اگرچه همه سوئیچ ها مشترکات زیادی دارند، منطقی است که آنها را به دو کلاس تقسیم کنیم که برای حل مسائل مختلف طراحی شده اند.

سوئیچ های گروه کاری

سوئیچ های گروه کاری پهنای باند اختصاصی را هنگام اتصال هر جفت گره متصل به پورت سوئیچ ارائه می دهند. اگر سرعت پورت ها یکسان باشد، گیرنده بسته باید آزاد باشد تا مسدود نشود.

سوئیچ با پشتیبانی از حداقل تعداد آدرس‌هایی که در هر پورت می‌تواند در یک سگمنت وجود داشته باشد، پهنای باند اختصاصی 10 مگابیت بر ثانیه در هر پورت را فراهم می‌کند. هر پورت سوئیچ با یک آدرس منحصر به فرد از دستگاه اترنت متصل به آن پورت مرتبط است.

اتصال فیزیکی نقطه به نقطه بین سوئیچ های گروه کاری و گره های 10Base-T معمولاً با کابل جفت تابیده بدون محافظ ساخته می شود و تجهیزات سازگار با 10Base-T در گره های شبکه نصب می شوند.

سوئیچ های گروه کاری می توانند با سرعت 10 یا 100 مگابیت بر ثانیه برای پورت های مختلف کار کنند. این ویژگی سطح مسدود شدن را هنگام تلاش برای ایجاد چندین اتصال کلاینت 10 مگابیت بر ثانیه در یک پورت پرسرعت کاهش می دهد. در گروه های کاری کلاینت-سرور، چندین مشتری 10 مگابیت بر ثانیه می توانند به سرور متصل به پورت 100 مگابیت بر ثانیه دسترسی داشته باشند. در مثالی که در شکل 8 نشان داده شده است، سه گره 10 مگابیت بر ثانیه به طور همزمان در یک پورت 100 مگابیت بر ثانیه به سرور دسترسی دارند. از پهنای باند 100 مگابیت بر ثانیه موجود برای دسترسی به سرور، 30 مگابیت در ثانیه استفاده می شود و 70 مگابیت در ثانیه برای دسترسی به سرور در دسترس است. اتصال همزمانبه سرور هفت دستگاه 10 مگابیت بر ثانیه دیگر از طریق کانال های مجازی.

پشتیبانی از چند سرعت نیز برای گروه بندی سوئیچ های اترنت با استفاده از هاب های اترنت سریع 100 مگابیت بر ثانیه (100Base-T) به عنوان ستون فقرات محلی مفید است. در پیکربندی نشان داده شده در شکل 9، سوئیچ های 10 مگابیت بر ثانیه و 100 مگابیت بر ثانیه به هاب 100 مگابیت در ثانیه متصل می شوند. ترافیک محلی در داخل باقی می ماند گروه کاری، و بقیه ترافیک از طریق هاب اترنت 100 مگابیت بر ثانیه به شبکه ارسال می شود.

برای اتصال به یک تکرار کننده 10 یا 100 مگابیت بر ثانیه، سوئیچ باید دارای پورتی باشد که بتواند تعداد زیادی آدرس اترنت را مدیریت کند.

مزیت اصلی سوئیچ های گروه کاری عملکرد بالای شبکه در سطح گروه کاری با ارائه پهنای باند کانال اختصاصی (10 مگابیت بر ثانیه) برای هر کاربر است. علاوه بر این، سوئیچ ها تعداد برخوردها را کاهش می دهند (تا صفر) - برخلاف سوئیچ های ستون فقرات که در زیر توضیح داده شده است، سوئیچ های گروه کاری قطعات برخورد را به گیرندگان منتقل نمی کنند. سوئیچ های گروه کاری به شما این امکان را می دهند که زیرساخت شبکه را به طور کامل از سمت مشتری ذخیره کنید، از جمله برنامه ها، آداپتورهای شبکه، کابل ها هزینه سوئیچ های گروه کاری برای هر پورت امروزه با پورت های هاب مدیریت شده قابل مقایسه است.

سوئیچ های ستون فقرات

سوئیچ های ستون فقرات یک اتصال با سرعت متوسط ​​بین یک جفت بخش اترنت بیکار را ایجاد می کنند. اگر سرعت پورت برای فرستنده و گیرنده یکسان است، بخش مقصد باید آزاد باشد تا مسدود نشود.

در سطح گروه کاری، هر گره پهنای باند 10 مگابیت بر ثانیه را با گره های دیگر در همان بخش به اشتراک می گذارد. بسته ای که خارج از این گروه قرار می گیرد، همانطور که در شکل 10 نشان داده شده است، توسط سوئیچ ستون فقرات ارسال می شود. مانند سوئیچ های گروه کاری، سوئیچ های ستون فقرات می توانند سرعت های مختلفی را برای پورت های خود پشتیبانی کنند. سوئیچ های ستون فقرات می توانند با بخش ها و سگمنت های 10Base-T بر اساس کابل کواکسیال کار کنند. در بیشتر موارد، استفاده از سوئیچ های ستون فقرات ساده تر و روش موثربهبود عملکرد شبکه در مقایسه با روترها و پل ها.

نقطه ضعف اصلی هنگام کار با سوئیچ های ستون فقرات این است که در سطح گروه کاری، کاربران با یک محیط مشترک کار می کنند اگر به بخش هایی که بر اساس تکرار کننده ها یا کابل کواکسیال سازماندهی شده اند متصل شوند. علاوه بر این، زمان پاسخگویی در سطح گروه کاری می تواند بسیار طولانی باشد. برخلاف میزبان‌های متصل به پورت‌های سوئیچ، میزبان‌های روی 10Base-T یا بخش‌های هم محور دارای پهنای باند 10 مگابیت بر ثانیه نیستند و اغلب باید منتظر بمانند تا میزبان‌های دیگر ارسال بسته‌های خود را به پایان برسانند. در سطح گروه کاری، برخوردها همچنان حفظ می‌شوند و قطعاتی از بسته‌های دارای خطا به تمام شبکه‌های متصل به ستون فقرات ارسال می‌شوند. اگر از سوئیچ ها به جای هاب 10Base-T در سطح گروه کاری استفاده شود، می توان از این کاستی ها جلوگیری کرد. در اکثر برنامه‌های کاربردی با منابع فشرده، یک سوئیچ ۱۰۰ مگابیت در ثانیه می‌تواند به عنوان ستون فقرات با سرعت بالا برای سوئیچ‌های گروه کاری با پورت‌های ۱۰ و ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه، هاب‌های ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه و سرورهایی که آداپتورهای اترنت ۱۰۰ مگابیت در ثانیه نصب کرده‌اند، عمل کند.

مقایسه ویژگی ها

ویژگی های اصلی سوئیچ های اترنت در جدول نشان داده شده است:

مزایای سوئیچ های اترنت

مزایای اصلی استفاده از سوئیچ های اترنت در زیر ذکر شده است:
بهره وری را با اتصالات پرسرعت بین بخش های اترنت (سوئیچ های ستون فقرات) یا گره های شبکه (سوئیچ های گروه کاری) افزایش دهید. برخلاف یک محیط اترنت اشتراکی، سوئیچ‌ها عملکرد یکپارچه را با اضافه شدن کاربران یا بخش‌هایی به شبکه امکان رشد می‌دهند.
کاهش برخورد، به خصوص زمانی که هر کاربر به یک پورت سوئیچ متفاوت متصل است.
با حفظ زیرساخت اترنت 10 مگابیت در ثانیه (کابل ها، آداپتورها، نرم افزار) هزینه مهاجرت از یک محیط مشترک به یک محیط سوئیچ را به حداقل برسانید.
با ارسال بسته ها فقط به درگاهی که مقصد به آن متصل است، امنیت را افزایش دهید.
تاخیر کم و قابل پیش بینی به دلیل این واقعیت است که باند توسط تعداد کمی از کاربران (در حالت ایده آل یک) مشترک است.

