Kelas sakelar Ethernet. Perbandingan perangkat jaringan

Fitur Utama Sakelar

Kinerja peralihan adalah yang pertama diharapkan oleh integrator jaringan dan administrator dari perangkat ini.

Indikator utama sakelar yang mencirikan kinerjanya adalah:

kecepatan penyaringan bingkai;
kecepatan promosi bingkai;
jumlah keluaran;
penundaan transmisi bingkai.

Kecepatan penyaringan

Penerimaan bingkai di buffernya;

Melihat tabel alamat untuk memilih port tujuan untuk frame;

Menghancurkan sebuah frame karena port tujuan dan port sumbernya termasuk dalam segmen logika yang sama.

Kecepatan penyaringan hampir semua sakelar tidak memblokir - sakelar berhasil menjatuhkan bingkai pada tingkat kedatangannya.

Kecepatan penerusan menentukan tingkat di mana sakelar melakukan langkah-langkah pemrosesan bingkai berikut:

Penerimaan bingkai di buffernya;

pencarian tabel alamat untuk menemukan port untuk alamat tujuan frame;

· transmisi frame ke jaringan melalui port tujuan ditemukan di tabel alamat.

Baik laju filtrasi dan laju gerak maju biasanya diukur dalam bingkai per detik. Secara default, ini adalah frame protokol Ethernet dengan panjang minimum (64 byte tanpa pembukaan). Bingkai seperti itu menciptakan mode operasi terberat untuk sakelar.

Bandwidth switch diubah oleh jumlah data pengguna (dalam megabit per detik) yang ditransmisikan per unit waktu melalui portnya.

Nilai maksimum dari throughput sakelar selalu tercapai pada bingkai dengan panjang maksimum. Oleh karena itu, sakelar dapat memblokir untuk bingkai panjang minimum, tetapi masih memiliki kinerja throughput yang sangat baik.

Penundaan Bingkai diukur sebagai waktu yang berlalu dari saat byte pertama dari frame tiba di port input dari sakelar hingga saat byte ini muncul di port outputnya.

Jumlah penundaan yang diperkenalkan oleh sakelar tergantung pada mode operasinya. Jika pengalihan dilakukan "on the fly", maka penundaan biasanya kecil dan berkisar dari 5 hingga 40 s, dan dengan buffering bingkai penuh - dari 50 hingga 200 s (untuk bingkai dengan panjang minimum).

Peralihan langsung dan buffer penuh

Selama switching on-the-fly, bagian dari frame yang berisi alamat tujuan diterima ke buffer input, keputusan dibuat untuk menyaring atau mentransmisikan ulang frame ke port lain, dan jika port output bebas, maka frame tersebut segera ditransfer sementara sisanya terus masuk ke buffer input. Jika port output sibuk, maka frame sepenuhnya buffer di buffer input dari port penerima. Kerugian dari metode ini termasuk fakta bahwa sakelar melewati frame yang salah untuk transmisi, karena ketika dimungkinkan untuk menganalisis akhir frame, permulaannya sudah akan ditransfer ke subnet lain. Dan ini menyebabkan hilangnya waktu yang berguna dari jaringan.

Buffer penuh dari paket yang diterima, tentu saja, menyebabkan penundaan yang besar dalam transmisi data, tetapi switch memiliki kemampuan untuk menganalisis sepenuhnya dan, jika perlu, mengubah paket yang diterima.

Tabel 6.1 mencantumkan kemampuan sakelar saat beroperasi dalam dua mode.

Tabel.6.1 Karakteristik komparatif sakelar saat beroperasi dalam mode berbeda

Meskipun semua sakelar memiliki banyak kesamaan, masuk akal untuk membaginya menjadi dua kelas yang dirancang untuk memecahkan masalah yang berbeda.

Sakelar kelompok kerja

Sakelar kelompok kerja menyediakan bandwidth khusus saat menghubungkan setiap pasangan simpul yang terhubung ke port sakelar. Jika port memiliki kecepatan yang sama, penerima paket harus bebas untuk menghindari pemblokiran.

Dengan mendukung setidaknya sebanyak mungkin alamat per port yang ada dalam segmen, switch menyediakan bandwidth khusus 10 Mbps per port. Setiap port switch dikaitkan dengan alamat unik perangkat Ethernet yang terhubung ke port tersebut.

Koneksi point-to-point fisik antara switch workgroup dan node 10Base-T biasanya dibuat dengan kabel twisted-pair tanpa pelindung, dan peralatan yang sesuai dengan 10Base-T dipasang di node jaringan.

