Ethernet kapcsoló osztályok. A hálózati eszközök összehasonlítása

A kapcsolók legfontosabb jellemzői

A hálózati integrátorok és rendszergazdák elsősorban a kapcsoló teljesítményét várják ettől az eszköztől.

A kapcsoló főbb mutatói, amelyek a teljesítményét jellemzik:

keretszűrési sebesség;
a keretek promóciójának sebessége;
teljes áteresztőképesség;
keret átviteli késleltetés.

Szűrési sebesség

Egy keret vétele a pufferében;

A címtábla megtekintése a keret célportjának kiválasztásához;

Keret megsemmisítése, mert a célportja és a forrásportja ugyanahhoz a logikai szegmenshez tartozik.

Szinte minden kapcsoló szűrési sebessége nem blokkoló – a kapcsolónak sikerül a képkockákat az érkezésük sebességével ejteni.

Továbbítási sebesség meghatározza, hogy a kapcsoló milyen sebességgel hajtja végre a következő keretfeldolgozási lépéseket:

Egy keret vétele a pufferében;

a címtábla keresése, hogy megtaláljuk a keret célcímének portját;

· keret továbbítása a hálózatba a címtáblázatban található célporton keresztül.

Mind a szűrési sebességet, mind az előrehaladási sebességet általában képkocka per másodpercben mérik. Alapértelmezés szerint ezek a minimális hosszúságú Ethernet protokoll keretek (64 bájt preambulum nélkül). Az ilyen keretek hozzák létre a kapcsoló legnehezebb működési módját.

Sávszélesség A kapcsolót a portjain keresztül egységnyi idő alatt továbbított felhasználói adatok mennyisége (megabit/másodpercben) módosítja.

A kapcsoló áteresztőképességének maximális értékét mindig a maximális hosszúságú kereteken érjük el. Ezért egy kapcsoló blokkolhatja a minimális hosszúságú kereteket, de még mindig nagyon jó átviteli teljesítményt nyújt.

Képkocka késleltetés a keret első bájtjának megérkezésétől a kapcsoló bemeneti portjához való megérkezésétől addig eltelt időként mérik, amíg ez a bájt megjelenik a kimeneti portján.

A kapcsoló által bevezetett késleltetés mértéke a működési módtól függ. Ha a kapcsolást "menet közben" hajtják végre, akkor a késleltetések általában kicsik és 5-40 µs, teljes keret puffereléssel pedig 50-200 µs (minimális hosszúságú képkockák esetén).

Menet közbeni és teljesen pufferelt kapcsolás

Az on-the-fly kapcsolás során a keret egy része, amely tartalmazza a célcímet, a bemeneti pufferbe kerül, döntés születik a keret szűréséről vagy újraküldéséről egy másik portra, és ha a kimeneti port szabad, akkor a keret azonnal átkerül, míg a többi része továbbra is a bemeneti pufferbe kerül. Ha a kimeneti port foglalt, akkor a keret teljesen pufferelve van a fogadó port bemeneti pufferében. Ennek a módszernek a hátrányai közé tartozik, hogy a kapcsoló hibás kereteket ad át az átvitelhez, mivel amikor a keret végét lehet elemezni, akkor annak eleje már átkerül egy másik alhálózatba. Ez pedig a hálózat hasznos idejének elvesztéséhez vezet.

A fogadott csomagok teljes pufferelése természetesen nagy késést okoz az adatátvitelben, de a switch képes a vett csomag teljes elemzésére és szükség esetén átalakítására.

A 6.1. táblázat felsorolja a kapcsolók jellemzőit két üzemmódban.

6.1. táblázat: Kapcsolók összehasonlító jellemzői különböző üzemmódokban

Bár minden kapcsolóban sok a közös, célszerű két osztályra osztani őket, amelyek célja a különböző problémák megoldása.

Munkacsoport kapcsolók

A munkacsoportos kapcsolók dedikált sávszélességet biztosítanak a kapcsolóportokhoz csatlakoztatott csomópontpárok csatlakoztatásakor. Ha a portok azonos sebességűek, akkor a csomag címzettjének szabadnak kell lennie, hogy elkerülje a blokkolást.

Portonként legalább annyi cím támogatásával, amennyi egy szegmensben jelen lehet, a kapcsoló portonként 10 Mbps dedikált sávszélességet biztosít. Minden kapcsolóporthoz az adott porthoz csatlakoztatott Ethernet-eszköz egyedi címe van társítva.

A munkacsoport-kapcsolók és a 10Base-T csomópontok közötti fizikai pont-pont kapcsolat jellemzően árnyékolatlan, csavart érpárú kábellel történik, a hálózati csomópontokon pedig 10Base-T-kompatibilis berendezéseket telepítenek.

