju se sa stola.
Slika 2 Izgradnja komutatorske tablice
D-Link LAN prekidači
Prekidač koristi komutatorsku tablicu za prosljeđivanje saobraćaja. Kada paket podataka stigne na jedan od njegovih portova, on izvlači informacije o MAC adresi primaoca iz njega i traži ovu MAC adresu u svojoj tabeli prebacivanja. Ako u tabeli postoji unos koji povezuje MAC adresu prijemnika sa jednim od portova komutatora, osim onog na koji je okvir stigao, onda se okvir prosleđuje preko ovog porta. Ako nema takve asocijacije, okvir se prenosi kroz sve portove osim onog na koji je stigao. To se zove rasprostranjenost lavina (poplava).
Broadcast i multicast se također izvode floodom. Ovo je jedan od problema koji ograničava upotrebu prekidača. Prisustvo prekidača u mreži ne sprečava širenje ramova emitovanja (broadcast) preko svih segmenata mreže, zadržavajući pritom njenu transparentnost. U slučaju da, kao rezultat bilo kakvog softverskog ili hardverskog kvara, protokol višeg nivoa ili mrežni adapterće početi da radi pogrešno, i stalno će generisati okvire emitovanja, prekidač će u ovom slučaju prenositi okvire u sve segmente, preplavljujući mrežu pogrešnim saobraćajem.
Takva situacija se zove emitovanje oluje.
Prekidači pouzdano izoluju saobraćaj između segmenata, čime se smanjuje promet pojedinačnih segmenata. Ovaj proces se zove filtriranje i izvodi se u slučajevima kada izvorna i odredišna MAC adresa pripadaju istom segmentu. Tipično, filtriranje povećava odziv mreže prema percepciji korisnika.
Puni dupleks i poludupleks rad prekidača
LAN prekidači podržavaju dva načina rada:
poludupleks način i puni dupleks način.
Poludupleks način rada je način u kojem samo jedan uređaj može prenositi podatke u bilo kojem trenutku u jednoj kolizionoj domeni1.
duplex mod je način rada koji omogućava istovremeno dvosmjerni prijenos podaci između stanice pošiljaoca i prijemne stanice na MAC - podsloju. Kada se radi u duplex modu, dolazi do povećanja broja veza između mrežnih uređaja. prenesene informacije. To je zbog činjenice da dupleks prijenos ne uzrokuje kolizije u prijenosnom mediju, ne zahtijeva zakazivanje retransmisija i dodavanje bitova proširenja na kraj kratkih okvira. Rezultat ne samo da je povećano vrijeme dostupno za prijenos podataka, već se i udvostručuje korisna propusnost kanala, budući da svaki kanal pruža simultani dvosmjerni prijenos punom brzinom2.
1 Domen kolizije je dio Ethernet mreže, čiji svi čvorovi prepoznaju koliziju, bez obzira na to u kojem dijelu mreže je došlo do sudara.
2 Dupleks rad je podržan prekidačima i gotovo svim modernim adapterima. Čvorišta ne podržavaju ovaj način rada.
D-Link LAN prekidači
IEEE 802.3x Full Duplex Flow Control
Dupleks rad zahtijeva a dodatna funkcija poput kontrole protoka. Dozvoljava hostu koji prima (na primjer, portu na mrežnom prekidaču) da naloži izvornom hostu (na primjer, serveru datoteka) da zaustavi prijenos okvira na kratak vremenski period u slučaju prelijevanja. Kontrola se vrši između MAC slojeva pomoću okvira pauze, koji se automatski generira od strane prijemnog MAC sloja. Ako se prekoračenje poništi prije isteka vremenskog perioda, tada se šalje drugi okvir pauze sa vrijednošću timeout-a nula kako bi se povratio prijenos (pogledajte sliku 3).
Slika 3 IEEE 802.3x sekvenca kontrole protoka
Dupleks rad i prateća kontrola protoka su dodatni modovi za sve Ethernet MAC slojeve bez obzira na brzinu prijenosa. Okviri za pauzu se identifikuju kao kontrolni MAC okviri pojedinačnim (rezervisanim) vrednostima polja dužine/vrste. Također im se dodjeljuje rezervirana vrijednost adrese odredišta kako bi se spriječilo da se dolazni okvir pauze prosljeđuje protokolima gornji nivoi ili druge portove na sviču.
Metode prebacivanja
LAN prekidači mogu implementirati različite metode prijenosa okvira.
Prilikom prebacivanja na međuskladištenje (skladištenje i prosljeđivanje) -
prekidač kopira cijeli primljeni okvir u bafer i provjerava ga da li ima grešaka. Ako okvir sadrži greške (kontrolna suma se ne poklapa, ili je okvir manji od 64 bajta ili veći od 1518 bajtova), onda se odbacuje. Ako okvir ne sadrži greške, tada komutator traži odredišnu adresu u svojoj tablici prebacivanja i određuje odlazni interfejs. Zatim, ako filteri nisu definirani, taj okvir šalje prijemniku.
