Галкин В.А., Григорьев Ю.А. Телекоммуникации и сети

Подождите немного. Документ загружается.

Принципы построения локальных сетей

ЭВМ

С серверами связана значительная часть сетевого трафика, поэтому их не-

обходимо оборудовать платами сетевого адаптера с наибольшей производи-

тельностью. Рабочие станции могут использовать менее дорогие сетевые пла-

ты,

если их работа с сетью ограничена приложениями, генерирующими

небольшой объем сетевого трафика (например, текстовыми процессорами).

Другие

приложения

(например,

базы данных

или

инженерные приложения)

до-

вольно быстро перегрузят сетевые платы, не отвечающие их требованиям.

Бывают ситуации, когда безопасность данньпс настолько важна, что рабо-

чие станции не оборудуются жесткими и гибкими дисками. Это гарантирует,

что пользователи не смогут ни скопировать данные на какой-либо магнитный

носитель, ни вьшести диск с рабочего места.

Однако (поскольку обычно компьютер загружается с дискеты или с жест-

кого диска) необходимо иметь другой источник загрузки программного обес-

печения, загружающего компьютер и подключающего его к сети. В таких си-

туациях плата сетевого адаптера снабжается специальной микросхемой ПЗУ

удаленной загрузки (PROM - remote-boot, которая содержит код для загрузки

компьютера и для подключения его к сети и зависит от сетевой операционной

системы). С такой микросхемой бездисковые рабочие станции при запуске

могут подключаться к сети.

Большая часть производителей коммуникационного оборудования для ло-

кальньпс сетей поддерживают все современные технологии во всем спектре

своих изделий: сетевых адаптерах, повторителях, коммутаторах и маршрути-

заторах.

Концентраторы

Согласно классификационной базовой эталонной модели взаимодействия

OTKpbiibDC систем сетевые (кабельные) концентраторы относятся к аппарат-

ным

средствам физического

уровня

передачи

информации.

Их основное назна-

чение

- коммутация

линий

связи,

фильтрация,

ретрансляция и усиление переда-

ваемых сигналов

локальных

сетях.

Концентраторы, реализующие различные

сетевые

технологии,

работают

различными видами

носителей:

коаксиальны-

ми

кабелями,

кабелями

экранированной

неэкранированной

витой

парой,

во-

локонно-оптическими

линиями

связи.

Использование кабельных концентраторов позволяет увеличить количество

абонентов сети и расстояние между

ними.

некоторых системах (Token Ring)

через концентраторы осуществляется доступ компьютеров к

сети,

других их

используют

для

изменения топологии сети

линий связи (lOBase-T Ethernet).

Среди концентраторов вьщеляют

активные

(active),

пассивные

(passive) и

гибридные (hybrid). Активные концентраторы регенерируют и передают сиг-

налы так же, как это делают повторители сигналов или репитеры. Иногда их

называют многопортовыми репитерами - они имеют от 8 до 12 портов для

подключения компьютеров. Пассивные концентраторы (например монтажные

панели или коммутирующие блоки) пропускают через себя сигнал как узлы

коммутации, не усиливая и не восстанавливая

его.

Пассивные концентраторы

не нужно

подключать

источнику

питания.

Гибридными назьюают концентра-

240

3.3.

Оборудование

локальных

сетей

торы,

которым можно подключать кабели различных

типов.

Сети, построен-

ные на концентраторах, легко расширить, если подключить дополнительные

концентраторы.

Использование концентраторов дает ряд преимуществ:

• разрыв кабеля

сети

обычной топологией «линейная шина» приводит к

«падению» всей

сети.

то время как разрыв кабеля, подключенного к концен-

тратору, нарушает работу только данного сегмента. Остальные сегменты ос-

танутся работоспособными;

• простота изменения

или

расширения

сети:

достаточно просто подключить

еще

один

компьютер

или

концентратор;

• использование различных

портов для

подключения

кабелей

разных

типов;

• централизованный контроль

за

работой сети

сетевым

трафиком:

во

мно-

гих сетях активные концентраторы наделены диагностическими возможностя-

ми,

позволяющими определять работоспособность соединения.

