Konvergenca zaporedja naključnih spremenljivk. Šibka konvergenca porazdelitev

Tehnologijo preklapljanja segmentov Ethernet je Kalpana uvedla leta 1990 kot odgovor na naraščajočo potrebo po večji pasovni širini med visoko zmogljivimi strežniki in segmenti delovnih postaj.

Blokovni diagram stikala EtherSwitch, ki ga je predlagal Kalpana, je prikazan na sl. 4.23.

riž. 4.23. Struktura Ka1rapa EtherSwitch

Vsakega od 8 vrat 10Base-T oskrbuje en Ethernet paketni procesor - EPP (Ethernet Packet Processor). Poleg tega ima stikalo sistemski modul, ki usklajuje delovanje vseh EPP procesorjev. Sistemski modul vzdržuje splošno naslovno tabelo stikala in omogoča upravljanje stikala preko SNMP protokola. Za prenos okvirjev med vrati se uporablja stikalna tkanina, podobna tistim v telefonskih stikalih ali večprocesorskih računalnikih, ki povezuje več procesorjev z več pomnilniškimi moduli.

Preklopna matrika deluje na principu preklopa vezja. Za 8 vrat lahko matrika zagotovi 8 sočasnih notranjih kanalov, ko vrata delujejo v poldupleksnem načinu in 16 v polnem dupleksnem načinu, ko oddajnik in sprejemnik vsakega priključka delujeta neodvisno drug od drugega.

Ko okvir prispe na katera koli vrata, procesor EPP shrani prvih nekaj bajtov okvira v medpomnilnik, da prebere ciljni naslov. Po prejemu ciljnega naslova se procesor takoj odloči za prenos paketa, ne da bi čakal, da prispejo preostali bajti okvira. Če želite to narediti, pregleda svoj predpomnilnik naslovne tabele in če tam ne najde zahtevanega naslova, se obrne na sistemski modul, ki deluje v večopravilnem načinu in vzporedno servisira zahteve vseh procesorjev EPP. Sistemski modul skenira splošno naslovno tabelo in vrne najdeno vrstico procesorju, ki jo shrani v predpomnilnik za kasnejšo uporabo.

Ko najde ciljni naslov, procesor EPP ve, kaj narediti naprej s prejetim okvirjem (med pregledovanjem naslovne tabele je procesor še naprej hranil bajte okvirjev, ki so prispeli na vrata). Če je treba okvir filtrirati, procesor preprosto preneha zapisovati bajte okvirja v medpomnilnik, počisti medpomnilnik in počaka, da prispe nov okvir.

Če je treba okvir prenesti na druga vrata, potem procesor dostopa do preklopne matrike in poskuša v njej vzpostaviti pot, ki povezuje njegova vrata z vrati, skozi katera poteka pot do ciljnega naslova. Preklopna tkanina lahko to stori le, če so vrata ciljnega naslova v tistem trenutku prosta, torej niso povezana z drugimi vrati.

Če so vrata zasedena, potem, kot v kateri koli napravi s komutacijo vezja, matrika zavrne povezavo. V tem primeru okvir v celoti shrani v medpomnilnik procesor vhodnih vrat, nato pa procesor počaka, da se sprostijo izhodna vrata in da preklopna matrika oblikuje zahtevano pot.

Ko je želena pot vzpostavljena, se vanjo pošljejo vmesni bajti okvirja, ki jih sprejme procesor izhodnih vrat. Takoj ko procesor izhodnih vrat dostopa do segmenta Ethernet, ki je z njim povezan z algoritmom CSMA/CD, se bajti okvirja takoj začnejo prenašati v omrežje. Procesor vhodnih vrat trajno shrani več bajtov prejetega okvira v svojem medpomnilniku, kar mu omogoča neodvisno in asinhrono sprejemanje in oddajanje bajtov okvirja (slika 4.24).

riž. 4.24. Prenos okvirja skozi stikalno tkanino

Ko so bila izhodna vrata v času sprejema okvira prosta, je bila zakasnitev med sprejemom prvega bajta okvira s stikalom in pojavom istega bajta na izhodu vrat ciljnega naslova le 40 μs za Kalpano stikalo, ki je bilo veliko manjše od zakasnitve okvirja, ko je bil oddan z mostom.

Opisan način prenosa okvirja brez njegovega popolnega medpomnilnika se imenuje "on-the-fly" ali "cut-through" preklapljanje. Ta metoda je pravzaprav cevovodna obdelava okvirja, ko je več stopenj njegovega prenosa časovno delno združenih (slika 4.25).

riž. 4.25. Prihranek časa med obdelavo okvirnega cevovoda: A- transportna obdelava; b- običajna obdelava s popolnim medpomnjenjem

1. Sprejem prvih bajtov okvira s procesorjem vhodnih vrat, vključno s sprejemom bajtov ciljnega naslova.

2. Poiščite ciljni naslov v naslovni tabeli stikala (v predpomnilniku procesorja ali v splošna tabela sistemski modul).

3. Matrično preklapljanje.

4. Sprejem preostalih bajtov okvira s procesorjem vhodnih vrat.

5. Sprejem bajtov okvirja (vključno s prvim) s procesorjem izhodnih vrat prek preklopne matrike.

6. Pridobivanje dostopa do okolja s procesorjem izhodnih vrat.

7. Prenos okvirnih bajtov s procesorjem izhodnih vrat v omrežje.

2. in 3. stopnje ni mogoče časovno združiti, saj brez poznavanja številke izhodnih vrat operacija preklapljanja matrike ni smiselna.

V primerjavi z načinom medpomnjenja celotne slike, prikazanim tudi na sl. 4.25 so opazni prihranki zaradi transportiranja.

Vendar pa je glavni razlog za izboljšano delovanje omrežja pri uporabi stikala vzporedno obdelava več okvirjev.

Ta učinek je prikazan na sl. 4.26. Slika prikazuje idealno situacijo v smislu povečanja zmogljivosti, ko štiri od osmih vrat prenašajo podatke z največjo hitrostjo 10 Mb/s za protokol Ethernet in te podatke prenašajo na preostala štiri vrata stikala brez konflikta - podatki tokovi med omrežnimi vozlišči so porazdeljeni tako, da ima vsaka vrata za sprejem okvirja svoja izhodna vrata. Če stikalo uspe obdelati vhodni promet tudi pri največji intenzivnosti okvirjev, ki prispejo na vhodna vrata, bo skupna zmogljivost stikala v zgornjem primeru 4*10 = 40 Mbit/s, pri posplošitvi primera za N vrata - (N/2)*l0 Mbit/s z. Rečeno je, da stikalo zagotavlja vsaki postaji ali segmentu, ki je povezan z njegovimi vrati, namensko pasovno širino protokola.

Seveda omrežje nima vedno situacije, prikazane na sl. 4.26. Če sta dve postaji, na primer postaje, povezane z vrati 3 in 4, istočasno morate pisati podatke na isti strežnik, ki je povezan z vrati 8, potem stikalo ne bo moglo dodeliti podatkovnega toka 10 Mbit/s vsaki postaji, saj vrata 8 ne more prenašati podatkov pri 20 Mbps. Okvirji postaj bodo čakali v notranjih čakalnih vrstah vhodnih vrat 3 in 4, ko je pristanišče prosto 8 za prenos naslednjega okvirja. Očitno bi bila dobra rešitev za to porazdelitev podatkovnih tokov povezava strežnika z vrati z večjo hitrostjo, kot je Fast Ethernet.

riž. 4.26. Vzporedni prenos okvirja s stikalom

Ker je glavna prednost stikala, zaradi katere je pridobilo zelo dobre pozicije v lokalnih omrežjih, njegova visoka zmogljivost, si razvijalci stikal prizadevajo izdelati t.i. neblokiranje zamenjajte modele.

Neblokirno stikalo je tisto, ki lahko prenaša okvirje skozi svoja vrata z enako hitrostjo, kot prispejo do njih. Seveda tudi stikalo brez blokiranja ne more v daljšem časovnem obdobju razrešiti situacij, kot je zgoraj opisana, ko so okvirji blokirani zaradi omejene hitrosti izhodnih vrat.

Običajno pomenijo stabilen neblokirni način delovanja stikala, ko stikalo oddaja okvirje s hitrostjo prihoda za poljubno časovno obdobje. Da bi zagotovili takšen način, je seveda treba porazdeliti okvirne tokove po izhodnih vratih, tako da so kos obremenitvi in ​​da lahko stikalo v povprečju vedno prenese toliko okvirjev na izhode, kot jih je prispelo na vhode. Če vhodni okvirni tok (sešteti po vseh vratih) v povprečju preseže izhodni okvirni tok (prav tako sešteti po vseh vratih), se bodo okvirji kopičili v vmesnem pomnilniku stikala in če bo njegova zmogljivost presežena, bodo preprosto zavrženi. Za zagotovitev neblokirnega načina stikala je potrebno izvesti zadostno preprosto stanje:

Cк= (∑ Cpi)/2,

kjer je Ck zmogljivost stikala, Cpi največja zmogljivost protokola, ki ga podpirajo i-ta vrata stikala. Skupna zmogljivost vrat upošteva vsak prehodni okvir dvakrat - kot dohodni okvir in kot odhodni okvir, in ker je v stabilnem načinu vhodni promet enak izhodnemu prometu, je najmanjša zadostna zmogljivost stikala za podporo neblokirnega načina je enaka polovici celotne zmogljivosti vrat. Če vrata delujejo v poldupleksnem načinu, na primer Ethernet 10 Mbit/s, je zmogljivost Cpi vrat 10 Mbit/s, če pa v polnem dupleksu, bo njihov Cpi 20 Mbit/s.

Stikalo včasih podpira način takojšnjega neblokiranja. To pomeni, da lahko sprejema in obdeluje okvirje iz vseh svojih vrat z največjo hitrostjo protokolov, ne glede na to, ali so doseženi pogoji stabilnega ravnovesja med dohodnim in odhodnim prometom. Res je, da je lahko obdelava nekaterih okvirjev nepopolna - ko so izhodna vrata zasedena, se okvir postavi v preklopni medpomnilnik. Za podporo neblokirnega trenutnega načina mora imeti stikalo večjo domačo zmogljivost, in sicer mora biti enaka skupni zmogljivosti njegovih vrat:

Prvo stikalo za lokalna omrežja Ni bilo naključje, da se je pojavila za tehnologijo Ethernet. Poleg očitnega razloga, povezanega z največjo priljubljenostjo ethernetnih omrežij, je obstajal še en, nič manj pomemben razlog - ta tehnologija bolj kot druge trpi zaradi povečane zakasnitve dostopa do medija, ko se poveča obremenitev segmenta. Zato so segmenti Ethernet v velikih omrežjih potrebovali predvsem sredstvo za razbremenitev ozka grla omrežja, to orodje pa je postalo stikalo iz Kalpane, nato pa iz drugih podjetij.

