Архитектура коммутируемого Ethernet

Коммутатор представляет собой многопортовый мост, поэтому как и мост, он принимает поступающие пакеты, временно сохраняет их и затем передает на другой порт в соответствии с адресом получателя данного пакета. Коммутаторы можно использовать для соединения различных локальных сетей, для сегментации локальной сети, и для преодоления ограничений на диаметр сегмента. Последнее применение особенно важно для сетей FastEthernet, где диаметр сегмента не может превышать 205 м. для кабеля витой пары.

Коммутаторы используют концепцию «виртуального соединения» для организации временного соединения между отправителем и получателем. После передачи пакета виртуальное соединение разрывается. Коммутатор ведет таблицу, где запоминает, какие станции (MAC адреса) подключены к какому физическому порту. В коммутаторе передача данных между непересекающимися портами может происходить одновременно.

Архитектура коммутатора может определяться четырьмя основными факторами – типом портов, размерами буфера, механизмом продвижения пакетов и внутренней шиной.

Порты могут быть 10 и 100 мбит/с (а сейчас и 1Gb) и работать в полудуплексном и полнодуплексном режимах. Механизм продвижения пакетов может быть одним из трех: коммутация с промежуточной буферизацией, сквозная коммутация и гибридная коммутация. В первом случае пакет полностью сохраняется в буфере, прежде чем быть переданным далее, поэтому данных метод вносит наибольшую задержку, но и не позволяет ошибочным пакетам выходить за пределы сегмента. Во втором случае, считав адрес получателя, коммутатор сразу же передает кадр дальше. Как нетрудно понять, он обладает прямо противоположными достоинствами и недостатками – малой задержкой и отсутствием адекватной проверки кадров. В третьем случае коммутатор считывает первый байты пакета, прежде чем передать его дальше. Т.о. он действует как коммутатор с промежуточной буферизацией по отношению к коротким кадрам и как коммутатор со сквозной коммутацией по отношению к длинным кадрам.

Полнодуплексный Ethernet. Каждая станция может одновременно либо прием либо передачу для Ethernet с разделяемой средой передачи. Четырехпарная проводка открыла принципиальную возможность для передачи и приема по отдельным путям. В случае, когда к каждому порту коммутатора подключен только один узел, конкуренция за доступ к среде передачи отсутствует, поэтому никаких коллизий быть не может, соответственно схемы множественного доступа больше не нужны.

Коммутация стала столь популярной благодаря способности увеличить доступную каждому узлу реальную пропускную способность. В результате без изменения базовой технологии и существенной перестройки топологии сети компании смогли расчистить заторы трафика и расширить узкие места. Кроме того она позволяет увеличить протяженность сети. Особенно это обстоятельство ценно в случае с FaseEthernet – например постредством установки моста между двумя концентраторами, расстояние между конечными станциями может быть увеличено до 400 метров.