Комутатори другого рівня Ethernet 10.100 Мбіт.с . КомпьютерПресс

30.09.2015

Комутатори другого рівня Ethernet 10/100 Мбіт/с

У тестовій лабораторії «КомпьютерПресс» проведено тестування керованих і некерованих комутаторів другого рівня Ethernet 10/100 Мбіт/с. Серед керованих комутаторів були протестовані: Cisco Catalyst C2924-XL; D-Link DES-1218; HP ProCurve switch 2524 (model j4813A); Intel Express 510T; SVEC FD1620-24.

Серед некерованих комутаторів були протестовані: 3Com OfficeConnect Dual Speed Switch 16 (model 3C16735B); CNet PowerSWITCH CNSH-1600; CNet PowerSwitch CNSH-2400; ELINE 16-port 100/10M N-way Rack Mount Switch Hub EL-816DX-A2A; Intel Express 410T Standalone Switch; LinkPro OfficeSwitch 24T; PRIME PS-1024; SMC EZ Switch 10/100 SMC EZ1024DT.

Введення

В умовах послідовного розвитку інфраструктури малого та середнього бізнесу все більшого значення набуває побудова локальних мереж на нижчому рівні ієрархії, тобто мереж початкового рівня, розрахованих на невеликий офіс або відділ. Сьогодні стало очевидним, що переважна більшість таких мереж побудовані за технологією Ethernet. Класична технологія Ethernet передбачає режим колективного доступу до середовища передачі даних з упізнанням несучої і виявленням колізій (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD). Всі комп’ютери мережі мають можливість отримувати дані одночасно, проте в конкретний момент часу передавати дані на загальну шину може тільки один комп’ютер в мережі. Основним недоліком класичної технології Ethernet є сам принцип її функціонування — в результаті колективного доступу до середовища передачі даних збільшення числа користувачів знижує продуктивність мережі.

Класична технологія Ethernet в повній мірі реалізована в мережах, побудованих на концентраторах. При цьому мається на увазі, що всі комп’ютери мережі працюють в напівдуплексному режимі, утворюючи єдиний домен колізій.

Мережа, побудована на базі концентратора і поєднує в собі кілька десятків клієнтів, може виявитися недієздатною в тому сенсі, що швидкість передачі даних у мережі буде неприйнятно низькою або деяким клієнтам буде взагалі відмовлено в доступі до мережевих ресурсів. Відомо, що робота в класичних мережах Ethernet може бути ефективною при коефіцієнті завантаженості мережі, не перевищує 40%. Підвищити продуктивність мережі частково можна за рахунок переходу на більш швидкісні протоколи передачі даних. Однак це не вирішує проблеми масштабованості мережі, так як збільшення швидкості передачі даних не змінює принципу функціонування, якщо тільки ця мережа побудована на базі комутатора.

На відміну від концентраторів комутатори є більш інтелектуальними пристроями, здатними аналізувати адресу призначення кадра і передавати його не всім станціям мережі, а тільки адресату.

Конструктивно комутатор являє собою многопортовое пристрій, призначений для ділення мережі на безліч сегментів колізій. У мережах Ethernet комутатори використовують у своїй роботі алгоритм прозорого моста (transparent bridge), регламентованого в стандарті IEEE 802.1 D. Цей алгоритм передбачає, що комутатор «навчається» у процесі роботи і будує свою адресну таблицю (таблицю MAC-адрес, Filtering Database) на основі пасивного спостереження за трафіком, що циркулює в мережі.

Побудувавши таблицю MAC-адрес, комутатор може передавати отримані кадри не на всі порти, а тільки за адресою призначення. Коли на порт комутатора поступає кадр з адресою призначення, приписаним до іншого порту комутатора, то кадр передається між портами. Такий процес називається просуванням кадру (forwarding). Якщо ж комутатор визначає, що адреса призначення приписаний до того порту, на який надійшов даний кадр, то кадр відкидається або фільтрується, тобто видаляється з буфера порту. Такий процес називається фільтрацією (filtering).

Основна перевага комутаторів перед концентраторами полягає в тому, що за рахунок зміни самого принципу колективного доступу до середовища передачі даних комутатори дозволяють вирішувати завдання масштабованості мережі та підвищення її продуктивності і пропускної здатності. Фактично комутатори усувають головний недолік технології Ethernet, надаючи кожному вузлу мережі виділену пропускну здатність протоколу.

Практично всі сучасні комутатори мереж Ethernet здатні працювати в двох режимах: 10 Мбіт/с за стандартом Ethernet 100 Мбіт/с по стандарту Fast Ethernet. При цьому підтримується як напівдуплексний, так і повнодуплексний режим роботи.

В напівдуплексному режимі роботи прийом і передача кадрів здійснюється в різні моменти часу, хоча і з різних крученим парам, тому навіть у разі, коли до кожного порту комутатора підключений по одному комп’ютеру (мікросегментація мережі), можливо виникнення колізій. При цьому доменом колізій є сам порт комутатора, порт мережевого адаптера і власне мережевий кабель. Колізія в цих умовах може виникнути, якщо мережевий адаптер і порт комутатора одночасно або майже одночасно починають передачу кадрів, вирішивши, що кабель не зайнятий.

В повнодуплексному режимі роботи така ситуація не вважається колізією, оскільки даний режим передбачає одночасну передачу даних в обох напрямках. Таким чином, якщо мережа микросегментирована, тобто до кожного порту комутатора підключений по одному комп’ютеру, то колізії в принципі виникати не можуть. Сайту дозволяється відправляти кадри в комутатор, коли б йому це не було потрібно. Однак при цьому відсутній механізм регулювання потоку від кожного вузла. Дійсно, адже при розділення середовища передачі даних усіма вузлами мережі трафік саморегулировался тим, що по мірі підвищення інтенсивності генерації трафіку деякими вузлами підвищувалася і ймовірність переходу цих вузлів в режим очікування.

В повнодуплексному режимі роботи немає механізму саморегулювання трафіку, і, якщо додатково не передбачити засобів регулювання потоку кадрів, комутатори можуть зіткнутися з перевантаженнями. Для регулювання потоку кадрів в повнодуплексному режимі роботи застосовується технологія Advanced Flow Control, описана в стандарті IEEE 802.3 х. Ця технологія використовує для контролю потоку кадрів з боку комутатора команди «Призупинити передачу» і «Відновити передачу». Мережевий адаптер або порт комутатора, що підтримує стандарт IEEE 802.3 x, отримавши команду «Призупинити передачу», припиняє передавати кадри до отримання команди «Відновити передачу».

При роботі в напівдуплексному режимі комутатор також може стикатися з перевантаженнями, коли сума вхідних трафіків перевищує суму виходять. Однак при напівдуплексному режимі технологія Advanced Flow Control неприйнятна, так як передача і прийом кадрів здійснюються по одній витій парі. В цьому випадку для управління потоком кадрів комутатор може використовувати два методи, засновані на тому, що комутатор, на відміну від кінцевих вузлів, може порушувати деякі правила доступу до середовища передачі даних.

Перший метод називається методом зворотного тиску (backpressure). У разі коли комутатора необхідно «придушити» активність будь-якого порту, він штучно створює колізії на цей порт, посилаючи йому jam-послідовності (сигнал jabber).

Другий метод заснований на агресивній поведінці порту комутатора. Агресивність поведінки порту комутатора полягає в тому, що для доступу до середовища передачі даних порт не витримує технологічної паузи між кадрами. У цьому випадку порт комутатора монопольно захоплює шину, направляючи кінцевому вузлу тільки свої кадри. Природно, що сам кінцевий вузол припиняє генерацію кадрів, що дає порту комутатора можливість розвантажити свій внутрішній буфер.

З конструктивної точки зору сучасні комутатори виконуються у вигляді комбінацій трьох типових схем: з комутаційною матрицею, з загальною шиною та з поділюваної многовходовой пам’яттю.