Nekatera podjetja so začela razvijati preklopno tehnologijo za izboljšanje delovanja drugih tehnologij LAN, kot sta Token Ring in FDDI. Ta stikala so podpirala algoritme preglednega premostitve in izvorno usmerjenega premostitvenega algoritma. Notranja organizacija stikal različnih proizvajalcev je bila včasih zelo drugačna od strukture prvega stikala EtherSwitch, vendar je princip vzporedne obdelave okvirjev na posameznih vratih ostal nespremenjen.

Široki uporabi stikal je nedvomno pripomoglo dejstvo, da uvedba stikalne tehnologije ni zahtevala zamenjave opreme, nameščene v omrežjih - omrežnih adapterjev, zvezdišč, kabelskih sistemov. Vrata stikala so delovala v običajnem poldupleksnem načinu, tako da je bilo mogoče pregledno povezati tako končno vozlišče kot zvezdišče, ki je nanju organiziralo celoten logični segment.

Ker so stikala in mostovi pregledni za protokole omrežne plasti, njihov videz v omrežju ni vplival na omrežne usmerjevalnike, če so bili prisotni.

Priročnost uporabe stikala je tudi v tem, da gre za samoučo napravo in, če je skrbnik ne naloži dodatne funkcije, ga ni treba konfigurirati - le pravilno morate priključiti kabelske priključke na vrata stikala, nato pa bo deloval neodvisno in učinkovito opravljal svojo nalogo povečanja zmogljivosti omrežja.

Povezane informacije.

Zdaj, v času najrazličnejših pripomočkov in elektronskih naprav, ki preplavljajo bivalno okolje navadnega človeka, je pereč problem, kako vse te pametne naprave med seboj povezati. Skoraj vsako stanovanje ima TV, računalnik/prenosnik, tiskalnik, skener, ozvočenje, in jih želim nekako uskladiti, ne pa metati neskončno število informacije prek bliskovnih pogonov, ne da bi se zapletli v neskončne kilometre žic. Enako velja za pisarne - s precejšnjim številom računalnikov in večnamenskih naprav ali drugih sistemov, kjer je potrebna povezava različne predstavnike elektronsko skupnost v en sistem. Tu se pojavi ideja o izgradnji lokalnega omrežja. In osnova dobro organiziranega in strukturiranega lokalnega omrežja je omrežno stikalo.



OPREDELITEV

Za gradnjo lokalnih omrežij se uporabljajo tudi druge naprave – koncentratorji (hub) in usmerjevalniki (routerji). Takoj, da bi se izognili zmedi, je vredno poudariti razlike med njimi in stikalom.

Koncentrator (aka vozlišče)– je prednik stikala. Čas uporabe vozlišč je pravzaprav preteklost, in sicer zaradi naslednje nevšečnosti: če je informacija prišla do enega od vrat vozlišča, jo je takoj posredovala drugim in tako »zamašila« omrežje z odvečnim prometom. Toda občasno jih še vedno najdemo, vendar med sodobno omrežno opremo izgledajo kot samovozni vagoni zgodnjega 20. stoletja med sodobnimi električnimi avtomobili.

Usmerjevalniki- naprave, s katerimi se stikala pogosto zamenjujejo zaradi podobnega videza, vendar imajo širši obseg delovanja in s tem višji strošek. To so neke vrste omrežni mikroračunalniki, s katerimi lahko v celoti konfigurirate omrežje tako, da v njem registrirate vse naslove naprav in uporabite logične algoritme delovanja - na primer zaščito omrežja.

Za organizacijo lokalnih omrežij se najpogosteje uporabljajo stikala in vozlišča, za organizacijo omrežja, povezanega z internetom, se uporabljajo usmerjevalniki. Vendar je treba opozoriti, da se zdaj meje med stikali in usmerjevalniki postopoma brišejo - proizvajajo se stikala, ki zahtevajo konfiguracijo in delo z registriranimi naslovi naprav lokalnega omrežja. Lahko delujejo kot usmerjevalniki, vendar so običajno drage naprave, ki niso za domačo uporabo.
Najenostavnejša in najcenejša možnost konfiguracije srednje velikega domačega lokalnega omrežja (z več kot 5 objekti) z internetno povezavo bo vsebovala tako stikalo kot usmerjevalnik:

ZNAČILNOSTI DELA

• Vrsta stikala – upravljani, neupravljani in prilagodljivi.

1. Neupravljana stikala – ne podpirajo protokolov za upravljanje omrežja. So najpreprostejši, ne zahtevajo posebnih nastavitev in so poceni: od 440 do 2990 rubljev. Optimalna rešitev za majhno lokalno omrežje. Celo oseba, ki je daleč od teh zadev, se lahko spoprime s sestavljanjem lokalnega omrežja na njihovi podlagi - kupiti morate samo stikalo, kable potrebne dolžine za povezavo opreme (po možnosti v obliki patch kabla, tj. "z vtiči” sestavljeni - ne pozabite, da pred nakupom preverite opremo, na katero boste priključili kabel, in razjasnite, kakšen konektor potrebujete), in sestavite samo omrežje. Najenostavnejša nastavitev je opisana v dokumentaciji za napravo.
2. Upravljana stikala - podpirajo protokole za upravljanje omrežja, imajo bolj kompleksno zasnovo, ponujajo širšo funkcionalnost - s pomočjo SPLETNEGA vmesnika ali specializiranih programov jih je mogoče upravljati z določitvijo parametrov omrežja, ki je nanje povezano, prioritet posameznih naprav itd. je ta vrsta stikal, ki lahko nadomestijo usmerjevalnike. Cena za takšne naprave se giblje od 2499 do 14490 rubljev. Ta vrsta stikala so zanimiva za specializirana lokalna omrežja - video nadzor, industrijska omrežja, pisarniška omrežja.
3. Nastavljiva stikala so naprave, ki podpirajo nekatere nastavitve (na primer konfiguriranje VLAN (ustvarjanje podskupin)), vendar so še vedno v marsičem slabše od upravljanih stikal. Nastavljiva stikala so lahko upravljana ali neupravljana.

• Namestitev stikala – lahko je treh vrst:

1. Namizni računalnik - kompaktna naprava, ki jo je mogoče preprosto postaviti na mizo;
2. Stenska - majhna naprava, ki jo je praviloma mogoče postaviti tako na mizo kot na steno - za slednje so predvideni posebni utori / nosilci;
3. Vgradna v omaro – Naprava z režami za omrežno opremo za vgradnjo v omaro, vendar jo je običajno mogoče postaviti tudi na mizo.

• Osnovna hitrost prenosa podatkov – hitrost, s katero deluje vsaka od vrat naprave. Praviloma je v parametrih stikala navedenih več številk, na primer: 10/100 Mbit/s - to pomeni, da lahko vrata delujejo s hitrostjo 10 Mbit/s in 100 Mbit/s in se samodejno prilagajajo hitrosti vir podatkov. Predstavljeni so modeli z osnovno hitrostjo:

• Skupno število vrat stikala – eden glavnih parametrov; načeloma je tisti, ki najbolj vpliva na konfiguracijo lokalnega omrežja, ker določa, koliko opreme lahko povežete. Razpon je od 5 do 48 vrat. Stikala s številom vrat od 5 do 15 so najbolj zanimiva za gradnjo majhnega domačega omrežja, naprave s številom vrat od 15 do 48 pa so namenjene resnejšim konfiguracijam.

• – vrata, ki podpirajo hitrosti 100 Mbit/s, včasih do 48;
• Število vrat s hitrostjo 1 Gbit/s – vrata, ki podpirajo hitrosti 1 Gbit/s – kar je še posebej pomembno pri hitrem prenosu podatkov, do 48;
• Podpora za PoE – če tak parameter obstaja , to pomeni, da se naprava, priključena na vrata s to možnostjo, lahko napaja preko omrežnega kabla (parica), brez kakršnega koli vpliva na preneseni informacijski signal. Funkcija je še posebej privlačna za povezovanje naprav, na katere ni zaželeno ali nemogoče priključiti dodatnega napajalnega kabla - na primer za WEB kamere.
• SFP vrata – vrata stikala za komunikacijo z napravami na višji ravni ali z drugimi stikali. V primerjavi z navadnimi vrati lahko podpira prenos podatkov več dolge razdalje(standardna vrata s priključkom RJ-45 in povezanim kablom s prepletenim parom podpirajo prenos znotraj 100 m). Ta priključek ni opremljen z oddajno-sprejemno enoto, je le reža, na katero lahko priključite SFP modul, ki je zunanji oddajnik-sprejemnik za priklop potrebnega kabla - optični, sukani par.

• Hitrost paketne storitve – značilnost, ki kaže zmogljivost opreme, merjeno v milijonih paketov na sekundo – MPps. Praviloma so mišljeni paketi velikosti 64 bajtov (določi proizvajalec). Vrednost te značilnosti različnih naprav se giblje od 1,4 do 71,4 Mpps.

• majhno domače lokalno omrežje, ki vključuje na primer več računalnikov, tiskalnik, TV in stereo sistem (pod pogojem, da vsa oprema podpira omrežno povezavo);

Stikalo je ena najpomembnejših naprav, ki se uporabljajo pri gradnji lokalnega omrežja. V tem članku bomo govorili o tem, kaj so stikala in se osredotočili na pomembne značilnosti, ki jih je treba upoštevati pri izbiri stikala za lokalno omrežje.

Najprej si oglejmo splošni blokovni diagram, da razumemo, kakšno mesto zaseda stikalo v lokalnem omrežju podjetja.

Zgornja slika prikazuje najpogostejše strukturna shema majhno lokalno omrežje. V takšnih lokalnih omrežjih se praviloma uporabljajo dostopovna stikala.

Dostopna stikala so neposredno povezana s končnimi uporabniki in jim omogočajo dostop do lokalnih omrežnih virov.

Vendar v velikih lokalnih omrežjih stikala opravljajo naslednje funkcije:

Raven dostopa do omrežja. Kot je navedeno zgoraj, dostopna stikala zagotavljajo priključne točke za naprave končnih uporabnikov. V velikih lokalnih omrežjih okvirji dostopnih stikal ne komunicirajo med seboj, ampak se prenašajo prek distribucijskih stikal.

Raven distribucije. Stikala na tej ravni posredujejo promet med stikali za dostop, vendar ne komunicirajo s končnimi uporabniki.

Raven sistemskega jedra. Naprave te vrste združuje kanale za prenos podatkov iz distribucijskih nivojskih stikal v velikih teritorialnih lokalnih omrežjih in zagotavlja zelo visoka hitrost preklapljanje podatkovnih tokov.

Stikala so:

Neupravljana stikala. To so navadne avtonomne naprave v lokalnem omrežju, ki samostojno upravljajo prenos podatkov in nimajo zmožnosti dodatne nastavitve. Zaradi enostavnosti namestitve in nizke cene se pogosto uporabljajo za namestitev doma in v malih podjetjih.

Upravljana stikala. Naprednejše in dražje naprave. Skrbniku omrežja omogočajo, da jih samostojno konfigurira za določene naloge.

