Klase Ethernet prekidača. Poređenje mrežnih uređaja

Ključne karakteristike prekidača

Performanse prekidača su ono što mrežni integratori i administratori očekuju od ovog uređaja na prvom mjestu.

Glavni pokazatelji prekidača koji karakteriziraju njegove performanse su:

  1. brzina filtriranja okvira;
  2. brzina promocije okvira;
  3. ukupna propusnost;
  4. kašnjenje prijenosa okvira.

Brzina filtriranja

Prijem okvira u njegovom baferu;

Pregled tabele adresa kako bi se izabrala odredišni port za okvir;

Uništavanje okvira jer njegov odredišni i izvorni port pripadaju istom logičkom segmentu.

Brzina filtriranja gotovo svih prekidača je neblokirajuća - prekidač ima vremena da ispusti okvire brzinom njihovog dolaska.

Brzina prosljeđivanja određuje brzinu kojom prekidač izvodi sljedeće korake obrade okvira:

Prijem okvira u njegovom baferu;

traženje adresne tablice 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. Podrazumevano, ovo su okviri Ethernet protokola minimalne dužine (64 bajta bez preambule). Takvi okviri stvaraju najteži način rada za prekidač.

Bandwidth switch se mijenja količinom korisničkih podataka (u megabitima u sekundi) koji se prenose u jedinici vremena kroz njegove portove.

Maksimalna vrijednost propusnosti prekidača se uvijek postiže na okvirima maksimalne dužine. Stoga, prekidač može biti blokiran za okvire minimalne dužine, ali i dalje ima vrlo dobre performanse protoka.

Frame Delay se mjeri kao vrijeme proteklo od trenutka kada prvi bajt okvira stigne na ulazni port prekidača do trenutka kada se ovaj bajt pojavi na njegovom izlaznom portu.

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 5 do 40 µs, a kod puferiranja punog okvira - od 50 do 200 µs (za okvire minimalne dužine).

On-the-fly i potpuno baferovano prebacivanje

Tokom prebacivanja u hodu, dio okvira koji sadrži adresu primaoca se prima u ulazni bafer, donosi se odluka o filtriranju ili ponovnom prijenosu okvira na drugi port, a ako je izlazni port slobodan, okvir je odmah se prenosi dok ostatak nastavlja da ulazi u ulazni bafer. Ako je izlazni port zauzet, tada je okvir potpuno baferovan u ulazni bafer porta za prijem. Nedostaci ove metode uključuju činjenicu da komutator propušta pogrešne okvire za prijenos, jer kada je moguće analizirati kraj okvira, njegov početak će se već prenijeti u drugu podmrežu. A to dovodi do gubitka korisnog vremena mreže.


Puno baferovanje primljenih paketa, naravno, unosi veliko kašnjenje u prenosu podataka, ali svič ima mogućnost da u potpunosti analizira i, ako je potrebno, konvertuje primljeni paket.

Tabela 6.1 navodi karakteristike prekidača kada rade u dva načina rada.

Tabela 6.1 Uporedne karakteristike prekidača pri radu u različitim režimima

Iako svi prekidači imaju mnogo toga zajedničkog, ima smisla podijeliti ih u dvije klase dizajnirane za rješavanje različitih problema.

Prekidači radnih grupa

Prekidači radne grupe pružaju namjenski propusni opseg pri povezivanju bilo kojeg para čvorova povezanih na portove komutatora. Ako portovi imaju istu brzinu, primalac paketa mora biti slobodan da izbjegne blokiranje.

Podržavajući najmanje onoliko adresa po portu koliko može biti prisutno u segmentu, komutator pruža 10 Mbps namjenskog propusnog opsega po portu. Svaki komutacijski port je povezan s jedinstvenom adresom Ethernet uređaja spojenog na taj port.

Fizička tačka-točka veza između prekidača radne grupe i 10Base-T čvorova se obično ostvaruje neoklopljenim kablom upredene parice, a oprema kompatibilna sa 10Base-T je instalirana na mrežnim čvorovima.