В схемі з комутаційною матрицею кожен порт комутатора обслуговується окремим процесором кадрів (Ethernet Packet Processor, EPP). Роботу всіх процесорів координує системний модуль, який містить адресну таблицю комутатора. При надходженні кадру в порт комутатора процесор EPP буферизує службові байти кадру, для того щоб прочитати адресу призначення. Після того як адреса призначення встановлено, процесор, не чекаючи приходу інших байт кадру, приймає рішення про просування або фільтрації кадру. Якщо процесор, на основі аналізу адресної таблиці, приймає рішення про просування кадру, комутаційна матриця встановлює з’єднання між портом прийому і портом призначення. Проте встановлення з’єднання комутаційної матриці можливо тільки в тому випадку, якщо порт призначення вільний. Якщо ж порт призначення зайнятий, то кадр повністю буферизується портом, залишаючись там до тих пір, поки не буде можливо встановити з’єднання. При цьому всі інші вхідні пакети відкидаються, викликаючи ефект HOL (head of line blocking).

Комутаційна матриця забезпечує найшвидший спосіб комутації портів. Однак число портів обмежена, так як складність схеми зростає пропорційно квадрату числа портів. Крім того, дуже складно вирішується питання з multicast-трафіком, так як це вимагає синхронізації декількох (модульних комутаторах, можливо, сотень) портів.

У схемах з загальною шиною процесори портів зв’язуються між собою високошвидкісною шиною. Зв’язок портів через таку шину відбувається в режимі поділу часу. Для того щоб такий комутатор міг працювати в неблокирующем режимі, пропускна здатність загальної шини повинна бути не нижче сукупної продуктивності всіх портів комутатора.

Передача даних з такої шини може відбуватися не тільки кадрами, але і більш дрібними порціями, розмір яких залежить від виробника (втім, відомо, що в комутаторах Cisco передача даних відбувається цілими кадрами). Для цього процесор передавального порту розбиває кадр на більш дрібні порції, додаючи до кожної з них адресу порту призначення — тег адреси (в Cisco це називається POE, port of exit). Процесори вихідних портів містять фільтри тегів, що дозволяє їм вибирати призначені їм дані. У схемі із загальною шиною, так само як і в схемі з комутаційною матрицею, неможливо здійснити проміжну буферизацію кадрів.

У схемах з пам’яттю, що розділяється процесори портів пов’язані через спеціальний перемикач з пам’яттю, що розділяється. Роботою перемикачів і пам’яті управляє спеціальний блок управління DMA, direct memory access. Цей блок організовує в пам’яті чергу даних для кожного вихідного порту. Коли якомусь порту необхідно передати дані, процесор цього порту робить запит блоку управління, який пов’язує цей порт з пам’яттю, що розділяється, що дає можливість записати дані в чергу потрібного вихідного порту. Паралельно із записом даних у черзі вихідних портів блок управління по черзі підключає процесори вихідних портів до відповідних черг, в результаті чого дані з черги переписуються у вихідний буфер процесора. Застосування загальної буферної пам’яті, распределяемой блоком управління між окремими портами, знижує вимоги до розміру буферної пам’яті процесора порту.

В комутаторах можуть використовуватися різні комбінації схем комутації. Приміром, комутаційні матриці, що поєднують у собі чотири порти, можуть зв’язуватися по схемі з спільною шиною або за схемою поділюваної пам’яті, що дозволяє комбінувати високу швидкість комутації і велика кількість портів.

Незалежно від способу їх конструктивної реалізації всі комутатори характеризуються деякими загальними параметрами, що визначають їх продуктивність при комутації unicast трафіку. Найбільш важливі з них: швидкість просування (forwarding) і фільтрації (filtering), пропускна здатність комутатора (throughput), час затримки передачі кадру, тип комутації; розмір адресної таблиці і розмір буферної пам’яті.

Швидкість просування. вимірюється в кількості кадрів мінімальної довжини, тобто 64 байта, у секунду, визначає швидкість, з якою відбувається передача кадру між вхідним і вихідним портами.

Швидкість фільтрації. так само як і швидкість просування, вимірюється в кількості кадрів в секунду і характеризує швидкість, з якою порт фільтрує, тобто відкидає непотрібні для передачі кадри.

