Дополнительные функции коммутаторов

Коммутатор представляет собой сложное устройство, имеющее один или несколько процессорных модулей и, естественно, может выполнять, помимо основной задачи по передаче кадров из порта в порт, некоторые дополнительные функции. К ним относятся:

Трансляция протоколов канального уровня;

Поддержка протокола Spanning Tree;

Фильтрация кадров;

Использование различных классов сервиса;

Поддержка виртуальных сетей.

Коммутаторы могут выполнять трансляции одного протокола канального уровня в другой, например, Ethernet в FDDI, Fast Ethernet в Token Ring и т.д.

Протокол STP (Spanning Tree Protocol – протокол остовного дерева) разработан для устранения логических и физических петель из сетей, построенных на базе мостов, поскольку все базовые функции коммутатора работают только при их полном отсутствии. Протокол также предусматривает возможность автоматической переконфигурации сетевой топологии в случае обрывов линий или возникновения аппаратных ошибок. Применение протокола STP в корпоративных сетях позволяет создавать большие и сложные сети на коммутаторах (их называют плоскими сетями), на опасаясь широковещательного шторма. Кроме того, реализуется только один путь передачи данных между любыми двумя точками, что

Гарантирует доставку любых данных в том порядке, в котором они были посланы;

Предотвращает размножение широковещательных пакетов;

Устраняет их бесконечную циркуляцию;

Запрещает распространение пакетов с неизвестным адресом назначения.

Протокол STP используется, главным образом в сетях, где основным требованием является надежность передачи данных.

Многие коммутаторы наряду со стандартной фильтрацией в соответствии с адресной таблицей позволяют администраторам задавать дополнительные условия фильтрации кадров. Пользовательские фильтры предназначены для создания дополнительных барьеров, которые ограничивают доступ определенных пользователей к некоторым сервисам сети.

Использование классов сервиса позволяет администратору назначить различным типам кадров приоритеты их обработки. При этом коммутатор поддерживает несколько очередей необработанных кадров, а сами очереди могут иметь различные приоритеты. Так как не все протоколы канального уровня поддерживают механизм определения приоритета кадра, разработан метод приписывания приоритетов портам коммутатора. При таком подходе коммутатор помещает кадр в очередь с определенным приоритетом в зависимости от того, через какой порт поступил этот кадр. Более гибким является назначение приоритетов МАС-адресам узлов.

Коммутатор позволяет локализовать потоки информации в сети и управлять ими, то есть создавать и поддерживать особые условия фильтрации. Одним из очень популярных видов специальных фильтров являются фильтры, создающие виртуальные сети. Виртуальной сетью (в данном контексте) называется группа узлов в сети, трафик которой, в том числе и широковещательный, полностью изолирован от других узлов сети.

Внутри виртуальной сети кадры передаются по технологии коммутации, а для передачи кадров между виртуальными сетями могут применяться маршрутизаторы. При использовании виртуальных сетей с коммутаторами одновременно решаются две задачи:

Повышение производительности виртуальной сети, так как коммутатор передает кадры только узлу назначения (это возможно, если узлы подключаются непосредственно к портам коммутатора);

Изоляция виртуальных сетей друг от друга для управления правами доступа пользователей и создания защитных барьеров на пути широковещательных “штормов”.

При всем разнообразии структурных схем сетей, построенных на основе коммутаторов, в них используются всего две базовые схемы: стянутая в точку магистраль и распределенная магистраль.

Стянутая в точку магистраль получила свое название из-за того, что внутренняя магистраль коммутатора объединяет все компоненты такой сети. Преимущество такой схемы – высокая производительность внутренней магистрали (до нескольких Гбит/с). Еще одним достоинством такой схемы является ее независимость от протоколов сетевого уровня эталонной модели OSI.

При необходимости распространения сети по большой территории можно воспользоваться другой базовой схемой – сетью с распределенной магистралью. Примером служит двойное кольцо FDDI, к которому подключены коммутаторы рабочих групп. Сеть с распределенной магистралью упрощает связь между рабочими группами, сокращает стоимость кабельной системы и допускает разнесение узлов на большие расстояния. Недостатком является существенно меньшая скорость по сравнению с сетью со стянутой в точку магистралью.

По конструктивному исполнению коммутаторы делятся на три группы:

Автономные коммутаторы с фиксированным количеством портов;

Модульные коммутаторы на основе шасси;

Коммутаторы с фиксированным количеством портов, собираемые в стек.

Коммутаторы первой группы обычно предназначены для небольших рабочих групп.

Модульные коммутаторы на основе шасси чаще всего используются на магистрали сети. Модули такого коммутатора допускают замену блоков без выключения коммутатора.

Стековые коммутаторы представляют собой множество коммутаторов, которые могут работать автономно, так как выполнены в отдельных корпусах, но имеют специальный интерфейс (высокоскоростную шину), который позволяет объединить их в одну систему – единый коммутатор.