پارامترهای فنی سوئیچ ها کلاس های سوئیچ اترنت

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

سرعت فیلتر (فیلتر کردن)؛

سرعت مسیریابی (Forwarding)؛

توان عملیاتی؛

تاخیر در انتقال فریم

علاوه بر این، چندین ویژگی سوئیچ وجود دارد که بیشترین تأثیر را بر این مشخصات عملکرد دارند. این موارد عبارتند از:

اندازه بافر (های) قاب؛

عملکرد اتوبوس داخلی؛

عملکرد پردازنده یا پردازنده ها؛

اندازه جدول آدرس داخلی

سرعت فیلتراسیون و سرعت پیشروی

فیلتر کردن فریم و سرعت ارسال دو ویژگی کلیدی عملکرد یک سوئیچ است. این ویژگی ها شاخص های جدایی ناپذیری هستند که به نحوه اجرای سوئیچ بستگی ندارند.

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

دریافت یک فریم در بافر شما.

از طریق جدول آدرس نگاه کنید تا پورت آدرس مقصد فریم را پیدا کنید.

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

هم سرعت فیلتر و هم سرعت ارسال معمولاً بر حسب فریم در ثانیه اندازه گیری می شوند. اگر مشخصات سوئیچ مشخص نکند که برای کدام پروتکل و برای چه اندازه فریم سرعت فیلتر و ارسال داده می شود، به طور پیش فرض فرض می شود که این شاخص ها برای پروتکل اترنت و فریم هایی با حداقل اندازه ارائه شده اند، یعنی فریم هایی به طول 64 بایت (بدون مقدمه)، با یک 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 ۲۹ بایتی برای پروتکل FDDI). استفاده از فریم هایی با حداقل طول به عنوان شاخص اصلی سرعت یک سوئیچ با این واقعیت توضیح داده می شود که چنین فریم هایی همیشه سخت ترین حالت عملکرد را برای سوئیچ در مقایسه با فریم های فرمت های دیگر با توان عملیاتی برابر داده های کاربر منتقل می کنند. بنابراین، هنگام آزمایش یک سوئیچ، حالت حداقل طول فریم به عنوان سخت ترین آزمایش استفاده می شود که باید توانایی سوئیچ را برای عملکرد تحت بدترین ترکیب پارامترهای ترافیک برای آن تأیید کند. علاوه بر این، برای بسته هایی با حداقل طول، سرعت فیلتر و ارسال دارای حداکثر مقدار است که در تبلیغات سوئیچ اهمیت چندانی ندارد.

پهنای باند

پهنای باند را تغییر دهید با مقدار داده های کاربر که در واحد زمان از طریق پورت های آن منتقل می شود اندازه گیری می شود. از آنجایی که سوئیچ در سطح پیوند داده عمل می کند، داده های کاربر آن داده هایی است که به فیلد داده فریم های پروتکل لایه پیوند داده - اترنت، Token Ring، FDDI و غیره منتقل می شود. حداکثر مقدار توان سوئیچ همیشه بر روی فریم های حداکثر طول به دست می آید، زیرا در این مورد سهم هزینه های سربار برای اطلاعات رسمیفریم بسیار کمتر از فریم هایی با حداقل طول است و زمانی که سوئیچ عملیات پردازش فریم را به ازای هر یک بایت اطلاعات کاربر انجام می دهد 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 است. به دست آمده است و هنگام ارسال فریم های حداکثر طول، سرعت انتقال 812 فریم در ثانیه و توان عملیاتی 9.74 مگابیت بر ثانیه است. با تغییر به فریم‌هایی با حداقل طول، توان عملیاتی تقریباً دو برابر کاهش می‌یابد، و این به اتلاف زمان برای پردازش فریم‌ها توسط سوئیچ توجهی نمی‌کند.

تاخیر انتقال

تاخیر در انتقال فریم به عنوان زمان سپری شده از لحظه ای که اولین بایت فریم به پورت ورودی سوئیچ می رسد تا لحظه ای که این بایت در پورت خروجی سوئیچ ظاهر می شود اندازه گیری می شود. تأخیر شامل زمان صرف شده برای بافر کردن بایت های فریم، و همچنین زمان صرف شده برای پردازش فریم توسط سوئیچ - نگاه کردن به جدول آدرس، تصمیم گیری در مورد فیلتر کردن یا ارسال، و دسترسی به محیط درگاه خروج است.

