41. Коммутаторы локальной сети: способ организации высопроизводительной обработки кадров.

Предложенные фирмой Kalpano - 1990

Каждый из 8 портов 10 BaseT обслуж одним процессором пакета Ethernet (ЕРР).Системный модуль коммутат координир работу всех ЕРР, ведет общую адресную таблицу коммутатора и обеспеч управление коммутатором по протоколу SNMP.

Для передачи кадров использ комм. матрица, подобная тем кот испольх в мультипроцессорных системах. Она работает по приципу коммутации каналов и может обеспечит 8 одноврем внутренних скоростных каналов (в полудуплексном режиме) и 16 (в дуплексном режиме).

При поступлении кадра в к-либо порт ЕРР буферизирует лишь несколько первых байтов кадров для того, чтобы прочитать адрес назначения (МАС-адрес), затем принимает решение о передаче пакета не дожидаясь прихода оставшихся байт кадра. Для этого он просматривает свой собственный кэш, а если не находит там нужного адреса – обращается к системному модулю, который работает в многозадачном режиме параллельно обслуж запросы всех ЕРР.

Системный модуль произв просмотр общей адресной таблицы, кот он буферизирует в своем кэш для последующ использования. Все это время ЕРР продолжал буферизацию поступ в порт байтов кадра. Если кадр нужно отфильтровать, то процессор просто прекращает запись кадра в буфер, очищает буфер и ждет поступление нового кадра. Если кадр нужно передать в др порт, то процессор обращ к коммутац матрице с запросом на установление пути с соотв вых портом. Если вых порт свободен, то комм матрица немедленно инициализирует канал. Если порт занят, то кадр полностью буферизируется и ожидает освобождение вых порта. После того, как нужный путь установлен в него направляются буферизированные байты кадра, которые принимаются процессором выходного порта. Как только ЕРР порта получают доступ к среде, байты кадров сразу же начин передаваться в нужный сегмент.

Описательный способ передачи кадров без его полной буферизации наз «коммутация по лету» (on-the-fly) – представляет собой по сути конвейерную обработку кадра, когда частично совмещены во времени несколько этапов его передачи:

1. приём первых байт кадра процессором ЕРР

2. поиск адреса назначения в адресной таблице (в кэш процессора или в общей таблице модуля)

3. коммутация матрицы

4. приём оставшихся байт кадра процессором входного порта

5. приём байт кадра процессором выходного порта через коммутационную матрицу

6. получение доступа к среде процессором выходного порта

7. передача байт кадра процессором выходного порта в сеть.

42. Полнодуплексные протоколы локальных сетей.

При подключ сегментов, представл-щих собой разделяемую среду, порт коммутатора должен поддерживать полудуплексный режим, т.к. является одним из узлов этого сегмента. Однако когда к каждому пору подключ не сегмент, а только 1 комп, причем по 2-м по двум разделяемым линиям, то при этом есть возможность одноврем передачи по обеим направлениям без коллизии. Подлюч к коммут не сегментов, а отдельн компов наз микросегментация.

Порт может работать как в обычном полудуплексном режиме, так и в полнодуплексном.

В первом случаи порт коммутатора по-прежнему распознает коммутации. Доменом коммутаций в этом случае будет приемо-передатчики порта коммутатора и сетевого адаптера и соотв участки линии.

В полно дуплексном режиме одновременная передача данных передатчиком и приемником порта коммутатора и сетевого адаптера коллизией не считается. В данном режиме порты Ethernet могут передавать данные со скоростью 20 Мбит/с (по 10 Мбит/c в каждом направлении.)

Очевидно, что МАС – узлы взаимод устройств должны поддерживать этот спец режим При этом нужно просто отменить фиксацию и обработку коллизий в сетях семейства Ethernet. МАС – узел при этом уже не использ метод доступа, разраб для этой технологии. Поэтому при использ полнодуплексн версии протоколов происх некот сближение технологии. Для реализ полнодуплексных потоколов в мостах принципиальных ограничений нет.

Проблемы управления потоком данных при полнодуплексном режиме.

Недостатком полнодупл передачи явл потеря контроля за потоками кадров, кот ранее осущ методом доступа к среде. Это созд существ проблемы в работе коммутаторов, т.к. неупр потоки кадров, продвигающ к конкретному порту коммутатора, могут вызвать его многократную перегрузку.

При перходе на полнодупл режим узлу разреш оправл кадры в коммутатор всегда, когда ему это нужно. Коммутаторымогут сталкиваться с перегрузками не име. при этом никаких средств регулиров потока кадров.

1-2 Мбит/сек

2-3 Мбит/сек

3-2 Мбит/сек

4-5 Мбит/сек

5-4 Мбит/сек

Причины перегрузок обычно кроются в том, что пропускн способность порта ограничена и определ временными пар-ами протокола. Т.о. если вх трафик неравном распредел м/у вх портами коммутатора, то легко может возникнуть ситуация когда к одному из вых портов оправлен суммарный поток, превыш реальную пропускную способность порта. В такой ситуации буфер порта в течении некот времени переполнится и кадры начнут неизбежно теряться.

Управление потокам данных при полудуплексном режиме.

При работе порта в полудуплексном коммутатор не может изменить протокол и пользуется для управления потоком новыми командами, такими как приостановить передачу и возобновить передачу. Зато у коммутатора появляется возможность воздействовать на конечный узел с помощью механизма воздействия доступа к среде, кот конечный узел должен обрабатывать. Все эти приемы основаны на том, что конечные узлы строго соблюдают все параметры алгоритма доступа к среде, а порты коммуникатора – нет. Применяют 2 основных метода:

1 Метод обратного давления .Созд в состоит в создании искусственных коллизий в сегменте, которые слишком интенсивно посылают кадры в коммутатор. Для этого коммутаторы используют jam-последовательность, отправл на выход порта, подключ к сегменту к излишне интенсивным узлам.

2 Метод агрессивного поведения порта коммутатора. Осущ при захвате среды либо после окончания передачи очередного пакета либо после коллизии.

После окончании передачи очередного кадра порт-коммутатор вместо технологической паузы 9,6 мкс сделал паузу 10,1 мкс и сразу же начал передачу нового кадра, при этом конечные узлы данного сегмента не смогут захватить среду, т.к. они должны выдержать стандартную паузу (см рисунок).

Во втором случае в результате столкновения коммутатора и конечного узла была зафиксирована коллизия. Так как узел сделал паузу после коллизии =512 битовых интервалов, а коммутатор – 500 битовых интервалов. Очевидно, что в этом случаи конечный узел так же не может передать свой кадр.

Управление потоками данных при полнодуплексной работе.

802.3х- стандарт на управление потоком в полнодуплексных версиях Ethernet и Fast Ethernet Процедура подразумевает две команды: приостановить и возобновить передачу, кот направлены соседнему узлу.

Эти команды реализуются на уровне символов кодов физического уровня, напр, в кодах 4B/5B. Сетевой адаптер поддерж стандарт 802.3х, получивш команду приостановить передачу кадров, вплоть до команды возобновить команду.