Sakelar workgroup dapat beroperasi pada 10 atau 100 Mbps untuk port yang berbeda. Fitur ini mengurangi tingkat pemblokiran saat mencoba membuat beberapa koneksi klien 10 Mbps pada port berkecepatan tinggi yang sama. Dalam kelompok kerja klien-server, beberapa klien 10 Mbps dapat mengakses server yang terhubung ke port 100 Mbps. Dalam contoh yang ditunjukkan pada Gambar 8, tiga node 10 Mbps mengakses server secara bersamaan pada port 100 Mbps. Dari pita 100 Mbps yang tersedia untuk mengakses server, 30 Mbps digunakan, dan 70 Mbps tersedia untuk koneksi simultan dari tujuh perangkat 10 Mbps lainnya ke server melalui saluran virtual.

Dukungan multi-kecepatan juga berguna untuk mengelompokkan sakelar Ethernet menggunakan hub Fast Ethernet (100Base-T) 100 Mbps sebagai tulang punggung lokal. Dalam konfigurasi yang ditunjukkan pada Gambar 9, switch 10 Mbps dan 100 Mbps terhubung ke hub 100 Mbps. Lalu lintas lokal tetap berada dalam kelompok kerja, dan lalu lintas lainnya dikirim ke jaringan melalui hub Ethernet 100 Mbps.

Untuk terhubung ke repeater 10 atau 100 Mbps, switch harus memiliki port yang mampu menangani sejumlah besar alamat Ethernet.

Keuntungan utama dari switch workgroup adalah kinerja jaringan yang tinggi di tingkat workgroup dengan menyediakan setiap pengguna dengan bandwidth saluran khusus (10 Mbps). Selain itu, sakelar mengurangi (hingga nol) jumlah tabrakan - tidak seperti sakelar tulang punggung yang dijelaskan di bawah, sakelar grup kerja tidak akan mengirimkan fragmen tabrakan ke penerima. Sakelar grup kerja memungkinkan Anda untuk sepenuhnya menyimpan infrastruktur jaringan dari sisi klien, termasuk program, adaptor jaringan, kabel. Workgroup switch biaya per port saat ini sebanding dengan port hub terkelola.

Sakelar tulang punggung

Sakelar tulang punggung menyediakan koneksi kecepatan sedang antara sepasang segmen Ethernet yang tidak digunakan. Jika kecepatan port untuk pengirim dan penerima sama, segmen tujuan harus bebas untuk menghindari pemblokiran.

Pada tingkat kelompok kerja, setiap node berbagi bandwidth 10 Mbps dengan node lain pada segmen yang sama. Paket yang ditujukan di luar grup ini akan diteruskan oleh sakelar tulang punggung seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10. Sakelar tulang punggung menyediakan transmisi paket secara simultan pada kecepatan media antara pasangan port mana pun. Seperti switch workgroup, switch backbone dapat mendukung kecepatan yang berbeda untuk port mereka. Sakelar tulang punggung dapat bekerja dengan segmen dan segmen 10Base-T berdasarkan kabel koaksial. Dalam kebanyakan kasus, sakelar tulang punggung menyediakan cara yang lebih mudah dan lebih efisien untuk meningkatkan kinerja jaringan daripada router dan jembatan.

Kerugian utama ketika bekerja dengan sakelar tulang punggung adalah bahwa pada tingkat kelompok kerja, pengguna bekerja dengan lingkungan bersama jika mereka terhubung ke segmen yang diatur berdasarkan repeater atau kabel koaksial. Selain itu, waktu respons di tingkat kelompok kerja bisa sangat lama. Tidak seperti host yang terhubung ke port switch, host di 10Base-T atau segmen coax tidak dijamin bandwidth 10 Mbps dan sering harus menunggu sampai host lain selesai mentransmisikan paket mereka. Pada tingkat kelompok kerja, tabrakan masih dipertahankan, dan fragmen paket dengan kesalahan akan diteruskan ke semua jaringan yang terhubung ke tulang punggung. Kekurangan ini dapat dihindari jika sakelar digunakan pada tingkat kelompok kerja alih-alih hub 10Base-T. Di sebagian besar aplikasi intensif sumber daya, sakelar 100 Mbps dapat bertindak sebagai tulang punggung berkecepatan tinggi untuk sakelar kelompok kerja dengan port 10 dan 100 Mbps, hub 100 Mbps, dan server yang memasang adaptor Ethernet 100 Mbps.

