Устройства, применяемые на канальном (втором) уровне управления




К данным устройствам относятся мосты и коммутаторы второго (канального) уровня управления.

 

3.1 Мосты

 

Мост(bridge) – выполняет объединение сегментов сетей и обмен (передачей или фильтрацией) кадров между ними в соответствии с анализом информации на канальном уровне. Различают мост MAC-подуровня (МАС Bridge) и мост LLC-подуровня (LLC Bridge). MAC Bridge выполняет объединение сегментов сети одной технологии. LLC Bridge (транслирующий мост) выполняет объединение сегментов сетей с различными технологиями (например, Ethernet - Fast Ethernet – Gigabit Ethernet).

Мосты могут быть: “прозрачными” (не видимыми для узлов, функции передачи выполняют самостоятельно – применяются для технологии Ethernet) и с маршрутизацией от источника; локальными (имеет несколько интерфейсов для подсоединения сегментов локальных сетей), удаленными (для связи удаленных сегментов, используется пара мостов, соединенных линией связи), распределенными (содержит набор интерфейсов, соединяющих набор сегментов соединяемых сетей).

“Прозрачный” мост анализирует приходящие кадры и составляет списки МАС-адресов узлов, подключенных к его портам. Кадр игнорируется (фильтруется, не пропускается мостом), если его адрес принадлежит тому же сегменту, из которого он прищел или транслируется в требуемый порт, к которому подключен сегмент, содержащий указанный адрес. Если кадр содержит еще неизвестный адрес, он транслируется во все порты моста. При этом контролируется отсутствие несущей и при коллизиях выполняются, согласно протокола, повторные попытки передачи. Мост имеет буферную память для хранения МАС-адресов сегментов всех портов и для временного хранения передаваемых кадров. Обычно мосты используются для сетей Ethernet. Для сетей Fast Ethernet применяются коммутаторы второго уровня управления.

3.2 Коммутаторы второго уровня управления

Коммутатор (switch) второго уровня – кроме обычных функций моста выполняет сегментацию сетей (разбиение сети на отдельные сегменты – уменьшение количества узлов в домене коллизий) для повышение пропускной способности (уменьшение влияния коллизий). Интеллектуальные коммутаторы могут организовывать виртуальные локальные сети (ВЛС) – с полудуплексными портами N-портовый коммутатор может организовать до N/2 одновременно действующих ВЛС. Коммутаторы должны иметь повышенную производительность, особенно при подключении к каждому порту одного узла (при микросегментации). В режиме микросегментации коллизии отсутствуют и возможна работа в дуплексном режиме. Порты коммутатора могут работать с разными скоростями и иметь 10Мбит/с, 100Мбит/с или 1000Мбит/с. Применяется коммутация с промежуточным хранением и на лету.

Коммутатор с промежуточным хранением (store and forward) – принятый кадр полностью располагается в буферной памяти, анализируется его заголовок, адрес источника добавляется в таблицу адресов, адрес назначения определяет порт (или порты для групповых и широковещательных адресов) для передачи кадра, при этом ожидается освобождение порта. Необходимость запоминания всего кадра приводит к большим задержкам, которые могут достигать милллисекунд.

Коммутатор с коммутацией на лету (on-the-fly) – кадр принимается с одновременным анализом заголовка. Принятые после приамбулы первые 6 байт определяют адрес порта назначения и, если требуемый порт свободный, идет прямая передача кадра в порт. При этом минимальная задержка составляет (8+6)*8=112 bt, т.е. 11.2/1.12/0.112 мкс при скоростях 10/100/1000 Мбит/с соответственно.

По производительности коммутаторы разделяются на неблокирующие и блокирующие.

Неблокирующий коммутатор – обеспечивает скорость обработки всех приходящих на его порты кадров со скоростью передачи используемой среды. Такой коммутатор может иметь для каждого порта свой процессор, которые работают параллельно и управляются центральным процессором коммутатора. Средства связи между портами:

Коммутационная матрица – электронный коммутатор, организующий связь между любой парой портов. Процессор каждого порта принимает кадр в свой буфер, анализирует адрес назначения, через матрицу организует связь с выходным портом и, если порт свободен, передает кадр на передатчик этого порта. Сложность матрицы пропорциональна квадрату числа портов и применяется при их ограниченном количестве.

Объединяющая шина – связывает процессоры всех портов и пересылает кадры мелкими порциями со скоростью значительно большей битовой скорости портов. При этом несколько пар процессоров обмениваются кадрами псевдопараллельно. В норме производительность шины должна быть больше сумме производительности половины портов. Объединяющая шина используется в модульных коммутаторах.

Разделяемая память – общая буферная память. Доступная процессорам всех портов коммутатора. Все входные кадры размещаются в этой памяти, а процессорам выходных портов передаются лиш адреса в памяти на требуемые кадры. После передачи кадра процессоры освобождают ранее занятые блоки памяти. Разделяемая памяти используется в одноплатных коммутаторах (шина памяти локальная).

Комбинирование указанных способов (например, связанные объединяющей шиной коммутационные матрицы).

В зависимости от назначения и производительности используются следующие варианты конструкций коммутаторов:

Коммутаторы с фиксированным числом портов – типовое число портов 4 – 36 (малогабаритные коммутаторы (концентраторы) с количеством портов 4–16, концентраторы с фиксированной конфигурацией конструктивного формата 19” с количеством портов 12-36), два из которых (или более) имеют скорость на порядок больше остальных и используются для подключения других коммутаторов, серверов, оптических линий и др.. В больших сетях такие коммутаторы могут использоваться в качестве этажных распределителей, в малых сетях - выполнять функции центральных устройств.

Модульные коммутаторы – могут иметь до сотни портов. Применяются в качестве магистральных, домовых и возможно этажных распределителей.

Стековые коммутаторы – коммутаторы, соединенные в стек с помощью скоростных портов по топологии цепочки, кольца или звезды (последнее реализуется с помощью специального матричного коммутатора, к которому подключаются объединяемые коммутаторы). В стеке коммутаторов длина соединяемых кабелей не превышает 1 м. (в отличие от стеков повторителей, которые могут быть распределенными).

При работе коммутаторов возможны перегрузки (например, к одному порту обращаются несколько портов). В полудуплексном режиме передачи для ограничения перегрузки может использоваться агрессивное поведение коммутатора (называется обратным давлением, когда коммутатор специально устраивает коллизии, вынуждая источник повторно передавать кадр, т.е. притормаживает работу входных портов). В дуплексном режиме для регулирования входного потока используются специальные служебные посылки “приостановить передачу на определенное время” и “ продолжить передачу”. В этом случае коммутаторы и сетевые адаптеры должны обрабатывать такие сигналы.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-11-19 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: