Коммутаторы с фиксированным количеством портов

Коммутаторы с фиксированным количеством портов представляют собой функционально законченные устройства и предназначены для организации сетей с небольшим количеством компьютеров. Такой коммутатор может иметь до 24 портов. Как правило, к одному порту такого устройства подключается один компьютер рабочей группы. Иногда коммутаторы с фиксированным количеством портов оснащаются отдельным высокоскоростным портом для подключения его к магистральному сегменту сети. Архитектура таких устройств основана на коммутационной матрице. Они не обладают большим набором дополнительных возможностей по управлению потоком кадров, так как коммутационная матрица не буферизует проходящие через нее кадры. Цена на такие устройства колеблется в пределах $10 – $50 за порт.

Модульные коммутаторы

Модульный коммутатор выполняется по архитектуре общей шины или разделяемой памяти и состоит из отдельных модулей, каждый из которых содержит несколько портов. Модули устанавливаются в общий корпус (шасси), в котором находится коммутирующий блок. Коммутаторы такого типа предназначены для создания корпоративных сетей, состоящих из тысяч компьютеров, поэтому допускают подключение к своим портам крупных разделяемых или коммутируемых сегментов сети. Преимуществом коммутаторов такого типа является возможность масштабирования и модернизации сети путем установки дополнительных модулей или их замены. Модульные коммутаторы могут иметь дополнительные средства обеспечения надежности, такие как горячая замена модулей и резервирование источников питания. Обычно они обладают максимально широкими дополнительными возможностями и имеют развитые средства удаленного управления. Цена модульного коммутатора может составлять $100 и более за один порт.

Стековые коммутаторы

Эти устройства занимают промежуточное положение между первым и вторым типом коммутаторов. Стековый коммутатор представляет собой автономное устройство, имеющее специальный интерфейс для объединения нескольких таких устройств. Обычно специальный интерфейс представляет собой шину производительностью до 500 Мбит/с. Объединение коммутаторов в стек позволяет повысить производительность сети за счет того, что передача кадров между коммутаторами по специальному интерфейсу производится быстрее, чем через обычный порт. Специальный интерфейс представляет собой шину производительностью до 500 Мбит/с.

3.3.4Характеристики коммутаторов

К параметрам производительности коммутатора относятся:

§ скорость фильтрации кадров (filtering);

§ скорость продвижения кадров (forwarding);

§ пропускная способность (throughput);

§ задержка передачи кадра.

Существует также несколько характеристик коммутатора, которые определяют параметры его производительности, и соответственно область применения. К таким характеристикам относятся:

§ тип коммутации (с буферизацией или без буферизации – «на лету»);

§ размер буфера (буферов) кадров;

§ производительность внутренней шины;

§ производительность процессора (процессоров);

§ размер адресной таблицы.

Скорость фильтрации и скорость продвижения кадров

Скорость фильтрации определяет скорость, с которой коммутатор выполняет буферизацию кадра, просмотр заголовка кадра, поиск адреса назначения в адресной таблице, и удаление кадра. Скорость фильтрации обычно не является ограничивающим параметром, то есть любой коммутатор может фильтровать кадры с максимальной скоростью их поступления на входной порт.

Скорость продвижения определяет скорость, с которой коммутатор выполняет буферизацию кадра, просмотр заголовка кадра, поиск адреса назначения в адресной таблице, и передачу кадра на порт назначения.

Очевидно, что скорость как скорость продвижения, так и скорость фильтрации будет зависеть от размера кадра. Обычно в характеристиках коммутатора приводятся значения для кадров минимального размера, так как при этом создается наиболее тяжелый режим работы коммутатора.

Пропускная способность коммутатора

Этот параметр определяет (в Мбит/с), какой максимальный поток кадров передается через все его порты одновременно. Этот параметр зависит не только от размера кадров, но и от условий работы сети.

Задержка передачи кадра

Задержка передачи кадра представляет собой время, прошедшее с момента прихода первого байта кадра на входной порт до момента появления этого байта на выходном порту. Этот параметр зависит от архитектуры коммутатора. При полной буферизации кадров он составляет от 50 до 200 мкс, при коммутации «на лету» от 5 до 40 мкс.

Тип коммутации

Коммутаторы, в которых кадр не буферизуется полностью (коммутация «на лету») вносят меньшие задержки при передаче кадров, чем коммутаторы с буферизацией. Однако коммутаторы второго типа обладают дополнительными функциями по фильтрации кадров, поддержке резервных связей, поддержке разных канальных протоколов. Существуют так же коммутаторы, которые могут адаптивно переключаться из одного режима работы в другой.

Размер адресной таблицы

Размер адресной таблицы определяет максимальное количество MAC-адресов, которыми может оперировать коммутатор и зависит от области применения коммутатора. Коммутаторы рабочих групп обычно поддерживают несколько адресов на один порт, в то время как коммутаторы магистральных сегментов – до нескольких тысяч адресов. Недостаточный объем адресной таблицы может служить причиной потери производительности коммутатора, так как при этом часть времени будет тратиться на постоянное вытеснение наиболее старых записей из таблицы.

Объем буфера кадров

Буфер кадров, расположенный в памяти процессора порта, или в общей разделяемой памяти коммутатора предназначен для хранения кадров в том случае, если их невозможно передать на выходной порт немедленно. При переполнении буфера происходит потеря кадров. Таким образом, чем больше объем буфера, тем меньше вероятность потери кадров в критические моменты работы. Объем буфера процессора порта обычно позволяет вместить несколько сотен кадров максимального размера. Объем общей разделяемой памяти может составлять несколько мегабайт.

3.3.5Дополнительные функции коммутаторов

Так как коммутаторы являются сложными и интеллектуальными устройствами, то обычно производители стараются оснастить их большим набором дополнительных функций. Ниже при ведены наиболее распространенные функции, которые есть в большинстве моделей, и могут отсутствовать только в самых дешевых коммутаторах для рабочих групп.

Поддержка алгоритмаSpanning Tree

Алгоритм покрывающего дерева – Spanning Tree Algorithm (STA) позволяет коммутаторам автоматически создавать древовидную конфигурацию сети без петель при произвольном соединении коммутаторов между собой. Использование этого алгоритма позволяет освободить администратора от обязанности следить за тем, что бы в сети не возникали замкнутые маршруты, которые приводят к неправильной работе коммутаторов. Кроме того, при использовании алгоритма STA в сети могут быть организованы резервные связи, образующие замкнутые маршруты, однако они будут включены в работу автоматически, только после отказа основной связи.