Switching laboratory
Switch (przełącznik) - to urządzenie łączące segmenty sieci komputerowej.
Switch to urządzenie pracujące w warstwie drugiej modelu OSI, jego zadaniem jest
przekazywanie ramek między segmentami.
Switche określa się też mianem wieloportowych mostów (ang. bridge) lub inteligentnych
koncentratorów (ang. hub) - switch używa logiki podobnej jak w przypadku mostu do
przekazywania ramek tylko do docelowego segmentu sieci (a nie do wszystkich segmentów
jak koncentrator), ale umożliwia połączenie wielu segmentów sieci w gwiazdę jak
koncentrator (nie jest ograniczony do łączenia dwóch segmentów jak most)
Switching (przełączanie) - to działanie mające na celu ustalenie fizycznego adresata używając docelowego adresu MAC, zawartego w nagłówku ramki Ethernet. Jeśli switch nie wie, do którego portu powinien wysłać konkretną ramkę, zalewa (flooding) wszystkie porty za wyjątkiem portu, z którego ramkę otrzymał. Switche utrzymują tablicę mapowań adres MAC<->port fizyczny, której pojemność jest zwykle określona na 4096, 8192 lub 16384 wpisów. Po przepełnieniu tej tablicy, nowe wpisy nie są dodawane (chyba, że któryś stary wygaśnie), a ramki "zalewane" są do wszystkich portów (za wyjątkiem portu, którym ramka dotarła do switcha). Switche ograniczają domenę kolizyjną do pojedynczego portu, dzięki czemu są w stanie zapewnić każdemu hostowi podłączonemu do portu osobny kanał transmisyjno-nadawczy, a nie współdzielony, tak jak koncentratory. Na switchach zarządzalnych można również wydzielać VLAN-y, czyli wirtualne podsieci LAN. Porty należące do różnych VLANów nie "widzą"" swoich transmisji - do wymiany informacji pomiędzy różnymi VLANami używa się routerów. Porty do VLANów przypisywane są statycznie lub na podstawie adresu MAC podłączonej stacji (opisuje to protokół GVRP, Generic VLAN Registration Protocol, dostępny na większych switchach). VLANy pomiędzy dwoma podłączonymi do siebie switchami przenosi specjalny rodzaj połączenia - trunk. W standardzie IEEE 802.1Q każda ramka wysyłana przez trunk opatrzona zostaje 4-bajtowym polem, w ramach którego przenoszony jest również identyfikator VLANu (tak, by odbierający ramki switch był w stanie wysłać ramkę do odpowiedniego VLANu). W związku z tym ramki tzw. tagowane, czyli oznaczane, mogą mieć maksymalnie długość do 1522 bajtów. Obecnie na rynku obecne są również switche routujące (tzw. switche 3 warstwy modelu OSI).
Dwie podstawowe metody switchingu:
Store-and-forward - Zanim ramka zostanie przesłana przez switch jest ona pobierana przez niego w całości. Najpierw następuje odczytanie i przefiltorwanie adresu źródłowego i docelowego, a dopiero potem ewentualne przesłąnie pakietu.Opóźnienie w transmisji następuje w chwili, gdy switch pobiera caą ramkę. Im większa ramka, tym większe opóźnienie, ponieważ switch przesyła ramkę dopiero kiedy odbierze ją w całości. Switch jest w stanie wykryć wszystkie pojawiające się błędy. Ta technika switchingu cechuje się dużą wykrywalnaścią błędów.
Cut-through - Ramka jest przepuszczana przez switch, zanim dotrze do niego w całości. Do przesłania ramki wystarczy switchowi otrzymanie adresu docelowego. Ten rodzaj switchingu cechuje się małym opóźnieniem, ale także małą wykrywalnością błędów.
Dwie metody switchingu typu Cut-throught:
Fast-forward - ten typ switchingu oferuje najmniejszy poziom opóźnienia w transmisji. Fast-forward przesyła pakiet jak tylko otrzyma docelowy adres. Ponieważ ramka jest przesyłana natychmiastowo, zdaża się , że pakiet jest przesyłany z błędami i jest konieczna jego retransmisja. W tym typie switchingu, opóżnienie jest równe czasowi jaki switchowi zabiera odebranie i natychmiastowe przesłanie pierwszego bitu ramki.
Fragment-free - ten typ switchingu polega na odebraniu pierwszych 64 bitów ranki Ethernet, zanim cały pakiet zostanie przesłany dalej do odpowiedniego portu. Switch uznaje, że jeżeli w pierwszych 64 bitach ramki nie pojawił się błąd to cała ramka nie będzie zawierać błędów. Opóżnienie w tym trybie wynosi tyle ile odebranie i przesłanie 64 bitów.
Jeżeli masz jakieś pytanie, pomysł na inne ciekawe ćwiczenie lub zauważyłeś jakiś błąd, wypełnij prosty formularz z tej strony