Ovaj način prijenosa povezan je s kašnjenjima - što je veća veličina okvira, to je više vremena potrebno da se primi i provjeri ima li grešaka.
D-Link LAN prekidači
Prebacivanje bez baferovanja (presecanje) – LAN prekidač kopira samo adresu prijemnika (prvih 6 bajtova nakon prefiksa) u interne bafere i odmah počinje sa slanjem okvira bez čekanja na njegov potpuni prijem. Ovaj način rada smanjuje kašnjenje, ali ne vrši provjeru grešaka. Postoje dva oblika nebaferovanog prebacivanja:
Komutacija sa brz prenos(brzo prebacivanje naprijed) – Ovaj oblik prebacivanja nudi nisko kašnjenje jer se okvir prenosi odmah čim se pročita adresa odredišta. Preneseni okvir može sadržavati greške. U ovom slučaju, NIC za koju je okvir namijenjen će ga odbaciti, uzrokujući ponovno prijenos okvira.
Prebacivanje bez fragmenata -
prekidač filtrira kolizione okvire prije nego što se prenesu. U mreži koja ispravno funkcioniše, može doći do kolizije tokom prenosa prva 64 bajta. Stoga se svi okviri dužine veće od 64 bajta smatraju važećim. Ova metoda prebacivanja čeka dok se primljeni okvir ne provjeri za koliziju, a tek nakon toga počinje njegov prijenos. Ova metoda prebacivanja smanjuje broj paketa koji se prenose s greškama.
Preklopne tehnologije i OSI model
LAN prekidači se mogu klasificirati prema slojevima OSI modela na kojima prenose, filtriraju i komutiraju okvire. Postoje prekidači sloja 2, prekidači sloja 2 sa svojstvima prekidača sloja 3 i višeslojni prekidači.
Sloj 2 prekidači analiziraju dolazne okvire, donose odluku o njihovom daljem prenosu i prenose ih na njihova odredišta na osnovu MAC - adresa sloja veze OSI modela. Glavna prednost prekidača sloja 2 je transparentnost za protokole gornjeg sloja. Pošto prekidač radi na sloju 2, nije potrebno analizirati informacije gornjih slojeva OSI modela.
Prebacivanje 2. nivoa - hardver. Ima visoke performanse jer se paket podataka ne mijenja. Prijenosom okvira u prekidaču može upravljati namjenski kontroler koji se zove Application-Specific Integrated Circuits (ASICs). Dizajnirana za prekidače, ova tehnologija pruža velike brzine prebacivanja uz minimalno kašnjenje.
Postoje 2 glavna razloga za korištenje prekidača Layer 2 - segmentacija mreže i konsolidacija radne grupe. Visoke performanse prekidača omogućavaju dizajnerima mreže da značajno smanje broj čvorova na fizičkom segmentu. divizija velika mreža u logičke segmente poboljšava performanse mreže (smanjenjem količine podataka koji se prenose u pojedinačnim segmentima), kao i fleksibilnost izgradnje mreže, povećava stepen zaštite podataka i olakšava upravljanje mrežom.
Uprkos prednostima prebacivanja sloja 2, ono još uvijek ima neka ograničenja. Prisustvo prekidača u mreži ne sprečava
Neupravljani prekidač pogodan za gradnju kućnu mrežu ili mreže malih ureda. Njegova razlika od ostalih je verzija u kutiji. Odnosno, nakon kupovine dovoljno je uspostaviti vezu sa serverom provajdera i možete distribuirati Internet.
Kada radite s takvim prekidačem, treba imati na umu da su kratkoročna kašnjenja moguća pri korištenju pejdžera glasovna komunikacija(Skype, Vo-IP) i nemogućnost distribucije širine Internet kanala. Odnosno, kada uključite Torrent program na jednom od računara na mreži, on će potrošiti skoro čitav propusni opseg, a ostali računari na mreži će koristiti ostatak propusnog opsega.
Upravljani prekidač je najbolje rješenje za izgradnju mreže u uredima i kompjuterski klubovi. Ova vrsta se prodaje kao standardna i standardna podešavanja.
Da biste postavili takav prekidač, morat ćete se oznojiti - veliki broj postavki može vam okrenuti glavu, ali s pravim pristupom, donijeti prekrasne rezultate. glavna karakteristika- distribucija širine kanala i podešavanje propusnosti svakog porta. Uzmimo za primjer internet kanal od 50 Mbps/s, 5 računara na mreži, IP-TV set-top box i ATC. Možemo napraviti nekoliko opcija, ali ja ću razmotriti samo jednu.
Dalje - samo vaša mašta i nestandardno razmišljanje. Ukupno imamo relativno veliki kanal. Zašto relativno? Ove informacije ćete dalje naučiti ako pažljivo udubite u suštinu. Zaboravio sam pojasniti - pravim mrežu za malu kancelariju. IP-TV se koristi za TV u čekaonici, kompjutere za e-mail, prijenos dokumenata, pregledavanje web stranica, ATC za povezivanje fiksni telefoni na glavnu liniju za primanje poziva sa Skype, QIP, mobiteli itd.