A munkacsoportos kapcsolók 10 vagy 100 Mbps sebességgel működhetnek a különböző portokon. Ez a funkció csökkenti a blokkolások szintjét, amikor több 10 Mbps-os klienskapcsolatot próbál létrehozni ugyanazon a nagy sebességű porton. A kliens-szerver munkacsoportokban több 10 Mbps-os kliens is hozzáférhet egy 100 Mbps-os porthoz csatlakoztatott szerverhez. A 8. ábrán látható példában egy 100 Mbps-os porton három 10 Mbps-os csomópont éri el egyszerre a szervert. A szerver elérésére rendelkezésre álló 100 Mbps sávból 30 Mbps, 70 Mbps pedig további hét további 10 Mbps sebességű eszköz egyidejű virtuális csatornákon keresztül történő szerverhez való csatlakoztatására áll rendelkezésre.

A többsebességes támogatás az Ethernet switchek csoportosításához is hasznos, ha helyi gerinchálózatként 100 Mbps Fast Ethernet (100Base-T) hubokat használnak. A 9. ábrán látható konfigurációban a 10 Mbps és 100 Mbps kapcsolók egy 100 Mbps-os hubhoz csatlakoznak. A helyi forgalom a munkacsoporton belül marad, a forgalom fennmaradó része pedig egy 100 Mbps-os Ethernet hubon keresztül kerül a hálózatba.

A 10 vagy 100 Mb/s-os átjátszóhoz való csatlakozáshoz a kapcsolónak olyan porttal kell rendelkeznie, amely képes nagyszámú Ethernet-cím kezelésére.

A munkacsoportos kapcsolók fő előnye a nagy hálózati teljesítmény munkacsoport szinten, mivel minden felhasználó számára külön csatorna sávszélességet biztosít (10 Mbps). Ezenkívül a kapcsolók csökkentik (akár nullára) az ütközések számát – az alább ismertetett gerinckapcsolókkal ellentétben a munkacsoportos kapcsolók nem továbbítják az ütközési töredékeket a címzetteknek. A munkacsoportos kapcsolók lehetővé teszik a hálózati infrastruktúra teljes mentését kliens oldalról, beleértve a programokat, hálózati adaptereket, kábeleket. A munkacsoportos kapcsolók portonkénti költsége ma hasonló a felügyelt hub portokéhoz.

Gerinc kapcsolók

A gerinckapcsolók közepes sebességű kapcsolatot biztosítanak két tétlen Ethernet-szegmens között. Ha a küldő és a fogadó portsebessége megegyezik, a célszegmensnek szabadnak kell lennie a blokkolások elkerülése érdekében.

Munkacsoport szinten minden csomópont 10 Mbps sávszélességen osztozik ugyanazon szegmens többi csomópontjával. Az ezen a csoporton kívülre szánt csomagokat a gerinchálózati kapcsoló továbbítja a 10. ábrán látható módon. A gerinchálózati kapcsoló biztosítja a csomagok egyidejű átvitelét médiasebességgel bármely portja között. A munkacsoportos kapcsolókhoz hasonlóan a gerinchálózati kapcsolók is különböző sebességeket támogathatnak portjaikhoz. A gerinckapcsolók 10Base-T szegmensekkel és koaxiális kábelen alapuló szegmensekkel működhetnek. A legtöbb esetben a gerinchálózati kapcsolók könnyebben és hatékonyabban javítják a hálózati teljesítményt, mint az útválasztók és a hidak.

A gerinckapcsolókkal végzett munka fő hátránya, hogy munkacsoport szinten a felhasználók megosztott környezettel dolgoznak, ha átjátszók vagy koaxiális kábel alapján szervezett szegmensekhez csatlakoznak. Ráadásul a válaszidő munkacsoport szinten meglehetősen hosszú lehet. A kapcsolóportokhoz csatlakoztatott gazdagépekkel ellentétben a 10Base-T vagy koax szegmenseken lévő gazdagépeknek nem garantált a 10 Mb/s sávszélesség, és gyakran meg kell várniuk, amíg a többi gazdagép befejezi a csomagok továbbítását. A munkacsoportok szintjén az ütközések továbbra is megmaradnak, és a hibás csomagok töredékei továbbküldésre kerülnek a gerinchálózathoz kapcsolódó összes hálózathoz. Ezek a hátrányok elkerülhetők, ha 10Base-T hubok helyett switcheket használnak munkacsoport szinten. A legtöbb erőforrás-igényes alkalmazásban a 100 Mbps-os kapcsoló nagy sebességű gerincként szolgálhat a 10 és 100 Mbps-os portokkal rendelkező munkacsoport-kapcsolókhoz, 100 Mbps-os hubokhoz és a 100 Mbps-os Ethernet-adapterekkel rendelkező szerverekhez.

