Mahalliy kompyuter tarmoqlarini yaratish uchun ko'pincha ma'lum bir vazifani bajarish uchun qaysi uskunani - kommutator yoki yo'riqchini ishlatish afzalroq degan savol tug'iladi. Ushbu mavzuda biz kalit va yo'riqnoma qanday farq qilishini ko'rib chiqamiz va ularning maqsadi va ishlash printsipini tushunarli tarzda tushuntirishga harakat qilamiz.
Birinchidan, ushbu ikkita qurilma o'rtasidagi farq nima ekanligini aniqlash uchun siz yo'riqnoma va kalit mahalliy tarmoqlarni qurish uchun mo'ljallangan turli xil uskunalarga tegishli ekanligini tushunishingiz kerak. Ularning farqlarini tushunish uchun biz ularning har biriga ta'rif beramiz va ularning ish printsipini qisqacha tavsiflaymiz.
Router - foydalanish maqsadi va printsipi
Router bu kommutatorga va undan yuqori darajadagi qurilmadir
bir nechta tarmoq segmentlari bilan ishlash uchun mo'ljallangan tarmoq kompyuteridir. Ya'ni, u bir nechta kompyuterlarning tarmoqdagi o'zaro ta'sirini ta'minlaydi va bir vaqtning o'zida ularga Internetga kirish imkoniyatini beradi.
Router va kommutator o'rtasidagi asosiy farq TCP / IP (Transmissiyani boshqarish protokoli va Internet protokoli) protokollaridan foydalangan holda OSI tarmoq modeliga asoslangan ishlash printsipida yotadi. Ular, shuningdek, yuqorida aytib o'tilgan modelning ustunlari deb ataladi. TCP ma'lumotlarni bloklarga (ma'lumotlar jadvallariga) tushirish va virtual kanal yaratish uchun javobgardir. O'z navbatida, IP ushbu alohida bloklarni ularning qabul qilinishini nazorat qilib topshirish uchun javobgardir.
Ushbu protokollardan IP tarmoqlarida foydalanish simli va simsiz tarmoqlar o'rtasida aniq o'zaro ta'sir o'tkazishga imkon beradi. Shu sababli, uy lokalkasini yaratish uchun Wi-Fi routeridan foydalanish barcha raqamli qurilmalarni barcha turdagi ma'lumotlarni, shu jumladan Internetda ko'rish va almashish uchun yagona tarmoqqa ulashni osonlashtiradi.
Bunga qo'shimcha ravishda, ushbu qurilmalarda yirik mahalliy tarmoqni yaratish uchun etarli xotira bilan jihozlangan zamonaviy jihozlar mavjud. Ba'zi modellar 1GB hajmda mahalliy trafik bilan ishlashni ta'minlashga qodir. Bundan tashqari, dasturiy ta'minot haqida unutmang. Chunki marshrutizatorlar ko'pincha tarmoq xavfsizlik devori kabi xavfsizlik funktsiyalari bilan jihozlangan.
Kommutatsiya - maqsadi va ishlash printsipi
Kommutator yoki bu kalit deb ham ataladigan narsa bir nechta tarmoq tugunlarini ulash uchun mo'ljallangan, ammo yo'riqchidan farqli o'laroq, faqat uning segmentlaridan birida. Ya'ni, ishlash printsipidagi farq, marshrutizatorlarda bo'lgani kabi tarmoqdan emas, balki OSI kanal modelining darajasidan foydalanish bilan bog'liq. Bundan tashqari, kalitlar mahalliy tarmoqni qabul qiluvchilar va qabul qiluvchilarning uy egalari bilan ishlaydi va yo'riqnoma ularning IP manzillariga ishonadi.
Shunday qilib, bitta kommutator (kalit) orqali bitta mahalliy tarmoqqa ulangan barcha kompyuterlarga Internetga kirish shartli ravishda mumkin emas. Bu shartli ravishda imkonsiz degani nimani anglatadi? Bu shuni anglatadiki, barcha lokal kompyuterlarga faqat kommutator orqali Internetga ulanish, umuman sozlanishi mumkin, lekin ma'lum bir sxema bo'yicha. Buni amalga oshirish uchun Internet simini bitta kompyuterga ulang, uni asosiy deb nomlang va ulanishni sozlang. Keyinchalik, kommutator orqali Internetdan ulanishni mahalliy tarmoqdagi barcha boshqa kompyuterlarga tarqating.
Ushbu sxemaning noqulayligi shundaki, Internetga ulanish orqali barcha mahalliy kompyuterlarga ulanish sozlashlari murakkab ko'rinishi mumkin. Bunga qo'shimcha ravishda, barcha kompyuterlarning Internetga ulanishi uchun birinchi (asosiy kompyuter) yoqilgan bo'lishi kerak. Aks holda, siz yo'riqnoma sotib olishingiz va barcha mahalliy kompyuterlarni sxema bo'yicha ulashingiz kerak bo'ladi: kompyuterlar → switch → router → Internet. Bunday holda, kommutator kompyuter va yo'riqnoma o'rtasidagi aloqa vazifasini bajaradi, bu esa o'z navbatida Internetga ulanadi.
Nazariy jihatdan, ushbu sxemada siz kalitsiz osonlikcha bajarishingiz mumkin, ammo yuqorida aytib o'tilgan qurilmadagi portlar barcha mahalliy kompyuterlar uchun etarli bo'lsa.
Kalitlarning afzalliklari, marshrutizatorlardan farqli o'laroq, mahalliy tarmoq ichida tezkor ma'lumotlarni uzatish. Shuning uchun, agar maqsad barcha mahalliy kompyuterlarga Internetga kirishni ochish bo'lmasa, unda siz shunchaki almashtirishni amalga oshirishingiz mumkin. Kompyuterlar o'rtasida ma'lumot almashish tezligi ancha yuqori bo'ladi.