مقایسه دستگاه های شبکه

تکرار کننده ها

تکرار کننده های اترنت، در زمینه شبکه های 10Base-T که اغلب به عنوان هاب یا هاب شناخته می شوند، مطابق با استاندارد IEEE 802.3 عمل می کنند. تکرار کننده به سادگی بسته های دریافتی را بدون توجه به مقصد، به تمام پورت های خود ارسال می کند.

اگرچه تمام دستگاه‌های متصل به تکرارکننده اترنت (از جمله تکرارکننده‌های دیگر) تمام ترافیک شبکه را می‌بینند، فقط گرهی که به آن آدرس داده می‌شود باید بسته را دریافت کند. تمام گره های دیگر باید این بسته را نادیده بگیرند. برخی از دستگاه های شبکه (به عنوان مثال، تحلیلگرهای پروتکل) بر اساس عمومی بودن رسانه شبکه (مانند اترنت) عمل می کنند و تمام ترافیک شبکه را تجزیه و تحلیل می کنند. با این حال، برای برخی از محیط‌ها، توانایی هر گره برای دیدن همه بسته‌ها به دلایل امنیتی غیرقابل قبول است.

از نقطه نظر عملکرد، تکرار کننده ها به سادگی بسته ها را با استفاده از کل پهنای باند پیوند ارسال می کنند. تأخیر معرفی شده توسط تکرار کننده بسیار کم است (مطابق با IEEE 802.3 - کمتر از 3 میکروثانیه). شبکه‌های حاوی تکرارکننده‌ها دارای پهنای باند 10 مگابیت بر ثانیه مشابه یک بخش کابل کواکسیال هستند و برای اکثر آنها شفاف هستند. پروتکل های شبکهمانند TCP/IP و IPX.

پل ها

پل ها مطابق با استاندارد IEEE 802.1d عمل می کنند. مانند سوئیچ های اترنت، پل ها مستقل از پروتکل هستند و بسته ها را به پورتی که مقصد به آن متصل است، ارسال می کنند. با این حال، بر خلاف اکثر سوئیچ‌های اترنت، پل‌ها قطعات بسته را در برخورد یا بسته‌های خطا ارسال نمی‌کنند، زیرا همه بسته‌ها قبل از ارسال به پورت مقصد بافر می‌شوند. بافر بسته (ذخیره و ارسال) تأخیر را در مقایسه با سوئیچینگ در حال پرواز معرفی می کند. پل ها می توانند عملکردی برابر با توان متوسط ​​ارائه دهند، اما مسدود کردن داخلی تا حدودی سرعت آنها را کاهش می دهد.

روترها

عملکرد روترها به پروتکل های شبکه بستگی دارد و توسط اطلاعات مربوط به پروتکل حمل شده در بسته تعیین می شود. روترها مانند پل ها، در صورت وقوع برخورد، قطعات بسته ها را به مقصد ارسال نمی کنند. روترها کل بسته را قبل از ارسال به مقصد در حافظه خود ذخیره می کنند، بنابراین هنگام استفاده از روترها، بسته ها با تاخیر ارسال می شوند. روترها می توانند پهنای باندی برابر با پهنای باند پیوند ارائه دهند، اما مشخصه آنها وجود مسدودسازی داخلی است. برخلاف تکرار کننده ها، پل ها و سوئیچ ها، روترها همه بسته های ارسال شده را تغییر می دهند.

خلاصه

تفاوت های اصلی بین دستگاه های شبکه در جدول 2 نشان داده شده است.

این LAN بر روی سوئیچ ها ساخته شده است، بنابراین این فصل ویژگی های عملکرد کلیدی سوئیچ ها را پوشش می دهد.

ویژگی های اصلی یک سوئیچ که عملکرد آن را اندازه گیری می کند عبارتند از:

• - سرعت فیلتراسیون (فیلتر کردن)؛
• - سرعت مسیریابی (Forwarding)؛
• - پهنای باند (خروجی)؛
• - تاخیر انتقال فریم

علاوه بر این، چندین ویژگی سوئیچ وجود دارد که بیشترین تأثیر را بر این ویژگی های عملکردی دارد. این شامل:

• - اندازه بافر (های) فریم؛
• - عملکرد اتوبوس داخلی؛
• - عملکرد پردازنده یا پردازنده ها؛
• - اندازه جدول آدرس داخلی

سرعت فیلتر و پیشرفت فریم دو ویژگی اصلی عملکرد سوئیچ است. این ویژگی ها شاخص های یکپارچه هستند، آنها به نحوه اجرای سوئیچ از نظر فنی بستگی ندارند.

نرخ فیلتر سرعتی را که سوئیچ مراحل پردازش فریم زیر را انجام می دهد را تعیین می کند:

• - دریافت یک فریم در بافر آن؛
• - تخریب قاب، از آنجایی که پورت مقصد آن همان پورت مبدا است.

نرخ فوروارد نرخی را تعیین می کند که سوئیچ مراحل پردازش فریم زیر را انجام می دهد:

• - دریافت یک فریم در بافر آن؛
• - مشاهده جدول آدرس به منظور یافتن پورت آدرس مقصد قاب؛
• - انتقال فریم به شبکه از طریق پورت مقصد موجود در جدول آدرس.

هم نرخ فیلتراسیون و هم سرعت پیشروی معمولاً بر حسب فریم در ثانیه اندازه گیری می شوند. اگر مشخصات سوئیچ مشخص نکند که برای کدام پروتکل و برای کدام اندازه فریم مقادیر فیلترینگ و نرخ ارسال داده شده است، به طور پیش‌فرض در نظر گرفته می‌شود که این شاخص‌ها برای پروتکل اترنت و فریم‌های فریم داده شده است. حداقل اندازه، یعنی فریم هایی با طول 64 بایت (بدون مقدمه)، با فیلد داده 46 بایت. اگر نرخ‌ها برای یک پروتکل خاص، مانند Token Ring یا FDDI داده می‌شوند، آنگاه برای فریم‌های حداقل طول آن پروتکل نیز داده می‌شود (به عنوان مثال، فریم‌های 29 بایتی برای پروتکل FDDI).

استفاده از فریم هایی با حداقل طول به عنوان شاخص اصلی سرعت سوئیچ با این واقعیت توضیح داده می شود که چنین فریم هایی همیشه سخت ترین حالت عملکرد را برای سوئیچ در مقایسه با فریم هایی با فرمت های مختلف با توان عملیاتی برابر داده های کاربر منتقل شده ایجاد می کنند. . بنابراین هنگام تست سوئیچ از حالت حداقل طول فریم به عنوان سخت ترین تست استفاده می شود که باید توانایی سوئیچ را برای کار با بدترین ترکیب پارامترهای ترافیکی برای آن بررسی کرد. علاوه بر این، برای بسته هایی با حداقل طول، نرخ فیلتر و ارسال در حداکثر مقدار است که در تبلیغات سوئیچ اهمیت کمی ندارد.

پهنای باندسوئیچ با تعداد داده های کاربر ارسال شده در واحد زمان از طریق پورت های آن اندازه گیری می شود. از آنجایی که سوئیچ در لایه پیوند داده عمل می کند، برای آن داده های کاربر داده هایی هستند که در قسمت داده فریم های پروتکل حمل می شوند. لایه پیوند- اترنت، حلقه توکن، FDDI و غیره حداکثر مقدارپهنای باند سوئیچ همیشه روی فریم ها به دست می آید حداکثر طول، زیرا در این حالت سهم هزینه های سربار برای اطلاعات سربار فریم بسیار کمتر از فریم هایی با حداقل طول است و زمان انجام عملیات پردازش فریم توسط سوئیچ به ازای هر بایت اطلاعات کاربر به میزان قابل توجهی کمتر است.