میزان تاخیر وارد شده توسط سوئیچ به حالت کارکرد 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 فریم‌هایی با حداقل طول) متغیر هستند.

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 در هنگام انتقال همزمان ترافیک در تمام پورت های آن است، گزینه دوم عملکرد هر پورت است.

از آنجایی که وقتی ترافیک به طور همزمان توسط چندین پورت منتقل می شود، تعداد زیادی گزینه ترافیک وجود دارد که در اندازه فریم ها در جریان، توزیع شدت متوسط ​​جریان های فریم بین پورت های مقصد، ضرایب تغییرات در شدت متفاوت است. جریان قاب و غیره و غیره، پس هنگام مقایسه سوئیچ ها بر اساس عملکرد، باید در نظر گرفت که داده های عملکرد منتشر شده برای کدام نوع ترافیک به دست آمده است. متأسفانه، برای سوئیچ ها (یا برای آن موضوع، برای روترها)، هیچ معیار ترافیکی پذیرفته شده ای وجود ندارد که بتوان از آن برای به دست آوردن ویژگی های عملکرد قابل مقایسه استفاده کرد، همانطور که برای ویژگی های عملکرد 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 و از آنها در عمل خود استفاده می کنند، اما این آزمایش ها هنوز در صنعت رایج نشده است.

مشخصات اصلی سوئیچ ها

عملکرد سوئیچ ویژگی ای است که یکپارچه سازان و مدیران شبکه در درجه اول از این دستگاه انتظار دارند.

شاخص های اصلی سوئیچ که عملکرد آن را مشخص می کند عبارتند از:

1. سرعت فیلتر فریم؛
2. سرعت پیشرفت پرسنل؛
3. توان کل؛
4. تاخیر انتقال فریم

سرعت فیلتراسیون

دریافت فریم در بافر خود.

· مشاهده جدول آدرس برای انتخاب پورت مقصد برای قاب.

· تخریب قاب، از آنجایی که پورت مقصد و پورت منبع آن متعلق به یک بخش منطقی هستند.

سرعت فیلتر تقریباً همه سوئیچ‌ها غیرمسدود است - سوئیچ موفق می‌شود فریم‌ها را با سرعتی که می‌رسند کنار بگذارد.

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

دریافت فریم در بافر خود.

· مشاهده جدول آدرس برای یافتن پورت آدرس مقصد فریم.

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

هم سرعت فیلتر و هم سرعت ارسال معمولاً بر حسب فریم در ثانیه اندازه گیری می شوند. به طور پیش فرض، این فریم های پروتکل اترنت با حداقل طول (64 بایت بدون مقدمه) در نظر گرفته می شوند. چنین قاب هایی سخت ترین حالت عملکرد را برای سوئیچ ایجاد می کنند.

پهنای باندسوئیچ با مقدار داده های کاربر (بر حسب مگابیت در ثانیه) که در واحد زمان از طریق پورت های آن ارسال می شود تغییر می کند.

حداکثر توان سوئیچ همیشه در فریم هایی با حداکثر طول به دست می آید. بنابراین، یک سوئیچ می تواند برای فریم هایی با حداقل طول مسدود شود، اما هنوز هم توان عملیاتی بسیار خوبی دارد.

تاخیر در انتقال فریمبه 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.

میزان تاخیر وارد شده توسط سوئیچ به حالت کارکرد آن بستگی دارد. اگر سوئیچینگ "در حال پرواز" انجام شود، تاخیرها معمولاً کوچک هستند و از 5 تا 40 میکرو ثانیه و با بافر کامل فریم - از 50 تا 200 میکروثانیه (برای فریم هایی با حداقل طول) متغیر است.

سوئیچینگ در حال پرواز و کاملا بافر

هنگام روشن کردن «در حال پرواز»، بخشی از فریم حاوی آدرس گیرنده در بافر ورودی دریافت می‌شود، تصمیم گرفته می‌شود که فریم را به پورت دیگری فیلتر یا رله کنیم، و اگر پورت خروجی آزاد باشد، آنگاه ارسال شود. فریم بلافاصله شروع می شود در حالی که بقیه آن همچنان وارد بافر ورودی می شود. اگر پورت خروجی اشغال باشد، فریم به طور کامل در بافر ورودی پورت گیرنده بافر می شود. از معایب این روش می توان به این واقعیت اشاره کرد که سوئیچ امکان انتقال فریم های اشتباه را فراهم می کند، زیرا زمانی که امکان تجزیه و تحلیل انتهای فریم وجود داشته باشد، ابتدای آن از قبل به زیر شبکه دیگری منتقل می شود. و این منجر به از دست دادن زمان مفید شبکه می شود.

