Коммутируемая среда
Пересылка кадров
Коммутация с промежуточным хранением характеризуется двумя основными признаками, которые отличают её от сквозной коммутации: выявлением ошибок и автоматической буферизацией.
Коммутатор с промежуточным хранением выявляет ошибки во входящем кадре. После получения всего кадра на входном порте, как показано на рисунке, коммутатор сравнивает значение FCS (frame-check-sequence) в последнем поле датаграммы с собственными вычислениями FCS. FCS — это процесс выявления ошибок, который позволяет убедиться в том, что кадр свободен от физических и канальных ошибок. Коммутатор пересылает кадр, если не выявил в нём ошибок. В противном случае кадр отбрасывается.
Процесс буферизации на входном порте, используемый коммутаторами с промежуточным хранением, обеспечивает гибкость для поддержки любых скоростей Ethernet. Например, обработка входящего кадра, передаваемого в порт Ethernet 100 Мбит/с и предназначенного для отправки в интерфейс 1 Гбит/с, потребует использования коммутации с промежуточным хранением. С любым несоответствием в скорости между входным и выходным портами коммутатор сохраняет весь кадр в буфере, проверяет FCS, пересылает его в буфер выходного порта и затем отправляет его.
Коммутация с промежуточным хранением или, используя иной термин, коммутация в режиме «store-and-forward», является основным методом коммутации локальной сети Cisco.
Коммутатор с промежуточным хранением отбрасывает кадры, которые не прошли проверку FCS и таким образом не пересылает недопустимые кадры. И наоборот, в режиме сквозной коммутации возможна пересылка недопустимых кадров, поскольку проверка FCS не выполняется.
Источник
Методы коммутации
Первым шагом, который выполняет коммутатор, прежде чем принять решение о передаче кадра, является его получение и анализ содержимого. В современных коммутаторах используются следующие методы коммутации, определяющие поведение устройства при получении кадра:
•коммутация с промежуточным хранением (store-and-forward);
•коммутация без буферизации (cut-through).
Оба метода коммутации принимают решение о продвижении кадров на основе МАС- адреса получателя, но отличаются последовательностью действий, которые коммутатор выполнит, прежде чем передать или отбросить поступивший на его порт кадр.
Рис. 1.5. Методы коммутации
Метод коммутации с промежуточным хранением (store-and-forward) исторически появился первым. Он характеризуется тем, что коммутатор, прежде чем передать кадр, полностью копирует его в буфер и производит проверку на наличие ошибок. Если кадр содержит ошибки (не совпадает контрольная сумма, или кадр меньше 64 байт или больше 1518 байт), то он отбрасывается. Если кадр не содержит ошибок, то коммутатор находит МАС-адрес приемника в своей таблице коммутации и определяет выходной порт. Затем, если не определены никакие фильтры, коммутатор передает кадр через соответствующий порт устройству назначения.
Несмотря на то, что этот способ передачи связан с задержками (чем больше размер кадра, тем больше времени требуется на его прием и проверку на наличие ошибок), он обладает двумя существенными преимуществами:
— коммутатор может быть оснащен портами, поддерживающими разные технологии и скорости передачи, например, 10/100 Мбит/с, 1000 Мбит/с и 10 Гбит/с;
— коммутатор может проверять целостность кадра, благодаря чему поврежденные кадры не будут передаваться в соответствующие сегменты.
В большинстве коммутаторах D-Link реализован этот метод коммутации. Благодаря использованию в устройствах высокопроизводительных процессоров и контроллеров ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), задержка, вносимая коммутацией store-and-forward при передаче кадров, оказывается незначительной.
Коммутация без буферизации (cut-through) была реализована в первом коммутаторе Ethernet, разработанном фирмой Kalpana в 1990 г. При работе в этом режиме теоретически коммутатор копирует в буфер только МАС-адрес назначения (первые 6 байт после преамбулы) и сразу начинает передавать кадр, не дожидаясь его полного приема. Однако современные коммутаторы не всегда реализуют коммутацию без буферизации в классическом варианте. В зависимости от реализации коммутатор дожидается приема в буфер определенного количества байтов кадра и, если на порте не определены никакие фильтры, принимает решение о его передаче. Так как при работе в режиме cut-through коммутатор не дожидается приема всего кадра, то он не выполняет проверку кадров на наличие ошибок. Проверка кадра на наличие ошибок возлагается на принимающий узел. Однако, современная сетевая инфраструктура, включающая оборудование и кабельную систему позволяет свести вероятность возникновения ошибочных кадров к минимуму.
