Коммутаторы
Другой тип устройств канального уровня — коммутаторы. В современных сетях они почти совершенно вытеснили мосты и частично маршрутизаторы. Коммутатор (switch) — это корпус с множеством гнезд для кабелей, который внешне похож на концентратор. Более того, некоторые производители выпускают концентраторы и коммутаторы, различающиеся лишь маркировкой. Но это совершенно разные устройства: концентратор передает каждый входящий пакет через все порты, а коммутатор направляет его только на порт, обеспечивающий доступ к целевой системе (рис. 3.4).
Так же, как и мосты, коммутаторы разделяют большие сети на подсети и в значительной степени сокращают объем трафика между сегментами. В случае межсегментного трафика коммутаторы направляют кадры только через те сегменты, которые принадлежат хостам отправителя и получателя. Если в инфраструктуре сети Ethernet коммутаторы отсутствуют, то как только одно устройство начнет передачу данных по сети, во избежание сбоев в работе другим устройствам будет отказано в доступе к среде передачи (в соответствии со спецификациями IEEE 802.3). В результате можно гарантировать целостность данных, но общая производительность сети снизится. Посредством распределения потока данных по локальным сегментам коммутаторы предоставляют подключенным устройствам дополнительные возможности для доступа к среде передачи (увеличивая скорость передачи данных и снижая время задержки). Передача данных локальным сегментам будет запрещена до тех пор, пока кадры не будут получены хостом другого сегмента. В этом случае коммутатор проверяет адрес получателя и пересылает необходимые кадры только через предписанный сегмент, не загружая тем самым все остальные подключенные к коммутатору сегменты. Теоретически эти сегменты могут продолжать обработку локального трафика. Итак, коммутаторы не только устанавливают пассивные связи между сегментами, но и пытаются снизить количество сегментов, занятых обработкой сетевого трафика.
Поскольку коммутатор направляет данные только на один порт, он, по сути, преобразует ЛВС с общей сетевой средой в ЛВС с выделенной (dedicated) средой. В небольшой сети с коммутатором вместо концентратора каждый пакет следует от компьютера-источника к компьютеру-получателю по выделенному пути, который является коллизионным доменом для этих двух компьютеров. Такой коммутатор иногда называют коммутирующим концентратором (switching hub). Широковещательные сообщения коммутаторы передают на все свои порты, но к узковещательным и многоадресным сообщениям это не относится. Ни один компьютер не получает пакеты, которые ему не предназначены. В процессе узковещательной передачи коллизии никогда не возникают, так как любая пара компьютеров в сети обменивается данными по выделенному кабелю. Иными словами, если мост просто разгружает сеть, то коммутатор практически полностью устраняет в ней лишний трафик.
Другое преимущество коммутации в том, что любая пара компьютеров пользуется всей полосой пропускания сети. Стандартная сеть Ethernet с концентратором может состоять из 20 или более компьютеров, совместно использующих полосу пропускания 10 Мбит/сек. Замените концентратор на коммутатор, и каждая пара компьютеров получит собственный выделенный канал со скоростью передачи 10 Мбит/сек. Это может существенно повысить общую производительность сети без модернизации рабочих станций. Кроме того, некоторые коммутаторы снабжены портами, работающими в полнодуплексном режиме, т. е. два компьютера могут передавать данные в обоих направлениях одновременно, используя отдельные пары проводов в сетевом кабеле. Работа в полнодуплексном режиме может увеличить пропускную способность сети с 10 Мбит/сек до 20 Мбит/сек.
Примечание Коммутаторы, как правило, дороже концентраторов и дешевле маршрутизаторов. Как и концентраторы, по размерам коммутаторы варьируются от небольших блоков до моделей, смонтированных в отдельных стойках.
. Маршрутизация осуществляется только тогда, когда она действительно необходима.