Типові схеми застосування комутаторів у локальних мережах Коммутатор або концентратор?

При побудові невеликих мереж, що становлять нижній рівень ієрархії корпоративної мережі, питання про застосування того чи іншого комунікаційного пристрою зводиться до питання про вибір між концентратором або комутатором.

При відповіді на це питання потрібно брати до уваги кілька чинників. Безумовно, важливе значення має вартість за порт, яку потрібно заплатити при виборі пристрою. З технічних міркувань в першу чергу потрібно прийняти до уваги існуючий розподіл трафіку між вузлами мережі. Крім того, потрібно враховувати перспективи розвитку мережі: чи будуть незабаром застосовуватися мультимедійні додатки, чи буде модернізуватися комп'ютерна база. Якщо так, то потрібно вже сьогодні забезпечити резерви по пропускній здатності застосовуваного комунікаційного устаткування. Використання технології intranet також веде до збільшення обсягів трафіку, що циркулює в мережі, і це також необхідно враховувати при виборі пристрою.

При виборі типу пристрою - концентратор або комутатор - потрібно ще визначити і тип протоколу, який будуть підтримувати його порти (або протоколів, якщо йде мова про комутаторі, так як кожен порт може підтримувати окремий протокол).

Сьогодні вибір робиться між протоколами двох швидкостей - 10 Мб/с і 100 Мб/с. Тому, порівнюючи застосовність концентратора або комутатора, необхідно розглянути варіант концентратора з портами на 10 Мб/с, варіант концентратора з портами на 100 Мб/c, і кілька варіантів комутаторів з різними комбінаціями швидкостей на його портах.

Техніка застосування матриці перехресного трафіку для аналізу ефективності застосування комутатора вже була розглянута в розділі 4.2.2. Користуючись нею, можна оцінити, чи зможе комутатор з відомими пропускною здатністю портів і загальною продуктивністю підтримати трафік в мережі, заданий у вигляді матриці середніх інтенсивностей трафіка.

Розглянемо тепер цю техніку для відповіді на питання про застосовність комутатора в мережі з одним сервером і декількома робочими станціями, взаємодіючими тільки з сервером (малюнок 6.1). Така конфігурація мережі часто зустрічається в мережах масштабу робочої групи, особливо в мережах NetWare, де стандартні клієнтські оболонки не можуть взаємодіяти один з одним.

Матриця перехресного трафіку для такої мережі має вироджених вид. Якщо сервер підключений, наприклад, до порту 4, то тільки 4-й рядок матриці і 4-й стовпець матриці будуть мати відмінні від нуля значення. Ці значення відповідають виходить і входить трафіку порту, до якого підключений сервер. Тому умови застосовності комутатора для даної мережі зводяться до можливості передачі всього трафіку мережі портом комутатора, до якого підключений сервер.

Якщо комутатор має всі порти з однаковою пропускною здатністю, наприклад, 10 Мб/c, то в цьому випадку пропускна здатність порту в 10 Мб/c буде розподілятися між всіма комп'ютерами мережі. Можливості комутатора з підвищення загальної пропускної здатності мережі виявляються для такої конфігурації незатребуваними. Незважаючи на мікросегментацію мережі, її пропускна здатність обмежується пропускною здатністю протоколу одного порту, як і у випадку застосування концентратора з портами 10 Мб/с. Невеликий виграш при використанні комутатора буде досягатися лише за рахунок зменшення кількості колізій -- замість колізій кадри будуть просто попадати в чергу до передавача порту комутатора, до якого підключений сервер.

Рис. 6.1. Мережа з виділеним сервером

Для того, щоб комутатор працював у мережах з виділеним сервером більш ефективно, виробники комутаторів випускають моделі з одним високошвидкісним портом на 100 Мб/с для підключення сервера і декількома низькошвидкісними портами на 10 Мб/с для підключення робочих станцій. У цьому випадку між робочими станціями розподіляється вже 100 Мб/c, що дозволяє обслуговувати в неблокірующем режимі 10 - 30 станцій, залежно від інтенсивності створюваного ними трафіку.

Однак з таким комутатором може конкурувати концентратор, що підтримує протокол з пропускною здатністю 100 Мбіт/с, наприклад, Fast Ethernet. Вартість його за порт буде трохи нижче вартості за порт комутатора з одним високошвидкісним портом, а продуктивність мережі приблизно така сама.

Очевидно, що вибір комунікаційного пристрою для мережі з виділеним сервером досить складний. Для ухвалення остаточного рішення потрібно приймати до уваги перспективи розвитку мережі відносно руху до збалансованого трафіку. Якщо в мережі незабаром може з'явитися взаємодія між робітниками станціями, або ж другий сервер, то вибір необхідно робити на користь комутатора, який зможе підтримати додатковий трафік без шкоди по відношенню до основного.

