Желіде LAN коммутаторларын қолданудың артықшылықтары

мәлімет тарату
ортасымен (кабельді немесе

сымсыз) қосылған түйіндерден (компьютерлерден) және маршрутизаторлар, концентраторлар немесе коммутаторлар сияқты арнайы желілік құрылғылардан тұрады. Желінің осы барлық компоненттері бірге жұмыс жасай отырып, пайдаланушыларға мәліметтерді бір компьютерден екінші компьютерге, мүмкін болса әлемнің басқа бөлігіне жіберуге мүмкіндік береді.

станцияларының сандарының өсуіне байланысты келесі

мәселелерді шешу керек болды:

Бастапқы локалды желілердің көбісі желінің жұмыс станцияларының арасында байланысты қамтамасыз ету үшін концентраторларды қолданды.

– концентраторда құрылған, шекті өткізу жолағы бар, желінің өсуі кезінде

жоғалудың болмауын қиындататын желі, ал қазіргі қосымшалар бұрынғыға қарағанда, үлкен өткізу жолағын талап етеді;

үшін дестеге қажет уақыт көлемі. Желідегі концентратор негізінде құрылған әрбір

түйін коллизия болмас үшін мәлімет тарату мүмкіндігін күтуі тиіс, ондай болса түйіндер саны өскен сайын кідіріс ұлғайады. Немесе егер біреу желі арқылы үлкен файл таратып жатса, қалған түйіндер өздерінің мәліметтерін тарату үшін оның
таратуының аяқталуын күтуі тиіс;

failure)-желідегі доғару – қарапайым желідегі концентраторға қосылған бір құрылғы осы

концентраторға қосылған басқа құрылғыларда жұмыс жылдамдығы (100 Мбит/с желілік адаптер және 10 Мбит/с концентратор) немесе кең тарату хабарының көптігінің (broadcast)
сәйкессіздігінен қиындық туғызуы мүмкін. Коммутаторлар кең жолақты дестелерді шектеу үшін конфигурациялануы мүмкін;

Sense Multiple Access /Collision Detection (CSMA/CD) әдісі мәліметті таратудың бөлінген

ортасына кіру үшін қолданылады. Кідірудің бұл әдісінде тарату ортасы бос екеніне көз жеткізбейінше кез келген жұмыс станциясы өзінің дестесін жібермейді.

біліп таратуды бір уақытта бастаса, коллизия пайда болады және десте

жоғалады. Коллизияның қайда пайда болғанынан тәуелсіз барлық түйіндері коллизия пайда болғанын сезетін Ethernet желісінің бөлігі коллизия домені (collision domain) деп аталады. Концентраторлар негізінде құрылған Ethernet желісі әрқашан коллизияның бір домені болады.

қолдана отырып, олар ақпаратты көптеген пайдаланушыларға желі арқылы бір уақытта

жіберуге мүмкіндік береді. Микросегментация жеке немесе белгіленген сегменттер – әр сегментке бір жұмыс станциясын (коммутатор портына сегмент емес, тек жұмыс станциясы қолданылады) жасауға мүмкіндік береді.

сонда да кәбілді сымды немесе желілік адаптерді ауыстырудың қажеті жоқ.

Коммутаторлар бір сегменттің трафигін екінші сегменттің трафигінен оңашалап, көлемі жағынан үлкен емес коллизия домендерін пайда етіп, желіні бөлек логикалық сегменттерге бөледі.

алады және оған басқа станциялармен жарысудың керегі жоқ. Егер құрылғы

дуплексті режимде жұмыс жасаса, онда коллизия болмайды.
Коммутаторлар мен желілердің көптеген түрлері бар. Компанияның ішкі желісінің әрбір түйініне бөлек қосылуды қамтамасыз ететін коммутаторлар локалды желілердің коммутаторлары (LAN Switches) деп аталады.

береді.
Мысалы, коммутатор көмегімен 10-мегабитті және 100-мегабитті Ethernet желісін қосуға

болады. Кейбір коммутаторлар коммутацияны буферлеусіз қабылдамайды (cut-through switching), ол желідегі кідірісті азайтады.

түйіндер өткізу жолағын өзара бөліп алады. Коммутаторлар әр түйінге (егер

ол коммутатор портына тікелей қосылса) бөлек өткізу жолағын береді де, желілік сегменттерде коллизия ықтималдығын азайтады.