Funkciók összehasonlítása

Az Ethernet switchek főbb tulajdonságait a táblázat mutatja:

Az Ethernet kapcsolók előnyei

Az alábbiakban felsoroljuk az Ethernet switchek használatának fő előnyeit:
Növelje a termelékenységet az Ethernet-szegmensek (gerinc kapcsolók) vagy hálózati csomópontok (munkacsoport-kapcsolók) közötti nagy sebességű kapcsolatokkal. A megosztott Ethernet környezettel ellentétben a kapcsolók lehetővé teszik az integrált teljesítmény növekedését, ahogy a felhasználók vagy szegmensek hozzáadódnak a hálózathoz.
Csökkentett ütközések, különösen akkor, ha minden felhasználó más kapcsolóporthoz csatlakozik.
Alacsony költség megosztott környezetről kapcsolt környezetre való átálláskor a meglévő 10 Mbps Ethernet infrastruktúra (kábelek, adapterek, szoftverek) fenntartásával.
Növelje a biztonságot, ha a csomagokat csak arra a portra továbbítja, amelyhez a cél csatlakozik.
Alacsony és kiszámítható késleltetés, mivel a sávon kevés felhasználó osztozik (ideális esetben egy).

A hálózati eszközök összehasonlítása

Ismétlők

Az Ethernet-átjátszók a 10Base-T hálózatokkal összefüggésben, amelyeket gyakran huboknak vagy huboknak neveznek, az IEEE 802.3 szabványnak megfelelően működnek. Az átjátszó egyszerűen továbbítja a fogadott csomagokat az összes portjára, függetlenül a célállomástól.

Bár az Ethernet-átjátszóhoz csatlakoztatott összes eszköz (beleértve a többi átjátszót is) "látja" az összes hálózati forgalmat, csak annak a csomópontnak kell fogadnia a csomagot, amelyiknek meg van címezve. Az összes többi csomópontnak figyelmen kívül kell hagynia ezt a csomagot. egyes hálózati eszközök (például protokollelemzők) azon az alapon működnek, hogy a hálózati közeg (például az Ethernet) nyilvános, és az összes hálózati forgalmat elemzik. Egyes környezetekben azonban biztonsági okokból elfogadhatatlan az egyes csomópontok azon képessége, hogy lássák az összes csomagot.

Teljesítmény szempontjából az átjátszók egyszerűen továbbítják a csomagokat a kapcsolat teljes sávszélességén. Az átjátszó által bevezetett késleltetés nagyon kicsi (az IEEE 802.3 szerint - kevesebb, mint 3 mikroszekundum). Az átjátszókat tartalmazó hálózatok sávszélessége 10 Mbps, mint egy koaxiális kábelszegmens, és transzparensek a legtöbb hálózati protokoll számára, mint például a TCP/IP és az IPX.

Hidak

A hidak az IEEE 802.1d szabványnak megfelelően működnek. Az Ethernet-kapcsolókhoz hasonlóan a hidak is protokollfüggetlenek, és arra a portra továbbítják a csomagokat, amelyhez a cél csatlakozik. A legtöbb Ethernet kapcsolóval ellentétben azonban a hidak nem továbbítják a csomagtöredékeket ütközések vagy hibacsomagok esetén, mivel minden csomag pufferelve van, mielőtt a célportra továbbküldené. A csomagpufferelés (tárolás és továbbítás) késleltetést vezet be az on-the-fly váltáshoz képest. A hidak a közeg áteresztőképességével megegyező teljesítményt tudnak nyújtani, de a belső blokkolások valamelyest lelassítják őket.

Routerek

Az útválasztók működése a hálózati protokolloktól függ, és a csomagban lévő protokollra vonatkozó információk határozzák meg. A hidakhoz hasonlóan az útválasztók sem továbbítják a csomagok töredékeit a célállomásra ütközés esetén. A forgalomirányítók a teljes csomagot a memóriájukban tárolják, mielőtt továbbítanák a célba, ezért a router használatakor a csomagok késleltetéssel kerülnek továbbításra. Az útválasztók a kapcsolat sávszélességével megegyező sávszélességet tudnak biztosítani, de jellemző rájuk a belső blokkolás. Az átjátszókkal, hidakkal és kapcsolókkal ellentétben az útválasztók módosítják az összes továbbított csomagot.

Összegzés

A hálózati eszközök közötti főbb különbségeket a 2. táblázat mutatja be.

teljesítmény, vannak:

keretszűrési sebesség;
a keretek promóciójának sebessége;
áteresztőképesség;
átviteli késleltetés keret.

Ezenkívül számos kapcsolókarakterisztikája van a legnagyobb hatással ezekre a teljesítményjellemzőkre. Ezek tartalmazzák:

kapcsolási típus;
a keretpuffer(ek) mérete;
kapcsolási mátrix teljesítménye;
a processzor vagy processzorok teljesítménye;
méret kapcsolótáblák.

