Сети ЭВМ и телекоммуникации. Брейман А.Д. - 71 стр.

11.4. Коммутаторы

      Коммутатор (switch) функционально представляет собой высокоскорост-
ной многопортовый мост, способный одновременно связывать несколько узлов
на максимальной скорости, обеспечиваемой средой передачи. Часто коммута-
торы используются для сегментации – уменьшения размеров доменов колли-
зий. Фактически, коллизии преобразуются в очереди кадров внутри коммутато-
ра. Предельный случай сегментации – микросегментация – достигается при
подключении к каждому порту коммутатора единственного узла, тогда домен
коллизий состоит только из узла и порта коммутатора (дуплексный режим по-
зволяет вообще исключить коллизии при микросегментации).
      Коммутаторы работают в одном из трех режимов:
1. Коммутация с буферизацией (store-and-forward): каждый кадр целиком за-
   мещается в буферной памяти коммутатора, затем проверяется его контроль-
   ная сумма, определяется порт назначения, ожидается освобождение порта, и
   производится передача кадра. Этот способ гарантирует фильтрацию оши-
   бочных и отсеченных коллизией кадров. Основной недостаток – большая за-
   держка передачи, достигающая нескольких миллисекунд на кадр.
2. Коммутация “на лету” (cut-through): кадр передается в порт назначения сразу
   после приема адреса получателя (в Ethernet – первые 6 байт заголовка кад-
   ра). Если в этот момент порт назначения занят, коммутатор обрабатывает
   пакет в режиме с буферизацией. Коммутация на лету вносит минимально
   возможную задержку – 11.2 мкс для Ethernet, однако при этом передаются
   все кадры – в том числе и ошибочные.
3. Бесфрагментная коммутация (fragment-free): коммутатор буферизует первые
   64 байта кадра, и, если кадр не длиннее 64 байт, то коммутатор обрабатывает
   его в режиме с буферизацией. Если кадр длинный, то он передается в порт
   назначения, как в режиме “на лету”.
      Большинство коммутаторов низшего и среднего уровня реализуют только
режим коммутации с буферизацией. Коммутация “на лету” характерна для ма-
гистральных высокоскоростных коммутаторов, где минимальная задержка пе-
редачи гораздо важнее распространения кадров с ошибками. Коммутаторы
верхнего уровня иногда используют технологию адаптивной коммутации: сна-
чала все порты работают в режиме “на лету”, затем порты, через которые при-
ходит много кадров с ошибками переводятся в бесфрагментный режим, а если
это не помогает отфильтровать ошибочные кадры (в случае длинных пакетов с
ошибками), то такие порты переводятся в режим коммутации с буферизацией.
      Для достижения высокой производительности (необходимой для одно-
временного обслуживания всех портов) каждый порт коммутатора, как прави-
ло, снабжается отдельным процессором, обычно представляющим собой спе-
циализированную микросхему (ASIC), оптимизированную для выполнения
функций коммутации. Центральный узел, связывающий процессоры отдельных
портов, строится на основе одной из трех схем (применяются и комбинирован-
ные варианты):
- коммутационная матрица,
                                    - 71 -