Пропускна здатність комутатора, вимірювана в мегабітах в секунду (Мбіт/с), визначає, яке кількість користувальницьких даних можна передати через комутатор за одиницю часу. Максимальне значення пропускної здатності досягається на кадрах максимальної довжини, оскільки в цьому випадку частка накладних витрат на службову інформацію в кожному кадрі мала.

Час затримки передачі кадру визначається як час, що минув з моменту надходження першого біта кадру на вхідний порт комутатора до моменту появи цього біта на його вихідному порту. Час затримки, так само як і швидкість фільтрації і просування, залежить від типу комутації, тому прийнято вказувати лише мінімально можливий час затримки, яке складає від одиниць до десятків мікросекунд.

Тип комутації — це режим роботи комутатора. Від типу комутації залежать швидкості просування та фільтрації, а також час затримки передачі кадрів. Тому тип комутації побічно впливає на продуктивність комутатора. Розрізняють чотири типи комутації: наскрізна комутація (cut-through), комутація з проміжною буферизацією (store-and-forward switching), бесфрагментная комутація (fragment-free switching) і адаптивна комутація (intelligent, adaptive).

При наскрізний комутації в буфер вхідного порту надходять лише кілька перших байт кадру, що необхідно для зчитування адреси призначення. Після встановлення адреси призначення, паралельно з прийомом інших байт кадру, відбувається комутація необхідного маршруту і кадр передається до вихідного порту. Наскрізна комутація можлива лише в тому разі, якщо вихідний порт не зайнятий у момент надходження кадру. В іншому випадку весь кадр надходить в буфер вхідного порту.

Наскрізна комутація забезпечує найвищу швидкість комутації, що забезпечує значний виграш в продуктивності. Проте разом із зростанням продуктивності знижується надійність. Дійсно, якщо не відбувається повної буферизації кадру, то неможливо здійснити і аналіз цього кадру. Як наслідок — можуть бути пропущені кадри з помилками. Таким чином, наскрізна комутація не підтримує захист від поганих кадрів.

При комутації з проміжною буферизацією кадр надходить в буфер вхідного процесора, де по контрольній сумі перевіряється на наявність помилок. Якщо помилок не виявлено, пакет передається на вихідний порт. Цей спосіб комутації гарантує фільтрацію від помилкових кадрів.

При бесфрагментной комутації в буфер вхідного порту надходить не весь кадр, а тільки перші 64 байта. Для кадру мінімального розміру це відповідає повної буферизації, а для кадрів, розмір яких перевищує 64 байта, це відповідає наскрізний комутації. Таким чином, при бесфрагментной буферизації перевірці підлягають лише кадри мінімального розміру.

В залежності від конкретних умов роботи кращий той чи інший спосіб комутації. Так, якщо передача відбувається з великою кількістю помилок, кращою є комутація з проміжною буферизацією, а якщо передача відбувається без помилок, то для підвищення продуктивності краща наскрізна комутація. При адаптивної комутації комутатор сам вибирає для кожного порту оптимальний режим роботи. Спочатку всі порти встановлюються в режим наскрізний комутації, потім ті з них, на яких виникає багато помилок, переводяться в режим бесфрагментной комутації. Якщо і в цьому випадку кількість помилок залишається неприйнятно великим, то порт переводиться в режим комутації з проміжною буферизацією, що гарантує повну фільтрацію від помилкових кадрів.

Режими наскрізний і бесфрагментной комутації актуальні в тому випадку, коли до портів комутаторів підключаються концентратори. Оскільки в даний час в переважній більшості випадків користувач відразу отримує порт комутатора, більшість комутаторів працюють в режимі store-and-forward.

