Лекция 1.4.6. Техническая реализация и дополнительные функции коммутаторов

Олейников
Компьютерные и телекоммуникационные сети

и хорошо отработанные алгоритмы прозрачных мостов и мостов с маршрутизацией

от источника, суще­ствует большое разнообразие моделей коммутаторов. Они отличаются как внут­ренней организацией, так и набором выполняемых дополнительных функций, таких как трансляция протоколов, поддержка алгоритма покрывающего дерева, образование виртуальных логических сетей и ряда других.

высокие оценки специалистов, многие компании занялись реализацией этой тех­нологии в

своих устройствах, применяя для этого различные технические реше­ния. Многие коммутаторы первого поколения были похожи на маршрутизаторы, то есть основывались на центральном процессоре общего назначения, связанном с интерфейсными портами по внутренней скоростной шине (рис. 9.30). Однако это были скорее пробные устройства, предназначенные для освоения самой ком­панией технологии коммутации, а не для завоевания рынка.

Рис. 9.30. Коммутатор на процессоре общего назначения

иметь быстродействующий узел для передачи кадров между процессорными микросхемами портов.
В

настоящее время коммутаторы используют в качестве базовой одну из трех схем, на которой строится такой узел обмена:
коммутационная матрица;
разделяемая многовходовая память;
общая шина.
Часто эти три схемы взаимодействия комбинируются в одном коммутаторе.

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 (рис. 9.31).

Рис. 9.31. Коммутационная матрица

для 8 портов дано на рис. 9.32. Входные блоки про­цессоров

портов на основании просмотра адресной таблицы коммутатора опре­деляют по адресу назначения номер выходного порта. Эту информацию они до­бавляют к байтам исходного кадра в виде специального ярлыка — тега (tag). Для данного примера тег представляет собой просто 3-разрядное двоичное число, со­ответствующее номеру выходного порта.

Рис. 9.32. Реализация коммутационной матрицы 8x8 с помощью двоичных переключателей

вход с одним из двух выходов в зависимости от значения

бита тега. Пе­реключатели первого уровня управляются первым битом тега, второго — вто­рым, а третьего — третьим.
Матрица может быть реализована и иначе, на основании комбинационных схем другого типа, но ее особенностью все равно остается технология коммутации фи­зических каналов. Известным недостатком этой технологии является отсутствие буферизации данных внутри коммутационной матрицы — если составной канал невозможно построить из-за занятости выходного порта или промежуточного коммутационного элемента, то данные должны накапливаться в их источнике, в данном случае — во входном блоке порта, принявшего кадр.
Основные достоинства таких матриц — высокая скорость коммутации и регу­лярная структура, которую удобно реализовывать в интегральных микросхемах. Зато после реализации матрицы NxN в составе БИС проявляется еще один ее недостаток — сложность наращивания числа коммутируемых портов.

связывают высокоскорост­ной шиной, используемой в режиме разделения времени.
Пример такой архитектуры

приведен на рис. 9.33. Чтобы шина не блокировала работу коммутатора, ее производительность должна равняться по крайней мере сумме производительности всех портов коммутатора. Для модульных коммута­торов некоторые сочетания модулей с низкоскоростными портами могут приво­дить к неблокирующей работе, а установка модулей с высокоскоростными пор­тами может приводить к тому, что блокирующим элементом станет, например, общая шина.

Рис. 9.33. Архитектура коммутатора
с общей шиной

чтобы передача кадров между портами происходила в псевдопараллельном ре­жиме, не

внося задержек в передачу кадра в целом. Размер такой ячейки данных определяется производителем коммутатора. Некоторые производители, напри­мер LANNET или Centillion, выбрали в качестве порции данных, переносимых за одну операцию по шине, ячейку ATM с ее полем данных в 48 байт. Такой под­ход облегчает трансляцию протоколов локальных сетей в протокол ATM, если коммутатор поддерживает эти технологии.
Входной блок процессора помещает в ячейку, переносимую по шине, тег, в ко­тором указывает номер порта назначения. Каждый выходной блок процессора порта содержит фильтр тегов, который выбирает теги, предназначенные данному порту.
Шина, так же как и коммутационная матрица, не может осуществлять промежу­точную буферизацию, но так как данные кадра разбиваются на небольшие ячей­ки, то задержек с начальным ожиданием доступности выходного порта в такой схеме нет — здесь работает принцип коммутации пакетов, а не каналов.

