triedy ethernetových prepínačov. Porovnanie sieťových zariadení

Kľúčové vlastnosti prepínačov

Výkon prepínača je to, čo sieťoví integrátori a správcovia od tohto zariadenia v prvom rade očakávajú.

Hlavné ukazovatele prepínača, ktoré charakterizujú jeho výkon, sú:

rýchlosť filtrovania snímok;
rýchlosť propagácie rámov;
celkový výkon;
oneskorenie prenosu rámca.

Rýchlosť filtrovania

Príjem rámca v jeho vyrovnávacej pamäti;

Zobrazenie tabuľky adries za účelom výberu cieľového portu pre rámec;

Zničenie rámca, pretože jeho cieľový port a zdrojový port patria do rovnakého logického segmentu.

Rýchlosť filtrovania takmer všetkých prepínačov je neblokujúca - prepínač má čas na zahodenie snímok rýchlosťou ich príchodu.

Rýchlosť preposielania určuje rýchlosť, akou prepínač vykonáva nasledujúce kroky spracovania snímok:

Príjem rámca v jeho vyrovnávacej pamäti;

vyhľadávanie tabuľky adries s cieľom nájsť port pre cieľovú adresu rámca;

· prenos rámca do siete cez cieľový port nájdený v tabuľke adries.

Rýchlosť filtrácie aj rýchlosť posunu sa zvyčajne merajú v snímkach za sekundu. Štandardne ide o rámce protokolu Ethernet s minimálnou dĺžkou (64 bajtov bez preambuly). Takéto rámy vytvárajú najťažší režim prevádzky prepínača.

Šírka pásma prepínač sa mení podľa množstva užívateľských dát (v megabitoch za sekundu) prenesených za jednotku času cez jeho porty.

Maximálna hodnota priepustnosti spínača je dosiahnutá vždy na rámoch maximálnej dĺžky. Preto môže byť prepínač blokovaný pre rámce s minimálnou dĺžkou, ale stále má veľmi dobrú priepustnosť.

Oneskorenie snímky sa meria ako čas, ktorý uplynie od okamihu, keď prvý bajt rámca dorazí na vstupný port prepínača, do okamihu, keď sa tento bajt objaví na jeho výstupnom porte.

Veľkosť oneskorenia zavedeného spínačom závisí od režimu jeho činnosti. Ak sa prepínanie vykonáva „za behu“, oneskorenia sú zvyčajne malé a pohybujú sa od 5 do 40 µs a pri ukladaní do vyrovnávacej pamäte celého rámca - od 50 do 200 µs (pre snímky s minimálnou dĺžkou).

Prepínanie za chodu a s plnou vyrovnávacou pamäťou

Počas prepínania za behu sa časť rámca obsahujúca adresu príjemcu prijme do vstupnej vyrovnávacej pamäte, rozhodne sa o filtrovaní alebo opätovnom prenose rámca na iný port, a ak je výstupný port voľný, snímka sa okamžite prenesie, zatiaľ čo zvyšok pokračuje v vstupe do vstupnej vyrovnávacej pamäte. Ak je výstupný port zaneprázdnený, rámec je plne uložený vo vyrovnávacej pamäti vstupného portu prijímajúceho portu. Nevýhody tejto metódy zahŕňajú skutočnosť, že prepínač odovzdáva chybné rámce na prenos, pretože keď je možné analyzovať koniec rámca, jeho začiatok sa už prenesie do inej podsiete. A to vedie k strate užitočného času siete.

Plné ukladanie prijatých paketov do vyrovnávacej pamäte samozrejme prináša veľké oneskorenie pri prenose dát, ale prepínač má schopnosť plne analyzovať a v prípade potreby konvertovať prijatý paket.

Tabuľka 6.1 uvádza funkcie prepínačov pri prevádzke v dvoch režimoch.

Tabuľka.6.1 Porovnávacie charakteristiky prepína pri práci v rôzne režimy

Aj keď majú všetky prepínače veľa spoločného, je vhodné ich rozdeliť do dvoch tried, určených na riešenie rôzne úlohy.

Prepínače pracovnej skupiny

Prepínače pracovnej skupiny poskytujú vyhradenú šírku pásma pri pripájaní akéhokoľvek páru uzlov pripojených k portom prepínača. Ak majú porty rovnakú rýchlosť, príjemca paketu musí byť voľný, aby nedošlo k zablokovaniu.

Podporou aspoň takého počtu adries na port, koľko môže byť prítomný v segmente, poskytuje prepínač vyhradenú šírku pásma 10 Mbps na port. Každému portu prepínača je priradená jedinečná adresa pripojeného daný prístav Ethernet zariadenia.

Fyzické spojenie bod-bod medzi prepínačmi pracovnej skupiny a uzlami 10Base-T sa zvyčajne vykonáva pomocou netieneného krúteného párového kábla a na sieťových uzloch je nainštalované zariadenie kompatibilné s 10Base-T.

