[CF FIBERLINK] Nguyên lý hoạt động của Exchange, giải thích chi tiết!

1. Công tắc là gì?

Trao đổi, chuyển mạch tùy theo nhu cầu truyền tải thông tin, thông tin được truyền bằng sổ tay hoặc thiết bị tới tuyến đường tương ứng đáp ứng yêu cầu. Công tắc chuyển mạch rộng là một loại thiết bị hoàn thành chức năng trao đổi thông tin trong hệ thống thông tin liên lạc. Quá trình này là một trao đổi nhân tạo. Tất nhiên, hiện nay chúng tôi đã phổ biến các thiết bị chuyển mạch điều khiển theo chương trình, quá trình trao đổi là tự động. Trong hệ thống mạng máy tính, khái niệm trao đổi là sự cải tiến của chế độ làm việc chung. Chúng tôi đã giới thiệu HUB hub là một loại thiết bị chia sẻ, bản thân HUB không thể xác định địa chỉ, khi cùng một máy chủ LAN đến dữ liệu máy chủ B, các gói dữ liệu trong mạng được truyền phát, theo từng thiết bị đầu cuối, thông qua dữ liệu xác minh thông tin địa chỉ Baotou để xác định xem có nhận được hay không. Nghĩa là, theo cách làm việc này, cùng lúc chỉ có thể truyền một bộ khung dữ liệu trên mạng và nếu xảy ra xung đột, bạn phải thử lại. Cách này là để chia sẻ băng thông mạng. Bộ chuyển mạch có bus phản hồi băng thông rất cao và ma trận trao đổi nội bộ. Tất cả các cổng của switch đều được gắn vào bus phía sau. Sau khi mạch điều khiển nhận gói tin, cổng xử lý sẽ tìm bảng điều khiển địa chỉ trong bộ nhớ để xác định NIC (card mạng) của MAC (địa chỉ phần cứng của card mạng) đến cổng đích thông qua cổng đích, trao đổi cơ hội để "tìm hiểu" địa chỉ mới và thêm nó vào bảng địa chỉ nội bộ. Exchange và switch có nguồn gốc từ hệ thống thông tin liên lạc qua điện thoại (PSTN), giờ đây chúng ta có thể thấy trong phim ngày xưa: trưởng (call user) nhấc micro lên rung lắc, cục là một dãy máy đầy dây, đeo tai nghe gọi cho bà sau nhận yêu cầu kết nối, đưa thread vào exit tương ứng, thiết lập kết nối cho 2 đầu client, cho đến khi kết thúc cuộc gọi. Điều này cũng có thể "phân đoạn" mạng, trong đó bộ chuyển mạch chỉ cho phép lưu lượng mạng cần thiết thông qua bộ chuyển mạch. Thông qua việc lọc và chuyển tiếp chuyển mạch, nó có thể cách ly các cơn bão phát sóng một cách hiệu quả, giảm sự xuất hiện của các gói sai và gói sai, đồng thời tránh xung đột chung. Switch có thể truyền dữ liệu giữa nhiều cặp cổng cùng lúc. Mỗi cổng có thể được coi là một phân đoạn mạng riêng biệt và chỉ riêng thiết bị mạng được kết nối với cổng đó sẽ được hưởng toàn bộ băng thông mà không cần phải cạnh tranh với các thiết bị khác. Khi nút A gửi dữ liệu đến nút D, nút B có thể gửi dữ liệu đến nút C cùng lúc và cả hai đường truyền đều được hưởng toàn bộ băng thông của mạng và có kết nối ảo riêng. Nếu sử dụng bộ chuyển mạch Ethernet 10Mbps ở đây thì tổng lưu lượng của bộ chuyển mạch là 210Mbps=20Mbps và việc sử dụng HUB chia sẻ là 10Mbps thì tổng lưu lượng của HUB sẽ không vượt quá 10Mbps. Tóm lại, switch là một thiết bị mạng dựa trên nhận dạng địa chỉ MAC và có thể hoàn thành chức năng đóng gói và chuyển tiếp các gói dữ liệu. Công tắc có thể"

