SK

Seriál: Príbeh o sieťach, časť tretia – linková vrstva a Ethernet

Pár slov a prepínači (switch)

Ako poslednú vec si predstavíme v súčasnosti asi najpoužívanejšie L2 zariadenie. Je ním switch (prepínač). Kedysi sa zvykol používať rozbočovač (hub), ktorý však dnes už vidieť iba zriedkavo pri výstavbe sietí. Je to preto, že hub zväčšoval kolízne domény a dostupná prenosová rýchlosť sa delila medzi všetky pripojené stanice. Ak by sme teda mali hub s rýchlosťou portov 100Mb/s a k nemu pripojených 8 staníc, každá by mala k dispozícii rýchlosť iba 12,5Mb/s. Hub je navyše pomerne hlúpe zariadenie, ktoré neskúma dátovú časť rámcov. Prijaté rámce teda iba rozpošle všetkými portami von (broadcast) čo zaťažuje zbytočne linky (rámec sa síce dostane aj k skutočnému adresátovi, ale zároveň aj k iným počítačom, ktoré rámce zahodia).
 
Popis práce rozbočovača nám poslúži pre pochopenie toho, aké sú prepínače inteligentné. Prepínače zvyčajne majú viac portov (napr. v porovnaní so smerovačmi, ale týka sa to najmä premysleného využitia, nie SOHO zariadení). Switch prepína rámce na základne cieľovej MAC adresy a nie "naslepo" ako hub. Ako sa však MAC adresy naučí? Ak príjme rámec s nejakou zdrojovou MAC adresou zapíše si ju to tabuľky a k nej priradí port na ktorom rámec prijal. Ak v MAC tabuľke taký záznam už má, iba aktualizuje časovač. Keď potom príjme rámec s cieľovou MAC adresou, ktorú už ma switch priradenú k portu v tabuľke, pošle prepínač rámec týmto výstupným rozhraním.
Ak však príjme rámec s cieľovou MAC adresou, ktorej zázname ešte nemá, rozpošle rámec všetkými portami okrem toho, na ktorom ho prijal. Ak je cieľová MAC adresa priradená tomu istému portu, ktorým rámec prišiel, rámec zahodí. Broadcast switch taktiež rozposiela von všetkými portami okrem toho, na ktorom broadcast prijal. Switch si štandardne udržuje záznam v MAC tabuľke 5 minút.
Switch rozdeľuje kolíznu doménu na menšiu pretože neprenáša dáta okamžite ako hub, ale dokáže si uchovať rámce v buffri (zásobníku), kým nie je výstupný port voľný. Každé zariadenie pripojené na port prepínača má k dispozícii jeho plnú rýchlosť (100Mb/s napríklad).
 
Jednoduchý prepínač s 5 Ethernetovými portami s rýchlosťou 100Mb/s
 
Ďalšou veľmi vítanou funkciou prepínačov je možnosť vytvoriť VLANy (virtuálne LAN siete, 802.1Q). Každá VLAN je samostatnou broadcastovou doménou a umožňuje logické členenie staníc podľa príslušnosti do jednotlivej VLAN siete. Každý rámec pri použití VLAN nesie 12-bitovú značku VLAN ID, podľa ktorej prepínač vie, do ktorej VLAN rámec zaradiť.
 
Komplexné siete s použitím prepínačov by pravdepodobne veľmi rýchlo "padli" nebyť protokolu STP (Spanning Tree Protokol, 802.1D) respektíve jeho odrodám Rapid STP(802.1w). O tomto protokole iba poviem, že slúži na predchádzanie slučkám na úrovni linkovej vrstvy tým, že v topológii sa niektoré porty prepínačov zablokujú a neprijímajú ani nevysielajú žiadne dáta. Bez tejto techniky by sa v sieti mohlo stať, že rámce by krúžili v sieti čím by ju zahltili. V reálnej prevádzke by takéto zahltenie mohlo sieť položiť sieť na lopatky behom sekúnd (zariadenia nezvládnu nápor dát a zlyhajú).
 