Prepínače pracovnej skupiny môžu pracovať s rýchlosťou 10 alebo 100 Mbps pre rôzne porty. Táto funkcia znižuje úroveň blokovania pri pokuse o vytvorenie viacerých klientskych pripojení s rýchlosťou 10 Mb/s na rovnakom vysokorýchlostnom porte. V pracovných skupinách klient-server môže viacero klientov s rýchlosťou 10 Mb/s pristupovať k serveru pripojenému k portu 100 Mb/s. V príklade znázornenom na obrázku 8 tri 10 Mbps uzly pristupujú k serveru súčasne na 100 Mbps porte. Zo 100 Mbps šírky pásma dostupnej pre serverový prístup sa využíva 30 Mbps a 70 Mbps je k dispozícii na súčasné pripojenie siedmich ďalších 10 Mbps zariadení k serveru cez virtuálne okruhy.

Podpora rôznych rýchlostí je užitočná aj pri kombinovaní multicastu Ethernetové prepínače pomocou 100 Mbps Fast Ethernet (100Base-T) rozbočovačov ako lokálnych chrbticových sietí. V konfigurácii znázornenej na obrázku 9 sú prepínače 10 Mbps a 100 Mbps pripojené k rozbočovaču 100 Mbps. Miestna premávka zostáva vo vnútri pracovná skupina a zvyšok prevádzky sa posiela do siete cez 100 Mbps Ethernet hub.

Na pripojenie k opakovaču s rýchlosťou 10 alebo 100 Mb/s musí mať prepínač vhodný port Vysoké číslo Ethernetové adresy.

Hlavnou výhodou prepínačov pracovnej skupiny je vysoký výkon siete na úrovni pracovnej skupiny tým, že každému používateľovi poskytuje vyhradenú šírku pásma kanála (10 Mbps). Prepínače navyše znižujú (až na nulu) počet kolízií – na rozdiel od chrbticových prepínačov popísaných nižšie nebudú prepínače pracovnej skupiny prenášať fragmenty kolízie príjemcom. Prepínače pracovnej skupiny vám umožňujú úplne uložiť sieťovú infraštruktúru zo strany klienta vrátane programov, sieťové adaptéry, káble. Náklady na prepínače pracovnej skupiny sú dnes porovnateľné so spravovanými rozbočovačmi.

Chrbticové spínače

Chrbticové prepínače poskytujú strednú rýchlosť pripojenia medzi dvojicou nečinných ethernetových segmentov. Ak sú rýchlosti portu pre odosielateľa a prijímača rovnaké, cieľový segment musí byť voľný, aby nedošlo k zablokovaniu.

Na úrovni pracovnej skupiny každý uzol zdieľa šírku pásma 10 Mbps s ostatnými uzlami v rovnakom segmente. Paket určený mimo tejto skupiny bude preposielaný chrbticovým prepínačom, ako je znázornené na obrázku 10. Chrbticový prepínač zabezpečuje súčasný prenos paketov rýchlosťou média medzi ľubovoľným párom jeho portov. Rovnako ako prepínače pracovnej skupiny, aj chrbticové prepínače môžu podporovať rôzne rýchlosti svojich portov. Chrbticové prepínače môžu pracovať so segmentmi 10Base-T a segmentmi založenými na koaxiálnom kábli. Vo väčšine prípadov poskytuje použitie chrbticových prepínačov jednoduchšie a efektívna metóda zlepšiť výkon siete v porovnaní so smerovačmi a mostmi.

Hlavnou nevýhodou pri práci s chrbticovými prepínačmi je, že na úrovni pracovnej skupiny používatelia pracujú so zdieľaným prostredím, ak sú pripojení k segmentom organizovaným na báze opakovačov alebo koaxiálneho kábla. Navyše čas odozvy na úrovni pracovnej skupiny môže byť dosť dlhý. Na rozdiel od hostiteľov pripojených k portom prepínača, hostitelia na 10Base-T alebo koaxiálnych segmentoch nemajú zaručenú šírku pásma 10 Mbps a často musia čakať, kým ostatní hostitelia dokončia prenos svojich paketov. Na úrovni pracovnej skupiny sú kolízie stále zachované a fragmenty paketov s chybami budú posielané do všetkých sietí pripojených na chrbticu. Týmto nedostatkom sa dá vyhnúť, ak sa namiesto rozbočovačov 10Base-T použijú prepínače na úrovni pracovnej skupiny. Vo väčšine aplikácií náročných na zdroje môže 100 Mbps prepínač fungovať ako vysokorýchlostná chrbtica pre prepínače pracovnej skupiny s 10 a 100 Mbps portmi, 100 Mbps rozbočovačmi a servermi, ktoré majú nainštalované 100 Mbps ethernetové adaptéry.