Perbandingan Fitur

Properti utama sakelar Ethernet ditunjukkan dalam tabel:

Manfaat Switch Ethernet

Keuntungan utama menggunakan switch Ethernet tercantum di bawah ini:
Tingkatkan produktivitas dengan koneksi berkecepatan tinggi antara segmen Ethernet (switch backbone) atau node jaringan (switch workgroup). Berbeda dengan lingkungan Ethernet bersama, switch memungkinkan kinerja terintegrasi untuk tumbuh sebagai pengguna atau segmen ditambahkan ke jaringan.
Mengurangi tabrakan, terutama ketika setiap pengguna terhubung ke port sakelar yang berbeda.
Minimalkan biaya migrasi dari lingkungan bersama ke lingkungan yang diaktifkan dengan mempertahankan infrastruktur Ethernet 10 Mbps yang ada (kabel, adaptor, perangkat lunak).
Tingkatkan keamanan dengan meneruskan paket hanya ke port tujuan yang terhubung.
Latensi rendah dan dapat diprediksi karena fakta bahwa pita digunakan bersama oleh sejumlah kecil pengguna (idealnya satu).

Perbandingan perangkat jaringan

Repeater

Repeater Ethernet, dalam konteks jaringan 10Base-T sering disebut sebagai hub atau hub, beroperasi sesuai dengan standar IEEE 802.3. Repeater hanya meneruskan paket yang diterima ke semua portnya, terlepas dari tujuannya.

Meskipun semua perangkat yang terhubung ke repeater Ethernet (termasuk repeater lainnya) "melihat" semua lalu lintas jaringan, hanya node yang dituju yang akan menerima paket. Semua node lain harus mengabaikan paket ini. beberapa perangkat jaringan (misalnya, penganalisis protokol) beroperasi atas dasar bahwa media jaringan (seperti Ethernet) bersifat publik dan menganalisis semua lalu lintas jaringan. Namun, untuk beberapa lingkungan, kemampuan setiap node untuk melihat semua paket tidak dapat diterima karena alasan keamanan.

Dari sudut pandang kinerja, repeater hanya mengirimkan paket menggunakan seluruh bandwidth tautan. Penundaan yang diperkenalkan oleh repeater sangat kecil (sesuai dengan IEEE 802.3 - kurang dari 3 mikrodetik). Jaringan yang mengandung repeater memiliki bandwidth 10 Mbps seperti segmen kabel koaksial dan transparan untuk sebagian besar protokol jaringan seperti TCP/IP dan IPX.

jembatan

Bridge beroperasi sesuai dengan standar IEEE 802.1d. Seperti switch Ethernet, bridge adalah protokol independen dan meneruskan paket ke port tujuan terhubung. Namun, tidak seperti kebanyakan switch Ethernet, jembatan tidak meneruskan fragmen paket pada tabrakan atau paket kesalahan karena semua paket di-buffer sebelum diteruskan ke port tujuan. Buffer paket (store-and-forward) memperkenalkan latency dibandingkan dengan on-the-fly switching. Bridge dapat memberikan kinerja yang setara dengan throughput media, tetapi pemblokiran internal agak memperlambatnya.

Router

Pengoperasian router tergantung pada protokol jaringan dan ditentukan oleh informasi terkait protokol yang dibawa dalam paket. Seperti jembatan, router tidak meneruskan fragmen paket ke tujuan saat tabrakan terjadi. Router menyimpan seluruh paket dalam memori mereka sebelum meneruskannya ke tujuan, oleh karena itu, saat menggunakan router, paket ditransmisikan dengan penundaan. Router dapat menyediakan bandwidth yang sama dengan bandwidth link, tetapi ditandai dengan adanya pemblokiran internal. Tidak seperti repeater, bridge, dan switch, router memodifikasi semua paket yang dikirimkan.

Ringkasan

Perbedaan utama antara perangkat jaringan ditunjukkan pada Tabel 2.

pertunjukan, adalah:

kecepatan penyaringan bingkai;
kecepatan promosi bingkai;
hasil;
penundaan transmisi bingkai.

Selain itu, ada beberapa karakteristik sakelar yang memiliki dampak terbesar pada karakteristik kinerja ini. Ini termasuk:

jenis beralih;
ukuran buffer bingkai;
beralih kinerja matriks;
kinerja prosesor atau prosesor;
ukuran beralih tabel.

Tingkat penyaringan dan tingkat kemajuan bingkai

Tingkat pemfilteran dan peningkatan bingkai adalah dua karakteristik kinerja utama sakelar. Karakteristik ini merupakan indikator integral dan tidak bergantung pada bagaimana switch diimplementasikan secara teknis.