Upravljana stikala je mogoče konfigurirati na enega od naslednjih načinov:

Prek konzolnih vrat Preko WEB vmesnika

Skozi Telnet prek protokola SNMP

Prek SSH

Preklopite ravni

Vsa stikala lahko razdelimo na nivoje modelov OSI . Višja kot je ta raven, tem velike priložnosti stikalo ima, vendar bodo njegovi stroški bistveno višji.

Stikala 1. sloja. Ta raven vključuje vozlišča, repetitorje in druge naprave, ki delujejo na fizični ravni. Te naprave so bile prisotne na začetku razvoja interneta in se trenutno ne uporabljajo v lokalnem omrežju. Ko prejme signal, ga naprava te vrste preprosto prenese na vsa vrata, razen na vrata pošiljatelja

Stikala 2. sloja2) . Ta raven vključuje neupravljana in nekatera upravljana stikala ( stikalo ), ki deluje na ravni povezave modela OSI . Stikala druge ravni delujejo z okvirji - okvirji: tok podatkov, razdeljen na dele. Po prejemu okvirja stikalo sloja 2 prebere naslov pošiljatelja iz okvira in ga vnese v svojo tabelo MAC naslove, pri čemer ta naslov poveže z vrati, na katerih je prejel ta okvir. Zahvaljujoč temu pristopu Layer 2 preklopi podatke naprej samo na ciljna vrata, ne da bi ustvaril odvečni promet na drugih vratih. Layer 2 stikala ne razumejo IP naslove, ki se nahajajo na tretji omrežni ravni modela OSI in deluje samo na ravni povezave.

Stikala sloja 2 podpirajo najpogostejše protokole, kot so:

IEEE 802.1 q ali VLAN navidezna lokalna omrežja. Ta protokol omogoča ustvarjanje ločenih logičnih omrežij znotraj istega fizičnega omrežja.

Na primer naprave, povezane z istim stikalom, vendar se nahajajo v različnih VLAN se ne bosta videla in bosta lahko prenašala podatke samo v svoji oddajni domeni (naprave iz istega VLAN-a). Med seboj bosta računalnika na zgornji sliki lahko prenašala podatke z uporabo naprave, ki deluje na tretji ravni z IP naslovi: usmerjevalnik.

IEEE 802.1p (Prednostne oznake ). Ta protokol je izvorno prisoten v protokolu IEEE 802.1q in je 3-bitno polje od 0 do 7. Ta protokol vam omogoča, da označite in razvrstite ves promet po pomembnosti z nastavitvijo prioritet (največja prioriteta 7). Prvi bodo posredovani okvirji z višjo prioriteto.

IEEE 802.1d Spanning Tree Protocol (STP).Ta protokol gradi lokalno omrežje v obliki drevesne strukture, da se izogne ​​omrežnim zankam in prepreči nastanek omrežne nevihte.

Recimo, da je lokalno omrežje nameščeno v obliki obroča, da se poveča odpornost sistema na napake. Stikalo z najvišjo prioriteto v omrežju je izbrano kot korensko stikalo.V zgornjem primeru je SW3 koren. Brez poglabljanja v algoritme izvajanja protokola stikala izračunajo pot z najvišjo ceno in jo blokirajo. Na primer, v našem primeru bo najkrajša pot od SW3 do SW1 in SW2 prek lastnih namenskih vmesnikov (DP) Fa 0/1 in Fa 0/2. V tem primeru bo privzeta cena poti za vmesnik 100 Mbit/s 19. Vmesnik Fa 0/1 stikala lokalnega omrežja SW1 je blokiran, ker bo skupna cena poti vsota dveh prehodov med vmesniki 100 Mbit/s 19+19=38.

Če je delovna pot poškodovana, bodo stikala znova izračunala pot in odblokirala ta vrata

IEEE 802.1w Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP).Izboljšan standard 802.1 d , ki ima večjo stabilnost in krajši čas obnovitve komunikacijske linije.

IEEE 802.1s Protokol z več vpetimi drevesi.Najnovejša različica, ki upošteva vse pomanjkljivosti protokolov STP in RSTP.

IEEE 802.3ad Združevanje povezav za vzporedno povezavo.Ta protokol omogoča združevanje vrat v skupine. Skupna hitrost tega pristanišča združevanje bo vsota hitrosti posameznih vrat v njem.Največja hitrost je določena s standardom IEEE 802.3ad in znaša 8 Gbit/s.

Stikala 3. sloja3) . Te naprave imenujemo tudi multistikala, saj združujejo zmogljivosti stikal, ki delujejo na drugi ravni, in usmerjevalnikov, ki delujejo z IP paketi na tretji stopnji.Stikala Layer 3 v celoti podpirajo vse funkcije in standarde stikal Layer 2. Do omrežnih naprav je mogoče dostopati prek naslovov IP. Stikalo sloja 3 podpira vzpostavitev različnih povezav: l 2 tp, pptp, pppoe, vpn itd.

Stikala sloja 4 4) . Naprave na ravni L4 delujejo transportni sloj modeli OSI . Odgovoren za zagotavljanje zanesljivosti prenosa podatkov. Ta stikala lahko na podlagi informacij iz glav paketov razumejo identiteto prometa različne aplikacije in na podlagi teh informacij sprejema odločitve o preusmeritvi takega prometa. Ime takšnih naprav ni določeno, včasih jih imenujemo pametna stikala ali stikala L4.

Glavne značilnosti stikal

Število vrat. Trenutno obstajajo stikala s številom vrat od 5 do 48. Od tega parametra je odvisno število omrežnih naprav, ki jih je mogoče povezati z določenim stikalom.

Na primer, ko gradimo majhno lokalno omrežje s 15 računalniki, bomo potrebovali stikalo s 16 vrati: 15 za priklop končnih naprav in eno za namestitev in povezavo usmerjevalnika za dostop do interneta.

Hitrost prenosa podatkov. To je hitrost, s katero deluje vsaka vrata stikala. Običajne hitrosti so navedene na naslednji način: 10/100/1000 Mbit/s. Hitrost vrat se določi med samodejnim pogajanjem s končno napravo. Na upravljanih stikalih je ta parameter mogoče konfigurirati ročno.

Na primer: Naprava odjemalca osebnega računalnika z 1 Gbps omrežno kartico je priključena na vrata stikala s hitrostjo delovanja 10/100 Mbps c . Kot rezultat samodejnega pogajanja se naprave strinjajo, da bodo uporabljale največjo možno hitrost 100 Mbps.

Avtomatska pogajanja o pristanišču med Full – duplex in half – duplex. Full – duplex: Prenos podatkov poteka istočasno v dveh smereh. Poldupleks Prenos podatkov poteka najprej v eno smer, nato zaporedno v drugo smer.

Notranja pasovna širina tkanine. Ta parameter prikazuje skupno hitrost, s katero lahko stikalo obdeluje podatke iz vseh vrat.

Na primer: v lokalnem omrežju je stikalo s 5 vrati, ki delujejo s hitrostjo 10/100 Mbit/s. IN Tehnične specifikacije parameter preklopne matrike je 1 Gbit/ c . To pomeni, da so vsa vrata notri Polni dupleks lahko deluje s hitrostjo 200 Mbit/ c (100 Mbit/s sprejem in 100 Mbit/s prenos). Predpostavimo, da je parameter te preklopne matrike manjši od navedenega. To pomeni, da v času koničnih obremenitev vrata ne bodo mogla delovati z deklarirano hitrostjo 100 Mbit/s.

Samodejno pogajanje o vrsti kabla MDI/MDI-X. Ta funkcija vam omogoča, da ugotovite, s katero od obeh metod je bil zvit par EIA/TIA-568A ali EIA/TIA-568B. Pri nameščanju lokalnih omrežij se najbolj uporablja shema EIA/TIA-568B.

Zlaganje je kombinacija več stikal v eno samo logično napravo. Različni proizvajalci stikala na primer uporabljajo lastne tehnologije zlaganja c isco uporablja tehnologijo zlaganja Stack Wise z vodilom 32 Gbps med stikali in Stack Wise Plus s 64 Gbps vodilom med stikali.

Ta tehnologija je na primer pomembna v velikih lokalnih omrežjih, kjer je treba na eno napravo povezati več kot 48 vrat.

Montaža za 19" rack. V domačih okoljih in majhnih lokalnih omrežjih so stikala pogosto nameščena na ravnih površinah ali pritrjena na steno, v večjih lokalnih omrežjih, kjer se aktivna oprema nahaja v strežniških omarah, pa je prisotnost tako imenovanih »ušes« nujna.

Velikost tabele MACnaslovi. Stikalo je naprava, ki deluje na ravni 2 modela OSI . Za razliko od zvezdišča, ki preprosto preusmeri prejeti okvir na vsa vrata razen na vrata pošiljatelja, se stikalo uči: zapomni MAC naslov naprave pošiljatelja, vnos le-tega, številko vrat in življenjsko dobo vnosa v tabelo. S pomočjo te tabele stikalo ne posreduje okvirja na vsa vrata, ampak samo na vrata prejemnika. Če je v lokalnem omrežju veliko omrežnih naprav in je velikost tabele polna, začne stikalo prepisovati starejše vnose v tabeli in piše nove, kar bistveno zmanjša hitrost stikala.

Jumboframe . Ta funkcija omogoča stikalu, da obravnava večje velikosti paketov od tistih, ki jih določa standard Ethernet. Po prejemu vsakega paketa se nekaj časa porabi za njegovo obdelavo. Pri uporabi povečane velikosti paketa s tehnologijo Jumbo Frame lahko prihranite pri času obdelave paketov v omrežjih, ki uporabljajo hitrost prenosa podatkov 1 Gb/s in več. Pri nižji hitrosti ni velikega dobička

Preklapljanje načinov.Da bi razumeli princip delovanja preklopnih načinov, najprej razmislite o strukturi okvirja, ki se prenaša na ravni podatkovne povezave med omrežno napravo in stikalom v lokalnem omrežju:

Kot je razvidno iz slike:

• Najprej je preambula, ki signalizira začetek prenosa okvirja,
• Potem MAC ciljni naslov ( DA) in MAC naslov pošiljatelja ( S.A.)
• ID tretje stopnje: Uporablja se IPv 4 ali IPv 6
tovor)
• In na koncu kontrolna vsota FCS: 4-bajtna vrednost CRC, ki se uporablja za odkrivanje napak pri prenosu. Izračuna pošiljatelj in vnese v polje FCS. Stranka prejemnica izračuna dano vrednost neodvisno in jo primerja z dobljeno vrednostjo.

Zdaj pa poglejmo načine preklopa:

Shrani - in - naprej. Ta način preklapljanje shrani celoten okvir v medpomnilnik in preveri polje FCS , ki je na samem koncu okvira in če se kontrolna vsota tega polja ne ujema, zavrže celoten okvir. Posledično se zmanjša verjetnost prezasedenosti omrežja, saj je možno zavrniti okvirje z napakami in zakasniti čas prenosa paketa. Ta tehnologija prisotna v dražjih stikalih.