Porovnanie funkcií

Hlavné vlastnosti ethernetových prepínačov sú uvedené v tabuľke:

Výhody ethernetových prepínačov

Hlavné výhody používania ethernetových prepínačov sú uvedené nižšie:
Zvýšte produktivitu pomocou vysokorýchlostných pripojení medzi ethernetovými segmentmi (chrbticové prepínače) alebo sieťovými uzlami (prepínače pracovnej skupiny). Na rozdiel od zdieľaného ethernetového prostredia umožňujú prepínače rast integrovaného výkonu, keď sa do siete pridávajú používatelia alebo segmenty.
Znížené kolízie, najmä ak je každý používateľ pripojený k inému portu prepínača.
Minimalizujte náklady na migráciu zo zdieľaného prostredia do prepínaného prostredia zachovaním existujúcej 10 Mbps ethernetovej infraštruktúry (káble, adaptéry, softvér).
Zvýšte bezpečnosť preposielaním paketov iba na port, ku ktorému je pripojený cieľ.
Nízka a predvídateľná latencia vďaka tomu, že pásmo zdieľa malý počet používateľov (ideálne jeden).

Porovnanie sieťových zariadení

Opakovače

Ethernetové opakovače, v kontexte sietí 10Base-T často označované ako rozbočovače alebo rozbočovače, fungujú v súlade s normou IEEE 802.3. Opakovač jednoducho prepošle prijaté pakety na všetky svoje porty bez ohľadu na cieľ.

Hoci všetky zariadenia pripojené k ethernetovému opakovaču (vrátane ostatných opakovačov) „vidia“ celý sieťová prevádzka, paket by mal prijať iba uzol, ktorému je adresovaný. Všetky ostatné uzly by mali tento paket ignorovať. niektoré sieťové zariadenia (napríklad analyzátory protokolov) fungujú na základe toho, že sieťové médium (ako je Ethernet) je verejné a analyzujú všetku sieťovú prevádzku. Pre niektoré prostredia je však schopnosť každého uzla vidieť všetky pakety z bezpečnostných dôvodov neprijateľná.

Z hľadiska výkonu opakovače jednoducho prenášajú pakety s využitím celej šírky pásma spojenia. Oneskorenie zavedené zosilňovačom je veľmi malé (v súlade s IEEE 802.3 - menej ako 3 mikrosekundy). Siete obsahujúce opakovače majú šírku pásma 10 Mbps podobnú segmentu koaxiálneho kábla a sú transparentné pre väčšinu sieťové protokoly ako TCP/IP a IPX.

Mosty

Mosty fungujú v súlade so štandardom IEEE 802.1d. Podobne ako ethernetové prepínače, mosty sú nezávislé od protokolu a posielajú pakety na port, ku ktorému je pripojený cieľ. Na rozdiel od väčšiny ethernetových prepínačov však mosty neposielajú fragmenty paketov pri kolíziách alebo chybových paketoch, pretože všetky pakety sa ukladajú do vyrovnávacej pamäte predtým, ako sa preposielajú na cieľový port. Ukladanie paketov do vyrovnávacej pamäte (store-and-forward) zavádza latenciu v porovnaní s prepínaním za chodu. Mosty môžu poskytnúť výkon rovnajúci sa priepustnosti média, ale vnútorné blokovanie ich trochu spomaľuje.

Smerovače

Činnosť smerovačov závisí od sieťových protokolov a je určená informáciami súvisiacimi s protokolom prenášanými v pakete. Rovnako ako mosty, smerovače neposielajú fragmenty paketov do cieľa, keď dôjde ku kolízii. Smerovače ukladajú celý paket do svojej pamäte pred jeho preposlaním do cieľa, preto sa pri použití smerovačov pakety prenášajú s oneskorením. Smerovače môžu poskytovať šírku pásma rovnajúcu sa šírke pásma linky, ale vyznačujú sa prítomnosťou vnútorného blokovania. Na rozdiel od opakovačov, mostov a prepínačov smerovače upravujú všetky prenášané pakety.

Zhrnutie

Hlavné rozdiely medzi sieťovými zariadeniami sú uvedené v tabuľke 2.

výkon, sú:

rýchlosť filtrovania snímok;
rýchlosť propagácie rámov;
priepustnosť;
oneskorenie prenosu rám.

Okrem toho existuje niekoľko charakteristík spínačov, ktoré majú najväčší vplyv na tieto výkonnostné charakteristiky. Tie obsahujú:

typ spínania;
veľkosť vyrovnávacej pamäte rámcov;
výkon spínacej matice;
výkon procesora alebo procesorov;
veľkosť prepínacie tabuľky.

Rýchlosť filtrovania a rýchlosť posunu snímok

Rýchlosť filtrovania a posúvanie snímok sú dve hlavné výkonnostné charakteristiky prepínača. Tieto charakteristiky sú integrálnymi indikátormi a nezávisia od toho, ako je prepínač technicky implementovaný.

