Начальные сведения о коммутации в локальных сетях

Коммутация представляет собой технологию, которая уменьшает нагрузку в локальной сети путем уменьшения количества передаваемых данных и увеличения полосы пропускания. В настоящее время в локальных сетях LAN концентраторы часто заменяются коммутаторами (switch), которые могут работать в уже существующей кабельной инфраструктуре и, таким образом, их установка не нарушает сложившегося характера работы сети. Для уменьшения количества коллизий и расширения полосы пропускания LAN коммутаторы используют микросегментацию. Коммутаторы LAN также поддерживают такие функции как дуплексная коммуникация и одновременные сеансы связи между несколькими устройствами. Дуплексная коммуникация позволяет двум устройствам одновременно получать друг от друга данные и посылать их. Фактически использование полного дуплекса удваивает пропускную способность сети LAN. В дуплексной коммутируемой LAN отсутствуют коллизии.

При пересылке данных через коммутатор возможны три режима коммутации- с промежуточным хранением (store-and-forward), сквозной (cut through) и коммутация без фрагментации (fragment-free switching). Под латентностью или задержкой (latency или delay) понимается время прохождения пакета через коммутатор. Латентность каждого режима зависит от того, каким образом коммутатор обрабатывает и пересылает поступающие фреймы. Более быстрый режим коммутации уменьшает латентность коммутатора. Для выполнения функций коммутации коммутаторы и мосты LAN, функционирующие на 2-м уровне эталонной модели OSI, пересылают фреймы на основе МАС-адресов сетевых устройств. Если МАС-адрес 2-го уровня неизвестен, то устройство осуществляет лавинную рассылку, пытаясь таким путем достичь пункта назначения фрейма. Коммутаторы и мосты LAN также пересылают все широковещательные пакеты. Это может привести к лавинному шторму, т.е. ситуации когда фреймы бесконечно циркулируют по образующимся в сети петлям. Для предотвращения петель используется протокол связующего дерева (Spanning Tree Protocol). Этот протокол представляет собой технологию, которая позволяет коммутаторам обмениваться друг с другом информацией и, таким образом, обнаруживать в сети петли. Протокол связующего дерева допускает существование в сети избыточных маршрутов, которые рассматриваются как резервные, однако для предотвращения петель временно отключает некоторые порты коммутаторов.