Upravljani prekidač je modifikacija konvencionalnog, neupravljanog prekidača.
Pored ASIC čipa, sadrži mikroprocesor sposoban za obavljanje dodatnih operacija na okvirima, kao što su filtriranje, modifikacija i određivanje prioriteta, kao i druge radnje koje nisu vezane za prosljeđivanje okvira. Na primjer, obezbijedite korisnički interfejs.
V u praktičnom smislu Razlike između upravljanih i neupravljanih prekidača su, prvo, u listi podržanih standarda - ako običan, neupravljani komutator podržava samo Ethernet standard (IEEE 802.3) u svojim različitim varijantama, tada upravljani prekidači podržavaju mnogo širu listu standarda: 802.1Q.802.1X, 802.1AE, 802.3ad (802.1AX) i tako dalje koje zahtijevaju konfiguraciju i upravljanje.
Postoji još jedan tip - SMART prekidači.
Pojava pametnih prekidača je bila zbog toga marketinški potez- Uređaji podržavaju mnogo manji broj funkcija od svojih starijih kolega, ali su ipak upravljivi.
Kako se potrošači ne bi zbunili i doveli u zabludu, prvi modeli su proizvedeni s oznakom inteligentni ili upravljani putem weba.
Ovi uređaji po znatno nižoj cijeni nudili su osnovnu funkcionalnost upravljanih svičeva – VLAN organizaciju, administrativno omogućavanje i onemogućavanje portova, filtriranje po MAC adresi ili ograničavanje brzine. tradicionalno, jedini način upravljanje je bilo web sučelje, tako da je naziv web-managed bio čvrsto ukorijenjen iza pametnih prekidača.
Prekidač skladišti asocijativno pamćenje tabela prebacivanja, koja ukazuje na korespondenciju MAC adrese hosta sa portom komutatora. Kada je prekidač uključen, ova tablica je prazna i počinje u načinu učenja. U ovom načinu rada, dolazni podaci na bilo kojem portu se prenose na sve ostale portove sviča. U ovom slučaju, prekidač analizira okvire (frame) i, nakon što je odredio MAC adresu hosta koji šalje, unosi je u tabelu.
Nakon toga, ako jedan od portova komutatora primi okvir namijenjen hostu čija je MAC adresa već u tabeli, onda će se ovaj okvir prenijeti samo preko porta navedenog u tabeli. Ako MAC adresa odredišnog hosta nije vezana ni za jedan komutacijski port, tada će okvir biti poslan na sve portove.
Vremenom, komutator gradi kompletnu tabelu za sve svoje portove, i kao rezultat toga, saobraćaj je lokalizovan.
Vrijedi napomenuti nisko kašnjenje (kašnjenje) i veliku brzinu prosljeđivanja na svakom portu interfejsa.
Metode prebacivanja u prekidaču.
Postoje tri načina za prebacivanje. Svaki od njih je kombinacija parametara kao što su kašnjenje (latencija) "odluke o prebacivanju" i pouzdanost prijenosa.
Sa međuskladištem (Store and Forward).
"Uz" (usječeno).
"Bez fragmenata" ili hibrid.
Sa međuskladištem (Store and Forward). Prekidač čita sve informacije primljene u okviru, provjerava ih da li postoje greške, odabire komutacijski port, a zatim mu šalje provjereni okvir.
"Uz" (usječeno). Prekidač čita samo odredišnu adresu u okviru i zatim se prebacuje. Ovaj način rada smanjuje kašnjenja u prijenosu, ali nema metodu otkrivanja greške.
"Bez fragmenata" ili hibrid. Ovaj način rada je modifikacija načina rada "Trčanje kroz". Prijenos se vrši nakon filtriranja fragmenata kolizija (okviri veličine 64 bajta obrađuju se tehnologijom pohranjivanja i prosljeđivanja, ostali se obrađuju tehnologijom cut-through). Kašnjenje "odluke o prekidaču" dodaje se vremenu potrebnom da okvir uđe i izađe iz porta komutatora, i zajedno s njim određuje ukupno kašnjenje prekidača.
Karakteristike performansi prekidača.
Glavne karakteristike prekidača koje mjere njegove performanse su:
- - brzina filtracije (filtriranja);
- - brzina rutiranja (prosleđivanje);
- - propusnost(propusnost);
- - kašnjenje prijenosa okvira.
Osim toga, postoji nekoliko karakteristika prekidača koje većina utiču na specificirane karakteristike performansi. To uključuje:
- - veličina bafera okvira;
- - performanse interne magistrale;
- - performanse procesora ili procesora;
- - veličina tabele internih adresa.
