Os conmutadores ou switches
De Wiki do Pazo da Mercé
Índice |
Funcionamento dos switches
Un conmutador é outro dispositivo que permite a conexión de redes a nivel de enlace de datos. A diferencia dos pontes, os conmutadores só permiten conectar segmentos que utilizan os mesmos protocolos a nivel de enlace e físico. Por iso, os conmutadores son aparentemente moi parecidos ós concentradores ou hubs na súa función, pero presentan unha serie de diferencias no seu funcionamento.
Na seguinte figura vemos o proceso de transmisión dunha trama do equipo D ao equipo C.
A conexión de equipos por medio dun hub ten as seguintes características:
- Cando transmite un equipo o hub inunda a rede molestando aos demais salvo ao receptor real.
- Colisións: cando dous ou máis equipos transmiten ó mesmo tempo as tramas van colisionar, pois por un mesmo porto enviaranse varias tramas simultaneamente.
- Fácil roubo de información, pois todos están recibindo canto pasa polo hub.
- Se no proceso de envío se modificou algún bit da trama o hub non o pode detectar pois non é capaz de interpretar campos de información.
Sen embargo, o switch traballa no nivel de enlace, e polo tanto entende as tramas, está interesado nas direccións MAC orixe e destino e no CRC. No seu funcionamento, de forma similar aos bridges, os switches manteñen unha táboa de MACs co formato:
MAC Porto Tempo P 1 10:00:12 B 3 10:00:13 D 5 10:00:27 A 2 10:01:05
O algoritmo de aprendizaxe para cubrir a táboa de MAC é tamén similar á da ponte:
1.- Cando chega unha trama, garda na táboa de MACs: porto de entrada, dirección MAC de quen a envía e o hora á que chegou.
2.- Mira o campo de destino da trama e consulta a táboa para saber porque porto está alcanzable esa dirección MAC. Se non existe esa MAC entón inunda, se existe envía polo porto axeitado.
3.- Borra as entradas da táboa cunha antigüidade superior a X segundos.
Por tanto a mesma transmisión do equipo D ao C a través do switch sería:
Nesta animación poden verse as diferencias entre o hub e o switch.
Características da conexión mediante switches
As características da conexión de equipos mediante o switch son:
- Cando un equipo transmite, o switch recibe a trama e reenvía polo porto axeitado, salvo que non estea o destino na táboa.
- Colisións: o switch almacena nunha memoria as tramas que chegan e logo as procesa. Dous hosts poderían estar enviando a outros dous sen molestarse. Dise así que o switch reduce o dominio de colisión, que son os nodos cos que colisiona un equipo cando transmite a través da rede.
- O roubo de información é máis complicado.
- O switch pode calcular o CRC da trama e comparalo co que ven na propia trama, se non coinciden descarta a trama.
- Débese prestar atención a que non existan enlaces redundantes entre switches que creen bucles (ciclos) de tráfico, xa que as tramas de difusión serán reenviadas infinitamente e colapsarán a rede. O protocolo spanning tree permite evitar este problema.
Clasificación dos switches
Podemos clasificar os switches, en primeiro lugar, dependendo do método de reenvío dos paquetes recibidos:
- Store-and-Forward: O switch garda cada paquete nun buffer antes de encaminalo cara o porto de saída, para así calcular o CRC e medir o tamaño do paquete. Se o CRC falla, ou o tamaño é moi pequeno ou moi grande (unha trama Ethernet ten entre 64 e 1518 bytes) o paquete é descartado.
Este método asegura operacións sen erro e aumenta a fiabilidade da rede. Pero o tempo utilizado para gardar e comprobar cada paquete engade un tempo de demora importante ao procesamento dos paquetes.
- Cut-Through: O switch minimiza esta demora lendo só os 6 primeiros bytes de datos do paquete, que conteñen a dirección de destino, e inmediatamente encamina o paquete. Desta forma, non detecta paquetes corruptos causados por colisións (chamados runts), nin erros de CRC.
- Fragment free: É unha variante do método anterior no que o switch le os primeiros 64 bytes de cada paquete, asegurando que o paquete teña polo menos o tamaño mínimo, e evitando o encamiñamento de runts pola rede.
- Adaptative Cut-Through: Estes switches poden activar calquera dos tres métodos en función do número de paquetes co erro que pasan polos portos. Cando o número de tramas corruptas alcanza un certo nivel, o switch pode cambiar do modo cut-through a store-and-forward, volvendo ao modo anterior cando a rede se normalice.
Tamén podemos clasificalos en función das capacidades de configuración:
- Switches non xestionables: Estes switches non ofrecen ningunha interfaz de configuración.
- Switches xestionables: Estes switches proporcionan un ou varios modos ou interfaces para modificar o seu funcionamento; que pode ser por un porto serie, liña de comandos a través de telnet ou unha shell segura, ou a través dunha interfaz web á que se acceden con un navegador.
Equipos duais
Hai switchs Ethernet que poden adaptar distintas velocidades dos estándares Ethernet (Equipos duais), como no caso da figura:
- Un equipo que funcione a 10/100/1000 Mbps pódese conectar con calquera outro elemento.
- Un equipo que funcione a 10 Mbps pódese conectar a outro que vaia a 10 Mbps ou a 10/100 Mbps ou a 10/100/1000 Mbps.
- Dous equipos que poidan ir a 2 ou máis velocidades tratarán de ir á velocidade común máis alta.
Para soportar distintos estándares Ethernet, o switch debe operar en modo store-and-forward xa que só almacenando a trama temporalmente pode convertir o formato da mesma ou o método de sinalización.