Prerez. Preprostejša tehnologija. V tem primeru se okvirji lahko hitreje obdelajo, saj niso v celoti shranjeni v medpomnilnik. Za analizo so podatki od začetka okvira do vključno ciljnega naslova MAC (DA) shranjeni v medpomnilniku. Stikalo prebere ta naslov MAC in ga posreduje na cilj. Slabost te tehnologije je, da stikalo v tem primeru posreduje tako pritlikave pakete z dolžino manj kot 512 bitnih intervalov kot poškodovane pakete, kar poveča obremenitev lokalnega omrežja.

Podpora za tehnologijo PoE

Tehnologija Pover over ethernet omogoča napajanje omrežne naprave preko istega kabla. Ta odločitev vam omogoča zmanjšanje stroškov dodatne namestitve napajalnih vodov.

Obstajajo naslednji standardi PoE:

PoE 802.3af podpira opremo do 15,4 W

PoE 802.3at podpira opremo do 30 W

Pasivni PoE

PoE 802.3 af/at ima inteligentna krmilna vezja za napajanje naprave z napetostjo: pred napajanjem naprave PoE se standardni vir af/at pogaja z njo, da prepreči poškodbe naprave. Passiv PoE je veliko cenejši od prvih dveh standardov, napajanje se v napravo napaja neposredno prek prostih parov omrežnega kabla brez kakršne koli koordinacije.

Značilnosti standardov

Standard PoE 802.3af podpira večina nizkocenovnih IP kamer, IP telefonov in dostopnih točk.

Standard PoE 802.3at je prisoten v dražjih modelih IP videonadzornih kamer, kjer ni mogoče doseči 15,4 W. V tem primeru morata tako IP videokamera kot PoE vir (stikalo) podpirati ta standard.

Razširitvene reže. Stikala imajo lahko dodatne razširitvene reže. Najpogostejši so moduli SFP (Small Form-factor Pluggable). Modularni, kompaktni oddajniki-sprejemniki, ki se uporabljajo za prenos podatkov v telekomunikacijskem okolju.

Moduli SFP se vstavijo v prosta vrata SFP usmerjevalnika, stikala, multiplekserja ali pretvornika medijev. Čeprav moduli SFP Ethernet obstajajo, so najpogostejšiModuli z optičnimi vlakni se uporabljajo za povezavo glavnega kanala pri prenosu podatkov na velike razdalje izven dosega standarda Ethernet. SFP moduli so izbrani glede na razdaljo in hitrost prenosa podatkov. Najpogostejši so dual-fiber SFP moduli, ki uporabljajo eno vlakno za sprejem in drugo za prenos podatkov. Tehnologija WDM pa omogoča prenos podatkov na različnih valovnih dolžinah po enem samem optičnem kablu.

SFP moduli so:

• SX - 850 nm, ki se uporablja z večmodnim optičnim kablom na razdaljah do 550 m
• LX - 1310 nm se uporablja z obema vrstama optičnih kablov (SM in MM) na razdalji do 10 km
• BX - 1310/1550 nm se uporablja z obema vrstama optičnih kablov (SM in MM) na razdalji do 10 km
• XD - 1550 nm se uporablja z enosmernim kablom do 40 km, ZX do 80 km, EZ ali EZX do 120 km in DWDM

Sam standard SFP predvideva prenos podatkov s hitrostjo 1 Gbit/s oziroma s hitrostjo 100 Mbit/s. Za hitrejši prenos podatkov so bili razviti SFP+ moduli:

• SFP+ prenos podatkov pri 10 Gbps
• Prenos podatkov XFP pri 10 Gbps
• QSFP+ prenos podatkov pri 40 Gbps
• CFP prenos podatkov pri 100 Gbps

Pri višjih hitrostih pa se signali obdelujejo pri visoke frekvence. To zahteva večje odvajanje toplote in s tem večje dimenzije. Zato je pravzaprav oblika SFP še vedno ohranjena samo v modulih SFP+.

Zaključek

Mnogi bralci so verjetno naleteli na neupravljana stikala in nizkocenovna upravljana stikala sloja 2 v majhnih lokalnih omrežjih. Izbiro stikal za gradnjo večjih in tehnično zahtevnih lokalnih omrežij pa je najbolje prepustiti strokovnjakom.

Safe Kuban pri nameščanju lokalnih omrežij uporablja stikala naslednjih znamk:

Profesionalna rešitev:

Cisco

Qtech

Proračunska rešitev

D-Link

Tp-Link

Tenda

Safe Kuban izvaja namestitev, zagon in vzdrževanje lokalnih omrežij v Krasnodarju in na jugu Rusije.

V veliki večini domačih lokalnih omrežij se kot aktivna oprema uporablja samo brezžični usmerjevalnik. Če pa potrebujete več kot štiri žične povezave, boste morali dodati omrežno stikalo (čeprav danes obstajajo usmerjevalniki s sedmimi do osmimi vrati za odjemalce). Drugi pogost razlog za nakup te opreme je bolj priročno omrežno ožičenje. Na primer, lahko namestite stikalo v bližini televizorja, nanj priključite en kabel iz usmerjevalnika in na druga vrata priključite sam televizor, medijski predvajalnik, igralno konzolo in drugo opremo.

Najenostavnejši modeli omrežnih stikal imajo le nekaj ključnih lastnosti - število vrat in njihovo hitrost. In ob upoštevanju sodobnih zahtev in razvoja elementne baze lahko rečemo, da če cilj varčevanja za vsako ceno ali nekatere posebne zahteve ni cilj, je vredno kupiti modele z gigabitnimi vrati. Danes se seveda uporabljajo omrežja FastEthernet s hitrostjo 100 Mbps, vendar je malo verjetno, da bodo njihovi uporabniki naleteli na težavo pomanjkanja vrat na usmerjevalniku. Čeprav je seveda tudi to mogoče, če se spomnite izdelkov nekaterih znanih proizvajalcev z enim ali dvema priključkoma za lokalno omrežje. Poleg tega bi bilo tukaj primerno uporabiti gigabitno stikalo za povečanje zmogljivosti celotnega ožičenega lokalnega omrežja.

Poleg tega lahko pri izbiri upoštevate tudi blagovno znamko, material in obliko ohišja, izvedbo napajalnika (zunanji ali notranji), prisotnost in lokacijo indikatorjev ter druge parametre. Presenetljivo je, da karakteristika hitrosti delovanja, ki jo poznajo številne druge naprave, v tem primeru tako rekoč nima smisla, kot je bilo nedavno objavljeno. Pri testih prenosa podatkov modeli popolnoma različnih kategorij in cen kažejo enake rezultate.

V tem članku smo se odločili na kratko spregovoriti o tem, kaj je lahko zanimivo in uporabno v "pravih" stikalih 2. stopnje. Seveda se to gradivo ne pretvarja, da je najbolj podrobna in poglobljena predstavitev teme, vendar upajmo, da bo koristno za tiste, ki se soočajo z resnejšimi nalogami ali zahtevami pri gradnji lokalnega omrežja v stanovanju, hiši ali pisarni kot namestitev usmerjevalnika in nastavitev Wi-Fi. Poleg tega bodo številne teme predstavljene v poenostavljeni obliki, ki odraža le glavne točke v zanimivi in ​​raznoliki temi preklapljanja omrežnih paketov.

Prejšnji članki iz serije “Izgradnja domačega omrežja” so na voljo na naslednjih povezavah:

Poleg tega so v tem pododdelku na voljo koristne informacije o gradnji omrežij.

Teorija

Najprej se spomnimo, kako deluje »običajno« omrežno stikalo.

Ta "škatla" je majhna, ima več priključkov RJ45 za povezovanje omrežnih kablov, niz indikatorjev in vhod za napajanje. Deluje po algoritmih, ki jih je programiral proizvajalec in nima uporabniško dostopnih nastavitev. Uporablja se načelo "priključi kable - vklopi - deluje". Vsaka naprava (natančneje, njen omrežni adapter) v lokalnem omrežju ima edinstven naslov - naslov MAC. Sestavljen je iz šestih bajtov in je zapisan v obliki "AA:BB:CC:DD:EE:FF" s šestnajstiškimi ciframi. To lahko ugotovite programsko ali s pogledom na tablico z informacijami. Formalno se šteje, da je ta naslov izdal proizvajalec v fazi proizvodnje in je edinstven. Toda v nekaterih primerih temu ni tako (edinstvenost je zahtevana le znotraj lokalnega omrežnega segmenta, spreminjanje naslova pa je mogoče preprosto izvesti v številnih operacijskih sistemih). Mimogrede, prvi trije bajti lahko včasih razkrijejo ime ustvarjalca čipa ali celo celotne naprave.

Če se za globalno omrežje (zlasti internet) naslavljanje naprav in obdelava paketov izvaja na ravni naslova IP, potem se v vsakem posameznem segmentu lokalnega omrežja za to uporabljajo naslovi MAC. Vse naprave v istem lokalnem omrežju morajo imeti različne naslove MAC. Če temu ni tako, bodo težave z dostavo omrežnih paketov in delovanjem omrežja. Poleg tega je ta nizka raven izmenjave informacij implementirana znotraj omrežnih skladov operacijskega sistema in uporabniku ni treba komunicirati z njim. Morda v resnici obstaja dobesedno nekaj pogostih situacij, v katerih je mogoče uporabiti naslov MAC. Na primer, ko zamenjate usmerjevalnik na novi napravi, navedite isti naslov MAC vrat WAN, kot je bil na starem. Druga možnost je omogočiti filtre naslovov MAC na usmerjevalniku za blokiranje dostopa do interneta ali Wi-Fi.

Običajno omrežno stikalo vam omogoča združevanje več odjemalcev za izmenjavo omrežnega prometa med njimi. Poleg tega na vsaka vrata ni mogoče priključiti samo enega računalnika ali druge odjemalske naprave, ampak tudi drugo stikalo s svojimi odjemalci. V grobem je diagram delovanja stikala videti takole: ko paket prispe na vrata, si zapomni MAC pošiljatelja in ga zapiše v tabelo »odjemalci na tem fizičnem pristanišču«, naslov prejemnika se preveri glede na druge podobne tabele in če je v enem od njih, se paket pošlje na ustrezna fizična vrata. Poleg tega so na voljo algoritmi za odpravo zank, iskanje novih naprav, preverjanje, ali je naprava spremenila vrata in drugo. Za izvedbo te sheme ni potrebna zapletena logika, vse deluje na dokaj preprostih in poceni procesorjih, tako da, kot smo rekli zgoraj, lahko tudi nizkocenovni modeli pokažejo največje hitrosti.

Upravljana ali včasih imenovana "pametna" stikala so veliko bolj zapletena. Lahko uporabijo več informacij iz omrežnih paketov za implementacijo več zapleteni algoritmi njihovo obdelavo. Nekatere od teh tehnologij so lahko uporabne tudi za “high-end” ali zahtevnejše domače uporabnike, pa tudi za reševanje nekaterih posebnih nalog.