разделяе­мая память. Пример такой архитектуры приведен на рис. 9.34.

Рис. 9.34.

Архитектура 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, 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.

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.

недостатки, по­этому часто в сложных коммутаторах эти архитектуры применяются в

комбина­ции друг с другом. Пример такого комбинирования приведен на рис. 9.35.

Рис. 9.35. Комбинирование архитектур коммутационной матрицы и общей шины

на основе специализированной БИС, реализующей архитектуру коммутационной матрицы. Если порты,

между которыми нужно передать кадр данных, принадлежат одному модулю, то передача кадра осуществляется процес­сорами модуля на основе имеющейся в модуле коммутационной матрицы. Если же порты принадлежат разным модулям, то процессоры общаются по общей шине. При такой архитектуре передача кадров внутри модуля будет происходить быстрее, чем при межмодульной передаче, так как коммутационная матрица — наиболее быстрый, хотя и наименее масштабируемый способ взаимодействия портов. Скорость внутренней шины коммутаторов может достигать нескольких гигабит в секунду, а у наиболее мощных моделей — до 20-30 Гбит/с.
Можно представить и другие способы комбинирования архитектур, например использование разделяемой памяти для взаимодействия модулей.

уст­ройства, могут быть автономными, стековыми и выполненными на основе шасси.
Первый

тип коммутаторов обычно предназначен для организации небольших рабочих групп.
Модульные коммутаторы на основе шасси чаще всего предназначены для приме­нения на магистрали сети. Поэтому они выполняются на основе какой-либо ком­бинированной схемы, в которой взаимодействие модулей организуется по быст­родействующей шине или же на основе быстрой разделяемой памяти большого объема. Модули такого коммутатора выполняются на основе технологии «hot swap», то есть допускают замену на ходу, без выключения коммутатора, так как центральное коммуникационное устройство сети не должно иметь перерывов в работе. Шасси обычно снабжается резервированными источниками питания и резервированными вентиляторами в тех же целях.

устройства могут работать автономно, так как выполнены в от­дельном корпусе,

но имеют специальные интерфейсы, которые позволяют их объединять в общую систему, работающую как единый коммутатор. Говорят, что в этом случае отдельные коммутаторы образуют стек.
Обычно такой специальный интерфейс представляет собой высокоскоростную шину, которая позволяет объединить отдельные корпуса подобно модулям в коммутаторе на основе шасси. Так как расстояния между корпусами больше, чем между модулями на шасси, скорость обмена по шине обычно ниже, чем у мо­дульных коммутаторов. Не очень высокие скорости обмена между коммутатора­ми стека обусловлены также тем, что стековые коммутаторы обычно занимают промежуточное положение между коммутаторами с фиксированным количест­вом портов и коммутаторами на основе шасси. Стековые коммутаторы приме­няются для создания сетей рабочих групп и отделов, поэтому сверхвысокие скорости шин обмена им не очень нужны и не соответствуют их ценовому диа­пазону.

рис. 9.36
Рис. 9.36. Стек коммутаторов, объединяемых по высокоскоростным каналам

администраторы ждут от коммутатора в первую очередь.
Основными показателями коммутатора, характеризующими

его производитель­ность, являются:
скорость фильтрации кадров;
скорость продвижения кадров;
пропускная способность;
задержка передачи кадра.

влияют на указанные характеристики производительности. К ним относятся:
тип коммутации —

«на лету» или с полной буферизацией;
размер буфера (буферов) кадров;
производительность внутренней шины;
производительность процессора или процессоров;
размер внутренней адресной таблицы.