بافر کامل بسته های دریافتی به طور طبیعی معرفی می شود تاخیر طولانیبه انتقال داده، اما سوئیچ توانایی تجزیه و تحلیل کامل و در صورت لزوم تبدیل بسته دریافتی را دارد.

جدول 6.1 قابلیت های سوئیچ ها را هنگام کار در دو حالت فهرست می کند.

جدول.6.1 ویژگی های مقایسه ایهنگام کار در حالت های مختلف سوئیچ می کند

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

سرعت فیلتر تعداد فریم‌هایی را که سوئیچ می‌تواند با آن‌ها عملیات زیر را انجام دهد، تعیین می‌کند:

• دریافت فریم در بافر خود.
• یافتن پورت برای آدرس مقصد فریم در جدول آدرس؛
• تخریب فریم (درگاه مقصد همان پورت مبدا است).

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

• دریافت فریم در بافر خود،
• پیدا کردن پورت برای آدرس مقصد فریم؛
• انتقال فریم به شبکه از طریق پورت مقصد یافت شده (با استفاده از جدول تطبیق آدرس).

به طور پیش‌فرض، این شاخص‌ها برای فریم‌هایی با حداقل اندازه (طول ۶۴ بایت) در پروتکل اترنت اندازه‌گیری می‌شوند. از آنجایی که تحلیل هدر بیشتر زمان را به خود اختصاص می دهد، هرچه فریم های ارسالی کوتاه تر باشند، بار جدی تری روی گذرگاه پردازنده و سوئیچ ایجاد می کنند.

مهمترین پارامترهای فنی بعدی سوئیچ عبارتند از:

• توان عملیاتی؛
• تاخیر انتقال فریم
• اندازه جدول آدرس داخلی
• اندازه بافر(های) فریم؛
• عملکرد سوئیچ؛

توان عملیاتی با مقدار داده های ارسال شده از طریق پورت ها در واحد زمان اندازه گیری می شود. طبیعتاً، هرچه فریم طولانی‌تر باشد (داده‌های بیشتری به یک هدر متصل می‌شود)، توان عملیاتی باید بیشتر باشد. بنابراین، با سرعت معمولی «گذرنامه» 14880 فریم در ثانیه برای چنین دستگاه‌هایی، توان عملیاتی 5.48 مگابیت بر ثانیه در بسته‌های 64 بایتی خواهد بود و محدودیت سرعت انتقال داده توسط سوئیچ اعمال می‌شود.

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

تأخیر ارسال فریم به معنای زمانی است که از لحظه ای که فریم شروع به نوشتن در بافر پورت ورودی سوئیچ می کند تا زمانی که در درگاه خروجی آن ظاهر شود می گذرد. می توان گفت که این زمان برای پیشبرد یک فریم (بافر، جستجوی جدول، تصمیم گیری در مورد فیلتر یا فوروارد کردن، و دسترسی به محیط پورت خروجی) طول می کشد.

میزان تاخیر تا حد زیادی به نحوه تبلیغ فریم ها بستگی دارد. اگر از روش سوئیچینگ در حین پرواز استفاده شود، تأخیرها کم 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).

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 ترافیک مکانیسم عملکرد سوئیچ (تطبیق) را به طور خودکار تغییر دهند.

اندازه جدول آدرس (جدول CAM). حداکثر تعداد آدرس‌های MAC موجود در جدول نگاشت پورت و آدرس MAC را تعیین می‌کند. در اسناد فنی، معمولاً در هر پورت به عنوان تعداد آدرس ها داده می شود، اما گاهی اوقات اتفاق می افتد که اندازه حافظه جدول بر حسب کیلوبایت نشان داده می شود (یک ورودی حداقل 8 کیلوبایت را اشغال می کند و "تعویض" تعداد بسیار سودآور است. برای یک سازنده بی پروا).