وابستگی توان سوئیچ به اندازه فریم های ارسالی با مثال پروتکل اترنت به خوبی نشان داده شده است که برای آن هنگام ارسال فریم هایی با حداقل طول، نرخ انتقال 14880 فریم در ثانیه و توان عملیاتی 5.48 مگابیت بر ثانیه به دست می آید. و هنگام ارسال فریم هایی با حداکثر طول، نرخ انتقال 812 فریم در ثانیه و پهنای باند 9.74 مگابیت بر ثانیه. با تغییر به فریم هایی با حداقل طول، توان عملیاتی تقریباً به نصف کاهش می یابد، و این بدون در نظر گرفتن زمان تلف شده در فریم های پردازش توسط سوئیچ است.

تأخیر ارسال فریم به عنوان زمان سپری شده از لحظه ورود اولین بایت فریم به پورت ورودی سوئیچ تا لحظه ای که این بایت به درگاه خروجی سوئیچ می رسد اندازه گیری می شود. تأخیر، مجموع زمان صرف شده برای بافر کردن بایت‌های فریم، و همچنین زمان صرف شده برای پردازش فریم توسط سوئیچ - جستجوی جدول آدرس، تصمیم‌گیری برای فیلتر یا فوروارد کردن، و دسترسی به رسانه پورت خروجی است. .

میزان تاخیر وارد شده توسط سوئیچ به حالت عملکرد آن بستگی دارد. اگر سوئیچینگ "در حال پرواز" انجام شود، تاخیرها معمولاً کوچک هستند و از 10 میکروثانیه تا 40 میکرو ثانیه و با بافر کامل فریم - از 50 میکروثانیه تا 200 میکرو ثانیه (برای فریم هایی با حداقل طول) متغیر است.

سوئیچ یک دستگاه چند پورت است، بنابراین مرسوم است که تمام مشخصات فوق (به جز تاخیر انتقال فریم) را در دو نسخه ارائه می دهد. گزینه اول عملکرد کل سوئیچ با انتقال همزمان ترافیک از طریق تمام پورت های آن است، گزینه دوم عملکرد در هر پورت است.

از آنجایی که با انتقال همزمان ترافیک توسط چندین پورت، تعداد زیادی از گزینه های ترافیکی وجود دارد که در اندازه فریم ها در جریان، توزیع میانگین شدت جریان های فریم بین پورت های مقصد، ضرایب تغییرات در شدت متفاوت است. جریان های قاب و غیره و غیره، پس هنگام مقایسه سوئیچ ها از نظر عملکرد، باید در نظر گرفت که داده های عملکرد منتشر شده برای کدام نوع ترافیک به دست آمده است.

برآورد لازم عملکرد کلیتعویض.

در حالت ایده‌آل، سوئیچ نصب شده در یک شبکه، فریم‌ها را بین گره‌های متصل به پورت‌هایش با سرعتی که گره‌ها این فریم‌ها را تولید می‌کنند، بدون ایجاد تاخیر اضافی و بدون از دست دادن یک فریم، ارسال می‌کند. در عمل واقعی، سوئیچ همیشه تاخیرهایی را در ارسال فریم ها ایجاد می کند و همچنین ممکن است برخی فریم ها را از دست بدهد، یعنی آنها را به مقصد برساند. به دلیل تفاوت در سازمان داخلی مدل های مختلفپیش بینی اینکه چگونه یک سوئیچ خاص فریم های یک الگوی ترافیکی خاص را منتقل می کند دشوار است. بهترین معیار هنوز تمرین زمانی است که سوئیچ در یک شبکه واقعی قرار می گیرد و تاخیرهای ایجاد شده توسط آن و تعداد فریم های از دست رفته اندازه گیری می شود.

علاوه بر پهنای باند عناصر فردیسوئیچ، مانند پردازنده‌های پورت یا گذرگاه مشترک، عملکرد سوئیچ تحت تأثیر پارامترهای سوئیچ مانند اندازه جدول آدرس و اندازه بافر مشترک یا بافرهای تک پورت قرار می‌گیرد.

اندازه جدول آدرس

حداکثر ظرفیت جدول آدرس حداکثر تعداد آدرس‌های MAC را تعیین می‌کند که سوئیچ می‌تواند همزمان با آن‌ها کار کند. از آنجایی که سوئیچ ها اغلب از یک واحد پردازنده اختصاصی با حافظه خاص خود برای ذخیره نمونه ای از جدول آدرس برای انجام عملیات هر پورت استفاده می کنند، اندازه جدول آدرس سوئیچ ها معمولاً در هر پورت داده می شود. نمونه‌های جدول آدرس ماژول‌های مختلف پردازنده لزوماً حاوی اطلاعات آدرس یکسانی نیستند - به احتمال زیاد آدرس‌های تکراری زیادی وجود نخواهد داشت، مگر اینکه توزیع ترافیک هر پورت بین پورت‌های دیگر کاملاً یکسان باشد. هر پورت فقط مجموعه ای از آدرس هایی را که اخیرا استفاده کرده است ذخیره می کند.

مقدار حداکثر تعداد آدرس های MAC که پردازنده پورت می تواند به خاطر بسپارد به کاربرد سوئیچ بستگی دارد. سوئیچ های گروه کاری معمولاً فقط از چند آدرس در هر پورت پشتیبانی می کنند، زیرا برای تشکیل ریز سگمنت ها طراحی شده اند. سوئیچ‌های دپارتمان باید از چند صد آدرس پشتیبانی کنند و سوئیچ‌های ستون فقرات شبکه تا چندین هزار، معمولاً آدرس‌های 4K تا 8K را پشتیبانی می‌کنند.

ظرفیت ناکافی جدول آدرس می تواند سوئیچ را کند کند و شبکه را با ترافیک اضافی پر کند. اگر جدول آدرس پردازنده پورت پر باشد و با یک آدرس منبع جدید در بسته ورودی مواجه شود، باید هر آدرس قدیمی را از جدول خارج کند و آدرس جدیدی را به جای آن قرار دهد. این عملیات به خودی خود مدتی از پردازنده طول می کشد، اما از دست دادن عملکرد اصلی زمانی مشاهده می شود که یک فریم با آدرس مقصدی که باید از جدول آدرس حذف می شد وارد شود. از آنجایی که آدرس مقصد فریم ناشناخته است، سوئیچ باید فریم را به همه پورت های دیگر ارسال کند. این عملیات برای بسیاری از پردازنده‌های پورت کار غیر ضروری ایجاد می‌کند، علاوه بر این، کپی‌هایی از این فریم نیز در آن بخش‌های شبکه که کاملاً اختیاری هستند قرار می‌گیرند.

برخی از سازندگان سوئیچ این مشکل را با تغییر الگوریتم مدیریت فریم هایی با آدرس مقصد ناشناخته حل می کنند. یکی از پورت های سوئیچ به عنوان پورت ترانک پیکربندی شده است که تمامی فریم های دارای آدرس ناشناخته به صورت پیش فرض به آن ارسال می شوند. در روترها، این تکنیک برای مدت طولانی مورد استفاده قرار گرفته است و به شما این امکان را می دهد تا اندازه جدول آدرس را در شبکه های سازماندهی شده بر اساس یک اصل سلسله مراتبی کاهش دهید.

انتقال یک فریم به پورت ترانک بر این اساس است که این پورت به سوئیچ بالادستی متصل است که ظرفیت جدول آدرس کافی دارد و می داند هر فریمی را به کجا ارسال کند. نمونه ای از یک انتقال فریم موفق با استفاده از پورت ترانک در شکل 4.1 نشان داده شده است. تعویض سطح بالااطلاعاتی در مورد تمام گره های شبکه دارد، بنابراین فریم با آدرس MAC3 مقصد که از طریق پورت Trunk به آن منتقل می شود، از طریق پورت 2 به سوییچ که گره دارای آدرس MAC3 به آن متصل است، ارسال می کند.