Szűrési sebesség és képkocka előrehaladási sebesség

A kapcsoló két fő teljesítményjellemzője a szűrés sebessége és a keret előrehaladása. Ezek a jellemzők integrált mutatók, és nem függenek a kapcsoló műszaki megvalósításától.

Szűrési sebesség

keret fogadása a pufferében;
egy keret elvetése, ha hibát találunk benne (az ellenőrző összeg nem egyezik, vagy a keret 64 bájtnál kisebb vagy 1518 bájtnál nagyobb);
keret eldobása a hurkok elkerülése érdekében a hálózatban;
keret eldobása a porton konfigurált szűrőknek megfelelően;
Kilátás kapcsolótáblák a célport megkereséséhez a keret cél MAC-címe alapján, és eldobja a keretet, ha a keret forrása és célállomása ugyanahhoz a porthoz csatlakozik.

Szinte minden kapcsoló szűrési sebessége nem blokkoló – a kapcsolónak sikerül a képkockákat az érkezésük sebességével ejteni.

Továbbítási sebesség meghatározza, hogy a kapcsoló milyen sebességgel hajtja végre a következő keretfeldolgozási lépéseket:

keret fogadása a pufferében;
Kilátás kapcsolótáblák annak érdekében, hogy a keret címzettjének MAC-címe alapján megtaláljuk a célportot;
keretátvitel a hálózatba a megtalált szoftveren keresztül kapcsolóasztal uticél kikötője.

Mind a szűrési sebességet, mind az előrehaladási sebességet általában képkocka per másodpercben mérik. Ha a kapcsoló jellemzői nem határozzák meg, hogy melyik protokollhoz és milyen keretmérethez adják meg a szűrési és továbbítási sebességek értékeit, akkor alapértelmezés szerint ezek a mutatók az Ethernet protokollra és keretekre vonatkoznak. minimális méret, azaz 64 bájt hosszú keretek (preambulum nélkül), 46 bájt adatmezővel. A minimális hosszúságú keretek, mint a kapcsoló általi feldolgozási sebesség fő mutatójaként való felhasználása azzal magyarázható, hogy az ilyen keretek mindig a legnehezebb működési módot hozzák létre a kapcsoló számára, összehasonlítva az eltérő formátumú, azonos átviteli sebességű felhasználói adatokkal. . Ezért egy kapcsoló tesztelésekor a minimális kerethosszúságot használják a legnehezebb tesztként, amelynek ellenőriznie kell, hogy a kapcsoló képes-e működni a forgalmi paraméterek legrosszabb kombinációjával.

Sávszélesség váltása (áteresztőképesség) A portokon keresztül időegység alatt továbbított felhasználói adatok mennyisége (megabitben vagy gigabitben/másodpercben) mérhető. Mivel a switch a kapcsolati rétegen működik, számára a felhasználói adatok azok az adatok, amelyeket a kapcsolati réteg protokollok - Ethernet, Fast Ethernet stb. - kereteinek adatmezőjében hordoznak. A kapcsoló átviteli sebességének maximális értékét mindig eléri. a maximális hosszúságú kereteken, mivel amikor Ebben az esetben a keret többletköltségeinek aránya jóval alacsonyabb, mint a minimális hosszúságú kereteknél, és egy bájt felhasználói információra jutó idő, amíg a kapcsoló keretfeldolgozási műveleteket hajt végre lényegesen kevesebb. Ezért egy kapcsoló blokkolhat a minimális kerethosszon, de még mindig nagyon jó átviteli teljesítménnyel rendelkezik.

Keret átviteli késleltetés (további késleltetés) a keret első bájtjának megérkezésétől a kapcsoló bemeneti portjához való megérkezésétől addig eltelt időként mérik, amíg ez a bájt megjelenik a kimeneti portján. A késleltetés a keret bájtjainak pufferelésére, valamint a keret kapcsoló általi feldolgozására, azaz megtekintésére fordított idő összege. kapcsolótáblák, továbbítási döntés meghozatala és hozzáférés a kimenő port környezethez.

A kapcsoló által bevezetett késleltetés mértéke a benne alkalmazott kapcsolási módtól függ. Ha a kapcsolást pufferelés nélkül hajtják végre, akkor a késleltetések általában kicsik és 5-40 µs, teljes keretes puffereléssel pedig 50-200 µs (a minimális hosszúságú képkockák esetén).

A kapcsolóasztal mérete

Maximum kapacitás kapcsolótáblák meghatározza a MAC-címek maximális számát, amelyet a kapcsoló egyidejűleg működtethet. BAN BEN kapcsolóasztal minden porthoz mind a dinamikusan tanult MAC-címek, mind a hálózati rendszergazda által létrehozott statikus MAC-címek tárolhatók.