Printsipial jihatdan, yo'riqnoma va kommutatorning texnik xususiyatlarini, ular orasidagi farqni chuqurroq o'rganishdan hech qanday ma'no yo'q, deb o'ylayman va bu sizga ayon bo'ldi.
Ethernet segmentlarini kommutatsiya qilish texnologiyasi 1990 yilda Kalpana tomonidan yuqori samarali serverlar va ish stantsiyalari orasidagi ulanishlar o'tkazish qobiliyatini oshirishga bo'lgan ehtiyojga javoban taklif qilingan.
Kalpana tomonidan taklif qilingan EtherSwitch kalitining blok diagrammasi 2-rasmda keltirilgan. 12.6.
12-rasm. 6 Misol almashtirish tuzilishi
8 10Base-T portlarining har biri bitta Ethernet-PacketProcessor tomonidan xizmat ko'rsatiladi. Bundan tashqari, kalit barcha EPP protsessorlarining ishlashini muvofiqlashtiradigan tizim moduliga ega. Tizim moduli kommutatorning umumiy manzil jadvalini yuritadi va SNMP orqali kommutatorni boshqarishni ta'minlaydi. Freymlarni portlar o'rtasida o'tkazish uchun bir nechta protsessorlarni bir nechta xotira modullari bilan bog'laydigan telefon stantsiyalarida yoki ko'p protsessorli kompyuterlarda ishlaydiganlarga o'xshash kommutatsiya matritsasi qo'llaniladi.
Kommutatsiya matritsasi kanallarni almashtirish printsipi asosida ishlaydi. 8 port uchun matritsa portlarning yarim dupleksli ishlash rejimida bir vaqtning o'zida 8 ta ichki kanalni va har bir portning transmitteri va qabul qiluvchisi bir-biridan mustaqil ravishda ishlaydigan 16 ta to'liq dupleks rejimida ta'minlay oladi.
Kadrlar istalgan portga yetganda, EPP protsessori belgilangan manzilni o'qish uchun freymning birinchi baytlarini siqib chiqaradi. Belgilangan manzilni olgandan so'ng, protsessor darhol freymning qolgan baytlari kelishini kutmasdan paketni topshirishga qaror qiladi. Buning uchun u manzillar jadvalining o'z keshini ko'rib chiqadi va agar u erda kerakli manzilni topmasa, u ko'p EHM protsessorlariga bir vaqtning o'zida xizmat ko'rsatib, ko'p tarmoqli rejimda ishlaydigan tizim moduliga murojaat qiladi. Tizim moduli umumiy manzil jadvalini skanerdan o'tkazadi va protsessorga topilgan satrni qaytaradi, uni keyinchalik foydalanish uchun keshda saqlaydi.
Belgilangan manzilni topgandan so'ng, EPP protsessor kiruvchi freym bilan nima qilish kerakligini biladi (manzil jadvalini ko'rib chiqayotganda, protsessor portga kelgan ramka baytini bufer qilishni davom ettirdi). Agar freymni filtrlash kerak bo'lsa, protsessor shunchaki buferga baytlarni yozishni to'xtatadi, buferni tozalaydi va yangi freym kelishini kutadi.
Agar freymni boshqa portga o'tkazish kerak bo'lsa, u holda protsessor kommutatsiya matritsasiga o'girilib, o'z manzilini marshrutga boradigan yo'l orqali o'tadigan portga ulaydigan yo'lni o'rnatishga harakat qiladi. Kommutatsiya matritsasi, agar manzil manzil porti o'sha paytda bo'sh bo'lsa, ya'ni u boshqa portga ulanmagan bo'lsa, buni amalga oshirishi mumkin.
Agar port band bo'lsa, u holda har qanday tutashuv moslamasida bo'lgani kabi, matritsa ulanmayapti. Bunday holda, ramka kirish portining protsessori tomonidan to'liq buferlanadi, shundan so'ng protsessor chiqish portining bo'shashishini va kommutatsiya matritsasi kerakli yo'lni shakllantirishni kutadi.
Kerakli yo'l o'rnatilgandan so'ng, freymning tamponlangan baytlari unga chiqish portining protsessorlari tomonidan yuboriladi. Chiqish portining protsessori CSMA / CD algoritmi yordamida unga ulangan Ethernet segmentiga kirishi bilanoq, ramkaning baytlari darhol tarmoqqa uzatila boshlaydi. Kirish portining protsessor qabul qilingan freymning bir nechta baytlarini doimiy ravishda o'z tamponida saqlaydi, bu esa freym baytlarini mustaqil ravishda va asenkron ravishda olish va uzatishga imkon beradi (4.24-rasm).
Kadrni qabul qilish vaqtida chiqish portining holati bo'sh bo'lganda, kalit tomonidan freymning birinchi baytini qabul qilish va bir xil baytning paydo bo'lishi manzili manzili portining chiqishida faqat 40 ms bo'lgan, Kalpana kaliti uchun, bu ko'prik orqali uzatilganda ramka kechikishidan ancha past edi.
12-rasm. 7 Kommutatsiya matritsasi orqali ramka uzatish
To'liq buferlanmasdan freymni uzatishning tasvirlangan usuli "to'g'ridan-to'g'ri" yoki "kesishgan" kommutatsiya deb nomlanadi va bu usul mohiyatiga ko'ra qisman birlashtirilganda ramkaning o'tkazilishini anglatadi. vaqt o'tishi bilan uning yuqishining bir necha bosqichlari (12.8-rasm).
