Аспекты полнодуплексной работы коммутатора

Технология коммутации оставляет метод доступа к среде в неизменном виде. Это позволяет подключать к портам не только отдельные компьютеры, но и сегменты локальных сетей.

Узлы сегмента разделяют общую среду передачи данных, используя либо пассивный коаксиальный кабель, либо концентраторы, как показано в примере, приведенном на рисунке. Если это коммутатор Ethernet, то каждый его порт участвует в процессе обнаружения и отработки коллизий, и без этой функции коммутатор нельзя было бы подключать к сегменту, так как он бы полностью нарушил нормальную работу остальных узлов сегмента. Если это коммутатор колец FDDI, то его порты должны участвовать в процессе захвата и освобождения токена доступа к кольцу в соответствии с алгоритмами МАС-уровня стандарта FDDI.

Однако, когда к каждому порту коммутатора подключен только один компьютер, ситуация становится не такой однозначной.

Коллизия возникает, когда передатчики порта коммутатора и сетевого адаптера одновременно или почти одновременно начинают передачу своих кадров, считая, что сегмент свободен. В результате строгого соблюдения правил разделения среды по протоколу Ethernet порт коммутатора и сетевой адаптер используют соединяющий их кабель в полудуплексном режиме, то есть по очереди - сначала кадр или кадры передаются в одном направлении, а затем в другом. При этом максимальная производительность сегмента Ethernet в 14880 кадров в секунду при минимальной длине кадра делится между передатчиком порта коммутатора и передатчиком сетевого адаптера. Если считать, что она делится пополам, то каждому предоставляется возможность передавать примерно по 7440 кадров в секунду.

Существует потенциальная угроза потери кадров при превышении интенсивности входного потока над производительностью коммутатора. Т.е. если входной трафик неравномерно распределен между выходными портами, то внутренние буферы будут переполняться и это приведет к потере кадров.

Для снижения активности поступления кадров на входные порты был использован механизм, который позволяет предотвратить передачу кадров в полнодуплексном или полудуплексном режиме за счет изменения временных характеристик метода доступа. Т.е. использован алгоритм передаваемых и принимаемых кадров, который основан на том, что рабочие станции строго соблюдают все параметры доступа к среде, а порты коммутатора не соблюдают. Первый прием – это агрессивное поведение порта коммутатора, которое заключается в захвате среды после окончания передачи пакета или коллизии (рис. 2.24 – 2.25).

Рис. 2.24.

Коммутатор выдерживает не 9,6 мкс, а 9,1 мкс и начинает передавать кадр данных, а рабочая станция определяет занятость канала и откладывает свою передачу.

Рис. 2.25.

Второй прием заключается в передаче фиктивных кадров коммутатору и соревновании между рабочей станцией и коммутатором (метод обратного давления).

Основные характеристики коммутатора:

Скорость фильтрации определяет скорость, с которой коммутатор выполняет следующие этапы обработки кадров:

· прием кадра в свой буфер,

· просмотр адресной таблицы с целью нахождения порта для адреса назначения кадра,

· уничтожение кадра, так как его порт назначения совпадает с портом-источником.

Скорость продвижения определяет скорость, с которой коммутатор выполняет следующие этапы обработки кадров:

· прием кадра в свой буфер,

· просмотр адресной таблицы с целью нахождения порта для адреса назначения кадра,

· передача кадра в сеть через найденный по адресной таблице порт назначения.

Пропускная способность. Измеряется количеством переданных в единицу времени через порты коммутатора пользовательских данных.

Задержка передачи кадра измеряется как время, прошедшее с момента прихода первого байта кадра на входной порт коммутатора до момента появления этого байта на выходном порту коммутатора. Если коммутация осуществляется "на лету", то задержки обычно невелики и составляют от 10 мкс до 40 мкс, а при полной буферизации кадров - от 50 мкс до 200 мкс.

Максимальная емкость адресной таблицы определяет максимальное количество MAC-адресов, с которыми может одновременно оперировать коммутатор (8-16 Кбайт).

Объем буфера. Внутренняя буферная память коммутатора нужна для временного хранения кадров данных в тех случаях, когда их невозможно немедленно передать на выходной порт. Эта характеристика позволяет избежать потери при переполнении и сглаживать колебания трафика.

Дата добавления: 2015-07-07