Prekidači radne grupe mogu raditi na 10 ili 100 Mbps za različite portove. Ova funkcija smanjuje nivo blokiranja pri pokušaju uspostavljanja višestrukih 10 Mbps klijentskih veza na istom portu velike brzine. U klijent-server radnim grupama, više klijenata od 10 Mbps može pristupiti serveru spojenom na port od 100 Mbps. U primeru prikazanom na slici 8, tri 10 Mbps čvora pristupaju serveru u isto vreme na portu od 100 Mbps. Od 100 Mbps propusnog opsega dostupnog za pristup serveru, koristi se 30 Mbps, a 70 Mbps je dostupno za istovremeno povezivanje još sedam uređaja od 10 Mbps na server preko virtuelnih kola.

Podrška za više brzina je također korisna za grupisanje Ethernet prekidača koji koriste 100 Mbps Fast Ethernet (100Base-T) čvorišta kao lokalne okosnice. U konfiguraciji prikazanoj na slici 9, prekidači od 10 Mbps i 100 Mbps su povezani na čvorište od 100 Mbps. Lokalni saobraćaj ostaje unutar radne grupe, a ostatak saobraćaja se šalje u mrežu preko 100 Mbps Ethernet čvorišta.

Za povezivanje sa repetitorom od 10 ili 100 Mbps, komutator mora imati port sposoban za rukovanje velikim brojem Ethernet adresa.

Glavna prednost preklopnika radne grupe je visoka performansa mreže na nivou radne grupe pružajući svakom korisniku namjenski propusni opseg kanala (10 Mbps). Osim toga, prekidači smanjuju (do nule) broj kolizija - za razliku od dolje opisanih prekidača okosnica, prekidači radne grupe neće prenositi fragmente kolizije primaocima. Prekidači radne grupe vam omogućavaju da u potpunosti sačuvate mrežnu infrastrukturu sa strane klijenta, uključujući programe, mrežne adaptere, kablove. Danas su svičevi radnih grupa po portu uporedivi sa upravljanim portovima čvorišta.

Backbone prekidači

Glavni prekidači pružaju vezu srednje brzine između para neaktivnih Ethernet segmenata. Ako su brzine porta za pošiljaoca i primaoca iste, odredišni segment mora biti slobodan kako bi se izbjeglo blokiranje.

Na nivou radne grupe, svaki čvor dijeli propusni opseg od 10 Mbps sa drugim čvorovima u istom segmentu. Paket koji je određen izvan ove grupe će biti proslijeđen od strane glavnog prekidača kao što je prikazano na slici 10. Backbone switch omogućava istovremeni prijenos paketa medijskom brzinom između bilo kojeg para njegovih portova. Kao i svičevi radne grupe, glavni prekidači mogu podržavati različite brzine za svoje portove. Backbone prekidači mogu raditi sa 10Base-T segmentima i segmentima na bazi koaksijalnog kabla. U većini slučajeva, glavni prekidači pružaju lakši i efikasniji način za poboljšanje performansi mreže od rutera i mostova.

Glavni nedostatak pri radu sa glavnim prekidačima je to što na nivou radne grupe korisnici rade sa zajedničkim okruženjem ako su povezani na segmente organizovane na osnovu repetitora ili koaksijalnog kabla. Štaviše, vrijeme odgovora na nivou radne grupe može biti prilično dugo. Za razliku od hostova povezanih na komutacijske portove, hostovima na 10Base-T ili koaksijalnim segmentima nije zagarantovana propusnost od 10 Mbps i često moraju čekati dok drugi hostovi ne završe sa slanjem svojih paketa. Na nivou radne grupe, kolizije su i dalje sačuvane, a fragmenti paketa sa greškama biće prosleđeni svim mrežama koje su povezane na okosnicu. Ovi nedostaci se mogu izbjeći ako se prekidači koriste na nivou radne grupe umjesto 10Base-T čvorišta. U većini aplikacija sa intenzivnim korištenjem resursa, komutator od 100 Mbps može djelovati kao okosnica velike brzine za komutatore radne grupe sa 10 i 100 Mbps portovima, 100 Mbps hubovima i serverima koji imaju instalirane Ethernet adaptere od 100 Mbps.