Rýchlosť filtrovania

prijatie rámca do jeho vyrovnávacej pamäte;
zahodenie rámca, ak sa v ňom nájde chyba (kontrolný súčet sa nezhoduje alebo má rámec menej ako 64 bajtov alebo viac ako 1518 bajtov);
vypustenie rámca, aby sa zabránilo slučkám v sieti;
vypustenie rámca v súlade s filtrami nakonfigurovanými na porte;
vyhliadka prepínacie tabuľky na vyhľadanie cieľového portu na základe cieľovej MAC adresy rámca a zahodenie rámca, ak sú zdroj a cieľ rámca pripojené k rovnakému portu.

Rýchlosť filtrovania takmer všetkých prepínačov je neblokujúca – prepínač zvláda zahadzovať snímky rýchlosťou ich príchodu.

Rýchlosť preposielania určuje rýchlosť, akou prepínač vykonáva nasledujúce kroky spracovania snímok:

prijatie rámca do jeho vyrovnávacej pamäte;
vyhliadka prepínacie tabuľky s cieľom nájsť cieľový port na základe MAC adresy príjemcu rámca;
prenos rámca do siete prostredníctvom nájdeného softvéru prepínací stôl prístav destinácie.

Rýchlosť filtrácie aj rýchlosť posunu sa zvyčajne merajú v snímkach za sekundu. Ak charakteristika prepínača nešpecifikuje, pre ktorý protokol a pre akú veľkosť rámca sú uvedené hodnoty rýchlosti filtrovania a preposielania, potom sa štandardne uvažuje, že tieto indikátory sú uvedené pre ethernetový protokol a rámce minimálna veľkosť, teda rámce s dĺžkou 64 bajtov (bez preambuly) s dátovým poľom 46 bajtov. Použitie rámcov minimálnej dĺžky ako hlavného indikátora rýchlosti spracovania prepínača sa vysvetľuje skutočnosťou, že takéto rámce vždy vytvárajú najťažší prevádzkový režim pre prepínač v porovnaní s rámcami iného formátu s rovnakou priepustnosťou prenášaných užívateľských dát. Pri testovaní prepínača sa preto ako najťažší test používa režim minimálnej dĺžky rámca, ktorý by mal preveriť schopnosť prepínača pracovať s najhoršou kombináciou prevádzkových parametrov.

Prepínacia šírka pásma (priepustnosť) sa meria množstvom používateľských dát (v megabitoch alebo gigabitoch za sekundu) prenesených za jednotku času cez jej porty. Keďže prepínač pracuje na linkovej vrstve, užívateľskými dátami sú pre neho dáta, ktoré sú prenášané v dátovom poli rámcov protokolov linkovej vrstvy - Ethernet, Fast Ethernet atď. Vždy je dosiahnutá maximálna hodnota priepustnosti prepínača. na rámcoch maximálnej dĺžky, od kedy V tomto prípade je podiel režijných nákladov na réžiu rámca oveľa nižší ako na rámce s minimálnou dĺžkou a čas, kým prepínač vykoná operácie spracovania rámca na jeden bajt užívateľských informácií, je výrazne nižší. menej. Preto môže byť prepínač blokovaný pre minimálnu dĺžku rámca, ale stále má veľmi dobrú priepustnosť.

Oneskorenie prenosu snímky (oneskorenie vpred) sa meria ako čas, ktorý uplynie od okamihu, keď prvý bajt rámca príde na vstupný port prepínača, do okamihu, keď sa tento bajt objaví na jeho výstupnom porte. Oneskorenie je súčet času stráveného ukladaním bajtov rámca do vyrovnávacej pamäte, ako aj času stráveného spracovaním rámca prepínačom, konkrétne prezeraním prepínacie tabuľky, vykonanie rozhodnutia o presmerovaní a získanie prístupu do prostredia výstupného portu.

Veľkosť oneskorenia zavedeného spínačom závisí od spôsobu spínania, ktorý sa v ňom používa. Ak sa prepínanie vykonáva bez ukladania do vyrovnávacej pamäte, oneskorenia sú zvyčajne malé a pohybujú sa od 5 do 40 µs a pri ukladaní do vyrovnávacej pamäte celého rámca - od 50 do 200 µs (pre snímky s minimálnou dĺžkou).

Veľkosť prepínacieho stola

Maximálna kapacita prepínacie tabuľky definuje limitné množstvo MAC adresy, ktoré môže prepínač súčasne obsluhovať. IN prepínací stôl pre každý port možno uložiť dynamicky naučené MAC adresy aj statické MAC adresy, ktoré vytvoril správca siete.