شکل 4.1 - استفاده از پورت ترانک برای تحویل فریم هایی با مقصد نامعلوم

اگرچه روش پورت ترانک در بسیاری از موارد به طور موثر عمل می کند، می توان موقعیت هایی را تصور کرد که فریم ها به سادگی گم می شوند. یکی از این وضعیت ها در شکل 4.2 نشان داده شده است. سوئیچ لایه پایین آدرس MAC8 را که به پورت 4 متصل است از جدول آدرس خود حذف کرده است تا جایی برای آدرس MAC3 جدید ایجاد کند. هنگامی که یک فریم با آدرس مقصد MAC8 وارد می شود، سوئیچ آن را به پورت ترانک 5 می فرستد، که از طریق آن فریم وارد سوئیچ سطح بالایی می شود. این سوئیچ از جدول آدرس خود می بیند که آدرس MAC8 متعلق به پورت 1 آن است که از طریق آن وارد سوئیچ شده است. بنابراین فریم بیشتر پردازش نمی شود و به سادگی فیلتر می شود و بنابراین به مقصد نمی رسد. بنابراین، استفاده از سوئیچ هایی با تعداد کافی جدول آدرس برای هر پورت و همچنین پشتیبانی از جدول آدرس مشترک توسط ماژول مدیریت سوئیچ، قابل اعتمادتر است.

شکل 4.2 - از دست دادن فریم هنگام استفاده از پورت ترانک

اندازه بافر

حافظه بافر داخلی سوئیچ برای ذخیره موقت فریم های داده در مواردی که نمی توان فوراً به پورت خروجی منتقل کرد، مورد نیاز است. بافر برای صاف کردن موج های کوتاه مدت ترافیک طراحی شده است. به هر حال، حتی اگر ترافیک به خوبی متعادل باشد و عملکرد پردازنده‌های پورت، و همچنین سایر عناصر پردازش سوئیچ، برای انتقال مقادیر متوسط ​​ترافیک کافی باشد، این تضمین نمی‌کند که عملکرد آنها برای پیک بسیار بالا کافی باشد. مقادیر بار به عنوان مثال، ترافیک می تواند به طور همزمان به تمام ورودی های سوئیچ برای چندین ده میلی ثانیه برسد و از انتقال فریم های دریافتی به پورت های خروجی جلوگیری کند.

برای جلوگیری از تلفات فریم در صورت افزایش چند برابری کوتاه مدت میانگین مقدار شدت ترافیک (و برای شبکه های محلیاغلب مقادیر ضریب ریپل ترافیک در محدوده 50 تا 100 وجود دارد) تنها راه حل یک بافر بزرگ است. همانطور که در مورد جدول آدرس، هر ماژول پردازنده پورت معمولا مختص به خود است حافظه بافربرای ذخیره سازی قاب هرچه مقدار این حافظه بیشتر باشد، احتمال از دست دادن فریم ها در هنگام شلوغی کمتر است، اگرچه اگر میانگین ترافیک نامتعادل باشد، باز هم دیر یا زود بافر سرریز می شود.

به طور معمول، سوئیچ هایی که برای کار در بخش های حیاتی شبکه طراحی شده اند، دارای حافظه بافر چند ده یا صدها کیلوبایت در هر پورت هستند. خوب است که این حافظه بافر را می توان مجدداً بین چندین پورت تخصیص داد، زیرا اضافه بار همزمان روی چندین پورت بعید است. ابزار اضافیحفاظت می تواند یک بافر مشترک برای همه پورت ها در ماژول مدیریت سوئیچ باشد. اندازه چنین بافری معمولاً چندین مگابایت است.

ویژگی های اصلی یک سوئیچ که عملکرد آن را اندازه گیری می کند عبارتند از:

سرعت فیلتر (فیلتر کردن)؛

سرعت مسیریابی (Forwarding)؛

پهنای باند (خروجی)؛

تاخیر در انتقال فریم

علاوه بر این، چندین ویژگی سوئیچ وجود دارد که بیشترین تأثیر را بر این ویژگی های عملکردی دارد. این شامل:

اندازه بافر(های) فریم؛

عملکرد داخلی لاستیک؛

عملکرد پردازنده یا پردازنده ها؛

اندازه جدول آدرس داخلی

سرعت فیلتر و سرعت تبلیغات

سرعت فیلتر و پیشرفت فریم دو ویژگی اصلی عملکرد سوئیچ است. این ویژگی ها شاخص های یکپارچه هستند، آنها به نحوه اجرای سوئیچ از نظر فنی بستگی ندارند.

نرخ فیلتر سرعتی را که سوئیچ مراحل پردازش فریم زیر را انجام می دهد را تعیین می کند:

دریافت یک فریم در بافر شما.

از بین بردن فریم چون پورت مقصد با پورت مبدأ آن یکی است.

سرعت تبلیغات سرعتی را که سوئیچ مراحل پردازش فریم زیر را انجام می دهد را تعیین می کند:

دریافت یک فریم در بافر شما.

جدول آدرس را جستجو کنید تا پورت آدرس مقصد فریم را پیدا کنید.

ارسال فریم به شبکه از طریق پورت مقصد موجود در جدول آدرس.

هم نرخ فیلتراسیون و هم سرعت پیشروی معمولاً بر حسب فریم در ثانیه اندازه گیری می شوند. اگر مشخصات سوئیچ مشخص نکند که برای کدام پروتکل و برای کدام اندازه فریم مقادیر فیلترینگ و نرخ ارسال داده شده است، به طور پیش‌فرض در نظر گرفته می‌شود که این شاخص‌ها برای پروتکل اترنت و فریم‌های فریم داده شده است. حداقل اندازه، یعنی فریم هایی با طول 64 بایت (بدون مقدمه)، با فیلد داده 46 بایت. اگر نرخ‌ها برای یک پروتکل خاص، مانند Token Ring یا FDDI داده می‌شوند، آنگاه برای فریم‌های حداقل طول آن پروتکل نیز داده می‌شود (به عنوان مثال، فریم‌های 29 بایتی برای پروتکل FDDI). استفاده از فریم هایی با حداقل طول به عنوان شاخص اصلی سرعت سوئیچ با این واقعیت توضیح داده می شود که چنین فریم هایی همیشه سخت ترین حالت عملکرد را برای سوئیچ در مقایسه با فریم هایی با فرمت های مختلف با توان عملیاتی برابر داده های کاربر منتقل شده ایجاد می کنند. . بنابراین هنگام تست سوئیچ از حالت حداقل طول فریم به عنوان سخت ترین تست استفاده می شود که باید توانایی سوئیچ را برای کار با بدترین ترکیب پارامترهای ترافیکی برای آن بررسی کرد. علاوه بر این، برای بسته هایی با حداقل طول، نرخ فیلتر و ارسال در حداکثر مقدار است که در تبلیغات سوئیچ اهمیت کمی ندارد.

پهنای باند

خروجی سوئیچ با تعداد داده های کاربر ارسال شده در واحد زمان از طریق پورت های آن اندازه گیری می شود. از آنجایی که سوئیچ در لایه پیوند عمل می کند، داده های کاربر برای آن داده هایی است که در قسمت داده های فریم های پروتکل های لایه پیوند - اترنت، Token Ring، FDDI و غیره حمل می شوند. حداکثر مقدار توان سوئیچ همیشه در قاب هایی با حداکثر طول به دست می آید، زیرا در این مورد سهم هزینه های سربار برای اطلاعات سربار فریم بسیار کمتر از فریم هایی با حداقل طول و زمان سوئیچ است. برای انجام عملیات پردازش فریم به ازای هر یک بایت اطلاعات کاربر به میزان قابل توجهی کمتر است.

