Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 111
Текст из файла (страница 111)
Рис. 13.26. Архитектура коммутатора с общей шиной Кадр должен передаваться по шине небольшими частями, по несколько байтов, чтобы передача кадров между портами происходила в псевдопараллельном режиме, не внося задержек в передачу кадра в целом. Размер такой ячейки данных определяется производителем коммутатора. Некоторые производители выбирают в качестве порции данных, переносимых по шине за одну операцию, ячейку АТМ с ее полем данных в 48 байт. Такой подход облегчает трансляцию протоколов локальных сетей в протокол АТМ, если коммутатор поддерживает эти технологии.
Кроме того, небольшой размер ячейки (ее формат может быть и фирменным, так как перенос данных между портами является сугубо внутренней операцией) уменьшает задержки доступа порта к общей шине. Архитектура коммутаторов Входной блок процессора помещает в ячейку, переносимую по шине, тег, в котором указывает номер порта назначения. Каждый выходной блок процессора порта содержит фильтр тесов, который выбирает тети, предназначенные данному порту.
Шина, так же как и коммутационная матрица, не может осуществлять промежуточную буферизацию, но поскольку данные кадра разбиваются на небольшие ячейки, задержек с начальным ожиданием доступности выходного порта в такой схеме нет — здесь работает принцип коммутации пакетов, а не каналов. Разделяемая многовходовая память представляет собой третью базовую архитектуру взаимодействия портов.
Пример такой архитектуры приведен на рис. 13.26. ртов Рис. 13. 26. Архитектура коммутаторов с разделяемой памятью Входные блоки процессоров портов соединяются с переключаемым входом разделяемой памяти, а выходные блоки этих же процессоров — с ее переключаемым выходом. Переключением входа и выхода разделяемой памяти управляет менеджер очередей выходных птрлтов. В разделяемой памяти менеджер организует несколько очередей данных, по одной лля каждого выходного порта.
Входные блоки процессоров передают менеджеру портов запросы на запись данных в очередь того порта, который соответствует адресу назначения кадра. Менеджер по очереди подключает вход памяти к одному из входных блоков пропессоров и тот переписывает часть данных кадра в очередь определенного выходного порта По мере заполнения очередей менеджер производит также поочередное подключение выхода разделяемой памяти к выходным блокам процессоров портов, и данные из очереди переписываются в выходной буфер процессора. Применение общей буферной памяти, гибко распределяемой менеджером между отлсльпымн портами, снижает требования к размеру буферной памяти процессора порта. Однако буферная память должна быть достаточно быстродействующей для поддержания необходимой скорости обмена данными между Ат портами коммутатора.
Комбинированные коммутаторы. У кюкдой из описанных архитектур есть свои достоинстпз п недостатки, поэтому часто в сложных коммутаторах эти архитектуры применяются з комбинации друг,одругом. Пример такого комбинирования приведен на рис. 13.27. Коммутатор состоит из модулей с фиксированным количеством портов (2-12), выполненных на основе специализированной БИС, реализующей архитектуру коммутационной пзтрипьт.
Если порты, между которыми нужно передать кадр данных, принадлежат одному иолулю, то передача кадра осуществляется процессорами модуля на основе имеющейся з мцулс коммутационной матрицы. Если же порты принадлежат разным модулям, то про- Глава! 3, Коммутируемые сети Ейегоег цессоры общаются по общей шине. В такой архитектуре передача кадров внутри модуля будет происходить быстрее, чем при межмодульной передаче, так как коммутационная матрица — это наиболее быстрое, хотя и наименее масштабируемое средство взаимодействия ' портов. Скорость внутренней шины коммутаторов может достигать нескольких гигабит в секунду, а у наиболее мощных моделей — до нескольких десятков гигабит в секунду.
Рис. 13.27. Комбинирование архитектур коыыугационной матрицы и общей шины Конструктивное исполнение коммутаторов На конструктивное исполнение коммутаторов большое влияние оказывает их область применения. Настольные коммутаторы и коммутаторы рабочих групп чаще всего выпускаются как устройства с фиксированным количеством портов, корпоративные коммутаторы — как модульные устройства на основе шасси, а коммутаторы отделов могут иметь стековую конструкцию.
Такое деление не является жестким, и в качестве корпоративного коммутатора может использоваться, например, стековый коммутатор. Коммутатор с фиксированным количеством портов — это наиболее простое конструктивное исполнение, когда устройство представляет собой отдельный корпус со всеми необходимыми элементами (портами, органами индикации и управления, блоком питания), и эти элементы заменять нельзя. Настольные коммутаторы представляют собой наиболее простой тип устройств с фиксированным количеством портов (рис. 13.28).
Обычно все порты такого коммутатора поддерживают одну среду передачи, общее количество портов изменяется от 4 до 48. Порты такого коммутатора являются чаще всего интерфейсами 10/100 или 10/100/1000 Мбит/с на витой паре, поддерживающими автопереговоры. Как правило, такой коммутатор не поддерживает удаленное управление по протоколу ЯХМР. Коммутатор рабочей группы с фиксированным количеством портов (рис. 13.29) имеет, как правило, множество портов для подключения пользовательских компьютеров — как и у настольного коммутатора, эти порты обычно являются интерфейсами 10/100 или 10/100/1000 Мбит/с ия витой паре, поддерживающими автопереговоры.