A tárolható MAC-címek maximális számának értéke kapcsolóasztal, a kapcsoló alkalmazásától függ. A D-Link kapcsolók munkacsoportokhoz és kis irodákhoz általában támogatják az 1K–8K MAC-címtáblázatot. A nagy munkacsoport-kapcsolók 8-16 000 MAC-címtáblázatokat támogatnak, míg a hálózati gerinckapcsolók általában 16-64 000 vagy több címet támogatnak.

Elégtelen kapacitás kapcsolótáblák a váltás lelassulását és a hálózat eltömődését okozhatja a túlzott forgalom miatt. Ha a kapcsolótábla megtelt, és a port új forrás MAC-címet talál egy bejövő keretben, a kapcsoló nem tudja azt táblázatba foglalni. Ebben az esetben a válaszkeret erre a MAC-címre az összes porton (kivéve a forrásporton) keresztül kerül elküldésre, pl. áradást fog okozni.

Keret puffer mérete

A keretek ideiglenes tárolására olyan esetekben, amikor azokat nem lehet azonnal átvinni a kimeneti portra, a kapcsolók a megvalósított architektúrától függően pufferekkel vannak felszerelve a bemeneti, kimeneti portokon vagy az összes porthoz közös pufferrel. A puffer mérete mind a keretkésleltetést, mind a csomagvesztési arányt befolyásolja. Ezért minél nagyobb a puffermemória mennyisége, annál kisebb a képkockák elvesztésének valószínűsége.

Általában a hálózat kritikus részein való működésre tervezett kapcsolók portonként több tíz vagy száz kilobájt puffermemóriával rendelkeznek. Az összes portra jellemző puffer általában több megabájt méretű.

A gigabites hozzáférés témája egyre aktuálisabb, különösen most, amikor a verseny erősödik, az ARPU csökken, és már a 100 Mbps-os tarifák sem meglepőek. Régóta fontolgattuk a gigabites hozzáférésre való átállás kérdését. Taszítja a berendezések ára és a kereskedelmi megvalósíthatóság. De a versenytársak nem alszanak, és amikor még a Rostelecom is elkezdett 100 Mbps-nál nagyobb tarifákat kínálni, rájöttünk, hogy nem várhatunk tovább. Ráadásul a gigabites port ára jelentősen csökkent, és egyszerűen veszteségessé vált a FastEthernet kapcsoló telepítése, amelyet néhány éven belül még mindig gigabitesre kell cserélni. Ezért elkezdtek egy gigabites kapcsolót választani a hozzáférési szinten való használatra.

Áttekintettük a gigabites kapcsolók különböző modelljeit, és két olyan mellett döntöttünk, amelyek a paraméterek szempontjából a legalkalmasabbak, és egyben megfelelnek a költségvetési elvárásoknak. Ezek a Dlink DGS-1210-28ME és .

Keret

Az SNR teste vastag, strapabíró fémből készült, ami miatt nehezebb, mint a „versenytárs”. A D-link vékony acélból készült, ami súlymegtakarítást eredményez. Azonban kisebb szilárdsága miatt érzékenyebbé teszi a külső hatásokra.

A D-link kompaktabb: mélysége 14 cm, míg az SNRé 23 cm.Az SNR tápcsatlakozó az előlapon kapott helyet, ami kétségtelenül megkönnyíti a telepítést.

Áramforrás

D-link tápegység

SNR tápegység

Annak ellenére, hogy a tápegységek nagyon hasonlóak, mégis találtunk különbségeket. A D-link tápegység gazdaságosan készült, talán túlságosan is - a táblán nincs lakkbevonat, a bemeneten és a kimeneten minimális az interferencia elleni védelem. Emiatt a Dlink szerint félő, hogy ezek az árnyalatok befolyásolják a kapcsoló túlfeszültség-érzékenységét, valamint a változó páratartalom és poros körülmények közötti működést.

Kapcsolótábla

Mindkét tábla igényesen készült, a beépítésre nem lehet panasz, viszont az SNR jobb textolittal rendelkezik, a tábla pedig ólommentes forrasztási technológiával készült. Itt persze nem arról van szó, hogy az SNR kevesebb ólmot tartalmaz (ahogy Oroszországban senkit nem lehet megijeszteni), hanem arról, hogy ezeket a kapcsolókat modernebb vonalon gyártják.

Ezen kívül ismét, mint a tápok esetében, a lakkon spórolt D-link. Az SNR táblán lakkbevonat található.

Nyilvánvalóan ez arra utal, hogy a D-link hozzáférési kapcsolók munkakörülményeinek eleve kiválónak kell lenniük - tisztanak, száraznak, hűvösnek... nos, mint mindenki másnak. ;)

Hűtés

Mindkét kapcsoló passzív hűtőrendszerrel rendelkezik. A D-link nagyobb radiátorokkal rendelkezik, és ez egy határozott plusz. Az SNR-nek azonban szabad helye van a tábla és a hátsó fal között, ami pozitív hatással van a hőelvezetésre. További árnyalat a chip alatt található hőlevezető lemezek jelenléte, amelyek elvezetik a hőt a kapcsolóháztól.