две основные характеристики производительности коммутатора. Эти характеристики являются интегральны­ми показателями,

они не зависят от того, каким образом технически реализован коммутатор.
Скорость фильтрации (filtering) определяет скорость, с которой коммутатор вы­полняет перечисленные ниже этапы обработки кадров.
Прием кадра в свой буфер.
Просмотр адресной таблицы с целью нахождения порта для адреса назначе­ния кадра.
Уничтожение кадра, так как его порт назначения и порт источника принадле­жат одному логическому сегменту.
Скорость фильтрации практически у всех коммутаторов является неблокирую­щей — коммутатор успевает отбрасывать кадры в темпе их поступления.

этапы обработки кадров.
Прием кадра в свой буфер.
Просмотр адресной таблицы с

целью нахождения порта для адреса назна­чения кадра.
Передача кадра в сеть через найденный по адресной таблице порт назначения.
Как скорость фильтрации, так и скорость продвижения измеряются обычно в кадрах в секунду. Если в характеристиках коммутатора не уточняется, для како­го протокола и для какого размера кадра приведены значения скоростей фильт­рации и продвижения, то по умолчанию считается, что эти показатели даются для протокола Ethernet и кадров минимального размера, то есть кадров длиной 64 байт (без преамбулы) с полем данных в 46 байт.

или FDDI, то они также даны для кадров минимальной длины

этого протокола (например, кадров длины 29 байт для протокола FDDI). Применение в качестве основного показа­теля скорости работы коммутатора кадров минимальной длины объясняется тем, что такие кадры всегда создают для коммутатора наиболее тяжелый режим работы по сравнению с кадрами другого формата при равной пропускной способности переносимых пользовательских данных. Поэтому при проведении тес­тирования коммутатора режим передачи кадров минимальной длины используется как наиболее сложный тест, который должен проверить способность коммутато­ра работать при наихудшем сочетании параметров трафика. Кроме того, для па­кетов минимальной длины скорость фильтрации и продвижения максимальна, что имеет немаловажное значение при рекламе коммутатора.

времени через его порты (измеряется в мегабитах в секунду). Так

как коммутатор работает на канальном уровне, для него пользо­вательскими данными являются те данные, которые переносятся в поле данных кадров протоколов канального уровня — Ethernet, Token Ring, FDDI и т. п. Мак­симальное значение пропускной способности коммутатора всегда достигается на кадрах максимальной длины, так как при этом доля накладных расходов на слу­жебную информацию кадра гораздо ниже, чем для кадров минимальной длины, а время выполнения коммутатором операций по обработке кадра, приходящееся на один байт пользовательской информации, существенно меньше. Поэтому коммутатор может быть блокирующим для кадров минимальной длины, но при этом иметь очень хорошие показатели пропускной способности.

первого байта кадра на входной порт коммутатора до момента появления

этого байта на его выходном порту. Задержка складывается из времени, затрачиваемо­го на буферизацию байтов кадра, а также времени, затрачиваемого на обработку кадра коммутатором, — просмотр адресной таблицы, принятие решения о фильт­рации или продвижении и получение доступа к среде выходного порта.
Величина вносимой коммутатором задержки зависит от режима его работы. Если коммутация осуществляется «на лету», то задержки обычно невелики и со­ставляют от 5 до 40 мкс, а при полной буферизации кадров — от 50 до 200 мкс (для кадров минимальной длины).

приведенные выше характеристики (кроме задержки передачи кадра) давать в двух

вариантах. Первый вариант — суммарная производительность коммутатора при одновременной передаче трафика по всем его портам, второй вариант — про­изводительность в расчете на один порт. Обычно производители коммутаторов указывают общую максимальную пропускную способность устройства.

способ передачи пакетов — «на лету» или с буферизацией. Коммутаторы,

передающие пакеты «на лету», вносят меньшие задержки передачи кадров на каждом промежуточном коммута­торе, поэтому общее уменьшение задержки доставки данных может быть значи­тельным, что важно для мультимедийного трафика. Кроме того, выбранный спо­соб коммутации оказывает влияние на возможности реализации некоторых полезных дополнительных функций, например трансляцию протоколов каналь­ного уровня.