Toľko v skratke k linkovej vrstve a jej najrozšírenejšej technológii Ethernet. V pokračovaní nášho seriálu sa pozrieme na fyzickú vrstvu a tým ukončíme rozbor OSI vrstiev.
 
Comments (4)
Hrochy
Myslim si, ze pouzivanie jedneho slova pre dane zariadenie je spravnejsie: bud switch alebo prepinac, bud router alebo smerovac. Do Ethernetu by bolo vhodne spomenut aj medziramcovu medzeru, ktora je dlha 12 B - Inter Frame Gap (IFG). Oddeluje casovo od seba ramce kvoli casu potrebnemu na spracovanie ramca (prijatie a ulozenie do CAM, rozoznanie poli). Este detail a snad sa autor neurazi: "Viac o nej v diely o Wi-Fi" - ma byt makke i. 4. strana ".. aký sú prepínače inteligentné" - aké "Ak by sme teda mali hub s rýchlosťou portov 100Mb/s a k nemu pripojených 8 staníc, každá by mala k dispozícii rýchlosť iba 12,5Mb/s. Hub je navyše pomerne hlúpe zariadenie, ktoré neskúma dátovú časť rámcov. Prijaté rámce teda iba rozpošle všetkými portami von (broadcast) čo zaťažuje zbytočne linky (rámec sa síce dostane aj k skutočnému adresátovi, ale zároveň aj k iným počítačom, ktoré rámce zahodia)." Dobre by bolo spomenut, ci ide o full alebo half duplex. Rychlost 2 komunikujucich moze byt kludne na 100Mbit/s, ale ostatni nesmu komunikovat - nie vzdy sa deli prenosove pasmo medzi stanice. Rozposielanie ramcov vsetkym je spravne, ale nie je to sam o sebe broadcast, lebo ramce Ethernet maju konkretnu zdrojovu aj cielovu MAC, nie broadcastovu (vo vacsine casu pripojenia). Preto prepinace rusia kolizne domeny, ale nie broadcastove (L2 a L3 broadcast). Dalej to aj riesis, tak to pisem len ako pripomienku k danej vete. "Každý rámec pri použití VLAN nesie 12-bitovú značku VLAN ID, podľa ktorej prepínač vie, do ktorej VLAN rámec zaradiť." VLAN Tag sa dava len ak je potrebny. Prepinac vyuzivajuci VLANy bez smerovania medzi nimi (potrebne je pouzit smerovac) nemusi pouzivat VLAN ID - 802.1Q tag. VLAN je povodne len cisto softverova zalezitost v prepinacoch. Je to vlastne soft. rozdelenie prepinaca na ako keby separatne kusy. Znovu je samozrejme na autorovi, ci chcel alebo nechcel myslienku rozvinut. Celkovo vsak pekne napisany clanok, no mozno to chcelo mat viac obrazkovh pripadne aj animovanych sekvencii. Ak sa vam nieco nepaci, kludne mozete moj komentar vymazat :).
Broslowski
Preco by sa nam nieco nepacilo? vdaka za tak skvely komentar! diskusia je viac nez vitana
Vladys
Za upozornenie na gramatické chyby ďakujem. Čo sa týka tých pripomienok k technológiám - samozrejme, že sa neurazím a je jasné, že by sa dalo o každej zo spomenutých (aj nespomenutých) technológií písať viacej, avšak cieľom týchto článkov nie je zaťažovať ľudí zložitými výrazmi a princípmi práce jednotlivých protokolov, ale iba poskytnúť zjednodušený pohľad na základy fungovania sietí. Celkovo však ďakujem za postreh :)
passco
No asi tak ti poviem .. som rád že som spracoval čo je v článku nie ďalších X somarín, ktoré sú užitočné pre toho kto s tým pracuje
Add new comment
TOPlist