Hodnota maximálneho počtu adries MAC, ktoré je možné uložiť prepínací stôl, závisí od použitia prepínača. Prepínače D-Link pre pracovné skupiny a malé kancelárie zvyčajne podporujú tabuľku MAC adries 1K až 8K. Prepínače veľkých pracovných skupín podporujú tabuľky MAC adries s veľkosťou 8 000 až 16 000, zatiaľ čo prepínače chrbticovej siete zvyčajne podporujú 16 000 až 64 000 adries alebo viac.

Nedostatočná kapacita prepínacie tabuľky môže spôsobiť spomalenie prepínača a zanesenie siete nadmernou prevádzkou. Ak je prepínacia tabuľka plná a port narazí na novú zdrojovú MAC adresu v prichádzajúcom rámci, prepínač ju nebude môcť zobraziť. Rámec odpovede na túto MAC adresu bude v tomto prípade odoslaný cez všetky porty (okrem zdrojového portu), t.j. spôsobí záplavy.

Veľkosť vyrovnávacej pamäte rámca

Pre dočasné ukladanie rámcov v prípadoch, keď ich nemožno okamžite preniesť na výstupný port, sú prepínače v závislosti od implementovanej architektúry vybavené vyrovnávacími pamäťami na vstupných, výstupných portoch alebo spoločnou vyrovnávacou pamäťou pre všetky porty. Veľkosť vyrovnávacej pamäte ovplyvňuje oneskorenie rámca aj rýchlosť straty paketov. Preto čím väčšie množstvo vyrovnávacej pamäte, tým menšia je pravdepodobnosť straty snímok.

Prepínače navrhnuté na prevádzku v kritických častiach siete majú zvyčajne vyrovnávaciu pamäť niekoľko desiatok alebo stoviek kilobajtov na port. Vyrovnávacia pamäť spoločná pre všetky porty má zvyčajne veľkosť niekoľkých megabajtov.

Téma gigabitového prístupu je čoraz aktuálnejšia, najmä teraz, keď konkurencia rastie, ARPU klesá a tarify aj 100 Mbps už neprekvapujú. Dlho sme zvažovali otázku prechodu na gigabitový prístup. Odpudzuje ich cena zariadenia a komerčná realizovateľnosť. Ale konkurenti nespia, a keď dokonca Rostelecom začal poskytovať tarify nad 100 Mbps, uvedomili sme si, že už nemôžeme čakať. Okrem toho sa výrazne znížila cena za gigabitový port a inštalácia prepínača FastEthernet, ktorý sa o pár rokov bude musieť zmeniť na gigabitový, sa stalo jednoducho nerentabilným. Preto začali vyberať gigabitový prepínač na použitie na úrovni prístupu.

Skontrolovali sme rôzne modely gigabitové prepínače a ustálili sme sa na dvoch parametricky najvhodnejších a zároveň zodpovedajúcich našim rozpočtovým očakávaniam. Sú to Dlink DGS-1210-28ME a .

Rám

Telo SNR je vyrobené z hrubého odolného kovu, vďaka čomu je ťažší ako „konkurent“. D-link je vyrobený z tenkej ocele, čo mu prináša úsporu hmotnosti. Vďaka menšej pevnosti je však náchylnejší na vonkajšie vplyvy.

D-link je kompaktnejší: jeho hĺbka je 14 cm, zatiaľ čo hĺbka SNR je 23 cm.Napájací konektor SNR je umiestnený na prednej strane, čo nepochybne uľahčuje inštaláciu.

Napájacie zdroje

Napájanie D-link

Napájanie SNR

Napriek tomu, že zdroje sú si veľmi podobné, predsa len sme našli rozdiely. Zdroj D-link je vyrobený ekonomicky, možno až príliš - na doske nie je žiadny lak, ochrana proti rušeniu na vstupe a výstupe je minimálna. V dôsledku toho podľa Dlinku existujú obavy, že tieto nuansy ovplyvnia citlivosť spínača na prepätia a prevádzku v premenlivej vlhkosti a v prašných podmienkach.

Spínacia doska

Obe dosky sú vyrobené úhľadne, nie sú žiadne sťažnosti na inštaláciu, SNR má však lepší textolit a doska je vyrobená technológiou bezolovnatého spájkovania. Tu samozrejme nejde o to, že SNR obsahuje menej olova (ako v Rusku nikoho nevystrašíte), ale o to, že tieto spínače sa vyrábajú na modernejšej linke.

Navyše opäť, ako v prípade zdrojov, D-link ušetril na laku. SNR má na doske povrchovú úpravu lakom.

Zrejme sa predpokladá, že pracovné podmienky prístupových prepínačov D-link by mali byť a priori vynikajúce - čisté, suché, chladné ... no, ako všetci ostatní. ;)

Chladenie

Oba spínače majú pasívny chladiaci systém. D-link má väčšie radiátory a to je jednoznačné plus. SNR má však voľný priestor medzi doskou a zadnou stenou, čo má pozitívny vplyv na odvod tepla. Ďalšou nuansou je prítomnosť teplo odvádzajúcich dosiek umiestnených pod čipom, ktoré odvádzajú teplo do puzdra spínača.