وابستگی توان سوئیچ به اندازه فریم های ارسالی به خوبی با مثال پروتکل اترنت نشان داده شده است، که برای آن، هنگام انتقال فریم هایی با حداقل طول، نرخ انتقال 14880 فریم در ثانیه و توان عملیاتی 5.48 مگابیت بر ثانیه است. به دست می آید و هنگام ارسال فریم هایی با حداکثر طول، نرخ انتقال 812 فریم در ثانیه و پهنای باند 9.74 مگابیت بر ثانیه است. با تغییر به فریم هایی با حداقل طول، توان عملیاتی تقریباً به نصف کاهش می یابد، و این بدون در نظر گرفتن زمان تلف شده در فریم های پردازش توسط سوئیچ است.

تاخیر انتقال

تاخیر فریم به عنوان زمان سپری شده از لحظه ای که اولین بایت فریم به درگاه ورودی سوئیچ می رسد تا زمانی که این بایت در پورت خروجی سوئیچ ظاهر می شود اندازه گیری می شود. تأخیر، مجموع زمان صرف شده برای بافر کردن بایت‌های فریم، و همچنین زمان صرف شده برای پردازش فریم توسط سوئیچ - جستجوی جدول آدرس، تصمیم‌گیری برای فیلتر یا فوروارد کردن، و دسترسی به رسانه پورت خروجی است. .

میزان تاخیر وارد شده توسط سوئیچ به حالت عملکرد آن بستگی دارد. اگر سوئیچینگ "در حال پرواز" انجام شود، تاخیرها معمولاً کوچک هستند و از 10 میکروثانیه تا 40 میکرو ثانیه و با بافر کامل فریم - از 50 میکروثانیه تا 200 میکرو ثانیه (برای فریم هایی با حداقل طول) متغیر است.

سوئیچ یک دستگاه چند پورت است، بنابراین مرسوم است که تمام مشخصات فوق (به جز تاخیر انتقال فریم) را در دو نسخه ارائه می دهد. گزینه اول عملکرد کل سوئیچ با انتقال همزمان ترافیک از طریق تمام پورت های آن است، گزینه دوم عملکرد در هر پورت است.

از آنجایی که با انتقال همزمان ترافیک توسط چندین پورت، تعداد زیادی از گزینه های ترافیکی وجود دارد که در اندازه فریم ها در جریان، توزیع میانگین شدت جریان های فریم بین پورت های مقصد، ضرایب تغییرات در شدت متفاوت است. جریان های قاب و غیره و غیره، پس هنگام مقایسه سوئیچ ها از نظر عملکرد، باید در نظر گرفت که داده های عملکرد منتشر شده برای کدام نوع ترافیک به دست آمده است. متأسفانه، برای سوئیچ ها (و همچنین برای روترها) هیچ الگوی آزمایش ترافیک پذیرفته شده ای وجود ندارد که بتوان از آن برای به دست آوردن ویژگی های عملکرد قابل مقایسه استفاده کرد، همانطور که برای به دست آوردن ویژگی های عملکرد سیستم های محاسباتی مانند TPC-A یا SPECint92 انجام می شود. برخی از آزمایشگاه هایی که به طور مداوم تجهیزات ارتباطی را آزمایش می کنند، توضیحات دقیقی از شرایط آزمایش سوئیچ ها ارائه کرده اند و از آنها در عمل خود استفاده می کنند، اما این آزمایش ها هنوز صنعتی عمومی نشده اند.

کارایی، هستند:

• سرعت فیلتر فریم؛
• سرعت ارتقاء فریم ها؛
• توان عملیاتی
• تاخیر انتقالقاب

علاوه بر این، چندین ویژگی سوئیچ وجود دارد که بیشترین تأثیر را بر این ویژگی های عملکردی دارد. این شامل:

• نوع سوئیچینگ؛
• اندازه بافر(های) فریم؛
• عملکرد ماتریس سوئیچینگ؛
• عملکرد پردازنده یا پردازنده ها؛
• اندازه جداول تعویض.

نرخ فیلتر و نرخ پیشرفت فریم

سرعت فیلتر و پیشرفت فریم دو ویژگی اصلی عملکرد سوئیچ است. این ویژگی ها شاخص های یکپارچه هستند و به نحوه اجرای سوئیچ از نظر فنی بستگی ندارند.

سرعت فیلتر کردن

• دریافت یک فریم در بافر آن؛
• دور انداختن یک فریم در صورت تشخیص خطا در آن (تطابق ندارد چک جمع، یا فریم کمتر از 64 بایت یا بیشتر از 1518 بایت)؛
• رها کردن یک فریم برای جلوگیری از حلقه ها در شبکه؛
• رها کردن یک قاب مطابق با فیلترهای پیکربندی شده روی پورت؛
• چشم انداز جداول تعویضبرای جستجوی پورت مقصد بر اساس آدرس MAC مقصد فریم، و اگر منبع و مقصد فریم به یک پورت متصل هستند، فریم را دور بریزید.

سرعت فیلتر تقریباً همه سوئیچ ها غیرمسدود است - سوئیچ موفق می شود فریم ها را با سرعت رسیدن آنها رها کند.

سرعت فورواردسرعتی را که سوئیچ مراحل پردازش فریم زیر را انجام می دهد را تعیین می کند:

• دریافت یک فریم در بافر آن؛
• چشم انداز جداول تعویضبه منظور یافتن پورت مقصد بر اساس آدرس MAC گیرنده فریم؛
• انتقال فریم به شبکه از طریق نرم افزار یافت شده میز سوئیچینگبندر مقصد

هم نرخ فیلتراسیون و هم سرعت پیشروی معمولاً بر حسب فریم در ثانیه اندازه گیری می شوند. اگر مشخصات سوئیچ مشخص نکند که برای کدام پروتکل و برای کدام اندازه فریم مقادیر فیلترینگ و نرخ ارسال داده شده است، به طور پیش‌فرض در نظر گرفته می‌شود که این شاخص‌ها برای پروتکل اترنت و فریم‌های فریم داده شده است. حداقل اندازه، یعنی فریم هایی به طول 64 بایت (بدون مقدمه) با فیلد داده 46 بایت. استفاده از فریم های حداقل طول به عنوان شاخص اصلی سرعت پردازش توسط سوئیچ با این واقعیت توضیح داده می شود که چنین فریم هایی همیشه سخت ترین حالت عملکرد را برای سوئیچ در مقایسه با فریم هایی با فرمت های مختلف با توان عملیاتی برابر داده های کاربر ارسال شده ایجاد می کنند. . بنابراین، هنگام آزمایش یک سوئیچ، حالت حداقل طول فریم به عنوان سخت ترین آزمایش مورد استفاده قرار می گیرد که باید توانایی سوئیچ برای کار با بدترین ترکیب پارامترهای ترافیک را بررسی کند.

سوئیچ پهنای باند (خروجی)با مقدار داده های کاربر (بر حسب مگابیت یا گیگابیت در ثانیه) که در واحد زمان از طریق پورت های آن ارسال می شود اندازه گیری می شود. از آنجایی که سوئیچ در لایه پیوند کار می کند، داده های کاربر برای آن داده هایی است که در قسمت داده فریم های پروتکل های لایه پیوند - اترنت، اترنت سریع و غیره حمل می شود. حداکثر مقدار توان سوئیچ همیشه به دست می آید. در فریم‌های حداکثر طول، زیرا در این حالت، سهم هزینه‌های سربار برای فریم سربار بسیار کمتر از فریم‌های با حداقل طول است و زمان انجام عملیات پردازش فریم سوئیچ به ازای هر بایت اطلاعات کاربر است. به طور قابل توجهی کمتر بنابراین، یک سوئیچ می تواند برای حداقل طول فریم مسدود شود، اما همچنان عملکرد توان عملیاتی بسیار خوبی دارد.