Kecepatan penyaringan

menerima bingkai di buffernya;
membuang bingkai jika kesalahan ditemukan di dalamnya (checksum tidak cocok, atau bingkai kurang dari 64 byte atau lebih dari 1518 byte);
menjatuhkan bingkai untuk menghindari loop dalam jaringan;
menjatuhkan bingkai sesuai dengan filter yang dikonfigurasi pada port;
melihat beralih tabel untuk mencari port tujuan berdasarkan alamat MAC tujuan frame, dan membuang frame jika sumber dan tujuan frame terhubung ke port yang sama.

Kecepatan penyaringan hampir semua sakelar tidak memblokir - sakelar berhasil menjatuhkan bingkai pada tingkat kedatangannya.

Kecepatan penerusan menentukan tingkat di mana sakelar melakukan langkah-langkah pemrosesan bingkai berikut:

menerima bingkai di buffernya;
melihat beralih tabel untuk menemukan port tujuan berdasarkan alamat MAC penerima frame;
transmisi bingkai ke jaringan melalui perangkat lunak yang ditemukan beralih meja pelabuhan tujuan.

Baik laju filtrasi dan laju gerak maju biasanya diukur dalam bingkai per detik. Jika karakteristik sakelar tidak menentukan untuk protokol mana dan untuk ukuran bingkai mana nilai kecepatan pemfilteran dan penerusan diberikan, maka secara default dianggap bahwa indikator ini diberikan untuk protokol Ethernet dan bingkai ukuran minimum, yaitu panjang frame 64 byte (tanpa pembukaan) dengan bidang data 46 byte. Penggunaan bingkai panjang minimum sebagai indikator utama kecepatan pemrosesan oleh sakelar dijelaskan oleh fakta bahwa bingkai seperti itu selalu menciptakan mode operasi yang paling sulit untuk sakelar dibandingkan dengan bingkai dengan format berbeda dengan throughput yang sama dari data pengguna yang ditransmisikan. . Oleh karena itu, saat menguji sakelar, mode panjang bingkai minimum digunakan sebagai pengujian yang paling sulit, yang harus memeriksa kemampuan sakelar untuk bekerja dengan kombinasi parameter lalu lintas terburuk.

Ganti bandwidth (throughput) diukur dengan jumlah data pengguna (dalam megabit atau gigabit per detik) yang ditransmisikan per unit waktu melalui portnya. Karena sakelar beroperasi pada lapisan tautan, untuk itu data pengguna adalah data yang dibawa dalam bidang data bingkai protokol lapisan tautan - Ethernet, Fast Ethernet, dll. Nilai maksimum dari throughput sakelar selalu tercapai pada frame dengan panjang maksimum, karena ketika Dalam kasus ini, bagian dari biaya overhead untuk overhead frame jauh lebih rendah daripada untuk frame dengan panjang minimum, dan waktu bagi switch untuk melakukan operasi pemrosesan frame per satu byte informasi pengguna adalah secara signifikan lebih sedikit. Oleh karena itu, sakelar dapat memblokir untuk panjang bingkai minimum, tetapi masih memiliki kinerja throughput yang sangat baik.

Penundaan transmisi bingkai (penundaan maju) diukur sebagai waktu yang berlalu dari saat byte pertama dari frame tiba di port input dari sakelar hingga saat byte ini muncul di port outputnya. Penundaan adalah jumlah waktu yang dihabiskan untuk buffering byte bingkai, serta waktu yang dihabiskan untuk memproses bingkai oleh sakelar, yaitu, melihat beralih tabel, membuat keputusan penerusan, dan mendapatkan akses ke lingkungan pelabuhan keluar.

Jumlah penundaan yang diberikan oleh sakelar tergantung pada metode pensaklaran yang digunakan di dalamnya. Jika peralihan dilakukan tanpa buffering, maka penundaan biasanya kecil dan berkisar dari 5 hingga 40 s, dan dengan buffering bingkai penuh - dari 50 hingga 200 s (untuk bingkai dengan panjang minimum).

Beralih ukuran meja

Kapasitas maksimum beralih tabel mendefinisikan jumlah maksimum alamat MAC yang switch dapat beroperasi pada waktu yang sama. DI DALAM beralih meja untuk setiap port, baik alamat MAC yang dipelajari secara dinamis maupun alamat MAC statis yang dibuat oleh administrator jaringan dapat disimpan.

Nilai jumlah maksimum alamat MAC yang dapat disimpan di beralih meja, tergantung pada aplikasi sakelar. Sakelar D-Link untuk kelompok kerja dan kantor kecil biasanya mendukung tabel alamat MAC 1K hingga 8K. Sakelar kelompok kerja besar mendukung tabel alamat MAC 8K hingga 16K, dan sakelar tulang punggung jaringan biasanya mendukung alamat 16K hingga 64K atau lebih.