Конструктивно

можно

вьщелить два типа концентраторов:

модульные устройства, выполненные в виде приборного блока, в посадоч-

ные места которого включают от 4 до 16 плат различного функционального

назначения;

функционально законченные автономные устройства, предназначенные, как

правило, для работы с одним типом сети и конкретным видом линий связи.

В состав модульных концентраторов могут входить специализированные

платы,

поддерживающие широкий

спектр

сетевых функций (маршрутизаторы,

мосты, терминальные серверы, преобразователи протоколов)

узлы,

резерви-

рующие вьшолнение функций всех

уровней,

включая источники питания

ох-

лаждающие вентиляторы. Замена одного типа модуля на другой или отказав-

шего устройства на резервное обычно проводится без выключения

концентратора.

Среди относительно недорогих автономных концентраторов существует

отдельный класс изделий - наращиваемые ко1щентраторы. Автономные кон-

центраторы рассчитаны на включение в сеть ПК с использованием какого-

либо

одного

типа

кабеля

витой

пары,

волоконно-оптического и

др.

Объедине-

ние

нескольких наращиваемых концентраторов (обычно

до

4),

осуществляемое

с помощью разъемов в корпусе устройства и простых кабельных соединений,

позволяет создать сетевое устройство

единой системой управления портами,

поддерживающее передачу информации

по линиям связи

различного

типа.

Ин-

теграция функциональных возможностей концентратора дает дополнительные

преимущества. Например, путем установки модуля в одном из них можно уп-

равлять всеми портами, изменять конфигурацию сети

предоставлять инфор-

мацию, связанную со статистикой ее работы и состоянием устройств.

Применение наращиваемых концентраторов является экономичным реше-

нием, позволяющим создавать сети небольших организаций, подразделений и

рабочих

групп.

При относительно невысоких начальных затратах обеспечива-

ется гибкость, постепенное увеличение функциональных возможностей и ин-

теграция отдельных сетевых фрагментов в единую сеть масштаба предприя-

тия.

241

Принципы

построения

локальных сетей

ЭВМ

Модульные многофункциональные устройства называют концентраторами,

чтобы подчеркнуть их централизующую роль в сети. При этом термин «кон-

центратор» используют

не

как синоним термина повторитель, а

более широ-

ком смысле. Нужно хорошо понимать в каждом конкретном случае функцио-

нальное назначение отдельных модулей такого концентратора. В зависимости

от

комплектации модульный многофункциональный концентратор может

соче-

тать

функции и

повторителя

(причем

различных

технологий),

моста,

комму-

татора, и маршрутизатора, а может вьшолнять и только одну из них.

Модульные концентраторы устанавливают

высокоскоростных локальных

сетях с централизованным управлением. Кабельные концентраторы различ-

ных изготовителей могут сильно отличаться. Разработчики создают все более

модульные и расширяемые системы, постоянно совершенствуя свою продук-

цию и оставляя задел для будущего роста. Перечислим некоторые возможнос-

ти

концентраторов:

• дополнительные источники питания. В некоторых модулях предусмотре-

ны резервные источники питания, подключаемые при сбое в основном пита-

нии;

• оперативно заменяемые модули. Это средство позволяет заменить мо-

дуль,

не прекращая работы всего блока;

• управление. Средства управления обычно имеют возможность удаленно-

го

управления

поддержку SNMP;

• простая настройка

конфигурации.

Когда рабочие

станции

или

пользовате-

ли перемещаются из одной рабочей группы в другую, концентратор должен

обеспечивать простое изменение конфигурации. Некоторые системы позволя-

ют делать это программно.

Мосты и коммутаторы

По мере расширения сети доступная пользователю полоса (средняя ско-

рость передачи) сужается за счет того, что моноканал делится между всеми

узлами сети. Для полной реализации возможностей программ, оборудования,

повышения производительности компьютеров, использующих приложения с

интенсивным

сетевым трафиком

необходимо расширение полосы пропускания

канала.

Существует два способа расширения полосы, доступной каждому пользо-

вателю. Первый базируется на расширении полосы разделяемой среды, обес-

печивая рост скорости, например технология Fast Ethernet. Другим способом

является снижение числа узлов сети, имеющих доступ к разделяемой среде и,

следовательно, расширение доступной оставшимся узлам полосы. В предель-

ном случае вся полоса канала передачи может быть предоставлена одному

пользователю.