2. Vai trò của công tắc là gì?

"Trao đổi" là từ thường gặp nhất trên Internet hiện nay, từ cầu nối, định tuyến đến ATM đến hệ thống điện thoại, nó có thể được sử dụng, không chính xác trao đổi thực sự là gì. Trên thực tế, trao đổi từ xuất hiện lần đầu tiên trong hệ thống điện thoại, dùng để chỉ việc trao đổi tín hiệu giọng nói giữa hai điện thoại khác nhau và thiết bị hoàn thành công việc là bộ chuyển mạch điện thoại. Vì vậy, như dự định ban đầu, việc trao đổi chỉ là một khái niệm kỹ thuật, tức là hoàn thành việc chuyển tiếp tín hiệu từ đầu vào thiết bị đến đầu ra. Do đó, tất cả các thiết bị miễn là chúng tồn tại và đáp ứng định nghĩa đều có thể được gọi là thiết bị chuyển mạch. Do đó, "trao đổi" là một thuật ngữ rộng thực sự đề cập đến thiết bị bắc cầu khi nó được sử dụng để mô tả lớp thứ hai của mạng dữ liệu và thiết bị định tuyến khi nó được sử dụng để mô tả thiết bị của lớp thứ ba của mạng dữ liệu . Bộ chuyển mạch Ethernet mà chúng ta thường nói đến thực chất là một thiết bị mạng lớp thứ hai nhiều cổng dựa trên công nghệ bridge, cung cấp độ trễ thấp và khả năng truy cập trên không thấp để chuyển tiếp khung dữ liệu từ cổng này sang cổng khác. Do đó, cần có một ma trận trao đổi bên trong lõi của bộ chuyển mạch cung cấp đường dẫn liên lạc giữa hai cổng bất kỳ hoặc một bus trao đổi nhanh để gửi các khung dữ liệu mà bất kỳ cổng nào nhận được từ các cổng khác. Trong các thiết bị thực tế, chức năng của ma trận trao đổi thường được hoàn thành bởi một con chip chuyên dụng (ASIC). Ngoài ra, bộ chuyển mạch ethernet trong ý tưởng thiết kế có một giả định quan trọng, đó là tốc độ trao đổi lõi rất nhanh, do đó dữ liệu lưu lượng lớn thường sẽ không gây tắc nghẽn, nói cách khác là khả năng trao đổi tương ứng với thông tin và vô hạn (ngược lại, ý tưởng thiết kế của chuyển mạch ATM là khả năng trao đổi thông tin liên quan bị hạn chế). Mặc dù bộ chuyển mạch ethernet cấp 2 dựa trên cầu nhiều cổng, nhưng bộ chuyển mạch có các tính năng phong phú hơn, đây không chỉ là cách tốt nhất để có thêm băng thông mà còn giúp quản lý mạng dễ dàng hơn.