برای هر پورت، جدول مکاتبات CAM می تواند متفاوت باشد و وقتی پر شد، قدیمی ترین ورودی پاک می شود و مورد جدید به جدول اضافه می شود. بنابراین، اگر تعداد آدرس‌ها بیشتر شود، شبکه می‌تواند به کار خود ادامه دهد، اما در عین حال عملکرد خود سوئیچ بسیار کند می‌شود و بخش‌های متصل به آن با ترافیک اضافی بارگیری می‌شوند.

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 است که باید در طراحی شبکه بسیار مراقب بود. با این حال، اکنون حتی ارزان‌ترین سوئیچ‌های دسکتاپ جدولی از آدرس‌های 2-3K دارند (و سوئیچ‌های ستون فقرات حتی بیشتر دارند)، و این پارامتر دیگر گلوگاه فناوری نیست.

حجم بافر سوئیچ برای ذخیره موقت فریم های داده در مواردی که امکان انتقال فوری آنها به پورت مقصد وجود ندارد، به آن نیاز دارد. واضح است که ترافیک ناهموار است، همیشه امواجی وجود دارد که باید صاف شوند. و هر چه حجم بافر بزرگتر باشد، بار سنگیناو می تواند "تسلط یابد".

مدل های سوئیچ ساده دارای حافظه بافر چند صد کیلوبایتی در هر پورت هستند.

عملکرد سوئیچ اول از همه، لازم به ذکر است که یک سوئیچ یک دستگاه چند پورت پیچیده است و ارزیابی مناسب بودن آن برای حل وظیفه داده شده بر اساس هر پارامتر به طور جداگانه به سادگی غیرممکن است. تعداد زیادی گزینه ترافیک، با شدت، اندازه فریم، توزیع بین پورت ها و غیره متفاوت است. هنوز هیچ روش ارزیابی کلی (ترافیک مرجع) وجود ندارد و انواع مختلفی از "آزمون های شرکتی" 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 با پردازش ترافیک ورودی کنار بیاید.

در عین حال ، در عمل محدودیت های کاملاً عینی زیادی در مورد قابلیت های سوئیچ ها وجود دارد. حالت کلاسیک چندین میزبان که به شدت با یک سرور منفرد در تعامل هستند، ناگزیر به دلیل سرعت ثابت پروتکل باعث کاهش عملکرد واقعی می شود.

امروزه تولید کنندگان به طور کامل بر تولید سوئیچ ها (10/100T) تسلط دارند توان عملیاتی، و به اندازه کافی پردازنده های سریع. مشکلات زمانی شروع می شوند که شما نیاز به درخواست بیشتری داشته باشید روش های پیچیدهمحدودیت‌های سرعت گره‌های متصل (فشار برگشتی)، فیلتر کردن، و سایر پروتکل‌های مورد بحث در زیر.

در خاتمه باید گفت که بهترین معیارهنوز هم این یک تمرین است که یک سوئیچ توانایی های خود را در یک شبکه واقعی نشان دهد.

ویژگی های اضافی سوئیچ ها

همانطور که در بالا ذکر شد، سوئیچ های مدرن آنقدر قابلیت دارند که سوئیچینگ معمولی (که ده سال پیش یک معجزه فناوری به نظر می رسید) در پس زمینه محو می شود. در واقع، مدل‌هایی که از 50 تا 5000 دلار قیمت دارند، می‌توانند فریم‌ها را سریع و نسبتاً کارآمد تغییر دهند. تفاوت دقیقاً از نظر قابلیت های اضافی است.

واضح است که بزرگترین عددسوئیچ های مدیریت شده دارای قابلیت های اضافی هستند. بقیه توضیحات به طور خاص گزینه هایی را برجسته می کند که معمولاً نمی توانند به درستی روی سوئیچ های سفارشی پیاده سازی شوند.

اتصال سوئیچ ها به پشته این گزینه اضافییکی از ساده ترین و پرکاربردترین ها در شبکه های بزرگ. هدف آن اتصال چندین دستگاه با یک باس مشترک پرسرعت برای افزایش عملکرد مرکز ارتباط است. در این مورد، گاهی اوقات می توان از گزینه های یکپارچه کنترل، 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 منطقه خطوط به طور فزاینده ای رایج می شوند گیگابیت اترنت، یا با گروه بندی چندین (تا 8) پورت در یک کانال ارتباطی.