Процесс снижения числа узлов в сети называется сегментацией и осуще-

ствляется за счет деления большой сети на несколько меньших. Поскольку

пользователям может потребоваться доступ к ресурсам других сегментов, то

необходим механизм обеспечения такого доступа, обеспечивающий межсег-

ментный обмен с достаточно высокой скоростью.

242

3.3.

Оборудование

локальных

сетей

Как

известно,

основной

задачей

повторителя является восстановление элек-

трических сигналов для передачи их в другие сегменты. За счет усиления и

восстановления формы электрических сигналов повторителем возможно рас-

ширение

сетей,

построенных

на основе

коаксиального кабеля

увеличение об-

щего числа пользователей сети.

Мосты

(bridge) имеют много отличий от повторителей. Повторители пере-

дают все пакеты, а мосты только те, которые необходимы. Если пакет не нуж-

но передавать в другой сегмент, он фильтруется. Для мостов существуют

многочисленные алгоритмы (правила) передачи и фильтрации

пакетов.

Мини-

мальным требованием является фильтрация пакетов по МАС-адресу получа-

теля.

Другим важным отличием мостов от повторителей является то, что сег-

менты, подключенные к повторителю, образуют одну разделяемую среду, а

сегменты, подключенные к каждому порту моста, образуют свою среду. Сле-

довательно, мост обеспечивает преимущества как

точки зрения расширения

сети, так и обеспечения большей полосы для каждого пользователя.

В первых сетях Ethernet использовалась шинная топология на основе коак-

сиального кабеля, а для расширения сетей применялись 2-портовые повтори-

тели или

мосты.

Технология

lOBase-T

привела

трансформации топологии

се-

тей

от шинной магистрали

к оргаьшзации

соединений

типа

«звезда».

Требования

к повторителям и мостам для таких сетей существенно изменились по сравне-

нию с

простыми двухпортовыми устройствами

для сетей с

шинной топологией.

Современные мосты и повторители представляют собой сложные многопор-

товые устройства. Мосты позволяют сегментировать сети на меньшие части,

в которых общую среду разделяет небольшое число пользователей.

Маршрутизаторы, подобно мостам, также позволяют сегментировать сети

на сетевом уровне, фильтруя и пересьшая сетевой трафик на основе алгорит-

мов и правил, существершо отличающихся от

тех,

что используются мостами.

Сегодняшние модульные концентраторы (повторители) обеспечивают орга-

низацию нескольких сегментов, каждый из которых предоставляет пользова-

телям отдельную разделяемую среду. Некоторые концентраторы разрешают

программным путем разделять порты устройства на независимые сегменты,

реализуя тем самым функции

моста.

Такая возможность называется переклю-

чением портов. Переключение портов обеспечивает администратору сети вы-

сокую гибкость организации сегментов, позволяя переносить порты из одного

сегмента в другой программными средствами. Эта возможность особенно

полезна для распределения нагрузки между сегментами сети и снижения рас-

ходов,

связанные

подобными операциями.

Коммутатор

(Switch) подобно мостам и маршрутизаторам позволяет сег-

ментировать сети. Как и многопортовые мосты, коммутаторы передают паке-

ты между портами на основе МАС-адреса получателя, включенного в каждый

пакет. Реализация коммутаторов обьино отличается от мостов в части воз-

можности

организации одновременных соединений между

любыми

парами

пор-

243

Принципы построения локальных сетей

ЭВМ

МАС-адрес

Номер порта

Таблица

3.11.

Внутренняя тов устройства, что значительно расширяет сум-

таблица коммутатора

марную

пропускную способность

сети.

Более

того,

мосты в соответствии со стандартом IEEE

802.

должны получить пакет целиком до того,

как он

будет передан адресату,

коммутаторы могут на-

чать передачу пакета, не приняв его полностью.