Brzina filtriranja i napredovanje okvira su dvije glavne karakteristike performansi prekidača. Ove karakteristike su integralni indikatori, ne zavise od toga kako je prekidač tehnički implementiran.
Brzina filtriranja određuje brzinu kojom prekidač izvodi sljedeće korake obrade okvira:
- - primanje okvira u svoj bafer;
- - Uništenje okvira, pošto je njegov odredišni port isti kao i izvorni port.
Brzina naprijed određuje brzinu kojom prekidač izvodi sljedeće korake obrade okvira:
- - primanje okvira u svoj bafer;
- - pregled tabele adresa kako bi se pronašao port za odredišnu adresu okvira;
- - prijenos okvira u mrežu preko odredišnog porta koji se nalazi u tablici adresa.
I brzina filtracije i brzina napredovanja se obično mjere u frejmovima u sekundi.
Ako karakteristike prekidača ne određuju za koji protokol i za koju veličinu okvira su date vrijednosti brzina filtriranja i prosljeđivanja, tada se po defaultu smatra da su ovi indikatori dati za Ethernet protokol i okvire 64 bajta dugo (bez preambule), sa poljem podataka od 46 bajtova.
Korištenje okvira minimalne dužine kao glavnog pokazatelja brzine prekidača objašnjava se činjenicom da takvi okviri uvijek stvaraju najteži način rada prekidača u odnosu na okvire drugog formata sa jednakom propusnošću prenesenih korisničkih podataka. .
Stoga se pri testiranju prekidača kao najteži test koristi režim minimalne dužine okvira, koji bi trebao provjeriti sposobnost prekidača da radi sa najgorom kombinacijom saobraćajnih parametara za njega.
Osim toga, za pakete minimalne dužine, brzine filtriranja i prosljeđivanja su maksimalna vrijednost, što je od velike važnosti kod reklamiranja prekidača.
Propusnost komutatora se mjeri količinom korisničkih podataka koji se prenose po jedinici vremena kroz njegove portove.
Budući da komutator radi na sloju veze, korisnički podaci za njega su oni podaci koji se prenose u podatkovno polje okvira protokola sloja veze - Ethernet, Token Ring, FDDI itd.
Maksimalna vrijednost propusnosti prekidača se uvijek postiže na okvirima maksimalne dužine, jer u ovom slučaju udio režijskih troškova za servisne informacije dužina okvira je mnogo manja nego za okvire minimalne dužine, a vrijeme za komutaciju da izvrši operacije obrade okvira po bajtu korisničkih informacija je znatno manje.
Ovisnost propusnosti komutatora od veličine odašiljanih okvira dobro je ilustrovana primjerom Ethernet protokola, za koji je, prilikom prijenosa okvira minimalne dužine, brzina prijenosa 14880 frejmova u sekundi i propusnost od 5,48 Mb/s. se postiže, a pri prenosu okvira maksimalne dužine postiže se brzina prenosa od 812 frejmova u sekundi i propusnost od 9,74 Mb/s.
Propusnost pada skoro za polovinu kada se prebacuje na okvire minimalne dužine, i to bez uzimanja u obzir vremena izgubljenog prilikom obrade okvira od strane prekidača.
Kašnjenje prijenosa okvira mjeri se kao vrijeme koje je proteklo od trenutka kada prvi bajt okvira stigne na ulazni port prekidača do trenutka kada ovaj bajt stigne na izlazni port prekidača.
Latencija je zbir vremena provedenog u baferovanju bajtova okvira, kao i vremena provedenog u obradi okvira od strane prekidača - traženje adresne tablice, odlučivanje da li filtrirati ili proslijediti, i dobivanje pristupa mediju izlaznog porta . Količina kašnjenja koju uvodi prekidač ovisi o načinu njegovog rada. Ako se prebacivanje vrši "u hodu", onda su kašnjenja obično mala i kreću se od 10 μs do 40 μs, a kod puferiranja punog okvira - od 50 μs do 200 μs (za okvire minimalne dužine). Prekidač je višestruki uređaj, stoga je uobičajeno da daje sve gore navedene karakteristike (osim kašnjenja prijenosa okvira) u dvije verzije:
- - prva opcija - ukupne performanse komutatora sa istovremenim prenosom saobraćaja kroz sve njegove portove;
- - druga opcija je performanse po jednom portu.
Pošto se saobraćaj istovremeno prenosi sa više portova, postoji velika količina varijante saobraćaja koje se razlikuju po veličini okvira u streamu, distribuciji prosječnog intenziteta tokova okvira između odredišnih portova, koeficijentima varijacije u intenzitetu tokova okvira, itd., itd.
Zatim, prilikom poređenja prekidača u smislu performansi, potrebno je uzeti u obzir za koju varijantu saobraćaja su dobijeni objavljeni podaci o performansama. Neke laboratorije koje stalno testiraju komunikacionu opremu razvile su detaljne opise uslova ispitivanja prekidača i koriste ih u svojoj praksi, ali ti testovi još nisu postali općeindustrijski. V idealan slučaj Prekidač instaliran u mreži prenosi okvire između čvorova povezanih na njegove portove brzinom kojom čvorovi generiraju ove okvire, bez uvođenja dodatnih kašnjenja i bez gubitka jednog okvira.