Kirish portining protsessoridan birinchi baytni qabul qilish, shu jumladan belgilangan manzilning baytlarini qabul qilish.
Kommutatorning manzil jadvalidan manzil manzilini qidiring (protsessor keshida yoki tizim modulining umumiy jadvalida).
Kommutatsiya matritsasi.
Kirish portining protsessoridan freymning qolgan baytlarini qabul qilish.
Kommutatsiya matritsasi orqali chiqish portining protsessori tomonidan freymning baytlarini (shu jumladan birinchisini) olish.
Chiqish portining protsessoridan atrof-muhitga kirish.
Chiqish portining protsessor tomonidan freymning baytlarini tarmoqqa uzatish.
2 va 3-bosqichlarni bir vaqtning o'zida birlashtirish mumkin emas, chunki chiqish portining sonini bilmasdan matritsani almashtirish mantiqiy emas.
P
12-rasm. 8 Kadrni konveyer bilan ishlash jarayonida tejash vaqti: a - konveyerni qayta ishlash; b - to'liq buferlash bilan normal ishlov berish
to'liq ramka buferlash rejimi bilan solishtirganda, shuningdek, sek. 12.8, quvur liniyasidan tejash sezilarli.
Biroq, kalitdan foydalanganda tarmoq ishini yaxshilashning asosiy sababi shundadir parallel bir nechta freymlarga ishlov berish.
Kommutatorning asosiy afzalligi, u mahalliy tarmoqlarda juda yaxshi pozitsiyalarni egallaganligi sababli, uning yuqori ishlash ko'rsatkichi hisoblanadi, shuning uchun kalitlarni ishlab chiquvchilar buni ishlab chiqarishga harakat qilishadi bloklanmagan deb nomlanadi ( non - to'sib qo'yish ) almashtirish modellari .
Bloklamaydigan kalit - bu o'zlarining portlari orqali freymlarni ular orqali kelgan tezlikda bir xil tezlikda uzata oladigan shunday kommutator.Tabiiyki, hatto bloklanmagan kalit ham cheklangan vaqt oralig'i tufayli ramkalarni blokirovka qilishda vaziyatlarni hal qila olmaydi. chiqish portining tezligi.
Odatda, bu o'zboshimchalik bilan vaqt oralig'ida o'tish tezligi bilan ramkalarni uzatganda kommutatorning barqaror blokirovkasiz ishlash rejimini anglatadi. Bunday rejimni ta'minlash uchun, tabiiyki, chiqish portlarida ramka oqimlarini shunday taqsimlash kerakki, ular yukni bardoshli qilsin va o'tish moslamasi har doim kirishda qabul qilinganidek, ko'p sonli freymlarni chiqish joylariga o'tkazishi mumkin. Agar freymlarning kirish oqimi (barcha portlar bo'yicha yig'ilgan) freymlarning chiqish oqimidan o'rtacha kattaroq bo'lsa (shuningdek, barcha portlar bo'yicha yig'ilgan), keyin ramkalar kommutatorning bufer xotirasida to'planadi va agar u oshib ketgan bo'lsa, ular shunchaki tashlab yuboriladi. Kommutatorning blokirovkalanmagan rejimini ta'minlash oddiy shart kifoya qiladi:
,
qayerda 
- kalitlarning ishlashi, 
- kalitning i-chi porti tomonidan quvvatlanadigan protokolning maksimal ishlashi.
Portning umumiy ishlashi har bir o'tgan kadrni ikki marotaba - kiruvchi va chiquvchi ramka sifatida hisobga oladi va barqaror rejimda kirish trafigi chiqishga teng bo'lgani uchun blokirovkalanmagan rejimni qo'llab-quvvatlash uchun minimal ishlash ko'rsatkichi portning umumiy ish hajmining yarmini tashkil qiladi. Agar port yarim dupleks rejimida ishlayotgan bo'lsa, masalan, chekilgan 10 Mbit / s, keyin portning ishlashi 
10 Mbit / s ga teng va agar to'liq dupleks bo'lsa, u holda 
20 Mbit / s ni tashkil qiladi.
Kommutatorlarning keng qo'llanilishi, albatta, kommutatsiya texnologiyasini joriy etish tarmoqlarda o'rnatilgan uskunalarni - tarmoq adapterlari, shlyuzlar, kabel tizimlarini almashtirishni talab qilmasligi bilan osonlashtirildi. Kalitlarning portlari odatiy yarim dupleks rejimda ishladilar, shuning uchun ularga tugunni va butun mantiqiy segmentni tashkil etadigan uyani ulash mumkin edi.
Kalitlar va ko'priklar tarmoq sathining protokollari uchun shaffof bo'lgani uchun, ularning mavjudligi tarmoq marshrutizatorlariga ta'sir qilmadi, agar mavjud bo'lsa.
Kommutatorning foydaliligi, u o'z-o'zidan o'rganadigan qurilma ekanligiga bog'liq va agar ma'mur uni qo'shimcha funktsiyalar bilan yuklamasa, uni sozlashning hojati yo'q - siz shunchaki simi ulagichlarini kalit portlariga to'g'ri ulashingiz kerak, keyin u mustaqil ravishda ishlaydi va oldiga qo'yilgan vazifalarni samarali bajaradi. tarmoqning ish faoliyatini yaxshilash vazifasi.