تاخیر ارسال فریم (تاخیر رو به جلو)به عنوان زمان سپری شده از لحظه ای که اولین بایت فریم به درگاه ورودی سوئیچ می رسد تا لحظه ای که این بایت در پورت خروجی خود ظاهر می شود اندازه گیری می شود. تأخیر مجموع زمان صرف شده برای بافر کردن بایت های فریم و همچنین زمان صرف شده برای پردازش فریم توسط سوئیچ، یعنی مشاهده است. جداول تعویض، اتخاذ تصمیم حمل و نقل و دسترسی به محیط بندر خروجی.

میزان تاخیر وارد شده توسط سوئیچ بستگی به روش سوئیچینگ مورد استفاده در آن دارد. اگر سوئیچینگ بدون بافر انجام شود، تأخیرها معمولاً کوچک هستند و بین 5 تا 40 میکرو ثانیه و با بافر کامل فریم - از 50 تا 200 میکرو ثانیه (برای فریم هایی با حداقل طول) متغیر است.

اندازه میز تعویض

حداکثر ظرفیت جداول تعویضتعریف می کند مقدار را محدود کنیدآدرس های MAC که سوئیچ می تواند همزمان کار کند. که در میز سوئیچینگبرای هر پورت، هم آدرس های مک یاد گرفته شده به صورت پویا و هم آدرس های مک استاتیک که توسط مدیر شبکه ایجاد شده اند را می توان ذخیره کرد.

مقدار حداکثر تعداد آدرس های MAC که می توان در آنها ذخیره کرد میز سوئیچینگ، بستگی به کاربرد سوئیچ دارد. سوئیچ های D-Link برای گروه های کاری و دفاتر کوچک معمولاً از جدول آدرس MAC 1K تا 8K پشتیبانی می کنند. سوئیچ های گروه کاری بزرگ از جداول آدرس MAC 8K تا 16K پشتیبانی می کنند، در حالی که سوئیچ های ستون فقرات شبکه معمولاً آدرس های 16K تا 64K یا بیشتر را پشتیبانی می کنند.

ظرفیت ناکافی جداول تعویضمی تواند باعث کند شدن سوئیچ و مسدود شدن شبکه با ترافیک اضافی شود. اگر جدول سوئیچینگ پر باشد و پورت با یک آدرس MAC منبع جدید در فریم ورودی مواجه شود، سوئیچ نمی تواند آن را جدول بندی کند. در این حالت، فریم پاسخ به این آدرس MAC از طریق تمام پورت ها (به جز پورت منبع) ارسال می شود. باعث سیل خواهد شد

اندازه بافر قاب

برای ذخیره سازی موقت فریم ها در مواردی که نمی توان آنها را فورا به درگاه خروجی منتقل کرد، سوئیچ ها بسته به معماری پیاده سازی شده به بافرهایی در ورودی، درگاه های خروجی یا یک بافر مشترک برای همه پورت ها مجهز می شوند. اندازه بافر هم بر تأخیر فریم و هم بر نرخ از دست دادن بسته تأثیر می گذارد. بنابراین، هر چه مقدار حافظه بافر بیشتر باشد، احتمال از دست دادن فریم ها کمتر می شود.

به طور معمول، سوئیچ هایی که برای کار در بخش های حیاتی شبکه طراحی شده اند، دارای حافظه بافر چند ده یا صدها کیلوبایت در هر پورت هستند. بافر مشترک همه پورت ها معمولاً چندین مگابایت است.

پارامترهای فنی اصلی که می توان برای ارزیابی سوئیچ ساخته شده با استفاده از هر معماری استفاده کرد، سرعت فیلتر و سرعت ارسال است.

نرخ فیلتر تعداد فریم‌هایی را که سوئیچ با آن‌ها زمان دارد تا عملیات زیر را انجام دهد را تعیین می‌کند:

• دریافت یک فریم در بافر آن؛
• یافتن پورت برای آدرس مقصد فریم در جدول آدرس؛
• تخریب فریم (پورت مقصد همان پورت منبع است).

نرخ پیشرفت، بر اساس قیاس با پاراگراف قبلی، تعداد فریم‌هایی را که می‌توان با استفاده از الگوریتم زیر پردازش کرد، تعیین می‌کند:

• دریافت یک فریم در بافر خود،
• پیدا کردن یک پورت برای آدرس مقصد قاب؛
• انتقال فریم به شبکه از طریق پورت مقصد یافت شده (طبق جدول نقشه آدرس)

به طور پیش فرض، این شاخص ها با اندازه گیری در نظر گرفته می شوند پروتکل اترنتبرای فریم هایی با حداقل اندازه (طول 64 بایت). از آنجایی که زمان اصلی توسط تجزیه و تحلیل هدر اشغال می شود، هرچه فریم های ارسالی کوتاه تر باشند، بار جدی تری روی پردازنده و گذرگاه سوئیچ ایجاد می کنند.

مهمترین پارامترهای فنی بعدی سوئیچ عبارتند از:

• پهنای باند (خروجی)؛
• تاخیر انتقال فریم
• اندازه جدول آدرس داخلی
• اندازه بافر(های) فریم؛
• عملکرد سوئیچ؛

توان عملیاتی با مقدار داده های منتقل شده از طریق پورت ها در واحد زمان اندازه گیری می شود. به طور طبیعی، هرچه طول فریم بزرگتر باشد (داده های بیشتری به یک هدر متصل می شود)، توان عملیاتی باید بیشتر باشد. بنابراین، با نرخ پیشروی معمولی "گذرنامه" 14880 فریم در ثانیه برای چنین دستگاه هایی، توان عملیاتی 5.48 مگابیت در ثانیه در بسته های 64 بایتی خواهد بود و محدودیت سرعت داده توسط سوئیچ اعمال می شود.

در همان زمان، هنگام ارسال فریم های حداکثر طول (1500 بایت)، سرعت ارسال 812 فریم در ثانیه و توان عملیاتی 9.74 مگابیت در ثانیه خواهد بود. در واقع محدودیت انتقال اطلاعات با سرعت پروتکل اترنت تعیین خواهد شد.

تأخیر ارسال فریم به معنای زمان سپری شده از لحظه ای که فریم در بافر درگاه ورودی سوئیچ نوشته می شود تا زمانی که در درگاه خروجی ظاهر می شود، می گذرد. می توان گفت که این زمان پیشروی یک فریم است (بافر، جستجوی جدول، تصمیم گیری فیلتر یا ارسال، و دسترسی به رسانه پورت خروج).

میزان تاخیر تا حد زیادی به نحوه پیشرفت فریم ها بستگی دارد. اگر از روش سوئیچینگ در حین پرواز استفاده شود، تاخیرها کوچک هستند و از 10 میکروثانیه تا 40 میکروثانیه متغیر هستند، در حالی که با بافر کامل - از 50 میکرو ثانیه تا 200 میکرو ثانیه (بسته به طول فریم) متغیر است.

اگر سوئیچ (یا حتی یکی از پورت های آن) به شدت بارگذاری شده باشد، معلوم می شود که حتی با سوئیچینگ در حال پرواز، اکثر فریم های ورودی مجبور به بافر می شوند. بنابراین پیچیده ترین و گران ترین مدل ها این قابلیت را دارند که بسته به بار و ماهیت تردد، مکانیزم سوئیچ (تطبیق) را به طور خودکار تغییر دهند.