U stvarnoj praksi, komutator uvijek unosi neka kašnjenja u prijenosu okvira, a može i izgubiti neke okvire, odnosno ne isporučiti ih na njihova odredišta. Zbog razlika u unutrašnjoj organizaciji različitih modela komutatora, teško je predvidjeti kako će određeni komutator prenositi okvire određenog obrasca prometa. Najbolji kriterijum još uvijek postoji praksa kada se prekidač postavi prava mreža mjere se kašnjenja koja ona unose i broj izgubljenih kadrova. Ukupne performanse prekidača su osigurane dovoljno visokim performansama svakog njegovog pojedinačnog elementa - port procesora, komutacijske matrice, modula za povezivanje zajedničke magistrale itd.
Bez obzira na unutrašnju organizaciju prekidača i način na koji su njegove operacije cevovodne, moguće je odrediti prilično jednostavne zahtjeve performansi za njegove elemente koji su neophodni za podršku date matrice saobraćaja. Budući da proizvođači prekidača nastoje da naprave svoje uređaje što je brže moguće, ukupna interna propusnost komutatora je često neznatno veća od prosjeka bilo kojeg prometa koji se može usmjeriti na portove komutatora prema njihovim protokolima.
Ova vrsta prekidača se naziva neblokirajućim, odnosno, bilo koja vrsta saobraćaja se prenosi bez smanjenja njegovog intenziteta. Pored propusnog opsega pojedinačni elementi prekidač, kao što su port procesori ili zajednički autobus, na performanse prekidača utiču parametri kao što su veličina tabele adresa, veličina zajedničkog bafera ili pojedinačnih bafera portova.
Veličina adresne tablice utječe na maksimalni kapacitet adresne tablice i određuje maksimalni iznos MAC adrese koje komutator može rukovati u isto vrijeme.
Budući da svičevi najčešće koriste namjensku procesorsku jedinicu sa vlastitom memorijom za pohranjivanje instance tablice adresa za obavljanje operacija svakog porta, veličina tablice adresa za prekidače se obično daje po portu.
Instance adresne tabele različitih procesorskih modula ne sadrže nužno iste informacije o adresi - najverovatnije neće biti toliko duplih adresa, osim ako je distribucija saobraćaja svakog porta potpuno podjednako verovatna među ostalim portovima. Svaki port pohranjuje samo one skupove adresa u kojima se koristi U poslednje vreme. Vrijednost maksimalnog broja MAC adresa koje procesor porta može zapamtiti ovisi o primjeni prekidača. Prekidači radne grupe obično podržavaju samo nekoliko adresa po portu, jer su dizajnirani da formiraju mikrosegmente. Prekidači odjela trebali bi podržavati nekoliko stotina adresa, a mrežni komutatori do nekoliko hiljada, obično 4.000 do 8.000 adresa. Nedovoljan kapacitet tabele adresa može usporiti komutator i preplaviti mrežu viškom saobraćaja. Ako je tabela adresa port procesora puna i naiđe na novu izvornu adresu u dolaznom paketu, onda mora izbaciti neke stara adresa i stavi novi na njegovo mjesto. Sama ova operacija će potrajati neko vrijeme od procesora, ali glavni gubitak performansi će se primijetiti kada stigne okvir sa odredišnom adresom koja je morala biti uklonjena iz tablice adresa.
Pošto je odredišna adresa okvira nepoznata, prekidač mora proslijediti okvir na sve ostale portove. Ova operacija će kreirati dodatni posao za mnoge port procesore, osim toga, kopije ovog okvira će pasti i na one mrežne segmente gdje su potpuno opcione. Neki proizvođači prekidača rješavaju ovaj problem promjenom algoritma za rukovanje okvirima s nepoznatom odredišnom adresom. Jedan od portova komutatora je konfigurisan kao trunk port, na koji se podrazumevano šalju svi okviri sa nepoznatom adresom.
Interna bafer memorija prekidača je potrebna za privremeno pohranjivanje okvira podataka u slučajevima kada se ne mogu odmah prenijeti na izlazni port. Tampon je dizajniran da izgladi kratkoročne talase saobraćaja.