Kapasitas tidak mencukupi beralih tabel dapat menyebabkan sakelar melambat dan menyumbat jaringan dengan lalu lintas berlebih. Jika tabel switching penuh dan port menemukan alamat MAC sumber baru dalam bingkai yang masuk, switch tidak akan dapat membuat tabelnya. Dalam hal ini, bingkai respons ke alamat MAC ini akan dikirim melalui semua port (kecuali port sumber), mis. akan menyebabkan banjir.

Ukuran penyangga bingkai

Untuk menyediakan penyimpanan sementara frame dalam kasus di mana mereka tidak dapat segera ditransfer ke port output, switch, tergantung pada arsitektur yang diterapkan, dilengkapi dengan buffer pada input, port output atau buffer umum untuk semua port. Ukuran buffer mempengaruhi baik frame delay dan packet loss rate. Oleh karena itu, semakin besar jumlah memori buffer, semakin kecil kemungkinan kehilangan frame.

Biasanya, sakelar yang dirancang untuk beroperasi di bagian penting jaringan memiliki memori buffer beberapa puluh atau ratusan kilobyte per port. Buffer yang umum untuk semua port biasanya berukuran beberapa megabyte.

Topik akses gigabit menjadi semakin relevan, terutama sekarang, ketika persaingan semakin ketat, ARPU turun, dan tarif bahkan 100 Mbps tidak lagi mengejutkan. Kami telah lama mempertimbangkan masalah beralih ke akses gigabit. Muak dengan harga peralatan dan kelayakan komersial. Tetapi para pesaing tidak tertidur, dan bahkan ketika Rostelecom mulai memberikan tarif lebih dari 100 Mbps, kami menyadari bahwa kami tidak dapat menunggu lebih lama lagi. Selain itu, harga untuk port gigabit telah turun secara signifikan dan pemasangan sakelar FastEthernet menjadi tidak menguntungkan, yang dalam beberapa tahun masih harus diubah ke gigabit. Oleh karena itu, mereka mulai memilih sakelar gigabit untuk digunakan di tingkat akses.

Kami meninjau berbagai model sakelar gigabit dan memilih dua yang paling cocok dalam hal parameter dan, pada saat yang sama, memenuhi harapan anggaran kami. Ini adalah Dlink DGS-1210-28ME dan .

Bingkai

Tubuh SNR terbuat dari logam tebal dan tahan lama, yang membuatnya lebih berat daripada "pesaing". D-link terbuat dari baja tipis, yang memberikan penghematan berat. Namun, itu membuatnya lebih rentan terhadap pengaruh eksternal karena kekuatannya yang lebih rendah.

D-link lebih ringkas: kedalamannya 14 cm, sedangkan SNR 23 cm. Konektor daya SNR terletak di bagian depan, yang tidak diragukan lagi memudahkan pemasangan.

Catu daya

Catu daya D-link

Catu daya SNR

Terlepas dari kenyataan bahwa catu daya sangat mirip, kami masih menemukan perbedaan. Catu daya D-link dibuat secara ekonomis, bahkan mungkin terlalu banyak - tidak ada lapisan pernis di papan, perlindungan terhadap gangguan pada input dan output minimal. Akibatnya, menurut Dlink, ada kekhawatiran bahwa nuansa ini akan memengaruhi sensitivitas sakelar terhadap lonjakan daya, dan pengoperasian dalam kelembaban yang bervariasi, dan dalam kondisi berdebu.

beralih papan

Kedua papan dibuat dengan rapi, tidak ada keluhan tentang pemasangan, namun SNR memiliki textolite yang lebih baik, dan papan dibuat menggunakan teknologi solder bebas timah. Ini, tentu saja, bukan tentang fakta bahwa SNR mengandung lebih sedikit timbal (daripada Anda tidak dapat menakuti siapa pun di Rusia), tetapi bahwa sakelar ini diproduksi pada jalur yang lebih modern.

Selain itu, sekali lagi, seperti halnya catu daya, D-link disimpan pada pernis. SNR memiliki lapisan pernis di papan.

Rupanya, tersirat bahwa kondisi kerja sakelar akses D-link harus apriori sangat baik - bersih, kering, sejuk .. yah, seperti orang lain. ;)

Pendinginan

Kedua sakelar memiliki sistem pendingin pasif. D-link memiliki radiator yang lebih besar, dan ini merupakan nilai tambah yang pasti. Namun, SNR memiliki ruang kosong antara papan dan dinding belakang, yang memiliki efek positif pada pembuangan panas. Nuansa tambahan adalah adanya pelat pelepas panas yang terletak di bawah chip, yang menghilangkan panas ke kasing sakelar.

