Większość ludzi myśli o przełączniku sieciowym jak o czarnej skrzynce z migającymi lampkami w miarę przesyłania danych. To jest błędne. Sposób, w jaki przełącznik faktycznie przetwarza te dane, zależy całkowicie od jego wewnętrznej konstrukcji sprzętowej. Z zewnątrz nie zobaczysz tej różnicy. Ma to znaczenie tylko wtedy, gdy Twoja sieć musi przenosić ogromne ilości ruchu bez utraty pakietów.
Istnieją trzy główne sposoby budowania tych urządzeń. Każdy z nich inaczej obsługuje ruch do i z portów. Zrozumienie tych zasad pomoże Ci zrozumieć, dlaczego jeden przełącznik działa szybko, a inny dławi się pod obciążeniem.
Przełączanie pamięci współdzielonej
Jest to najłatwiejsza do zrozumienia architektura. Wyobraź sobie pocztę z jednym obszarem sortowania.
W przełączniku pamięci współdzielonej każdy pakiet docierający do dowolnego portu jest natychmiast kopiowany do bufora pamięci współdzielonej. Wszystkie porty korzystają z tej jednej puli pamięci. Przełącznik odczytuje adres docelowy w pakiecie, a następnie kieruje go do właściwego portu wyjściowego ze wspólnej puli.
Jest to wydajne, ponieważ pamięć jest współdzielona. Jeśli jeden port jest zajęty, a drugi wolny, pamięć może być nadal używana. Ale jest niuans. Jeśli ruch przychodzący przekracza pojemność pamięci, pojawia się zator. Każdy port konkuruje o tę samą przestrzeń. Architektura ta jest powszechna w małych i średnich przełącznikach, gdzie koszt jest ważniejszy niż ekstremalna przepustowość.
Kluczowy wniosek: pamięć współdzielona wykorzystuje jeden bufor dla wszystkich portów. Jest to ekonomiczne, ale może stać się wąskim gardłem, jeśli zbyt wiele portów wysyła dane w tym samym czasie.
Przełączanie matrycy
Przełączniki matrycowe działają inaczej. Zamiast wspólnej puli wykorzystują wewnętrzną siatkę.
Wyobraź sobie skrzyżowanie. Porty wejściowe biegną pionowo. Porty wyjściowe biegną poziomo. W miejscach ich przecięcia znajdują się punkty połączenia. Po nadejściu pakietu przełącznik sprawdza adres MAC w swojej tabeli przeglądowej. Znajduje właściwy port wyjściowy, a następnie zamyka określony obwód w sieci, w którym przecinają się linie wejściowe i wyjściowe.
Tworzy to dedykowaną ścieżkę dla tego konkretnego strumienia danych. To jakby mieć prywatny tunel dla tego pakietu. Wiele podań może nastąpić jednocześnie, o ile nie kolidują one w siatce. Ta architektura obsługuje wyższe prędkości i mniejsze opóźnienia, ponieważ połączenie jest bezpośrednie.
Jednak tworzenie macierzy szybko staje się kosztowne. W miarę dodawania portów liczba punktów przecięcia rośnie wykładniczo. Sprzęt fizyczny wymagany do zarządzania wszystkimi tymi połączeniami staje się skomplikowany i kosztowny. Znajdziesz to głównie w wysokiej klasy sprzęcie dla przedsiębiorstw, gdzie wydajność jest absolutnym wymogiem.
Przełączniki autobusowe
Architektura autobusowa jest wyjątkiem. Nie wykorzystuje siatki ani puli pamięci współdzielonej w tradycyjnym sensie.
W tym przypadku wszystkie porty korzystają ze wspólnej wewnętrznej ścieżki transmisji zwanej magistralą. Dostęp do tej magistrali jest kontrolowany za pomocą wielokrotnego dostępu z podziałem czasu (TDMA). Wyobraź sobie jednopasmową autostradę z rygorystycznymi sygnalizacjami świetlnymi. W danym momencie na drodze może znajdować się tylko jeden samochód.
Każdy port nadal ma swój własny, dedykowany bufor pamięci. Układ ASIC (układ scalony specyficzny dla aplikacji) wykonuje większość pracy polegającej na kontrolowaniu, kto i kiedy uzyskuje dostęp do magistrali. Pakiet pozostaje buforowany na swoim porcie do czasu, aż układ ASIC udzieli dostępu do wspólnej magistrali. Po wejściu do magistrali przemieszcza się do bufora portu docelowego.
Ten projekt jest przestarzały. Jest to mniej powszechne w nowoczesnych sieciach dużych prędkości, ponieważ autobus staje się wąskim gardłem. W jednym terminie może nastąpić tylko jeden transfer