Na kraju krajeva, čak i ako je promet dobro izbalansiran i performanse port procesora, kao i drugih elemenata obrade sviča, dovoljne za prijenos prosječnih vrijednosti prometa, to ne garantuje da će njihove performanse biti dovoljne za vrlo visoke vršne vrijednosti. vrijednosti opterećenja. Na primjer, promet može istovremeno stizati na sve ulaze komutatora nekoliko desetina milisekundi, sprečavajući ga da prenese primljene okvire na izlazne portove. Da bi se spriječili gubici okvira kada prosječni intenzitet prometa na kratko vrijeme premaši prosjek (a za lokalne mreže se često nalaze vrijednosti talasanja saobraćaja u rasponu od 50-100), jedini lijek je veliki bafer. Kao iu slučaju adresnih tablica, svaki modul procesora porta obično ima vlastitu međuspremnu memoriju za pohranjivanje okvira. Što je veća količina ove memorije, manja je vjerovatnoća da će izgubiti okvire tokom zagušenja, iako ako su prosjeci saobraćaja neuravnoteženi, bafer će se i dalje preliti prije ili kasnije.
Tipično, prekidači dizajnirani da rade u kritičnim dijelovima mreže imaju međuspremnu memoriju od nekoliko desetina ili stotina kilobajta po portu.
Dobro je što se ova međuspremna memorija može preraspodijeliti između više portova, budući da su istovremena preopterećenja na više portova malo vjerovatna. Dodatni alat zaštita može biti zajednički bafer za sve portove u modulu za upravljanje prekidačima. Takav bafer je obično veličine nekoliko megabajta.
18.03.1997 Dmitrij Ganzha
Prekidači zauzimaju centralna lokacija u modernim lokalnim mrežama. VRSTE PREKLOPNOG ČVRSTA RISC I ASIC PAKET METODE OBRADE HIGH-END ARHITEKTURA SWITCH KONSTRUKCIJA VIRTUELNIH MREŽA SLOJ 3 PREKIDAČKI ZAKLJUČCI Komutacija je jedna od najpopularnijih moderne tehnologije.
Prekidači su centralni za današnje lokalne mreže.
Switching je jedna od najpopularnijih modernih tehnologija. Svičevi guraju mostove i rutere na periferiju lokalnih mreža, ostavljajući iza sebe ulogu organizacije komunikacije kroz globalnu mrežu. Takva popularnost svičeva prvenstveno je posljedica činjenice da omogućavaju, zbog mikro-segmentacije, povećanje mrežnih performansi u odnosu na dijeljene mreže sa istom nominalnom širinom pojasa. Pored podjele mreže na male segmente, svičevi omogućavaju organiziranje povezanih uređaja u logičke mreže i lako ih pregrupisati kada je to potrebno; drugim riječima, omogućavaju vam da kreirate virtuelne mreže.
Šta je prekidač? Prema definiciji IDC-a, "switch je uređaj dizajniran kao čvorište i koji djeluje kao most s više priključaka velike brzine; ugrađeni mehanizam za komutaciju omogućava segmentiranje lokalne mreže i dodjeljivanje propusnog opsega krajnjim stanicama u mreži" ( vidi članak M. Kulgina "Izgradi mrežu, posadi drvo..." u februarskom broju LAN). Međutim, ova definicija se prvenstveno odnosi na prekidače okvira.
VRSTE UKLJUČIVANJA
Prebacivanje se obično podrazumijeva kao četiri različite tehnologije - konfiguracijsko prebacivanje, prebacivanje okvira, prebacivanje ćelija i konverzija okvira u ćeliju.
Prebacivanje konfiguracije je također poznato kao prebacivanje porta. određena luka na modulu pametnog čvorišta je dodijeljen jednom od internih Ethernet (ili Token Ring) segmenata. Ova dodjela se vrši na daljinu kroz programsko upravljanje mrežom kada su korisnici i resursi povezani ili premešteni po mreži. Za razliku od drugih tehnologija komutacije, ova metoda ne poboljšava performanse dijeljenog LAN-a.
Prebacivanje okvira, ili LAN prebacivanje, koristi standardne Ethernet (ili Token Ring) formate okvira. Svaki okvir se obrađuje od najbližeg prekidača i prenosi dalje kroz mrežu direktno do primaoca. Kao rezultat toga, mreža se pretvara u skup direktnih kanala velike brzine koji rade paralelno. Kako se okviri prebacuju unutar prekidača, razmotrit ćemo u nastavku na primjeru prekidača.
Komutacija ćelija se koristi u bankomatima. Upotreba malih ćelija fiksne dužine omogućava stvaranje jeftinih, brzih sklopnih struktura na hardverskom nivou. I prekidači okvira i prekidači ćelija mogu podržati više nezavisnih radnih grupa, bez obzira na njihovu fizička veza(pogledajte odjeljak "Izgradnja virtuelnih mreža").
Pretvorba okvira u ćeliju omogućava, na primjer, stanicu sa Ethernet karticom da komunicira direktno sa uređajima na ATM mreži. Ova tehnologija se koristi u LAN emulaciji.
U ovoj lekciji će nas prvenstveno zanimati prebacivanje okvira.