Коммутатор поддерживает внутреннюю табли-

цу, связывающую порты

адресами подключен-

ных к ним устройств (табл. 3.11). Эту таблицу ад-

министратор сети может создать самостоятельно

или задать

ее

автоматическое создание средства-

ми коммутатора. Используя табл. 3.11

содержащийся

пакете адрес полу-

чателя, коммутатор организует виртуальное соединение порта отправителя

портом получателя и передает пакет через это соединение. Например, узел А

посьшает пакет узлу D. Найдя адрес получателя в своей внутренней таблице,

коммутатор передает пакет

порт

Виртуальное соединение между портами коммутатора сохраняется в тече-

ние передачи одного пакета, т.е. для каждого пакета виртуальное соединение

организуется заново на основе содержащегося

этом пакете адреса получателя.

Поскольку пакет передается только

тот

порт,

к которому подключен адре-

сат, остальные пользователи (в нашем примере

и С) не получат этот пакет.

Таким образом, коммутаторы обеспечивают средства безопасности, недоступ-

ные для стандартных повторителей и концетраторов.

В коммутаторах передача данных между любыми парами портов происхо-

дит

независимо

и,

следовательно,

для

каждого виртуального соединения

вьще-

ляется

вся

полоса канала. Например, коммутатор

Мбит/с обеспечивает

одновременную передачу пакета из А в D и из порта В в порт

с полосой

Мбит/с для каждого соединения. Поскольку для каждого соединения предос-

тавляется полоса

Мбргг/с,

суммарная пропускная способность коммутатора

в приведенном примере составляет 20 Мбит/с. Если данные передаются меж-

ду большим числом пар портов, интегральная полоса соответственно расши-

ряется.

Теоретически, интегральная полоса коммутатора растет пропорциональ-

но

числу

портов.

Однако в

реальности скорость пересьшки

пакетов,

измеренная

в Мбит/с, меньше чем суммарная полоса пар портов

за

счет так называемой

внутренней блокировки. Для коммутаторов высокого класса блокировка весь-

ма незначительно снижает интегральную полосу устройства.

KoMMjrraTop может обеспечить высокую пропускную способность при ус-

ловии организации одновременных соединений между всеми парами портов.

Однако реально трафик обычно представляет собой ситуацию «один ко мно-

гим» (например, множество пользователей сети обращается к ресурсам одно-

го сервера).

таких случаях коммутатор не обеспечивает существенного пре-

имущества по сравнению с обычным концентратором (повторителем).

244

3.3.

Оборудование

локальных

сетей

В зависимости от назначения все коммутаторы имеют целесообразно раз-

делить на три класса:

настольные коммутаторы;

коммутаторы рабочих групп;

магистральные коммутаторы.

Настольные

коммутаторы

предназначены для работы с небольшим чис-

лом пользователей и могут служить для замены концентраторов lOBase-T.

Обычно настольные коммутаторы имеют 24 порта, каждый из которых под-

держивает персональный (private) канал с полосой 10 Мбит/с для подключе-

ния одного узла (например, рабочей станции). Дополнительно такой коммута-

тор может иметь один или несколько портов 100Base-T или FDDI для

подключения к магистрали (backbone) или серверу. Поддерживая на каждый

порт по крайней мере то число адресов, которые могут присутствовать в сег-

менте, коммутатор обеспечивает

для

каждого порта вьщеленную полосу. Каж-

дый порт коммутатора связан с уникальным адресом подключенного

данно-

му порту устройства Ethernet.

Объединяя в себе возможности технологий 10 и 100 Мбит/с, настольные

коммутаторы минимизируют блокировку при попытке одновременного подклю-

чения нескольких узлов к единственному скоростному порту (100 Мбит/с). В

среде клиент-сервер одновременно несколько узлов могут получить доступ к

серверу, подключенному через порт 100 Мбит/с. Например, если три узла 10

Мбит/с одновременно обращаются к серверу через порт 100 Мбит/с, то из

полосы 100 Мбит/с, доступно серверу, используется 30 Мбит/с, а 70 Мбит/с

доступно для одновременного подключения к серверу еще семи устройств 10

Мбит/с через виртуальные каналы.

Настольные коммутаторы просты в установке и обслуживании, зачастую

содержат встроенные plug-and-play программы и имеют упрощенный интер-

фейс установки параметров. Стоимость в пересчете на один порт менее чем

вдвое превосходит стоимость порта в концентраторах lOBase-T.

Коммутаторы

рабочих групп используют главным образом для соедине-

ния

изолированных настольных коммутаторов или концентраторов lOBase-T с

другими частями сети. Эти устройства объединяют в себе свойства как на-

стольных, так и магистральных коммутаторов.