полной буферизацией

Средняя величина задержки коммутаторов, работающих «на лету», при высокой

нагрузке объясняется тем, что в этом случае выходной порт часто бывает занят приемом другого пакета, поэтому вновь поступивший пакет для данного порта все равно приходится буферизовать.

но не может изъять плохой кадр из сети, так как

часть его байтов (и, как правило, большая часть) уже переданы в сеть.
Так как каждый способ имеет свои достоинства и недостатки, в тех моделях ком­мутаторов, которым не нужно транслировать протоколы, иногда применяется механизм адаптивной смены режима работы коммутатора. Основной режим та­кого коммутатора — коммутация «на лету», но коммутатор постоянно контроли­рует трафик и при превышении интенсивности появления плохих кадров неко­торого порога переходит на режим полной буферизации. Затем коммутатор может вернуться к коммутации «на лету».

с которыми может одновременно оперировать коммутатор. Так как коммутаторы чаще

всего используют для выполнения операций каждого порта выделенный процессорный блок со своей памятью для хранения экземп­ляра адресной таблицы, то размер адресной таблицы для коммутаторов обычно приводится в расчете на один порт. Экземпляры адресной таблицы разных про­цессорных модулей не обязательно содержат одну и ту же адресную информа­цию — скорее всего, повторяющихся адресов будет не так много, если только распределение трафика каждого порта между остальными портами не полно­стью равновероятно. Каждый порт хранит только те наборы адресов, с которыми он работал в последнее время.

от области применения коммутатора. Коммутаторы рабочих групп обычно поддерживают всего

несколько адресов на порт, так как они предназначены для образования микросегментов. Коммутаторы отделов должны поддерживать несколько сотен адресов, а коммутаторы магистралей сетей — до нескольких тысяч, обычно 4000-8000 адресов.

и засорения сети избыточным трафиком. Если адресная таблица процессора порта

полностью заполнена, а он встречает новый адрес ис­точника в поступившем пакете, процессор должен вытеснить из таблицы какой-либо старый адрес и поместить на его место новый. Эта операция сама по себе отнимет у процессора часть времени, но главные потери производительности будут наблюдаться при поступлении кадра с адресом назначения, который при­шлось удалить из адресной таблицы. Так как адрес назначения кадра неизвестен, то коммутатор должен передать этот кадр на все остальные порты. Эта операция создаст лишнюю работу для многих процессоров портов, кроме того, копии этого кадра попадут и на те сегменты сети, где они совсем не обязательны.

обработки кадров с неизвестным адресом назначения. Один из портов коммутатора

конфигурируется как магистральный порт, на который по умолчанию передаются все кадры с неизвестным адресом. В маршрутизаторах такой прием применяется давно, позволяя сократить размеры адресных таблиц в сетях, организованных по иерархическому принципу.
Передача кадра на магистральный порт производится в расчете на то, что этот порт подключен к вышестоящему коммутатору (при иерархическом соединении коммутаторов в крупной сети), который имеет достаточную емкость адресной таблицы и знает, куда нужно передать любой кадр.

кад­ров данных в тех случаях, когда их невозможно немедленно передать

на выход­ной порт. Буфер предназначен для сглаживания кратковременных пульсаций трафика. Ведь даже если трафик хорошо сбалансирован и производительность процессоров портов, а также других обрабатывающих элементов коммутатора достаточна для передачи средних значений трафика, это не гарантирует, что их производительности хватит при пиковых значениях нагрузок. Например, тра­фик может в течение нескольких десятков миллисекунд поступать одновремен­но на все входы коммутатора, не давая ему возможности передавать принимае­мые кадры на выходные порты.