Vykonali sme malý test - merali sme teplotu chladiča na čipe za normálnych podmienok:

Vypínač je umiestnený na stole pri izbovej teplote 22C,
2 nainštalované moduly SFP,
Čakáme 8-10 minút.

Výsledky testu boli prekvapivé - D-link sa zahrial na 72 °C, zatiaľ čo SNR dosahoval iba 63 °C. Čo sa stane s D-linkom v tesne zabalenej krabici v letných horúčavách, je lepšie nemyslieť.

Teplota na D-linke 72 stupňov

Na SNR 61 C je let normálny

Ochrana pred bleskom

Vypínače sú vybavené iný systém Ochrana pred bleskom. D-link používa plynové poistky. SNR má varistory. Každý z nich má svoje pre a proti. Doba odozvy varistorov je však lepšia, čo poskytuje lepšiu ochranu pre samotný switch a k nemu pripojené účastnícke zariadenia.

Zhrnutie

Z D-linku je cítiť hospodárnosť na všetkých komponentoch – na zdroji, doske, skrinke. Preto v tomto prípade pôsobí dojmom pre nás preferovanejšieho produktu.

Táto sieť LAN je postavená na prepínačoch, takže táto kapitola sa zaoberá kľúčovými charakteristikami výkonu prepínačov.

Hlavné charakteristiky prepínača, ktoré merajú jeho výkon, sú:

- rýchlosť filtrácie (filtrovanie);
- rýchlosť smerovania (dopredu);
- šírka pásma (priepustnosť);
- oneskorenie prenosu rámca.

Okrem toho existuje niekoľko charakteristík spínačov, ktoré majú najväčší vplyv na tieto výkonnostné charakteristiky. Tie obsahujú:

- veľkosť vyrovnávacej pamäte rámcov;
- výkon internej zbernice;
- výkon procesora alebo procesorov;
- veľkosť internej tabuľky adries.

Rýchlosť filtrovania a posúvanie snímok sú dve hlavné výkonnostné charakteristiky prepínača. Tieto charakteristiky sú integrálnymi indikátormi, nezávisia od toho, ako je spínač technicky implementovaný.

Rýchlosť filtrovania určuje rýchlosť, pri ktorej prepínač vykonáva nasledujúce kroky spracovania snímok:

- prijatie rámca do jeho vyrovnávacej pamäte;
- Zničenie rámca, pretože jeho cieľový port je rovnaký ako zdrojový port.

Dopredná rýchlosť určuje rýchlosť, ktorou prepínač vykonáva nasledujúce kroky spracovania snímok:

- prijatie rámca do jeho vyrovnávacej pamäte;
- zobrazenie tabuľky adries za účelom nájdenia portu pre cieľovú adresu rámca;
- prenos rámca do siete cez cieľový port nájdený v tabuľke adries.

Použitie rámcov s minimálnou dĺžkou ako hlavného indikátora rýchlosti prepínača sa vysvetľuje tým, že takéto rámce vždy vytvárajú najťažší prevádzkový režim pre prepínač v porovnaní s rámcami iného formátu s rovnakou priepustnosťou prenášaných používateľských dát. Pri testovaní prepínača sa preto ako najťažší test používa režim minimálnej dĺžky rámca, ktorý by mal preveriť schopnosť prepínača pracovať s pre neho najhoršou kombináciou prevádzkových parametrov. Okrem toho, pre pakety s minimálnou dĺžkou majú rýchlosť filtrovania a preposielania maximálnu hodnotu, čo pri reklame na prepínač nemá malý význam.

Priepustnosť prepínača sa meria množstvom používateľských dát prenesených za jednotku času cez jeho porty. Keďže prepínač pracuje na linkovej vrstve, užívateľské dáta preň sú dáta, ktoré sa prenášajú v dátovom poli rámcov protokolov linkovej vrstvy – Ethernet, Token Ring, FDDI atď. Maximálna hodnota priepustnosti prepínača sa vždy dosiahne na rámcoch s maximálnou dĺžkou, pretože v tomto prípade je podiel režijných nákladov na informácie o réžii rámca oveľa nižší ako na rámce s minimálnou dĺžkou a čas, za ktorý prepnutie vykoná rám operácie spracovania na jeden bajt užívateľských informácií sú významné.

Závislosť priepustnosti prepínača od veľkosti prenášaných rámcov dobre ilustruje príklad ethernetového protokolu, pri ktorom sa pri prenose rámcov minimálnej dĺžky dosahuje prenosová rýchlosť 14880 snímok za sekundu a priepustnosť 5,48 Mbps. a pri prenose rámcov maximálnej dĺžky, prenosová rýchlosť 812 snímok za sekundu a šírka pásma 9,74 Mbps. Pri prechode na rámce s minimálnou dĺžkou klesne priepustnosť takmer o polovicu, a to bez zohľadnenia časovej straty pri spracovaní snímok prepínačom.