Коммутаторы рабочих групп могут поддерживать множественную адреса-

цию (до нескольких тысяч МАС-адресов на коммутатор), могут выступать в

качестве маршрутизаторов, а также обеспечивают подключение к порту от-

дельных узлов.

Соединение со скоростью 10 Мбит/с между коммутатором и пользователь-

ским узлом (рабочей станцией) чаще всего вьшолняется кабелем на основе

иТР,

а для

скоростного порта используют

UTP или

оптический

кабель.

Группо-

вые коммутаторы могут поддерживать несколько тысяч МАС-адресов на ус-

тройство.

245

Принципы

построения

локальных сетей

ЭВМ

Основным преимуществом коммутаторов рабочих групп является высокая

производительность сети на уровне рабочей группы за счет предоставления

каждому пользователю выделенной полосы канала (10 Мбит/с). Кроме того,

это обьясняется

тем,

что коммутаторы рабочих групп, не передают коллизион-

ные фрагменты адресатам и, следовательно, снижают (в пределе до нуля) ко-

личество коллизий. Коммутаторы рабочих групп позволяют полностью сохра-

нить сетевую инфраструктуру со стороны клиентов, включая программы,

сетевые адаптеры, кабели. Их стоимость

расчете на один порт сегодня срав-

нима с ценами портов управляемых концентраторов.

Магистральный коммутатор обеспечивает одновременную передачу па-

кетов со скоростью среды между любыми парами своих портов. Если ско-

рость портов для отправителя и получателя совпадают, сегменг получателя

должен быть свободен во избежание блокировки.

Магистральные коммутаторы находятся на вершине иерархии коммутато-

ров.

Их используют для соединения сетей или сегментов, так как они поддер-

живают множественную адресацию для своих портов,

также для соединения

концентраторов lOBase-T, настольных и групповых коммутаторов, серверов.

Кроме того, магистральные коммутаторы могут фильтровать пакеты на осно-

ве

признаков, отличающихся от

адресов.

Например, администратор может

зап-

ретить передачу широковещательных

пакетов

NetWare рабочим станциям

Unix

за счет фильтрации по протоколу.

Для

магистральных коммутаторов характерно модульное устройство и спо-

собность поддерживать до нескольких тысяч МАС-адресов на каждый порт.

Подобно коммутаторам рабочих групп, магистральные коммутаторы под-

держивают различную скорость для своих портов. Они могут работать с сег-

ментами lOBase-T и сегментами на основе коаксиального кабеля. В большин-

стве случаев использование магистральных коммутаторов обеспечивает более

простой и эффективный способ повышения производительности сети по срав-

нению с маршрутизаторами и мостами.

Основным недостатком работы магистральных коммутаторов является то,

что на уровне рабочих групп пользователи работают с разделяемой средой,

если они подключены к сегментам, организованным на основе повторителей

или коаксиального кабеля. Более того, время отклика на уровне рабочей груп-

пы может быть достаточно большим. В отличие от узлов, подключенньк к

портам коммутатора, для узлов, находящихся в сегментах lOBase-T или сег-

ментах

на

основе коаксиального

кабеля

(lOBase-2 или lOBase-5) полоса

Мбит/с

не гарантируется,

и они

зачастую вьшуждены

ждать,

пока другие узлы не закон-

чат передачу своих пакетов. На уровне рабочей группы по прежнему сохраня-

ются коллизии, а фрагменты пакетов с ошибками будут пересьшаться во все

сети,

подключенные к магистрали. Перечисленных недостатков можно избе-

жать, если на уровне рабочих групп использовать коммутаторы (вместо кон-

центраторов) lOBase-T. В большинстве ресурсоемких приложений коммутатор

100 Мбит/с может вьшолнять роль скоростной магистрали для коммутаторов

рабочих групп с портами 10 и 100 Мбит/с, концентраторами 100 Мбит/с и сер-

верами, в которых установлены адаптеры Ethernet 100 Мбит/с.

246

3.3.

Оборудование

локальных сетей

Основными характеристиками коммутатора, измеряющими его произ-

водительность, являются:

• скорость

фильтрации

(filtering);

• скорость продвижения (forwarding);

• пропускная способность (throughput);

• задержка передачи кадра.