Розмір адресної таблиці визначає максимальна кількість MAC-адрес, яка може зберігати комутатор. Розмір адресної таблиці залежить від області застосування комутаторів. Так, при використанні комутатора в робочій групі при мікросегментації мережі достатньо всього кілька десятків адрес. Комутатори відділів підтримують кілька сотень адрес, а комутатори магістралей мереж — до декількох тисяч адрес. Розмір адресної таблиці позначається на продуктивності комутатора тільки в тому випадку, якщо потрібно більше адрес, ніж може розміститись в таблиці. Якщо адресна таблиця порту комутатора повністю заповнена і зустрічається кадр з адресою, якого немає в таблиці, то, згідно зі стандартом, процесор може (але не зобов’язаний) розмістити цей адресу в таблиці, витіснивши при цьому який-небудь старий адресу. Ця операція забирає у процесора порту частину часу, що знижує продуктивність комутатора. Крім того, якщо після цього порт отримує кадр з адресою призначення, який попередньо довелося видалити з таблиці, то процесор порту передає цей кадр на всі інші порти, так як не може визначити адресу призначення. Це значною мірою забирає процесорний час у всіх процесорів портів і створює зайвий трафік в мережі, що ще більше знижує продуктивність комутатора.

Справедливості заради відзначимо, що вплив розміру адресної таблиці на продуктивність комутатора не настільки очевидно, як може здатися. Справа в тому, що по ряду очевидних причин нерозумно будувати домен розміром тисячі хостів. Як правило, розмір робочої групи не перевищує кілька десятків хостів і в цьому сенсі кількість підтримуваних MAC-адрес ролі не грає.

Розмір буферної пам’яті надає безпосередній вплив на продуктивність комутатора. Буферна пам’ять використовується для тимчасового зберігання кадрів у випадку неможливості негайної передачі на вихідний порт. Основне призначення буферної пам’яті полягає в згладжуванні короткочасних пікових пульсацій трафіка. Чим більше об’єм буферної пам’яті, тим нижче ймовірність втрати кадрів при перевантаженнях. Для підвищення ефективності використання буферної пам’яті в деяких моделях комутаторів пам’ять може перерозподілятися між портами, так як перевантаження на всіх портах малоймовірні.

Крім розглянутих вище характеристик комутаторів, які визначають їх продуктивність, багато керовані моделі комутаторів здатні виконувати ряд додаткових функцій. До числа найбільш поширених додаткових можливостей можна віднести такі: фільтрація трафіку, пріоритетна обробка кадрів, підтримка протоколу Spanning Tree Protocol (STP), підтримка віртуальних мереж, підтримка транкового об’єднання портів, підтримка протоколу SMNP, підтримка протоколу RMON.

Можливість додаткової фільтрації трафіку дозволяє створювати користувальницькі фільтри, які обмежують доступ наперед заданих груп користувачів до певних служб мережі. Фактично фільтрація трафіку — це сервіс, що підвищує рівень безпеки мережі.

Пріоритетна обробка кадрів передбачає можливість обробляти вхідні кадри у відповідності з зазначеним пріоритетом. Самий простий спосіб здійснювати пріоритетну обробку кадрів — призначати рівні пріоритету безпосередньо самим портів. Однак у такого способу є істотний недолік — якщо до порту підключається не один комп’ютер, а мережевий сегмент, то відповідним рівнем пріоритету будуть користуватися всі комп’ютери цього сегменту, що може бути небажано. Більш гнучкою є схема призначення рівня пріоритету самим кадрів. Такий механізм реалізований у специфікації IEEE 802.1 p. Для того щоб могла здійснюватися пріоритетна обробка кадрів по специфікації IEEE 802.1 p, її має підтримувати не тільки комутатор, але і мережеві адаптери кінцевих вузлів.

Підтримка протоколу Spanning Tree Protocol (STP). тобто алгоритм покриваючого дерева, визначає коректну роботу комутатора у разі, коли між кінцевими вузлами мережі існує декілька логічних або фізичних маршрутів, до складу яких входять комутатори. Такі дублюючі шляху можуть прокладатися спеціально для підвищення відмовостійкості мережі. При існуванні декількох дублюючих шляхів, званих петлями, виникають явища, які здатні паралізувати роботу всієї мережі, якщо тільки комутатор не дотримується певних правил. Протокол STP описаний в документі IEEE 802.1 D і визначає правила поведінки комутатора в разі виявлення ним петель. Якщо комутатор виявляє кілька дублюючих маршрутів, то починається процес визначення оптимального і блокування всіх інших. Природно, що для реалізації протоколу STP необхідно, щоб всі комутатори мережі забезпечували його підтримку.

