русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Коммутаторы с общей шиной.


Дата добавления: 2013-12-23; просмотров: 3575; Нарушение авторских прав


Коммутаторы с разделяемой памятью

Коммутаторы на основе коммутационной матрицы

Коммутационная матрица – основной и самый быстрый способ взаимодействия процессоров портов, именно он был реализован в первом промышленном коммутаторе локальных сетей. Однако, реализация матрицы возможна только для определенного числа портов, причем сложность схемы возрастает пропорционально квадрату количества портов коммутатора.

Каждый порт коммутатора обслуживается одним процессором пакетов ASIC. Кроме того, коммутатор имеет системный модуль, который координирует работу всех процессоров, ведет общую адресную таблицу коммутатора и обеспечивает управление коммутатором по протоколу SNMP. Для передачи кадров между портами используется коммутационная матрица.

 

Типовая структура коммутатора на основе коммутационной матрицы.

При поступлении кадра на какой-либо порт процессор порта буферизует несколько первых байт кадра и читает адрес назначения. Получив адрес, он просматривает свой собственный кэш адресной таблицы, а если не находит там нужного адреса, обращается к системному модулю, который работает в многозадачном режиме, параллельно обслуживая запросы всех процессоров портов.

После нахождения адреса процессор порта решает, что нужно сделать с кадром. Если кадр нужно отфильтровать, он прекращает запись кадра и очищает буфер.

Если кадр нужно передать на другой порт, то процессор обращается к коммутационной матрице и пытается связаться с портом, через который идет маршрут к адресу назначения. Если выходной порт занят, процессор входного порта полностью буферизует кадр и ждет освобождения выходного порта и образования коммутационной матрицей нужного пути.

После установления нужного пути в него направляются байты кадра, которые принимаются процессором выходного порта. Процессор выходного порта получает доступ к подключенному к нему сегменту и передает байты кадра в сеть.



Достоинством коммутаторов на основе коммутационной матрицы является низкая стоимость. Недостатком является блокировка коммутатора при невозможности установить соединение с выходным портом (блокируемый коммутатор). Особенно неэффективно происходит трансляция между высокоскоростными и низкоскоростными портами.

Коммутаторы с разделяемой памятью (shared memory switch) имеют общий входной буфер для всех портов. В качестве общего буфера используется двухвходовая разделяемая память. Этот тип памяти позволяет одновременно помещать и делать выборку кадров при коммутации.

Входные блоки процессоров портов соединяются с переключаемым входом разделяемой памяти, а выходные блоки этих же процессоров соединяются с переключаемым выходом этой памяти. Переключением входа и выхода разделяемой памяти управляет менеджер очередей выходных портов. В разделяемой памяти менеджер организует несколько очередей данных, обычно по одной для каждого выходного порта. Входные блоки процессоров передают менеджеру портов запросы на запись данных в очередь того порта, который соответствует адресу назначения пакета. Менеджер по очереди подключает вход памяти к одному из входных блоков процессоров и тот переписывает часть данных кадра в очередь определенного выходного порта. По мере заполнения очередей менеджер производит также поочередное подключение выхода разделяемой памяти к выходным блокам процессоров портов, и данные из очереди переписываются в выходной буфер процессора.

Память должна быть достаточно быстродействующей для поддержания скорости переписи данных между N портами коммутатора. Применение общей буферной памяти, гибко распределяемой менеджером между отдельными портами, снижает требования к размеру буферной памяти процессора порта.

Буферизация данных перед их рассылкой приводит к возникновению задержки. Однако коммутаторы с разделяемой памятью не требуют организации специальной внутренней магистрали для передачи данных между портами, что обеспечивает им более низкую цену по сравнению с коммутаторами на базе высокоскоростной внутренней шины.

Коммутаторы с общей шиной (backplane) используют для связи процессоров портов высокоскоростную шину, используемую в режиме разделения времени. На рисунке 6 показана блок-схема коммутатора с высокоскоростной шиной, связывающей контроллеры ASIC. После того, как данные преобразуются в приемлемый для передачи по шине формат, они помещаются на шину и далее передаются в порт назначения.

