Соединение Узлов Напрямую с Коммутатором
В LAN, где все узлы соединяются непосредственно с коммутатором, пропускная способность сети увеличивается существенно. Три основных причины этого увеличения:
-
Выделенная полоса пропускания для каждого порта
-
Среда без коллизий
-
Полнодуплексная работа
Эти физические топологии звезды являются по существу связями точка-точка.
Переключайте кнопки на рисунке, чтобы просмотреть факторы производительности.Выделенная Полоса Пропускания
Каждый узел имеет полную полосу пропускания носителя, доступную в соединении между узлом и коммутатором. Поскольку концентратор размножает сигналы, которые он получает, и отправляет их на все другие порты, классические концентраторы Ethernet формируют логическую шину. Это означает, что все узлы должны совместно использовать одну и ту же полосу пропускания этой шины. С коммутаторами у каждого устройства фактически имеется выделенное соединение точка-точка между устройством и коммутатором без конкуренции носителя.
Как пример, сравните две LAN на 100 Мбит/с, каждую с 10 узлами. В сегменте сети A, эти 10 узлов соединяются с концентратором. Каждый узел совместно использует доступную полосу пропускания на 100 Мбит/с. Это обеспечивает в среднем 10 Мбит/с для каждого узла. В сегменте сети B, эти 10 узлов соединяются с коммутатором. В этом сегменте все 10 узлов имеют полную имеющуюся полосу пропускания в 100 Мбит/с для каждого.
Даже в этом небольшом примере сети, увеличение полосы пропускания является существенным. Когда число узлов увеличивается, несоответствие между доступной полосой пропускания в этих двух реализациях увеличивается значительно.
Среда без коллизий
Выделенное соединение точка-точка к коммутатору также устраняет любую конкуренцию за носитель между устройствами, позволяя узлу работать с незначительным числом или полным отсутствием коллизий. В классической Сети Ethernet среднего размера, использующей концентраторы, приблизительно 40%-50% полосы пропускания используются восстановлением после коллизии. В коммутируемой сети Ethernet - где нет фактически никаких коллизий - устраняются издержки, связанные с восстановлением после коллизий. Это предоставляет коммутируемой сети значительно лучшие уровни пропускной способности.
Полнодуплексная Работа
Коммутирование также позволяет сети работать как полнодуплексная среда Ethernet. До существования коммутирования, Ethernet был исключительно полудуплексным. Это означало, что в любой момент времени, узел мог или передавать или получать. С полнодуплексным режимом, ставшим возможным в коммутируемой сети Ethernet, устройства, соединенные напрямую с портами коммутатора, могут передавать и получать данные одновременно, используя полную полосу пропускания носителя.
Соединение между устройством и коммутатором не имеет коллизий. Это фактически удваивает скорость передачи по сравнению с полудуплексным режимом. Например, если скорость сети составляет 100 Мбит/с, каждый узел может передавать кадр на скорости 100 Мбит/с и, одновременно, принимать кадр на этой же скорости.
Использование Коммутаторов Вместо Концентраторов
Большинство современных сетей Ethernet используют коммутаторы для подключения конечных устройств и работают в полным дуплексе. Поскольку коммутаторы обеспечивают настолько большую пропускную способность, чем концентраторы, и производительность увеличения так существенно, справедливо задаться вопросом: почему бы не использовать коммутаторы в каждой сети Ethernet LAN? Есть три причины, почему концентраторы все еще используются:
-
Доступность - LAN-коммутаторы еще не были разработаны до начала 1990-ых и были трудно доступны до середины 1990-ых. Ранние сети Ethernet использовали концентраторы UTP и многие из них остаются в работе по сей день.
-
Экономика - Первоначально, коммутаторы были довольно дороги. Когда цена коммутаторов начала падать, использование концентраторов пошло на убыль, и стоимость стала меньшим фактором в решениях развертывания сетей.
-
Требования - Ранние сети LAN были простыми сетями, разработанными для обмена файлами и совместного использования принтеров. Для многих расположений ранние сети развились до конвергированных сетей сегодня, что привело к существенной потребности в увеличенной полосе пропускания, доступной отдельным пользователям. При некоторых обстоятельствах, однако, будет по-прежнему достаточно использовать концентратор разделяемой среды, и эти продукты остаются на рынке.
Следующие статьи рубрики будут посвящены базовой работе коммутаторов и тому, как коммутатор достигает улучшенной производительности, от которой теперь зависят наши сети.
Далее: Тестирование Удаленных Узлов