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 - عبور 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 داده حمل و نقل با استفاده از معماری حلقه ساخته می شوند)، و می توانند قابلیت اطمینان را تا حد زیادی افزایش دهند - اگر مکانیزم پردازش حلقه درست وجود داشته باشد.

برای حل این مشکل، از پروتکل درخت پوشا (STP) استفاده می شود که در آن سوئیچ ها به طور خودکار یک پیکربندی درخت مانند فعال از پیوندها ایجاد می کنند و آن را از طریق تبادل بسته های سرویس (واحد داده پروتکل پل، BPDU) که ​​در فیلد داده یک فریم اترنت در نتیجه، پورت‌هایی که حلقه‌ها روی آن‌ها بسته است مسدود می‌شوند، اما در صورت شکسته شدن لینک اصلی، می‌توانند به‌طور خودکار روشن شوند.

بنابراین، فناوری STA پشتیبانی از اتصالات پشتیبان در شبکه ای از توپولوژی پیچیده و امکان تغییر خودکار آن را بدون مشارکت مدیر فراهم می کند. این ویژگی در شبکه‌های بزرگ (یا توزیع‌شده) بیش از آن مفید است، اما به دلیل پیچیدگی آن به ندرت در سوئیچ‌های سفارشی استفاده می‌شود.

راه های کنترل جریان ورودی همانطور که در بالا ذکر شد، اگر سوئیچ به طور ناهموار بارگذاری شود، به سادگی از نظر فیزیکی قادر به عبور از جریان داده با سرعت کامل نخواهد بود. 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 وجود دارد - گرفتن تهاجمی از رسانه انتقال (به عنوان مثال، سوئیچ ممکن است با فواصل زمانی استاندارد مطابقت نداشته باشد). اما این روش فقط برای رسانه های انتقال "عمومی" مناسب است که به ندرت در اترنت سوئیچ شده استفاده می شود. روش فشار برگشتی نیز همین عیب را دارد که در آن فریم های ساختگی به گره منتقل می شوند.

بنابراین، در عمل، فن آوری پیشرفته کنترل جریان (شرح شده در استاندارد IEEE 802.3x) مورد تقاضا است، معنای آن این است که سوئیچ فریم های "مکث" ویژه ای را به گره منتقل می کند.

فیلترینگ ترافیک تنظیم شرایط فیلتر اضافی فریم برای فریم های ورودی یا خروجی در پورت های سوئیچ اغلب بسیار مفید است. به این ترتیب، می‌توانید دسترسی گروه‌های خاصی از کاربران را به خدمات شبکه خاص با استفاده از آدرس MAC یا تگ شبکه مجازی محدود کنید.

به عنوان یک قاعده، شرایط فیلتر به شکل عبارات بولی که با استفاده از عملگرهای منطقی AND و OR تشکیل شده اند، نوشته می شوند.

فیلتر پیچیده نیاز به سوئیچینگ اضافی دارد قدرت محاسباتی، و در صورت کمبود آن 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 تنظیم نیست بسیار مهم است. از آنجایی که آنها می توانند اقدامات مخرب غیرمجاز انجام دهند (به عنوان مثال، آدرس IP یا MAC رایانه خود را جعل کنند)، توصیه می شود حداقل فرصت ها را برای این کار فراهم کنند.

سوئیچینگ 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 کامپیوترهای جهانی. منطقی ترین کار در این شرایط این 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 در یک شبکه بزرگ را فراهم می کند.

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

قابلیت های مدیریت و نظارت. گسترده ویژگی های اضافیبه معنای کنترل های توسعه یافته و راحت است. قبلا دستگاه های سادهمی توان با چندین دکمه از طریق یک نشانگر دیجیتال کوچک یا از طریق درگاه کنسول کنترل کرد. اما این قبلاً در گذشته است - اخیراً سوئیچ‌ها با کنترل از طریق یک پورت معمولی 10/100T با استفاده از Telnet، یک مرورگر وب یا از طریق پروتکل SNMP تولید شده‌اند از تنظیمات معمول شروع، سپس SNMP به شما امکان می دهد از سوئیچ به عنوان یک ابزار واقعاً جهانی استفاده کنید.