Мысалы: 10 Мбит/с – тік концентраторға 10 құрылғы қосылса,

онда әрбір түйіннің өткізу қабілеті 1 Мбит/с-ке тең (10/N Мбит/с, мұнда N-жұмыс станцияларының саны), барлық түйін мәліметтерді бір уақытта таратпасада.
Егер концентратордың орнына коммутатор қоссақ, онда кез келген түйін 10 Мбит/с жылдамдықпен жұмыс істей алады.

желілер жартылай тәртіпте жұмыс істеді, яғни кез келген уақытта бір

ғана құрылғы мәліметтерді тарата алатын.
Коммутаторлар Ethernet желісін толықдуплекс (Полнодуплекс) тәртібінде жұмыс істеуге мүмкіндік берді.

Толықдуплекс (Полнодуплекс) тәртібі

– МАС деңгейастында байланыс арнасында бір уақытта екі жақты «нүкте – нүкте" ("точка – точка») мәліметтерді таратудың қосымша мүмкіндігін береді.
Функциональды толықдуплекс тарату тәртібі жартылайға қарағанда жеңілдеу, себебі тарату ортасында коллизия болмайды, кадрлерді қайталау кестелерің құруды және ұлғайту биттерін қысқа кадрлерге қосуды талап етпейді. Соған байланысты мәліметтерді тарату уақыты көбейеді, сонымен қатар пайдалы арнаның өткізу жолағы екі еселенеді, себебі байланыс арнасы бір уақытта екі жақты мәліметтерді таратуды қамтамасыз етеді.

жасайды. Олар кірген кадрларды талдайды, олардың МАС-адрестері негізінде ары қарай

таратылуы жайлы шешім қабылдайды және кадрларды белгілеу пунктіне жеткізеді.
Коммутаторлардың басты ерекшелігі –
жоғарғы деңгейлердің хаттамалары үшін мөлдірлігі. Коммутаторлар 2-ші деңгейде жұмыс жасағандықтан, OSI моделінің жоғарғы деңгейлерінің ақпаратын талдаудың қажеті жоқ.

Коммутаторда кадрдың таратылуы Application-Specific Integrated Circuits (ASIC)

деп аталатын арнайы мамандандырылған контроллермен өңделеді. Коммутаторлар үшін жасалған бұл технология үлкен емес кідіріспен гигабитті жылдамдықты үйлестіруге мүмкіндік береді.

2-ші деңгейлі коммутаторды қолданудың екі басты себебі бар - желіні

сегменттеу және жұмыс топтарын біріктіру. Коммутаторлардың жоғары өнімділігі желі өндірушілеріне физикалық сегментте түйін санын азайтуға мүмкіндік береді. Ірі желіні логикалық сегменттерге бөлу (сегментерді жүктеу есебімен) желі өнімділігін, сондай-ақ мәлімет қорғалу деңгейін жоғарылату арқылы желі құрастыру икемділігін жоғарылатады және желіні басқаруды жеңілдетеді.

қарамастан бірнеше шектеулері де бар. Желіде коммутаторлардың бар болуы кең

жолақты кадрлардың (broadcast) барлық желінің сегменті бойынша таралуына, оның мөлдірлігін сақтай отырып, бөгет болмайды.

Үшінші деңгейлік коммутация – ASICs контроллерімен өңделетін десте таратуы жүргізетін аппараттық комму-тация. 2-ші деңгей коммутаторына қарағанда 3-ші деңгей коммутаторлары MAC-адрестері негізінде емес, желілік деңгейдің ақпараты негізінде шешім қабылдайды. 3-ші деңгейлі коммутацияның негізгі мақсаты–2-ші деңгейдің жылдам-дығы мен маршруттаудың масштабталуын алу.

сияқты орындайды:

3-ші деңгейдің ақпараты негізінде (желілік адрес) дестенің белгілеу орнына

жету жолын анықтайды;
бақылау соммасын есептеу арқылы 3-ші деңгейдің тақырыбының бүтіндігін тексереді;
дестенің өмір сүру уақытын тексереді;

ақпараттық басқару базасындағы статистиканы өңдейді (Management Information Base -MIB);
қауіпсіздікті

басқаруды қамтамасыз етеді (егер қажет болса);
тарату кідірісіне сезімтал мультимедиялық қосымшалар үшін сервистің қажетті сапасын қамтамасыз етеді (QoS).

айырмашылық - 3-ші деңгейлі коммутация негізінде аппараттық іске асыру жатыр.

Жалпы белгілеулі маршрутизаторларда дестелік коммутацияны бағдарлама арқылы іске асырады.
3-ші деңгей коммутаторлары маршрутизаторларға қарағанда жылдамырақ және арзанырақ болғандықтан, оларды локалды желіде қолданған пайдалы.