Poređenje karakteristika

Glavna svojstva Ethernet prekidača prikazana su u tabeli:

Prednosti Ethernet prekidača

Glavne prednosti korištenja Ethernet prekidača su navedene u nastavku:
Povećajte produktivnost brzim vezama između Ethernet segmenata (prekidači za okosnicu) ili mrežnih čvorova (sklopci radne grupe). Za razliku od dijeljenog Ethernet okruženja, svičevi omogućavaju povećanje integriranih performansi kako se korisnici ili segmenti dodaju u mrežu.
Smanjene kolizije, posebno kada je svaki korisnik povezan na drugi port prekidača.
Minimizirajte troškove migracije sa zajedničkog na komutirano okruženje zadržavanjem postojeće Ethernet infrastrukture od 10 Mbps (kablovi, adapteri, softver).
Povećajte sigurnost prosljeđivanjem paketa samo na port na koji je odredište povezano.
Niska i predvidljiva latencija zbog činjenice da opseg dijeli mali broj korisnika (idealno jedan).

Poređenje mrežnih uređaja

Ponavljači

Ethernet repetitori, u kontekstu 10Base-T mreža koje se često nazivaju čvorištima ili čvorištima, rade u skladu sa IEEE 802.3 standardom. Repetitor jednostavno prosljeđuje primljene pakete na sve svoje portove, bez obzira na odredište.

Iako svi uređaji povezani na Ethernet repetitor (uključujući druge repetitore) "vide" sav mrežni promet, samo čvor kojem je adresiran trebao bi primiti paket. Svi ostali čvorovi bi trebali zanemariti ovaj paket. neki mrežni uređaji (na primjer, analizatori protokola) rade na osnovu toga da je mrežni medij (kao što je Ethernet) javan i analiziraju sav mrežni promet. Za neka okruženja, međutim, mogućnost svakog čvora da vidi sve pakete je neprihvatljiva iz sigurnosnih razloga.

Sa tačke gledišta performansi, repetitori jednostavno prenose pakete koristeći čitav opseg veze. Kašnjenje koje uvodi repetitor je vrlo malo (u skladu sa IEEE 802.3 - manje od 3 mikrosekunde). Mreže koje sadrže repetitore imaju propusni opseg od 10 Mbps poput segmenta koaksijalnog kabla i transparentne su za većinu mrežnih protokola kao što su TCP/IP i IPX.

Mostovi

Mostovi rade u skladu sa IEEE 802.1d standardom. Kao i Ethernet svičevi, mostovi su nezavisni od protokola i prosljeđuju pakete na port na koji je odredište povezano. Međutim, za razliku od većine Ethernet prekidača, mostovi ne prosljeđuju fragmente paketa u slučaju sudara ili paketa grešaka jer su svi paketi baferirani prije nego što se proslijede na odredišni port. Baferovanje paketa (spremi-i-prosledi) uvodi kašnjenje u poređenju sa prebacivanjem u letu. Mostovi mogu pružiti performanse jednake propusnosti medija, ali unutrašnje blokiranje ih donekle usporava.

Ruteri

Rad rutera zavisi od mrežnih protokola i određen je informacijama u vezi sa protokolom koje se prenose u paketu. Kao i mostovi, ruteri ne prosleđuju fragmente paketa do odredišta kada dođe do kolizije. Ruteri pohranjuju cijeli paket u svoju memoriju prije nego što ga proslijede na odredište, stoga se pri korištenju rutera paketi prenose sa zakašnjenjem. Ruteri mogu da obezbede propusni opseg jednak propusnom opsegu veze, ali ih karakteriše prisustvo internog blokiranja. Za razliku od repetitora, mostova i prekidača, ruteri modificiraju sve prenesene pakete.

Sažetak

Glavne razlike između mrežnih uređaja prikazane su u tabeli 2.

performanse, su:
  • brzina filtriranja okvira;
  • brzina promocije okvira;
  • propusnost;
  • kašnjenje prenosa okvir.

Osim toga, postoji nekoliko karakteristika prekidača koje imaju najveći utjecaj na ove karakteristike performansi. To uključuje:

  • tip komutacije;
  • veličina bafera okvira;
  • performanse komutacione matrice;
  • performanse procesora ili procesora;
  • veličina preklopne tablice.