На користь комутатора може зіграти і фактор відстаней - застосування комутаторів не обмежує максимальний діаметр мережі величинами в 2500 м або 210 м, які визначають розміри домену колізій при використанні концентраторів Ethernet і Fast Ethernet. Коммутатор або маршрутизатор?

При побудові верхніх, магістральних рівнів ієрархії корпоративної мережі проблема вибору формулюється по-іншому - комутатор або маршрутизатор?

Коммутатор виконує передачу трафіку між вузлами мережі швидше і дешевше, зате маршрутизатор більш інтелектуально відфільтровує трафік при з'єднанні мереж, не пропускаючи непотрібні або погані пакети, а також надійно захищаючи мережі від широкомовних штормів.

У зв'язку з тим, що комутатори корпоративного рівня можуть підтримувати деякі функції мережевого рівня, вибір все частіше робиться на користь комутатора. При цьому маршрутизатор також використовується, але він часто залишається в локальній мережі в єдиному екземплярі. Цей маршрутизатор зазвичай служить і для зв'язку локальної мережі з глобальними, і для об'єднання віртуальних мереж, побудованих за допомогою комутаторів.

У центрі ж мереж будівель і поверхів все частіше використовуються комутатори, тому що тільки при їх використанні можливо здійснити передачу декількох гігабіт інформації в секунду за прийнятну ціну (малюнок 1.2). Стягнута в точку магістраль на комутаторі

При всій розмаїтості структурних схем мереж, побудованих на комутаторах, всі вони використовують два базові структури - стягнути в точку магістраль і розподілену магістраль. На основі цих базових структур потім будуються різноманітні структури конкретних мереж.

стягнута в точку магістраль (collapsed backbone) - це структура, при якій об'єднання вузлів, сегментів або мереж відбувається на внутрішній магістралі комутатора. Приклад мережі робочої групи, що використовує таку структуру, наведено на малюнку 6.2.

Рис. 6.2. Структура мережі зі стягнуто в точку магістраллю

Перевагою такої структури є висока продуктивність магістралі. Так як для комутатора продуктивність внутрішньої шини або схеми загальної пам'яті, що поєднує модулі портів, у кілька Гб/c не є рідкістю, то магістраль мережі може бути досить швидкодіючої, причому її швидкість не залежить від застосовуваних у мережі протоколів і може бути підвищена за допомогою заміни однієї моделі комутатора на іншу.

Позитивною рисою такої схеми є не тільки висока швидкість магістралі, а й її протокольна незалежність. На внутрішній магістралі комутатора в незалежному форматі одночасно можуть передаватися дані різних протоколів, наприклад, Ethernet, FDDI і Fast Ethernet, як це зображено на малюнку. Підключення нового вузла з новим протоколом часто вимагає не заміни комутатора, а просто додати відповідного інтерфейсного модуля, що підтримує цей протокол.

Якщо до кожного порту комутатора в такій схемі підключений тільки один вузол, то така схема буде відповідати мікросегментірованной мережі. Розподілена магістраль на комутаторах

У мережах великих будівель або кампусів використання структури з коллапсірованной магістраллю не завжди раціонально або ж можливо. Така структура призводить до протяжним кабельних систем, які пов'язують кінцеві вузли або комутатори мереж робочих груп з центральним комутатором, шина якого і є магістраллю мережі. Висока щільність кабелів та їх висока вартість обмежують застосування стягнуто в точку магістралі в таких мережах. Іноді, особливо в мережах кампусів, просто неможливо стягнути всі кабелі в одне приміщення через обмеження на довжину зв'язків, що накладаються технологією (наприклад, всі реалізації технологій локальних мереж на кручений парі обмежують довжина кабелів у 100 м).

Тому в локальних мережах, що покривають великі території, часто використовується інший варіант побудови мережі - з розподіленою магістраллю. Приклад такої мережі наведено на малюнку 6.3.

Розподілена магістраль - це розділяється сегмент мережі, що підтримує певний протокол, до якого приєднуються комутатори мереж робочих груп і відділів. На прикладі розподілена магістраль побудована на основі подвійного кільця FDDI, до якого підключені комутатори поверхів. Комутатори поверхів мають велику кількість портів Ethernet, трафік яких транслюється в трафік протоколу FDDI, коли він передається по магістралі з поверху на поверх.

Рис. 6.3. Структура мережі з розподіленою магістраллю

Розподілена магістраль спрощує зв'язку між поверхами, скорочує вартість кабельної системи і долає обмеження на відстані.

Однак, швидкість магістралі в цьому випадку буде істотно менше швидкості магістралі на внутрішній шині комутатора. Причому швидкість ця фіксована і не перевищує в даний час 100 Мб/c. Тому розподілена магістраль може застосовуватися тільки при невисокій інтенсивності трафіку між поверхами або будівлями.

Приклад малюнка 6.3 демонструє поєднання використання двох базових структур, оскільки на кожному поверсі мережа побудована з використанням магістралі на внутрішньої шини комутатора.