Végeztünk egy kis tesztet - normál körülmények között mértük a hűtőborda hőmérsékletét a chipen:

A kapcsolót egy asztalra helyezzük 22 C-os szobahőmérsékleten,
2 SFP modul telepítve,
8-10 percet várunk.

A teszteredmények meglepőek voltak – a D-link 72C-ra melegedett, míg az SNR csak 63C-ot ért el. Hogy a nyári melegben mi lesz a D-linkdel egy szorosan összepakolt dobozban, arra jobb nem gondolni.

Hőmérséklet a D-linken 72 fok

SNR 61 C-on a repülés normális

villámvédelem

A kapcsolók különféle villámvédelmi rendszerekkel vannak felszerelve. A D-link gázlevezetőket használ. Az SNR-nek varisztorok vannak. Mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai. A varisztorok válaszideje azonban jobb, és ez jobban védi magát a kapcsolót és a hozzá kapcsolódó előfizetői eszközöket.

Összegzés

A D-linktől minden alkatrészen – a tápegységen, a táblán, a házon – érezhető a gazdaságosság érzése. Ezért ebben az esetben egy számunkra előnyösebb termék benyomását kelti.

Ez a LAN kapcsolókra épül, ezért ez a fejezet a kapcsolók főbb teljesítményjellemzőivel foglalkozik.

A kapcsoló főbb jellemzői, amelyek a teljesítményét mérik:

- a szűrés (szűrés) sebessége;
- útválasztási sebesség (továbbítás);
- sávszélesség (áteresztőképesség);
- keretátviteli késleltetés.

Ezenkívül számos kapcsolókarakterisztikája van a legnagyobb hatással ezekre a teljesítményjellemzőkre. Ezek tartalmazzák:

- a keretpuffer(ek) mérete;
- a belső busz teljesítménye;
- a processzor vagy processzorok teljesítménye;
- a belső címtábla mérete.

A kapcsoló két fő teljesítményjellemzője a szűrés sebessége és a keret előrehaladása. Ezek a jellemzők integrált mutatók, nem függenek a kapcsoló műszaki megvalósításától.

A szűrősebesség határozza meg, hogy a kapcsoló milyen sebességgel hajtja végre a következő keretfeldolgozási lépéseket:

- keret fogadása a pufferében;
- A keret megsemmisítése, mivel a célportja megegyezik a forrásporttal.

A továbbítási sebesség határozza meg, hogy a kapcsoló milyen sebességgel hajtja végre a következő keretfeldolgozási lépéseket:

- keret fogadása a pufferében;
- a címtábla megtekintése, hogy megtaláljuk a keret célcímének portját;
- keretátvitel a hálózatba a címtáblázatban található célporton keresztül.

A minimális hosszúságú keretek használata a kapcsoló sebességének fő mutatójaként azzal magyarázható, hogy az ilyen keretek mindig a legnehezebb működési módot hozzák létre a kapcsoló számára, összehasonlítva az eltérő formátumú, az átvitt felhasználói adatok azonos áteresztőképességű képkockáival. . Ezért egy kapcsoló tesztelésekor a minimális kerethossz módot használják a legnehezebb tesztként, amelynek ellenőriznie kell, hogy a kapcsoló képes-e a forgalmi paraméterek legrosszabb kombinációjával működni. Ezenkívül a minimális hosszúságú csomagoknál a szűrési és továbbítási sebesség maximális értéken van, ami nem kis jelentőséggel bír egy switch reklámozásánál.

Egy switch átviteli teljesítményét a portjain keresztül egységnyi idő alatt továbbított felhasználói adatok mennyisége méri. Mivel a kapcsoló a kapcsolati rétegen működik, a hozzá tartozó felhasználói adatok azok az adatok, amelyek a kapcsolati réteg protokolljainak - Ethernet, Token Ring, FDDI stb. - kereteinek adatmezőjében vannak. A kapcsoló áteresztőképességének maximális értéke mindig a maximális hosszúságú kereteken érhető el, mivel ebben az esetben a keret többletinformációjának rezsi költségének aránya sokkal kisebb, mint a minimális hosszúságú kereteknél, és a váltási idő a felhasználói információ egy bájtjára jutó keretfeldolgozási műveletek végrehajtása lényegesen kevesebb.