SWITCHING HUBS
Kalpana je predstavio prvo komutacijsko čvorište pod nazivom EtherSwictch. Ovo čvorište je omogućilo smanjenje mrežne konkurencije smanjenjem broja čvorova u logičkom segmentu koristeći tehnologiju mikro-segmentacije. U suštini, broj stanica u jednom segmentu je smanjen na dvije: stanica koja inicira zahtjev i stanica koja odgovara na zahtjev. Nijedna druga stanica ne vidi informacije koje se prenose između njih. Paketi se prenose kao preko mosta, ali bez kašnjenja svojstvenog mostu.
U komutiranoj Ethernet mreži, svakom članu grupe od više korisnika može se garantirati 10 Mbps propusnog opsega u isto vrijeme. Da bi se razumjelo kako funkcionira takvo čvorište, analogija sa uobičajenom starom telefonskom centralom, u kojoj su učesnici dijaloga povezani koaksijalni kabl. Kada je pretplatnik nazvao "vječni" 07 i zatražio da se poveže na taj i taj broj, operater je prije svega provjerio da li je linija dostupna; ako jeste, povezao je učesnike direktno komadom kabla. Niko drugi (osim tajnih službi, naravno) nije mogao čuti njihov razgovor. Nakon završetka poziva, operater je isključio kabl sa oba porta i čekao sledeći poziv.
Preklopna čvorišta rade na sličan način (vidi sliku 1): oni propuštaju pakete od ulaznog porta do izlaznog porta kroz komutatorsku strukturu. Kada paket udari u ulazni port, komutator čita njegovu MAC adresu (tj. adresu sloja 2) i odmah se prosljeđuje portu koji je povezan s tom adresom. Ako je port zauzet, onda je paket u redu čekanja. U suštini, red čekanja je bafer na ulaznom portu gdje paketi čekaju da se pravi port oslobodi. Međutim, metode baferiranja su nešto drugačije.
Slika 1.
Preklopna čvorišta funkcionišu slično starim telefonskim prekidačima: povezuju ulazni port direktno sa izlaznim portom preko komutacione matrice.
METODE RUKOVANJA PAKETIMA
U komutaciji s kraja na kraj (koja se naziva i on-the-fly switching i prebacivanje bez bafera), prekidač čita samo adresu dolaznog paketa. Paket se dalje prenosi bez obzira na odsustvo ili prisustvo grešaka u njemu. Ovo može značajno smanjiti vrijeme obrade paketa, jer se čita samo prvih nekoliko bajtova. Stoga je na strani primaocu da identificira neispravne pakete i zatraži njihov ponovni prijenos. Međutim, moderno kablovski sistemi dovoljno pouzdan da je potreba za ponovnim prijenosom na mnogim mrežama minimalna. Međutim, niko nije imun od grešaka u slučaju oštećenja kabla, kvara mrežne ploče ili smetnji od eksternog elektromagnetnog izvora.
Prilikom prebacivanja s međumeđuspremom, komutator, kada primi paket, ne prosljeđuje ga dalje dok ga ne pročita u potpunosti, ili u svakom slučaju pročita sve informacije koje su mu potrebne. On ne samo da određuje adresu primaoca, već i provjerava kontrolnu sumu, odnosno može odsjeći neispravne pakete. Ovo vam omogućava da izolujete segment koji stvara greške. Stoga, baferirano prebacivanje naglašava pouzdanost u odnosu na brzinu.
Pored gornja dva, neki prekidači koriste hibridnu metodu. U normalnim uslovima, oni obavljaju end-to-end prebacivanje, ali prate broj grešaka provjerom kontrolne sume. Ako broj grešaka dostigne unaprijed određenu graničnu vrijednost, one prelaze u prekidački način rada sa međumeđu baferom. Kada se broj grešaka smanji na prihvatljivu razinu, one se vraćaju u end-to-end mod prebacivanja. Ova vrsta prebacivanja naziva se pragom ili adaptivnom komutacijom.
RISC I ASIC
Često se baferirani prekidači implementiraju pomoću standardnih RISC procesora. Jedna od prednosti ovog pristupa je da je relativno jeftin u poređenju sa ASIC prekidačima, ali nije baš dobar za specijalizovane aplikacije. Prebacivanje na ovakvim uređajima se vrši pomoću softvera, pa se njihova funkcionalnost može promijeniti nadogradnjom instaliranog softvera. Nedostatak je što su sporiji od prekidača baziranih na ASIC-u.
ASIC prekidači su dizajnirani za obavljanje specijaliziranih zadataka: sva njihova funkcionalnost je "hardverski vezana" za hardver. Postoji nedostatak ovog pristupa: kada je modernizacija neophodna, proizvođač je primoran da preradi strujno kolo. ASIC-ovi tipično pružaju end-to-end switching. ASIC switch fabric kreira namenske fizičke puteve između ulaznog i izlaznog porta, kao što je prikazano na .
HIGH-END SWITCH ARHITEKTURA
Prekidači visokog kvaliteta su generalno modularnog dizajna i mogu obavljati i komutaciju paketa i komutaciju ćelija. Moduli takvog sviča provode prebacivanje između mreža različitih tipova, uključujući Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI i ATM. Glavni prekidački mehanizam u takvim uređajima je ATM sklopna struktura. Razmotrit ćemo arhitekturu takvih uređaja koristeći Centillion 100 iz Bay Networksa kao primjer.
