1.2.5. Коммутаторы

Коммутатор (switch [свич]), коммутирующий концентратор) — это многопортовое устройство, которое, так же как и мост, позво­ляет объединить несколько отдельных сегментов в одну сеть.

Коммутаторы появились в ответ на растущие потребности в повышении пропускной способности связей высокопроизводи­тельных серверов с сегментами рабочих станций. В отличие от мостов, коммутаторы позволяют осуществлять не последователь­ную, а параллельную обработку кадров, продвигая кадры сразу между всеми парами своих портов, что существенно увеличивает их производительность и пропускную способность.

Работа коммутатора может быть основана на использовании:

• коммутационной матрицы;

• общей шины;

• разделяемой памяти.

Коммутационная матрица обеспечивает передачу кадров меж­ду портами и работает по принципу коммутации каналов.

При получении кадра на какой-либо из портов несколько первых байтов кадра, содержащих адрес назначения, помещаются в буфер коммутатора для анализа. Получив адрес назначения, коммутатор, не дожидаясь получения оставшихся байтов кадра, решает, передавать ли кадр. Если в этом нет необходимости, то запись кадра в буфер прекращается и происходит очистка буфера. Если коммутатор решил передавать кадр, то он просматривает ад­ресную таблицу, чтобы определить нужный порт-получатель, по­сле этого обращается к коммутационной матрице для установки соединения с этим портом. После установки соединения начина­ется передача кадра.

Если нужный порт занят другим соединением, то полученный кадр записывается в буфер, где ожидает, пока можно будет уста­новить требуемое соединение.

В случае коммутаторов с обшей шиной порты связывает высокоскоростная шипа, по которой и передаются кадры.

Передача происходит небольшими порциями, чтобы не заби­вать шину передачами только с одного порта, заставляя осталь­ные порты находиться в очереди на передачу в течение неопреде­ленного времени.

Использование для связи портов коммутатора разделяемой памяти основано на особой организации памяти коммутатора, где образовано несколько очередей данных для каждого из портов. При этом память поочередно соединяется с буферами портов для записи или чтения. Поступающие кадры записываются в буфер порта, откуда попадают в разделяемую память. Когда память со­единиться с буфером порта назначения, тот считывает данные и пересылает их в сеть.