اندازه جدول آدرس (جدول CAM). حداکثر تعداد آدرس‌های MAC موجود در جدول نگاشت پورت‌ها و آدرس‌های MAC را مشخص می‌کند. در مستندات فنی، معمولاً برای یک پورت به عنوان تعداد آدرس ها ذکر می شود، اما گاهی اوقات اتفاق می افتد که اندازه حافظه جدول بر حسب کیلوبایت نشان داده می شود (یک ورودی حداقل 8 کیلوبایت طول می کشد و "جایگزینی" عدد برای یک تولید کننده بی پروا بسیار سودمند است).

برای هر پورت، جدول جستجوی CAM می تواند متفاوت باشد، و زمانی که سرریز می شود، بیشترین مقدار رکورد قدیمیپاک می شود و مورد جدیدی وارد جدول می شود. بنابراین، اگر از تعداد آدرس ها بیشتر شود، شبکه می تواند به کار خود ادامه دهد، اما عملکرد خود سوئیچ بسیار کند می شود و بخش های متصل به آن با ترافیک اضافی بارگیری می شوند.

قبلاً مدل‌هایی وجود داشت (مثلاً 3com SuperStack II 1000 Desktop) که در آنها اندازه جدول امکان ذخیره یک یا چند آدرس را می‌داد، به همین دلیل باید در طراحی شبکه بسیار مراقب بود. با این حال، اکنون حتی ارزان‌ترین سوئیچ‌های دسکتاپ جدولی از آدرس‌های 2-3K دارند (و حتی بیشتر از آن ستون فقرات)، و این پارامتر دیگر یک گلوگاه فناوری نیست.

اندازه بافر لازم است سوئیچ در مواردی که امکان انتقال فوری آنها به پورت مقصد وجود ندارد، به طور موقت فریم های داده را ذخیره کند. واضح است که ترافیک ناهموار است، همیشه امواجی وجود دارد که باید صاف شوند. و هر چه بافر بزرگتر باشد، بار بیشتری می تواند "بر خود بگیرد".

مدل‌های سوئیچ ساده دارای حافظه بافر چند صد کیلوبایتی در هر پورت هستند مدل های گران قیمتاین مقدار به چند مگابایت می رسد.

عملکرد سوئیچ اول از همه، لازم به ذکر است که سوئیچ یک دستگاه چند پورت پیچیده است و دقیقاً مانند آن، برای هر پارامتر به طور جداگانه، ارزیابی مناسب بودن آن برای حل کار غیرممکن است. تعداد زیادی گزینه ترافیک، با نرخ های مختلف، اندازه فریم، توزیع پورت و غیره وجود دارد. هنوز هیچ روش ارزیابی رایجی (ترافیک مرجع) وجود ندارد و از "آزمون های شرکتی" مختلفی استفاده می شود. آنها بسیار پیچیده هستند و در این کتاب باید خود را به توصیه های کلی محدود کنیم.

یک سوئیچ ایده‌آل باید فریم‌ها را بین پورت‌ها با همان سرعتی که گره‌های متصل آن‌ها را تولید می‌کنند، بدون اتلاف و بدون ایجاد تاخیر اضافی ارسال کند. برای انجام این کار، عناصر داخلی سوئیچ (پردازنده های پورت، گذرگاه بین ماژول، CPUو غیره) باید بتواند ترافیک ورودی را مدیریت کند.

در عین حال ، در عمل محدودیت های کاملاً عینی زیادی در مورد امکانات سوئیچ ها وجود دارد. حالت کلاسیک، زمانی که چندین گره شبکه به طور فشرده با یک سرور تعامل دارند، ناگزیر باعث کاهش عملکرد واقعی به دلیل سرعت پروتکل ثابت می شود.

امروزه، تولیدکنندگان به طور کامل بر تولید سوئیچ ها (10/100baseT) تسلط دارند، حتی مدل های بسیار ارزان نیز دارای پهنای باند کافی و پردازنده های نسبتاً سریع هستند. مشکلات زمانی شروع می‌شوند که روش‌های پیچیده‌تری برای محدود کردن سرعت گره‌های متصل (فشار برگشتی)، فیلتر کردن، و پروتکل‌های دیگر که در زیر مورد بحث قرار گرفته‌اند، باید اعمال شوند.

در خاتمه باید گفت که بهترین معیارهنگامی که سوئیچ قابلیت های خود را در یک شبکه واقعی نشان می دهد، هنوز تمرین وجود دارد.

ویژگی های اضافی سوئیچ ها

همانطور که در بالا ذکر شد، سوئیچ‌های امروزی دارای ویژگی‌های زیادی هستند که سوئیچینگ معمولی (که ده سال پیش یک معجزه فناوری به نظر می‌رسید) در پس‌زمینه فرو می‌رود. در واقع، مدل هایی با قیمت 50 تا 5000 دلار می توانند فریم ها را به سرعت و با کیفیت نسبتاً بالا تغییر دهند. تفاوت در ویژگی های اضافی است.

واضح است که بزرگترین عددسوئیچ های مدیریت شده دارای ویژگی های اضافی هستند. در ادامه توضیحات، گزینه هایی به طور خاص برجسته می شوند که معمولاً نمی توانند به درستی روی سوئیچ های سفارشی پیاده سازی شوند.

اتصال سوئیچ ها در یک پشته این گزینه اضافی یکی از ساده ترین و پرکاربردترین آنهاست شبکه های بزرگ. معنای آن اتصال چندین دستگاه با یک گذرگاه مشترک پرسرعت برای افزایش عملکرد گره ارتباطی است. در این مورد، گاهی اوقات می توان از گزینه هایی برای مدیریت یکپارچه، نظارت و تشخیص استفاده کرد.

لازم به ذکر است که همه فروشندگان از فناوری اتصال سوئیچ ها با استفاده از پورت های خاص (Stacking) استفاده نمی کنند. در این زمینه، خطوط اترنت گیگابیت یا با گروه بندی چندین (تا 8) پورت در یک کانال ارتباطی رایج تر می شوند.

پروتکل درخت پوشا (STP). برای شبکه های محلی ساده، حفظ توپولوژی صحیح اترنت (ستاره سلسله مراتبی) در حین کار دشوار نیست. اما با یک زیرساخت بزرگ، این به یک مشکل جدی تبدیل می شود - متقاطع نادرست (بستن یک بخش به یک حلقه) می تواند منجر به توقف عملکرد کل شبکه یا بخشی از آن شود. علاوه بر این، یافتن محل حادثه ممکن است اصلاً آسان نباشد.

از سوی دیگر، چنین اتصالات اضافی اغلب راحت هستند (بسیاری از شبکه های انتقال داده دقیقاً مطابق با معماری حلقه ساخته شده اند)، و می توانند قابلیت اطمینان را تا حد زیادی افزایش دهند - در صورت وجود مکانیزم پردازش حلقه صحیح.

برای حل این مشکل، از پروتکل درخت پوشا (STP) استفاده می شود که در آن سوئیچ ها به طور خودکار یک پیکربندی پیوند درخت مانند فعال ایجاد می کنند و آن را با استفاده از تبادل بسته های سرویس (واحد داده پروتکل پل، BPDU) که ​​در فیلد داده یک فریم اترنت در نتیجه، پورت های حلقه مسدود می شوند، اما در صورت شکسته شدن لینک اصلی، می توانند به طور خودکار روشن شوند.

بنابراین، فناوری STA پشتیبانی از پیوندهای اضافی در یک شبکه از توپولوژی پیچیده و امکان آن را فراهم می کند تغییرات خودکاربدون دخالت مدیر این ویژگی در شبکه های بزرگ (یا توزیع شده) بیشتر از آن مفید است، اما به دلیل پیچیدگی آن، به ندرت در سوئیچ های سفارشی استفاده می شود.