Kami melakukan tes kecil - kami mengukur suhu heatsink pada chip dalam kondisi normal:

Saklar diletakkan di atas meja pada suhu kamar 22C,
2 modul SFP terpasang,
Kami menunggu selama 8-10 menit.

Hasil pengujian mengejutkan - D-link memanas hingga 72C, sementara SNR hanya mencapai 63C. Apa yang akan terjadi pada D-link dalam kotak yang padat di musim panas, lebih baik tidak memikirkannya.

Suhu pada D-link 72 derajat

Pada SNR 61 C, penerbangan normal

proteksi petir

Sakelar dilengkapi dengan berbagai sistem proteksi petir. D-link menggunakan arester gas. SNR memiliki varistor. Masing-masing dari mereka memiliki pro dan kontra. Namun, waktu respons varistor lebih baik, dan ini memberikan perlindungan yang lebih baik untuk sakelar itu sendiri dan perangkat pelanggan yang terhubung dengannya.

Ringkasan

Dari D-link ada perasaan ekonomis di semua komponen - pada catu daya, papan, kasing. Oleh karena itu, dalam hal ini memberikan kesan produk yang lebih disukai bagi kita.

LAN ini dibangun di atas sakelar, jadi bab ini mencakup karakteristik kinerja utama sakelar.

Karakteristik utama sakelar yang mengukur kinerjanya adalah:

- kecepatan filtrasi (penyaringan);
- kecepatan perutean (penerusan);
- lebar pita (throughput);
- penundaan transmisi bingkai.

Selain itu, ada beberapa karakteristik sakelar yang memiliki dampak terbesar pada karakteristik kinerja ini. Ini termasuk:

- ukuran buffer bingkai;
- kinerja bus internal;
- kinerja prosesor atau prosesor;
- ukuran tabel alamat internal.

Tingkat pemfilteran dan peningkatan bingkai adalah dua karakteristik kinerja utama sakelar. Karakteristik ini merupakan indikator integral, mereka tidak bergantung pada bagaimana switch diimplementasikan secara teknis.

Laju filter menentukan laju di mana sakelar melakukan langkah-langkah pemrosesan bingkai berikut:

- menerima bingkai di buffernya;
- Penghancuran frame, karena port tujuannya sama dengan port sumber.

Tingkat maju menentukan tingkat di mana sakelar melakukan langkah-langkah pemrosesan bingkai berikut:

- menerima bingkai di buffernya;
- melihat tabel alamat untuk menemukan port untuk alamat tujuan bingkai;
- transmisi bingkai ke jaringan melalui port tujuan yang ditemukan di tabel alamat.

Penggunaan bingkai dengan panjang minimum sebagai indikator utama kecepatan sakelar dijelaskan oleh fakta bahwa bingkai seperti itu selalu menciptakan mode operasi yang paling sulit untuk sakelar dibandingkan dengan bingkai dengan format berbeda dengan throughput yang sama dari data pengguna yang ditransfer. . Oleh karena itu, saat menguji sakelar, mode panjang bingkai minimum digunakan sebagai pengujian yang paling sulit, yang harus memeriksa kemampuan sakelar untuk bekerja dengan kombinasi parameter lalu lintas terburuk untuknya. Selain itu, untuk paket dengan panjang minimum, tingkat penyaringan dan penerusan berada pada nilai maksimum, yang tidak terlalu penting saat mengiklankan sakelar.

Throughput switch diukur dengan jumlah data pengguna yang ditransmisikan per unit waktu melalui portnya. Karena sakelar beroperasi pada lapisan tautan, data pengguna untuknya adalah data yang dibawa dalam bidang data bingkai protokol lapisan tautan - Ethernet, Token Ring, FDDI, dll. Nilai maksimum throughput sakelar selalu dicapai pada bingkai dengan panjang maksimum, karena dalam hal ini bagian biaya overhead untuk informasi overhead bingkai jauh lebih rendah daripada untuk bingkai dengan panjang minimum, dan waktu untuk sakelar untuk melakukan operasi pemrosesan bingkai per satu byte informasi pengguna secara signifikan lebih sedikit.

Ketergantungan throughput switch pada ukuran frame yang ditransmisikan diilustrasikan dengan baik oleh contoh protokol Ethernet, di mana, ketika mentransmisikan frame dengan panjang minimum, tingkat transmisi 14880 frame per detik dan throughput 5,48 Mbps dicapai , dan saat mentransmisikan bingkai dengan panjang maksimum, kecepatan transmisi 812 bingkai per detik dan bandwidth 9,74 Mbps. Throughput turun hampir setengahnya saat beralih ke bingkai dengan panjang minimum, dan ini tanpa memperhitungkan waktu yang hilang pada pemrosesan bingkai oleh sakelar.