Brzina filtriranja i brzina napredovanja kadrova

Brzina filtriranja i napredovanje okvira su dvije glavne karakteristike performansi prekidača. Ove karakteristike su integralni indikatori i ne zavise od toga kako je prekidač tehnički implementiran.

Brzina filtriranja

  • primanje okvira u njegov bafer;
  • odbacivanje okvira ako se u njemu pronađe greška (kontrolna suma se ne poklapa, ili je okvir manji od 64 bajta ili veći od 1518 bajtova);
  • ispuštanje okvira kako bi se izbjegle petlje u mreži;
  • ispuštanje okvira u skladu sa filterima konfigurisanim na portu;
  • gledanje preklopne tablice da potražite odredišni port na osnovu odredišne ​​MAC adrese okvira i odbacite okvir ako su izvor i odredište okvira povezani na isti port.

Brzina filtriranja gotovo svih prekidača je neblokirajuća - prekidač uspijeva ispustiti okvire brzinom njihovog dolaska.

Brzina prosljeđivanja određuje brzinu kojom prekidač izvodi sljedeće korake obrade okvira:

  • primanje okvira u njegov bafer;
  • gledanje preklopne tablice kako bi se pronašao odredišni port na osnovu MAC adrese primaoca okvira;
  • prijenos okvira u mrežu preko pronađenog softvera preklopni sto odredišna luka.

I brzina filtracije i brzina napredovanja obično se mjere u frejmovima u sekundi. Ako karakteristike komutatora ne određuju za koji protokol i za koju veličinu okvira su date vrijednosti ​​brzina filtriranja i prosljeđivanja, tada se po defaultu smatra da su ti indikatori dati za Ethernet protokol i okvire minimalna veličina, odnosno okviri dužine 64 bajta (bez preambule) sa podatkovnim poljem od 46 bajtova. Upotreba okvira minimalne dužine kao glavnog pokazatelja brzine obrade komutatorom objašnjava se činjenicom da takvi okviri uvijek stvaraju najteži način rada komutatora 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.

Prebacite propusni opseg (propusnost) mjeri se količinom korisničkih podataka (u megabitima ili gigabitima u sekundi) koji se prenose po jedinici vremena kroz njegove portove. Budući da komutator radi na sloju veze, za njega su korisnički podaci podaci koji se prenose u podatkovno polje okvira protokola sloja veze - Ethernet, Fast Ethernet itd. Maksimalna vrijednost propusnosti komutatora je uvijek dostignuta. na okvirima maksimalne dužine, od kada je u ovom slučaju udio režijskih troškova za okvirne troškove mnogo manji nego za okvire minimalne dužine, a vrijeme za komutaciju da izvrši operacije obrade okvira po jednom bajtu korisničke informacije je znatno manje. Stoga, prekidač može biti blokiran za minimalnu dužinu okvira, ali i dalje ima vrlo dobre performanse protoka.

Kašnjenje prijenosa okvira (kašnjenje naprijed) se mjeri kao vrijeme proteklo od trenutka kada prvi bajt okvira stigne na ulazni port prekidača do trenutka kada se ovaj bajt pojavi na njegovom izlaznom portu. Kašnjenje je zbir vremena provedenog u baferovanju bajtova okvira, kao i vremena provedenog na obradu okvira od strane prekidača, odnosno gledanje preklopne tablice, donošenje odluke o prosljeđivanju i dobivanje pristupa okruženju izlaznog porta.

Količina kašnjenja koju uvodi prekidač zavisi od načina prebacivanja koji se koristi u njemu. Ako se prebacivanje vrši bez baferovanja, onda su kašnjenja obično mala i kreću se od 5 do 40 µs, a sa puferovanjem punog okvira - od 50 do 200 µs (za okvire minimalne dužine).

Veličina stola za prebacivanje

Maksimalni kapacitet preklopne tablice definira maksimalan broj MAC adresa na kojima komutator može raditi u isto vrijeme. AT preklopni sto za svaki port se mogu pohraniti i dinamički naučene MAC adrese i statičke MAC adrese koje je kreirao administrator mreže.

