Коммутаторы. Другой тип устройств канального уровня – коммутаторы

Другой тип устройств канального уровня – коммутаторы. В совре­менных сетях они почти совершенно вытеснили мосты и частично маршрутизаторы. Коммутатор (switch) – это корпус с множеством гнезд для кабелей, который внешне похож на концентратор. Более того, некоторые производители выпускают концентраторы и комму­таторы, различающиеся лишь маркировкой. Но это совершенно раз­ные устройства: концентратор передает каждый входящий пакет че­рез все порты, а коммутатор направляет его только на порт, обеспе­чивающий доступ к целевой системе (рис. 8.11).

Так же, как и мосты, коммутаторы разделяют большие сети на подсети и в значительной степени сокращают объем трафика между сегментами. В случае межсегментного трафика коммутаторы направляют кадры только через те сегменты, которые принадлежат хостам отправителя и получателя. Если в инфраструктуре сети Ethernet коммутаторы отсутствуют, то как только одно устройство начнет передачу данных по сети, во избежание сбоев в работе другим устройствам будет отказано в доступе к среде передачи (в соответствии со спецификациями IEEE 802.3). В результате можно гарантировать целостность данных, но общая производительность сети снизится. Посредством распределения потока данных по локальным сегментам коммутаторы предоставляют подключенным устройствам дополнительные возможности для доступа к среде передачи (увеличивая скорость передачи данных и снижая время задержки). Передача данных локальным сегментам будет запрещена до тех пор, пока кадры не будут получены хостом другого сегмента. В этом случае коммутатор проверяет адрес получателя и пересылает необходимые кадры только через предписанный сегмент, не загружая тем самым все остальные подключенные к коммутатору сегменты. Теоретически эти сегменты могут продолжать обработку локального трафика. Итак, коммутаторы не только устанавливают пассивные связи между сегментами, но и пытаются снизить количество сегментов, занятых обработкой сетевого трафика.

Рис. 8.11 Коммутатор направляет входящий пакет только на порт, обеспечивающий доступ к системе-получателю

Поскольку коммутатор направляет данные только на один порт, он, по сути, преобразует ЛВС с общей сетевой средой в ЛВС с выде­ленной (dedicated) средой. В небольшой сети с коммутатором вместо концентратора каждый пакет следует от компьютера-источника к компьютеру‑получателю по выделенному пути, который является коллизионным доменом для этих двух компьютеров. Такой коммута­тор иногда называют коммутирующим концентратором (switch­ing hub). Широковещательные сообщения коммутаторы передают на все свои порты, но к узковещательным и многоадресным сообщениям это не относится. Ни один компьютер не получает пакеты, которые ему не предназначены. В процессе узковещательной передачи коллизии нико­гда не возникают, так как любая пара компьютеров в сети обме­нивается данными по выделен­ному кабелю. Иными словами, если мост просто разгружает сеть, то коммутатор практически полностью устраняет в ней лишний трафик.

Другое преимущество коммутации в том, что любая пара компью­теров пользуется всей полосой пропускания сети. Стандартная сеть Ethernet с концентратором может состоять из 20 или более компью­теров, совместно использующих полосу пропускания 10 Мбит/сек. Замените концентратор коммутатором, и каждая пара компьютеров получит собственный выделенный канал со скоростью передачи 10 Мбит/сек. Это может существенно повысить общую производитель­ность сети без модернизации рабочих станций. Кроме того, некото­рые коммутаторы снабжены портами, работающими в полнодуплек­сном режиме, т. е. два компьютера могут передавать дан­ные в обоих направлениях одновременно, используя отдельные пары проводов в сетевом ка­беле. Работа в полнодуплексном режиме может увеличить пропускную способность сети с 10 Мбит/сек до 20 Мбит/сек.

Дата добавления: 2015-07-14