A kapcsoló átviteli sebességének az átvitt keretek méretétől való függőségét jól szemlélteti az Ethernet protokoll példája, amelynél a minimális hosszúságú keretek átvitelekor 14880 képkocka/s átviteli sebességet és 5,48 Mbps átviteli sebességet érünk el. , és a maximális hosszúságú keretek átvitelekor 812 képkocka/s átviteli sebesség és 9,74 Mbps sávszélesség. Az áteresztőképesség majdnem felére csökken, ha a minimális hosszúságú képkockákra váltunk, és ez nem veszi figyelembe a képkockák kapcsoló általi feldolgozásának időveszteségét.

A keret átviteli késleltetése az az idő, amely attól a pillanattól telt el, amikor a keret első bájtja megérkezik a kapcsoló bemeneti portjához, és addig a pillanatig, amikor ez a bájt megérkezik a kapcsoló kimeneti portjához. A késleltetés a keret bájtjainak pufferelésével, valamint a keret kapcsoló általi feldolgozásával – a címtáblázat felkutatásával, a szűrés vagy továbbítás eldöntésével, valamint a kimenő port adathordozójához való hozzáféréssel – eltöltött idő összege. .

A kapcsoló által bevezetett késleltetés mértéke a működési módtól függ. Ha a kapcsolást "menet közben" hajtják végre, akkor a késleltetések általában kicsik és 10 μs és 40 μs között mozognak, teljes keret puffereléssel pedig 50 μs és 200 μs között (a minimális hosszúságú képkockák esetén).

A switch egy többportos eszköz, ezért az összes fenti jellemzőt (a keretátviteli késleltetés kivételével) két változatban szokás megadni. Az első lehetőség a kapcsoló teljes teljesítménye a forgalom egyidejű továbbításával az összes porton keresztül, a második lehetőség az egy portonkénti teljesítmény.

Mivel a forgalom több porton keresztüli egyidejű továbbítása esetén rengeteg forgalmi lehetőség létezik, amelyek különböznek a folyamban lévő keretek méretétől, a keretfolyamok átlagos intenzitásának megoszlásától a célportok között, valamint az intenzitás változási együtthatóitól. keretfolyamok stb. stb., akkor a kapcsolók teljesítmény szerinti összehasonlításakor figyelembe kell venni, hogy a közzétett teljesítményadatok melyik forgalmi változatra vonatkoztak.

Becsülje meg a kapcsoló szükséges általános teljesítményét.

Ideális esetben egy hálózatba telepített kapcsoló a kereteket olyan sebességgel továbbítja a portjaihoz csatlakoztatott csomópontok között, amellyel a csomópontok ezeket a kereteket generálják anélkül, hogy további késéseket vezetnének be, és egyetlen keret elvesztése nélkül. A gyakorlatban a kapcsoló mindig késlelteti a keretek átvitelét, és néhány képkockát elveszíthet, azaz nem juttatja el a célállomásra. A különböző kapcsolómodellek belső felépítésének különbségei miatt nehéz megjósolni, hogy egy adott kapcsoló hogyan továbbítja egy adott forgalmi minta kereteit. A legjobb kritérium továbbra is az a gyakorlat, amikor a kapcsolót egy valós hálózatba helyezik, és mérik az általa bevitt késéseket és az elveszett keretek számát.

Az egyes kapcsolóelemek, például portprocesszorok vagy közös busz átviteli sebessége mellett a kapcsoló teljesítményét olyan paraméterek is befolyásolják, mint a címtábla mérete, valamint a közös puffer vagy az egyes portpufferek mérete.

Címtábla mérete.

A címtábla maximális kapacitása határozza meg a Switch egyidejűleg kezelhető MAC-címek maximális számát. Mivel a switchek leggyakrabban dedikált, saját memóriával rendelkező processzoregységet használnak a címtábla egy példányának tárolására az egyes portok műveleteinek végrehajtásához, a kapcsolók címtáblázatának méretét általában portonként adják meg. A különböző processzormodulok címtáblázatának példányai nem feltétlenül tartalmazzák ugyanazt a címinformációt – nagy valószínűséggel nem lesz annyi ismétlődő cím, hacsak az egyes portok forgalmi eloszlása teljesen egyformán valószínű a többi port között. Minden port csak a legutóbb használt címkészleteket tárolja.

A portprocesszor által megjegyezhető MAC-címek maximális számának értéke a kapcsoló alkalmazásától függ. A munkacsoportos kapcsolók általában csak néhány címet támogatnak portonként, mivel mikroszegmenseket alkotnak. A részlegkapcsolóknak több száz címet kell támogatniuk, a hálózati gerinckapcsolóknak pedig akár több ezer, jellemzően 4K–8K címet.