IGMP va boshqa ko'plab narsalar, shuningdek ushbu texnologiyalarni qanday qilib samarali qo'llash mumkinligi to'g'risida bilimlar."Kommutatsiya qilingan kompyuter tarmog'ini yaratish" kitobi D-Link va mamlakatning etakchi texnik universiteti - MSTU o'rtasidagi ko'p yillik hamkorlik tufayli paydo bo'ldi. N.E. Bauman. Kitob nazariyani chuqur taqdim etish va amaliy bilimlarni shakllantirishga qaratilgan. U D-Link kompaniyasining o'quv materiallari, shuningdek D-Link o'quv markazi - MSTUda o'tkazilgan amaliy mashg'ulotlar asosida tuzilgan. Bauman N. - D-Link va "Kompyuter tizimlari va tarmoqlari" kafedrasi.
Kitobda mahalliy tarmoqlarni kommutatsiya qilish bo'yicha fundamental texnologiyalarning to'liq tavsifi, ulardan foydalanish misollari, shuningdek D-Link kommutatorlari sozlamalari keltirilgan. Bu "Informatika va kompyuter muhandisligi" yo'nalishi bo'yicha tahsil olayotgan talabalar, aspirantlar, tarmoq ma'murlari va yangi mahsulotlarni joriy etadigan korxonalar mutaxassislari uchun foydali bo'ladi. axborot texnologiyalari, shuningdek, zamonaviy tarmoq texnologiyalari va dial-up tarmoqlarini qurish tamoyillariga qiziqqan har bir kishi.
Mualliflar darslarga chizmalarni maslahat berish, tahrirlash va tayyorlash jarayonida ishtirok etgan barcha odamlarga minnatdorchilik bildirishni xohlashadi. Mualliflar D-Link International PTE Ltd va MSTU vakolatxonalari rahbarlariga minnatdorchilik bildiradilar. N. E. Bauman, D-Link mutaxassislari Pavel Kozik, Ruslan Bigarov, Aleksandr Zaytsev, Evgeniy Rijov va Denis Evgrafov, Aleksandr Shadnev texnik maslahatlar uchun; Olga Kuzmina kitobni tahrirlash uchun; Alesa Dunaeva rasmlarni tayyorlashda yordam bergani uchun. Qo'lyozmani tayyorlashda va amaliy mashg'ulotlarni sinashda MSTU o'qituvchilari katta yordam berishdi. N.E.Bauman Mixail Kalinov, Dmitriy Chirkov.
Kursda ishlatiladigan belgilar
Kurs matnida turli xil tarmoq qurilmalarini ko'rsatish uchun quyidagi ikonkalar ishlatiladi:
Buyruqlar sintaksisi
Quyidagi belgilar buyruqni kiritish uchun ishlatiladi, kutilgan qiymatlar va buyruq satri interfeysi (CLI) orqali kommutatorni sozlashda dalillar.
| Belgi | Uchrashuv |
|---|---|
| < burchakli qavslar > | Kutilayotgan o'zgaruvchi yoki belgilanadigan qiymatni o'z ichiga oladi |
| [ kvadrat qavslar] | Kerakli qiymatni yoki kerakli dalillar to'plamini o'z ichiga oling. Bitta qiymat yoki argumentni ko'rsatish mumkin. |
| | vertikal bar | Ikki yoki undan ortiq o'zaro eksklyuziv elementlarni ro'yxatdan ajratadi, ulardan biri kiritilishi / ko'rsatilishi kerak |
| { qavslar} | Ixtiyoriy qiymat yoki ixtiyoriy dalillar to'plamini o'z ichiga oladi |
LAN evolyutsiyasi
Lokal tarmoqlar evolyutsiyasi bugungi kungacha mahalliy tarmoqlarning eng keng tarqalgan texnologiyasi bo'lib qoladigan Ethernet texnologiyasining rivojlanish tarixi bilan uzviy bog'liqdir.
Dastlab, LAN texnologiyasi ma'lumot almashish, disk maydoni va qimmat atrof-muhit uskunalari uchun vaqtni tejaydigan va tejamkor texnologiya sifatida ko'rilgan. Shaxsiy kompyuterlar va tashqi qurilmalar narxining pasayishi ularning biznesda keng qo'llanilishiga olib keldi va tarmoqdan foydalanuvchilar soni keskin oshdi. Shu bilan birga, dasturlarning arxitekturasi ("mijoz-server") va ularning hisoblash resurslariga bo'lgan talablari, shuningdek, hisoblash arxitekturasi ( tarqatilgan hisoblash) Ommabop bo'lib qoldi tushirish (qisqartirish) - axborot tizimlari va dasturlarni asosiy kadrlardan tarmoq platformalariga o'tkazish. Bularning barchasi tarmoqlardan foydalanishning ahamiyatliligini o'zgartirishga olib keldi: ular biznesning ajralmas vositasi bo'lib, ma'lumotlarni eng samarali qayta ishlashni ta'minlaydi.
Birinchi Ethernet tarmoqlari (10Base -2 va 10Base -5) avtobus topologiyasidan foydalandi, bunda har bir kompyuter boshqa qurilmalarga ulangan yagona koaksial kabeldan foydalangan holda ulangan. ma'lumotlar uzatish vositasi. Tarmoq muhiti baham ko'rildi va qurilmalar ma'lumot paketlarini uzatishni boshlashdan oldin uning bepul ekanligiga ishonch hosil qilishlari kerak edi. Bunday tarmoqlarni o'rnatish juda oson bo'lishiga qaramay, ular hajmi, funktsionalligi va kengayishi, muhim ishonchliligi va tarmoq trafigining eksponentli o'sishiga dosh berolmaslikda muhim kamchiliklarga ega bo'lishdi. Mahalliy tarmoqlarning samaradorligini oshirish uchun yangi echimlar talab qilindi.