интенсивности трафика (а для локальных сетей часто встречаются значения коэффициента

пульсации трафика в диапазоне 50-100) единственным средством служит буфер большого объема. Как и в случае адрес­ных таблиц, каждый процессорный модуль порта обычно имеет свою буферную память для хранения кадров. Чем больше объем этой памяти, тем менее вероят­ны потери кадров при перегрузках, хотя при несбалансированности средних зна­чений трафика буфер все равно рано или поздно переполнится.
Обычно коммутаторы, предназначенные для работы в ответственных частях сети, имеют буферную память в несколько десятков или сотен килобайт на порт. Хо­рошо, когда эту буферную память можно перераспределять между несколькими портами, так как одновременные перегрузки по нескольким портам маловероят­ны. Дополнительным средством защиты может служить общий для всех портов буфер в модуле управления коммутатором. Такой буфер обычно имеет объем в несколько мегабайт.

уров­ня в другой, например Ethernet в FDDI, Fast Ethernet в

Token Ring и т. п. При этом они работают по тем же алгоритмам, что и транслирующие мосты, то есть в соответствии со спецификациями IEEE 802.1H и RFC 1042, определяющими правила преобразования полей кадров разных протоколов.
Трансляцию протоколов локальных сетей облегчает тот факт, что наиболее сложную работу, которую при объединении гетерогенных сетей часто выполня­ют маршрутизаторы и шлюзы, а именно работу по трансляции адресной инфор­мации, в данном случае выполнять не нужно. Все конечные узлы локальных сетей имеют уникальные адреса одного и того же формата независимо от поддер­живаемого протокола. Поэтому адрес сетевого адаптера Ethernet понятен сете­вому адаптеру FDDI, и они оба могут использовать эти адреса в полях своих кадров, не задумываясь о том, что узел, с которым они взаимодействуют, принад­лежит сети, работающей по другой технологии.

соответствия адресов узлов, а переносят адреса назначения и источника из

кадра одного протокола в кадр другого.
Кроме изменения порядка следования битов при передаче байтов адреса, транс­ляция протокола Ethernet (и Fast Ethernet, который использует формат кадров Ethernet) в протоколы FDDI и Token Ring включает выполнение перечисленных ниже (возможно, не всех) операций.
Вычисление длины поля данных кадра и помещение этого значения в поле Length при передаче кадра из сети FDDI или Token Ring в сеть Ethernet 802.3 (в кадрах FDDI и Token Ring поле длины отсутствует).

или Token Ring в сеть Ethernet. Кадры FDDI и Token

Ring имеют два бита, уста­навливаемые станцией, которой предназначался кадр, — бит распознавания адреса А и бит копирования кадра С. При получении кадра станция должна установить эти два бита, чтобы кадр, вернувшийся по кольцу к сгенерировав­шей его станции, принес данные обратной связи. При передаче коммутатором кадра в другую сеть нет стандартных правил для установки битов А и С в кадре, который возвращается по кольцу к станции-источнику. Поэтому про­изводители коммутаторов решают эту проблему по своему усмотрению.

сеть Ethernet с размером поля данных большим, чем 1500 байт,

так как это максимально возможное значение поля данных для сетей Ethernet. В дальнейшем, не дождавшись ответа от станции назначения из сети Ethernet, протокол верхнего уровня станции из сети FDDI, возможно, уменьшит размер переда­ваемых в одном кадре данных, и тогда коммутатор сможет передавать кадры между этими станциями. Другим вариантом решения проблемы является поддержка коммутатором IP-фрагментации, но это требует, во-первых, реа­лизации в коммутаторе протокола сетевого уровня, а во-вторых, поддержки протокола IP взаимодействующими узлами транслируемых сетей.

