Коммутатор

Учебная дисциплина
«Компьютерные коммуникации и сети»
для студентов специальности «Профессиональное обучение»
Лекция №16
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОММУТАТОРОВ
Учебные вопросы:
1. Назначение
и
принципы
построения
коммутаторов.
2. Конструктивное исполнение коммутаторов.
3. Характеристики
производительности
коммутаторов.
Список рекомендуемой литературы:
Основная
1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети.
Принципы, технологии, протоколы: Учебник для
вузов. 3-е изд. – СПб.: Питер, 2006. – 958с.: ил. ISBN
5-469-00504-6
2. Оглтри, Терри. Модернизация и ремонт сетей, 4-е
издание.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом
«Вильямс», 2005. – 1328с. : ил. ISBN 5-84590688-1
Дополнительная
1. Куроуз Дж., Росс К. Компьютерные сети, 4-е изд. –
СПб.: Питер, 2004.
2. Тненбаум Э. Компьютерные сети, 4-е изд. – СПб.:
Питер, 2002.
3. Дуглас Э. Камер. Сети ТСР/IP. Том 1. Принципы,
протоколы и структура. – Вильямс, 2003.
4. Шринивас Вегешна. Качество обслуживания в сетях
IP. – Вильямс, 2003.
Коммутация — это процесс соединения
абонентов коммуникационной сети через
транзитные узлы.
Коммутатор (от англ. switch — переключатель)
- устройство, которое позволяет объединить
несколько компьютеров в единую локальную
сеть. В отличие от концентратора в штатном
режиме сигнал с одного порта поступает не на
все остальные порты, а только на тот порт, к
которому подсоединен получатель.
Рисунок 1 – Внешний вид различных коммутаторов
Рисунок 2 - Принцип действия коммутатора
Рисунок 3 – Коммутатор на процессоре общего
назначения
Рисунок 4 - Коммутационная матрица
Рисунок 5 - Реализация коммутационной матрицы 8х8 с
помощью двоичных переключателей
Рисунок 6 - Архитектура коммутатора с общей шиной
Рисунок 5 - Архитектура разделяемой памяти
ASIC-специализированные БИС
Рисунок 8 - Комбинирование архитектуры
коммутационной матрицы и общей шины
В конструктивном отношении коммутаторы делятся на следующие
типы:
• автономные коммутаторы с фиксированным количеством портов;
• модульные коммутаторы на основе шасси;
• коммутаторы с фиксированным количеством портов, собираемые
в стек.
Автономные коммутаторы с фиксированным количеством
портов предназначены для организации небольших рабочих групп.
Модульные коммутаторы на основе шасси чаще всего
предназначены для применения на магистрали сети.
Коммутаторы с
фиксированным
количеством
портов,
собираемые в стек представляют собой коммутаторы, которые
могут работать автономно, так как выполнены в отдельном корпусе,
но имеют специальные интерфейсы, которые позволяют их
объединять в общую систему, работающую как единый коммутатор.
Говорят, что в этом случае отдельные коммутаторы образуют стек.
Рисунок 9 - Стек коммутаторов, объединяемых по
высокоскоростным каналам
Рисунок 10 - Транковое полнодуплексное соединение
коммутаторов 28115 компании Nortel Networks
Основными
показателями
коммутатора,
характеризующими его производительность, являются:
• скорость фильтрации кадров;
• скорость продвижения кадров;
• пропускная способность;
• задержка передачи кадра.
• тип коммутации - «на лету» или с полной
буферизацией;
• размер буфера (буферов) кадров;
• производительность внутренней шины;
• производительность процессора или процессоров;
• размер внутренней адресной таблицы.
Скорость фильтрации (filtering) определяет скорость, с которой
коммутатор выполняет следующие этапы обработки кадров:
• прием кадра в свой буфер;
• просмотр адресной таблицы с целью нахождения порта для
адреса назначения кадра;
• уничтожение кадра, так как его порт назначения и порт
источника принадлежат одному логическому сегменту.
Скорость продвижения (forwarding) определяет скорость, с
которой коммутатор выполняет следующие этапы обработки
кадров:
• прием кадра в свой буфер;
• просмотр адресной таблицы с целью нахождения порта для
адреса назначения кадра;
• передача кадра в сеть через найденный по адресной таблице
порт назначения.
Пропускная способность коммутатора измеряется количеством
пользовательских данных (в мегабитах в секунду), переданных в единицу
времени через его порты.
Задержка передачи кадра измеряется как время, прошедшее с момента
прихода первого байта кадра на входной порт коммутатора до момента
появления этого байта на его выходном порту.
Коммутаторы, передающие пакеты «на лету», вносят меньшие задержки
передачи кадров на каждом промежуточном коммутаторе, поэтому общее
уменьшение задержки доставки данных может быть значительным, что важно
для мультимедийного трафика. Коммутаторы с буферизацией предполагают
временную задержку кадров в буфере (памяти), связанную с процессом
поддержания различных функций при коммутации.
Максимальная емкость адресной таблицы определяет предельное
количество MAC-адресов, с которыми может одновременно оперировать
коммутатор.
Внутренняя буферная память коммутатора нужна для временного хранения
кадров данных в тех случаях, когда их невозможно немедленно передать на
выходной порт. Буфер предназначен для сглаживания кратковременных
пульсаций трафика.
1.
2.
Контрольные вопросы:
Дайте определение коммутации и коммутатора.
Приведите и поясните основную функцию коммутатора в компьютерных
сетях.
3. Поясните принцип построения и принцип действия коммутатора на
процессоре общего назначения.
4. Поясните принцип построения и принцип действия коммутатора на основе
коммутационной матрицы.
5. Поясните принцип построения и принцип действия коммутатора с общей
шиной.
6. Поясните принцип построения и принцип действия коммутатора с
разделяемой памятью.
7. Поясните принцип построения и принцип действия комбинированного
коммутатора.
8. Перечислите и поясните основные типы конструктивного исполнения
коммутаторов.
9. Поясните следующие характеристики коммутаторов: скорость фильтрации
кадров; скорость продвижения кадров; пропускная способность; размер
буфера (буферов) кадров.
10. Поясните следующие характеристики коммутаторов: задержка передачи
кадра; тип коммутации - «на лету» или с полной буферизацией.
11. Поясните следующие характеристики коммутаторов: производительность
внутренней шины; производительность процессора или процессоров;
размер внутренней адресной таблицы.