Коммутаторы и коллизионные домены

Главным недостатком сетей Ethernet/802.3 является то, что в них часто возникают коллизии. Они являются результатом попытки двух станций одновременно передавать фреймы. Особенно часто коллизии возникают в ныне устаревших реализациях сетей Ethernet: в топологии с общей шиной и при использовании концентраторов. При возникновении коллизий передаваемые фреймы повреждаются или уничтожаются. Согласно используемому в спецификации Ethernet/802.3 методу множественного доступа с обнаружением коллизий (carrier sense multiple access collision detect — CSMA/ CD) в случае возникновения коллизии передающие станции прекращают передачу на некоторый случайно выбираемый промежуток времени. Как показано на рис. 7.15, коллизии понижают эффективность работы сети.

Под коллизионным доменом понимается область сети в, которой формируются и сталкиваются фреймы. Как показано на рис. 7.16, любая среда передачи, которая совместно используется несколькими устройствами, является коллизионным доменом. При подсоединении рабочей станции к порту коммутатора последний создает выделенное для этой станции соединение. Это соединение рассматривается как индивидуальный коллизионный домен. Например, если к каждому порту 12-портового коммутатора подсоединено отдельное устройство, то создаются 12 коллизионных доменов.

Коммутатор строит свою таблицу коммутации путем изучения МАС-адресов 2-го уровня устройств, подсоединенных ко всем портам коммутатора. Если двум устройствам требуется установить связь друг с другом, то коммутатор просматривает таблицу коммутации и устанавливает виртуальное соединение между соответствующими портами. Это соединение называется виртуальным по той причине, что оно существует только в случае необходимости. Если оно больше не требуется, то происходит его отключение.

Это, в свою очередь, создает микросегмент. Микросегмент ведет себя так, как если бы сеть имела только две рабочих станции: одну передающую данные, а другую получающую их. Это позволяет в максимальной степени использовать доступную полосу пропускания. Таким образом, коммутаторы уменьшают количество коллизий в сети и увеличивают полосу пропускания в сетевых сегментах, поскольку они обеспечивают выделенную полосу пропускания каждому сетевому сегменту.