Penundaan transmisi bingkai diukur sebagai waktu yang berlalu dari saat byte pertama dari bingkai tiba di port input sakelar hingga saat byte ini tiba di port keluaran sakelar. Latensi adalah jumlah waktu yang dihabiskan untuk buffering byte bingkai, serta waktu yang dihabiskan untuk memproses bingkai oleh sakelar - mencari tabel alamat, memutuskan apakah akan memfilter atau meneruskan, dan mendapatkan akses ke media port keluar .

Jumlah penundaan yang diperkenalkan oleh sakelar tergantung pada mode operasinya. Jika pengalihan dilakukan "on the fly", maka penundaan biasanya kecil dan berkisar dari 10 s hingga 40 s, dan dengan buffering bingkai penuh - dari 50 s hingga 200 s (untuk bingkai dengan panjang minimum).

Sakelar adalah perangkat multiport, oleh karena itu, biasanya ia memberikan semua karakteristik di atas (kecuali untuk penundaan transmisi bingkai) dalam dua versi. Opsi pertama adalah kinerja total sakelar dengan transmisi lalu lintas simultan melalui semua portnya, opsi kedua adalah kinerja per satu port.

Karena dengan transmisi lalu lintas simultan oleh beberapa port, ada sejumlah besar opsi lalu lintas yang berbeda dalam ukuran bingkai di aliran, distribusi intensitas rata-rata aliran bingkai antara port tujuan, koefisien variasi dalam intensitas aliran bingkai, dll. dll., maka ketika membandingkan sakelar dalam hal kinerja, perlu untuk memperhitungkan varian lalu lintas mana yang diperoleh data kinerja yang dipublikasikan.

Perkirakan kinerja keseluruhan sakelar yang diperlukan.

Idealnya, sebuah sakelar yang dipasang di jaringan mentransmisikan bingkai antara node yang terhubung ke portnya pada tingkat di mana node menghasilkan bingkai ini, tanpa menimbulkan penundaan tambahan dan tanpa kehilangan satu bingkai pun. Dalam praktik nyata, sakelar selalu menyebabkan beberapa penundaan dalam transmisi bingkai, dan mungkin juga kehilangan beberapa bingkai, yaitu, tidak mengirimkannya ke tujuannya. Karena perbedaan dalam organisasi internal model sakelar yang berbeda, sulit untuk memprediksi bagaimana sakelar tertentu akan mengirimkan bingkai dari pola lalu lintas tertentu. Kriteria terbaik tetaplah praktik ketika sakelar ditempatkan di jaringan nyata, dan penundaan yang ditimbulkannya dan jumlah bingkai yang hilang diukur.

Selain throughput elemen switch individu, seperti prosesor port atau bus umum, kinerja switch dipengaruhi oleh parameter seperti ukuran tabel alamat dan ukuran buffer umum atau buffer port individu.

Ukuran tabel alamat.

Kapasitas tabel alamat maksimum menentukan jumlah maksimum alamat MAC yang dapat ditangani oleh sakelar pada saat yang bersamaan. Karena sakelar paling sering menggunakan unit prosesor khusus dengan memorinya sendiri untuk menyimpan turunan dari tabel alamat untuk melakukan operasi setiap port, ukuran tabel alamat untuk sakelar biasanya diberikan per port. Contoh tabel alamat dari modul prosesor yang berbeda tidak selalu berisi informasi alamat yang sama - kemungkinan besar tidak akan ada begitu banyak alamat duplikat, kecuali jika distribusi lalu lintas setiap port benar-benar memiliki kemungkinan yang sama di antara port lainnya. Setiap port hanya menyimpan set alamat yang baru saja digunakan.

Nilai jumlah maksimum alamat MAC yang dapat diingat oleh prosesor port bergantung pada aplikasi sakelar. Sakelar workgroup biasanya hanya mendukung beberapa alamat per port, karena dirancang untuk membentuk segmen mikro. Sakelar departemen harus mendukung beberapa ratus alamat, dan tulang punggung jaringan beralih hingga beberapa ribu, biasanya alamat 4K hingga 8K.

Kapasitas tabel alamat yang tidak mencukupi dapat menyebabkan sakelar melambat dan membanjiri jaringan dengan lalu lintas berlebih. Jika tabel alamat prosesor port penuh, dan ia menemukan alamat sumber baru dalam paket yang masuk, maka ia harus mengeluarkan alamat lama dari tabel dan menempatkan yang baru di tempatnya. Operasi ini sendiri akan memakan waktu dari prosesor, tetapi kehilangan kinerja utama akan terlihat ketika sebuah frame tiba dengan alamat tujuan yang harus dihapus dari tabel alamat. Karena alamat tujuan frame tidak diketahui, switch harus meneruskan frame ke semua port lain. Operasi ini akan membuat pekerjaan yang tidak perlu untuk banyak prosesor port, selain itu, salinan bingkai ini juga akan jatuh pada segmen jaringan di mana mereka sepenuhnya opsional.

