Domeny kolizyjne, a rozgłoszeniowe Port Switching HUB

Domeny kolizyjne, a rozgłoszeniowe Port Switching HUB

Domeny kolizyjne, a rozgłoszeniowe
Port Switching HUB
Port switching HUB to
koncentrator z portami
statycznie
przypisywanymi,
przełączanymi do grup
W połączeniu z łączeniem
w stos pozwala tworzyć
elastyczne grupy robocze
Łączenie w stos zmniejsza
liczbę koncentratorów na
drodze ramek
•SuperStack II PS Hub 40 12 ports 3C16405
•SuperStack II PS Hub 40 24 ports 3C16406
•SuperStack II PS Hub 50 24 ports 3C16450
1
Minimalne opóźnienie w switchu, moście
•Przykład dla szybkości 100 MB/s
Opóźnienie w transmisji A => B
Składniki opóźnienia:
Czas transmisji ( zależny od rozmiaru danych )
Czas propagacji ( zależny od szybkości fali i długości linii )
Czas kolejkowania ( zależny od obciążenia ruchem )
2
Liczba przełączników w szeregu??
Nie jest ograniczona, ale:
 wymaga uwagi ze względu na STP timery
 timery 2 s Hello i średnica 7 ( max mostów liczba na ścieżce )
 jeśli średnica dia>7, to trzeba poprawić
jeśli średnica dia<7, to można poprawić, ulepszyć
Understanding and Tuning Spanning Tree Protocol
Timers Cisco Document ID: 19120
Dia =5
Dia =5
C-A-C-B-E
F-E-B-A-C
rodzina przełączników CISCO
3
Zastosowanie przełączników Cisco
Konstrukcja przełączników
4
Elementy konstrukcyjne i ich przeznaczenie
ASIC - Application Specific Integrated Circuit
Zaleta wysoka wydajność
Wady wąska specjalizacja, długi czas produkcji
Funkcje stałe, typowe (bez konfiguracji)
Zastosowanie - w obsłudze portów
Buforowanie, odbiór i ekspedycja
QoS obsługa kolejek, znakowanie VLAN, agregacja
Ruch broadcast, ograniczanie ruchu
Zastosowanie - w przełączaniu
 przełączanie L2 i L3
 Powielanie mulicastów/ broadcastów
 Kontrola dostępu
Elementy konstrukcyjne i ich przeznaczenie
Procesory
Obsługa procesów powolnych i zmiennych
Ogranizacja pracy całości
Profilowanie funkcji ASIC
STP, rapid STP 802.1D, 802.1W
ARP, HSRP, DHCP,
Zarządzanie, zapis operacji (logi)
 802.1x
Protokoły rutowania
Zaciera się granica pomiędzy przełącznikiem L2, a
ruterem L3
Historycznie urządzenie bruter (bridge/ruter)
5
Elementy konstrukcyjne i ich przeznaczenie
 Matryca przełączająca (Switch Fabric), przełączanie strumieni danych pomiędzy
portami przełącznika ( pomiędzy ASIC portów )
 Przełączniki, matryce mają:
 Ograniczona wydajność liczoną w GB/s
 Ograniczona wydajność liczona w pps („packets” per second)
 Nie blokujące == wydajność jest nie miejsza niż N portów * max szybkość
 blokujące == mogą połączyć mniejszą liczbę strumieni jednocześnie
Matryca przełączająca - hierarchiczna
Przy budowie modułowej
przełącznika jest inna szybkość
w przełączaniu między portami
modułu i inna między modułami
Trzy architektury hierarchii:
 współdzielona pamięć
( wspólny bufor )
 magistrala/pierścień
( wspólna magistrala )
 przełącznica, crossbar
( wiele ścieżek jednocześnie )
6
Matryce umieszczają dane we
współdzielonej pamięci
Shared Memory Switch
Wszystkie przychodzące pakiety/ramki są pakowane do
wspólnej pamięci
Obróbka dotyczy jednego pakietu w czasie
Pamięć zwykle jest dwuportowa
Wtedy jeden IN ieden OUT
Aby przełącznik był nieblokujacy centralny sterownik
musi być bardzo szybki (co najmniej 2 x N szybkości
portów)
Input
Ports
Dual
Ported
Memory
Output
Ports
7
Matryce dzielą szynę, tworzą pierścień
SHARED-MEDIUM (BUS)
PACKET SWITCH
P/S
FIFO
P/S
OUTPUT 1
...
AF
FIFO
P/S
...
OUTPUT 2
AF
...
S/P
FIFO
...
INPUT N
S/P
TIME DIVISION BUS
...
INPUT 2
AF
S/P
...
INPUT 1
OUTPUT N
8
Działanie magistrali
Wszystkie przychodzące pakiety/ramki są
przechodzą przez wspólną magistralę
Kolejki są w modułach wejściowych i
wyściowych
Po jednym pakiecie w danej chwili przechodzi
z IN do OUT
Magistrala musi być bardzo szybka
(co najmniej 2 x N szybkości portów)
Przełącznica - Crossbar
9
4 x 4 Crossbar Switch
A1
A2
A3
A4
B1
B2
B3
B4
4 x 4 Crossbar Switch
A1
A1
A2
A2
A3
A3
A4
A4
B1
B2
B3
B4
B1
B2
B3
B4
•Pomiędzy modułami wejściowymi a wyjściowymi może jednocześnie
powstać wiele ścieżek równoległych
•Moduły mają także własne kolejki
•Często kilka kolejek
10
HoLB Head of Line Blocking
Cisco 12000 Series Internet Router
Wiele pakietów zmierza do jednego portu wyjściowego (A)
Pakiet do B czeka choć nie musi, bo B jest wolny
Virtual Output Queue + Crossbar switch eliminuje problem
Przykłady szybkości
Cisco 12016/12416 Internet Routers
Dziś dostępne są dwie opcje do Cisco 12016:
 2.5 Gbps switch fabric (80 Gbps switching system bandwidth)
– w ruterze Cisco 12016 z 16-toma kartami, każda 2 x 2.5
Gbps (full duplex), pasmo przełączania w systemie jest
16 x 5 Gbps = 80 Gbps.
(stara matryca switch fabric nazywana jest 80-Gbps).
 10 Gbps switch fabric (320 Gbps switching system bandwidth)
- w ruterze Cisco 12016 z 16-toma kartami, każda 2 x 10 Gbps
(full duplex), pasmo przełączania w systemie jest
16 x 20 Gbps = 320 Gbps.
(nowa matryca switch fabric nazywana jest 320 Gbps ).
11
Zastosowanie GBE jako połączenia
punktów centralnych
Zastosowanie GBE jako połączenia do
serwerów
12