Keyingi qadam 10Base-T standartini yulduz topologiyasi bilan ishlab chiqish edi, unda har bir tugun markaziy qurilmaga alohida simi orqali ulangan edi - uyasi. Ushbu markaz OSI modelining jismoniy darajasida ishladi va oldinroq qayta tiklangan barcha boshqa faol portlarga ulanish nuqtalaridan kelgan signallarni takrorladi. Qovoqlardan foydalanish tarmoqning ishonchliligini oshirdi har qanday kabelning uzilishi butun tarmoqning noto'g'ri ishlashiga olib kelmadi. Biroq, tarmoqdagi hublardan foydalanish uni boshqarish va texnik xizmat ko'rsatish vazifalarini soddalashtirganiga qaramay, transmisyon vositasi ulashildi (barcha qurilmalar bir xil to'qnashuv zonasida edi). Bundan tashqari, vaqtning uzilishi va boshqa sabablarga ko'ra ulangan uyalar va tarmoq segmentlarining umumiy soni cheklangan edi.
Mashg'ulot tarmoq segmentatsiyasi, ya’ni tarmoqli kengligi uchun raqobatlashadigan mijozlar sonini kamaytirish uchun foydalanuvchilarni jismoniy joylashishiga qarab guruhlarga (segmentlarga) bo'lish masalasi ushbu qurilma yordamida hal qilindi ko'prik. Ko'prik 1980 yillarning boshlarida Digital Equipment Corporation (DEC) tomonidan ishlab chiqilgan va tarmoq segmentlarini birlashtirish uchun mo'ljallangan OSI modelining (odatda ikki portli) aloqa darajasidagi qurilma edi. Ko'prikdan farqli o'laroq, ko'prik nafaqat ma'lumot paketlarini bir segmentdan boshqasiga uzatdi, balki tahlil qildi va uzatdi, agar bunday uzatish haqiqatan ham zarur bo'lgan bo'lsa, ya'ni maqsad ish stantsiyasining manzili boshqa segmentga tegishli bo'lsa. Shunday qilib, ko'prik bir segmentning trafigini boshqasining trafikidan ajratib qo'ydi va to'qnashuv domenini kamaytirdi va umumiy miqdorni oshirdi ishlash tarmoq.
Biroq, ko'priklar faqatgina segmentdagi ish stantsiyalarining soni nisbatan oz bo'lib qolguncha samarali bo'ldi. U o'sishi bilan tarmoqlarda tiqilib qoldi (tarmoq qurilmalarining qabul qilish buferlari toshishi), bu paketlarning yo'qolishiga olib keldi.
Tarmoqqa ulangan qurilmalar sonining ko'payishi, ish stantsiyalari protsessorlarining quvvatining oshishi va multimediya va mijoz-server dasturlarining paydo bo'lishi ko'proq o'tkazish qobiliyatini talab qildi. Kalpananing o'sib borayotgan talablariga javoban, 1990 yilda birinchi kalitiEtherSwitch deb nomlangan.
Shakl 1.1.
Kalit ko'p portli ko'prik bo'lib, shuningdek OSI modelining ulanish qatlamida ishladi. Kalit va ko'prik o'rtasidagi asosiy farq shundaki, u o'rnatishi mumkin edi bir vaqtning o'zida bir nechta ulanish turli xil juftliklar orasidagi Paket kommutator orqali uzatilganda, unda alohida virtual (yoki arxitekturaga qarab haqiqiy) kanal yaratildi, u orqali ma'lumotlar to'g'ridan-to'g'ri manba portidan qabul qilinadigan portga ishlatiladigan texnologiya uchun eng yuqori tezlik bilan yuborildi. Ushbu ishlash printsipi deyiladi mikrossementatsiya. Mikrossementatsiya tufayli kalitlar ishlashga muvaffaq bo'ldi to'liq ikki tomonlama rejim (
Ethernet segmentlarini kommutatsiya qilish texnologiyasi 1990 yilda Kalpana tomonidan yuqori samarali serverlar va ish stantsiyalari orasidagi ulanishlarni o'tkazish qobiliyatini oshirishga bo'lgan ehtiyojga javoban taklif qilingan.
Kalpana tomonidan taklif qilingan EtherSwitch kalitining blok diagrammasi sek. 4.23.
Shakl 4.23. Ka1rap EtherSwitch almashtirish tuzilishi
8 10Base-T portlarining har biriga bitta Ethernet paketli protsessor - EPP (Ethernet Packet Processor) xizmat qiladi. Bundan tashqari, kalit barcha EPP protsessorlarining ishlashini muvofiqlashtiradigan tizim moduliga ega. Tizim moduli kommutatorning umumiy manzil jadvalini yuritadi va SNMP orqali kommutatorni boshqarishni ta'minlaydi. Freymlarni portlar o'rtasida o'tkazish uchun bir nechta protsessorlarni bir nechta xotira modullari bilan bog'laydigan telefon stantsiyalarida yoki ko'p protsessorli kompyuterlarda ishlaydiganlarga o'xshash kommutatsiya matritsasi qo'llaniladi.
Kommutatsiya matritsasi kanallarni almashtirish printsipi asosida ishlaydi. 8 port uchun matritsa portlarning yarim dupleksli ishlash rejimida bir vaqtning o'zida 8 ta ichki kanalni va har bir portning transmitteri va qabul qiluvchisi bir-biridan mustaqil ravishda ishlaydigan 16 ta to'liq dupleks rejimida ta'minlay oladi.