Vrijednost maksimalnog broja MAC adresa koje se mogu pohraniti preklopni sto, ovisi o primjeni prekidača. D-Link prekidači za radne grupe i male kancelarije obično podržavaju tabelu MAC adresa od 1K do 8K. Prekidači velikih radnih grupa podržavaju tabele MAC adresa od 8K do 16K, a mrežni mrežni prekidači obično podržavaju 16K do 64K adresa ili više.

Nedovoljan kapacitet preklopne tablice može uzrokovati usporavanje prekidača i začepljenje mreže viškom prometa. Ako je komutirajuća tablica puna i port naiđe na novu izvornu MAC adresu u dolaznom okviru, komutator neće moći to tablično. U ovom slučaju, okvir odgovora na ovu MAC adresu će biti poslan kroz sve portove (osim izvornog porta), tj. će izazvati poplave.

Veličina bafera okvira

Da bi se obezbedilo privremeno skladištenje okvira u slučajevima kada se ne mogu odmah preneti na izlazni port, svičevi su, u zavisnosti od implementirane arhitekture, opremljeni baferima na ulaznim, izlaznim portovima ili zajedničkim baferom za sve portove. Veličina bafera utiče i na kašnjenje kadra i na stopu gubitka paketa. Stoga, što je veća količina memorije bafera, manja je vjerovatnoća da će izgubiti okvire.

Tipično, prekidači dizajnirani da rade u kritičnim dijelovima mreže imaju međuspremnu memoriju od nekoliko desetina ili stotina kilobajta po portu. Međuspremnik zajednički za sve portove obično je veličine nekoliko megabajta.

Tema gigabitnog pristupa postaje sve aktuelnija, posebno sada, kada konkurencija raste, ARPU pada, a tarife od čak 100 Mbps više ne iznenađuju. Dugo smo razmatrali pitanje prelaska na gigabitni pristup. Odbija cijena opreme i komercijalna izvodljivost. Ali konkurenti ne spavaju, a kada je čak i Rostelecom počeo da daje tarife veće od 100 Mbps, shvatili smo da ne možemo više da čekamo. Osim toga, cijena gigabitnog porta je značajno pala i postalo je jednostavno neisplativo instalirati FastEthernet switch, koji će se za par godina ipak morati mijenjati u gigabitni. Stoga su počeli birati gigabitni prekidač za korištenje na razini pristupa.

Pregledali smo različite modele gigabitnih prekidača i odlučili se na dva koja su po parametrima najpogodnija, a ujedno ispunjavaju naša budžetska očekivanja. To su Dlink DGS-1210-28ME i .

Okvir


Telo SNR-a je napravljeno od debelog, izdržljivog metala, što ga čini težim od "konkurenta". D-link je napravljen od tankog čelika, što mu daje uštedu na težini. Međutim, čini ga podložnijim vanjskim utjecajima zbog manje čvrstoće.

D-link je kompaktniji: njegova dubina je 14 cm, dok je SNR 23 cm.SNR konektor za napajanje nalazi se na prednjoj strani, što nesumnjivo olakšava instalaciju.

Napajanja


D-link napajanje


SNR napajanje

Unatoč činjenici da su izvori napajanja vrlo slični, ipak smo pronašli razlike. D-link napajanje je napravljeno ekonomično, možda čak i previše - nema lakiranja na ploči, minimalna je zaštita od buke na ulazu i izlazu. Kao rezultat toga, prema Dlinku, postoji bojazan da će ove nijanse uticati na osjetljivost prekidača na udare struje i rad u promjenjivoj vlažnosti i u prašnjavim uvjetima.

Razvodna ploča





Obje ploče su uredno izrađene, nema zamjerki na ugradnju, međutim, SNR ima bolji tekstolit, a ploča je napravljena tehnologijom bezolovnog lemljenja. Ovdje se, naravno, ne radi o činjenici da SNR sadrži manje olova (nego što nikoga u Rusiji ne možete uplašiti), već da se ovi prekidači proizvode na modernijoj liniji.