Підтримка віртуальних мереж (Virtual LAN, VLAN) дозволяє з допомогою комутатора створювати ізольовані один від одного локальні мережі. Віртуальні мережі підтримують захист від широкомовного трафіку, тому кажуть, що віртуальна мережа утворює домен широкомовного трафіку (broadcast domain). Ізоляція віртуальних мереж один від одного відбувається на канальному рівні. Це означає, що передача кадрів між різними віртуальними мережами на підставі адреси канального рівня (MAC-адреси) неможлива. Технологія освіти віртуальних мереж визначається у специфікації IEEE 802.1 Q. Крім зазначеної технології, комутатори можуть підтримувати спосіб утворення віртуальних мереж по угрупованню портів. Для цього кожен порт комутатора приписується тій чи іншій віртуальній мережі.

Транкові з’єднання представляють собою об’єднання декількох портів один з одним, так що з точки зору комутатора вони бачаться як один порт. У результаті пропускна здатність транкового з’єднання зростає пропорційно кількості об’єднаних портів. Наприклад, пропускна здатність транкового з’єднання з чотирьох портів Fast Ethernet 100 Мбіт/с становитиме 800 Мбіт/с в повнодуплексному режимі роботи. Такі сполуки використовуються для з’єднання комутаторів один з одним або для з’єднання комутатора з сервером при наявності відповідної кількості об’єднаних мережевих карт на сервері. Існує кілька різних типів технологій транкового об’єднання. До найбільш відомих відносяться фірмові технології Fast EtherChannel (Cisco) і Link Aggregation (Intel), а також об’єднання з відносно новим стандартом LACP (IEEE 802.3 ad).

Підтримка протоколу SNMP (Simple Network Management Protocol) визначає можливість керування комутатором. Протокол мережевого адміністрування SNMP дуже широко використовується в даний час, входить в стек протоколів TCP/IP. Протокол SNMP використовується для отримання від комутатора інформації про його статус, продуктивності та інших характеристик, які зберігаються в базі даних комутатора, званої базою даних керуючої інформації — Management Information Base, MIB.

Підтримка протоколу RMON (Remote Monitoring) визначає можливість віддаленого моніторингу та керування комутатором. Фактично RMON є розширенням протоколу SNMP, забезпечуючи віддалене взаємодія з базою даних MIB. Об’єкти RMON MIB включають в себе додаткові лічильники про помилки, більш гнучкі засоби аналізу статистики, засоби фільтрації і т. д. В протоколі RMON виділяють 9 груп:

  1. Statistic — група збору поточних статистичних даних про трафік, характеристики пакетів, помилки тощо
  2. History — група збору статистичних даних, які зберігаються через певні проміжки часу для подальшого аналізу.
  3. Alarms — група збору порогових значень показників, при перевищенні яких надсилається відповідне повідомлення.
  4. Hosts — група збору статистичних даних про кінцевих вузлах.
  5. Hosts Top N — група збору даних за кінцевим вузлам з можливістю сортування.
  6. Matrix — група збору даних про трафік між кожною парою вузлів мережі.
  7. Filter — група збору даних про умови фільтрації пакетів.
  8. Capture — група збору даних про умови захоплення пакетів.
  9. Event — група збору даних про умови реєстрації та генерації подій.

Крім перерахованих додаткових можливостей, що надаються керованими комутаторами, варто відзначити, що багато моделі передбачають можливість масштабування .

Для некерованих комутаторів ця функція реалізується в більшості випадків через спеціальний порт UpLink, що дозволяє пов’язувати комутатор з комутатором або концентратором. Наявність такого порту — хоча і зручне, але не єдине рішення. Два комутатора можна зв’язати один з одним і через звичайні порти, але із застосуванням кроссированного кабелю.

Для керованих комутаторів можливість масштабування вирішується з використанням або транкових з’єднань, або спеціальних високошвидкісних портів, що дозволяє поєднувати кілька комутаторів в стек (стекові комутатори).

Використання високошвидкісних портів для об’єднання комутаторів в стек дозволяє об’єднувати кілька комутаторів в загальну систему, що працює як єдиний комутатор. Як правило, використання високошвидкісного інтерфейсу дозволяє об’єднувати тільки комутатори одного виробника.

