Принцип роботи комутатора.

Принцип роботи комутатора.

Режими комутації

Існує три способи комутації. Кожен із них — це комбінація таких параметрів, як час очікування та надійність передачі.

  1. З проміжним зберіганням (Store and Forward). Комутатор читає всю інформацію в кадрі, перевіряє його на відсутність помилок, вибирає порт комутації і після цього надсилає до нього кадр.
  2. Наскрізний (cut-through). Комутатор зчитує в кадрі тільки адресу призначення і виконує комутацію. Цей режим зменшує затримки передачі, але в ньому немає методу виявлення помилок.
  3. Безфрагментний (fragment-free) або гібридний. Цей режим є модифікацією наскрізного режиму. Передача здійснюється після фільтрації фрагментів колізій (перші 64 байти кадру аналізуються на наявність помилки та за її відсутності кадр обробляється в наскрізному режимі).

Затримка, пов'язана з «прийняттям комутатором рішення», додається до часу, який потрібно кадру для входу на порт комутатора і виходу з нього, і разом з ним визначає загальну затримку комутатора.

Симетрична та асиметрична комутація

Властивість симетрії при комутації дозволяє дати характеристику комутатора з точки зору ширини смуги пропускання для кожного його порту . Симетричний комутатор забезпечує комутовані з'єднання між портами з однаковою шириною смуги пропускання, наприклад, коли всі порти мають ширину пропускання 10 Мб/с або 100 Мб/с .

Асиметричний комутатор забезпечує комутовані з'єднання між портами з різною шириною смуги пропускання, наприклад, у випадках комбінації портів із шириною смуги пропускання 10 Мб/с або 100 Мб/с та 1000 Мб /с.

Асиметрична комутація використовується у разі наявності великих мережевих потоків типу клієнт-сервер, коли численні користувачі обмінюються інформацією з сервером одночасно, що вимагає більшої ширини пропускання для того порту комутатора, до якого приєднано сервер, з метою запобігання переповненню на цьому порті. Для того, щоб направити потік даних з порту 100 Мб/с на порт 10 Мб/с без небезпеки переповнення на останньому, асиметричний комутатор повинен мати буфер пам'яті.

Асиметричний комутатор також необхідний для забезпечення більшої ширини смуги пропускання каналів між комутаторами, що здійснюються через вертикальні крос-з'єднання, або каналів між сегментами магістралі.

Буфер пам'яті

Для тимчасового зберігання кадрів і подальшого їх відправлення на потрібну адресу комутатор може використовувати буферизацію. Буферизація може бути використана в тому випадку, коли порт пункту призначення зайнятий. Буфером називається область пам'яті, в якій комутатор зберігає дані, що передаються.

Буфер пам'яті може використовувати два методи зберігання та відправлення кадрів: буферизація по портах і буферизація із загальною пам'яттю. При буферизації по портах пакети зберігаються в чергах (queue), які пов'язані з окремими вхідними портами. Пакет передається на вихідний порт тільки тоді, коли всі кадри, що були попереду в черзі, були успішно передані. При цьому можлива ситуація, коли один кадр затримує всю чергу через зайнятість порту його пункту призначення. Ця затримка може відбуватися навіть у тому випадку, коли інші кадри можуть бути передані на відкриті порти пунктів призначення.

При буферизації в спільній пам'яті всі кадри зберігаються в загальному буфері пам'яті, який використовується всіма портами комутатора. Кількість пам'яті, що відводиться порту, визначається необхідною кількістю. Такий метод називається динамічним розподілом буферної пам'яті. Після цього кадри, що знаходилися в буфері, динамічно розподіляються вихідним портам. Це дозволяє отримати кадр на одному порті та відправити його з іншого порту, не встановлюючи його в чергу.

Коммутатор підтримує карту портів, до яких потрібно надіслати кадри . Очищення цієї карти відбувається лише після того, як кадр успішно відправлено.

Оскільки пам'ять буфера є загальною, розмір кадру обмежується всім розміром буфера, а не часткою, призначеною для конкретного порту. Це означає, що великі кадри можуть бути передані з меншими втратами, що особливо важливо при асиметричній комутації, тобто коли порт із шириною смуги пропускання 100 Мб/с повинен відправляти пакети на порт 10 Мб/с.