Основы коммутации

Управление потоком в полудуплексном и дуплексном режимах

Механизм управления потоком (Flow Control) позволяет предотвратить потерю данных в случае переполнения буфера принимающего устройства.

Для управления потоком в полудуплексном режиме обычно используется метод обратного давления (Backpressure). Принимающее устройство (порт коммутатора) в случае переполнения его буфера отправляет искусственно созданный сигнал обнаружения коллизии или отправляет обратно устройству-отправителю его кадры.

Для управления потоком в дуплексном режиме используется стандарт IEEE 802.3х. Согласно этому стандарту управление потоком осуществляется между МАС-уровнями с помощью специального кадра-паузы, который автоматически формируется МАС-уровнем принимающего устройства. В случае переполнения буфера принимающее устройство отправляет кадр-паузу с указанием периода времени, на который требуется остановить передачу данных, либо на уникальный МАС-адрес соответствующей станции, либо на специальный групповой адрес 01-80-C2-00-00-01. Если переполнение буфера будет ликвидировано до истечения периода ожидания, то для восстановления передачи принимающая станция отправляет второй кадр-паузу с нулевым значением времени ожидания.

Общая схема управления потоком показана на рис. 1.22.

Дуплексный режим работы и сопутствующее ему управление потоком являются дополнительными режимами для всех МАС-уровней Ethernet независимо от скорости передачи. Кадры-паузы идентифицируются как управляющие МАС-кадры по уникальным значениям полей "Длина/тип" (88-08) и "Код операции управления МАС" (00-01).

Рис. 1.22. Последовательность управления потоком IEEE 802.3x

Правильно сконфигурированная функция управления потоком на устройствах позволяет повысить общую производительность сети за счет уменьшения потери данных и повторных передач. Управление потоком данных IEEE 802.3х большинства интерфейсных сетевых карт и встроенных сетевых карт включено по умолчанию. Коммутаторы D-Link имеют разные настройки функции IEEE 802.3х по умолчанию:

• неуправляемые коммутаторы — управление потоком IEEE 802.3х включено;
• коммутаторы серии Smart — управление потоком IEEE 802.3х отключено;
• управляемые коммутаторы — управление потоком IEEE 802.3х отключено.

Поэтому для корректной работы функции IEEE 802.3х на порте коммутатора должна быть активизирована функция управления потоком.

Технологии коммутации и модель OSI

Коммутаторы локальных сетей можно классифицировать в соответствии с уровнями модели OSI, на которых они передают, фильтруют и коммутируют кадры. Различают коммутаторы уровня 2 (Layer 2 (L2) Switch) и коммутаторы уровня 3 (Layer 3 (L3) Switch).

Коммутаторы уровня 2 анализируют входящие кадры, принимают решение об их дальнейшей передаче и передают их пунктам назначения на основе МАС-адресов канального уровня модели OSI. Основное преимущество коммутаторов уровня 2 — прозрачность для протоколов верхнего уровня. Т.к. коммутатор функционирует на 2-м уровне, ему нет необходимости анализировать информацию верхних уровней модели OSI.

Коммутация 2-го уровня — аппаратная. Она обладает высокой производительностью. Передача кадра в коммутаторе может осуществляться специализированным контроллером ASIC. В основном коммутаторы 2-го уровня используются для сегментации сети и объединения рабочих групп.

Несмотря на преимущества коммутации 2-го уровня, она все же имеет некоторые ограничения. Наличие коммутаторов в сети не препятствует распространению широковещательных кадров по всем сегментам сети.

Коммутаторы уровня 3 осуществляют коммутацию и фильтрацию на основе адресов канального (уровень 2) и сетевого (уровень 3) уровней модели OSI. Коммутаторы 3-го уровня выполняют коммутацию в пределах рабочей группы и маршрутизацию между различными подсетями или виртуальными локальными сетями (VLAN).

Коммутаторы уровня 3 осуществляют маршрутизацию пакетов аналогично традиционным маршрутизаторам. Они поддерживают протоколы маршрутизации RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First), BGP (Border Gateway Protocol) для обеспечения связи с другими коммутаторами уровня 3 или маршрутизаторами и построения таблиц маршрутизации, осуществляют маршрутизацию на основе политик, управление многоадресным трафиком.

Существует две разновидности маршрутизации: аппаратная (коммутация 3 уровня) и программная. При аппаратной реализации пересылка пакетов осуществляется посредством специализированных контроллеров ASIC. При программной реализации для пересылки пакетов устройство использует центральный процессор. Обычно в коммутаторах 3-го уровня и старших моделях маршрутизаторов маршрутизация пакетов аппаратная, что позволяет выполнять ее на скорости канала связи, а в маршрутизаторах общего назначения функция маршрутизации выполняется программно.