Методика тестування комутаторів

Для нашого тестування ми відібрали керовані і некеровані комутатори, призначені для побудови мереж Ethernet 10/100 Мбіт/с початкового рівня з кількістю портів від 16 до 24. Докладні технічні характеристики керованих моделей комутаторів представлені в табл. 1. а некерованих моделей — в табл. 2 .

Тестування комутаторів проводилося у два етапи. На першому етапі оцінювалася інтегральна продуктивність комутатора при роботі в реальній мережі, на другому етапі, який умовно можна назвати функціональним тестуванням, порівнювалися додаткові можливості комутаторів.

Для проведення тестування розгорталася локальна мережа Fast Ethernet, яка складається з 8 однакових по конфігурації робочих станцій з операційною системою Microsoft Windows 2000 Professional SP1 і комутатора. На всіх комп’ютерах встановлювалися однакові мережеві адаптери 3Com EtherLink 3C905B. Параметри мережевих адаптерів на всіх комп’ютерах були виставлені за замовчуванням, а саме:

  • підтримка протоколу 802.1 p (пріоритетна обробка кадрів) — заборонена (Disable);
  • управління потоком 802.3 x (Flow Control) — дозволено (Enable);
  • режим роботи (Duplex Mode) — визначається устаткуванням (Hardware default);
  • тип середовища передачі даних (Media Type) — визначається устаткуванням (Hardware default).

Характерно, що у використаній нами мережі немає сервера. Для проведення тестових випробувань ми використовували однорангову локальну мережу.

Для створення інтенсивного трафіку використовувалася утиліта IOmeter, розроблена компанією Intel. Утиліта IOmeter дозволяє контролювати інтенсивність генерованого трафіку, однак такий контроль здійснюється не безпосередньо, а через додаткові параметри завдання. Такими параметрами є: розмір даних, над якими виконуються файлові операції вводу-виводу (Transfer Request Size), тип виконуваної операції — послідовне читання, вибіркове читання, послідовна запис, вибіркова запис, а також суміш цих операцій в процентному співвідношенні, час затримки між виконанням зазначених завдань. У нашому тестуванні для отримання максимально інтенсивного трафіку ми використовували операції послідовно читання з розміром даних в 64 Кбайт при нульовому часу затримки.

При тестуванні використовувалося кілька режимів роботи: повнодуплексний і напівдуплексний режими, режими комутації з сегментів 10 Мбіт/с на сегменти 100 Мбіт/с і назад.

В повнодуплексному і напівдуплексному режимах створення максимального навантаження на комутатор досягалося за рахунок того, що кожен комп’ютер мережі одночасно в псевдопараллельном режимі спілкувався з усіма іншими комп’ютерами мережі, тобто спілкування між вузлами мережі ґрунтувалося на принципі «багато до багатьох».

В режимах комутації з 10 Мбіт/с 100 Мбіт/с і назад було задіяно всього два комп’ютери, на одному з яких мережевий адаптер примусово встановлювався режим 10Base-TX.

У всіх тестах оцінюється характеристикою був сумарний мережевий трафік, що проходить через комутатор.

Враховуючи, що проведеного нами дослідження працездатності комутаторів недостатньо для отримання об’єктивної оцінки якості, на другому етапі ми порівнювали найбільш важливі, на наш погляд, характеристики комутаторів.

З них ми обрали наступні: ціну за порт, експертну оцінку додаткових можливостей комутатора і експертну оцінку ефективності управління комутатором (табл. 3 ).