Основным преимуществом коммутация без буферизации по сравнению с коммутацией с промежуточным хранением является уменьшение времени передачи кадров большого размера. Например, если приложение использует Jumbo-фреймы (кадры размером
9200 байт), то коммутатор, работающий в режиме cut-through, будет передавать данные на несколько микро или миллисекунд (в зависимости от скорости портов коммутатора) быстрее коммутатора, использующего режим store-and-forward.
Помимо этого, коммутаторы с поддержкой режима cut-through хорошо подходят для использования в сетях, например в центрах обработки данных, с приложениями критичными к задержкам.
Однако в некоторых случаях, метод cut-through теряет свои преимущества в скорости передачи. Это может произойти при перегрузке сети, использовании функций фильтрации, требующих обработки на ЦПУ, или когда порты коммутатора поддерживают разную скорость (если коммутационная матрица плохо спроектирована).
Коммутаторы D-Link серии DXS-3600-xx обеспечивают гибкость в выборе метода коммутации, т.к. поддерживают selectable store-and-forward/cut-through mode. По умолчанию в коммутаторах этой серии используется режим store-and-forward, поэтому для получения преимуществ от использования режима cut-through, администратор сети должен сначала его активизировать. Коммутатор будет копировать в буфер и изучать первые 560 байт кадра. Если размер кадра окажется больше 560 байт, коммутатор автоматически переключится в режим cut-through и начнет процесс продвижения кадра, не дожидаясь его полного приема. Соответственно для кадров, чей размер меньше или равен 560 байт будет использоваться режим коммутации store-and-forward.
Источник
Методы коммутации
Дата добавления: 2013-12-23 ; просмотров: 5174 ; Нарушение авторских прав
Первым шагом, который выполняет коммутатор, прежде чем принять решение о передаче кадра, является его получение и анализ содержимого. В коммутаторе может быть реализован один из трех режимов работы, определяющих его поведение при получении кадра:
• коммутация с промежуточным хранением (store-and-forward);
• коммутация без буферизации (cut-through) ;
• коммутация с исключением фрагментов (fragment-free).
При коммутации с промежуточным хранением (store-and-forward) коммутатор, прежде чем передать кадр, полностью копирует его в буфер и производит проверку на наличие ошибок. Если кадр содержит ошибки (не совпадает контрольная сумма, или кадр меньше 64 байт или больше 1518 байт), то он отбрасывается. Если кадр не содержит ошибок, то коммутатор находит МАС-адрес приемника в своей таблице коммутации и определяет выходной порт . Затем, если не определены никакие фильтры, коммутатор передает кадр через соответствующий порт устройству назначения.
Несмотря на то, что этот способ передачи связан с задержками (чем больше размер кадра, тем больше времени требуется на его прием и проверку на наличие ошибок), он обладает двумя существенными преимуществами:
— коммутатор может быть оснащен портами, поддерживающими разные технологии и скорости передачи, например, 10/100 Мбит/с, 1000 Мбит/с и 10 Гбит/с;
— коммутатор может проверять целостность кадра, благодаря чему поврежденные кадры не будут передаваться в соответствующие сегменты.
Коммутация без буферизации (cut-through) была реализована в первом коммутаторе Ethernet, разработанном фирмой Kalpana в 1990 г. При работе в этом режиме коммутатор копирует в буфер только МАС-адрес назначения (первые 6 байт после префикса) и сразу начинает передавать кадр, не дожидаясь его полного приема. Коммутация без буферизации уменьшает задержку, но проверку на ошибки не выполняет. Данный метод коммутации может использоваться только в том случае, когда порты коммутатора поддерживают одинаковую скорость.
Коммутация с исключением фрагментов (fragment -free ) является компромиссным решением между методами store-and-forward и cut-through. При этом методе коммутации коммутатор принимает в буфер первые 64 байта кадра, что позволяет ему отфильтровывать коллизионные кадры перед их передачей. В соответствии со спецификацией Ethernet, коллизия может произойти во время передачи первых 64 байт. Поэтому, все кадры, с длиной больше 64 байт считаются правильными. Этот метод коммутации ожидает, пока полученный кадр не будет проверен на предмет коллизии, и только после этого, начинает его передачу.