Kadrlar istalgan portga yetganda, EPP protsessori belgilangan manzilni o'qish uchun freymning birinchi baytlarini siqib chiqaradi. Belgilangan manzilni olgandan so'ng, protsessor darhol freymning qolgan baytlari kelishini kutmasdan paketni topshirishga qaror qiladi. Buning uchun u manzillar jadvalining o'z keshini ko'rib chiqadi va agar u erda kerakli manzilni topmasa, u ko'p EHM protsessorlariga bir vaqtning o'zida xizmat ko'rsatib, ko'p tarmoqli rejimda ishlaydigan tizim moduliga murojaat qiladi. Tizim moduli umumiy manzil jadvalini skanerdan o'tkazadi va protsessorga topilgan satrni qaytaradi, uni keyinchalik foydalanish uchun keshda saqlaydi.
Belgilangan manzilni topgandan so'ng, EPP protsessor kiruvchi freym bilan nima qilish kerakligini biladi (manzil jadvalini ko'rib chiqayotganda, protsessor portga kelgan ramka baytini bufer qilishni davom ettirdi). Agar freymni filtrlash kerak bo'lsa, protsessor shunchaki buferga baytlarni yozishni to'xtatadi, buferni tozalaydi va yangi freym kelishini kutadi.
Agar freymni boshqa portga o'tkazish kerak bo'lsa, u holda protsessor kommutatsiya matritsasiga o'girilib, o'z manzilini marshrutga boradigan yo'l orqali o'tadigan portga ulaydigan yo'lni o'rnatishga harakat qiladi. Kommutatsiya matritsasi, agar manzil manzil porti o'sha paytda bo'sh bo'lsa, ya'ni u boshqa portga ulanmagan bo'lsa, buni amalga oshirishi mumkin.
Agar port band bo'lsa, u holda har qanday tutashuv moslamasida bo'lgani kabi, matritsa ulanmayapti. Bunday holda, ramka kirish portining protsessori tomonidan to'liq buferlanadi, shundan so'ng protsessor chiqish portining bo'shashishini va kommutatsiya matritsasi kerakli yo'lni shakllantirishni kutadi.
Kerakli yo'l o'rnatilgandan so'ng, freymning tamponlangan baytlari unga chiqish portining protsessorlari tomonidan yuboriladi. Chiqish portining protsessori CSMA / CD algoritmi yordamida unga ulangan Ethernet segmentiga kirishni qo'lga kiritishi bilan, freym bayti darhol tarmoqqa uzatila boshlaydi. Kirish portining protsessor qabul qilingan freymning bir nechta baytlarini doimiy ravishda o'z tamponida saqlaydi, bu esa freym baytlarini mustaqil ravishda va asenkron ravishda olish va uzatishga imkon beradi (4.24-rasm).
Shakl 4.24. Kommutatsiya matritsasi orqali ramka uzatish
Kadrni qabul qilish vaqtida chiqish portining holati bepul, kalit tomonidan kadrning birinchi baytini qabul qilish va bir xil baytning paydo bo'lishi manzili manzili portining chiqishida atigi 40 mp bo'lgan, Kalpana kaliti uchun bu ko'prik orqali uzatilganda ramka kechikishidan ancha kam edi.
Kadrni to'liq buferlashsiz uzatishning tavsiflangan usuli "to'g'ridan-to'g'ri" yoki "kesishgan" kommutatsiya deb nomlanadi. Ushbu usul, aslida, uning uzatilishining bir necha bosqichlari qisman bir-birining ustiga chiqib ketganda, ramka quvurini qayta ishlashni anglatadi (4.25-rasm).
Shakl 4.25. Freymni yotqizishda vaqtni tejash: lekin - konveyerni qayta ishlash; b - to'liq buferlash bilan normal ishlov berish
1. Kirish portining protsessoridan birinchi baytni qabul qilish, shu jumladan belgilangan manzilning baytlarini qabul qilish.
2. Kommutatorning manzil jadvalidan manzil manzilini qidiring (protsessor keshida yoki tizim modulining umumiy jadvalida).
3. Kommutatsiya matritsasi.
4. Kirish portining protsessoridan freymning qolgan baytlarini qabul qilish.
5. Kommutatsiya matritsasi orqali chiqish portining protsessor tomonidan freym baytlarini (shu jumladan birinchisini) olish.
6. Atrof-muhit protsessorining chiqish portiga kirish.
7. Chiqish portining protsessor tomonidan freym baytlarini tarmoqqa uzatish.
2 va 3-bosqichlarni bir vaqtning o'zida birlashtirish mumkin emas, chunki chiqish portining sonini bilmasdan matritsani almashtirish mantiqiy emas.
To'liq ramka buferlash rejimi bilan taqqoslaganda, sek. 4.25, quvur liniyasidan tejash sezilarli.
Biroq, kalitdan foydalanganda tarmoq ishini yaxshilashning asosiy sababi shundadir parallel bir nechta freymlarga ishlov berish.
Ushbu ta'sir sek. 4.26. Rasm ishlashni yaxshilash bilan bog'liq ideal vaziyatni ko'rsatadi, sakkiz portning to'rttasi Ethernet protokoli uchun maksimal tezlik 10 Mb / s tezlikda ma'lumotlarni uzatadi va ular ushbu ma'lumotni boshqa to'rtta portga ziddiyatsiz uzatadilar - tarmoq tugunlari orasidagi ma'lumotlar oqimi shu tarzda taqsimlanadi. Freymni qabul qiladigan har bir portning chiqish porti mavjud. Agar kommutator kirish trafigini hatto kirish portlariga kiradigan freymlarning maksimal intensivligida ham qayta ishlay olsa, u holda berilgan misoldagi kommutatorning umumiy ishlash ko'rsatkichi 4 * 10 \u003d 40 Mb / s ni tashkil qiladi va N portlar uchun misolni umumlashtirganda - (N / 2) * l0 Mb / bilan Kommutator o'z portlariga ulangan har bir stantsiya yoki segmentni maxsus protokol o'tkazish qobiliyati bilan ta'minlaydi deyiladi.