Природно, що наведений перелік характеристик комутатора далеко не повний, але, по-перше, порівнювати всі характеристики комутаторів було б вкрай складно, а по-друге, далеко не всі характеристики комутатора можна дізнатися за його паспортними даними. Так, наприклад, з’ясувати пропускну здатність, час затримки і обсяг буферної пам’яті для багатьох моделей комутаторів виявилося неможливо. Крім того, порівнювати можливість створення транкового об’єднання портів або віртуальних мереж також досить важко, оскільки різні моделі комутаторів підтримують різні технології (а іноді й відразу кілька) транкового об’єднання і віртуальних мереж. Тому додаткові можливості комутаторів оцінювалися нами інтегрально. При оцінці додаткових можливостей комутатора (тільки для керованих комутаторів) враховувався весь спектр додаткових функцій і можливостей. (Наприклад, можливість вибирати режим комутації — великий плюс.) Крім того, враховувалися можливості опціональною установки додаткових модулів, можливість і технологія створення віртуальних мереж, фільтрації трафіку, забезпечення мережної безпеки і т. д. Для класу некерованих комутаторів перелік додаткових можливостей куди більш бідний, ніж для керованих моделей. Проте все ж зустрічаються некеровані моделі комутаторів, що допускають наявність елементарних функцій налаштування, створення віртуальних мереж та транкового об’єднання на основі портів, а також можливість опціональною установки додаткових модулів. Все це враховувалося нами при експертній оцінці додаткових можливостей некерованих моделей комутаторів.

У наведеному переліку оцінюваних характеристик пояснимо, що ми розуміємо під «експертною оцінкою ефективності управління комутатором» (тільки для керованих комутаторів).

Ефективність управління означає, наскільки легко вибирати необхідну конфігурацію продукту і керувати ним. Крім того, враховується і функціональність управління, тобто кількість опцій, доступних для налаштування. Управління через Web-браузер або спеціалізований софт — вітається, але воно повинно бути швидким, простим у навігації і охоплювати більшість, якщо не всі важливі функції пристрою.

Частина з зазначених характеристик враховується за фактом наявності, тобто або «є» або «немає», частина характеристик розраховується суб’єктивно за 10-бальною шкалою.

Для кожної характеристики обчислюється її показник якості. Необхідність введення цього абстрактного поняття викликано прагненням порівняти комутатори між собою. Адже кінцева мета тестування полягає саме в такому порівнянні, і не тільки за окремими характеристиками, але і в цілому. Порівняння комутаторів було б нескладною справою, якщо б у нас був якийсь узагальнений (інтегральний) показник продуктивності або якості комутатора. Для визначення такого інтегрального показника якості спочатку обчислюється показник якості кожної окремої характеристики, після чого вони складаються з відповідними ваговими коефіцієнтами.

Показник якості кожної характеристики повинен бути величиною безрозмірною. Більш того, показник якості повинен відображати дійсний стан речей, тобто якщо характеристика одного комутатора гірше аналогічної характеристики іншого комутатора, то і співвідношення показників якості цих характеристик має бути аналогічним. Формули, які дозволяють обчислити показник якості кожної характеристики, наведені в табл. 3 .

Після того як визначені показники якості кожної характеристики, можна обчислити якість самого комутатора. Однак просто скласти показники якості для кожної характеристики недостатньо. Адже різні характеристики мають різну значущість. Тому для кожної характеристики необхідно визначити її ваговий коефіцієнт, який є показником значущості даної характеристики. Вагові коефіцієнти виражаються в процентах або в пайових частинах, але так, щоб сума всіх вагових коефіцієнтів дорівнювала 100% або відповідно 1. Тоді інтегральний показник якості комутатора обчислюється як сума добутків показників якості окремих характеристик і відповідних вагових коефіцієнтів. Враховуючи, що в тестуванні ми використовували як керовані, так і некеровані комутатори, а порівнювати їх один з одним не можна хоча б тому, що ці комутатори призначені для різних цілей, вагові коефіцієнти характеристик різні для керованих і некерованих комутаторів.

Розраховані за описаною вище методикою інтегральні показники якості комутатора використовувалися при виборі самого якісного комутатора. Чим вищий інтегральний показник якості, тим краще. Результати оцінки характеристик та інтегральний показник якості для керованих комутаторів представлені в табл. 4. а для некерованих — в табл. 5 .

Результати тестування

Короткий опис статті: комутатор 3 рівня КомпьютерПресс Комутатори другого рівня Ethernet 10/100 Мбіт/с

Джерело: Комутатори другого рівня Ethernet 10/100 Мбіт/с | КомпьютерПресс

Також ви можете прочитати