есептелінеді.






4-ші деңгейлі коммутация
4-ші

деңгей ақпаратын басқаруына жауап беретін желілік деңгейдің аппараттық маршруттау негізінде орындалады.

деңгей адрестелуін, 3-ші деңгей хаттамасының түрін, өмір сүру уақытын (TTL)

және бақылау соммасын өз құрамына кіргізеді. Дестеде сонымен қатар хаттама түрі және порт нөмірі секілді жоғарғы деңгейлердің хаттамасы жайлы ақпарат бар. 4-ші деңгейлі коммутацияның қарапайым анықтамасы – тек МАС немесе ІР адрес негізінде ғана емес, порт нөмірі секілді 4-ші деңгейдің параметрі негізінде де дестені тарату жайлы шешім қабылдау мүмкіндігі.

Осы әдістің бірі рұқсаттың кеңейтілген тізімін құрастыру болып табылады (extended

access lists).
Коммутаторлар 4-ші деңгейдің қызметін орындағанда олар тақырып ішіндегі TCP және UDP өрістерін оқиды да, осы дестеде ақпараттың қандай типі таратылып жатқанын анықтайды.

қосымша приоритетіне сәйкес тарфикті өңдеу. Бұл функция соңғы пайдаланушылар үшін

сервис сапасын анықтауға мүмкіндік береді. Сервис сапасы анықталғанда, 4-ші деңгей коммутациясы пошталық хабарлама немесе FTP дестесіне қарағанда видеоконференция трафигіне көбірек өткізу жолағын бөледі.

қосымша бойынша бөлудің немесе әр қосымша шығаратын трафик көлемін есептеу

керек болғанда 4-ші коммутациясы қажет. Бірақ 4-ші деңгей коммутациясын орындаушы коммутатор-ларға коммутация кестесінің үлкен санын анықтау және сақтау мүмкіндігі қерек болатын айта кету керек, әсіресе коммутатор корпоративті желінің ядросының ішінде қолданылса.

бөлуге болады:

SNMP (Simple Network Management Protocol), TFTP (Trivial File Transfer Protocol)

және т.б. өз құрамына кіргізетін басқару және орнату функцияларын үйлестіреді. Мысал ретінде D-Link DES-3226, DES-3226S, DES-3250TG, DES-6300, DGS-3212SR, DGS-3224SR және т.б. коммутаторларын келтіруге болады.

сериялы D-Link. Орнату коммутаторлары осылардың арасында позицияда тұрады. Бұл коммутаторлар

белгілі параметрлер орнатуын үйлестіреді, бірақ SNMP бойынша басқаруды үйлестірмейді. Мысал ретінде DES-1218R/26R коммутаторы болып табылады.
 

ЛЕЖ коммутаторлары мүмкіншіліктеріне қарай әртүрлі болады, яғни 1 портының бағасы

50 ден бастап 1000 долларға жетеді. Себебі олар әртүрлі сұрақтарды немесе мақсатарды шешуге арналған. Жоғарға сатыдағы коммутатор үлкен өнімділікті және порттарының көптігін қамтамасыз етуі керек, сонымен қатар оларда басқарудың кең спектрлігі болуы керек. Олар маршрутизациялау функцияларын МАС-деңгейінде орындауы кажет. Ал қарапайым және арзан коммуторлар басқару функцияларын атқара алмайды себебі олар аз портты.

Коммутаторлар архитектурасының 3 варианты бар:
коммутациялық матрица негізінде (cross-bar);
Бөлінетін жадылы

көпкірістің (shared memory);
Жалпы жоғарғыжылдамдықтағы шина негізінде.
Көрсетілген үш тәсіл бір коммутаторда өте жиі комбинацияланады.
Келесі айырмашылығы қолданатын патенттелген ASIC контроллеріне байланысты.

несколько характеристик коммутатора, которые в наибольшей степени влияют на указанные

характеристики производительности. К ним относятся:

(буферов) кадров;;
производительность внутренней шины;
производительность процессора или процессоров;
размер внутренней адресной таблицы.

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 следующие этапы обработки кадров:
прием кадра в свой буфер;
просмотр адресной таблицы с целью нахождения порта для адреса назначения кадра;

принадлежат одному логическому сегменту.
Скорость фильтрации практически у всех коммутаторов является

неблокирующей - коммутатор успевает отбрасывать кадры в темпе их поступления.

которой коммутатор выполняет следующие 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.