Источник
Уязвимость и безопасность вычислительных сетей
Технологии коммутации
1. Технологии коммутации
Мостовые соединения (bridging) являются фундаментальной частью стандартов для локальных сетей IEEE. Мост был разработан с целью уменьшения количества коллизий в локальных сетях, которые изначально использовали разделяемую среду передачи, увеличения диаметра сети, а также поддержки различных протоколов сетевого уровня. Мост делил локальную сеть на два (или более) сегмента и выполнял фильтрацию кадров на основе их МАС-адресов назначения. Прежде чем переслать кадры из одного сегмента в другой, он анализировал их и передавал только в том случае, если такая передача действительно была необходима, то есть МАС-адрес рабочей станции назначения принадлежал другому сегменту.
Стандарты IEEE определяют мостовые соединения для всех технологий локальных сетей. Например, в сетях Token Ring используется алгоритм мостовой передачи с маршрутизацией от источника (source route bridging), определенный в Секции 9 стандарта IEEE 802.2, в сетях Ethernet используется алгоритм прозрачного моста (transparent bridge), который определен стандартом IEEE 802.1D.
В настоящее время основным строительным блоком для создания локальных сетей являются коммутаторы (коммутаторы Ethernet, т.к. Ethernet является основной технологией локальных сетей). Коммутатор представляет собой многопортовый мост и также функционирует на канальном уровне модели OSI. Основное отличие коммутатора от моста заключается в том, что он производительнее, может устанавливать одновременно несколько соединений между разными парами портов и поддерживает множество дополнительных возможностей, отвечающих общепринятым стандартам. Наиболее распространенными и широко используемыми в настоящее время функциями коммутаторов являются:
- виртуальные локальные сети (VLAN);
- семейство протоколов Spanning Tree – IEEE 802.1D, 802.1w, 802.1s;
- статическое и динамическое по протоколу IEEE 802.1ad агрегирование каналов Ethernet;
- обеспечение качества обслуживания QoS;
- функции обеспечения безопасности, включая аутентификацию 802.1Х, функции Port Security, IP-MAC-Port Binding и т.д.;
- SNMP-управление и др.
Помимо перечисленных функций коммутаторы могут поддерживать протоколы маршрутизации и играть роль маршрутизаторов локальной сети. В этом случае их называют коммутаторами 3-го уровня.
Источник
Артём Санников
Языки программирования
Базы данных
Программное обеспечение
Операционные системы
Мобильная разработка
Менеджеры пакетов
Сетевые технологии
CMS системы
Математика
SEO продвижение
Социальные сети
Психология
Хостинг провайдер
Смартфоны
Способы пересылки кадра на коммутаторах Cisco. CCNA Routing and Switching.
Коммутаторы используют один из двух способов пересылки для коммутации данных между сетевыми портами:
- Коммутация с промежуточным хранением (store-and-forward)
- Сквозная коммутация (cut-through)
Рисунок 1 — Способы пересылки пакетов на коммутаторе.
На рисунке 1 приведены различия между этими двумя способами.
Примечание: На коммутаторах Cisco используется преимущественно сквозная коммутация.
При коммутации с промежуточным хранением, когда коммутатор получает кадр, он хранит данные в буфере до тех пор, пока не будет получен весь кадр. Во время сохранения коммутатор анализирует кадр, чтобы получить информацию о его адресате. При этом коммутатор также выполняет проверку на наличие ошибок, используя концевую часть кадра Ethernet — циклический избыточный код (CRC).
CRC использует математическую формулу, основанную на количестве бит (единиц) в кадре, что позволяет определить наличие ошибок в полученном кадре. После подтверждения целостности кадра он перенаправляется через соответствующий порт к узлу назначения. Если же в кадре обнаружена ошибка, коммутатор отбросит его. Отброс кадров с ошибками позволяет уменьшить ширину полосы пропускания, потребляемую поврежденными данными. Коммутация с промежуточным хранением необходима для анализа качества обслуживания (QoS) в мультисервисных сетях, где требуется классификация кадров для их приоретизации. Например, при передаче голосового трафика по IP эти данные должны иметь больший приоритет, чем трафик, используемый для просмотра веб-страниц.
На рисунке 2 показана анимация, которая демонстрирует коммутацию с промежуточным хранением.
Рисунок 2 — Коммутация с промежуточным хранением (store-and-forward).
Источник: Академия Cisco.
Другие статьи из категории «CCNA: Introduction to Networks»
Источник