На указанные характеристики производительности

влияют:

размер буфера

(буферов)

кадров,

производительность внутренней

шины,

производительность

процессора или процессоров, размер внутренней адресной таблицы коммута-

тора.

Скорость фильтрации и продвижения кадров -

две

основные характеристи-

ки

производительности коммутатора.

Эти

характеристики

являются

интеграль-

ными

показателями, они не зависят от того, каким образом технически реали-

зован коммутатор.

Скорость фильтрации определяет скорость, с которой коммутатор вы-

полняет следующие этапы обработки кадров:

прием кадра в свой буфер;

просмотр адресной таблицы с целью нахождения порта для адреса назначе-

ния

кадра;

уничтожение кадра, так как его порт назначения совпадает с портом-источ-

ником.

Скорость продвижения определяет скорость, с которой коммутатор вы-

полняет следующие этапы обработки кадров:

прием кадра

свой буфер;

просмотр адресной таблицы с целью нахождения порта

для

адреса назначе-

ния

кадра;

передача кадра в сеть через найденный по адресной таблице порт назначе-

ния.

Как скорость фильтрации, так и скорость продвижения измеряются обычно

в кадрах в секунду. Если в характеристиках коммутатора не уточняется, для

какого

протокола

размера

кадра

приведены значения скоростей фильтрации и

продвижения, то по умолчанию считается, что эти показатели даются

для

про-

токола Ethernet и кадров минимального размера, т. е. кадров длиной 64 байт

(без преамбулы), с полем данных

46 байт. Если скорости указаны

для

какого-

либо определенного протокола, например. Token Ring или FDDI, то они также

соответствуют

кадрам

минимальной

длины этого

протокола (например, 29 байт

для протокола FDDI). Использование

качестве основного показателя скорос-

ти работы коммутатора кадров минимальной длины объясняется тем, что та-

кие кадры всегда создают для коммутатора наиболее тяжелый режим работы

по

сравнению с

кадрами

другого формата

при равной

пропускной способности

переносимых пользовательских данных. Поэтому при проведении тестирова-

ния коммутатора режим передачи кадров минимальной длины используется

как наиболее сложный тест, который должен проверить работоспособность

коммутатора.

247

Принципы построения локальных сетей

ЭВМ

Пропускная способность коммутатора измеряется количеством пере-

данных

единицу времени через его порты пользовательских данных.

Так как

коммутатор работает на канальном уровне, то для него пользовательскими

данными являются те данные, которые переносятся

поле данных кадров про-

токолов канального уровня - Ethernet, Token Ring, FDDI и

т.

п. Максимальное

значение пропускной способности коммутатора всегда достигается на кадрах

максимальной длины, так как при этом и доля накладных расходов на служеб-

ную информацию кадра гораздо ниже, чем для кадров минимальной длины, и

время вьшолнения коммутатором операций по обработке кадра, приходящееся

на один байт пользовательской информации, существенно меньше.

Зависимость пропускной способности коммутатора от размера передавае-

мых кадров

хорошо иллюстрирует пример протокола

Ethernet,

для

которого при

передаче кадров минимальной длины достигается скорость передачи в 14880

кадров

1с и пропускная способность 5,48 Мбит/с,

а при

передаче кадров мак-

симальной длины - скорость передачи

812 кадров в 1с и пропускная способ-

ность 9,74 Мбит/с. Пропускная способность падает почти

два раза при пере-

ходе на кадры минимальной длины, и это еще без учета потерь времени на

обработку кадров коммутатором.

Задерэ/ска передачи кадра измеряется как время, прошедшее с момента

прихода первого байта кадра на входной порт коммутатора до момента появ-

ления этого байта на выходном nopiy коммутатора. Задержка складывается

из времени, затрачиваемого на буферизацию байта кадра, а также времени,

затрачиваемого на обработку кадра коммутатором: просмотр адресной табли-

цы,

принятие решения о фильтрации или продвижении и получения доступа к

среде выходного порта.

Bejnr4HHa вносимой коммутатором задержки зависит от режима его рабо-

ты.