Drugonivojska stikala (nivo 2, sloj podatkovne povezave) so sposobna pri preklapljanju paketov upoštevati informacije, ki jih vsebujejo določena polja omrežnih paketov, zlasti VLAN, QoS, multicast in nekatere druge. To je možnost, o kateri bomo govorili v tem članku. Bolj zapletene modele tretje ravni (Level 3) že lahko štejemo za usmerjevalnike, saj delujejo z naslovi IP in delujejo s protokoli tretje ravni (zlasti RIP in OSPF).

Naj opozorimo, da enotni univerzalni in standardni set Ni zmožnosti upravljanega stikala. Vsak proizvajalec ustvari svojo linijo izdelkov, ki temelji na njegovem razumevanju zahtev potrošnikov. Zato je v vsakem primeru vredno biti pozoren na specifikacije določenega izdelka in njihovo skladnost z zastavljenimi nalogami. Seveda tukaj ni govora o kakršni koli "alternativni" firmware s širšimi zmožnostmi.

Kot primer uporabljamo napravo Zyxel GS2200-8HP. Ta model je na trgu že dolgo, vendar je zelo primeren za ta članek. Sodobni izdelki v tem segmentu podjetja Zyxel na splošno zagotavljajo podobne zmogljivosti. Zlasti trenutna naprava enake konfiguracije je na voljo pod številko artikla GS2210-8HP.

Zyxel GS2200-8HP je upravljano gigabitno stikalo z osmimi vrati (v seriji je na voljo 24-portna različica) ravni 2, ki vključuje tudi podporo za PoE in kombinirana vrata RJ45/SFP ter nekatere preklopne funkcije na višji ravni.

Glede na format ga lahko imenujemo namizni model, vendar paket vključuje dodatno montažno strojno opremo za namestitev v standardno 19″ omaro. Telo je izdelano iz kovine. Na desni strani vidimo prezračevalno rešetko in s nasprotna stran nameščena sta dva majhna ventilatorja. Zadaj je samo vhod za omrežni kabel za vgrajen napajalnik.

Vsi priključki, tradicionalno za takšno opremo, so narejeni s sprednje strani za lažjo uporabo v omarah s povezovalnimi ploščami. Na levi strani je vložek z logotipom proizvajalca in osvetljenim imenom naprave. Sledijo indikatorji - napajanje, sistem, alarm, status/aktivnost in LED za napajanje za vsaka vrata.

Nato je nameščenih osem glavnih omrežnih priključkov, za njimi pa dva RJ45 in dva SFP, ki ju podvajata z lastnimi indikatorji. Takšne rešitve so drugo značilna lastnost podobne naprave. Običajno se SFP uporablja za povezavo optičnih komunikacijskih linij. Njihova glavna razlika od običajnega sukanega para je sposobnost dela na bistveno daljših razdaljah - do več deset kilometrov.

Zaradi različnih vrst, ki jih je mogoče uporabiti tukaj fizične linije, SFP standardna vrata so nameščena neposredno v stikalo, v katerega je treba dodatno vgraditi posebne oddajno-sprejemne module in nanje priključiti optične kable. Hkrati se nastala vrata po svojih zmogljivostih ne razlikujejo od ostalih, seveda razen pomanjkanja podpore PoE. Uporabljajo se lahko tudi v načinu port trunking, scenarijih z VLAN in drugimi tehnologijami.

Serijska vrata konzole dopolnjujejo opis. Uporablja se za servisiranje in druge operacije. Zlasti ugotavljamo, da ni gumba za ponastavitev, kar je značilno za domačo opremo. IN težkih primerih izgube nadzora, se boste morali povezati prek serijskih vrat in znova naložiti celotno konfiguracijsko datoteko v načinu za odpravljanje napak.

Rešitev podpira administracijo prek spleta in ukazne vrstice, posodobitve vdelane programske opreme, protokol 802.1x za zaščito pred nepooblaščenimi povezavami, SNMP za integracijo v nadzorne sisteme, pakete velikosti do 9216 bajtov (Jumbo Frames) za povečanje zmogljivosti omrežja, drugo- storitve preklapljanja slojev, zmožnosti zlaganja za lažjo administracijo.

Od osmih glavnih vrat jih polovica podpira PoE+ z do 30 W na vrata, preostala štiri pa podpirajo PoE s 15,4 W. Največja poraba energije je 230 W, od tega je do 180 W mogoče napajati preko PoE.

Elektronska različica uporabniškega priročnika ima več kot tristo strani. Funkcije, opisane v tem članku, torej predstavljajo le majhen del zmogljivosti te naprave.

Upravljanje in nadzor

Za razliko od preprostih omrežnih stikal imajo "pametna" orodja za oddaljeno konfiguracijo. Njihovo vlogo najpogosteje igra znani spletni vmesnik, za »prave skrbnike« pa je zagotovljen dostop do ukazne vrstice z lastnim vmesnikom prek telneta ali ssh. Podobno ukazno vrstico lahko dobite s povezavo na serijska vrata na stikalu. Poleg navade ima delo z ukazno vrstico prednost priročne avtomatizacije s skripti. Obstaja tudi podpora za protokol FTP, ki omogoča hiter prenos novih datotek vdelane programske opreme in upravljanje konfiguracij.

Preverite lahko na primer stanje povezav, upravljate vrata in načine, dovolite ali zavrnete dostop itd. Poleg tega je ta možnost manj zahtevna glede pasovne širine (zahteva manj prometa) in opreme, ki se uporablja za dostop. Toda na posnetkih zaslona je spletni vmesnik seveda lepši, zato ga bomo v tem članku uporabili za ilustracije. Varnost zagotavlja tradicionalno skrbniško uporabniško ime/geslo, na voljo je podpora za HTTPS, konfigurirate pa lahko tudi dodatne omejitve dostopa do upravljanja stikala.

Upoštevajte, da ima vmesnik za razliko od mnogih domačih naprav eksplicitni gumb za shranjevanje trenutne konfiguracije stikala v obstojni pomnilnik. Tudi na številnih straneh lahko uporabite gumb Pomoč za priklic kontekstualne pomoči.

Druga možnost spremljanja delovanja stikala je uporaba protokola SNMP. S specializiranimi programi lahko pridobite informacije o stanju strojne opreme naprave, kot je temperatura ali izguba povezave na vratih. Za velike projekte bo koristno implementirati poseben način za upravljanje več stikal (gruča stikal) iz enega vmesnika - Cluster Management.

Minimalni začetni koraki za zagon naprave običajno vključujejo posodobitev vdelane programske opreme, spremembo skrbniškega gesla in konfiguracijo lastnega naslova IP stikala.

Poleg tega je običajno vredno biti pozoren na možnosti, kot so ime omrežja, sinhronizacija vgrajene ure, pošiljanje dnevnika dogodkov na zunanji strežnik (na primer Syslog).

Pri načrtovanju postavitve omrežja in nastavitev stikala je priporočljivo vnaprej izračunati in premisliti vse točke, saj naprava nima vgrajenih kontrol za blokiranje in protislovja. Na primer, če »pozabite«, da ste predhodno konfigurirali združevanje vrat, se lahko VLAN z njihovo udeležbo obnašajo popolnoma drugače, kot je zahtevano. Da ne omenjamo možnosti izgube povezave s stikalom, kar je še posebej neprijetno pri povezovanju na daljavo.

Ena izmed osnovnih »pametnih« funkcij stikal je podpora tehnologijam združevanja omrežnih vrat. Za to tehnologijo se uporabljajo tudi izrazi, kot so trunking, bonding in teaming. V tem primeru so odjemalci ali druga stikala povezana s tem stikalom ne z enim kablom, ampak z več hkrati. Seveda je za to potrebno imeti v računalniku več omrežnih kartic. Omrežne kartice so lahko ločene ali izdelane v obliki ene same razširitvene kartice z več vrati. Običajno v tem scenariju govorimo o dveh ali štirih povezavah. Glavni nalogi, ki se rešujeta na ta način, sta povečanje hitrosti omrežne povezave in povečanje njene zanesljivosti (podvajanje). Stikalo lahko podpira več takih povezav hkrati, odvisno od konfiguracije strojne opreme, zlasti števila fizičnih vrat in moči procesorja. Ena od možnosti je povezava para stikal na ta način, kar bo povečalo celotno zmogljivost omrežja in odpravilo ozka grla.

Za izvedbo sheme je priporočljivo uporabiti omrežne kartice, ki izrecno podpirajo to tehnologijo. Toda na splošno je izvajanje združevanja vrat mogoče izvesti na ravni programske opreme. Ta tehnologija je najpogosteje implementirana prek odprtega protokola LACP/802.3ad, ki se uporablja za spremljanje statusa povezav in njihovo upravljanje. Obstajajo pa tudi zasebne možnosti posameznih prodajalcev.

Na nivoju operacijski sistem odjemalcem se po ustrezni konfiguraciji običajno preprosto prikaže nov standardni omrežni vmesnik, ki ima svoja MAC in IP naslova, tako da lahko vse aplikacije z njim delujejo brez posebnih dejanj.

Odpornost na napake je zagotovljena z več fizičnimi povezavami med napravami. Če povezava ne uspe, se promet samodejno preusmeri po preostalih povezavah. Ko je linija obnovljena, bo spet začela delovati.

Kar zadeva povečanje hitrosti, je tukaj situacija nekoliko bolj zapletena. Formalno lahko domnevamo, da se produktivnost pomnoži glede na število uporabljenih linij. Vendar je dejansko povečanje hitrosti sprejema in prenosa podatkov odvisno od posebne naloge in aplikacije. Še posebej, če govorimo o tako preprosti in pogosti nalogi, kot je branje datotek iz omrežne pomnilniške naprave v računalniku, potem ne bo pridobil ničesar od združevanja vrat, tudi če sta obe napravi povezani s stikalom z več povezavami. Toda če je povezovanje vrat konfigurirano na omrežni pomnilniški napravi in ​​več "navadnih" odjemalcev dostopa do nje hkrati, potem bo ta možnost že prejela znatno povečanje celotne zmogljivosti.

V članku je navedenih nekaj primerov uporabe in rezultatov testiranj. Tako lahko rečemo, da bo uporaba tehnologij združevanja vrat doma koristna le, če obstaja več hitrih odjemalcev in strežnikov ter dovolj velika obremenitev omrežja.

Nastavitev združevanja vrat na stikalu je običajno enostavna. Zlasti na Zyxel GS2200-8HP se potrebni parametri nahajajo v meniju Advanced Application - Link Aggregation. Skupaj ta model podpira do osem skupin. Pri sestavi skupin ni omejitev - v kateri koli skupini lahko uporabite katera koli fizična vrata. Stikalo podpira statično povezovanje vrat in LACP.

Trenutne naloge po skupinah lahko preverite na statusni strani.

Na strani z nastavitvami so navedene aktivne skupine in njihova vrsta (ki se uporabljajo za izbiro sheme distribucije paketov po fizičnih povezavah), kot tudi dodelitev vrat zahtevanim skupinam.

