Switch
Från Rilpedia
En switch, även växel, är en nätverkskomponent som styr datatrafik mellan olika noder i ett nätverk. Ordet switch är engelska och betyder omkopplare, strömbrytare. Switchen arbetar på lager 2 i OSI-modellen, det vill säga att den hanterar och använder MAC-adresser (media access control) för att ta beslut om på vilken port den mottagna dataramen skall skickas ut. Vanligen avses switchar för Ethernet, men motsvarande enheter finns för andra typer av nät, såsom Token Ring och FDDI. Det är ett vanligt fenomen att folk förväxlar switch med hubb, trots att det är en stor konceptuell skillnad mellan en switch och en hubb.
Innehåll |
Hur en switch lär sig MAC-adresser
En Ethernet-switch lär sig adresserna till varje enhet på nätverket genom att utläsa MAC-adressen ur varje paket som skickas och noterar sedan MAC-adressen samt vilken inkommande port paketet anlände genom. Switchen sparar sedan informationen i sin vidarebefodringsdatabas, content-addressable memory (CAM).
Varje gång en MAC-adress sparas i CAM så får den en tidsstämpel. Detta gör att adressen kan sparas under en användarbestämd tid. Varje gång en MAC-adress noteras av switchen så får den en ny tidsstämpel. Om den användarbestämda tid löper ut och MAC-adressen inte noterats av switchen så raderas posten.
Switchens uppgifter
All switching-utrustning har två grundläggande uppgifter.
- Paketförmedling av datapaket - När ett datapaket anländer på en inkommande port i switchen skall den förmedlas vidare ut till rätt MAC-adress.
- Upprätthålla paketförmedlingsarbetet - Switchar bygger och underhåller switchingtabeller (content-addressable memory). (kan vara tex. 1kb stora).
Symmetrisk och asymmetrisk switchning
Symmetrisk switching
Sker när data förmedlas mellan portar som har samma bandbredd till exempel mellan 10-Mbps portar eller 100-Mpbs portar.
Asymmetrisk switchning
Tillhandahåller anslutning mellan portar med olika bandbredd till exempel en kombination av 10-Mbps och 100-Mbps segment. Detta är speciellt användbart i ett nätverk där flera klienter kommunicerar med en och samma server samtidigt. Detta kräver en högre bandbredd på den port som servern är ansluten till för att undvika en flaskhals.
Switchningsmetoder
Det finns två olika metoder som switchen kan använda sig av för att vidarebefordra dataramar.
Store-and-forward
Hela dataramen tas emot av switchen innan den vidarebefordras. Felupptäckten är hög då switchen söker igenom hela ramen efter fel samtidigt som dataramen tas emot. Denna metod innebär att nätverkets latenstid kan bli hög om många stora dataramar skickas. Med en fullängds ethernetram blir latensen något mer än 1526*8 gånger bittiden (den tid det tar att sända en bit). Denna metod är dock den enda som klarar asymmetrisk switchning.
Cut-through
Switchen utläser destinationsadressen och börjar vidarebefordra ramen innan resten av den har mottagits. Latenstiden i nätverket blir lägre men felupptäckten är betydligt sämre jämfört med Store-and-forward. Det finns två olika typer av cut-through switching.
- Fast-forward switching
Om inget annat anges är detta standardmetoden för en Cut-through switch. Denna metod ger allra minst latens i nätverket. När en dataram skickas in på en switch som vidarebefordrar sina dataramar baserat på fast-forward switching så kommer switchen att skicka vidare datan så fort den kan avgöra på vilken port datan skall skickas, dvs. så fort den avläst destinationsadressen. Detta gör att ingen felupptäckt genomförs och felaktiga dataramar kan vidarebefordras på nätverket. Latensen blir något mer än 14*8 gånger bittiden.
- Fragment-free switching
Fragment-free switching filtrerar ut kollisionsfragment på nätverket och tar emot dataramen fram till och med hela dess huvud, innan den skickas vidare på nätverket. På så sätt kan man kontrollera korrektheten hos båda adresserna och informationen från LLC-protokollet innan ramen skickas vidare. De flesta fel upptäcks på detta sätt. Latensen blir något mer än 22*8 gånger bittiden.
Adaptiv switchning
Somliga switchar kan själva avgöra vilken metod som skall användas utifrån angivna tröskelvärden. Om den exempelvis befinner sig i cut-through läge så skickas alla ramar vidare, men felkontroll görs i efterhand. Om en så stor andel av ramarna befinns vara felaktiga att tröskelvärdet överskrids, så ändrar switchen läge till store and forward. Om kvalitén sedan förbättras och så många ramar är korrekta att tröskelvärdet för att byta tillbaka till cut through överskrids, så återgår switchen till detta läge.
Multilayer-switchning
Under senare år har en ny typ av switchar, kallade lager-3-, Multilayer- eller Layer 3-4-switchar letat sig in på marknaden. Den huvudsakliga skillnaden med dessa switchar jämfört med vanliga är att dessa även arbetar i lager 3 och 4 i OSI modellen. Detta innebär att dessa förutom switchfunktionen klarar av samma sak som en router. En annan fördel är att en multilayerswitch delvis klarar av att routa trafiken i hårdvaran (wirespeed routing) jämfört med en router som gör det i mjukvaran. Tack vare detta ger multilayer-switchen en betydligt större bandbredd och hastighet jämfört med en traditionell router.
