6.5. Коммутаторы

Коммутатор {switch [свич], коммутирующий концентратор) — это многопортовое устройство, которое, так же как и мост, позволяет объединить несколько отдельных сегментов в одну сеть. ¹

Коммутаторы появились в ответ на растущие потребности в повышении пропускной способности связей высокопроизводительных серверов с сегментами рабочих станций. В отличие от мостов, коммутаторы позволяют осуществлять не последовательную, а параллельную обработку кадров, продвигая кадры сразу между всеми парами своих портов, что существенно увеличивает их производительность и пропускную способность.

Работа коммутатора может быть основана на использовании:

• коммутационной матрицы;

• общей шины;

• разделяемой памяти;

Коммутационная матрица обеспечивает передачу кадров между портами и работает по принципу коммутации каналов.

При получении кадра на какой-либо из портов несколько первых байтов кадра, содержащих адрес назначения, помещаются в буфер коммутатора для анализа. Получив адрес назначения, коммутатор, не дожидаясь получения оставшихся байтов кадра, решает, передавать ли кадр. Если в этом нет необходимости, то запись кадра в буфер прекращается и происходит очистка буфера. Если коммутатор решил передавать кадр, то он просматривает адресную таблицу, чтобы определить нужный порт-получатель, после этого обращается к коммутационной матрице для установки соединения с этим портом. После установки соединения начинается передача кадра.

Если нужный порт занят другим соединением, то полученный кадр записывается в буфер, где ожидает, пока можно будет установить требуемое соединение.

В случае коммутаторов с общей шиной порты связывает высокоскоростная шина, по которой и передаются кадры.

Передача происходит небольшими порциями, чтобы не забивать шину передачами только с одного порта, заставляя остальные порты находиться в очереди на передачу в течение неопределенного времени.

Использование для связи портов коммутатора разделяемой памяти основано на особой организации памяти коммутатора, где образовано несколько очередей данных для каждого из портов. При этом память поочередно соединяется с буферами портов для записи или чтения. Поступающие кадры записываются в буфер порта, откуда попадают в разделяемую память. Когда память соединиться с буфером порта назначения, тот считывает данные и пересылает их в сеть.

Источники:

1. Виснадул Б.Д., Лунин С.А., Сидоров С.В., Чумаченко П.Ю. Основы компьютерных сетей: учеб. пособие / Под ред. Л. Г. Гагариной. М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2007. - 272 е.: ил. - (Профессиональное образование). (стр. 21-29)

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные функции сетевых адаптеров.

2. Какую функцию выполняет порт расширения в стековых концентраторах?

3. Должен ли мост иметь адресную таблицу? Почему?

4. Назовите архитектуры, лежащие в основе работы коммутаторов.

7. Низкоскоростные стандарты построения локальных сетей (до 10 Мбит/с)

Технология Ethernet «появилась на свет» в компании Xerox, Token Ring - в компании IBM. Для стандартизации технологий LAN в 1980 году в институте IEEE был организован комитет 802 по стандартизации. Результатом работы комитета IEEE 802 стало принятие семейства стандартов IEEE 802.x, содержащих рекомендации по проектированию нижних уровней локальных сетей.

Стандарты IEEE 802 описывают функции, которые можно отнести к функциям физического и канального уровней модели OSI.

Стандарты рабочей группы 802.1 описывают наиболее высокоуровневые функции локальных сетей:

• даются общие определения локальных сетей и их свойств,

• показана связь трех уровней модели IEEE 802 с моделью OSI.

• описывают взаимодействие различных технологий,

• стандарты по построению более сложных сетей па основе базовых топологий - стандарты межсетевого взаимодействия.

Каждая из рабочих групп 802.3, 802.4, 802.5 и т. д. ответственна за стандартизацию конкретной технологии:

• группа 802.3 - технологией Ethernet,

• группа 802.4 — технологией ArcNet,

• группа 802.5 — технологией Token Ring,

• группа 802.11 — технологией беспроводных локальных сетей.

Стандарты этих рабочих групп описывают как физический уровень, так и канальный уровень конкретной технологии.