3 Ứng dụng chuyển đổi

Là thiết bị kết nối chính của mạng LAN, Ethernet switch đã trở thành một trong những thiết bị mạng phổ biến nhất. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ trao đổi, giá của bộ chuyển mạch Ethernet đã giảm mạnh và việc trao đổi sang máy tính để bàn đang là xu hướng chung. Nếu Ethernet của bạn có nhiều người dùng, nhiều ứng dụng bận rộn và nhiều loại máy chủ khác nhau và bạn chưa thực hiện bất kỳ thay đổi nào đối với cấu trúc của nó thì toàn bộ hiệu suất mạng có thể rất thấp. Một giải pháp là thêm bộ chuyển mạch 10/100Mbps vào Ethernet, nó không chỉ có thể xử lý các luồng dữ liệu Ethernet thông thường ở tốc độ 10Mbps mà còn hỗ trợ các kết nối Ethernet nhanh ở tốc độ 100Mbps. Nếu mức sử dụng mạng vượt quá 40% và tỷ lệ xung đột lớn hơn 10%, việc chuyển đổi có thể giúp bạn giải quyết một chút. Bộ chuyển mạch có cổng Ethernet nhanh 100Mbps và Ethernet 10Mbps có thể chạy song công hoàn toàn, với các kết nối chuyên dụng từ 20Mbps đến 200Mbps được thiết lập. Không chỉ chức năng của các bộ chuyển mạch trong các môi trường mạng khác nhau không chỉ khác nhau mà còn ảnh hưởng của việc thêm các bộ chuyển mạch mới và các bộ chuyển mạch hiện có trong cùng một môi trường mạng. Hiểu biết đầy đủ và làm chủ được chế độ lưu lượng của mạng là yếu tố rất quan trọng để đóng vai trò của bộ chuyển mạch. Vì mục đích của việc sử dụng switch là giảm và lọc luồng dữ liệu trong mạng hết mức có thể, nên nếu một switch trong mạng do vị trí lắp đặt không đúng, hầu như cần chuyển tiếp tất cả các gói nhận được, switch không thể đóng vai trò tối ưu hóa hiệu suất mạng nhưng làm giảm tốc độ truyền dữ liệu, tăng độ trễ mạng. Ngoài vị trí lắp đặt, nó cũng có thể có tác động tiêu cực nếu các thiết bị chuyển mạch cũng được thêm vào một cách mù quáng trong các mạng có tải thấp và ít thông tin. Bị ảnh hưởng bởi thời gian xử lý gói, kích thước bộ đệm của bộ chuyển mạch và nhu cầu tạo lại các gói mới, sử dụng HUB đơn giản sẽ tốt hơn trong trường hợp này. Vì vậy, chúng ta không thể đơn giản nghĩ rằng switch có ưu điểm hơn HUB, đặc biệt khi mạng của người dùng không đông và còn nhiều dung lượng trống, sử dụng HUB có thể tận dụng tối đa tài nguyên hiện có của mạng.

4. Ba chế độ chuyển đổi của công tắc

1. Loại xuyên thẳng (Cut Through)
Bộ chuyển mạch Ethernet ở chế độ trực tiếp có thể được hiểu là bộ chuyển mạch điện thoại ma trận đường giữa các cổng. Khi cổng đầu vào phát hiện gói dữ liệu, nó sẽ kiểm tra tiêu đề của gói, lấy địa chỉ đích của gói, khởi động bảng tìm kiếm động bên trong để chuyển đổi nó thành cổng đầu ra tương ứng, kết nối tại giao điểm của đầu vào và đầu ra, và kết nối gói dữ liệu với cổng tương ứng để thực hiện chức năng trao đổi. Không cần lưu trữ, độ trễ rất nhỏ và trao đổi rất nhanh, đó là lợi thế của nó. Điểm bất lợi là do nội dung gói không được bộ chuyển mạch Ethernet lưu lại nên nó không thể kiểm tra xem các gói được truyền có chính xác hay không và không thể cung cấp khả năng phát hiện lỗi. Do không có cache nên các cổng vào/ra với tốc độ khác nhau không thể kết nối trực tiếp và dễ bị mất gói tin.

2. Lưu trữ và chuyển tiếp (Store & Forward)
Chế độ lưu trữ và chuyển tiếp là cách được sử dụng rộng rãi nhất trong lĩnh vực mạng máy tính. Trước tiên, nó lưu trữ các gói của cổng đầu vào, sau đó tiến hành kiểm tra CRC (kiểm tra mã dự phòng theo chu kỳ). Sau khi xử lý gói lỗi, địa chỉ đích của gói sẽ bị xóa và gửi gói vào cổng đầu ra thông qua bảng tìm kiếm. Do đó, chế độ lưu trữ và chuyển tiếp có độ trễ lớn trong quá trình xử lý dữ liệu, đây là nhược điểm của nó, nhưng nó có thể phát hiện các gói dữ liệu đi vào bộ chuyển mạch và cải thiện hiệu suất mạng một cách hiệu quả. Đặc biệt, nó có thể hỗ trợ chuyển đổi giữa các cổng ở tốc độ khác nhau, duy trì sự phối hợp giữa cổng tốc độ cao và cổng tốc độ thấp.