Для того чтобы шина не была узким местом коммутатора, ее производительность должна быть, по крайней мере, в раз выше скорости поступления данных во входные блоки процессоров портов (где N – количество портов, Cpi– максимальная производительность протокола, поддерживаемого i-м портом коммутатора). Кроме этого, кадр должен передаваться по шине небольшими частями, по несколько байт, чтобы передача кадров между несколькими портами происходила в псевдопараллельном режиме, не внося задержек в передачу кадра в целом. Размер такой ячейки данных определяется производителем коммутатора. Поскольку шина может обеспечивать одновременную передачу потока данных от всех портов, такие коммутаторы часто называют «неблокируемыми» (non-blocking), т.е. они не создают пробок на пути передачи данных.

5.4. Дополнительные функции коммутаторов

Так как коммутатор представляет собой довольно сложное вычислительное устройство, имеющее несколько процессорных модулей, то помимо выполнения основной функции передачи кадров с порта на порт по алгоритму моста, вполне логично включить в него дополнительные функции, полезные при построении современных, расширяемых, надежных и гибких сетей. Большинство современных коммутаторов, независимо от производителя, поддерживают множество дополнительных возможностей, отвечающих общепринятым стандартам. Среди них самые распространенные и наиболее используемые сегодня это:

· Поддержка алгоритма покрывающего дерева (семейство протоколов Spanning Tree) – позволяет коммутаторам автоматически определить древовидную конфигурацию связей в сети (без петель) при произвольном соединении портов между собой. Это позволяет создавать резервные связи между коммутаторами.

· Поддержка виртуальных локальных сетей VLAN – позволяет логически разбить сеть на небольшие домены широковещательного трафика.

· Агрегирование портов – объединение вместе нескольких физических портов с целью образования высокоскоростного канала передачи данных.

· Обеспечение качества обслуживания QoS на основе механизмов приоритезации кадров. Коммутатор ведет для каждого порта несколько очередей, каждая и которых имеет свой приоритет обработки.

· Функции обеспечения безопасности, включая аутентификацию и управление доступом, функцию Port Security, фильтрацию трафика.

· Протоколы группового вещания для рассылки многоадресного трафика.

· Удаленное управление для управления коммутатором по сети и др.

5.5. Виртуальные локальные сети

Пользовательский фильтр коммутатора может запретить передачу кадров только по конкретным адресам, а широковещательный трафик он передает всем сегментам сети. Поэтому сети, созданные на основе мостов и коммутаторов, иногда называют плоскими – из-за отсутствия барьеров на пути широковещательного трафика. Широковещательные пакеты могут привести к насыщению полосы пропускания, особенно в крупных сетях. Для того чтобы этого не происходило важно ограничить область распространения широковещательного.

Технология виртуальных локальных сетей позволяет создавать небольшие широковещательные домены.

Виртуальной локальной сетью (Virtual LAN, VLAN) называется группа узлов сети, трафик которой, в том числе и широковещательный, на канальном уровне полностью изолирован от других узлов сети.

Виртуальная сеть образует домен широковещательного трафика.

Это означает, что передача кадров между разными виртуальными сетями на основании MAC-адреса невозможна, независимо от типа адреса - уникального, группового или широковещательного. В то же время внутри виртуальной сети кадры передаются по технологии коммутации, то есть только на тот порт, который связан с адресом назначения кадра. Таким образом, с помощью виртуальных сетей решается проблема распространения широковещательных пакетов и вызываемых ими следствий, которые могут развиться в широковещательные штормы и существенно снизить производительность сети.

VLAN обладают следующими преимуществами:

· Гибкость внедрения. VLAN являются эффективным способом группировки сетевых пользователей в виртуальные рабочие группы, несмотря на их физическое размещение в сети.

· VLAN обеспечивают возможность контроля широковещательных сообщений, что увеличивает полосу пропускания, доступную для пользователя.

· VLAN позволяют усилить безопасность сети, определив с помощью фильтров, настроенных на коммутаторе или маршрутизаторе, политику взаимодействия пользователей из разных виртуальных сетей.




<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Роуминг. | VLAN на базе MAC-адресов


Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.

Генерация страницы за: 0.005 сек.