18. Коммутаторы. Управление потоком кадров

Некоторые производители применяют в своих коммутаторах приемы управления потоком кадров, отсутствующие в стандартах протоколов локальных сетей, для предотвращения потерь кадров при перегрузках.  Так как потери, даже небольшой доли кадров, обычно намного снижают полезную производительность сети, то при перегрузке коммутатора рационально было бы замедлить интенсивность поступления кадров от конечных узлов в приемники коммутатора, чтобы дать возможность передатчикам разгрузить свои буфера с более высокой скоростью. Алгоритм чередования передаваемых и принимаемых кадров должен быть гибким и позволять компьютеру в критических ситуациях на каждый принимаемый кадр передавать несколько своих, причем не обязательно снижая при этом интенсивность приема до нуля.  Для реализации такого алгоритма в распоряжении коммутатора должен быть механизм снижения интенсивности трафика подключенных к его портам узлов.

Эти приемы основаны на том, что конечные узлы строго соблюдают все параметры алгоритма доступа к среде, а порты коммутатора - нет. 

Первый способ "торможения" конечного узла основан на так называемом агрессивном поведении порта коммутатора при захвате среды после окончания передачи очередного пакета или после коллизии.  В первом случае коммутатор окончил передачу очередного кадра и вместо технологической паузы в 9.6 мкс сделал паузу в 9.1 мкс и начал передачу нового кадра. Компьютер не смог захватить среду, так как он выдержал стандартную паузу в 9.6 мкс и обнаружил после этого, что среда уже занята.  Во втором случае кадры коммутатора и компьютера столкнулись и была зафиксирована коллизия. Так как компьютер сделал паузу после коллизии в 51.2 мкс, как это положено по стандарту (интервал отсрочки равен 512 битовых интервалов), а коммутатор - 50 мкс, то и в этом случае компьютеру не удалось передать свой кадр.  Второй прием, которым пользуются разработчики коммутаторов - это передача фиктивных кадров компьютеру в том случае, когда у коммутатора нет в буфере кадров для передачи по данному порту. В этом случае коммутатор может и не нарушать параметры алгоритма доступа, честно соревнуясь с конечным узлом за право передать свой кадр. Так как среда при этом равновероятно будет доставаться в распоряжение то коммутатору, то конечному узлу, то интенсивность передачи кадров в коммутатор в среднем уменьшится вдвое. Такой метод называется методом обратного давления (backpressure). 

Метод обратного давления используется не для того, чтобы разгрузить буфер процессора порта, непосредственно связанного с подавляемым узлом, а разгрузить либо общий буфер коммутатора либо разгрузить буфер процессора другого порта, в который передает свои кадры данный порт. 

19. Коммутаторы 3-го уровня

Коммутаторы 3-го уровня, они же маршрутизирующие коммутаторы. Коммутаторы 3-го уровня строятся на распределенной архитектуре — каждый порт имеет собственный специализированный процессор (ASIC), занимающийся анализом кадров и пакетов для определения их точки назначения, и общий управляющий процессор. Они выполняют те же функции, что и традиционные маршрутизаторы, но с большей скоростью и дополнительными возможностями. У них, как правило, большее число портов, а подсети можно определять для групп портов. Кадры, приходящие в порт и адресуемые (МАС-адресами) узлам той же подсети, но другого порта, коммутируются. Кадры, приходящие на МАС-адрес порта, маршрутизируются — порт назначения определяется по IP-адресу назначения. Отличие от комбинации отдельного коммутатора с обычным маршрутизатором заключается в масштабировании пропускной способности каждой подсети: чем больше портов в нее входит, тем выше пропускная способность. Кроме того, и при коммутации может использоваться информация 3-го уровня. Коммутаторы 3-го уровня в основном предназначены для организации связи подсетей в локальных сетях, и интерфейсов глобальных сетей они могут и не иметь. 

Fast IP — технология обхода маршрутизации, основанная на предварительном «наведении мостов». Эта технология работает на любом коммуникационном оборудовании 2-го и 3-го уровня (коммутаторах и маршрутизаторах) и требует лишь поддержки программным обеспечением конечных узлов. Если два устройства (А и В), принадлежащих разным подсетям, хотят обмениваться пакетами IP, они должны предварительно обменяться ярлыками Fast IP — пакетами NHRP. Для этого узел А посылает на IP-адрес В пакет-ярлык через маршрутизатор. В ярлыке содержатся IP- и МАС-адрес узла А, а также идентификатор его принадлежности к ВЛС (если таковые используются). Если политика маршрутизатора разрешает эту связь, то пакет будет доставлен конечному узлу В, который должен ответить на него аналогичным пакетом, но уже прямо на МАС-адрес узла А. Адрес узла А коммутатору Y еще неизвестен, поэтому кадр с ответом будет распространяться во все порты, в результате чего он по магистральным коммутаторам достигнет узла А. Следующий пакет от А к В будет передаваться кадром с прямой адресацией, путь к узлу В магистральным коммутаторам уже известен. Этот кадр проложит обратную трассу в таблицах коммутаторов, и в дальнейшем обмен между узлами А и В будет проходить только через коммутаторы, обходя маршрутизатор. Данная технология предлагается фирмой 3Com, для ее использования необходима лишь модификация драйверов сетевых карт устройств (появляется вставка между ОС и собственно драйвером).