Применение коммутаторов
Ключевой проблемой проектирования и эксплуатации локальных сетей является
распределение пропускной способности кабеля между всеми станциями, подключенными
к сети. Например, в сети 10BASE-T при подключении 100 рабочих станций каждая из
них получает возможность передавать данные в среднем со скоростью:
Иначе говоря, пропускная способность канала для одной станции в такой сети
составляет 100 Кбит/с. С развитием мультимедийных приложений, позволяющих
передавать звук, видео и статические изображения высокого качества, значительно
возросли требования к параметрам локальных сетей.
Коммутаторы – устройства канального и физического уровня.
Обратите внимание, что подключение двух файловых серверов (Data) к отдельным
портам коммутатора позволяет одновременно устанавливать два канала связи между
рабочими станциями и файловыми серверами, что увеличивает максимальную скорость
передачи данных в стандартной сети 100BASE-T Ethernet вдвое.
Другими словами в коммутаторе выполняется функция трансляции сигнала конкретному
порту назначения (виртуальный канал или коммутируемая линия), а при наличии
более одной коммутируемой линии – организовывать несколько одновременных сеансов
обмена.
Ключевым звеном коммутатора является архитектура без блокирования (non-
blocking), которая позволяет установить множественные связи Ethernet между
разными парами портов одновременно, причем кадры не теряются в процессе
коммутации.
При этом параллельный трафик между взаимодействующими сетевыми устройствами
остается локализованными. Локализация осуществляется с помощью адресных таблиц,
устанавливающих связь каждого порта с адресами сетевых устройств, относящихся к
сегменту этого порта. Таблица заполняется в процессе анализа коммутатором
адресов станций отправителей в передаваемых ими кадрах.
Кадр передается через коммутатор локально в соответствующий порт только тогда,
когда адрес станции назначения, указанный в поле кадра, уже содержится в
адресной таблице этого порта. В случае отсутствия в таблице адреса станции
назначения, кадр рассылается во все остальные сегменты. Если коммутатор
обнаруживает, что MAC-адрес станции назначения приходящего кадра находится в
таблице MAC-адресов, приписанной за портом, то этот кадр сбрасывается – его
получит станция назначения, находящаяся в исходном сегменте.
Если приходящий кадр является широковещательным (broadcast), то есть если все
биты поля MAC-адреса получателя в кадре задаются равными 1, то такой кадр будет
размножен коммутатором (подобно концентратору), т.е. направляются во все
остальные порты.
Максимальное количество коммутируемых линий в коммутаторе можно рассчитать по
формуле: m = div (n/2), где m – число коммутируемых линий, а n – число портов
коммутатора.
Именно технология коммутации позволила увеличить скорость передачи данных в
сетях до стабильного значения в 10 Гбит/с.