Osim toga, opet, kao iu slučaju napajanja, D-link je sačuvao na laku. SNR ima premaz laka na ploči.

Očigledno, podrazumijeva se da bi radni uvjeti D-link pristupnih prekidača trebali biti a priori odlični - čisto, suho, hladno.. pa, kao i svi ostali. ;)

Hlađenje

Oba prekidača imaju pasivni sistem hlađenja. D-link ima veće radijatore i to je definitivan plus. Međutim, SNR ima slobodan prostor između ploče i zadnjeg zida, što ima pozitivan učinak na rasipanje topline. Dodatna nijansa je prisustvo ploča za uklanjanje topline koje se nalaze ispod čipa, koje odvode toplinu u kućište prekidača.

Napravili smo mali test - izmjerili smo temperaturu hladnjaka na čipu u normalnim uvjetima:

  • Prekidač se postavlja na sto na sobnoj temperaturi 22C,
  • Instalirana 2 SFP modula,
  • Čekamo 8-10 minuta.

Rezultati testa su bili iznenađujući – D-link se zagrejao na 72C, dok je SNR dostigao samo 63C. Šta će biti sa D-linkom u čvrsto upakovanoj kutiji na letnjim vrućinama, bolje je ne razmišljati.



Temperatura na D-linku 72 stepena



Na SNR 61 C let je normalan

gromobranska zaštita

Prekidači su opremljeni raznim sistemima zaštite od groma. D-link koristi gasne odvodnike. SNR ima varistore. Svaki od njih ima svoje prednosti i nedostatke. Međutim, vrijeme odziva varistora je bolje, a to pruža bolju zaštitu za sam prekidač i pretplatničke uređaje koji su na njega povezani.

Sažetak

Od D-linka se osjeća ekonomičnost na svim komponentama - na napajanju, ploči, kućištu. Stoga, u ovom slučaju, to odaje utisak poželjnijeg proizvoda za nas.

Ovaj LAN je izgrađen na prekidačima, tako da ovo poglavlje pokriva ključne karakteristike performansi svičeva.

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 imaju najveći utjecaj na ove 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 komutatora ne određuju za koji protokol i za koju veličinu okvira su date vrijednosti ​​brzina filtriranja i prosljeđivanja, tada se po defaultu smatra da su ti indikatori dati za Ethernet protokol i okvire minimalna veličina, odnosno okviri dužine 64 bajta (bez preambule), sa podatkovnim poljem od 46 bajtova. Ako su stope date za određeni protokol, kao što je Token Ring ili FDDI, onda se daju i za okvire minimalne dužine tog protokola (na primjer, 29-bajtne okvire za FDDI protokol).

Upotreba okvira minimalne dužine kao glavnog pokazatelja brzine prekidača objašnjava se činjenicom da takvi okviri uvijek stvaraju najteži način rada za prekidač u odnosu na okvire različitog 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 na maksimalnoj vrijednosti, što je od velike važnosti kada se reklamira komutator.

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 podaci koji se prenose u podatkovno polje okvira protokola sloja veze - Ethernet, Token Ring, FDDI itd. Maksimalna vrijednost propusnosti komutatora se uvijek postiže na okvirima maksimalne dužine, budući da je u ovom slučaju udio režijskih troškova za informacije o prekoračenju okvira mnogo manji nego za okvire minimalne dužine, a vrijeme za obavljanje okvira preklopnikom operacija obrade po jednom bajtu korisničkih informacija je značajna.manji.

Ovisnost propusnosti komutatora od veličine odaslanih okvira dobro je ilustrovana primjerom Ethernet protokola, za koji se pri prijenosu okvira minimalne dužine postiže brzina prijenosa od 14880 sličica u sekundi i propusnost od 5,48 Mbps. , a pri prijenosu okvira maksimalne dužine, brzina prijenosa od 812 sličica u sekundi i propusni opseg od 9,74 Mbps. 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 višeportni uređaj, stoga je uobičajeno da daje sve gore navedene karakteristike (osim kašnjenja prijenosa okvira) u dvije verzije. Prva opcija je ukupna performansa sviča uz istovremeni prijenos saobraćaja kroz sve njegove portove, druga opcija je performanse po jednom portu.

