Неблокирующие коммутаторы

Коммутатор называют неблокирующим, если он может передавать через свои порты кадры с той же скоростью, с которой они на них поступают.

Когда говорят, что коммутатор может поддерживать устойчивый неблокирующий режим работы, то имеют в виду, что коммутатор передает кадры со скоростью их поступления в течение произвольного промежутка времени. Для обеспечения подобного режима нужно таким образом распределить потоки кадров по выходным портам, чтобы, во–первых, порты справлялись с нагрузкой, во–вторых, коммутатор мог всегда в среднем передать на выходы столько кадров, сколько их поступило на входы. Если же входной поток кадров (просуммированный по всем портам) в среднем будет превышать выходной поток кадров (также просуммированный по веем портам), то кадры будут накапливаться в буферной памяти коммутатора и при ее переполнении – просто отбрасываться.

Для поддержания устойчивого неблокирующего режима работы коммутатора необходимо, чтобы его производительность удовлетворяла условию:

где Ск – производительность коммутатора, Сpi – максимальная производительность протокола, поддерживаемого i–м портом коммутатора. Суммарная производительность портов учитывает каждый проходящий кадр дважды – как входящий кадр и как выходящий, а так как в устойчивом режиме входной трафик равен выходному, то минимально достаточная производительность коммутатора для поддержки неблокирующего режима равна половине суммарной производительности портов. Если порт, например, Ethernet 10 Мбит/с, работает в полудуплексном режиме, то производительность порта Cpj равна 10 Мбит/с, а если в дуплексном, – 20Мбит/с.

Иногда говорят, что коммутатор поддерживает мгновенный неблокирующий режим. Это означает, что он может принимать и обрабатывать кадры от всех своих портов на максимальной скорости протокола, независимо от того, обеспечиваются ли условия устойчивого равновесия между входным и выходным трафиком. Правда, обработка некоторых кадров при этом может быть неполной – при занятости выходногопорта кадр помещается в буфер коммутатора. Для поддержки мгновенного неблокирующего режима коммутатор должен обладать большей собственной производительностью, а именно онадолжна быть равна суммарной производительности его портов:

Первый коммутатор для локальных сетей появился для технологии Ethernet. Помимо очевидной причины, связанной с наибольшей популярностью сетей Ethernet, существовала и другая, не менее важная причина – эта технология больше других страдает от увеличения времени ожидания доступа к среде при повышении загрузки сегмента. Поэтому сегменты Ethernet в крупных сетях нуждались в средстве разгрузки узких мест сети, и этим средством стали коммутаторы фирмы Kalpana, а затем и других компаний. Компании стали развивать технологию коммутации для повышения производительности других технологий локальных сетей, таких как Token Ring и FDDI. Широкому применению коммутаторов способствовало то обстоятельство, что внедрение этой технологии не требовало замены установленного в сетях оборудования – адаптеров, концентраторов, абельной системы. Порты коммутаторов работали в обычном полудуплексном режиме, ним прозрачно можно было подключить как конечный узел, так и концентратор, организующий целый логический сегмент. Так как коммутаторы и мосты прозрачны для протоколов сетевого уровня, то их появление в сети не оказало никакого влияния на маршрутизаторы сети, если они имелись.