De meeste mensen denken dat een netwerkswitch slechts een zwarte doos is met lampjes die knipperen wanneer gegevens worden verplaatst. Dat is het niet. De manier waarop een switch daadwerkelijk met die gegevens omgaat, hangt volledig af van het interne hardwareontwerp. Dit verschil zie je aan de buitenkant niet. Het maakt alleen uit wanneer uw netwerk enorme hoeveelheden verkeer moet verplaatsen zonder pakketten te laten vallen.
Er zijn drie belangrijke manieren waarop deze apparaten worden gebouwd. Elke haven heeft een andere manier om het verkeer dat de havens binnenkomt en verlaat, af te handelen. Als u ze begrijpt, kunt u erachter komen waarom de ene schakelaar pittig aanvoelt, terwijl de andere stikt onder belasting.
Wisselen van gedeeld geheugen
Dit is de eenvoudigste architectuur om te begrijpen. Zie het als een postkantoor met één sorteerruimte.
In een gedeelde geheugenschakelaar wordt elk pakket dat een poort binnenkomt onmiddellijk gekopieerd naar een gemeenschappelijke geheugenbuffer. Alle poorten delen dezelfde opslagpool. De switch leest het bestemmingsadres in het pakket en stuurt dit vervolgens naar de juiste uitvoerpoort van die gedeelde pool.
Het is efficiënt omdat het geheugen wordt gedeeld. Als de ene poort bezet is en de andere inactief, kan het geheugen nog steeds worden gebruikt. Maar er is een addertje onder het gras. Als het binnenkomende verkeer de capaciteit van het geheugen overschrijdt, ontstaat er congestie. Elke haven vecht voor dezelfde ruimte. Dit ontwerp is gebruikelijk bij kleinere of middenklasse switches waarbij de kosten belangrijker zijn dan de extreme doorvoer.
De belangrijkste conclusie: gedeeld geheugen gebruikt één enkele buffer voor alle poorten. Het is kosteneffectief, maar kan een knelpunt vormen als te veel poorten tegelijk gegevens verzenden.
Matrixschakeling
Matrixschakelaars werken anders. In plaats van een gedeeld zwembad gebruiken ze een intern netwerk.
Stel je een kruispunt voor. De ingangspoorten lopen verticaal. De uitgangspoorten lopen horizontaal. Waar ze elkaar kruisen, is er een verbindingspunt. Wanneer een pakket arriveert, controleert de switch het MAC-adres aan de hand van de opzoektabel. Het vindt de juiste uitvoerpoort en sluit vervolgens het specifieke circuit op het elektriciteitsnet waar de invoer- en uitvoerlijnen elkaar kruisen.
Hierdoor ontstaat een speciaal pad voor die specifieke gegevensstroom. Het is alsof je een privétunnel hebt voor dat pakket. Er kunnen meerdere transfers tegelijkertijd plaatsvinden, zolang ze niet met elkaar botsen op de grid. Deze architectuur ondersteunt hogere snelheden en lagere latentie omdat de verbinding direct is.
Het bouwen van een matrix wordt echter snel duur. Naarmate u meer poorten toevoegt, groeit het aantal snijpunten exponentieel. De fysieke hardware die nodig is om al die verbindingen te beheren, wordt complex en kostbaar. Je vindt dit vooral in hoogwaardige bedrijfsapparatuur waarbij over de prestaties niet kan worden onderhandeld.
Busarchitectuurschakelaars
Busarchitectuur is een vreemde eend in de bijt. Het maakt geen gebruik van een raster of een gedeelde geheugenpool in de traditionele zin van het woord.
Hier delen alle poorten een gemeenschappelijk intern transmissiepad, ook wel de bus genoemd. De toegang tot deze bus wordt geregeld met behulp van Time Division Multiple Access (TDMA). Zie het als een snelweg met één rijstrook en strikte verkeerslichten. Er mag slechts één auto tegelijk op de weg zijn.
Elke poort heeft nog steeds zijn eigen speciale geheugenbuffer. Een ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) zorgt voor het zware werk van het bepalen wie de bus mag gebruiken en wanneer. Het pakket zit in de buffer van zijn poort totdat de ASIC toegang verleent tot de gemeenschappelijke bus. Eenmaal in de bus reist deze naar de buffer van de bestemmingshaven.
Dit ontwerp is ouder. Het komt minder vaak voor in moderne hogesnelheidsnetwerken omdat de bus een knelpunt wordt. Er kan slechts één overdracht plaatsvinden
