Лекции / 6. Лекция № 6- Технология Ethernet
.pdf
Коммутирующая матрица |
18 |
|
Одним из основных компонентов коммутационного оборудования является коммутирующая матрица (switch fabric), соединяющая множество входов со множеством выходов.
Функции коммутирующей матрицы:
-передает трафик с одного порта матрицы на другой; - обеспечивает качество обслуживания (QoS); обеспечивает отказоустойчивость.
Производительность коммутирующей матрицы (switch capacity)
определяется как общая полоса пропускания (bandwidth), обеспечивающая коммутацию без отбрасывания пакетов трафика любого типа (одноадресного, многоадресного, широковещательного).
Неблокирующей коммутирующей матрицей (non-blocking switch fabric)
является такая матрица, у которой производительность и QoS не зависят от типа трафика, коммутируемого через нее, и производительность, Мбит/с равна сумме скоростей всех портов.
Производительность коммутационной 
19 
матрицы
где N - количество портов; - максимальная производительность протокола, поддерживаемого i-м портом коммутатора. Множитель 2 учитывает дуплексный режим работы. Например, производительность коммутатора с 24 портами 10/100 Мбит/с и 2 портами 1 Гбит/с вычисляется следующим образом:
Архитектура на основе коммутационной 20 матрицы
Контроллер
матрицы
Управление
Подключение
портов
Входные проты |
Выходные проты |
Архитектура на основе коммутационной матрицы NxN, соединяет N входных портов с N выходными портами в виде матрицы. В местах пересечения проводников, соединяющие входы и выходы, находятся коммутирующие устройства, которыми управляет специальный контроллер. В каждый момент времени контроллер анализирует адресную информацию и сообщает коммутирующим устройствам какой вход должен быть подключен к какому выходу.
Коммутатор с входными очередями |
21 |
|
(Input-Queued Switch)
Коммутационная
матрица
Вход 1 |
|
|
|
|
N |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N
Вход N |
|
N |
|
|
|
||
|
|
N
Арбитр
Выход 1
. . .
Выход N
Буфер каждого входного порта организована в виде очереди типа FIFO . Одной из проблем этой коммутационной матрицы является блокировка первым в очереди (Head-Of- Line blocking - HOL). т.е. когда коммутатор пытается одновременно передать пакеты из нескольких входных очередей на один выходной порт. При этом пакеты, находящиеся в начале этих очередей, блокируют все остальные пакеты, находящиеся за ними.
Коммутатор с выходными очередями 
22 
(Output-Queued Switch)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коммутационная |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
матрица |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Вход 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
Выход 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
.. . |
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вход N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
Выход N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Арбитр
Пакеты буферизируются только на выходных портах после завершения процесса коммутации. В этом случае удается избежать проблемы, связанной с блокированием очередей HOL. Выходной буфер каждого порта требует большего
объема памяти по сравнению с входным буфером.
Коммутаторы с комбинированными 24 входными и выходными очередями
Вход 1
Коммутационная матрица с удвоенной скоростью
. . .
N очередей
. . . |
|
|
|
|
. . |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выход 1
Вход N
Выход N
. . .
N очередей
Арбитраж
Память каждого из входных портов организована в виде N виртуальных входных очередей типа FIFO, по одной для каждого выходного порта. Каждый из N выходных портов также содержит очередь типа FIFO, которая используется для буферизации пакетов, ожидающих
передачи через него.
Обслуживание строго по приоритету (SP)
25 
26
Метод обслуживания WRR
28
Метод обслуживания WRR + SP
Сеть с разнородными соединениями 
15 
А |
Оптика В |
Медь |
WAP |
|
|
|
Беспроводная |
|
|
|
точка доступа |
Медь |
|
|
|
|
|
|
Радиоканалы |
Медь |
Узел В |
|
|
|
Узел А |
Для каждого соединения формируется свой кадр специфического формата.
Пакет, подготовленный Узлом А, инкапсулируется в кадр локальной сети, который передается
в маршрутизатор А. Маршрутизатор декапсулирует пакет из принятого кадра, определяет на какой выходной интерфейс передать пакет, затем формирует новый кадр для передачи по оптической среде. Маршрутизатор В декапсулирует пакет из принятого кадра, определяет на какой выходной интерфейс передать пакет, затем формирует новый кадр для передачи по медной среде последовательного соединения «точка-точка». Беспроводная точка доступа
WAP, в свою очередь, формирует свой кадр для передачи данных по радиоканалу на
конечный Узел В.