برای اترنت، فقط پسوندهای آن جالب هستند - RMON و SMON. RMON-I در زیر توضیح داده شده است، علاوه بر آن RMON-II نیز وجود دارد (بر سطوح بالاتر OSI تأثیر می گذارد). 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 - تغییر تنظیمات از راه دور می تواند عملکرد شبکه را به حالت عادی بازگرداند. علاوه بر نظارت و مدیریت، با استفاده از SNMP می توانید یک سیستم صورتحساب بسازید. در حالی که به نظر می رسد تا حدودی عجیب و غریب، اما نمونه هایی از استفاده واقعی است این مکانیسمدر حال حاضر وجود دارد.

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

1. آمار - داده های آماری انباشته شده فعلی در مورد ویژگی های قاب، تعداد برخوردها، فریم های اشتباه (با جزئیات بر اساس انواع خطا) و غیره.
2. تاریخچه - داده های آماری ذخیره شده در فواصل زمانی معین برای تجزیه و تحلیل بعدی روند تغییرات آنها.
3. هشدارها - مقادیر آستانه شاخص های آماری، هنگامی که از آن فراتر رفت، 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 کشف شده است.
5. Host TopN - جدولی از N میزبان شبکه که دارای بالاترین مقادیر پارامترهای آماری مشخص شده است.
6. ماتریس ترافیک - آماری در مورد شدت ترافیک بین هر جفت میزبان شبکه که در قالب یک ماتریس سازماندهی 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 با استفاده از شرایط فیلتر مشخص گرفته شده اند.
9. رویداد - شرایط ثبت رویدادها و اطلاع رسانی در مورد رویدادها.

نگاهی دقیق تر به قابلیت های SNMP حداقل به اندازه فضایی نیاز دارد این کتاب، بنابراین توصیه می شود در این مورد بسیار صحبت کنیم توضیحات کلیاین ابزار پیچیده اما قدرتمند

شبکه های مجازی (شبکه محلی مجازی، VLAN). این شاید 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 تامین اترنت دارد، توضیحات مفصل آن در مورد این فناوری در یکی از فصل های بعدی ارائه خواهد شد.

معنای کوتاه آن استفاده از سوئیچ ها (سطح 2 مدل OSI) برای ایجاد چندین شبکه مجازی (مستقل از یکدیگر) در یک شبکه اترنت فیزیکی است که به روتر مرکزی اجازه می دهد پورت ها (یا گروه هایی از پورت ها) را روی سوئیچ های راه دور مدیریت کند. این همان چیزی است که در واقع VLAN را به وسیله ای بسیار مناسب برای ارائه خدمات انتقال داده (ارائه) تبدیل می کند.

سرعت فیلتر و ارسال فریم دو ویژگی کلیدی عملکرد یک سوئیچ است. این ویژگی ها یکپارچه هستند و به نحوه اجرای سوئیچ بستگی ندارند.

نرخ فیلتر کردن سرعتی است که سوئیچ مراحل پردازش فریم زیر را انجام می دهد:

1. فریم را در بافر خود دریافت کنید.

3. تخریب فریم، از آنجایی که پورت مقصد و پورت مبدأ آن متعلق به یک بخش تک منطقی است.

سرعت فیلتر تقریباً همه سوئیچ‌ها یک عامل مسدودکننده نیست - سوئیچ موفق می‌شود فریم‌ها را با سرعتی که می‌رسند کنار بگذارد.

نرخ حمل و نقل سرعتی است که سوئیچ مراحل بعدی پردازش فریم را انجام می دهد.

1. فریم را در بافر خود دریافت کنید.

2. از طریق جدول آدرس نگاه کنید تا پورت آدرس مقصد فریم را پیدا کنید.

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

هم سرعت فیلتر و هم سرعت ارسال معمولاً بر حسب فریم در ثانیه اندازه گیری می شوند. اگر مشخصات سوئیچ مشخص نکند که برای کدام پروتکل و برای چه اندازه فریم سرعت فیلتر و ارسال داده می شود، به طور پیش فرض فرض می شود که این شاخص ها برای پروتکل اترنت و فریم هایی با حداقل اندازه ارائه شده اند، یعنی فریم به طول 64 بایت همانطور که قبلاً بحث کردیم، حالت حداقل طول فریم به عنوان دشوارترین آزمایش برای تأیید توانایی سوئیچ برای عملکرد در بدترین ترکیب از شرایط ترافیکی استفاده می شود.