Po potrebi omogočite LACP za zahtevane skupine na tretji strani.

Nato morate podobne nastavitve konfigurirati v napravi na drugi strani povezave. Zlasti na omrežnem pogonu QNAP se to naredi na naslednji način - pojdite v omrežne nastavitve, izberite vrata in vrsto njihove povezave.

Po tem lahko preverite stanje vrat na stikalu in ocenite učinkovitost rešitve pri svojih nalogah.

VLAN

V tipični konfiguraciji lokalnega omrežja omrežni paketi, ki se »sprehajajo« po njem, uporabljajo skupno fizično okolje, kot so tokovi ljudi na postajah podzemne železnice. Seveda stikala v določenem smislu preprečujejo, da bi "tuji" paketi dosegli vmesnik vaše omrežne kartice, vendar pa lahko nekateri paketi, kot so oddajni paketi, prodrejo v kateri koli kotiček omrežja. Kljub preprostosti in visoki hitrosti te sheme obstajajo situacije, ko morate iz nekega razloga ločiti določene vrste prometa. To je lahko posledica varnostnih zahtev ali potrebe po izpolnjevanju zahtev glede zmogljivosti ali prednostnega razvrščanja.

Seveda je te težave mogoče rešiti z ustvarjanjem ločenega segmenta fizičnega omrežja – z lastnimi stikali in kabli. Vendar tega ni vedno mogoče izvesti. Tukaj lahko pride prav tehnologija VLAN (Virtual Local Area Network) – logično ali navidezno lokalno računalniško omrežje. Lahko se imenuje tudi 802.1q.

V grobem približku lahko delovanje te tehnologije opišemo kot uporabo dodatnih »oznak« za vsak omrežni paket, ko je ta obdelan v stikalu in na končni napravi. V tem primeru izmenjava podatkov deluje samo znotraj skupine naprav z istim VLAN. Ker vsa oprema ne uporablja omrežij VLAN, shema uporablja tudi operacije, kot je dodajanje in odstranjevanje oznak iz omrežnega paketa, ko ta prehaja skozi stikalo. V skladu s tem se doda, ko je paket prejet iz "navadnih" fizičnih vrat za pošiljanje prek omrežja VLAN, in se odstrani, ko je treba prenesti paket iz omrežja VLAN v "navadna" vrata.

Kot primer uporabe te tehnologije lahko spomnimo na večstoritvene povezave operaterjev - ko dobite dostop do interneta, IPTV in telefonije prek enega kabla. To je bilo prej v povezavah ADSL, danes pa se uporablja v GPON.

Zadevno stikalo podpira poenostavljen način "VLAN na osnovi vrat", ko se delitev na virtualna omrežja izvaja na ravni fizičnih vrat. Ta shema je manj prilagodljiva kot 802.1q, vendar je morda primerna v nekaterih konfiguracijah. Upoštevajte, da se ta način medsebojno izključuje z 802.1q, za izbiro pa obstaja ustrezen element v spletnem vmesniku.

Če želite ustvariti VLAN v skladu s standardom 802.1q, na strani Napredne aplikacije - VLAN - Statični VLAN določite ime navideznega omrežja, njegov identifikator in nato izberite vključena vrata in njihove parametre. Na primer, pri povezovanju običajnih odjemalcev je vredno odstraniti oznake VLAN iz paketov, ki so jim poslani.

Odvisno od tega, ali je to odjemalska ali preklopna povezava, morate zahtevane možnosti konfigurirati na strani Napredne aplikacije – VLAN – Nastavitve vrat VLAN. To zlasti zadeva dodajanje oznak paketom, ki prispejo na vhod v vrata, omogočanje oddajanja paketov brez oznak ali z drugimi identifikatorji skozi vrata in izolacijo virtualnega omrežja.

Nadzor dostopa in avtentikacija

Tehnologija Ethernet sprva ni podpirala nadzora dostopa do fizičnega medija. Dovolj je bilo, da napravo priključite na vrata stikala - in začela je delovati kot del lokalnega omrežja. V mnogih primerih je to dovolj, saj je varnost zagotovljena s kompleksnostjo neposredne fizične povezave z omrežjem. Toda danes so se zahteve za omrežno infrastrukturo močno spremenile in implementacijo protokola 802.1x vse pogosteje najdemo v omrežni opremi.

V tem scenariju odjemalec pri povezovanju s stikalnimi vrati zagotovi svoje podatke za preverjanje pristnosti in brez potrditve strežnika za nadzor dostopa se z omrežjem ne izmenjajo nobene informacije. Najpogosteje shema vključuje prisotnost zunanjega strežnika, kot je RADIUS ali TACACS+. Uporaba 802.1x zagotavlja tudi dodatne zmogljivosti za spremljanje delovanja omrežja. Če se v standardni shemi lahko "vežete" samo na odjemalčev parameter strojne opreme (naslov MAC), na primer za izdajo IP-ja, nastavitev omejitev hitrosti in pravic dostopa, bo delo z uporabniškimi računi bolj priročno v velikih omrežjih, saj omogoča mobilnost odjemalca in druge funkcije najvišje ravni.

Za testiranje je bil uporabljen strežnik RADIUS na QNAP NAS. Zasnovan je kot ločeno nameščen paket in ima svojo bazo uporabnikov. Za to nalogo je povsem primeren, čeprav ima na splošno malo zmogljivosti.

Odjemalec je bil računalnik z operacijskim sistemom Windows 8.1. Če želite na njej uporabljati 802.1x, morate omogočiti eno storitev in po tem se v lastnostih omrežne kartice pojavi nov zavihek.

Upoštevajte, da v tem primeru govorimo izključno o nadzoru dostopa do fizičnih vrat stikala. Poleg tega ne pozabite, da je treba zagotoviti stalen in zanesljiv dostop stikala do strežnika RADIUS.

Za izvedbo te funkcije ima stikalo dve funkciji. Prvi, najpreprostejši, omogoča omejitev dohodnega in odhodnega prometa na določenih fizičnih vratih.

To stikalo omogoča tudi uporabo prioritete za fizična vrata. V tem primeru ni strogih omejitev hitrosti, lahko pa izberete naprave, katerih promet bo najprej obdelan.

Drugi je vključen v več splošna shema z razvrščanjem komutiranega prometa po različnih kriterijih in je le ena izmed možnosti njegove uporabe.

Najprej morate na strani Klasifikator določiti pravila za klasifikacijo prometa. Uporabljajo merila ravni 2 - zlasti naslove MAC, v tem modelu pa je mogoče uporabiti tudi pravila ravni 3 - vključno z vrsto protokola, naslovi IP in številkami vrat.

Naprej na strani Pravila pravilnika, ki jo določite potrebna dejanja z "izbranim" prometom po izbranih pravilih. Tu so na voljo naslednje operacije: nastavitev oznake VLAN, omejitev hitrosti, pošiljanje paketa na dana vrata, nastavitev prioritetnega polja, izpuščanje paketa. Te funkcije omogočajo na primer omejitev hitrosti izmenjave podatkov za podatke ali storitve strank.

več kompleksna vezja lahko uporablja prednostna polja 802.1p v omrežnih paketih. Na primer, stikalu lahko naročite, naj najprej obdela telefonski promet, brskanje po brskalniku pa nastavite na najnižjo prednost.

PoE

Druga možnost, ki ni neposredno povezana s procesom preklapljanja paketov, je zagotavljanje napajanja odjemalskih naprav prek omrežnega kabla. To se pogosto uporablja za povezavo IP kamer, telefonov in brezžičnih dostopnih točk, kar zmanjša število žic in poenostavi preklapljanje. Pri izbiri takega modela je pomembno upoštevati več parametrov, od katerih je glavni standard, ki ga uporablja oprema naročnika. Dejstvo je, da nekateri proizvajalci uporabljajo lastne izvedbe, ki niso združljive z drugimi rešitvami in lahko celo povzročijo okvaro "tuje" opreme. Izpostaviti velja tudi »pasivni PoE«, ko se moč prenaša pri relativno nizki napetosti brez povratne informacije in nadzor nad prejemnikom.

Bolj pravilna, priročna in univerzalna možnost bi bila uporaba »aktivnega PoE«, ki deluje po standardih 802.3af ali 802.3at in lahko prenaša do 30 W (v novih različicah standardov je več visoke vrednosti). V tej shemi si oddajnik in sprejemnik izmenjujeta informacije in se dogovorita o potrebnih parametrih moči, zlasti o porabi energije.

Da bi to preizkusili, smo na stikalo priključili kamero, združljivo s standardom Axis 802.3af PoE. Na sprednji plošči stikala zasveti ustrezni indikator napajanja za ta vrata. Nato bomo prek spletnega vmesnika lahko spremljali stanje porabe po vratih.

Zanimiva je tudi možnost nadzora napajanja vrat. Kajti če je kamera povezana z enim kablom in se nahaja na težko dostopnem mestu, boste morali za ponovni zagon po potrebi odklopiti ta kabel na strani kamere ali v omari za napeljave. In tukaj se lahko prijavite v stikalo na daljavo na kateri koli razpoložljiv način in preprosto počistite potrditveno polje "napajanje" in ga nato postavite nazaj. Poleg tega lahko v nastavitvah PoE konfigurirate prednostni sistem za zagotavljanje napajanja.

Kot smo že pisali, je ključno polje omrežnih paketov v tej opremi naslov MAC. Upravljana stikala imajo pogosto niz storitev, zasnovanih za uporabo teh informacij.

Na primer, obravnavani model podpira statično dodelitev naslovov MAC vratom (običajno se ta operacija izvede samodejno), filtriranje (blokiranje) paketov po naslovih MAC vira ali prejemnika.

Poleg tega lahko omejite število registracij naslova MAC odjemalca na vratih stikala, kar lahko prav tako štejete za dodatno varnostno možnost.

Večina omrežnih paketov plasti 3 je običajno enosmernih – gredo od enega naslovnika do enega prejemnika. Toda nekatere storitve uporabljajo tehnologijo multicast, ko ima en paket več prejemnikov hkrati. večina znan primer- to je IPTV. Uporaba večvrstnega oddajanja vam tukaj omogoča znatno zmanjšanje zahtev glede pasovne širine, ko je potrebno dostaviti informacije veliko število stranke. Na primer, multicast 100 televizijskih kanalov s pretokom 1 Mbit/s bo zahteval 100 Mbit/s za poljubno število odjemalcev. Če uporabljamo standardno tehnologijo, bi 1000 odjemalcev zahtevalo 1000 Mbit/s.

Ne bomo se spuščali v podrobnosti delovanja IGMP; omenili bomo le možnost natančne nastavitve stikala za učinkovito delo pod velikimi tovrstnimi obremenitvami.

Kompleksna omrežja lahko uporabljajo posebne protokole za nadzor poti omrežnih paketov. Zlasti omogočajo odpravo topoloških zank (»zankanje« paketov). Zadevno stikalo podpira STP, RSTP in MSTP ter ima prilagodljive nastavitve za njihovo delovanje.