Tabiiyki, tarmoq har doim ham bunday vaziyatga ega emas, bu sek. 4.26. Agar ikkita stantsiya, masalan, portlarga ulangan stantsiyalar bo'lsa 3 va 4, bir vaqtning o'zida portga ulangan bir xil serverga ma'lumotlarni yozishingiz kerak 8, u holda ulanish portidan beri har bir stantsiyaga 10 Mbit / s ma'lumotlar uzatishni taqsimlay olmaydi 8 ma'lumotlarni 20 Mbit / sek tezlikda uzata olmaydi. Stansiya ramkalari kirish portlarining ichki navbatlarida kutishadi 3 va 4, port bepul bo'lganda 8 keyingi freymni uzatish uchun. Shubhasiz, ma'lumot oqimlarini bunday taqsimlash uchun yaxshi echim serverni tezkor cheklangan portga ulash edi.
Shakl 4.26. Parallel ramka uzatish kaliti
Lokal tarmoqlarda juda yaxshi pozitsiyalarni egallagan kommutatorning asosiy afzalligi, uning yuqori ishlash ko'rsatkichi bo'lganligi sababli, kommutator ishlab chiqaruvchilari shunday nom ostida ishlab chiqarishga harakat qilmoqdalar. to'siqsiz almashtirish modellari.
Bloklanmaydigan kalit - bu o'zlarining portlari orqali freymlarni ularga etib borganicha bir xil tezlikda uzatishga qodir bo'lgan kalit. Tabiiyki, hatto blokirovkalanmagan kalit ham uzoq vaqt davomida chiqish portining cheklangan tezligi tufayli ramkalarni blokirovka qilish paytida yuqorida tavsiflanganlarga o'xshash vaziyatlarni hal qila olmaydi.
Odatda, bu o'zboshimchalik bilan vaqt oralig'ida o'tish tezligi bilan ramkalarni uzatganda kommutatorning barqaror blokirovkasiz ishlash rejimini anglatadi. Bunday rejimni ta'minlash uchun, tabiiyki, chiqish portlarida ramka oqimlarini shunday taqsimlash kerakki, ular yukni bardoshli qilsin va o'tish moslamasi har doim kirishda qabul qilinganidek, ko'p sonli freymlarni chiqish joylariga o'tkazishi mumkin. Agar freymlarning kirish oqimi (barcha portlar bo'yicha yig'ilgan) o'rtacha kattaligidan freymlarning chiqish oqimidan oshsa (barcha portlar bo'yicha ham yig'iladi), u holda freymlar buferning bufer xotirasida to'planadi va agar u oshib ketgan bo'lsa, shunchaki tashlab yuboriladi. Kommutatorning bloklanmagan rejimini ta'minlash uchun etarlicha sodda shart bajarilishi kerak:
Ck \u003d (p Cpi) / 2,
bu erda Ck - bu kommutatorning ishlashi, Cpi - bu kommutatorning ith porti tomonidan quvvatlanadigan protokolning maksimal ishlashi. Portning umumiy ishlashi har bir o'tgan kadrni ikki marotaba - kiruvchi va chiquvchi ramka sifatida hisobga oladi va barqaror rejimda kirish trafigi chiqishga teng bo'lgani uchun blokirovkalanmagan rejimni qo'llab-quvvatlash uchun minimal ishlash ko'rsatkichi portning umumiy ish hajmining yarmini tashkil qiladi. Agar port yarim dupleks rejimida ishlasa, masalan, Ethernet 10 Mbit / s, keyin Cpi portining ishlash tezligi 10 Mbit / s ni tashkil qiladi, agar to'liq dupleksli bo'lsa, unda Cpi 20 Mbit / s ni tashkil qiladi.
Ba'zan, kalit darhol bloklanmaydigan rejimni qo'llab-quvvatlaydi, deyishadi. Bu shuni anglatadiki, kirish va chiqish trafigi o'rtasidagi barqaror muvozanat sharoitlari ta'minlanganligidan qat'i nazar, u barcha portlardan freymlarni maksimal protokol tezligida qabul qilishi va qayta ishlashi mumkin. To'g'ri, bu holda ba'zi freymlarni qayta ishlash to'liq bo'lmasligi mumkin - chiqish porti band bo'lganda, ramka almashtirish tamponiga joylashtirilgan. Bloklanmaydigan lahzali rejimni qo'llab-quvvatlash uchun kommutator katta hajmli ishlashga ega bo'lishi kerak, aniqrog'i, u portlarning umumiy ishlashiga teng bo'lishi kerak:
Birinchi LAN kaliti tasodifan Ethernet texnologiyasi uchun paydo bo'lmagan. Eng mashhur Ethernet tarmoqlari bilan bog'liq aniq sabablarga qo'shimcha ravishda, yana bir muhim ahamiyatga ega bo'lmagan sabab yo'q edi - bu texnologiya boshqalarga qaraganda segmentga yukni oshirish bilan birga muhitga kirishning kechikish vaqtini oshirishdan ko'proq azob chekmoqda. Shu sababli, katta tarmoqlarda chekilgan segmentlar birinchi navbatda tarmoqdagi yuklarni tushirish vositalariga muhtoj edi va Kalpana kalitlari, keyin boshqa kompaniyalar ushbu vositaga aylandi.