Oneskorenie prenosu rámca sa meria ako čas, ktorý uplynie od okamihu, keď prvý bajt rámca príde na vstupný port prepínača, do okamihu, keď tento bajt príde na výstupný port prepínača. Latencia je súčet času stráveného ukladaním bajtov rámca do vyrovnávacej pamäte, ako aj času stráveného spracovaním rámca prepínačom – vyhľadávaním tabuľky adries, rozhodovaním, či filtrovať alebo posielať ďalej, a prístupom k médiu výstupného portu.

Veľkosť oneskorenia zavedeného spínačom závisí od režimu jeho činnosti. Ak sa prepínanie vykonáva „za behu“, oneskorenia sú zvyčajne malé a pohybujú sa od 10 µs do 40 µs a pri ukladaní do vyrovnávacej pamäte plného rámca - od 50 µs do 200 µs (pre snímky s minimálnou dĺžkou).

Switch je viacportové zariadenie, preto je zvykom, že všetky vyššie uvedené charakteristiky (okrem oneskorenia prenosu rámca) poskytuje v dvoch verziách. Prvou možnosťou je celkový výkon prepínača so súčasným prenosom prevádzky cez všetky jeho porty, druhou možnosťou je výkon na jeden port.

Keďže pri súčasnom prenose prevádzky viacerými portami existuje obrovské množstvo možností prevádzky, ktoré sa líšia veľkosťou rámcov v toku, rozložením priemernej intenzity tokov rámcov medzi cieľovými portami, variačnými koeficientmi intenzity rámové prúdy atď. atď., potom pri porovnávaní výhybiek z hľadiska výkonu je potrebné brať do úvahy, pre ktorý variant prevádzky boli zverejnené údaje o výkone získané.

Odhadnite požadovaný celkový výkon prepínača.

V ideálnom prípade prepínač inštalovaný v sieti prenáša rámce medzi uzlami pripojenými k jeho portom rýchlosťou, akou uzly tieto rámce generujú, bez zavádzania ďalších oneskorení a bez straty jediného rámca. V reálnej praxi prepínač vždy prináša určité oneskorenia pri prenose rámcov a môže tiež stratiť niektoré rámce, to znamená, že ich nedoručí na miesto určenia. Kvôli rozdielom vo vnútornej organizácii rôzne modely prepínače, je ťažké predpovedať, ako bude konkrétny prepínač prenášať rámce určitého prevádzkového vzoru. Najlepšie kritérium stále existuje prax, keď je prepínač umiestnený v skutočnej sieti a merajú sa ním zavedené oneskorenia a počet stratených rámcov.

Okrem šírku pásma Pre jednotlivé prvky prepínača, ako sú procesory portov alebo zdieľaná zbernica, je výkon prepínača ovplyvnený takými parametrami prepínača, ako je veľkosť tabuľky adries a veľkosť spoločnej vyrovnávacej pamäte alebo vyrovnávacích pamätí jednotlivých portov.

Veľkosť tabuľky adries.

Určuje maximálna kapacita tabuľky adries maximálne množstvo MAC adresy, ktoré zvládne switch zároveň. Keďže prepínače najčastejšie používajú vyhradenú procesorovú jednotku s vlastnou pamäťou na uloženie inštancie tabuľky adries na vykonávanie operácií každého portu, veľkosť tabuľky adries pre prepínače sa zvyčajne udáva na port. Inštancie tabuľky adries rôznych modulov procesora nemusia nevyhnutne obsahovať rovnaké informácie o adrese - pravdepodobne nebude toľko duplicitných adries, pokiaľ rozdelenie prevádzky každého portu nie je úplne rovnako pravdepodobné medzi ostatnými portami. Každý port ukladá iba sady adries, ktoré nedávno použil.

Hodnota maximálneho počtu MAC adries, ktoré si procesor portu dokáže zapamätať, závisí od aplikácie prepínača. Prepínače pracovnej skupiny zvyčajne podporujú len niekoľko adries na port, pretože sú navrhnuté tak, aby tvorili mikrosegmenty. Prepínače oddelení musia podporovať niekoľko stoviek adries a prepínače chrbticovej siete až niekoľko tisíc, zvyčajne 4K až 8K adries.

Nedostatočná kapacita tabuľky adries môže spomaliť prepínač a zahltiť sieť nadmernou prevádzkou. Ak je tabuľka adries portového procesora plná a v prichádzajúcom pakete narazí na novú zdrojovú adresu, musí z tabuľky odstrániť akúkoľvek starú adresu a umiestniť na jej miesto novú. Samotná táto operácia zaberie procesoru nejaký čas, ale hlavná strata výkonu bude pozorovaná, keď príde rámec s cieľovou adresou, ktorá sa musela odstrániť z tabuľky adries. Keďže cieľová adresa rámca nie je známa, prepínač musí poslať rámec na všetky ostatné porty. Táto operácia vytvorí zbytočnú prácu pre mnohé portové procesory, navyše kópie tohto rámca padnú aj na tie segmenty siete, kde sú úplne voliteľné.

