Коммутация

1.

Коммутация
Институт Информационных Технологий
Челябинский Государственный Университет

2.

Стандарты IEEE 802.3
Некоторые стандарты Ethernet:
• 802.3i – Ethernet:10 Мб/c по витой паре
• 802.3u – Fast Ethernet: 100 Мбит/с, автосогласование
• 802.3ab – Gigabit Ethernet: 1 Гбит/с по витой паре
• 802.3bz – 2.5 Gigabit, 5 Gigabit Ethernet по витой паре
• 802.3z – Gigabit Ethernet: 1 Гбит/с через волоконно-оптический кабель
• 802.3ae – 10 Gigabit Ethernet: 10 Гбит/с через волоконно-оптический кабель
Порты сетевых устройств обычно поддерживают несколько стандартов на выбор

3.

Физические стандарты IEEE 802.3
Некоторые физические стандарты
Ethernet
10Base-T, 10BASE-F
100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX
1000BASE-T, 1000BASE-X
2.5GBASE-T, 5GBASE-T
10GBASE-T, 10GBase-X
25GBASE-T, 25GBASE-X
40GBASE-T, 40GBase-X

4.

Режим дуплекса
host
Switch
host
Полудуплекс — режим, при котором передача ведётся в
обоих направлениях, но с разделением по времени (в
каждый момент времени передача ведётся только в
одном направлении). Включен механизм CSMA/CD
Hub
Полный дуплекс предусматривает одновременную
двустороннюю передачу информации. Может
использоваться только на участках без коллизий.
Механизм CSMA/CD отключен.
Только полудуплекс
Полный дуплекс или полудуплекс
host
host

5.

Auto-Negotiation
Приоритет режимов:
40GBASE-T полный дуплекс
25GBASE-T полный дуплекс
10GBASE-T полный дуплекс
5GBASE-T полный дуплекс
2.5GBASE-T полный дуплекс
1000BASE-T полный дуплекс
1000BASE-T полудуплекс
100BASE-T2 полный дуплекс
100BASE-TX полный дуплекс
100BASE-T2 полудуплекс
100BASE-T4 полудуплекс
100BASE-TX полудуплекс
10BASE-T полный дуплекс
10BASE-T полудуплекс
Автосогласование (Auto-negotiation) – механизм,
используемый в Ethernet при передаче данных по витой паре
Два подключенных устройства выбирают общие параметры
передачи, такие как скорость и дуплексный режим.

6.

Auto MDI-X
Поддержка Auto MDI-X означает, что интерфейс сам определяет, какие пары в кабеле
работают на прием, а какие на передачу и может работать с любым кабелем, обычным или
перекрестным.
Достаточно, чтобы Auto MDI-X поддерживал только один интерфейс из двух. Поддержка
Auto MDI-X является частью стандарта 1000Base-T и выше, кроме того, поддерживается
многими 100-Мбитными коммутаторами и маршрутизаторами, может поддерживаться
сетевыми картами на 100 Мбит/с.

7.

Таблица адресов
Коммутатор (switch) хранит в своей памяти
таблицу адресов, которая содержит
host
host
соответствие номера физического порта и
00.00.00.00.00.FF 00.00.00.00.00.FA
MAC-адреса
1
2
Switch
3
4
MAC
PORT
00.00.00.00.00.FF
1
Таблица адресов используется для
00.00.00.00.00.FA
2
принятия решения о том, на какой порт
00.00.00.00.00.FB
4
отправить фрейм
Коммутатор динамически(автоматически) формирует
таблицу адресов для всех устройств, которые проявляют
host
host
00.00.00.00.00.FC 00.00.00.00.00.FB
активность (отправляют фреймы со своим MAC-адресом
в поле источника)

8.

Таблица адресов
ШАГ 1
host1
host2
00.00.00.00.00.FF 00.00.00.00.00.FA
1
2
MAC
Switch
3
host3
4
host4
00.00.00.00.00.FC 00.00.00.00.00.FB
PORT
Коммутатор только что был включен.
Таблица адресов пуста.

9.

Таблица адресов
ШАГ 2
host1
Destination
Source
Address
Address
00.00.00.00.00.FB 00.00.00.00.00.FF
host2
00.00.00.00.00.FF 00.00.00.00.00.FA
1
2
Switch
3
MAC
00.00.00.00.00.FF
4
PORT
1
Коммутатор получает фрейм на
порту 1.
Коммутатор вносит MAC-адрес
источника в таблицу адресов
host3
host4
00.00.00.00.00.FC 00.00.00.00.00.FB

10.

Таблица адресов
ШАГ 3
host1
Destination
Source
Address
Address
00.00.00.00.00.FB 00.00.00.00.00.FF
host2
00.00.00.00.00.FF 00.00.00.00.00.FA
1
2
Switch
3
MAC
00.00.00.00.00.FF
4
PORT
1
Коммутатор анализирует MAC-адрес
назначения. В таблице адресов его
нет. Поэтому фрейм отправляется на
все порты.
host3
host4
00.00.00.00.00.FC 00.00.00.00.00.FB

11.

Таблица адресов
ШАГ 4
host1
Destination
Source
Address
Address
00.00.00.00.00.FF 00.00.00.00.00.FB
host2
00.00.00.00.00.FF 00.00.00.00.00.FA
1
2
Switch
3
4
MAC
PORT
00.00.00.00.00.FF
1
00.00.00.00.00.FB
4
Коммутатор получает фрейм на
порту 4.
Коммутатор вносит MAC-адрес
источника в таблицу адресов
host3
host4
00.00.00.00.00.FC 00.00.00.00.00.FB

12.

Таблица адресов
ШАГ 5
host1
Destination
Source
Address
Address
00.00.00.00.00.FF 00.00.00.00.00.FB
host2
00.00.00.00.00.FF 00.00.00.00.00.FA
1
2
Switch
3
4
MAC
PORT
00.00.00.00.00.FF
1
00.00.00.00.00.FB
4
Коммутатор анализирует MAC-адрес
назначения. В соответствии с
таблицей адресов фрейм
отправляется на 1 порт.
host3
host4
00.00.00.00.00.FC 00.00.00.00.00.FB

13.

Методы коммутации
Коммутация с промежуточным
хранением (store-and-forward)
коммутатор, прежде чем передать
кадр, полностью копирует его в
буфер и производит проверку на
наличие ошибок. Если кадр
содержит ошибки, то он
отбрасывается
Коммутация без буферизации
(cut-through)
теоретически коммутатор
копирует в буфер только МАСадрес назначения (первые 6 байт
после преамбулы) и сразу
начинает передавать кадр, не
дожидаясь его полного приема.
На практике сначала принимается
определенное количество байт

14.

Конструктивное исполнение коммутаторов
Настольные коммутаторы (Desktop switch)

15.

Конструктивное исполнение коммутаторов
SFP (Small Form-factor Pluggable)
Автономные коммутаторы, монтируемые в телекоммуникационную
стойку (Rack mounted switch)

16.

Конструктивное исполнение коммутаторов
Коммутаторы на основе шасси (Chassis switch)

17.

Физическое стекирование коммутаторов
Физическое стекирование –
объединение нескольких
коммутаторов в одно логическое
устройство. Объединенные в
стек коммутаторы имеют общие
таблицы коммутации