تأخیر انتقال فریم به عنوان زمان سپری شده از لحظه ورود اولین بایت فریم به درگاه ورودی سوئیچ تا لحظه ای که این بایت در درگاه خروجی ظاهر می شود اندازه گیری می شود. تأخیر، مجموع زمان صرف شده برای بافر کردن بایت‌های فریم و زمان صرف شده برای پردازش فریم توسط سوئیچ است - نگاه کردن به جدول آدرس، تصمیم‌گیری در مورد فیلتر کردن یا ارسال، دسترسی به محیط درگاه خروج. میزان تاخیر وارد شده توسط سوئیچ به حالت کارکرد آن بستگی دارد. اگر سوئیچینگ "در حال پرواز" انجام شود، تاخیرها معمولاً کوچک هستند و از 5 تا 40 میکرو ثانیه و با بافر کامل فریم - از 50 تا 200 میکروثانیه برای فریم‌هایی با حداقل طول در هنگام ارسال با سرعت 10 مگابیت / متغیر هستند. س سوئیچ‌هایی که از نسخه‌های سریع‌تر اترنت پشتیبانی می‌کنند، تأخیر کمتری در فرآیند ارسال فریم ایجاد می‌کنند.

عملکرد یک سوئیچ با مقدار داده های کاربر منتقل شده در واحد زمان از طریق پورت های آن تعیین می شود و بر حسب مگابیت بر ثانیه (Mbps) اندازه گیری می شود. از آنجایی که سوئیچ در لایه پیوند داده عمل می کند، داده های کاربر آن داده هایی است که در قسمت داده فریم های اترنت حمل می شوند.

حداکثر مقدار عملکرد سوئیچ همیشه در قاب هایی با حداکثر طول به دست می آید، زیرا در این مورد سهم هزینه های سربار برای سربار فریم حداقل است. سوئیچ یک دستگاه چند پورت است، بنابراین مرسوم است که آن را به عنوان دارای حداکثر عملکرد کلی در حالی که به طور همزمان ترافیک را در تمام پورت‌های آن انتقال می‌دهد، توصیف کنیم.

برای انجام عملیات هر پورت، سوئیچ ها اغلب از یک واحد پردازش اختصاصی با حافظه خاص خود برای ذخیره کپی خود از جدول آدرس استفاده می کنند. هر پورت تنها مجموعه‌ای از آدرس‌هایی را ذخیره می‌کند که اخیراً با آنها کار کرده است، بنابراین کپی‌های جدول آدرس ماژول‌های مختلف پردازنده، به عنوان یک قاعده، مطابقت ندارند.

معنی حداکثر تعدادآدرس های MAC که پردازنده پورت می تواند به خاطر بسپارد به کاربرد سوئیچ بستگی دارد. سوئیچ های گروه کاری معمولاً تنها از چند آدرس در هر پورت پشتیبانی می کنند زیرا برای تشکیل ریز سگمنت ها طراحی شده اند. سوئیچ های دپارتمان باید چندین صد آدرس را پشتیبانی کنند و سوئیچ های ستون فقرات شبکه باید تا چندین هزار (معمولاً 4000-8000 آدرس) را پشتیبانی کنند.

ظرفیت ناکافی جدول آدرس می تواند باعث کند شدن سوئیچ و مسدود شدن شبکه با ترافیک اضافی شود. در صورتی که جدول آدرس پردازنده پورت کاملا پر باشد و با آن مواجه شود آدرس جدیدمنبع در فریم ورودی، پردازنده باید هر آدرس قدیمی را از جدول حذف کند و آدرس جدیدی را به جای آن قرار دهد. این عملیات به خودی خود مقداری از زمان پردازنده را می گیرد، 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. 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 با آدرس ناشناخته به طور پیش فرض به آن ارسال می شوند. انتقال فریم به پورت Trunk با این فرض انجام می شود که این پورت به یک سوئیچ سطح بالاتر (با اتصال سلسله مراتبی سوئیچ ها در شبکه بزرگ) که دارای ظرفیت جدول آدرس کافی است و "می داند" هر فریمی را می توان به کجا ارسال کرد.