В нашем примере коммутатор оснащен 24 портами 10/100 Мбит/с Кроме того, такой коммутатор имеет несколько магистральных портов для соединения с коммутаторами верхних уровней. В нашем примере коммутатор имеет 4 магистральных порта, но они выполнены в особом конструктивном исполнении как слоты для установки модулей портов стандарта БВР. Конструктивное исполнвнив коммутаторов Дело в том, что начиная со стандарта СщаЫг ЕгЬегпец порты для работы на оптическом волокне начали выпускаться в виде отдельных модулей, устанавливаемых в специальные слеты коммуникационных устройств.
Такая конструкция позволяет легко переходить от одного типа оптического волокна к другому, например от многомодового к одномодовому, путем замены модуля порта. Сушествует два популярных стандарта на конструктивное исполнение модулей портов б(яаЫг ЕгЬегпет и их интерфейс с самим устройством: ОВ1С а ЯРР (рис. 19.30). Рис. 13.28. Настольный коммутатор 4слстадляиспулва 24пори10(100мбит/с врг 1000 Мбит/а (нз 45) Рис.! 3.23. Коммутатор рабочей группы с магистральными портами „6 Рис.
13.30. Модули 03(С (слева] и 8РР (справа) Обз зги стандарта приняты комитетом ЯРР (Вша)! Ропп Расгог соппшггее — Комитет произюдвтелей компактного оборудования), который был образован в 1990 году как консорциум производителей периферийного оборудования для компьютеров, а затем расширил свои функции. Стандарты ~РР являются результатом взаимной договоренности между произвогагглями оборудования. Модули СВ1С (б(яаЫг ЕгЬегпес 1пгег(асе Сопчеггег — конвертор интерфейса С!яаЬ(1 ЕгЬегпег) появились раньше, они обладают большими размерами, чем ксдулн БРР (Вша!1 Рассог Р!цяйаЫе шог!ц!е — устанавливаемый модуль небольшого раакера), которые были стандартизованы позднее.
Модули БРР называют также моделями в1вв-6В1С. Несмотря на то что изначально и модули СВ1С, и модули Б РР были задуманы Глава! 3. Коммутируемые свтн Егпетлет как сменная часть портов С(йаЬ11 Ег)тегпег для оптического волокна, выпускаются модули ЯЕР и для витой пары, так как это делает слоты БЕР коммутаторов (и маршрутизаторов) универсальными.
В том случае, если коммутатор рабочей группы поддерживает интерфейсы 10С Ег)теггпег (их нет у коммутатора на рис. 13.29), они также выполняются как слоты с устанавливаемыми модулями. Существует несколько стандартов таких модулей: ХАРАК, ХБР и БЕР+ (последний вариант самый компактный). Все эти стандарты представляют собой результат взаимной договоренности между производителями оборудования. Модульный комиущааор выполняется в виде отдельных модулей с фиксированным количеством портов, зти модули устанавливаются на общее шасси (рис.
13.31). Шасси имеет внутреннюю шину для объединения отдельных модулей в единое устройство. Для модульного коммутатора могут существовать различные типы модулей, отличающиеся количеством портов и типом поддерживаемой физической среды. Модульные коммутаторы позволяют более точно подобрать необходимую для конкретного применения конфигурацию коммутатора, а также гибко и с минимальными затратами реагировать на изменения конфигурации сети.
Рис.! З.З! . Модульные коммутаторы на основе шасси Ввиду ответственной работы, которую выполняют модульные коммутаторы, они снабжаются модулем управления, системой терморегулирования, избыточными источниками питания и возможностью замены модулей кна лету». Недостатком коммутатора на основе шасси является высокая начальная стоимость такого устройства для случая, когда предприятию на первом этапе создания сети нужно установить всего 1-2 модуля. Высокая стоимость шасси вызвана тем, что оно поставляется вместе со всеми общими устройствами, такими как избыточные источники питания и т. п.
Выводы Смеховый каммутлалгор, как и коммутатор с фиксированным числом портов, выполнен в виде отдельного корпуса без возможности замены отдельных его модулей. Несколько типичных стековых коммутаторов Е11тегпеС показаны на рис. 13.32. Рис. 13.32. Стековые коммутаторы Еилегпег Стековые коммутаторы имеют специальные порты и кабели для объединения нескольких корпусов в единый коммутатор с общим блоком управления. Стековые коммутаторы могут поддерживать различные физические среды передачи, что делает их.почти такими же гибкими, как модульные концентраторы, но при этом стоимость этих устройств в расчете на один порт получается обычно ниже, так как сначала предприятие может купить одно у стройство без избыточного шасси, а потом нарастить стек еще несколькими аналогичными устройствами.
Приведенная классификация конструктивного исполнения справедлива не только для коммутаторов, но и для коммуникационных устройств всех типов — маршрутизаторов, коммутаторов глобальных сетей, мультиплексоров Я) Н/ОТХ/Егуу РМ. Выводы Для логической структуризации сети применяются мосты и их современные преемники — коммута- ЕЕЕ тор т ы локальных сетед. Устройства обоих типов работают на основе одного и того же стандарта 1ЕЕ 80210, но коммутаторы обладают гораздо более высоким быстродействием за счет параллельно й обработки потоков данных. Коммутаторы являются самообучающимися устройствами, так как строят таблицы продвижения автоматически на основе слежения за передаваемыми кадрами.
недостатком коммутаторов является невозможность работы в сетях с петлевидными связями. Дз нм недостатком сетей, построенных на коммутаторах, является отсутствие защиты от широкоЙруг вещательного шторма. Прниенение коммутаторов позволяет сетевым адаптерам использовать дуплексный режим работы. В этом режиме отсутствует этап доступа к разделяемой среде, а общая скорость передачи данных удваивается. В дуплексном режиме для борьбы с перегрузками коммутаторов исгюльэуется метод обратной ~ю~, описанный в стандарте 802.3х.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