Druga značilnost, po kateri povprašujejo velika omrežja, je zaščita pred situacijami, kot je "oddajna nevihta". Ta koncept označuje znatno povečanje oddajnih paketov v omrežju, ki blokirajo prehod "običajnega" uporabnega prometa. Najenostavnejši način za boj proti temu je nastavitev omejitev obdelave. določeno število paketov na sekundo za vrata stikala.

Poleg tega ima naprava funkcijo onemogočanja napak. Omogoča stikalu, da zapre vrata, če zazna prekomerni storitveni promet. To vam omogoča, da ohranite produktivnost in zagotovite samodejno obnovitev, ko je težava odpravljena.

Druga naloga, bolj povezana z varnostnimi zahtevami, je spremljanje celotnega prometa. V običajnem načinu stikalo izvaja shemo za pošiljanje paketov samo neposredno njihovim prejemnikom. Nemogoče je "ujeti" "tuj" paket na drugih vratih. Za izvedbo te naloge se uporablja tehnologija zrcaljenja vrat - nadzorna oprema je povezana z izbranimi vrati stikala in ves promet iz določenih drugih vrat je konfiguriran tako, da se pošlje na ta vrata.

Funkciji IP Source Guard in DHCP Snooping ARP Inspection sta prav tako namenjeni povečanju varnosti. Prvi vam omogoča, da konfigurirate filtre, ki vključujejo MAC, IP, VLAN in številko vrat, skozi katera bodo šli vsi paketi. Drugi ščiti protokol DHCP, tretji samodejno blokira nepooblaščene odjemalce.

Zaključek

Seveda zgoraj opisane zmožnosti predstavljajo le delček tehnologij preklapljanja omrežja, ki so danes na voljo na trgu. In tudi s tega majhnega seznama ne morejo vsi najti prave uporabe med domačimi uporabniki. Morda najpogostejši so PoE (na primer za napajanje omrežnih video kamer), združevanje vrat (v primeru velikega omrežja in potrebe po hitri izmenjavi prometa), nadzor prometa (za zagotovitev delovanja pretočnih aplikacij pod visoko obremenitvijo na kanal).

Seveda za reševanje teh težav sploh ni treba uporabljati naprav na poslovni ravni. Na primer, v trgovinah lahko najdete navadno stikalo s PoE, združevanje vrat najdemo tudi v nekaterih vrhunskih usmerjevalnikih, določanje prednosti se začenja pojavljati tudi v nekaterih modelih s hitrimi procesorji in visokokakovostno programsko opremo. Toda po našem mnenju je možnost nakupa bolj profesionalne opreme, tudi na sekundarnem trgu, mogoče upoštevati tudi za domača omrežja s povečanimi zahtevami glede zmogljivosti, varnosti in upravljanja.

Mimogrede, dejansko obstaja še ena možnost. Kot smo rekli zgoraj, je lahko v vseh "pametnih" stikalih neposreden "um" različne količine. In mnogi proizvajalci imajo serije izdelkov, ki se dobro prilegajo domači proračun in so hkrati sposobni zagotoviti številne zgoraj opisane zmogljivosti. Kot primer lahko omenimo Zyxel GS1900-8HP.

Ta model ima kompaktno kovinsko ohišje in zunanji napajalnik, ima osem gigabitnih vrat s PoE, za konfiguracijo in upravljanje pa je na voljo spletni vmesnik.

Vdelana programska oprema naprave podpira združevanje vrat z LACP, VLAN, omejevanjem hitrosti vrat, 802.1x, zrcaljenjem vrat in drugimi funkcijami. Toda za razliko od zgoraj opisanega »pravega upravljanega stikala« je vse to konfigurirano izključno prek spletnega vmesnika in po potrebi celo s pomočnikom.

Seveda ne govorimo o podobnosti tega modela z zgoraj opisano napravo v smislu njegovih zmogljivosti kot celote (zlasti tukaj ni orodij za klasifikacijo prometa in funkcij 3. stopnje). Namesto tega je preprosto bolj primerna možnost za domačega uporabnika. Podobne modele lahko najdete v katalogih drugih proizvajalcev.

Neupravljano stikalo je primerno za izgradnjo domačega ali manjšega pisarniškega omrežja. Njegova razlika od drugih je "škatlasta" različica. To pomeni, da je po nakupu dovolj, da vzpostavite povezavo s strežnikom ponudnika in lahko distribuirate internet.

Pri delu s takšnim stikalom je vredno upoštevati, da so pri uporabi glasovnih pozivnikov (Skype, Vo-IP) možne kratkotrajne zamude in nezmožnost porazdelitve širine internetnega kanala. To pomeni, da ko vklopite program Torrent na enem od računalnikov v omrežju, bo porabil skoraj celotno pasovno širino kanala, ostali računalniki v omrežju pa bodo porabili preostalo pasovno širino.

Upravljano stikalo je Najboljša odločitev za izgradnjo mreže v pisarnah in računalniških klubih. Ta tip se prodaja kot standard in s standardnimi nastavitvami.

Če želite konfigurirati takšno stikalo, se boste morali potruditi - veliko število Nastavitve so lahko izjemne, a s pravim pristopom lahko prinesejo izjemne rezultate. glavna značilnost- porazdelitev širine kanala in konfiguracija prepustnosti vsakega pristanišča. Vzemimo za primer internetni kanal 50 Mbps/s, 5 računalnikov v omrežju, IP-TV set-top box in ATC. Lahko naredimo več možnosti, vendar bom upošteval samo eno.

Naprej - samo vaša domišljija in nenavadno razmišljanje. Skupaj imamo razmeroma velik kanal. Zakaj relativno? Te informacije boste izvedeli še naprej, če se natančno poglobite v bistvo. Pozabil sem pojasniti - sestavljam mrežo za manjšo pisarno. IP-TV se uporablja za televizijo v čakalnici, računalniki - za delo z e-pošto, prenos dokumentov, brskanje po spletnih mestih, ATC - za povezavo stacionarnih telefonov z glavno linijo za sprejemanje klicev iz Skypea, QIP, mobilni telefon itd.

Upravljano stikalo je modifikacija običajnega, neupravljanega stikala.

Poleg čipa ASIC vsebuje mikroprocesor, ki je sposoben izvajati dodatne operacije na okvirih, kot so filtriranje, spreminjanje in določanje prednosti, pa tudi druga dejanja, ki niso povezana s posredovanjem okvirjev. Na primer, zagotovite uporabniški vmesnik.

V praksi so razlike med upravljanimi in neupravljanimi stikali najprej v seznamu podprtih standardov - če navadno, neupravljano stikalo podpira samo standard Ethernet (IEEE 802.3) v njegovih različnih različicah, potem upravljana stikala podpirajo veliko širši seznam. standardov: 802.1X, 802.1AE, 802.3ad (802.1AX) in tako naprej, ki zahtevajo konfiguracijo in upravljanje.

Obstaja še ena vrsta - SMART stikala.

Pojav pametnih stikal je bil posledica marketinške poteze - naprave podpirajo bistveno manjše število funkcij kot njihovi starejši bratje, a so kljub temu obvladljive.

Da ne bi zmedli ali zavajali potrošnikov, so bili prvi modeli izdelani z oznako inteligentni ali spletno upravljani.

Te naprave so ponujale osnovno funkcionalnost upravljanih stikal po bistveno nižji ceni - organizacijo VLAN, administrativno omogočanje in onemogočanje vrat, filtriranje po MAC naslovu ali omejevanje hitrosti. Tradicionalno, edina pot upravljanje je bil spletni vmesnik, zato se je ime spletno upravljano trdno pripisalo pametnim stikalom.

Stikalo shrani preklopno tabelo v asociativni pomnilnik, ki označuje ujemanje naslova MAC gostitelja z vrati stikala. Ko je stikalo vklopljeno, je ta tabela prazna in začne delovati v načinu učenja. V tem načinu se podatki, ki prispejo na katera koli vrata, prenesejo na vsa druga vrata stikala. V tem primeru stikalo analizira okvirje in ga po določitvi naslova MAC gostitelja pošiljatelja vnese v tabelo.

Pozneje, če ena od vrat stikala prejme okvir, namenjen gostitelju, katerega naslov MAC je že v tabeli, bo ta okvir poslan samo prek vrat, navedenih v tabeli. Če naslov MAC ciljnega gostitelja ni vezan na nobena vrata na stikalu, bo okvir poslan vsem vratom.

Sčasoma stikalo zgradi celotno tabelo za vsa svoja vrata in posledično je promet lokaliziran.

Omeniti velja nizko zakasnitev (zakasnitev) in visoko hitrost posredovanja na vsakem vmesniku.

Načini preklapljanja v stikalu.

Obstajajo trije načini preklopa. Vsak od njih je kombinacija parametrov, kot sta čakalni čas, da stikalo sprejme odločitev (latenca) in zanesljivost prenosa.

Z vmesnim skladiščenjem (Store and Forward).

"Prerez".

"Brez fragmentov" ali hibrid.

Z vmesnim skladiščenjem (Store and Forward). Stikalo prebere vse dohodne informacije v okviru, jih preveri za napake, izbere preklopna vrata in mu nato pošlje preverjen okvir.

"Prerez". Stikalo prebere samo ciljni naslov v okvirju in nato izvede preklapljanje. Ta način zmanjša zamude pri prenosu, vendar nima metode za odkrivanje napak.

"Brez fragmentov" ali hibrid. Ta način je modifikacija načina "All Around". Prenos se izvede po filtriranju kolizijskih fragmentov (okvirji velikosti 64 bajtov se obdelajo s tehnologijo store-and-forward, ostali s tehnologijo cut-through). Zakasnitev "odločitve o preklopu" se doda času, ki je potreben, da okvir vstopi in izstopi iz vrat stikala, in skupaj določi skupno zakasnitev preklopa.

Značilnosti delovanja stikala.

Glavne značilnosti stikala, ki merijo njegovo delovanje, so:

• - hitrost filtracije;
• - hitrost usmerjanja (posredovanje);
• - pretočnost;
• - zakasnitev prenosa okvirja.

Poleg tega obstaja več značilnosti stikala, ki najbolj vplivajo na določene lastnosti produktivnost. Tej vključujejo:

• - velikost vmesnega(-ih) okvirja(-ov);
• - notranja zmogljivost vodila;
• - zmogljivost procesorja ali procesorjev;
• - velikost notranje naslovne tabele.

Filtriranje okvirjev in hitrost posredovanja sta dve ključni značilnosti delovanja stikala. Te značilnosti so integralni indikatorji, niso odvisne od tega, kako je stikalo tehnično izvedeno.

Stopnja filtriranja določa hitrost, s katero stikalo izvede naslednje korake obdelave okvirja:

• - sprejem okvirja v vaš medpomnilnik;
• - uničenje okvirja, saj njegova ciljna vrata sovpadajo z izvornimi vrati.