راه های کنترل جریان ورودی همانطور که در بالا ذکر شد، اگر سوئیچ به طور ناهموار بارگذاری شود، به سادگی نمی تواند جریان داده را با سرعت کامل از خود عبور دهد. اما صرفاً دور انداختن فریم های اضافی به دلایل واضح (مثلاً شکستن جلسات TCP) بسیار نامطلوب است. بنابراین لازم است از مکانیزمی برای محدود کردن شدت ترافیک منتقل شده توسط گره استفاده شود.

دو راه ممکن است - گرفتن تهاجمی از رسانه انتقال (به عنوان مثال، سوئیچ ممکن است فواصل زمانی استاندارد را رعایت نکند). اما این روش فقط برای رسانه انتقال "عمومی" که به ندرت در اترنت سوئیچ شده استفاده می شود مناسب است. روش فشار برگشتی نیز همین اشکال را دارد که در آن فریم های ساختگی به گره منتقل می شوند.

بنابراین، در عمل، فناوری کنترل جریان پیشرفته (شرح شده در استاندارد IEEE 802.3x) مورد تقاضا است، که معنای آن در انتقال فریم های "مکث" ویژه توسط سوئیچ به گره است.

فیلترینگ ترافیک تنظیم شرایط فیلتر فریم اضافی روی پورت های سوئیچ برای فریم های ورودی یا خروجی اغلب بسیار مفید است. از این طریق می توانید دسترسی را محدود کنید. گروه های خاصکاربران به برخی از خدمات شبکه با استفاده از آدرس MAC یا برچسب شبکه مجازی.

به عنوان یک قاعده، شرایط فیلتر به صورت عبارات بولی که با استفاده از آنها تشکیل می شوند، نوشته می شوند عملیات منطقی AND و OR.

فیلتر پیچیده نیاز به توان محاسباتی اضافی از سوییچ دارد و در صورت کافی نبودن می تواند عملکرد دستگاه را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

قابلیت فیلتر کردن برای شبکه هایی که کاربران نهایی آن مشترکین "تجاری" هستند که رفتار آنها با اقدامات اداری قابل کنترل نیست بسیار مهم است. از آنجایی که آنها می توانند اقدامات مخرب غیرمجاز (مثلاً جعل IP یا آدرس مککامپیوتر شما)، مطلوب است که حداقل فرصت ها را برای این کار فراهم کنید.

تعویض سطح سوم (لایه 3). با توجه به رشد سریع سرعت ها و استفاده گسترده از سوئیچ ها، امروزه شکاف قابل مشاهده ای بین قابلیت سوئیچینگ و مسیریابی کلاسیک با استفاده از رایانه های بزرگ. در این شرایط منطقی ترین آن است که به سوئیچ مدیریت شده توانایی آنالیز فریم ها در سطح سوم (طبق مدل 7 لایه OSI) را بدهیم. چنین مسیریابی ساده ای امکان افزایش قابل توجه سرعت و مدیریت انعطاف پذیرتر ترافیک یک شبکه بزرگ را فراهم می کند.

با این حال، در شبکه های انتقال داده های حمل و نقل، استفاده از سوئیچ ها هنوز بسیار محدود است، اگرچه تمایل به پاک کردن تفاوت های آنها از مسیریاب ها از نظر قابلیت ها کاملاً واضح است.

قابلیت های مدیریت و نظارت. گسترده ویژگی های اضافیبه کنترل های پیشرفته و راحت اشاره دارد. قبلا دستگاه های سادهرا می توان با چندین دکمه از طریق یک دکمه کوچک کنترل کرد نشانگر دیجیتال، یا از طریق پورت کنسول. اما این قبلاً در گذشته است - اخیراً سوئیچ هایی منتشر شده اند که از طریق یک پورت معمولی 10/100baseT با استفاده از Telnet، یک مرورگر وب یا از طریق پروتکل SNMP مدیریت می شوند. از تنظیمات معمول راه اندازی، سپس SNMP به شما امکان می دهد از سوئیچ به عنوان یک ابزار واقعا همه کاره استفاده کنید.

برای اترنت، فقط برنامه های افزودنی آن مورد توجه هستند - RMON و SMON. RMON-I در زیر توضیح داده شده است، علاوه بر آن، RMON-II نیز وجود دارد سطوح بالا OSI). علاوه بر این، در سوئیچ های "سطح متوسط"، به عنوان یک قاعده، تنها گروه های RMON 1-4 و 9 پیاده سازی می شوند.

اصل کار به شرح زیر است: عوامل RMON روی سوئیچ ها اطلاعات را به یک سرور مرکزی ارسال می کنند، جایی که یک ویژه نرم افزار(به عنوان مثال، HP OpenView) اطلاعات را پردازش می کند و آنها را به شکلی مناسب برای مدیریت ارائه می دهد.

علاوه بر این، فرآیند را می توان کنترل کرد - با تغییر تنظیمات از راه دور، شبکه را به حالت عادی برگردانید. علاوه بر نظارت و مدیریت، با استفاده از SNMP، می توانید یک سیستم صورتحساب بسازید. تا اینجا تا حدودی عجیب و غریب به نظر می رسد، اما نمونه هایی از استفاده واقعی از این مکانیسم وجود دارد.

استاندارد RMON-I MIB 9 گروه شی را توصیف می کند:

1. آمار - آمار انباشته فعلی در مورد ویژگی های فریم ها، تعداد برخوردها، فریم های اشتباه (جزئیات بر اساس انواع خطاها) و غیره.
2. تاریخچه - داده های آماری ذخیره شده در فواصل زمانی معین برای تجزیه و تحلیل بعدی روند تغییرات آنها.
3. هشدارها - آستانه های آماری که بالاتر از آنها عامل RMON یک رویداد خاص را ایجاد می کند. اجرای این گروه مستلزم اجرای گروه رویدادها - رویدادها است.
4. میزبان - داده هایی در مورد میزبان های شبکه که در نتیجه تجزیه و تحلیل آدرس های MAC فریم های در حال گردش در شبکه یافت می شود.
5. Host TopN - جدولی از N میزبان شبکه با بالاترین مقادیر پارامترهای آماری داده شده.
6. ماتریس ترافیک - آماری در مورد شدت ترافیک بین هر جفت میزبان شبکه، به شکل یک ماتریس مرتب شده است.
7. فیلتر - شرایط فیلتر بسته. بسته هایی که شرایط مشخصی را برآورده می کنند، می توانند ضبط شوند یا می توانند رویدادها را ایجاد کنند.
8. Packet Capture - گروهی از بسته ها که توسط شرایط فیلتر مشخص شده گرفته می شوند.
9. رویداد - شرایط ثبت رویداد و اطلاع رسانی رویداد.

بحث دقیق تر در مورد قابلیت های SNMP به فضای کمتری نیاز ندارد این کتاب، بنابراین مناسب است که در این مورد بسیار صحبت کنیم توضیحات کلیاین ابزار پیچیده اما قدرتمند

شبکه های مجازی (شبکه محلی مجازی، VLAN). شاید این مهمترین (به ویژه برای شبکه های خانگی) و پرکاربردترین ویژگی سوئیچ های مدرن باشد. لازم به ذکر است که چندین روش اساساً متفاوت برای ساخت وجود دارد شبکه های مجازیبا استفاده از سوئیچ ها با توجه به اهمیت زیادی که برای ارائه اترنت دارد، توضیح دقیق آن در مورد این فناوری در یکی از فصل های بعدی انجام خواهد شد.

معنای مختصر این است که چندین مجازی (شبکه مستقل از یکدیگر) در یک شبکه اترنت فیزیکی با استفاده از سوئیچ‌ها (2 سطح از مدل OSI) ایجاد کنیم که به روتر مرکزی اجازه می‌دهد پورت‌ها (یا گروه‌هایی از پورت‌ها) را روی سوئیچ‌های راه دور مدیریت کند. که در واقع VLAN را به ابزاری بسیار مناسب برای ارائه خدمات انتقال داده (ارائه دهنده) تبدیل می کند.