Prebacivanje se vrši pomoću sljedeće tri hardverske komponente (vidi sliku 2):
(1x1)
Slika 2.
U high-end prekidačima, komutacija ćelija se sve više koristi zbog svoje velika brzina i jednostavnost migracije na bankomat.
Svaki modul prekidača ima I/O portove, bafer memoriju i CellManager ASIC. Osim toga, svaki LAN modul također ima RISC procesor za prebacivanje okvira između lokalne luke i montažer/desambler paketa za pretvaranje okvira i ćelija jedne u druge. Svi moduli mogu nezavisno da se prebacuju između svojih portova, tako da se samo saobraćaj namenjen drugim modulima šalje preko backplane-a.
Svaki modul održava svoju tablicu adresa, a glavni upravljački procesor ih kombinuje u jednu zajedničku tabelu, tako da jedan modul može vidjeti mrežu kao cjelinu. Ako, na primjer, Ethernet modul primi paket, on određuje kome je paket adresiran. Ako je adresa u tablici lokalnih adresa, tada RISC procesor prebacuje paket između lokalnih portova. Ako je odredište na drugom modulu, tada asembler/rastavljač pretvara paket u ćelije. CellManager specificira odredišnu masku da identifikuje modul(e) i port(ove) kojima je namenjeno opterećenje ćelije. Svaki modul čiji je bit maske kartice postavljen u odredišnoj maski kopira ćeliju u lokalnu memoriju i prenosi podatke na odgovarajući izlazni port u skladu sa postavljenim bitovima maske porta.
IZGRADNJA VIRTUALNIH MREŽA
Pored poboljšanja performansi, prekidači vam omogućavaju da kreirate virtuelne mreže. Jedna od metoda za kreiranje virtuelne mreže je kreiranje domene emitovanja logičkim povezivanjem portova unutar fizičke infrastrukture komunikacionog uređaja (ovo može biti ili inteligentno čvorište - konfiguraciona komutacija ili komutacija - komutacija okvira). Na primjer, portovi s neparnim brojem na uređaju sa osam portova dodijeljeni su jednoj virtuelnoj mreži, a parni portovi drugoj. Kao rezultat toga, stanica u jednoj virtuelnoj mreži je izolirana od stanica u drugoj. Nedostatak ove metode virtuelnog umrežavanja je što sve stanice povezane na isti port moraju pripadati istoj virtuelnoj mreži.
Druga metoda za kreiranje virtuelne mreže zasniva se na MAC adresama povezanih uređaja. Ovim načinom organiziranja virtualne mreže svaki zaposlenik može se povezati, na primjer, sa svojim prenosivi računar na bilo koji port sviča i automatski će odrediti pripada li korisnik određenoj virtuelnoj mreži na osnovu MAC adrese. Ova metoda također omogućava korisnicima koji su povezani na isti komutacijski port da pripadaju različitim virtuelnim mrežama. Više o virtuelne mreže vidi članak A. Avduevskog "Takve stvarne virtuelne mreže" u martovskom izdanju LAN-a za ovu godinu.
TREĆI NIVO
Uz sve svoje prednosti, prekidači imaju jednu značajan nedostatak: Oni nisu u mogućnosti da zaštite mrežu od lavina emitovanja, a to dovodi do preopterećenja mreže i povećanog vremena odziva. Ruteri mogu nadgledati i filtrirati nepotreban saobraćaj, ali su za red veličine sporiji. Dakle, prema dokumentaciji Case Technologies, tipična performansa rutera je 10.000 paketa u sekundi, a to se ne može porediti sa svičom - 600.000 paketa u sekundi.
Kao rezultat toga, mnogi proizvođači su počeli ugrađivati funkcije rutiranja u prekidače. Kako bi se spriječilo značajno usporavanje prekidača, koriste se različite metode: na primjer, prebacivanje sloja 2 i prebacivanje sloja 3 implementira se direktno u hardver(v integrisana kola ASIC). Različiti proizvođači ovu tehnologiju nazivaju različito, ali cilj je isti: prekidač za usmjeravanje mora obavljati funkcije trećeg sloja istom brzinom kao i funkcije drugog sloja. Važan faktor je cijena takvog uređaja po portu: također bi trebala biti niska, poput prekidača (pogledajte članak Nicka Lippisa u sljedećem broju LAN magazina).
ZAKLJUČAK
Prekidači su i strukturno i funkcionalno vrlo raznoliki; u jednom malom članku nemoguće je pokriti sve njihove aspekte. U sljedećem tutorijalu pobliže ćemo pogledati prekidače bankomata.
Dmitry Ganzha je izvršni urednik LAN-a. Možete ga kontaktirati na: [email protected].