Niektorí výrobcovia prepínačov riešia tento problém zmenou algoritmu na spracovanie rámcov s neznámou cieľovou adresou. Jeden z portov prepínača je nakonfigurovaný ako kmeňový port, na ktorý sa štandardne odosielajú všetky rámce s neznámou adresou. V smerovačoch sa táto technika používa už dlho, čo vám umožňuje zmenšiť veľkosť tabuliek adries v sieťach organizovaných podľa hierarchického princípu.

Prenos rámca na trunk port je založený na tom, že tento port je pripojený k upstream switchu, ktorý má dostatočnú kapacitu tabuľky adries a vie, kam má poslať ktorýkoľvek rámec. Príklad úspešného prenosu rámca pomocou diaľkového portu je znázornený na obrázku 4.1. Prepínač špičková úroveň má informácie o všetkých sieťových uzloch, takže rámec s cieľovou MAC3 adresou, prenášaný do neho cez trunk port, prenáša cez port 2 do switchu, ku ktorému je pripojený uzol s MAC3 adresou.

Obrázok 4.1 - Použitie diaľkového portu na doručovanie rámcov s neznámym cieľom

Hoci metóda trunk portu bude v mnohých prípadoch fungovať efektívne, je možné si predstaviť situácie, kedy sa rámce jednoducho stratia. Jedna takáto situácia je znázornená na obrázku 4.2. Prepínač nižšej vrstvy odstránil adresu MAC8, ktorá je pripojená k jeho portu 4, z tabuľky adries, aby sa vytvoril priestor pre novú adresu MAC3. Keď príde rámec s cieľovou adresou MAC8, prepínač ho prepošle do diaľkového portu 5, cez ktorý rámec vstúpi do prepínača vyššej úrovne. Tento prepínač zo svojej tabuľky adries vidí, že adresa MAC8 patrí jeho portu 1, cez ktorý vstúpil do prepínača. Rám sa teda ďalej nespracováva a jednoducho sa odfiltruje, a preto sa nedostane do cieľa. Preto je spoľahlivejšie používať prepínače s dostatočným počtom tabuliek adries pre každý port, ako aj podporou spoločnej tabuľky adries modulom správy prepínačov.

Obrázok 4.2 - Strata rámca pri použití trunk portu

Veľkosť vyrovnávacej pamäte.

Interná vyrovnávacia pamäť prepínača je potrebná na dočasné uloženie dátových rámcov v prípadoch, keď ich nemožno okamžite preniesť na výstupný port. Vyrovnávacia pamäť je navrhnutá tak, aby vyhladila krátkodobé zvlnenie premávky. Koniec koncov, aj keď je prevádzka dobre vyvážená a výkon procesorov portov, ako aj ďalších procesných prvkov prepínača je dostatočný na prenos priemerných hodnôt prevádzky, nezaručuje to, že ich výkon bude stačiť na veľmi vysoké špičky. hodnoty zaťaženia. Napríklad prevádzka môže doraziť súčasne na všetky vstupy prepínača na niekoľko desiatok milisekúnd, čím sa zabráni prenosu prijatých rámcov na výstupné porty.

Aby sa zabránilo stratám rámu v prípade krátkodobého viacnásobného prekročenia priemernej hodnoty intenzity dopravy (a napr lokálnych sietíčasto sa vyskytujú hodnoty faktora zvlnenia návštevnosti v rozsahu 50 - 100) jedinou nápravou je veľký nárazník. Rovnako ako v prípade tabuliek adries, každý modul procesora portu má zvyčajne vlastnú vyrovnávaciu pamäť na ukladanie rámcov. Čím väčšie je množstvo tejto pamäte, tým je menšia pravdepodobnosť straty snímok počas preťaženia, aj keď ak sú priemery prevádzky nevyvážené, vyrovnávacia pamäť skôr či neskôr pretečie.

Prepínače navrhnuté na prevádzku v kritických častiach siete majú zvyčajne vyrovnávaciu pamäť niekoľko desiatok alebo stoviek kilobajtov na port. Je dobré, že túto vyrovnávaciu pamäť možno prerozdeliť medzi viacero portov, pretože súčasné preťaženie viacerých portov je nepravdepodobné. Ďalšou bezpečnostnou funkciou môže byť spoločná vyrovnávacia pamäť pre všetky porty v module správy prepínačov. Takáto vyrovnávacia pamäť má zvyčajne veľkosť niekoľkých megabajtov.