Коммутатор - что это такое?

Определение коммутатора как устройства

Определение IDC гласит следующее:

Коммутатор — устройство, которое конструктивно представляет из себя концентратор, действующий по принципу высокоскоростного моста с большим количеством портов. Сегментирование локальной сети и выделение полосы пропускания для конечных пунктов сети достигается путем использования встроенного механизма коммутации.

Итак, ethernet switch второго уровня, грубо говоря, представляет из себя высокопроизводительный мост с большим количеством портов, изготовленный на основе спецификации IEEE 802.1d.

Типичный коммутатор производства фирмы 3Com.

Как работает коммутатор?

Как работает ethernet switch второго уровня? Все довольно просто — разберем, к примеру, функционал узла А. Все кадры, исходящие от узла А и имеющие в заголовке адрес получающего клиента в сегменте Бета (например, R), поступают в первый порт коммутатора второго уровня, а затем он выходит из второго порта, чтобы быть переданным в узел R. Такой процесс имеет название «ретрансляция», по английски — forwarding. Кадр получается ретранслированным в том случае, если он был принят одним портом коммутатора 2-го уровня и передан через другой порт устройства.

Кадр, который исходит из узла A и имеющий адрес получателя пункта B, поступает и на место назначения, и на коммутатор второго уровня, но тот определяет, что узлы имеют один сегмент, и не передает его. Этот процесс называется фильтрацией, то есть, если коммутатор получает кадр, но не передает его, то он называется отфильтрованным.

Учтите, что здесь не зря используется именно термин «кадр», а не привычное «пакет». Коммутатор — это не повторитель, он занимается исключительно кадрами, а также понимает MAC-адреса. Повторитель же, в свою очередь, оперирует пакетами, в которых хранятся кадры. Порт коммутатора второго уровня, как и узел, является сетевым интерфейсом с пакетом MAC-средств. В общем, коммутатор — это крупный узел, имеющий несколько сетевых интерфейсов.

В технических описаниях к коммутаторам и некоторым сетевым устройствам часто попадается мнение, что коммутация или маршрутизация трафика проводится на полной скорости текущего канала (wire speed). Что значит этот термин? Например, при проверке устройства выяснилось, что производится маршрутизация 20 Ethernet-потоков на полной скорости канала. Значит, устройство маршрутизирует поступающие пакеты с такой же скоростью, с которой они приходили по Ethernet каналам. Если размер пакета — 64 байт, то скорость маршрутизации будет около 297 тысяч пакетов в секунду.

Логично, что если в определении маршрутизатора идет речь о работе устройства на скорости канала, то называть его медлительным нет смысла, ведь его производительность в данном случае зависит напрямую от канала связи.

Ретрансляция кадров из сегмента ЛВС в другой коммутатор может осуществляться при помощи таких способов коммутации, как:

• Сквозная коммутация (Cute-Through).
• Сквозная коммутация модифицированная (Interim Cute-Through).
• Промежуточная буферизация или накопление с последующей ретрансляцией (Store-and-Forward).
• Коммутация гибридного типа.

Не стоит говорить, что у каждого типа коммутации есть и свои плюсы, и весомые недостатки.

Для технологии коммутации второго уровня характерны высокая производительность, что позволяет создавать сложные сети широковещательных областей-доменов.