3. Tách mảnh (Fragment Free)
Đây là một giải pháp ở đâu đó ở giữa hai giải pháp đầu tiên. Nó kiểm tra xem gói có phải là 64 byte hay không và nếu nó nhỏ hơn 64 byte thì đó là sai; nếu lớn hơn 64 byte, gói sẽ được gửi. Phương pháp này cũng không cung cấp xác minh dữ liệu. Tốc độ xử lý dữ liệu của nó nhanh hơn chế độ lưu trữ và chuyển tiếp, nhưng chậm hơn chế độ truyền thẳng.

5 Phân loại chuyển mạch

Nói rộng ra, bộ chuyển mạch được chia thành hai loại: bộ chuyển mạch WAN và bộ chuyển mạch LAN. Thiết bị chuyển mạch WAN chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực viễn thông, cung cấp nền tảng cơ bản cho giao tiếp. Và các bộ chuyển mạch LAN được áp dụng cho mạng cục bộ để kết nối các thiết bị đầu cuối, chẳng hạn như PC và máy in mạng. Từ phương tiện truyền dẫn và tốc độ truyền có thể được chia thành bộ chuyển mạch Ethernet, bộ chuyển mạch Ethernet nhanh, bộ chuyển mạch Gigabit Ethernet, bộ chuyển mạch FDDI, bộ chuyển mạch ATM và bộ chuyển mạch vòng mã thông báo. Từ ứng dụng quy mô, nó có thể được chia thành chuyển đổi cấp doanh nghiệp, chuyển đổi cấp bộ phận và chuyển đổi nhóm làm việc. Quy mô của mỗi nhà sản xuất không hoàn toàn giống nhau. Nói chung, bộ chuyển mạch cấp doanh nghiệp là loại giá đỡ, trong khi bộ chuyển mạch cấp bộ phận có thể là loại giá đỡ (ít số khe hơn) hoặc loại cấu hình cố định, trong khi bộ chuyển mạch cấp nhóm làm việc là loại cấu hình cố định (chức năng tương đối đơn giản). Mặt khác, từ góc độ quy mô ứng dụng, như thiết bị chuyển mạch đường trục, thiết bị chuyển mạch dành cho doanh nghiệp lớn có hơn 500 điểm thông tin là thiết bị chuyển mạch cấp doanh nghiệp, thiết bị chuyển mạch dành cho doanh nghiệp vừa dưới 300 điểm thông tin là thiết bị chuyển mạch cấp bộ phận và thiết bị chuyển mạch trong phạm vi 100 thông tin. điểm là công tắc cấp độ nhóm làm việc.

6 Chức năng chuyển đổi

Các chức năng chính của switch bao gồm
Trang web vật lý
Cấu trúc cấu trúc liên kết mạng
kiểm tra lỗi
Trình tự khung cũng như điều khiển luồng
Vlan (mạng LAN ảo)
Hội tụ liên kết
tường lửa
Ngoài khả năng kết nối với cùng một loại mạng, bộ chuyển mạch còn có thể kết nối giữa các loại mạng khác nhau (chẳng hạn như Ethernet và Fast Ethernet). Nhiều bộ chuyển mạch ngày nay có thể cung cấp các cổng kết nối tốc độ cao hỗ trợ Fast Ethernet hoặc FDDI, v.v., để kết nối với các bộ chuyển mạch khác trong mạng hoặc để cung cấp thêm băng thông cho các máy chủ quan trọng có mức sử dụng băng thông lớn. Nhìn chung, mỗi cổng của switch dùng để kết nối một đoạn mạng riêng biệt, nhưng đôi khi để mang lại tốc độ truy cập nhanh hơn, chúng ta có thể kết nối trực tiếp một số máy tính mạng quan trọng vào cổng switch. Bằng cách này, các máy chủ chính và người dùng chính của mạng sẽ có tốc độ truy cập nhanh hơn và hỗ trợ lưu lượng thông tin lớn hơn.

Về chúng tôi