Неблокирующие коммутаторы

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

Когда говорят, что коммутатор может поддерживать устойчивый неблокирующий режим работы коммутатора, 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 всем портам), то кадры будут накапливаться в буферной памяти коммутатора, и при переполнении – просто отбрасываться.

Для поддержания устойчивости неблокирующего режима работы коммутатора необходимо, чтобы его производительность удовлетворяла условию , где С_К – производительность коммутатора, С_PI – максимальная производительность протокола, поддерживаемого 1-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 C_PI равна 10 Мбит/с, а если в дуплексном, — 20 Мбит/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 выходного порта кадр помещается в буфер коммутатора.

Для поддержки мгновенного неблокирующего режима коммутатор должен обладать большей собственной производительностью, а именно она должна быть равна суммарной производительности его портов:

Первый коммутатор для локальных сетей не случайно 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 в первую очередь нуждались в средстве разгрузки узких мест сети, и этим средством стали коммутаторы фирмы Kalpana, а затем и других компаний.

Некоторые компании стали развивать технологию коммутации для повышения производительности других технологий локальных сетей, таких как Token Ring и FDDI. Внутренняя организация коммутаторов различных производителей иногда очень отличалась от структуры первого коммутатора EtherSwitch.

Широкому применению коммутаторов, безусловно, способствовало то обстоятельство, что внедрение технологии коммутации не требовало замены установленного в сетях оборудования — сетевых адаптеров, концентраторов, кабельной системы. Порты коммутаторов работали в обычном полудуплексном режиме, поэтому к 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.

Вопросы:

1. Для какой цели используется алгоритм покрывающего дерева?

2. Дайте определение покрывающего дерева.

3. Какой порт коммутатора называется корневым?

4. Какой порт называется назначенным?

5. Каким образом измеряется расстояние между коммутаторами в STA?

6. Назовите три этапа построения активной топологии покрывающего дерева.

7. Каким образом выбирается корневой порт из нескольких претендентов, если расстояния до корневого коммутатора у них равны?

8. Может ли администратор влиять на выбор корневого коммутатора?

9. Каким образом коммутаторы решают, что выбор активной топологии завершен?

10. Что побуждает коммутатор начать процедуру поиска новой активной топологии?

11. В чем основной недостаток STA?

12. Чего позволяет добиться агрегирование каналов?

13. Как взаимодействуют алгоритм покрывающего дерева и агрегирование каналов?

14. В чем ограничения агрегирования каналов?

15. В чем отличие между односторонним и двусторонним транком?

16. По каким соображениям выбирает порт транка при передаче кадра?

17. Зачем учитывать принадлежность кадров к одному сеансу при использовании агрегированного канала?

18. Почему VLAN можно назвать доменом широковещательного трафика?

19. Каким образом можно объединить несколько виртуальных локальных сетей?

20. Назовите основные способы образования VLAN.

21. Почему группирование портов плохо работает в сети, построенной на нескольких коммутаторах?

22. Можно ли одновременно использовать группирование портов и стандарт IEEE802.1Q?

23. Какие механизмы обеспечения показателей QoS поддерживают коммутаторы локальных сетей?

24. На сколько классов рекомендует разделять трафик стандарт IEEE 802.1D-1998?

25. Перечислите ограничения сетей, построенных на основе коммутаторов.

26. В каких случаях целесообразнее выполнить агрегирование каналов, чем выбрать более скоростную версию технологии Ethernet?

27. Каким образом стандарт IEEE 802.1Q решает проблему построения VLAN на нескольких коммутаторах?

28. Должен ли алгоритм покрывающего дерева учитывать наличие в сети VLAN?

29. Что делать, если коммутаторы сети поддерживают меньшее количество очередей, чем существует классов трафика?