Beberapa produsen sakelar memecahkan masalah ini dengan mengubah algoritme untuk menangani bingkai dengan alamat tujuan yang tidak diketahui. Salah satu port switch dikonfigurasi sebagai port trunk, di mana semua frame dengan alamat yang tidak diketahui dikirim secara default. Di router, teknik ini telah digunakan untuk waktu yang lama, memungkinkan Anda untuk mengurangi ukuran tabel alamat di jaringan yang diatur sesuai dengan prinsip hierarkis.

Transmisi frame ke port trunk didasarkan pada fakta bahwa port ini terhubung ke switch upstream, yang memiliki kapasitas tabel alamat yang memadai dan tahu ke mana harus mengirim frame apa pun. Contoh transmisi frame yang berhasil menggunakan port trunk ditunjukkan pada Gambar 4.1. Saklar tingkat atas memiliki informasi tentang semua node jaringan, sehingga frame dengan alamat MAC3 tujuan, ditransmisikan melalui port trunk, mentransmisikan melalui port 2 ke switch yang node dengan alamat MAC3 terhubung.

Gambar 4.1 - Menggunakan port trunk untuk mengirimkan frame dengan tujuan yang tidak diketahui

Meskipun metode port trunk akan bekerja secara efektif dalam banyak kasus, adalah mungkin untuk membayangkan situasi di mana frame akan hilang begitu saja. Salah satu situasi tersebut digambarkan pada Gambar 4.2. Sakelar lapisan bawah telah menghapus alamat MAC8 yang terhubung ke port 4 dari tabel alamatnya untuk memberi ruang bagi alamat MAC3 baru. Ketika sebuah frame tiba dengan alamat tujuan MAC8, switch meneruskannya ke port trunk 5, di mana frame memasuki switch tingkat atas. Switch ini melihat dari tabel alamatnya bahwa alamat MAC8 milik port 1, yang melaluinya ia memasuki switch. Oleh karena itu, frame tidak diproses lebih lanjut dan hanya disaring, dan oleh karena itu, tidak mencapai tujuan. Oleh karena itu, lebih dapat diandalkan untuk menggunakan sakelar dengan jumlah tabel alamat yang cukup untuk setiap port, serta dukungan untuk tabel alamat umum oleh modul manajemen sakelar.

Gambar 4.2 - Frame loss saat menggunakan port trunk

Ukuran buffer.

Memori buffer internal switch diperlukan untuk menyimpan sementara frame data dalam kasus di mana mereka tidak dapat segera ditransfer ke port output. Buffer dirancang untuk memuluskan riak lalu lintas jangka pendek. Lagi pula, bahkan jika lalu lintas seimbang dan kinerja prosesor port, serta elemen pemrosesan lainnya dari sakelar, cukup untuk mentransfer nilai lalu lintas rata-rata, ini tidak menjamin bahwa kinerjanya akan cukup untuk puncak yang sangat tinggi. nilai beban. Misalnya, lalu lintas dapat tiba secara bersamaan di semua input switch selama beberapa puluh milidetik, mencegahnya mentransmisikan frame yang diterima ke port output.

Untuk mencegah hilangnya frame ketika intensitas lalu lintas rata-rata melebihi rata-rata untuk waktu yang singkat (dan untuk jaringan lokal, nilai riak lalu lintas sering ditemukan dalam kisaran 50 - 100), satu-satunya solusi adalah buffer besar. Seperti dalam kasus tabel alamat, setiap modul prosesor port biasanya memiliki memori buffer sendiri untuk menyimpan frame. Semakin besar jumlah memori ini, semakin kecil kemungkinan kehilangan frame selama kemacetan, meskipun jika rata-rata lalu lintas tidak seimbang, buffer masih akan meluap cepat atau lambat.

Biasanya, sakelar yang dirancang untuk beroperasi di bagian penting jaringan memiliki memori buffer beberapa puluh atau ratusan kilobyte per port. Ada baiknya memori buffer ini dapat dialokasi ulang di antara beberapa port, karena kelebihan beban secara bersamaan pada beberapa port tidak mungkin terjadi. Fitur keamanan tambahan dapat menjadi buffer umum untuk semua port dalam modul manajemen sakelar. Buffer seperti itu biasanya berukuran beberapa megabyte.