Hitrost posredovanja določa hitrost, s katero stikalo izvaja naslednje korake obdelave okvirov:

• - sprejem okvirja v vaš medpomnilnik;
• - pregledovanje naslovne tabele za iskanje vrat za ciljni naslov okvirja;
• - prenos okvirja v omrežje prek ciljnih vrat, ki jih najdete v naslovni tabeli.

Tako hitrost filtriranja kot hitrost posredovanja se običajno merita v sličicah na sekundo.

Če značilnosti stikala ne določajo, za kateri protokol in za kakšno velikost okvirja so podane hitrosti filtriranja in posredovanja, se privzeto predpostavlja, da so ti indikatorji podani za protokol Ethernet in okvirje, dolge 64 bajtov (brez preambule), s podatkovnim poljem 46 bajtov.

Uporaba okvirjev minimalne dolžine kot glavnega indikatorja hitrosti stikala je razložena z dejstvom, da takšni okvirji vedno ustvarijo najtežji način delovanja stikala v primerjavi z okvirji drugih formatov z enako pretočnostjo prenesenih uporabniških podatkov.

Zato se pri preskušanju stikala največ uporablja način prenosa okvirja z najmanjšo dolžino težka preizkušnja, ki bi moral preizkusiti sposobnost stikala za delovanje pri najslabši kombinaciji prometnih parametrov zanj.

Poleg tega sta za pakete minimalne dolžine hitrosti filtriranja in posredovanja enaki največja vrednost, kar je pri oglaševanju stikala zelo pomembno.

Prepustnost stikala se meri s količino prenesenih uporabniških podatkov na enoto časa skozi njegova vrata.

Ker stikalo deluje na nivoju podatkovne povezave, so njegovi uporabniški podatki podatki, ki se prenesejo v podatkovno polje okvirjev protokola podatkovne povezave - Ethernet, Token Ring, FDDI itd.

Največja vrednost prepustnosti stikala je vedno dosežena na okvirih največje dolžine, saj je v tem primeru delež režijskih stroškov za informacije o storitvi okvirja veliko nižji kot pri okvirih minimalne dolžine, čas, ko stikalo izvaja operacije obdelave okvirja na eno bajt uporabniških informacij je bistveno manj.

Odvisnost prepustnosti stikala od velikosti prenesenih okvirjev je dobro ponazorjena na primeru protokola Ethernet, za katerega je pri prenosu okvirjev minimalne dolžine zagotovljena prenosna hitrost 14880 sličic na sekundo in prepustnost 5,48 Mb/s. dosežena, pri prenosu okvirjev največje dolžine pa je dosežena prenosna hitrost 812 sličic na sekundo in prepustnost 9,74 Mb/s.

Prepustnost pade skoraj dvakrat pri preklopu na okvirje minimalne dolžine in to ne upošteva izgube časa za obdelavo okvirjev s stikalom.

Zakasnitev prenosa okvirja se meri kot čas, ki je pretekel od trenutka, ko prvi bajt okvirja prispe na vhodna vrata stikala, do trenutka, ko se ta bajt pojavi na izhodnih vratih stikala.

Zakasnitev je sestavljena iz časa, porabljenega za medpomnjenje bajtov okvirja, kot tudi časa, porabljenega za obdelavo okvirja s stikalom – pregledovanje naslovne tabele, sprejemanje odločitev o filtriranju ali posredovanju in pridobivanje dostopa do okolja izhodnih vrat. Količina zakasnitve, ki jo povzroči stikalo, je odvisna od njegovega načina delovanja. Če se preklapljanje izvaja "na letenju", so zakasnitve običajno majhne in se gibljejo od 10 µs do 40 µs, pri polnem medpomnjenju pa od 50 µs do 200 µs (za okvirje minimalne dolžine). Stikalo je naprava z več vrati, zato je običajno, da vse zgoraj navedene lastnosti (razen zakasnitve prenosa okvirja) podamo v dveh različicah:

• - prva možnost je skupna zmogljivost stikala s hkratnim prenosom prometa na vseh njegovih vratih;
• - druga možnost je podana zmogljivost na vrata.

Ker se promet istočasno prenaša preko več vrat, obstaja ogromno možnosti prometa, ki se razlikujejo po velikosti okvirjev v toku, porazdelitvi povprečne intenzivnosti tokov okvirjev med ciljnimi vrati, koeficientih variacije intenzivnosti okvirni tokovi itd. itd.

Nato je pri primerjavi stikal po zmogljivosti treba upoštevati, za katero prometno varianto se pridobijo objavljeni podatki o zmogljivosti. Nekateri laboratoriji, ki nenehno testirajo komunikacijsko opremo, so razvili podrobne opise pogojev testiranja stikal in jih uporabljajo v svoji praksi, vendar ti testi v industriji še niso postali običajni. IN idealno Stikalo, nameščeno v omrežju, prenaša okvirje med vozlišči, povezanimi z njegovimi vrati, s hitrostjo, s katero vozlišča ustvarijo te okvire, brez uvajanja dodatnih zakasnitev ali izgube enega samega okvirja.

V realni praksi stikalo vedno povzroči nekaj zakasnitev pri prenosu okvirjev, lahko pa tudi izgubi nekaj okvirjev, torej jih ne dostavi prejemnikom. Zaradi razlik v notranja organizacija različni modeli stikala, je težko predvideti, kako bo določeno stikalo prenašalo okvirje nekaterih konkreten vzorec prometa. Najboljše merilo je še vedno praksa postavitve stikala v realno omrežje in merjenje zakasnitev, ki jih prinaša, ter števila izgubljenih okvirjev. Celotno delovanje stikala je zagotovljeno z dovolj visoko zmogljivostjo vsakega od njegovih posameznih elementov – portnega procesorja, stikalne matrike, povezovalnih modulov skupnega vodila itd.

Ne glede na notranjo organizacijo stikala in kako so njegove operacije cevovodne, je mogoče določiti precej preproste zahteve glede zmogljivosti za njegove elemente, ki so potrebni za podporo dane prometne matrike. Ker si proizvajalci stikal prizadevajo, da bi bile njihove naprave čim hitrejše, splošna notranja zmogljivost stikala pogosto nekoliko presega povprečno količino prometa, ki se lahko pošlje na vrata stikala v skladu z njihovimi protokoli.

Ta vrsta stikala se imenuje neblokirna, to pomeni, da se vsaka vrsta prometa prenaša brez zmanjšanja njegove intenzivnosti. Poleg prepustnosti posameznih elementov stikala, kot so pristaniški procesorji ali skupno vodilo, na delovanje stikala vplivajo parametri, kot sta velikost naslovne tabele in prostornina splošnega medpomnilnika ali posameznih pristaniških medpomnilnikov.

Velikost naslovne tabele vpliva na največjo zmogljivost naslovne tabele in določa največje število naslovov MAC, ki jih lahko stikalo obravnava hkrati.

Ker stikala najpogosteje uporabljajo namensko procesno enoto za izvajanje operacij na vsakih vratih z lastnim pomnilnikom za shranjevanje primerka naslovne tabele, je velikost naslovne tabele za stikala običajno podana na vrata.

Primerki naslovne tabele različnih procesorskih modulov ne vsebujejo nujno istih informacij o naslovu - najverjetneje ne bo veliko podvojenih naslovov, razen če je porazdelitev prometa na posameznih vratih popolnoma enaka med drugimi vrati. Vsaka vrata shranijo samo tiste nize naslovov, v katerih jih uporablja Zadnje čase. Pomen največje število Naslov MAC, ki si ga lahko zapomni procesor vrat, je odvisen od uporabe stikala. Stikala za delovne skupine običajno podpirajo le nekaj naslovov na vrata, ker so zasnovana tako, da tvorijo mikrosegmente. Oddelčna stikala morajo podpirati več sto naslovov, omrežna hrbtenična stikala pa morajo podpirati do nekaj tisoč, običajno od 4000 do 8000 naslovov. Nezadostna zmogljivost naslovne tabele lahko povzroči upočasnitev stikala in zamašitev omrežja s presežnim prometom. Če je naslovna tabela vratnega procesorja popolnoma polna in v dohodnem paketu naleti na nov izvorni naslov, mora odstraniti vse stare naslove iz tabele in na njegovo mesto postaviti novega. Sama ta operacija bo procesorju vzela nekaj časa, vendar bo glavna izguba zmogljivosti opazna, ko bo prispel okvir s ciljnim naslovom, ki ga je bilo treba odstraniti iz naslovne tabele.

Ker ciljni naslov okvirja ni znan, mora stikalo posredovati okvir vsem ostalim vratom. Ta operacija bo ustvarila nepotrebno delo za številne pristaniške procesorje, poleg tega bodo kopije tega okvirja končale na tistih segmentih omrežja, kjer so popolnoma nepotrebne. Nekateri proizvajalci stikal rešujejo to težavo tako, da spremenijo algoritem za obravnavanje okvirjev z neznanim ciljnim naslovom. Ena od vrat stikala je konfigurirana kot trunk vrata, kamor so privzeto poslani vsi okvirji z neznanim naslovom.

Notranji vmesni pomnilnik stikala je potreben za začasno shranjevanje podatkovnih okvirov v primerih, ko jih ni mogoče takoj prenesti na izhodna vrata. Medpomnilnik je zasnovan tako, da ublaži kratkotrajne izbruhe prometa.

Konec koncev, tudi če je promet dobro uravnotežen in zmogljivost pristaniških procesorjev, kot tudi drugih procesnih elementov stikala, zadostuje za prenos povprečnih vrednosti prometa, to ne zagotavlja, da bo njihova zmogljivost zadostna za zelo velike konice. obremenitve. Na primer, promet lahko istočasno prispe do vseh vhodov stikala v nekaj desetih milisekundah, kar mu prepreči prenos prejetih okvirjev na izhodna vrata. Da bi preprečili izgubo okvirja, ko je povprečna intenzivnost prometa večkrat presežena za kratek čas (in za lokalna omrežja pogosto najdemo vrednosti koeficienta valovanja prometa v območju 50-100), je edino sredstvo medpomnilnik velikega obsega. Tako kot pri naslovnih tabelah ima vsak modul vratnega procesorja običajno svoj vmesni pomnilnik za shranjevanje okvirjev. Večja kot je prostornina tega pomnilnika, manjša je verjetnost, da bodo okvirji izgubljeni zaradi preobremenitev, čeprav, če so povprečne vrednosti prometa neuravnotežene, se medpomnilnik prej ali slej prepolni.

Običajno imajo stikala, zasnovana za delovanje v kritičnih delih omrežja, vmesni pomnilnik več deset ali sto kilobajtov na vrata.

Dobro je, če se ta vmesni pomnilnik lahko prerazporedi med več vrati, saj so hkratne preobremenitve več vrat malo verjetne. Dodatno sredstvo zaščite je lahko medpomnilnik, ki je skupen vsem vratom v modulu za upravljanje stikala. Tak medpomnilnik ima običajno kapaciteto več megabajtov.