A címtábla elégtelen kapacitása miatt a váltás lelassulhat, és túl sok forgalom áraszthatja el a hálózatot. Ha a portprocesszor címtáblája megtelt, és egy bejövő csomagban új forráscímet talál, akkor minden régi címet ki kell ürítenie a táblából, és újat kell helyeznie a helyére. Maga ez a művelet eltart egy ideig a processzortól, de a fő teljesítményveszteség akkor figyelhető meg, ha egy keret olyan célcímmel érkezik, amelyet el kellett távolítani a címtáblázatból. Mivel a keret célcíme ismeretlen, a kapcsolónak továbbítania kell a keretet az összes többi portra. Ez a művelet sok portprocesszor számára felesleges munkát fog okozni, ráadásul ennek a keretnek a másolatai azokra a hálózati szegmensekre is esnek, ahol ezek teljesen opcionálisak.

Egyes kapcsológyártók úgy oldják meg ezt a problémát, hogy megváltoztatják az ismeretlen célcímű keretek kezelési algoritmusát. Az egyik kapcsolóport fővonali portként van konfigurálva, amelyre alapértelmezés szerint minden ismeretlen címmel rendelkező keret elküldésre kerül. Az útválasztókban ezt a technikát régóta használják, ami lehetővé teszi a címtáblázatok méretének csökkentését a hierarchikus elv szerint szervezett hálózatokban.

A keret átvitele a trönk portra azon alapul, hogy ez a port csatlakozik az upstream switch-hez, amely elegendő címtábla kapacitással rendelkezik, és tudja, hogy hova küldjön bármilyen keretet. A 4.1. ábrán látható egy példa a trönk portot használó sikeres keretátvitelre. A legfelső szintű kapcsoló minden hálózati csomópontról rendelkezik információval, így a trönk porton keresztül neki továbbított MAC3 célcímű keret a 2-es porton keresztül továbbítja azt a kapcsolót, amelyhez a MAC3 címmel rendelkező csomópont kapcsolódik.

4.1 ábra – A trönk port használata ismeretlen célú keretek kézbesítésére

Bár a trunk port módszer sok esetben hatékonyan működik, elképzelhető olyan helyzet, amikor a keretek egyszerűen elvesznek. Egy ilyen helyzetet mutat be a 4.2. ábra. Az alsó réteg kapcsolója eltávolította a 4-es portjához csatlakoztatott MAC8-címet a címtáblázatából, hogy helyet adjon az új MAC3-címnek. Amikor egy keret érkezik MAC8 célcímmel, a kapcsoló továbbítja azt az 5-ös trunk portra, amelyen keresztül a keret belép a felső szintű kapcsolóba. Ez a kapcsoló a címtáblázatából látja, hogy a MAC8 cím az 1-es portjához tartozik, amelyen keresztül belépett a switchbe. Ezért a keretet nem dolgozzák fel tovább, hanem egyszerűen kiszűrik, és ezért nem érik el a célt. Ezért megbízhatóbb olyan kapcsolók használata, amelyek mindegyik porthoz elegendő számú címtáblázatot tartalmaznak, valamint egy közös címtáblázatot támogat a kapcsolókezelő modul.

4.2 ábra - Frame elvesztése trönk port használatakor

Puffer mérete.

A kapcsoló belső puffermemóriájára az adatkeretek ideiglenes tárolására van szükség olyan esetekben, amikor azokat nem lehet azonnal átvinni a kimeneti portra. A puffert úgy tervezték, hogy kisimítsa a rövid távú forgalmi hullámokat. Hiszen még akkor is, ha a forgalom kiegyensúlyozott, és a port processzorok, valamint a switch egyéb feldolgozó elemeinek teljesítménye elegendő az átlagos forgalmi értékek átviteléhez, ez nem garantálja, hogy teljesítményük elegendő lesz a nagyon magas csúcshoz. terhelési értékek. Például a forgalom egyszerre érkezhet az összes kapcsoló bemenetére több tíz ezredmásodpercig, ami megakadályozza, hogy a vett kereteket továbbítsa a kimeneti portokra.

Az átlagos forgalom intenzitása rövid távú többszörös túllépése esetén (és a helyi hálózatoknál a forgalom hullámzási tényezőjének értéke gyakran 50-100 tartományban található) az egyetlen megoldás a keretveszteségek megelőzésére. egy nagy puffer. A címtáblákhoz hasonlóan általában minden portprocesszor modulnak saját puffermemóriája van a keretek tárolására. Minél nagyobb ez a memória, annál kisebb az esélye, hogy képkockákat veszítsen a torlódások során, bár ha a forgalmi átlagok kiegyensúlyozatlanok, a puffer előbb-utóbb mégis túlcsordul.

Általában a hálózat kritikus részein való működésre tervezett kapcsolók portonként több tíz vagy száz kilobájt puffermemóriával rendelkeznek. Jó, hogy ezt a puffermemóriát több port között is el lehet osztani, mivel nem valószínű, hogy több porton egyidejűleg túlterheltek. Egy további biztonsági funkció lehet egy közös puffer a kapcsolókezelő modul összes portjához. Egy ilyen puffer általában több megabájt méretű.