II при приходе кадров из сетей, поддерживающих кадры FDDI или

Token Ring, в которых это поле отсутствует, зато имеются поля DSAP и SSAP, выполняю­щие то же назначение, но с другими кодами для обозначения протоколов. Для упрощения трансляции спецификация RFC 1042 предлагает всегда использо­вать в сетях FDDI и Token Ring кадры с заголовками LLC/SNAP, которые имеют то же поле Туре и с теми же значениями, что и кадры Ethernet II. При преобразовании кадров значение из поля Туре заголовка LLC/SNAP перено­сится в поле Туре кадра Ethernet II, и наоборот. Если в сети Ethernet имеют­ся форматы кадров, отличные от Ethernet II, то они также должны иметь за­головок LLC/SNAP.
Пересчет контрольной суммы кадра в соответствии со сформированными значениями служебных полей кадра.

ус­ловия фильтрации кадров наряду со стандартными условиями их фильтрации в

соответствии с информацией адресной таблицы. Пользовательские фильтры предназначены для создания дополнительных барьеров на пути кадров, которые ограничивают доступ определенных групп пользователей к определенным служ­бам сети.
Наиболее простыми являются пользовательские фильтры на основе МАС-адресов станций. Так как МАС-адреса — это та информация, с которой работает ком­мутатор, то он позволяет создавать такие фильтры в удобной для администрато­ра форме, возможно, проставляя некоторые условия в дополнительном поле адресной таблицы, подобно тем, которые были указаны в адресной таблице мос­та System 3000 (например, отбрасывать кадры с определенным адре­сом). При этом пользователю, работающему на компьютере с данным МАС-ад-ресом, полностью запрещается доступ к ресурсам другого сегмента сети.

некоторому пользователю печатать свои документы на опреде­ленном сервере печати NetWare

чужого сегмента, а остальные ресурсы этого сег­мента сделать доступными. Для реализации подобного фильтра нужно запретить передачу кадров с определенным МАС-адресом, в которых вложены пакеты IPX, если в поле «номер сокета» этих кадров указано значение, соответствующее службе печати NetWare. Коммутаторы не анализируют протоколы верхних уровней, такие как IPX, поэтому администратору приходится для задания усло­вий фильтрации вручную определять поле, по значению которого нужно осуще­ствлять фильтрацию, в виде пары «смещение—размер» относительно начала поля данных кадра канального уровня, а затем еще указать в шестнадцатеричном формате значение этого поля для службы печати.

помощью логических операторов AND и OR.
Наложение дополнительных условий фильтрации может

снизить производи­тельность коммутатора, так как вычисление булевых выражений требует прове­дения дополнительных вычислений процессорами портов.

трафика для повышения качества обслуживания пользовательского трафи­ка, причем независимо от

технологии сети. Эта новая возможность (по сравне­нию с сетями, построенными целиком на концентраторах) является следствием того, что коммутаторы буферизуют кадры перед их отправкой на другой порт. Коммутатор обычно ведет для каждого входного и выходного порта не одну, а несколько очередей, причем каждая очередь имеет собственный приоритет об­работки. При этом коммутатор может быть сконфигурирован, например, так, чтобы передавать один низкоприоритетный пакет на каждые 10 высокоприори­тетных пакетов.

требования к допустимым задержкам кадров и пропускной способности сети для

потока кадров.
Приоритезация трафика коммутаторами сегодня является одним из основных механизмов обеспечения качества транспортного обслуживания в локальных се­тях. К каким уровням задержек приводит приписывание того или иного уровня приоритета кадру, какую пропускную способность обеспечивает приоритет по­току кадров — схема приоритезации не говорит. Выяснить последствия ее при­менения можно только путем проведения натурных экспериментов или имита­ционного моделирования.

менее приоритетных, поэтому все показатели качества обслуживания у них будут

выше, чем у менее приоритетных. Остается вопрос — насколько? Гарантии качества обслуживания дают другие схемы, которые осно­ваны на предварительном резервировании качества обслуживания. Например, такие схемы используются в технологиях глобальных сетей frame relay и ATM, а также в протоколе RSVP для сетей TCP/IP. Однако для коммутаторов такого рода протоколов нет, так что гарантий качества обслуживания они пока дать не могут.