Если коммутация осуществляется «на лету», то задержки обычно невели-

ки и составляют от 10 до 40 мкс, а при полной буферизации кадров ~ от 50 до

200

МКС

(для кадров минимальной длины).

Коммутатор ~

это

многопортовое устройство, поэтому для него принято все

приведенные вьппе характеристики (кроме задержки передачи кадра) давать в

двух вариантах. Первый вариант - суммарная производительность коммута-

тора при одновременной передаче трафика по всем его портам, второй вариант

- производительность, приведенная в расчете на один порт.

Так как при одновременной передаче трафика несколькими портами суще-

ствует огромное количество вариантов трафика, отличающегося размерами

кадров

потоке, распределением средней интенсивности потоков кадров меж-

ду портами

назначения,

коэффициентами

вариации

интенсивности

потоков

кад-

ров

и т.

д.,

и т.

п., то

при

сравнении коммутаторов по производительности необ-

ходимо принимать во внимание, для какого варианта трафика получены

публикуемые данные производительности. К сожалению, для коммутаторов

(как, впрочем, и для маршрутизаторов) не существует общепринятых тесто-

вых образцов трафика, которые можно бьшо бы применять для сравнения ха-

248

3.3.

Оборудование

локальных

сетей

рактеристик производительности, как это делается для вычислительных сис-

тем.

Максимальная емкость адресной таблицы

определяет наибольшее коли-

чество МАС-адресов, с которыми может одновременно оперировать комму-

татор. Так как коммутаторы чаще всего используют

для

вьшолнения операций

каждого порта вьвделенный процессорный блок со своей памятью для хране-

ния экземпляра адресной таблицы, то размер адресной таблицы для коммута-

торов обычно приводится в расчете на один

порт.

Каждый порт хранит только

те наборы адресов, которыми он пользуется в последнее время.

Значение максимального числа МАС-адресов, которое может запомнить

процессор порта, зависит от области применения коммутатора. Коммутаторы

рабочих групп обьршо поддерживают

всего

несколько адресов на

порт,

так как

они предназначены для образования микросегментов. Коммутаторы отделов

должны поддерживать несколько сотен адресов, а коммутаторы магистралей

сетей - до нескольких тысяч.

Недостаточная емкость адресной таблицы может служить причиной замед-

ления работы коммутатора и засорения сети избыточным трафиком. Если ад-

ресная таблица процессора порта полностью заполнена, а он встречает новый

адрес источника в поступившем пакете, то процессор должен вытеснить из

таблицы какой-либо старый адрес и поместить на

его

место

новый.

Эта опера-

ция сама

по

себе отнимет

процессора часть времени,

но

главные потери про-

изводительности будут наблюдаться при поступлении кадра с адресом назна-

чения, который пришлось удалить из адресной таблицы. Так как адрес

назначения кадра неизвестен, то коммутатор должен передать этот кадр на

все остальные порты. Эта операция создает лишнюю работу для многих про-

цессоров

портов,

кроме

того,

копии этого

кадра попадают

и в те

сегменты сети,

где они совсем необязательны.

Некоторые производители коммутаторов решают эту проблему за счет из-

менения алгоритма обработки

кадров с

неизвестным адресом

назначения.

Один

из портов коммутатора конфигурируется как магистральный

порт,

на который

по умолчанию передаются все кадры с неизвестным адресом. В маршрутиза-

торах такой прием применяется

давно,

позволяя сократить размеры адресных

таблиц

сетях, организованньпс

по

иерархическому

принципу.

Передача кадра

на магистральный порт проводится

расчете на

то,

что этот порт подключен к

вышестоящему коммутаторуу имеющему достаточную емкость адресной таб-

лицы и знающему, куда нужно передать любой кадр.

Хотя метод магистрального порта как правило работает эффективно, но

существуют ситуации, когда кадры теряют. Например, коммутатор нижнего

уровня удалил из своей адресной таблицы адрес

МАС^,

который подключен к

его порту А, для

того,

чтобы освободить место для нового адреса

МАС^.

При

поступлении кадра с адресом назначения МАС^, коммутатор передает его на

магистральный порт В, через который кадр попадает в коммутатор верхнего

уровня. Этот коммутатор «видит» по своей адресной

таблице,

что адрес

МАС^

249