Ba'zi kompaniyalar Token Ring va FDDI kabi boshqa mahalliy tarmoq tarmoqlarining ish faoliyatini yaxshilash uchun kommutatsiya texnologiyalarini ishlab chiqishni boshladilar. Ushbu kalitlar shaffof ko'prik algoritmini va manba yo'naltirilgan ko'prik algoritmini qo'llab-quvvatladi. Turli ishlab chiqaruvchilarning kalitlarining ichki tashkil etilishi ba'zan birinchi EtherSwitch kalitining tuzilishidan juda farq qildi, ammo har bir port uchun parallel ravishda ishlov berish printsipi o'zgarishsiz qoldi.
Kommutatorlarning keng qo'llanilishi, albatta, kommutatsiya texnologiyasini joriy etish tarmoqlarda o'rnatilgan uskunalarni - tarmoq adapterlari, shlyuzlar, kabel tizimlarini almashtirishni talab qilmasligi bilan osonlashtirildi. Kalitlarning portlari odatiy yarim dupleks rejimda ishladilar, shuning uchun ularga tugunni va butun mantiqiy segmentni tashkil etadigan uyani ulash mumkin edi.
Kalitlar va ko'priklar tarmoq sathining protokollari uchun shaffof bo'lgani uchun, ularning mavjudligi tarmoq marshrutizatorlariga ta'sir qilmadi, agar mavjud bo'lsa.
Kommutatorning foydaliligi, u o'z-o'zidan o'rganadigan qurilma ekanligiga bog'liq va agar ma'mur uni qo'shimcha funktsiyalar bilan yuklamasa, uni sozlashning hojati yo'q - siz shunchaki simi ulagichlarini kalit portlariga to'g'ri ulashingiz kerak, keyin u mustaqil ravishda ishlaydi va oldiga qo'yilgan vazifalarni samarali bajaradi. tarmoqning ish faoliyatini yaxshilash vazifasi.
Shunga o'xshash ma'lumotlar.
Yoqish
Yoqish (switch) - ma'lumotlarni uzatishning mumkin bo'lgan variantlaridan birini tanlaydigan qurilma.
Shakl 9.1 Switch 2000-ning paydo bo'lishi
Aloqa tarmog'ida kommutatsiya shaffoflik xususiyatiga ega bo'lgan o'rni uzatish tizimidir (ma'lumotlarni uzatish yoki protokollarni konvertatsiya qilish uchun mo'ljallangan tizim) (ya'ni, bu erda kommutatsiya ma'lumotlarni qayta ishlashsiz amalga oshiriladi). Kommutatorda tamponlar mavjud emas va ma'lumotlar to'plana olmaydi. Shuning uchun, kalitdan foydalanganda ulangan ma'lumot uzatish kanallarida signal uzatish tezligi bir xil bo'lishi kerak. Kommutator tomonidan amalga oshiriladigan kanal jarayonlari maxsus integral mikrosxemalar tomonidan amalga oshiriladi. Boshqa o'rni tizimlaridan farqli o'laroq, dasturiy ta'minot odatda bu erda ishlatilmaydi.
Shakl 9.2 kommutator tuzilishi
Dastlab, kalitlar faqat hududiy tarmoqlarda ishlatilgan. Keyin ular mahalliy tarmoqlarda paydo bo'ldi, masalan, xususiy ofis kalitlari. Keyinchalik almashtirilgan LANlar paydo bo'ldi. LAN kalitlari ularning yadrosiga aylandi.
Kommutator serverlarni klasterga ulashi va bir nechta ishchi guruhlarga qo'shilishi uchun asos bo'lib xizmat qilishi mumkin. U ma'lumot paketlarini LAN tugunlari o'rtasida yo'naltiradi. Har bir o'zgartirilgan segment ma'lumot kanaliga raqobatsiz kirish huquqini beradi va faqat uning segmentiga yo'naltirilgan trafikni ko'radi. Kommutator har bir portni boshqa portlardan (umumiy markazdan farqli o'laroq) raqobatsiz, maksimal ulanishni ta'minlashi kerak. Odatda, kalitlarda bitta yoki ikkita yuqori tezlikda ulanish nuqtalari, shuningdek boshqarishning yaxshi vositalari mavjud. Routerni kalit bilan almashtirishingiz mumkin, unga statsionar yo'riqnoma qo'shishingiz yoki kalitni bir nechta uyalarni ulash uchun asos sifatida ishlatishingiz mumkin. Kommutator ishchi guruhi LAN kontsentratorlari va yuklangan fayl serverlari o'rtasida trafikni yo'naltirish uchun juda yaxshi qurilma bo'lib xizmat qilishi mumkin.
LAN kaliti (mahalliy tarmoq ulanishi) - bitta yoki bir guruh mahalliy tarmoqlar segmentlarining o'zaro ta'sirini ta'minlaydigan qurilma.
Mahalliy tarmoq kommutatori, odatiy kommutator kabi, unga ulangan mahalliy tarmoqlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirni ta'minlaydi (9.8-rasm). Ammo bundan tashqari, mahalliy tarmoqning har xil segmentlari ulangan bo'lsa, interfeysni konversiyalashni amalga oshiradi. Ko'pincha bu Ethernet tarmoqlari, IBM ring tarmoqlari, optik tolali taqsimlangan ma'lumotlar interfeysi tarmoqlari.
Shakl 9.1. Mahalliy tarmoqlarni kalitlarga ulash sxemasi
LAN kaliti tomonidan bajariladigan funktsiyalar ro'yxati quyidagilarni o'z ichiga oladi:
Kommutatsiya qilishni ta'minlash;
Yo'nalish vositalarining mavjudligi;
Tarmoqlarni boshqarishning oddiy protokolini qo'llab-quvvatlash;
Ko'prik yoki yo'riqchini taqlid qilish;
Virtual tarmoqlarni tashkil qilish;
Ma'lumotlar bloklarining yuqori tezlikda o'rni.