кадру приоритета. Так как не все протоколы канального уровня поддерживают

поле приоритета кадра, например у кадров Ethernet оно отсутствует, то коммутатор должен использовать какой-либо дополнительный механизм для связывания кадра с его приоритетом. Наиболее распространенный способ — приписывание приоритета портам коммутатора. При этом способе комму­татор помещает кадр в очередь кадров соответствующего приоритета в зависимо­сти от того, через какой порт поступил кадр в коммутатор. Способ несложный, но недостаточно гибкий — если к порту коммутатора подключен не отдельный узел, а сегмент, то все узлы сегмента получают одинаковый приоритет.
Многие компании, выпускающие коммутаторы, реализовали в них ту или иную схему приоритетной обработки кадров. Примером фирменного подхода к назна­чению приоритетов на основе портов является технология РАСЕ компании 3Com.

новым стандартом IEEE 802.1р. Этот стандарт разрабатывался совместно со стандартом

802.1Q, который рассматривается в разделе «Виртуальные ло­кальные сети» главы 10. В обоих стандартах предусмотрен общий дополнитель­ный заголовок для кадров Ethernet, состоящий из двух байтов. В этом дополни­тельном заголовке, который вставляется перед полем данных кадра, три бита используются для указания приоритета кадра. Существует протокол, по которо­му конечный узел может запросить у коммутатора один из восьми уровней при­оритета кадра. Если сетевой адаптер не поддерживает стандарт 802.1р, то комму­татор может назначать приоритеты кадрам на основе порта поступления кадра. Такие помеченные кадры будут обслуживаться в соответствии с их приоритетом всеми коммутаторами сети, а не только тем коммутатором, который непосредст­венно принял кадр от конечного узла. При передаче кадра сетевому адаптеру, не поддерживающему стандарт 802.1р, дополнительный заголовок должен быть удален.

V, посвященной глобальным сетям. Это связано с тем, что пропуск­ная

способность глобальных сетей всегда ценилась дороже, так как территори­альные каналы долгое время были более низкоскоростными, чем локальные, к тому же пользование ими чаще всего было построено на коммерческой основе, когда за каждый дополнительный килобит в секунду средней скорости приходи­лось платить. А раз платить, то нужно точно знать, за что именно, для чего и были разработаны достаточно эффективные процедуры обеспечения качества обслуживания. В локальных сетях с развитием приложений, чувствительных к задержкам, например приложений IP-телефонии, также повысились требования к качеству обслуживания. Методы обеспечения QoS одинаковы для глобальных и локальных сетей, тем не менее авторы посчитали, что более естественно отне­сти их к той части, в которой рассматриваются сети, «породившие» эти методы, а именно глобальные сети.

матрицы, общей шины и разделяемой памяти. В коммутато­рах с фиксированным

количеством портов обычно используется коммутаци­онная матрица, а в модульных коммутаторах — сочетание коммутационной матрицы в отдельных модулях с общей шиной и разделяемой памятью для связи модулей.
Для поддержания неблокирующего режима работы коммутатора общая шина или разделяемая память должны обладать производительностью, превышаю­щей сумму производительностей всех портов максимально высокоскоростно­го набора модулей, которые устанавливаются в шасси.
Основными характеристиками производительности коммутатора являются: скорость фильтрации кадров, скорость продвижения кадров, общая пропуск­ная способность по всем портам в мегабитах в секунду, задержка передачи кадра.

или с полной буферизацией, размер адресной таблицы, раз­мер буфера кадров.
Коммутаторы

умеют фильтровать передаваемый трафик по различным кри­териям, учитывающим адреса получателя и отправителя, а также значения произвольных полей. Однако способ задания фильтров на канальном уровне достаточно сложный, требующий от администратора хорошего знания прото­колов и кропотливой работы по определению местоположения нужного при­знака внутри кадра.
Для приоритетной обработки трафика в коммутаторах организуется несколь­ко очередей. Выбор очереди происходит, исходя из различных условий, в том числе и на основании значения трехбитного поля приоритета, добавляемого в соответствии со стандартом 802.1р.