Budući da uz istovremeni prijenos prometa preko više luka postoji ogroman broj opcija prometa koje se razlikuju po veličini okvira u streamu, distribuciji prosječnog intenziteta tokova okvira između odredišnih luka, koeficijentima varijacije intenziteta tokovi okvira itd. itd., onda je prilikom poređenja prekidača u pogledu performansi potrebno uzeti u obzir za koju varijantu saobraćaja su dobijeni objavljeni podaci o performansama.

Procijenite potrebne ukupne performanse prekidača.

U idealnom slučaju, prekidač instaliran u mreži prenosi okvire između čvorova povezanih na njegove portove brzinom kojom čvorovi generišu 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 je i dalje praksa kada se komutator postavi u realnu mrežu, pa se mere kašnjenja koja unosi i broj izgubljenih okvira.

Pored propusnosti pojedinačnih elemenata prekidača, kao što su procesori portova ili zajednička magistrala, na performanse komutatora utiču parametri kao što su veličina tabele adresa i veličina zajedničkog bafera ili pojedinačnih bafera portova.

Veličina tabele adresa.

Maksimalni kapacitet adresne tablice određuje maksimalan broj MAC adresa koje komutator može rukovati u isto vrijeme. Budući da svičevi najčešće koriste namjensku procesorsku jedinicu s vlastitom memorijom za pohranu instance tablice adresa za obavljanje operacija svakog porta, veličina tablice adresa za komutatore 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 skupove adresa koje je nedavno koristio.

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 moraju podržavati nekoliko stotina adresa, a mrežni prekidači okosnice do nekoliko hiljada, obično 4K do 8K 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, mora izbaciti bilo koju staru adresu iz tabele i postaviti novu na njeno 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 stvoriti nepotreban rad 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. U ruterima se ova tehnika koristi već duže vrijeme, omogućavajući vam da smanjite veličinu adresnih tablica u mrežama organiziranim prema hijerarhijskom principu.

Prenos okvira do magistralnog porta zasniva se na činjenici da je ovaj port povezan sa uzvodnim prekidačem, koji ima dovoljan kapacitet adresne tabele i zna gde da pošalje bilo koji okvir. Primjer uspješnog prijenosa okvira korištenjem trunk porta prikazan je na slici 4.1. Prekidač najvišeg nivoa ima informacije o svim mrežnim čvorovima, tako da okvir sa odredišnom MAC3 adresom, koji mu se prenosi preko trunk porta, prenosi preko porta 2 do komutatora na koji je povezan čvor sa MAC3 adresom.

Slika 4.1 – Korišćenje trunk porta za isporuku okvira sa nepoznatim odredištem

Iako će metoda trunk porta djelotvorno raditi u mnogim slučajevima, moguće je zamisliti situacije u kojima će okviri jednostavno biti izgubljeni. Jedna takva situacija je prikazana na slici 4.2. Prekidač nižeg sloja je uklonio MAC8 adresu koja je povezana na njegov port 4 iz svoje adresne tablice kako bi napravio mjesta za novu MAC3 adresu. Kada okvir stigne sa MAC8 odredišnom adresom, komutator ga prosljeđuje na trunk port 5, kroz koji okvir ulazi u komutator višeg nivoa. Ovaj prekidač iz svoje adresne tabele vidi da MAC8 adresa pripada njegovom portu 1, preko kojeg je ušao u komutator. Stoga se okvir ne obrađuje dalje i jednostavno se filtrira, te stoga ne stiže do odredišta. Zbog toga je pouzdanije koristiti komutatore sa dovoljnim brojem tabela adresa za svaki port, kao i podršku za zajedničku tabelu adresa od strane modula za upravljanje komutatorom.


Slika 4.2 – Gubitak kadra kada se koristi trunk port

Veličina pufera.

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 često se 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 prosječni promet 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. Dodatna sigurnosna karakteristika može biti zajednički bafer za sve portove u modulu za upravljanje prekidačima. Takav bafer je obično veličine nekoliko megabajta.



Učitavanje...
Top